ICS31.200 L55 中华人民共和国国家标准 GB/T32815—2016 硅 基MEMS制造技术 体硅压阻加工工艺规范 Silicon-basedMEMSfabricationtechnology— Specificationforcriterionofthebulksiliconpiezoresistanceprocess 2016-08-29发布 2017-03-01实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会发布目 次 前言 Ⅲ ………………………………………………………………………………………………………… 1 范围 1 ……………………………………………………………………………………………………… 2 规范性引用文件 1 ………………………………………………………………………………………… 3 术语和定义 1 ……………………………………………………………………………………………… 4 工艺流程 1 ………………………………………………………………………………………………… 4.1 概述 1 ………………………………………………………………………………………………… 4.2 硅片选择 1 …………………………………………………………………………………………… 4.3 硅片压阻区制备 1 …………………………………………………………………………………… 4.4 硅片隔离区制备 5 …………………………………………………………………………………… 4.5 硅片背腔腐蚀 6 ……………………………………………………………………………………… 4.6 硅片引线制备(G) 10 ………………………………………………………………………………… 4.7 玻璃片金属电极制备 12 ……………………………………………………………………………… 4.8 硅-玻璃键合 14 ……………………………………………………………………………………… 4.9 键合片硅面刻蚀 15 …………………………………………………………………………………… 5 工艺保障条件要求 17 ……………………………………………………………………………………… 5.1 人员要求 17 …………………………………………………………………………………………… 5.2 环境要求 17 …………………………………………………………………………………………… 5.3 设备要求 17 …………………………………………………………………………………………… 6 原材料要求 18 ……………………………………………………………………………………………… 7 安全操作要求 19 …………………………………………………………………………………………… 7.1 用电安全 19 …………………………………………………………………………………………… 7.2 化学试剂 19 …………………………………………………………………………………………… 7.3 排放 19 ………………………………………………………………………………………………… 8 检验 19 ……………………………………………………………………………………………………… 8.1 总则 19 ………………………………………………………………………………………………… 8.2 检验方法和要求 19 …………………………………………………………………………………… ⅠGB/T32815—2016 前 言 本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 本标准由全国微机电技术标准化技术委员会(SAC/TC336)提出并归口。 本标准主要起草单位:北京大学、中机生产力促进中心、大连理工大学、东南大学、北京青鸟元芯微 系统科技有限公司。 本标准主要起草人:张大成、王玮、李海斌、杨芳、黄贤、何军、刘冲、刘伟、周再发、刘军山、李婷、 姜博岩。 ⅢGB/T32815—2016 硅基MEMS制造技术 体硅压阻加工工艺规范 1 范围 本标准规定了采用体硅压阻工艺进行MEMS器件加工时应遵循的工艺要求和质量检验要求。 本标准适用于硅基MEMS制造技术中基于背腔腐蚀和硅-玻璃键合的体硅压阻加工工艺的加工和 质量检验。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T19022 测量管理体系 测量过程和测量设备的要求 GB/T26111 微机电系统(MEMS)技术 术语 GB50073 洁净厂房设计规范 3 术语和定义 GB/T26111界定的术语和定义适用于本文件。 4 工艺流程 4.1 概述 体硅压阻工艺流程包括硅片压阻区制备、硅片隔离区制备、硅片背腔腐蚀、硅片引线制备、玻璃片电 极制备、硅-玻璃键合以及键合片硅面刻蚀等部分,其中的关键工艺用(G)表示。 4.2 硅片选择 4.2.1 硅片材料的选择应结合所制造的器件的性能要求和后续工艺需求确定,如n型、轻掺杂、电阻率 为2Ωcm等。 4.2.2 硅片晶面的选择应以后续的工艺选择为依据。当后续工艺步骤中使用了氢氧化钾(KOH)或四 甲基氢氧化铵(TMAH)腐蚀硅片背腔时,应使用(100)晶面的硅片。 4.3 硅片压阻区制备 硅片压阻区制备如图1所示,包括清洗、光刻、离子注入、杂质原子扩散、杂质原子推进等工序,具体 包括以下步骤: a) 硅片准备,并做必要清洗; b)硅片表面热氧化方式制备二氧化硅; c)硅片光刻,形成淡硼注入区图形; 1GB/T32815—2016 d)干法刻蚀硅片正面二氧化硅,为保证离子注入均匀性保留需要的二氧化硅厚度; e)硅片正面离子注入硼离子(11B+),形成淡硼掺杂区(G); f)硅片去胶,清洗,进行淡硼推进(G); g)硅片表面热氧化方式制备二氧化硅; h)硅片光刻,形成浓硼掺杂区图形; i)湿法腐蚀硅片正面二氧化硅; j)硅片去胶,清洗,硅片正面浓硼预沉积(沉积的方式可以为注入或扩散); k)湿法漂二氧化硅,硅片正面浓硼推进。 注1:步骤a)中硅片准备时需要增加一个与其他硅片相同的陪片,用于薄层电阻测量。 注2:步骤c)完成后,硅片有图形的一面定义为硅片正面,另一面为硅片背面。该步骤中,陪片经过光刻上半区作为 淡硼注入区。 注3:步骤h)中,陪片经过光刻右半区作为浓硼注入区。 a) 硅片准备 b) 表面制备二氧化硅 c) 光刻形成淡硼注入区 图1 硅片压阻区制备流程图 2GB/T32815—2016 d) 干法刻蚀正面氧化硅 e) 离子注入硼离子 f) 淡硼推进 g) 热氧化方式制备二氧化硅 图1(续) 3GB/T32815—2016 h) 光刻形成浓硼掺杂区 i) 湿法腐蚀正面二氧化硅 j) 离子注入方式实现浓硼预沉积 k) 浓硼推进 图1(续) 4GB/T32815—2016 4.4 硅片隔离区制备 硅片隔离区制备如图2所示,包括清洗、光刻、离子注入、离子推进等工序,具体包括以下步骤: a) 硅片表面热氧化方式制备二氧化硅; b)硅片光刻,形成浓磷区图形; c)湿法腐蚀硅片二氧化硅,直至硅片表面疏水; d)硅片正面离子注入磷(31P-),形成浓磷隔离区; e)硅片去胶,进行浓磷推进; f)湿法腐蚀二氧化硅至硅片表面疏水。 注1:步骤b)中,陪片经过光刻左下1/4区作为浓磷注入区。 注2:步骤f)完成后,对陪片各个区域分别进行薄层电阻检测。 a) 热氧化方式制备二氧化硅 b) 光刻形成浓磷区图形 c) 湿法腐蚀正面二氧化硅 图2 硅片隔离区制备流程图 5GB/T32815—2016