[發明專利]一種控制原位摻雜非晶硅應力的方法

有效

• 申請號: 201310368157.5
• 申請日: 2013-08-22
• 公開（公告）號: CN104418294A
• 公開（公告）日: 2015-03-18
• 發明（設計）人: 蘇佳樂
• 申請（專利權）人: 無錫華潤上華半導體有限公司
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00
• 代理公司: 無錫互維知識產權代理有限公司 32236
• 代理人: 龐聰雅;張莉

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，尤其涉及如何控制非晶硅的應力。

背景技術

MEMS（微型機電系統）已經得到了廣泛應用，例如MEMS麥克風是基于MEMS技術制造的麥克風，簡單的說就是一個電容器集成在微硅晶片上，可以采用表貼工藝進行制造,能夠承受很高的回流焊溫度,容易與CMOS工藝及其它音頻電路相集成,并具有改進的噪聲消除性能。MEMS麥克風的全部潛能還有待挖掘，但是采用這種技術的產品已經在多種應用中體現出了諸多優勢，特別是中高端手機應用中。

在MEMS的產品制造過程中，比如麥克風，非晶硅的應力需要控制在10MPa-30MPa以內。由于非晶硅通常是通過爐管生長的，且應力需要做退火后才能測出來。如果爐管有波動，應力值會偏出規定值以外，這將會導致產品的性能受到影響。

因此，有必要提出改進的方案來克服或改進上述缺點。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提出了一種控制原位摻雜非晶硅應力的方法，其能夠較好的控制非晶硅的應力變化，從而提高產品的品質。

為解決上述技術問題，本發明提供了如下技術方案：一種控制原位摻雜非晶硅應力的方法，包括如下步驟：

1）進行非晶硅生長工藝；在非晶硅生長完成后，利用低溫進行第一次退火，第一次退火溫度為T；

2）測量應力，得到第一次退火后應力值S3；

3）應力的變化值控制范圍為S1～S2，則調整第二次退火實際所需溫度上限為T1=（S3-S1-24）/8*10+T，調整第二次退火實際所需溫度下限為T2=（S3-S2-24）/8*10+T。

作為本發明所述的控制原位摻雜非晶硅應力的方法的一種優選方案：所述步驟2）中第一次退火的溫度T為950℃～1000℃。

作為本發明所述的控制原位摻雜非晶硅應力的方法的一種優選方案：所述步驟2）中第一次退火的溫度T為980℃。

作為本發明所述的控制原位摻雜非晶硅應力的方法的一種優選方案：所述應力的變化值控制范圍S1～S2的具體數值為10Mpa～30Mpa。

作為本發明所述的控制原位摻雜非晶硅應力的方法的一種優選方案：所述步驟3）中，進行所述測量應力時，還包括先去掉背面的非晶硅。

作為本發明所述的控制原位摻雜非晶硅應力的方法的一種優選方案：所述非晶硅是用于制造微型機電系統的麥克風芯片，該非晶硅是通過爐管生長的。

采用本發明所述技術方案的有益效果是，在MEMS的產品制造過程中，比如麥克風，非晶硅的應力需要控制在一定范圍之內。由于非晶硅通常是通過爐管生長的，且應力需要做退火后才能測出來。如果爐管有波動，應力值會偏出規定值以外。而本發明根據多次試驗，提出了一種如何控制非晶硅的應力的方法，該方法第一次退火時采用低溫，然后根據第一次退火后的應力值計算第二次退火溫度的范圍，根據該第二次退火溫度范圍設定第二次退火溫度，從而有效將應力值控制在目標范圍。本技術方案操作簡單，易于實施，對于改進生產質量具有非常優異的效果，能夠降低成本，從而提高了整體效益。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明做詳細說明。

實施例一

MEMS的產品制造過程中，比如MEMS麥克風的制造過程中非晶硅的品質對于最終產品的性能至關重要。通常非晶硅生長完后，由于晶格方向雜亂，所以應力值測不出來，一般需要退火后方可測應力值。但是，退火的溫度對應力有直接的影響，通常溫度越高應力越小。由于非晶硅為原位非晶硅，所以在一個PM周期內，每次長出來的膜的應力會有一定的變化。所述PM周期可以理解為是爐管的一個生產周期，由于多晶淀積在硅片上，同時也會淀積在爐管上，當厚度達到一定時，需要更換爐管，這樣一個周期稱為PM周期。為了確保應力的變化值在S1=10Mpa～S3=30Mpa以內，我們通常先用低溫，比如T=980℃退火，然后去掉背面的非晶硅，測量應力S3。然后根據應力值計算第二次退火溫度范圍的上限T1與下限T2。

T1和T2的計算公式為：

T1=（S3-S1-24)/8*10+T；

T2=（S3-S2-24)/8*10+T；

其中，以上兩個公式為經過多次試驗后，總結得到的計算公式；T1表示第二次退火實際所需溫度上限；T2表示第二次退火實際所需溫度下限；S1表示應力目標值10Mpa；S2表示應力目標值30Mpa；S3表示第一次退火后應力值；T表示第一次退火溫度；*表示相乘。