[發(fā)明專利]深硅刻蝕方法及硅基MEMS運動傳感器的制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710068614.7
• 申請日: 2017-02-08
• 公開（公告）號: CN106829853B
• 公開（公告）日: 2019-02-05
• 發(fā)明（設計）人: 陳躍華;熊磊;奚裴
• 申請（專利權）人: 上海華虹宏力半導體制造有限公司
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 郭四華

本發(fā)明公開了一種深硅刻蝕方法，包括如下步驟：步驟11、采用光刻工藝硅晶圓上定義出需要刻蝕的區(qū)域；步驟12、采用BOSCH刻蝕工藝對定義的區(qū)域進行深硅刻蝕；步驟13、進行光刻膠的干法剝離工藝，干法剝離工藝溫度設定到避免聚合物產生硬化的低溫范圍；步驟14、進行光刻膠的濕法剝離工藝。本發(fā)明還公開了一種硅基MEMS運動傳感器的制造方法。本發(fā)明能降低聚合物殘留以及防止溝槽兩側的電極片粘合在一起，從而能提高產品良率。

技術領域

本發(fā)明涉及一種半導體集成電路制造工藝方法，特別是涉及一種深硅刻蝕方法。本發(fā)明還涉及一種硅基MEMS運動傳感器的制造方法。

背景技術

如圖1所示，是硅基MEMS運動傳感器的示意圖，包括了3片鍵合在一起的硅晶圓，即第一硅晶圓101、第二硅晶圓102和第三硅晶圓103。

其中，硅基MEMS運動傳感器的主體部分形成于第二硅晶圓102上，第一硅晶圓101作為第二硅晶圓102的封蓋層，第二硅晶圓103上形成CMOS集成電路，通過CMOS集成電路對硅基MEMS運動傳感器進行控制。

第一硅晶圓101上形成有空腔1。

硅基MEMS運動傳感器的主體部分包括了固定電極和可動電極，固定電極和可動電極之間間隔由溝槽3，溝槽3通過深硅刻蝕工藝實現，也即固定電極和可動電極是通過深硅刻蝕實現。其中空腔1在位置上和可動電極相對應并為可動電極的移動提供空間。通過固定電極和可動電極的相對位置的變化，能夠實現運動狀態(tài)的檢查，如實現壓力傳感器，加速度傳感器等，這在智能設備如智能手機、汽車和醫(yī)療等方面都有很好的應用。

第三硅晶圓103形成有CMOS集成電路，CMOS集成電路的頂部形成有層間膜5，各層層間膜5之間具有金屬層，并通過頂層金屬層(TM)6實現電極的引出。

第一硅晶圓101和第二硅晶圓102之間通過氧化層如二氧化硅層2鍵合在一起。

第三硅晶圓103和第二硅晶圓102之間通過共晶鍵合。令，第一硅晶圓101是和第二硅晶圓102的第一面鍵合，則第三硅晶圓103會和第二硅晶圓102的第二面鍵合，第一面和第二面為第二硅晶圓102的正反兩面。

通常，共晶鍵合中，第一鍵合層4為形成于第二硅晶圓102的固定電極的第二面上的鍺層4，第二鍵合層7為形成于頂層金屬層6和層間膜5表面的金屬層組成；第二鍵合層7對應的金屬層為多層金屬層的疊加層如Ti、TiN和Al的疊加層，或第二鍵合層7的金屬層由單層金屬組成。第一鍵合層4和第二鍵合層7之間進行共晶鍵合后，第三硅晶圓103和第二硅晶圓102會接合在一起，且實現電連接。

現有硅基MEMS運動傳感器的制造方法中，通常為：

先在第一硅晶圓101上形成空腔1，之后在通過氧化2實現第一硅晶圓101和第二硅晶圓102之間的鍵合。

之后、通過深硅刻蝕工藝對第二硅晶圓102進行刻蝕并形成溝槽3，溝槽3形成后也就自然形成了固定電極和可動電極。由于溝槽3在深度上要穿過整個第二硅晶圓102的厚度，故屬于深溝槽，為了實現高深寬比的深溝槽，需要采用特需的深硅刻蝕工藝，通常，現有深硅刻蝕工藝一般都采用BOSCH刻蝕工藝，屬于深反應離子刻蝕(Deep Reactive IonEtching，DRIE)。BOSCH刻蝕工藝是由聚合物沉積工藝、聚合物刻蝕工藝和硅刻蝕工藝交替往復循環(huán)進行，在硅刻蝕工藝中，聚合物覆蓋在溝槽的側壁作為刻蝕阻擋層即鈍化層；也即通過聚合物覆蓋在溝槽的側壁做阻擋層，使得溝槽能夠繼續(xù)往下刻蝕，從而能得到具有較高的深寬比以及側壁垂直的溝槽。通常，BOSCK刻蝕工藝中刻蝕氣體采用SF₆，鈍化氣體采用C₄F₈。