[發明專利]一種制備MEMS密閉腔的方法

在審

• 申請號: 201510064003.6
• 申請日: 2015-02-06
• 公開（公告）號: CN104627955A
• 公開（公告）日: 2015-05-20
• 發明（設計）人: 張華
• 申請（專利權）人: 蘇州工業園區納米產業技術研究院有限公司
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 李陽

技術領域

本發明涉及半導體生產工藝技術領域，尤其涉及一種制備MEMS密閉腔的方法。

背景技術

微機電系統(MEMS,Micro-Electro-Mechanical?System)是以半導體制造技術為基礎發展起來的制造技術平臺。MEMS技術采用了半導體技術中的光刻、腐蝕、薄膜等一系列現有的技術和材料。MEMS器件的加工過程是在犧牲層上用結構材料沉積所需的各種特殊的結構件，然后用化學腐蝕劑將犧牲層去掉，但不損傷微架構件。

現階段，以有機聚合物作為結構材料來制備MEMS器件的工藝中，基本采用金屬作為犧牲層的材料，而尤以銅為主要材料，借由電鍍成膜的方式制作厚度達到數個微米的銅層，再涂覆SU8或PI等有機聚合物材料進行結構層的制作，之后，通過濕法腐蝕釋放的方法，將金屬層去除，獲得完全釋放的MEMS結構。

現有技術的結構釋放依賴液體的交換，所有的有機聚合物必須留出釋放孔，這對于需要密閉結構的設計時無法完成的，另外，電鍍工藝屬于限制性工藝，金屬腐蝕和電鍍會帶來嚴重的環境污染。

有鑒于上述的缺陷，本設計人，積極加以研究創新，以期創設一種制備MEMS密閉腔的方法，使其更具有產業上的利用價值。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明的目的是提供一種制備MEMS密閉腔的方法，無需在有機聚合物材料的表面留出釋放孔，也不使用限制性的工藝，為MEMS密閉腔的設計制作提出一種良好的解決方案。

本發明提出的一種制備MEMS密閉腔的方法，包括以下步驟：

(1)首先在襯底上沉積犧牲材料；

(2)然后在犧牲材料上涂覆有機聚合物，形成密閉外殼；

(3)最后通過化學或物理的方法使犧牲材料以氣體形式穿過有機聚合物，得到MEMS密閉腔。

進一步的，所述犧牲材料為二氧化硅，使用HF氣體與惰性氣體的混合氣體腐蝕二氧化硅后，產物以氣體形式穿過有機聚合物。

進一步的，在所述步驟(1)和(2)之間還包括步驟(1a)：在犧牲材料上先沉積結構材料，然后在結構材料上再沉積犧牲材料。

進一步的，所述結構材料為多晶硅、有機聚合物、金屬和合金中的一種或多種。進一步的，所述惰性氣體為氮氣。

進一步的，所述襯底為硅片。

進一步的，所述犧牲材料為單質碘，升華后以氣體形式穿過有機聚合物。

進一步的，所述犧牲材料為氯化銨晶體，通過分解作用以氣體形式穿過有機聚合物。

借由上述方案，本發明至少具有以下優點：由于有機聚合物分子之間存在一定間隙，而較小的氣體分子正好能夠穿過該間隙，利用這一原理，使犧牲材料以氣體形式穿透有機聚合物逸散，最終形成一個密閉腔，利用該方法可制造出MEMS器件中的密閉腔，而且低污染、易操作。

上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，并可依照說明書的內容予以實施，以下以本發明的較佳實施例并配合附圖詳細說明如后。

附圖說明

圖1是本發明的方法流程圖；

圖2是MEMS密閉腔的結構示意圖；

圖3是沉積有結構材料的MEMS密閉腔的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。

參見圖1至3，本發明一較佳實施例所述的一種制備MEMS密閉腔的方法，包括以下步驟：

(1)首先在襯底1上沉積二氧化硅，制作犧牲層4，并使用濕法腐蝕或干法腐蝕得到所需圖形，實現犧牲層4的圖形化；

(2)然后在犧牲層4上涂覆有機聚合物，即光刻膠，形成密閉外殼2，對光刻膠進行曝光和顯影得到所需圖形，實現光刻膠的圖形化，然后進行堅膜工序，使光刻膠形成的膠膜與襯底1之間緊密粘附，防止膠膜脫落并增強膠膜本身的抗蝕能力，實現光刻膠的固化；

(3)最后將沉積了犧牲層4和密閉外殼2的襯底1放入HF氣體和氮氣的混合氣體中，HF氣體透過光刻膠，腐蝕二氧化硅材料，腐蝕后的含氟氣體穿透有機聚合物逸散，得到完整的MEMS密閉腔。

在步驟(1)和(2)之間，還可以使用多晶硅、有機聚合物、金屬和合金中的一種或多種、或其他不被HF氣體腐蝕的材料制作結構層3，在本實施例中，在犧牲材料上沉積多晶硅，形成錨點和可動結構，上述工序實施一次或多次后，使用二氧化硅再次覆蓋和圖形化，形成運動空間，并提供MEMS密閉腔內結構的支撐，接著進行步驟(2)和(3)。