[发明专利]MEMS SOI晶圆和制备方法以及MEMS传感器和制备方法

权利要求书

1.一种MEMS SOI晶圆，其特征在于，该晶圆结构(7)包括基底(1)、介质层(2)、器件层(3)以及空腔(4)：所述空腔(4)位于基底(1)中，空腔(4)中形成有支撑结构(5)，且支撑结构(5)的深度与空腔(4)的深度相同，所述介质层(2)位于基底(1)和器件层(3)之间。

2.根据权利要求1所述的MEMS SOI晶圆，其特征在于，所述介质层(2)生长于器件层(3)的晶圆上。

3.根据权利要求1或2所述的MEMS SOI晶圆，其特征在于，所述支撑结构(5)作为支撑器件或者作为提高器件性能的质量块。

4.一种MEMS SOI晶圆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(a)基底的准备：将常用半导体晶圆用标准半导体工艺清洗后备用；

(b)基底上凹槽的制作：在基底上通过干法刻蚀或者湿法腐蚀的方法形成凹槽和支撑结构；

(c)器件层晶圆的准备：选用常规半导体晶圆；

(d)器件层晶圆上介质层的制作：器件层晶圆通过热氧化或者化学气相淀积的方式生长一层介质层，形成双面带有介质层的器件层晶圆；

(e)器件层晶圆与基底的粘结：带有介质层的器件层晶圆通过晶圆键合技术与基底粘接在一起，形成预埋于器件层晶圆下的空腔和支撑结构；

(f)MEMS SOI晶圆的形成：器件层晶圆通过减薄、化学机械研磨抛光的方式形成器件层，最终形成预埋有空腔和支撑结构的MEMS SOI晶圆。

5.根据权利要求4所述的MEMS SOI晶圆的制备方法，其特征在于，在步骤(f)中器件层晶圆减薄的方式有机械减薄和/或湿法化学腐蚀和/或干法刻蚀。

6.根据权利要求4所述的MEMS SOI晶圆的制备方法，其特征在于，步骤(b)中基底上凹槽的制作方法具体包括：

(4a)基底上旋转涂布一层光刻胶，烘烤固化，作为干法刻蚀基底的掩膜层；

(4b)光刻、显影出干法刻蚀基底的开口；

(4c)从开口处干法刻蚀基底，形成凹槽和支撑结构；

(4d)去除光刻胶，形成带有凹槽和支撑结构的基底。

7.根据权利要求4所述的MEMS SOI晶圆的制备方法，其特征在于，步骤(b)中基底上凹槽的制作方法具体包括：

(5a)基底热氧化或化学气相沉积法生长一层介质层作为干法刻蚀基底的掩膜层；

(5b)带有介质层的基底旋转涂布一层光刻胶，烘烤固化；

(5c)光刻、显影出干法刻蚀或湿法腐蚀介质层的开口；

(5d)湿法腐蚀或干法刻蚀掉开口处的介质层，形成干法刻蚀基底的第二开口；

(5e)去除光刻胶；

(5f)从第二开口处干法刻蚀基底，形成凹槽和支撑结构；

(5g)湿法腐蚀掉基底上的介质层，形成带有凹槽和支撑结构的基底。

8.根据权利要求4所述的MEMS SOI晶圆的制备方法，其特征在于，步骤(b)中基底上凹槽的制作方法具体包括：

(6a)基底热氧化或化学气相沉积法生长一层介质层作为干法刻蚀基底的掩膜层；

(6b)带有介质层的基底旋转涂布一层光刻胶，烘烤固化；

(6c)光刻、显影出干法刻蚀或湿法腐蚀介质层的开口；

(6d)湿法腐蚀或干法刻蚀掉开口处的介质层，形成湿法腐蚀基底的第二开口；

(6e)去除光刻胶；

(6f)从第二开口处各项异性湿法腐蚀基底，形成倒梯形凹槽和支撑结构；

(6g)湿法腐蚀掉基底上的介质层，形成带有倒梯形凹槽和支撑结构的基底。

9.根据权利要求4-8任一项所述的MEMS SOI晶圆的制备方法，其特征在于，所述支撑结构位于空腔的中心位置或者均匀分布在空腔中。

10.一种MEMS传感器，其特征在于，采用权利要求1-9所述的MEMS SOI晶圆和制备方法。

11.一种MEMS传感器的制作方法，其特征在于，

从MEMS SOI晶圆的背面刻蚀到空腔，停止在介质层上，形成背腔，围绕背腔的部分形成固支结构；

同时，MEMS SOI的支撑结构被释放成质量块，形成岛膜结构的岛，用于限制传感器中心的变形，改善非线性和对称性；

器件层形成膜结构；

感应应力变化的压阻通过离子注入或扩散的方式形成于岛膜四边的中心附近，用于压力信号转化为电学信号。