可调控大压力的复合玻璃硅基板和转接板制造方法

1.本发明属于微电子机械系统领域，尤其涉及一种可调控大压力的复合玻璃硅基板和转接板制造方法。


背景技术：

2.在微电子机械系统(mems)玻璃加工技术领域，玻璃回流技术由p.merz等人于2003年提出，用于制备圆片级微透镜阵列。这种技术的特点在于利用一个大气压的压差使软化玻璃流入硅晶圆中的真空孔或腔室中，实现填充或半填充，并可用于复制孔或腔室的形貌。2008年，j.liu等人利用玻璃回流技术制备pyrex 7740玻璃微腔；2011年，j.liu等人研究了玻璃回流技术中的填充度问题，在软化的pyrex 7740玻璃填充1.5mm、2.1mm、2.43mm这种尺寸量级的孔或腔室时，800多摄氏度高温下实现近100％填充度所需时间仅为十分钟。采用玻璃回流技术填充大尺寸硅孔或腔室可在短时间完成近100％填充度，因此这技术适合制备主体材料为玻璃的复合玻璃硅衬底，例如2005年fraunhofer isit制备的90％为玻璃的复合玻璃硅衬底，这种衬底可用于mems器件的封装或用作玻璃转接板。
3.现有公开技术采用玻璃回流制备嵌入有微组件的基板或转接板的流程图如图1所示，加工步骤包括：如图1(a)所示，在硅晶圆上通过深反应离子刻蚀加工出有微组件结构的模具腔室；如图1(b)所示，在真空环境下，将硅晶圆与玻璃晶圆通过阳极键合实现模具腔室的密封；如图1(c)所示，将键合晶圆加温至一定温度，保温一段时间，在一个大气压的压差下软化后的玻璃流入模具腔室中，包裹住微组件结构；如图1(d)所示，通过减薄研磨抛光去除第二衬底晶圆、玻璃晶圆和第一衬底晶圆的上层部分，得到嵌入有微组件结构的复合玻璃硅基板和转接板。现有文献验证了填充大尺寸硅孔或腔室制备主体材料为玻璃的复合玻璃硅衬底；针对mems基板应用和为更好地适应mems封装，存在主体材料为硅的复合玻璃硅衬底的需求和应用场景，现有文献研究工作中利用玻璃回流成功制备了这种复合玻璃硅衬底。但利用玻璃回流技术制备主体材料为硅的复合玻璃硅衬底的问题在于当borofloat 33玻璃填充100um尺寸硅孔或腔室时(pyrex 7740玻璃软化点与borofloat 33玻璃软化点均为820摄氏度左右)，800多摄氏度高温下实现100％填充度所需时间高达6h。不难理解，填充小于100um尺寸的硅孔或腔室所需时间更长，甚至小到25um尺寸时，一个大气压已不足以实现填充。自然地，解决方法为提高温度降低粘度和增长加工时间，但提高温度降低粘度和增长加工时间带来了新的问题。总结性地，现有玻璃回流技术的问题在于：(1)100um及以下尺寸的硅孔或腔室填充所需时间过长，25um尺寸的硅孔或腔室基本难以实现填充；(2)加工时间过长，玻璃表面甚至玻璃整体会产生裂纹、缺陷等，导致玻璃失透，玻璃性质产生变化；(3)为缩短加工时间，提高加工温度降低粘度容易使玻璃内部产生气泡，且更容易产生缺陷。


技术实现要素：

4.本发明目的在于提供一种可调控大压力的复合玻璃硅基板和转接板制造方法,以
解决上述现有技术中存在的不能用于小尺寸回流玻璃的加工，不能实现小间距的微组件，基板和转接板制造时间长，加工效率低的问题。
5.为解决上述技术问题，本发明的可调控大压力的复合玻璃硅基板和转接板制造方法的具体技术方案如下：
6.一种可调控大压力的复合玻璃硅基板和转接板制造方法，包括以下步骤：
7.步骤一、在第一衬底晶圆上加工出有微组件结构的模具腔室；
8.步骤二、在第二衬底晶圆上加工出腔室；在第二衬底晶圆中的腔室中加入释气剂；
9.步骤三、将第一衬底晶圆、玻璃晶圆、腔室中有释气剂的第二衬底晶圆键合，实现微组件结构的模具腔室和腔室的密封；
10.步骤四、将上述三层键合晶圆加热，升温至低于玻璃晶圆的软化点200摄氏度至高于玻璃晶圆的软化点200摄氏度这个范围区间内的任意温度点，释气剂分解产生气体，气压驱动软化后的玻璃流入第一衬底晶圆中的模具腔室中；保温一段时间后，冷却，退火消除应力；
11.步骤五、通过减薄研磨抛光去除第二衬底晶圆、玻璃晶圆和第一衬底晶圆的上层部分，得到嵌入有微组件结构的复合玻璃硅基板和转接板。
12.进一步的，步骤一和步骤二中，所述第一衬底晶圆和第二衬底晶圆是硅晶圆；所述第一衬底晶圆和第二衬底晶圆为硅晶圆加工为湿法刻蚀、干法刻蚀、干法刻蚀与湿法刻蚀结合的方法或激光加工、激光加工与湿法刻蚀结合的方法或微电火花加工、微电火花加工与湿法刻蚀结合的方法或微超声加工、微超声加工与湿法刻蚀结合的方法。
13.进一步的，所述释气剂为高温下分解产生气体的化合物，是氢化钛、氢化锆、碳酸钙中的一种或多种。
14.进一步的，所述玻璃晶圆材质是硅酸盐玻璃。
15.进一步的，所述键合为阳极键合或低温直接键合或熔融键合。
16.进一步的，所述冷却是快速冷却至室温然后升温至退火温度进行退火，或是快速冷却至退火温度，直接退火。
17.进一步的，所述步骤3中将第一衬底晶圆、玻璃晶圆、腔室中有释气剂的第二衬底晶圆键合的方式是先实现腔室中有释气剂的第二衬底晶圆与玻璃晶圆的键合得到两层键合晶圆，然后在真空环境下实现两层键合晶圆与第一衬底晶圆的键合。
18.进一步的，所述步骤3中将第一衬底晶圆、玻璃晶圆、腔室中有释气剂的第二衬底晶圆键合的方式是在真空环境下对第一衬底晶圆、玻璃晶圆、第二衬底晶圆三个晶圆同时键合；
19.进一步的，所述步骤3中将第一衬底晶圆、玻璃晶圆、腔室中有释气剂的第二衬底晶圆键合的方式是先在真空环境下对第一衬底晶圆与玻璃晶圆通过键合得到两层键合晶圆，然后将两层键合晶圆与腔室中有释气剂的第二衬底晶圆键合。
20.进一步的，所述真空环境为小于1000pa的环境。
21.本发明的可调控大压力的复合玻璃硅基板和转接板制造方法具有以下优点：
22.(1)本发明所提出的方法中采用了释气剂，高温下释气剂分解产生气体，通过释气剂的质量调节和控制气压，因此所形成的压力可大于一个大气压，达到几个、数十个、甚至数百个大气压或以上，只需满足腔室能承受大压力下不产生破裂的条件即可；在满足腔室
能承受大压力下不产生破裂的条件应尽可能增大气压；通常情况下，选择20个大气压及以上的大压力使驱动力足够大，减少加工时间。本发明的目的是利用释气剂实现超大压力产生足够的驱动力减小加工时间，避免各种后果，克服现有技术的不足。将释气剂引入本发明提出的技术工艺中，带来了以下几点显著的效果：1、可大幅缩短加工时间，提高制造效率；2、加工时间减短，可避免玻璃析晶、缺陷及玻璃气泡等问题，这是这种方法所带的一个重要进步；3、另一个显著进步在于加工能力的提升，这种方法能够实现软化玻璃流入10um量级甚至以下的硅孔或模具腔室，这些10um量级甚至以下的硅孔在最后的复合基板中占用的尺寸较小，垂直电互联的功能加上占用的小尺寸为微型传感器封装体提供一种良好的手段。
23.(2)本发明所提出的方法不需要高压加热炉，降低了对设备的要求，可有效降低成本。目前市面上高压加热炉一般为管式高压炉，一般管径不超过80mm，即使结合高压加热炉与玻璃回流技术，也存在晶圆尺寸限制、压力限制，且加工成本高，无法实现快速冷却；无法快速冷却玻璃慢冷过程容易失透，且容易产生缺陷。本发明所提出的方法压力由释气剂质量调节，为避免大压力下腔室破裂，可增大衬底晶圆的厚度、减小腔室尺寸或避免腔室的曲率突变(如采用半球腔室、类半球腔室、类半椭球体腔室或类椭球体腔室)，达到10mpa压力以上，以加热炉替代了高压加热炉，且可兼容快速冷却，操作性更强，总成本和加工时间减少。
24.(3)本发明所采用的三层键合晶圆，中间层为玻璃晶圆，上下两层为硅晶圆，这种结构能有效减小冷却退火后的晶圆翘曲。现有玻璃回流技术采用的一层硅晶圆、一层pyrex 7740玻璃晶圆方案中，由于高温下(大于400摄氏度)pyrex 7740玻璃与硅晶圆的热膨胀系数不匹配，软化填充冷却后，会产生很大的晶圆翘曲。例如，4英寸500um厚的玻璃晶圆与4英寸500um厚的硅晶圆键合形成的晶圆经高温保温、冷却后，翘曲高达100um以上。本发明方案中，冷却过程中上下两层硅晶圆与玻璃晶圆均产生应力，应力能有效抵消一部分，可减小冷却后的晶圆翘曲。基于本发明所提出方案的应力减小效果，能实现更大尺寸晶圆的加工。
25.(4)本发明所采用的三层键合晶圆，中间层为玻璃晶圆，上下两层为硅晶圆，这种结构在快速冷却过程中能有效避免由应力不均匀引起的晶圆破裂。4英寸500um厚的玻璃晶圆与4英寸500um厚的硅晶圆键合形成的晶圆经高温保温后，快速冷却，不会产生晶圆破裂；但6英寸500um厚的玻璃晶圆与4英寸500um厚的硅晶圆键合形成的晶圆经高温保温后，快速冷却过程中，由于接触空气的玻璃与接触空气的硅热导率相差两个数量级，很容易产生温度不均匀，在实验过程中发现整个晶圆容易粉碎性破裂。本发明方案中，引入的三层键合晶圆由于上下两层硅晶圆热导率一致，且与空气接触，中间夹着玻璃晶圆，在快速冷却过程中上下两层硅晶圆散热速率相差不大，不易产生整体晶圆破裂，此方案适用于大尺寸晶圆的工艺，具有显著的进步效果。
26.(5)玻璃回流技术的应用领域主要是mems器件的封装或用作玻璃转接板，本发明所提出的方法特别适合嵌入有更小尺寸更大深宽比微组件的复合玻璃硅基板，用于mems封装和微光电学机械系统(moems)，可用作硅基微传感器、微执行器等的mems封装衬底。
附图说明
27.图1(a)为现有技术的硅晶圆上制备有微组件结构的模具腔室的截面示意图；
28.图1(b)为现有技术的带有微组件结构的模具腔室的硅晶圆与玻璃晶圆键合好的
截面示意图；
29.图1(c)为现有技术的键合晶圆回流后的截面示意图；
30.图1(d)为现有技术的复合硅玻璃基板或转接板的截面示意图；
31.图2(a)为本发明的第一衬底晶圆的截面示意图；
32.图2(b)为本发明的第一衬底晶圆加工有有微组件结构的模具腔室的截面示意图；
33.图3(a)为本发明的第二衬底晶圆的截面示意图；
34.图3(b)为本发明的第二衬底晶圆加工有腔室的截面示意图；
35.图3(c)为本发明的第二衬底晶圆腔室中有释气剂的截面示意图；
36.图4为本发明的第一衬底晶圆、玻璃晶圆、第二衬底晶圆键合得到三层键合晶圆的截面示意图；
37.图5为本发明的三层键合晶圆高温回流后的截面示意图；
38.图6为本发明的嵌入有微组件结构的复合硅玻璃基板或转接板的截面示意图；
39.图7(a)为本发明的带有截面为矩形的腔室的第二衬底晶圆截面示意图；
40.图7(b)为本发明的带有截面为梯形的腔室的第二衬底晶圆截面示意图；
41.图7(c)为本发明的带有截面为弧形或类弧形的腔室的第二衬底晶圆截面示意图；
42.图8为本发明的第二衬底晶圆上加工的腔室俯视图；
43.图中标记说明：10、第一衬底晶圆；20、模具腔室；22、微组件结构；30、第二衬底晶圆；40、腔室；50、释气剂；60、玻璃晶圆；70、复合玻璃硅基板和转接板。
具体实施方式
44.为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明一种可调控大压力的复合玻璃硅基板和转接板制造方法做进一步详细的描述。
45.本发明包括以下步骤：
46.步骤一、在第一衬底晶圆10上加工出有微组件结构22的模具腔室20；微组件结构22包括圆柱形、圆环柱、矩形柱等导电结构或导电结构阵列，无源元器件如电感、电容、滤波器等结构，特定形貌的传感器电极，特定形貌的导热结构等。这些微组件结构22嵌入在基板和转接板里面,主要应用包括具有特定功能的封装基板、转接板或者mems基板，例如可用于mems真空封装中的垂直导电、mems振动传感器的静电驱动和检测模块、mems热式传感器中的传热模块或发热模块等。
47.步骤二、在第二衬底晶圆30上加工出腔室40；在第二衬底晶圆30中的腔室中加入释气剂50；
48.步骤三、将第一衬底晶圆10、玻璃晶圆60、腔室40中有释气剂50的第二衬底晶圆30键合，实现微组件结构22的模具腔室20和腔室40的密封；
49.所述将第一衬底晶圆10、玻璃晶圆60、腔室40中有释气剂50的第二衬底晶圆30键合的方式是先实现腔室40中有释气剂50的第二衬底晶圆30与玻璃晶圆60的键合得到两层键合晶圆，然后在真空环境下实现两层键合晶圆与第一衬底晶圆10的键合或将第一衬底晶圆10、玻璃晶圆60、腔室40中有释气剂50的第二衬底晶圆30键合的方式是在真空环境下对第一衬底晶圆10、玻璃晶圆60、第二衬底晶圆30三个晶圆同时键合或者先在真空环境下对第一衬底晶圆10与玻璃晶圆60通过键合得到两层键合晶圆，然后将两层键合晶圆与腔室40
中有释气剂50的第二衬底晶圆30键合。
50.步骤四、将上述三层键合晶圆加热，升温至低于玻璃晶圆60的软化点200摄氏度至高于玻璃晶圆60的软化点200摄氏度这个范围区间内的任意温度点，释气剂50分解产生气体，气压驱动软化后的玻璃流入第一衬底晶圆10中的模具腔室20中；保温一段时间后，冷却，退火消除应力；
51.步骤五、通过减薄研磨抛光去除第二衬底晶圆30、玻璃晶圆60和第一衬底晶圆10的上层部分，得到嵌入有微组件结构22的复合玻璃硅基板和转接板70。
52.实施例1：
53.如图2-图8所示的一种基于可调控大压力的高效率复合玻璃硅基板和转接板制造技术，具体包括：
54.步骤一、如图2所示，在第一衬底晶圆10上加工出有微组件结构22的模具腔室20。所述模具腔室20可通过深反应离子刻蚀(drie)或各项异性湿法刻蚀加工。所述模具腔室20的加工还可通过激光加工与湿法刻蚀结合的方法、干法刻蚀与湿法刻蚀结合的方法、微电火花加工与湿法刻蚀结合的方法、微超声加工与湿法刻蚀结合的方法中的一种实现。所述第一衬底晶圆10为硅晶圆。所述硅晶圆厚度可以是300um、500um、800um、1mm、2mm或以上，所述硅晶圆直径可以是2英寸、4英寸、6英寸、8英寸、12英寸，作为示例选用6英寸1mm厚的硅晶圆。所述模具腔室20的开口孔径或边长可以是1um、5um、10um、50um、100um、500um、1mm、2mm或以上，作为示例在一个6英寸1mm厚的硅晶圆上加工出100um、500um、1mm开口孔径的模具腔室20阵列；所述模具腔室20的深度可以是10um、50um、100um、200um、300um、400um、500um或以上，作为示例加工深度为500um左右的模具腔室20。所述模具腔室20的深度需小于硅晶圆厚度，例如硅晶圆厚度为500um，圆柱环腔室深度为300um。
55.步骤二、如图3所示，在第二衬底晶圆30上加工出腔室40；在第二衬底晶圆30中的腔室40中加入一定质量的释气剂50。所述第二衬底晶圆30的直径与第一衬底晶圆10的直径相同。作为优选方案，所述第二衬底晶圆30的厚度与第一衬底晶圆10的直径厚度，这样可起到部分应力抵消的作用。作为示例，所述第二衬底晶圆30的厚度为1mm。所述腔室40可以是梯形体腔室、圆柱体腔室、长方体腔室等结构。圆柱体腔室和长方体腔室可通过深反应离子刻蚀(drie)、各项异性湿法刻蚀加工、激光加工、激光加工与湿法刻蚀结合的方法、干法刻蚀与湿法刻蚀结合的方法、微电火花加工与湿法刻蚀结合的方法、微超声加工与湿法刻蚀结合的方法等方法实现，如图7(a)所示；梯形体腔室可通过40％的氢氧化钾强碱溶液(koh)或25％的四甲基氢氧化铵溶液(tmah)湿法刻蚀加工，如图7(b)所示；半椭球体或类椭球体腔室可以通过hna溶液(氢氟酸、硝酸与去离子水按一定比例配比的混合液体，或氢氟酸、硝酸与乙酸按一定比例配比的混合液体)湿法刻蚀加工，或通过xef2干法刻蚀加工，如图7(c)所示。腔室40的各种俯视形貌如图8所示。所述腔室40的开口孔径大于所述模具腔室20的开口孔径，所述腔室40的深度可以是50um、100um、500um或以上，所述腔室40的体积大于所需一定质量的释气剂50体积即可。所述释气剂50为高温下分解产生气体的化合物，包括氢化钛、氢化锆、碳酸钙中的一种或多种，作为示例这里选用氢化钛。所选用氢化钛的质量高温分解后能提供20个大气压的压力。
56.步骤三、在真空环境下，将第一衬底晶圆10与玻璃晶圆60通过键合得到两层键合晶圆，实现模具腔室20的密封。所述玻璃晶圆60直径与硅晶圆直径相同，所述玻璃晶圆60厚
度大于模具腔室20的深度。所述玻璃晶圆60为硅酸盐玻璃晶圆，作为示例这里选用型号为pyrex 7740的硼硅酸盐玻璃。所述玻璃晶圆60的厚度大于与模具腔室20的深度，作为示例前面模具腔室20的深度为500um，这里便选用800um厚的玻璃晶圆60。所述真空环境为小于1000pa的环境。所述键合为阳极键合、低温直接键合、熔融键合中的一种，作为示例这里选用阳极键合，真空环境选用10pa左右。
57.步骤四、如图4所示，将两层键合晶圆与腔室40中有释气剂50的第二衬底晶圆30通过键合得到三层键合晶圆，实现腔室40的密封。所述键合为阳极键合、低温直接键合、熔融键合中的一种或多种，作为示例这里选用阳极键合，键合选用10pa左右的真空环境。所述键合条件可以是在一个大气压的环境下键合，也可以在真空条件下键合，或高于一个大气压的环境下键合(现有常规商用键合机最大键合环境为2个大气压)；作为优选方案，一般选用真空环境下键合。
58.步骤五、如图5所示，将上述三层键合晶圆加热，升温至玻璃晶圆30的软化点温度左右；此时，高温下释气剂50分解产生气体，气压驱动软化后的玻璃流入第一衬底晶圆中的模具腔室20中；保温一段时间后，冷却，退火消除应力。所述软化点温度左右为软化点温度+-200摄氏度范围内。所述冷却可以是快速冷却至室温然后升温至退火温度进行退火，也可以是快速冷却至退火温度，直接退火。作为示例前面选用了pyrex 7740玻璃，其软化点在821摄氏度，保温温度譬如可以选用温度750℃、780℃、800℃、820℃、850℃、880℃，根据模具腔室20的尺寸和加入释气剂20的质量选用合适的保温时间，确保一定的填充度，譬如有些情况需要95％的填充度即可。
59.步骤六、如图6所示，通过减薄研磨抛光去除第二衬底晶圆30、玻璃晶圆60和第一衬底晶圆10的上层部分，得到嵌入有微组件结构22的复合玻璃硅基板和转接板70。
60.实施例2：
61.如图2-图8所示的一种基于可调控大压力的高效率复合玻璃硅基板和转接板制造技术，具体包括：
62.步骤一、如图2所示，在第一衬底晶圆10上加工出有微组件结构22的模具腔室20。所述模具腔室20可通过深反应离子刻蚀(drie)或各项异性湿法刻蚀加工。所述微结构模具腔室20的加工还可通过激光加工与湿法刻蚀结合的方法、干法刻蚀与湿法刻蚀结合的方法、微电火花加工与湿法刻蚀结合的方法、微超声加工与湿法刻蚀结合的方法中的一种实现。所述第一衬底晶圆10为硅晶圆。作为示例选用8英寸2mm厚的硅晶圆，在硅晶圆上加工出1um、5um、10um、50um开口孔径的模具腔室20阵列。所述模具腔室20的深度为200um左右。
63.步骤二、如图3所示，在第二衬底晶圆30上加工出腔室40；在第二衬底晶圆30中的腔室40中加入一定质量的释气剂50。所述第二衬底晶圆30的直径与第一衬底晶圆10的直径相同。作为优选方案，所述第二衬底晶圆30的厚度与第一衬底晶圆10的直径厚度，这样可起到部分应力抵消的作用。作为示例，所述第二衬底晶圆30的厚度为2mm。圆柱体腔室和长方体腔室可通过深反应离子刻蚀(drie)、各项异性湿法刻蚀加工、激光加工、激光加工与湿法刻蚀结合的方法、干法刻蚀与湿法刻蚀结合的方法、微电火花加工与湿法刻蚀结合的方法、微超声加工与湿法刻蚀结合的方法等方法实现，如图7(a)所示；梯形体腔室可通过40％的氢氧化钾强碱溶液(koh)或25％的四甲基氢氧化铵溶液(tmah)湿法刻蚀加工，如图7(b)所示；半椭球体或类椭球体腔室可以通过hna溶液(氢氟酸、硝酸与去离子水按一定比例配比
的混合液体，或氢氟酸、硝酸与乙酸按一定比例配比的混合液体)湿法刻蚀加工，或通过xef2干法刻蚀加工，如图7(c)所示。腔室40的各种俯视形貌如图6所示。所述腔室40的开口孔径为300um，所述腔室40的深度为200um。所述释气剂50为高温下分解产生气体的化合物，包括氢化钛、氢化锆、碳酸钙中的一种或多种，作为示例这里选用碳酸钙。所选用碳酸钙的质量高温分解后能提供50个大气压的压力。
64.步骤三、在真空环境下，将第一衬底晶圆10与玻璃晶圆60通过键合得到两层键合晶圆，实现模具腔室20的密封。所述玻璃晶圆60直径与硅晶圆直径相同，所述玻璃晶圆60的厚度大于与模具腔室20的深度，作为示例前面模具腔室20的深度为200um，这里便选用300um厚的玻璃晶圆60。所述玻璃晶圆60为硅酸盐玻璃晶圆，作为示例这里选用型号为borofloat 33的硼硅酸盐玻璃。所述真空环境为小于1000pa的环境。所述键合为阳极键合、低温直接键合、熔融键合中的一种，作为示例这里选用低温直接键合，真空环境选用0.1pa左右。
65.步骤四、如图4所示，将两层键合晶圆与腔室40中有释气剂50的第二衬底晶圆30通过键合得到三层键合晶圆，实现腔室40的密封。所述键合为阳极键合、低温直接键合、熔融键合中的一种，作为示例这里选用低温直接键合，键合选用0.1pa左右的真空环境。
66.步骤五、如图5所示，将上述三层键合晶圆加热，升温至玻璃晶圆30的软化点温度左右；此时，高温下释气剂50分解产生气体，气压驱动软化后的玻璃流入第一衬底晶圆中的模具腔室20中；保温一段时间后，冷却，退火消除应力。所述软化点温度左右为软化点温度+-200摄氏度范围内。所述冷却可以是快速冷却至室温然后升温至退火温度进行退火，也可以是快速冷却至退火温度，直接退火。作为示例前面选用了borofloat 33玻璃，其软化点在820摄氏度，保温温度譬如可以选用温度820℃、850℃、880℃，根据模具腔室20的尺寸和加入释气剂20的质量选用合适的保温时间，确保一定的填充度。
67.步骤六、如图6所示，通过减薄研磨抛光去除第二衬底晶圆30、玻璃晶圆60和第一衬底晶圆10的上层部分，得到嵌入有微组件结构22的复合玻璃硅基板和转接板70。
68.本发明的可调控大压力的复合玻璃硅基板和转接板制造方法具有以下优点：
69.(1)本发明所提出的方法中采用了释气剂，高温下释气剂分解产生气体，通过释气剂的质量调节和控制气压，因此所形成的压力可大于一个大气压，达到几个、数十个、甚至数百个大气压或以上，只需满足腔室能承受大压力下不产生破裂的条件即可；在满足腔室能承受大压力下不产生破裂的条件应尽可能增大气压；通常情况下，选择20个大气压及以上的大压力使驱动力足够大，减少加工时间。本发明的目的是利用释气剂实现超大压力产生足够的驱动力减小加工时间，避免各种后果，克服现有技术的不足。将释气剂引入本发明提出的技术工艺中，带来了以下几点显著的效果：1、可大幅缩短加工时间，提高制造效率；2、加工时间减短，可避免玻璃析晶、缺陷及玻璃气泡等问题，这是这种方法所带的一个重要进步；3、另一个显著进步在于加工能力的提升，这种方法能够实现软化玻璃流入10um量级甚至以下的硅孔或模具腔室，这些10um量级甚至以下的硅孔在最后的复合基板中占用的尺寸较小，垂直电互联的功能加上占用的小尺寸为微型传感器封装体提供一种良好的手段。
70.(2)本发明所提出的方法不需要高压加热炉，降低了对设备的要求，可有效降低成本。目前市面上高压加热炉一般为管式高压炉，一般管径不超过80mm，即使结合高压加热炉与玻璃回流技术，也存在晶圆尺寸限制、压力限制，且加工成本高，无法实现快速冷却；无法
快速冷却玻璃慢冷过程容易失透，且容易产生缺陷。本发明所提出的方法压力由释气剂质量调节，为避免大压力下腔室破裂，可增大衬底晶圆的厚度、减小腔室尺寸或避免腔室的曲率突变(如采用半球腔室、类半球腔室、类半椭球体腔室或类椭球体腔室)，达到10mpa压力以上，以加热炉替代了高压加热炉，且可兼容快速冷却，操作性更强，总成本和加工时间减少。
71.(3)本发明所采用的三层键合晶圆，中间层为玻璃晶圆，上下两层为硅晶圆，这种结构能有效减小冷却退火后的晶圆翘曲。现有玻璃回流技术采用的一层硅晶圆、一层pyrex 7740玻璃晶圆方案中，由于高温下(大于400摄氏度)pyrex 7740玻璃与硅晶圆的热膨胀系数不匹配，软化填充冷却后，会产生很大的晶圆翘曲。例如，4英寸500um厚的玻璃晶圆与4英寸500um厚的硅晶圆键合形成的晶圆经高温保温、冷却后，翘曲高达100um以上。本发明方案中，冷却过程中上下两层硅晶圆与玻璃晶圆均产生应力，应力能有效抵消一部分，可减小冷却后的晶圆翘曲。基于本发明所提出方案的应力减小效果，能实现更大尺寸晶圆的加工。
72.(4)本发明所采用的三层键合晶圆，中间层为玻璃晶圆，上下两层为硅晶圆，这种结构在快速冷却过程中能有效避免由应力不均匀引起的晶圆破裂。4英寸500um厚的玻璃晶圆与4英寸500um厚的硅晶圆键合形成的晶圆经高温保温后，快速冷却，不会产生晶圆破裂；但6英寸500um厚的玻璃晶圆与4英寸500um厚的硅晶圆键合形成的晶圆经高温保温后，快速冷却过程中，由于接触空气的玻璃与接触空气的硅热导率相差两个数量级，很容易产生温度不均匀，在实验过程中发现整个晶圆容易粉碎性破裂。本发明方案中，引入的三层键合晶圆由于上下两层硅晶圆热导率一致，且与空气接触，中间夹着玻璃晶圆，在快速冷却过程中上下两层硅晶圆散热速率相差不大，不易产生整体晶圆破裂，此方案适用于大尺寸晶圆的工艺，具有显著的进步效果。
73.(5)玻璃回流技术的应用领域主要是mems器件的封装或用作玻璃转接板，本发明所提出的方法特别适合嵌入有更小尺寸更大深宽比微组件的复合玻璃硅基板，用于mems封装和微光电学机械系统(moems)，可用作硅基微传感器、微执行器等的mems封装衬底。
74.可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本技术的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。