[發明專利]MEMS器件的制作方法

有效

• 申請號: 201010607826.6
• 申請日: 2010-12-27
• 公開（公告）號: CN102530831A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 毛劍宏;唐德明
• 申請（專利權）人: 上海麗恒光微電子科技有限公司
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術領域

本發明涉及半導體器件制造領域，尤其涉及一種MEMS器件的制作方法。

背景技術

微機電系統(Micro-Electro-Mechanical?Systems，MEMS)是一種可集成化生產，集微型機構、微型傳感器、微型執行器以及信號處理和控制電路于一體的微型器件或系統。它是隨著半導體集成電路微細加工技術和超精密機械加工技術的發展而發展起來的。采用MEMS技術的微電子器件在航空、航天、環境監控、生物醫學以及幾乎人們所接觸到的所有領域中有著十分廣闊的應用前景。

相對于傳統的機械結構，MEMS器件的尺寸更小，最大不超過一個厘米，甚至僅僅為數個微米，其中的器件層厚度就更加微小。由于采用了以硅為主的半導體材料，因此可大量利用半導體集成電路生產中的成熟技術、工藝，進行低成本的批量化生產。其中微機械結構作為傳感、傳動以及運動機構是MEMS器件的最重要的組成部分，微機械結構通常需要設置于封閉空間中，以避免收到外部環境影響，包括固定的支撐部分以及可活動且懸浮的自由端。

為了在半導體結構中形成懸浮的微機械結構，需要應用到犧牲介質的制作工藝，基本流程包括：先在半導體介質層中挖取所需空間尺寸的溝槽，在所述溝槽內填充犧牲介質，然后在犧牲介質表面制作微機械結構層，最后去除犧牲介質，使得微機械結構構成懸浮。更多關于制作具有懸浮的微機械結構層的MEMS器件的方法，可以參見專利號為US2008290430A1、US7239712B1以及US2007065967的美國專利。

現有技術存在如下問題：在填充犧牲介質時，通常采用化學氣相沉積，為了保證填滿所述溝槽，通常形成的犧牲介質層需要還覆蓋于溝槽之外半導體介質層的表面，然后通過化學機械研磨減薄所述犧牲介質層的表面，直至露出半導體介質層表面，使得溝槽內的犧牲介質層表面與周圍半導體介質層表面平齊。常見的犧牲介質包括無定形碳、以及一些有機聚合材料等，這些犧牲介質雖然很容易用灰化工藝以氣態的方式去除，但由于化學性質特殊，很難與拋光液反應，因此在進行化學機械研磨時，研磨速度非常緩慢，且遠大于底部的半導體介質層，一方面研磨耗時較長，另一方面研磨時難以準確停滯于半導體介質層表面，容易造成底部半導體介質層表面的厚度損失。

發明內容

本發明解決的問題是提供一種MEMS器件的制作方法，解決現有技術中對犧牲介質的研磨速度緩慢，且容易過研磨的問題。

本發明提供的MEMS器件的制作方法，包括：

提供半導體襯底，所述半導體襯底內形成有金屬互連結構；

在所述半導體襯底的表面形成第一犧牲層，所述第一犧牲層的材質為無定形碳；

刻蝕所述第一犧牲層形成第一凹槽；

在所述第一犧牲層表面覆蓋形成第一介質層；

采用化學機械研磨工藝減薄所述第一介質層，直至露出所述第一犧牲層；

在所述第一犧牲層表面形成微機械結構層，并曝露出第一犧牲層，所述微機械結構層的部分與所述第一介質層連接。

所述刻蝕第一犧牲層形成第一凹槽包括：

在第一犧牲層表面形成第一掩模圖形，所述第一掩模圖形定義MEMS器件的第一介質層圖形；

刻蝕所述第一犧牲層直至露出半導體襯底，形成所述第一凹槽；

去除所述第一掩模圖形。

可選的，所述第一介質層的材質為氧化硅或氮化硅，采用化學氣相沉積形成。

可選的，所述半導體襯底內還形成有第一驅動層，所述微機械結構層與其下方的第一驅動層的位置相對應。

可選的，還包括在第一介質層內形成接觸孔，所述微機械結構層通過所述接觸孔與所述半導體襯底內的金屬互連結構電連接。

進一步的，所述MEMS器件的制作方法，還包括：

在所述微機械結構層以及第一犧牲層表面形成第二犧牲層，所述第二犧牲層的材質與第一犧牲層相同；

刻蝕所述第二犧牲層形成第二凹槽；

在所述第二犧牲層表面覆蓋形成第二介質層；

采用化學機械研磨工藝減薄所述第二介質層，直至露出所述第二犧牲層；

在所述第二犧牲層的表面形成隔離層；

刻蝕所述隔離層形成通孔，所述通孔露出第二犧牲層；

通過所述通孔去除第二犧牲層以及第一犧牲層；

在所述隔離層表面形成覆蓋層，且所述覆蓋層覆蓋通孔。

所述刻蝕第二犧牲層形成第二凹槽包括：

在第二犧牲層表面形成第二掩模圖形，所述第二掩模圖形定義所述MEMS器件的第二介質層圖形；