[發明專利]MEMS器件的薄膜制造方法

無效

• 申請號: 201110272176.9
• 申請日: 2011-09-14
• 公開（公告）號: CN102320560A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 張艷紅;張挺
• 申請（專利權）人: 上海先進半導體制造股份有限公司
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陳亮

技術領域

本發明涉及微機電系統技術領域，具體來說，本發明涉及一種MEMS器件的薄膜制造方法。

背景技術

懸空的薄膜結構是微機電系統(MEMS)器件最常用的結構之一，它已廣泛地用于壓力傳感器、聲學傳感器、聲學執行器和光學微鏡陣列等器件。而薄膜的尺寸和厚度往往直接制約著器件的性能，比如壓力傳感器中壓敏薄膜的尺寸和厚度就決定了器件的靈敏度等主要性能參數。

目前薄膜的制作方式靈活多樣，按照加工工藝主要可以分為三類：鉆蝕、背面腐蝕和硅片鍵合及結構轉移的混合加工。為了有效地控制薄膜厚度，使用背面腐蝕加工工藝時一般采用LPCVD氮化硅或者重摻雜進行腐蝕自停止，但缺點是薄膜上不能形成有效的壓敏電阻，所以不能用在壓力傳感器上。而硅片鍵合及結構轉移這種混合加工工藝也存在同樣的問題，鍵合得到的薄膜往往不是硅材料，不能形成有效的壓阻，而且工藝繁瑣。

為了提高薄膜的均勻性和完整性，需要在保證腔體完成釋放的前提下，薄膜上鉆蝕的窗口尺寸越小越好，數目越少越好。與{100}相比，{111}硅上各向異性的濕法腐蝕過程比較復雜，得到的腔體也不是十分規整簡單的幾何體，為最優化的版圖設計增加了難度。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種MEMS器件的薄膜制造方法，能夠采用最少的窗口圖形(最大間距)來完成薄膜和腔體的制作。

為解決上述技術問題，本發明提供一種MEMS器件的薄膜制造方法，包括步驟：

提供{111}方向的硅基底，其上形成有多個凹槽，所述凹槽具有第一深度；

在多個所述凹槽的側壁形成側壁保護層；

進一步刻蝕多個所述凹槽，在所述硅基底中形成多個深槽，所述深槽相比所述凹槽加深第二深度；

采用濕法腐蝕法腐蝕多個所述深槽，在所述硅基底內部形成腔體；

采用填充材料將多個所述凹槽完全填充，形成封閉的腔體和厚度等于所述第一深度的薄膜；

其中，多個所述凹槽的窗口之間的最大行間距和最大列間距的計算公式如下：

d1=h2×(2/4),]]>d2=b×(3/3)]]>

其中，d1為多個所述凹槽的窗口的最大行間距，d2為多個所述凹槽的窗口的最大列間距，h2為多個所述深槽對多個所述凹槽加深的第二深度，b為所述薄膜垂直于版圖平邊<110>方向的尺寸。

可選地，若所述窗口任何一邊均不與所述平邊<110>方向平行，則在計算多個所述凹槽的窗口之間的最大行間距和最大列間距之前還包括步驟：

用三對平行的<110>晶向的直線對所述窗口作最大外接圖形；

以多個所述最大外接圖形之間的最大行間距和最大列間距映射為所述窗口之間的最大行間距和最大列間距。

可選地，所述凹槽的窗口為正方形、三角形、多邊形、圓形或者其他任何封閉圖形。

可選地，所述濕法腐蝕法采用各向異性的腐蝕工藝，在所述硅基底內部形成所述腔體。

可選地，所述濕法腐蝕的溶液為KOH、TMAH、EDP、NaOH、CsOH或NH₄OH。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：

本發明在{111}晶圓上采用鉆蝕加工工藝，利用濕法腐蝕液在{111}面上的各向異性刻蝕來精確控制硅薄膜的尺寸和厚度。本發明基于此，提出了一套相應的版圖設計方法，采用最少的窗口圖形(最大間距)來完成薄膜和腔體的制作，并提出了明確的設計規則以指導不同需求的版圖設計。

附圖說明