臂梁层32形成的具体步骤包括:先在所述阻挡层31上形成悬臂梁材料层(本实施例中，所述悬臂梁材料层为SiGe)，之后刻蚀所述悬臂梁材料层，以形成特定结构的悬臂梁层32。所述悬臂梁层32的形成工艺为本领域的成熟技术，在此不再赘述。
[0065]之后，刻蚀所述悬臂梁层32以形成凹槽，所述凹槽后续用于形成MEMS器件的空腔；之后在所述悬臂梁层32上形成第二牺牲层，所述第二牺牲层覆盖所述悬臂梁层，以及所述凹槽侧壁和底部。
[0066]本实施例中，在刻蚀所述悬臂梁层32以形成凹槽之前，参考图7，先在所述悬臂梁层32上形成第一掩模层34，所述第一掩模层34填充满所述悬臂梁层32中的开口 33。所述第一掩模层34可用于调整所述悬臂梁层32的弹性模量。
[0067]本实施例中，所述第一掩模层34的材料为氧化硅。
[0068]接着参考图8，在所述第一掩模层34上形成第二掩模层35 ;并以所述第二掩模层35为掩模，以所述阻挡层31为停止层，刻蚀所述第一掩模层34和悬臂梁层32至露出所述阻挡层31，在所述第一掩模层34和悬臂梁32内形成凹槽36。
[0069]本实施例中，在所述悬臂梁层32以及第一掩模层34内形成有多个凹槽36,所述凹槽36用于将所述半导体基底20划分为多个功能区域；此外，后续工艺中，所述凹槽36还用于形成MEMS器件的空腔。
[0070]本实施例中，所述第二掩模层35的材料为氧化硅，形成工艺为高密度等离子体化学气相沉积(High Density Plasma CVD，简称HDP CVD)，以提高所述第二掩模层35的硬度。所述第二掩模层35同时还用于进一步调整所述悬臂梁层32的弹性模量，从而调整后续形成的悬臂梁的弹性模量。
[0071]所述第二掩模层35的形成工艺为本领域成熟工艺，在此不再赘述。
[0072]本实施例中，刻蚀所述第一掩模层34和悬臂梁层32的方法为干法刻蚀工艺，其为本领域成熟技术，在此不再赘述。
[0073]在后续工艺中，所述第二掩模层35和第一掩模层34会被去除,用以形成MEMS器件的空腔。
[0074]值得注意的是，上述刻蚀悬臂梁材料层，以及刻蚀悬臂梁层的工艺为形成悬臂梁的部分步骤，本实施例并未完全陈述悬臂梁形成的全部过程。本发明对于悬臂梁的形成过程并不做限定。
[0075]接着参考图9，在所述悬臂梁层32，以及所述凹槽36的侧壁和底面上形成第二牺牲层37。
[0076]本实施例中，所述第二牺牲层37保型覆盖在所述第二掩模层35的表面，以及所述凹槽36的底部和侧壁。
[0077]本实施例中，所述第二牺牲层37的材料与所述第一牺牲层30的材料相同，以便于后续一同去除，以形成MEMS器件的空腔。
[0078]本实施例中，所述第二牺牲层37的厚度为10nm?300nm,进一步可选地为200nm左右。
[0079]本实施例中，所述第二牺牲层37的材料为金属锗(Ge)，形成方法为物理气相沉积(PVD) ο
[0080]但在除本实施例外的其他实施例中，所述第二牺牲层37也可采用与所述第一牺牲层30不同的材料，本发明对所述第二牺牲层37的材料以及形成工艺不做限定。
[0081]参考图10，在所述第二牺牲层37上形成第三掩模层38，所述第三掩模层38露出所述凹槽36。
[0082]本实施例中，所述第三掩模层38还覆盖凹槽36部分侧壁上的第二牺牲层37。
[0083]本实施例中，所述第三掩模层38的材料为光刻胶，形成工艺包括:先在所述半导体基底20上形成光刻胶层，之后经曝光显影工艺在所述光刻胶层内形成光刻胶图案，从而形成用作所述第三掩模层38的光刻胶掩模层。上述工艺为本领域的成熟技术，在此不再赘述。
[0084]参考图11，以所述第三掩模层38为掩模刻蚀所述第二牺牲层37，以去除所述凹槽36底部的第二牺牲层37，露出所述阻挡层31，同时保留位于所述第二掩模层35表面的第二牺牲层37。
[0085]在上述刻蚀第二牺牲层37过程中，所述阻挡层31可保护所述第一牺牲层30，避免所述第一牺牲层30受到损伤。
[0086]本实施例中，采用各向同性刻蚀工艺去除所述凹槽36底部的第二牺牲层37。具体地，所述各向同性刻蚀工艺为湿法刻蚀工艺，从而高效地去除部分所述第二牺牲层37。
[0087]本实施例中，在去除所述凹槽36底部的第二牺牲层37的同时，还去除位于凹槽36侧壁上未覆盖所述第三掩模层38的第二牺牲层37。
[0088]在后续采用湿法刻蚀等方法去除第一牺牲层30和第二牺牲层37，以形成MEMS器件的空腔时，保留在凹槽36侧壁上的第二牺牲层37用以引入双氧水等湿法刻蚀溶液，以提高去除所述第一牺牲层30和第二牺牲层37的效率。
[0089]结合参考图12，在去除所述凹槽36底部的第二牺牲层37后，继续以所述第三掩模层38为掩模，去除所述凹槽36底部的阻挡层31和第一牺牲层30，露出所述硬掩模层22 (即半导体基底20的表面)。
[0090]本实施例中，可采用各向异性刻蚀工艺，去除所述凹槽36底部的阻挡层31和第一牺牲层30。
[0091]各向异性刻蚀工艺具有良好的方向选择，可提高各向异性刻蚀工艺后，所述凹槽36内的悬臂梁层32、阻挡层31和第一牺牲层30刻蚀表面的平整度，即有效降低位于所述阻挡层31下方的第一牺牲层30受损程度，从而解决如图4所示，在所述悬臂梁12下方，位于所述开口 15中的第一牺牲层11内形成较大缺口 18的问题。
[0092]本实施例中，所述各向异性刻蚀工艺为干法刻蚀工艺，采用干法刻蚀工艺刻蚀所述阻挡层31和第一牺牲层30的工艺为本领域的成熟技术，在此不再赘述。
[0093]在刻蚀所述阻挡层31和第一牺牲层30后，可进行后续工艺以形成MEMS器件。所述后续工艺包括:去除所述第三掩模层38，之后在所述第二牺牲层37上形成其余的MEMS结构，或是在所述第二牺牲层37上覆盖另一个半导体基底；之后，去除所述第一牺牲层30和第二牺牲层37以形成MEMS器件的空腔，同时使所述悬臂梁层32 —端悬空。在后续制得的MEMS器件使用过程中，通过所述悬臂梁层32悬空端的振动以产生信号。
[0094]上述形成MEMS器件的后续工艺为本领域的成熟技术，在此不再赘述。
[0095]本实施例中，在半导体基底上形成第一牺牲层后，在所述第一牺牲层上形成阻挡层，之后再于所述阻挡层上形成悬臂梁层；并以所述阻挡层为停止层，在所述悬臂梁层中形成凹槽；之后在所述悬臂梁层上形成第二牺牲层，并在第二牺牲层上形成露出所述凹槽的第二掩模层，并以所述第二掩模层为掩模去除所述凹槽底部的第二牺牲层的过程中，所述阻挡层可保护所述第一牺牲层免受损伤；接着再以所述第二掩模为掩模，沿着所述凹槽采用各向异性刻蚀工艺继续刻蚀所述阻挡层和第一牺牲层至露出所述半导体基底表面。基于各向异性刻蚀工艺具有良好的刻蚀方向选择性，可提高各向异性刻蚀工艺后，所述凹槽内的悬臂梁层、阻挡层和第一牺牲层的刻蚀表面的平整度，即有效降低刻蚀所述阻挡层和第一牺牲层后，位于所述阻挡层下方的第一牺牲层的受损程度，从而便于后续工艺顺利进行，进而提闻后续形成的MEMS器件的性能。
[0096]虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
【主权项】
1.一种MEMS器件的形成方法，其特征在于， 提供半导体基底； 在所述半导体基底上形成第一牺牲层: 在所述第一牺牲层上形成阻挡层； 在所述阻挡层上形成悬臂梁层； 以所述阻挡层为停止层，在所述悬臂梁层中形成凹槽； 在所述悬臂梁层上形成第二牺牲层，所述第二牺牲层覆盖所述悬臂梁层，以及所述凹槽的侧壁和底部； 在所述第二牺牲层上形成掩模层，所述掩模层露出所述凹槽； 以所述掩模层为掩模，去除所述凹槽底部的第二牺牲层； 再以所述掩模层为掩模，去除所述凹槽底部的阻挡层和第一牺牲层，露出所述半导体基底。2.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述第二牺牲层的厚度在10nm?300nm的范围内。3.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述第一牺牲层和第二牺牲层的材料相同。4.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述第一牺牲层和第二牺牲层的材料为锗，所述悬臂梁层的材料为锗硅材料。5.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述阻挡层的材料为氧化硅。6.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述阻挡层的厚度为20?100纳米。7.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述掩模层为光刻胶层。8.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，在所述悬臂梁层中形成凹槽的步骤包括:在所述悬臂梁层中形成多个所述凹槽； 在所述第二牺牲层上形成掩模层的步骤包括:所述掩模层还覆盖凹槽部分侧壁上的所述第二牺牲层； 以所述掩模层为掩模，去除所述凹槽底部的阻挡层和第一牺牲层，露出所述半导体基底的步骤还包括:去除位于凹槽侧壁上的未覆盖掩模层的第二牺牲层。9.如权利要求1或8所述的形成方法，其特征在于，以所述掩模层为掩模，去除所述凹槽底部的第二牺牲层的步骤包括:采用各向同性刻蚀工艺去除所述凹槽底部的第二牺牲层。10.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，以所述掩模层为掩模，去除所述凹槽底部的阻挡层和第一牺牲层，露出所述半导体基底的步骤包括:采用各向异性刻蚀工艺去除所述凹槽底部的阻挡层和第一牺牲层。11.如权利要求10所述的形成方法，其特征在于，所述各向异性刻蚀工艺为干法刻蚀工艺。
【专利摘要】本发明提供一种MEMS器件的形成方法，包括：在半导体基底上形成第一牺牲层后，在第一牺牲层上形成阻挡层，之后在阻挡层上形成悬臂梁层，并以阻挡层为停止层，在悬臂梁层中形成凹槽；接着在悬臂梁层上方和凹槽的底部和侧壁形成第二牺牲层后，在第二牺牲层上形成露出凹槽的掩模层，并以掩模层为掩模，去除凹槽底部的第二牺牲层，其中，在以掩模层为掩模去除凹槽底部牺牲层的过程中，阻挡层可保护第一牺牲层免受损伤；在去除凹槽底部的第二牺牲层之后，继续以掩模层为掩模，去除凹槽底部的阻挡层和第一牺牲层至露出半导体基底，从而提高去除凹槽底部的第一牺牲层的针对性，以提高第一牺牲层在结构精度，进而提高后续形成的MEMS器件的性能。
【IPC分类】B81C1/00
【公开号】CN105439081
【申请号】CN201410521986
【发明人】阮炯明, 张冬平
【申请人】中芯国际集成电路制造(上海)有限公司
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2014年9月30日
[0065]之后，刻蚀所述悬臂梁层32以形成凹槽，所述凹槽后续用于形成MEMS器件的空腔；之后在所述悬臂梁层32上形成第二牺牲层，所述第二牺牲层覆盖所述悬臂梁层，以及所述凹槽侧壁和底部。
[0066]本实施例中，在刻蚀所述悬臂梁层32以形成凹槽之前，参考图7，先在所述悬臂梁层32上形成第一掩模层34，所述第一掩模层34填充满所述悬臂梁层32中的开口 33。所述第一掩模层34可用于调整所述悬臂梁层32的弹性模量。
[0067]本实施例中，所述第一掩模层34的材料为氧化硅。
[0068]接着参考图8，在所述第一掩模层34上形成第二掩模层35 ;并以所述第二掩模层35为掩模，以所述阻挡层31为停止层，刻蚀所述第一掩模层34和悬臂梁层32至露出所述阻挡层31，在所述第一掩模层34和悬臂梁32内形成凹槽36。
[0069]本实施例中，在所述悬臂梁层32以及第一掩模层34内形成有多个凹槽36,所述凹槽36用于将所述半导体基底20划分为多个功能区域；此外，后续工艺中，所述凹槽36还用于形成MEMS器件的空腔。
[0070]本实施例中，所述第二掩模层35的材料为氧化硅，形成工艺为高密度等离子体化学气相沉积(High Density Plasma CVD，简称HDP CVD)，以提高所述第二掩模层35的硬度。所述第二掩模层35同时还用于进一步调整所述悬臂梁层32的弹性模量，从而调整后续形成的悬臂梁的弹性模量。
[0071]所述第二掩模层35的形成工艺为本领域成熟工艺，在此不再赘述。
[0072]本实施例中，刻蚀所述第一掩模层34和悬臂梁层32的方法为干法刻蚀工艺，其为本领域成熟技术，在此不再赘述。
[0073]在后续工艺中，所述第二掩模层35和第一掩模层34会被去除,用以形成MEMS器件的空腔。
[0074]值得注意的是，上述刻蚀悬臂梁材料层，以及刻蚀悬臂梁层的工艺为形成悬臂梁的部分步骤，本实施例并未完全陈述悬臂梁形成的全部过程。本发明对于悬臂梁的形成过程并不做限定。
[0075]接着参考图9，在所述悬臂梁层32，以及所述凹槽36的侧壁和底面上形成第二牺牲层37。
[0076]本实施例中，所述第二牺牲层37保型覆盖在所述第二掩模层35的表面，以及所述凹槽36的底部和侧壁。
[0077]本实施例中，所述第二牺牲层37的材料与所述第一牺牲层30的材料相同，以便于后续一同去除，以形成MEMS器件的空腔。
[0078]本实施例中，所述第二牺牲层37的厚度为10nm?300nm,进一步可选地为200nm左右。
[0079]本实施例中，所述第二牺牲层37的材料为金属锗(Ge)，形成方法为物理气相沉积(PVD) ο
[0080]但在除本实施例外的其他实施例中，所述第二牺牲层37也可采用与所述第一牺牲层30不同的材料，本发明对所述第二牺牲层37的材料以及形成工艺不做限定。
[0081]参考图10，在所述第二牺牲层37上形成第三掩模层38，所述第三掩模层38露出所述凹槽36。
[0082]本实施例中，所述第三掩模层38还覆盖凹槽36部分侧壁上的第二牺牲层37。
[0083]本实施例中，所述第三掩模层38的材料为光刻胶，形成工艺包括:先在所述半导体基底20上形成光刻胶层，之后经曝光显影工艺在所述光刻胶层内形成光刻胶图案，从而形成用作所述第三掩模层38的光刻胶掩模层。上述工艺为本领域的成熟技术，在此不再赘述。
[0084]参考图11，以所述第三掩模层38为掩模刻蚀所述第二牺牲层37，以去除所述凹槽36底部的第二牺牲层37，露出所述阻挡层31，同时保留位于所述第二掩模层35表面的第二牺牲层37。
[0085]在上述刻蚀第二牺牲层37过程中，所述阻挡层31可保护所述第一牺牲层30，避免所述第一牺牲层30受到损伤。
[0086]本实施例中，采用各向同性刻蚀工艺去除所述凹槽36底部的第二牺牲层37。具体地，所述各向同性刻蚀工艺为湿法刻蚀工艺，从而高效地去除部分所述第二牺牲层37。
[0087]本实施例中，在去除所述凹槽36底部的第二牺牲层37的同时，还去除位于凹槽36侧壁上未覆盖所述第三掩模层38的第二牺牲层37。
[0088]在后续采用湿法刻蚀等方法去除第一牺牲层30和第二牺牲层37，以形成MEMS器件的空腔时，保留在凹槽36侧壁上的第二牺牲层37用以引入双氧水等湿法刻蚀溶液，以提高去除所述第一牺牲层30和第二牺牲层37的效率。
[0089]结合参考图12，在去除所述凹槽36底部的第二牺牲层37后，继续以所述第三掩模层38为掩模，去除所述凹槽36底部的阻挡层31和第一牺牲层30，露出所述硬掩模层22 (即半导体基底20的表面)。
[0090]本实施例中，可采用各向异性刻蚀工艺，去除所述凹槽36底部的阻挡层31和第一牺牲层30。
[0091]各向异性刻蚀工艺具有良好的方向选择，可提高各向异性刻蚀工艺后，所述凹槽36内的悬臂梁层32、阻挡层31和第一牺牲层30刻蚀表面的平整度，即有效降低位于所述阻挡层31下方的第一牺牲层30受损程度，从而解决如图4所示，在所述悬臂梁12下方，位于所述开口 15中的第一牺牲层11内形成较大缺口 18的问题。
[0092]本实施例中，所述各向异性刻蚀工艺为干法刻蚀工艺，采用干法刻蚀工艺刻蚀所述阻挡层31和第一牺牲层30的工艺为本领域的成熟技术，在此不再赘述。
[0093]在刻蚀所述阻挡层31和第一牺牲层30后，可进行后续工艺以形成MEMS器件。所述后续工艺包括:去除所述第三掩模层38，之后在所述第二牺牲层37上形成其余的MEMS结构，或是在所述第二牺牲层37上覆盖另一个半导体基底；之后，去除所述第一牺牲层30和第二牺牲层37以形成MEMS器件的空腔，同时使所述悬臂梁层32 —端悬空。在后续制得的MEMS器件使用过程中，通过所述悬臂梁层32悬空端的振动以产生信号。
[0094]上述形成MEMS器件的后续工艺为本领域的成熟技术，在此不再赘述。
[0095]本实施例中，在半导体基底上形成第一牺牲层后，在所述第一牺牲层上形成阻挡层，之后再于所述阻挡层上形成悬臂梁层；并以所述阻挡层为停止层，在所述悬臂梁层中形成凹槽；之后在所述悬臂梁层上形成第二牺牲层，并在第二牺牲层上形成露出所述凹槽的第二掩模层，并以所述第二掩模层为掩模去除所述凹槽底部的第二牺牲层的过程中，所述阻挡层可保护所述第一牺牲层免受损伤；接着再以所述第二掩模为掩模，沿着所述凹槽采用各向异性刻蚀工艺继续刻蚀所述阻挡层和第一牺牲层至露出所述半导体基底表面。基于各向异性刻蚀工艺具有良好的刻蚀方向选择性，可提高各向异性刻蚀工艺后，所述凹槽内的悬臂梁层、阻挡层和第一牺牲层的刻蚀表面的平整度，即有效降低刻蚀所述阻挡层和第一牺牲层后，位于所述阻挡层下方的第一牺牲层的受损程度，从而便于后续工艺顺利进行，进而提闻后续形成的MEMS器件的性能。
[0096]虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
【主权项】
1.一种MEMS器件的形成方法，其特征在于， 提供半导体基底； 在所述半导体基底上形成第一牺牲层: 在所述第一牺牲层上形成阻挡层； 在所述阻挡层上形成悬臂梁层； 以所述阻挡层为停止层，在所述悬臂梁层中形成凹槽； 在所述悬臂梁层上形成第二牺牲层，所述第二牺牲层覆盖所述悬臂梁层，以及所述凹槽的侧壁和底部； 在所述第二牺牲层上形成掩模层，所述掩模层露出所述凹槽； 以所述掩模层为掩模，去除所述凹槽底部的第二牺牲层； 再以所述掩模层为掩模，去除所述凹槽底部的阻挡层和第一牺牲层，露出所述半导体基底。2.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述第二牺牲层的厚度在10nm?300nm的范围内。3.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述第一牺牲层和第二牺牲层的材料相同。4.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述第一牺牲层和第二牺牲层的材料为锗，所述悬臂梁层的材料为锗硅材料。5.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述阻挡层的材料为氧化硅。6.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述阻挡层的厚度为20?100纳米。7.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述掩模层为光刻胶层。8.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，在所述悬臂梁层中形成凹槽的步骤包括:在所述悬臂梁层中形成多个所述凹槽； 在所述第二牺牲层上形成掩模层的步骤包括:所述掩模层还覆盖凹槽部分侧壁上的所述第二牺牲层； 以所述掩模层为掩模，去除所述凹槽底部的阻挡层和第一牺牲层，露出所述半导体基底的步骤还包括:去除位于凹槽侧壁上的未覆盖掩模层的第二牺牲层。9.如权利要求1或8所述的形成方法，其特征在于，以所述掩模层为掩模，去除所述凹槽底部的第二牺牲层的步骤包括:采用各向同性刻蚀工艺去除所述凹槽底部的第二牺牲层。10.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，以所述掩模层为掩模，去除所述凹槽底部的阻挡层和第一牺牲层，露出所述半导体基底的步骤包括:采用各向异性刻蚀工艺去除所述凹槽底部的阻挡层和第一牺牲层。11.如权利要求10所述的形成方法，其特征在于，所述各向异性刻蚀工艺为干法刻蚀工艺。
【专利摘要】本发明提供一种MEMS器件的形成方法，包括：在半导体基底上形成第一牺牲层后，在第一牺牲层上形成阻挡层，之后在阻挡层上形成悬臂梁层，并以阻挡层为停止层，在悬臂梁层中形成凹槽；接着在悬臂梁层上方和凹槽的底部和侧壁形成第二牺牲层后，在第二牺牲层上形成露出凹槽的掩模层，并以掩模层为掩模，去除凹槽底部的第二牺牲层，其中，在以掩模层为掩模去除凹槽底部牺牲层的过程中，阻挡层可保护第一牺牲层免受损伤；在去除凹槽底部的第二牺牲层之后，继续以掩模层为掩模，去除凹槽底部的阻挡层和第一牺牲层至露出半导体基底，从而提高去除凹槽底部的第一牺牲层的针对性，以提高第一牺牲层在结构精度，进而提高后续形成的MEMS器件的性能。
【IPC分类】B81C1/00
【公开号】CN105439081
【申请号】CN201410521986
【发明人】阮炯明, 张冬平
【申请人】中芯国际集成电路制造(上海)有限公司
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2014年9月30日
再多了解一些
本文用于企业家、创业者技术爱好者查询，结果仅供参考。