[發明專利]微機電系統用可動質量塊的制造方法

在審

• 申請號: 201310632884.8
• 申請日: 2013-11-29
• 公開（公告）號: CN104671192A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發明（設計）人: 荊二榮;夏長奉
• 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

【技術領域】

本發明涉及微機電系統技術領域，特別涉及一種微機電系統用可動質量塊的制造方法。

【背景技術】

微機電系統（Micro?Electro?Mechanical?Systems,簡稱MEMS）是利用集成電路制造技術和微加工技術把微結構、微傳感器，微執行器、控制處理電路，甚至接口、通信和電源等制造在一塊或者多塊芯片上的微型集成系統。隨著MEMS技術的發展，利用MEMS技術制作的加速度傳感器和陀螺儀已廣泛用于汽車領域和消費電子領域，加速度傳感器和陀螺儀的基本結構都包括一個可動質量塊，大的可動質量塊可以增加器件的靈敏度，減小噪聲干擾。MEMS用可動質量塊的制備已成為MEMS器件開發和實用化的關鍵技術之一，由此發展了多種質量塊的制造方法，例如，表面微加工技術經常利用多晶硅來制作質量塊，制備多晶硅最常用的方法是LPCVD（Low?pressure?chemical?vapor?deposition，低壓化學氣相沉積），此方法生長的多晶硅晶粒較小且生長速度慢，生長厚度一般為1μm左右，當生長的多晶硅太厚時，爐內副產物的堆積會對泵等硬件產生損耗；此外，SOI（Silicon-On-Insulator，絕緣襯底上的硅）也被廣泛的用于質量塊的制備，但是，SOI比較昂貴，從而增加了工藝成本。

因此，有必要提供一種改進的技術方案來克服上述問題。

【發明內容】

本發明的目的在于提供一種微機電系統用可動質量塊的制造方法，其可以在單晶硅片上制得較大的多晶硅質量塊，從而增加微機電系統器件的靈敏度，減小噪聲干擾。

為了解決上述問題，本發明提供一種微機電系統用可動質量塊的制造方法，其包括:提供具有正面和反面的單晶硅;在所述單晶硅的正面淀積犧牲層;在所述犧牲層上淀積多晶硅種子層；通過外延工藝在所述多晶硅種子層上生成多晶硅外延層；采用深硅刻蝕工藝自所述多晶硅外延層上表面有選擇的刻蝕出貫穿多晶硅外延層和多晶硅種子層的釋放孔，以定義出多晶硅質量塊；經釋放孔腐蝕去除所述多晶硅質量塊周邊的犧牲層，使所述多晶硅質量塊釋放成為可動結構。

進一步的，所述犧牲層為在所述單晶硅正面淀積形成的二氧化硅，淀積厚度為500nm-2000nm。

進一步的，所述犧牲層為在所述單晶硅正面淀積形成的氮化硅。

進一步的，所述多晶硅種子層是通過低壓化學氣相沉積工藝在所述犧牲層上淀積形成的，其淀積厚度為50nm-1000nm；所述外延工藝中的外延氣體為SiH4、SiH2CL2、SiHCL3或者SiCL4，外延溫度為900℃-1200℃，多晶硅外延層的厚度大于20μm。

進一步的，所述采用深硅刻蝕工藝自所述多晶硅外延層上表面有選擇的刻蝕出貫穿多晶硅外延層和多晶硅種子層的釋放孔，以定義出多晶硅質量塊，為：基于設計要求的可動質量塊的位置和圖形刻蝕出釋放孔，使被釋放孔包圍的多晶硅外延層和多晶硅種子層形成符合設計要求的多晶硅質量塊。

進一步的，所述經釋放孔腐蝕去除所述多晶硅質量塊周邊的犧牲層為，腐蝕去除位于所述釋放孔與所述單晶硅之間的二氧化硅，以及位于多晶硅質量塊與所述單晶硅之間的二氧化硅層，以使單晶硅與多晶硅質量塊分離。

進一步的，所述腐蝕為采用氣態氟化氫進行腐蝕或者采用氫氟酸溶液進行腐蝕。

與現有技術相比，本發明中微機電系統用可動質量塊的制造方法采用外延多晶硅工藝在單晶硅片上形成多晶硅層，以制得較大的多晶硅質量塊，從而增加微機電系統器件的靈敏度，減小噪聲干擾。且沒有采用SOI制備多晶硅質量塊，降低了生產成本。

【附圖說明】

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖。其中：

圖1為本發明的微機電系統用可動質量塊的制造方法在一個實施例中的流程示意圖；

圖2-圖7為本發明的微機電系統用可動質量塊的制造方法在一個實施例中的各個步驟對應的縱剖面圖。

【具體實施方式】

為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。