[發明專利]MEMS器件的犧牲層、MEMS器件及其制作方法

在審

• 申請號: 201210564415.2
• 申請日: 2012-12-21
• 公開（公告）號: CN103011052A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 黎坡
• 申請（專利權）人: 上海宏力半導體制造有限公司
• 主分類號: B81B7/00
• 分類號: B81B7/00;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

本發明涉及半導體制造領域，尤其涉及一種MEMS器件的犧牲層、MEMS器件及其制作方法。

背景技術

近年來，隨著微機電系統（Micro-Electro-Mechanical-System,MEMS）技術的發展，各種微機電裝置，包括：微傳感器、微致動器等實現了微小型化，上述小型化有利于提高器件集成度，因而成為未來發展的主要方向。

早期的MEMS工藝以體硅工藝為主，即通過對硅片進行腐蝕形成懸梁等結構，更多關于體硅MEMS器件的信息請參照公開號US6170332B1的美國專利。

然而，上述體硅的工藝與現有的CMOS工藝不兼容。針對上述問題，行業內出現了表面硅工藝，即以半導體襯底為基底，通過多層膜淀積和圖形化工藝制備三維微機械結構。具體地，器件部分由淀積的薄膜層加工而成，結構和基底之間的空隙采用犧牲層技術，該犧牲層在結構形成過程中起支撐作用，結構形成后，該犧牲層被釋放。

犧牲層工藝最早是在20世紀80年代由美國加州大學Berkeley分校開發出來，主要應用于二維表面圖形的加工，其以多晶硅為結構層，二氧化硅為犧牲層，采用二氧化硅層作為犧牲層的最大缺點是去除需要用到濕法刻蝕，而濕法刻蝕會帶來微機電系統中最不希望出現的黏附效應，導致犧牲層去除后上下極板黏附而造成失效，隨著犧牲層工藝的發展，技術人員開始采用光刻膠或類光刻膠等有機材料作為犧牲層，這種犧牲層可以采用干法刻蝕如灰化（Ashing）等制程去除，從而避免了黏附效應，提高了MEMS系統的良率。

本發明人在研究中發現，該有機材料的分解溫度由于一般低于其上后續進行的結構薄膜層的淀積溫度，因而，在后續淀積工序過程中，該有機材料會出現分解現象，上述分解出來的分子容易附著在腔室內壁，造成腔室污染，這不利于淀積工藝的進行。

針對上述問題，本發明提出一種新的犧牲層加以解決。

發明內容

本發明解決的問題是提出一種犧牲層，以解決現有的MEMS器件的犧牲層容易出現分解，進而導致污染腔室的問題。

為解決上述問題，本發明提供一種MEMS器件的犧牲層，包括：

圖形化的有機材料層及包覆在所述圖形化的有機材料層上的覆蓋層，所述覆蓋層的分解溫度高于所述有機材料層的分解溫度。

可選地，所述有機材料層的材質為光刻膠。

可選地，所述有機材料層的材質為聚酰亞胺。

可選地，所述覆蓋層的材質為SOG或低溫氧化物。

基于上述犧牲層，本發明還提供了一種MEMS器件及其制作方法，其中，該MEMS器件除了包括上述的犧牲層外，還包括：所述犧牲層上形成的圖形結構。

可選地，所述圖形結構為敏感薄膜。

可選地，所述敏感薄膜的材質為硅鍺、單晶硅、多晶硅、金屬中的至少一種。

相應地，MEMS器件的制作方法，包括：

在所述半導體襯底上形成有機材料層，對所述有機材料層進行選擇性去除形成圖形化有機材料層；

在所述圖形化的有機材料層上形成覆蓋層，所述覆蓋層的分解溫度高于所述有機材料層的分解溫度；

在所述覆蓋層上形成圖形結構。

可選地，所述有機材料層的材質為光刻膠，對所述有機材料層進行選擇性去除是通過曝光、顯影實現的。

可選地，形成圖形結構步驟包括：

采用PVD或CVD形成圖形結構材料層；

對所述圖形結構材料層進行選擇性刻蝕形成圖形結構。

可選地，所述PVD或CVD的溫度高于350℃。

可選地，所述選擇性刻蝕形成圖形結構過程中，還形成暴露所述有機材料層的窗口，所述圖形化的有機材料層的去除通過所述窗口進行。

可選地，所述圖形化的有機材料層的去除采用灰化法。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：1）不同于現有技術單獨采用有機材料層作為犧牲層的方案，本發明采用該有機材料層被圖形化后，在其表面覆蓋一層分解溫度高于該有機材料層的覆蓋層，以將后續淀積形成的結構材料層與有機材料層隔絕開來，起到防止高溫淀積過程中該有機材料層分解逸出而造成機臺腔體污染的作用。此外，該覆蓋層的設置，也為有機材料層提供了更大材質選擇范圍。