跟衬底层5之间的绝缘层4厚度I μπι;衬底层4厚度300微米，N型硅。
[0020]该单片集成方法，其步骤包括:
(1)利用五层SOI硅片，在硅片电路层上采用标准的SOICMOS工艺完成集成电路6的制作(如图2a所示)；
(2)淀积钝化层7保护集成电路6部分，去掉MEMS结构区域的钝化层7(如图2b所示);
(3)在五层SOI硅片衬底层5表面光刻形成掩膜，刻蚀衬底层硅，直至暴露出SOI硅片中的绝缘层4，并刻蚀掉暴露出来的绝缘层4 (如图2c所示)；
(4)在SOI硅片电路层I表面上光刻，刻蚀电路层I的硅以及暴露出的绝缘层2，暴露出结构层3，得到MEMS结构区(如图2d所示)；
(5)制作集成电路6与MEMS结构9之间的金属连线(如图2e所示):
Ca)溅射500 A钛和8000 A铝；
(b)光刻定义出金属连线图形；
(C)RIE (反应离子刻蚀)刻蚀或湿法腐蚀8000 A铝和500 A钛，去掉光刻胶，得到集成电路6与MEMS结构9之间的金属连线8 ；
(6)在五层SOI硅片电路层I表面以及暴露出的结构层3表面光刻，定义MEMS结构图形，采用DRIE各向异性刻蚀，刻蚀结构层3，得到MEMS结构9 (如图2f所示)；
(7)裂片、封装、测试。
[0021]步骤SI中的五层SOI硅片包括电路层1、结构层3、衬底层5、位于电路层I和结构层3之间的第二绝缘层2以及位于结构层3和衬底层5之间的第一绝缘层4，且电路层I中单晶硅层较薄，用于制作SOI CMOS集成电路；第二绝缘层2和第一绝缘层4中包含二氧化娃。
[0022]上述实施例中，原始材料采用五层SOI硅片，硅片各层参数可以根据需要调整。溅射钛和铝的厚度也可以根据需要调整。
[0023]本发明提出的一种基于五层SOI硅片的MEMS单片集成方法，综合了表面Post-CMOS和体硅MEMS加工的优点，在采用Post-CMOS技术的同时又采用了体硅MEMS工艺，能制作出较大的质量块和高的结构深宽比，而且可以采用单晶硅作为MEMS结构材料，减少了结构中的应力问题，增加了电容式传感器的惯性质量和检测电容，从而提高了 MEMS传感器的灵敏度；利用绝缘层作为刻蚀自停止层，能克服现有技术MEMS结构区厚度均匀性难控制的缺点，使得MEMS结构区厚度均与性好；利用两层之间的绝缘层，方便电路区跟MEMS结构区的电气隔离；利用单独的一层制作电路，该层的结构参数能够满足SOI CMOS集成电路的制作要求，从而能够利用SOI材料在电路中的抗辐射、低功耗、耐高温等优点。总之，利用该技术可以克服当前MEMS单片集成技术中电路跟MEMS结构电气隔离的困难，可以利用SOI材料在电路中抗辐射、耐高温等优点，且能够采用体硅工艺，得到厚的单晶硅结构层，满足高性能惯性MEMS传感器的要求。
[0024]
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的【具体实施方式】进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于五层SOI硅片的MEMS单片集成方法，其特征在于，所述集成方法包括以下步骤: S1，利用五层SOI硅片，在SOI硅片电路层(1)上采用标准的SOI CMOS工艺完成集成电路(6)的制作； S2，在SOI硅片电路层(1)上淀积钝化层(7 )用于保护所述集成电路(6 )，去掉MEMS结构区域的钝化层(7)； S3，在SOI硅片衬底层(5)表面光刻形成掩膜，刻蚀衬底层硅，直至暴露出SOI硅片中的第一绝缘层(4); S4，刻蚀SOI硅片衬底层(5)暴露出的第一绝缘层(4); S5，在SOI硅片电路层(1)的表面上光刻，刻蚀SOI硅片电路层(1)的硅以及暴露出的第二绝缘层(2 )，暴露出结构层(3 )，形成MEMS结构区； S6，在SOI硅片电路层(1)表面以及暴露出的结构层(3)表面光刻，溅射钛层和铝层，光刻腐蚀得到MEMS结构区与集成电路之间的金属连线(8); S7，在SOI硅片电路层(1)表面以及暴露出的结构层(3)表面光刻，定义MEMS结构图形，采用DRIE各向异性刻蚀，刻蚀结构层(3)，得到MEMS结构(9); S8，裂片、封装、测试。2.根据权利1所述的基于五层SOI硅片的MEMS单片集成方法，其特征在于，所述步骤S1中的五层SOI硅片包括电路层(1)、结构层(3 )、衬底层(5 )、位于电路层(1)和结构层(3 )之间的第二绝缘层(2)以及位于结构层(3)和衬底层(5)之间的第一绝缘层(4)，且电路层(1)中单晶硅层较薄，用于制作SOI CMOS集成电路。3.根据权利1或2任意一项所述的基于五层SOI硅片的MEMS单片集成方法，其特征在于，所述第二绝缘层(2)和第一绝缘层(4)包含二氧化硅。
【专利摘要】本发明公开了一种基于五层SOI的MEMS单片集成方法，包括：在硅片上采用标准的SOI？CMOS工艺完成集成电路部分的制作；在硅片上淀积钝化层保护集成电路部分；在硅片背面光刻，刻蚀背面硅至绝缘层，并刻蚀暴露出的绝缘层；在硅片正面光刻，刻蚀掉MEMS结构区上面的硅以及绝缘层，暴露出结构层；在硅片正面溅射钛层和铝层，光刻腐蚀得到MEMS结构与集成电路之间的金属连线；在硅片正面光刻，刻蚀得到MEMS结构；裂片、封装、测试。采用本发明的方法，能够克服当前MEMS单片集成技术中集成电路跟MEMS结构电气隔离的困难，且能够采用体硅工艺，得到厚的单晶硅结构层，满足高性能惯性MEMS传感器的要求。
【IPC分类】B81B7/00, B81C1/00, B81B7/02
【公开号】CN105293423
【申请号】CN201510769734
【发明人】张照云, 唐彬, 苏伟, 陈颖慧, 彭勃, 高扬, 熊壮
【申请人】中国工程物理研究院电子工程研究所
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年11月12日