[发明专利]用于MEMS微机械加工的多层绝缘体上的硅材料及方法

权利要求书

1.一种用于MEMS微机械加工的多层SOI材料，其特征在于所述的SOI材料具有单晶硅-绝缘埋层-单晶硅-绝缘埋层-单晶硅相叠分布的双埋层结构的SOI材料，或单晶硅-绝缘埋层-单晶硅-绝缘埋层-单晶硅-绝缘埋层-单晶硅的三埋层结构的SOI材料，或更多叠加层的复合结构。

2.按权利要求1所述的用于MEMS微机械加工的多层SOI材料，其特征在于所述的绝缘埋层为二氧化硅、氮化硅或二氧化硅和氮化硅的复合。

3.按权利要求1或2所述的用于MEMS微机械加工的多层SOI材料，其特征在于多层SOI材料中的所有的绝缘埋层材料为同一种材料或几种不同的埋层材料的组合。

4.按权利要求2所述的用于MEMS微机械加工的多层SOI材料，其特征在于绝缘埋层为二氧化硅和氮化硅的复合时，调节绝缘埋层中氮化硅和二氧化硅厚度的比的方法，减少多层结构的残余应力。

5.按权利要求1或2所述的用于MEMS微机械加工的多层SOI材料，其特征在于顶层和中间部分的单晶硅厚度为1μm-100μm；所述的各绝缘埋层的厚度为0.2μm-10μm。

6.按权利要求3所述的用于MEMS微机械加工的多层SOI材料，其特征在于所述的各绝缘埋层的厚度为0.2μm-10μm。

7.制备如权利要求1或2所述的用于MEMS微机械加工的多层SOI材料，其特征在于

(A)双埋层结构的SOI材料的工艺步骤是：

(1)采用双面抛光的SOI圆片和单晶硅片，在SOI的顶层或者单晶硅片表面，或者所述的两个表面生长埋层氧化层，所述的埋层氧化层为氮化硅、二氧化硅或两者组合；

(2)经过半导体标准清洗后，采用Ar等离子体轰击5～120秒增加表面活性，在常温真空状态下硅-硅直接键合或熔融键合，键合面为SOI的顶层硅面和硅片生长介质的表面，熔融键合的温度范围在200～500℃，压力范围1bar-50bar，键合后经2小时以上的900-1100℃的高温退火过程，最后通过研磨和化学机械抛光或者智能剥离获得所需厚度和粗糙度的双层SOI结构。

(B)三埋层结构的SOI材料的步骤是：

(1)采用双面抛光的SOI圆片，在其中一片SOI的顶层或者两个界面生长埋层氧化层，所述的埋层氧化层为氮化硅、二氧化硅或两者组合；

(2)经过半导体标准工艺清洗后，采用Ar等离子体轰击5～120秒增加表面活性，在常温真空状态下硅-硅直接键合或熔融键合，键合接触面为两片SOI的顶层硅面。熔融键合的温度范围在200～500℃，压力范围1bar-50bar，键合后经2小时以上的900-1100℃的高温退火过程，然后通过研磨和化学机械抛光获得所需厚度和粗糙度的三埋层结构的SOI结构。

8.按权利要求8所述的用于MEMS微机械加工的多层SOI材料的制备方法，其特征在于作为埋层氧化层的二氧化硅采用注氧隔离、热氧化或CVD方法生长；氧化硅则由CVD方法生长；复合埋层则是所述方法形成的介质组合。

9.按权利要求8所述的用于MEMS微机械加工的多层SOI材料的制备方法，其特征在于在生成双埋层或三埋层结构的SOI材料中，在双面抛光的SOI圆片或单晶硅片上采用CVD方法生长氮化硅。

10.按权利要求1或2所述的用于MEMS微机械加工的多层SOI材料的应用，其特征在于在压力传感器中，氮化硅绝缘埋层或绝缘埋层一部分用于调节应力或用于沟槽隔离的IC电路和MEMS元件的单片集成。