[發(fā)明專利]一種MEMS運(yùn)動(dòng)傳感器產(chǎn)品硅片的制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610269072.5
• 申請(qǐng)日: 2016-04-27
• 公開（公告）號(hào): CN105947969B
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐愛(ài)斌;王俊杰;熊磊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司
• 主分類號(hào): B81C1/00
• 分類號(hào): B81C1/00;B81C3/00
• 代理公司: 上海浦一知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司31211
• 代理人: 丁紀(jì)鐵

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及一種MEMS運(yùn)動(dòng)傳感器的制造方法，尤其是一種MEMS運(yùn)動(dòng)傳感器產(chǎn)品硅片的制造方法。

背景技術(shù)

MEMS即微機(jī)電系統(tǒng)(Microelectro Mechanical Systems)，是在微電子技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的多學(xué)科交叉的前沿研究領(lǐng)域。MEMS運(yùn)動(dòng)傳感器廣泛應(yīng)用于智能電子產(chǎn)品，如智能手機(jī)，汽車電子等?，F(xiàn)有技術(shù)中,硅基MEMS運(yùn)動(dòng)傳感器的制造方法一般采用體硅制造工藝，包括如下步驟：

步驟一，在空白硅片1上進(jìn)行深硅蝕刻，形成包含若干孤島的空腔圖形，并在圖形表面生成一層氧化硅薄膜；

步驟二，所述圖形硅片1與另一片空白硅片2通過(guò)SOI工藝鍵合在一起，并將空白硅片減薄至一定厚度；

步驟三，對(duì)所述空白硅片2進(jìn)行深硅蝕刻，形成傳感器的可移動(dòng)懸臂梁結(jié)構(gòu)，該懸臂梁結(jié)構(gòu)由空腔中的孤島支撐；

步驟四，所述硅片2與另一片含鋁圖形的CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)硅片3通過(guò)金屬共晶鍵合在一起，從而形成傳感器的密封腔和電路。

在步驟三中，當(dāng)硅片2干法深硅蝕刻形成傳感器的可移動(dòng)懸臂梁結(jié)構(gòu)后，該懸臂梁結(jié)構(gòu)懸于空腔上方，由空腔中的孤島支撐，空腔只通過(guò)懸臂梁間的小間隙與外界相通。這對(duì)刻蝕后的polymer(聚合物)去除工藝形成巨大挑戰(zhàn)。

Polymer去除方法一般是干法ASH以及濕法清洗，其中清洗工藝通常采用Marangoni干燥方式，如圖1所示，即硅片11浸沒(méi)在超純水14里，水表面噴灑一層異丙醇13(簡(jiǎn)稱IPA)，然后硅片從水里向上提起，上層是異丙醇蒸汽及氮?dú)獾幕旌蠚怏w12，通過(guò)IPA與水的表面張力差別，除掉硅片表面的水。如果采用這種清洗工藝，傳感器懸臂梁的背面和側(cè)壁以及下方空腔容易殘留水分。這樣，當(dāng)相鄰的懸臂梁因?yàn)檎饎?dòng)碰撞在一起，水的表面張力會(huì)使懸臂梁互相粘連而不再分開，導(dǎo)致器件失效。

為了防止這種粘連問(wèn)題，業(yè)界通常只用干法ASH(含CF4氣體)去除懸臂梁刻蝕形成的polymer，而不做濕法清洗。這種方法不能完全清除polymer，從而消弱了后續(xù)硅片鍵合的質(zhì)量和器件密閉腔的真空度，嚴(yán)重降低了產(chǎn)品良率。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種防止MEMS器件懸臂梁粘連的運(yùn)動(dòng)傳感器產(chǎn)品硅片的制造方法。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环NMEMS運(yùn)動(dòng)傳感器產(chǎn)品硅片的制造方法，包括如下步驟：

步驟一，提供一片包含若干孤島的空腔圖形的第一硅片和一片空白的第二硅片通過(guò)SOI工藝鍵合在一起，并將第二硅片減?。?/p>

步驟二，在所述第二硅片表面沉積一層金屬，并光刻形成后續(xù)鍵合所用的金屬圖案；

步驟三，在所述第二硅片表面涂抹光刻膠，并光罩顯影出MEMS運(yùn)動(dòng)傳感器的懸臂梁結(jié)構(gòu)圖案；

步驟四，干法深硅刻蝕所述第二硅片至露出下層空腔，形成MEMS運(yùn)動(dòng)傳感器的可移動(dòng)懸臂梁結(jié)構(gòu)；

步驟五，干法ASH工藝除去所述第二硅片表面的剩余光刻膠和部分蝕刻形成的聚合物；

步驟六，濕法清洗工藝去除剩余的聚合物，所述濕法清洗工藝采用EKC或ACT溶液以及異丙醇蒸汽干燥方式；

步驟七，所述第二硅片與另一片含鋁圖形的CMOS硅片通過(guò)金屬共晶鍵合在一起，形成MEMS產(chǎn)品硅片。

較佳地，所述濕法清洗工藝包括：帶水的硅片傳入異丙醇蒸汽室，異丙醇蒸汽不斷通入，吸收水分，然后被抽出，同時(shí)檢測(cè)室內(nèi)水含量，直到顯示干燥終點(diǎn)。

較佳地，所述空腔深度為40微米-100微米。

較佳地，所述空白硅片厚度為30微米-50微米。

較佳地，所述硅層表面沉積的一層金屬為鍺。

較佳地，所述干法刻蝕工藝采用的氣體為六氟化硫以及八氟環(huán)丁烷。

較佳地，所述干法ASH工藝采用的氣體為純氧氣，或氧氣及四氟化碳。

較佳地，所述金屬共晶鍵合采用鋁鍺鍵合工藝。

附圖說(shuō)明

圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中Marangoni技術(shù)原理示意圖。

圖2示出了本發(fā)明一較佳實(shí)施例的流程圖。

圖3示出了本發(fā)明一較佳實(shí)施例中經(jīng)步驟一至步驟四之后形成的硅片結(jié)構(gòu)剖面圖。

圖4示出了本發(fā)明一較佳實(shí)施例中步驟六的IPA蒸汽干燥原理示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖2所示，本發(fā)明一較佳實(shí)施例的流程圖。

如圖3-4所示，本申請(qǐng)一種防止MEMS運(yùn)動(dòng)傳感器懸臂梁粘連的運(yùn)動(dòng)傳感器產(chǎn)品硅片的制造方法包括如下步驟：