[發明專利]MEMS器件的形成方法

有效

• 申請號: 201410350576.0
• 申請日: 2014-07-22
• 公開（公告）號: CN105329844B
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發明（設計）人: 何昭文;李曼曼
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造(上海)有限公司
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00;B81B7/02
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 萬鐵占,張亞利

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，特別涉及一種MEMS器件的形成方法。

背景技術

射頻微機電系統(RF MEMS)是使用MEMS技術加工得到的RF產品，是MEMS技術的重要應用領域之一。在現有的RF MEMS中，如諧振器、振蕩器，能夠產生射頻頻率，以產生時鐘輸出，實現計時目的。

以諧振器為例，通常諧振器包括石英晶體諧振器和陶瓷諧振器，其中石英晶體諧振器能提供較小器件尺寸以增加集成度，降低生產成本。但是石英晶體諧振器不利于集成到集成電路中，因此現有技術提出一種使用SiGe來制造諧振器，這有利于諧振器集成到集成電路中。

但是，由于SiGe材料本身的原因，導致諧振器的振動頻率隨溫度變化很大。具體地，諧振器的振動頻率f(T)＝f0[1+1/2(α+γ)(T-T0)]，其中α為諧振器的線膨脹系數，γ為諧振器楊氏模量的溫度系數，α、γ均與諧振器的材料有關，f0表示諧振器在溫度為T0時的振動頻率。以SiGe為例，SiGe的γ＝-1.075*10^-4/℃，α＝4.52*l0^-1/℃，f(T)與溫度變化有關。根據以上關系式，計算得到使用SiGe的諧振器的頻率溫度系數達到-51.49ppm/℃，該頻率溫度系數是石英晶體振蕩器的100倍，這表明諧振器的頻率受溫度影響較大而不穩定，無法實現精確計時。

因此，現有技術提出一種解決方案：在諧振器的SiGe上表面刻蝕形成凹槽，在凹槽中填充SiO₂。SiO₂的楊氏模量溫度系數γ為正值，對SiGe的楊氏模量溫度系數起到一定中和作用，這樣諧振器的楊氏模量溫度系數能夠趨于0，能夠降低諧振器的頻率溫度系數。但該方案并未起到較好改善諧振器性能的效果。

發明內容

本發明解決的問題是，現有技術的MEMS器件性能不佳。

為解決上述問題，本發明提供一種MEMS器件的形成方法，該形成方法包括：

提供基底，在所述基底中形成有CMOS器件；

在所述基底上形成犧牲層；

在所述犧牲層中形成第一通孔，所述第一通孔位于所述CMOS器件上；

在所述犧牲層上和第一通孔中形成SiGe層，所述SiGe層填充滿所述第一通孔；

使用熱氧化生長工藝，在SiGe層上生成氧化硅層；

在形成所述氧化硅層后，去除所述犧牲層。

可選地，，所述氧化硅層的厚度范圍為0.5μm～1.5μm，所述第一通孔外的SiGe層和氧化硅層的厚度之和范圍為1μm～5μm。

可選地，所述熱氧化生長工藝為干法氧化；

在干法氧化過程中使用的氣體為O₂、O₃中的一種或兩種；

在干法氧化過程使用的氣體流量范圍為500sccm～1000sccm，溫度范圍為400℃～800℃，時間為10min。

可選地，所述熱氧化生長工藝為濕法氧化；

在所述濕法氧化過程中使用水蒸氣；

水蒸氣的流量范圍為800sccm～1200sccm，溫度范圍為300℃～500℃，時間為30min。

可選地，在所述熱氧化生長后，進行退火。

可續地，所述犧牲層的厚度范圍為100nm～500nm。

可選地，在形成所述第一通孔前，在所述犧牲層上形成擴散阻擋層；

所述SiGe層覆蓋所述擴散阻擋層。

可選地，去除所述犧牲層的方法包括：

在所述氧化硅層和SiGe層中形成第二通孔，所述第二通孔底部為犧牲層；

使用濕法刻蝕去除所述犧牲層，所述濕法刻蝕過程的刻蝕劑通過第二通孔后腐蝕犧牲層。

可選地，所述濕法刻蝕過程中使用的刻蝕劑為雙氧水溶液；在所述雙氧水溶液中，H₂O₂與H₂O的體積比范圍為60％～100％，溫度為90℃。

可選地，在形成所述犧牲層前，還包括：在所述基底上形成鈍化層；

在所述鈍化層中形成導電插塞，所述導電插塞與CMOS器件電連接；

所述第一通孔的底部為導電插塞。

本發明還提供另一種MEMS器件的形成方法，該形成方法包括：

提供基底，在所述基底中形成有CMOS器件；

在所述基底上形成犧牲層；

在所述犧牲層中形成第一通孔，所述第一通孔位于所述CMOS器件上；