MEMS器件的形成方法与流程

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种MEMS器件的形成方法。

背景技术：
现有技术中，为提高器件集成程度、减小器件体积、降低器件成本，MEMS器件逐渐成为半导体器件的主流。MEMS器件，例如湿度传感器，其内具有悬浮于空腔内的可动部件，实际制作过程中发现，上述制作的可动部件具有一些缺陷，例如可动部件易失效，或传感灵敏度较低。针对上述问题，本发明提供一种新的MEMS器件的形成方法，以提高可动部件的良率及灵敏度。

技术实现要素：
本发明解决的问题是如何提高MEMS器件中的可动部件的的良率及灵敏度。为解决上述问题，本发明提供一种MEMS器件的形成方法，包括：提供硅基底，在所述硅基底表层的部分区域进行离子注入形成改性区；在所述具有改性区的硅基底上形成器件层；干法刻蚀所述器件层以在其内形成沟槽，所述沟槽暴露出所述改性区；通过所述沟槽湿法去除所述改性区以及部分硅基底以形成空腔，悬浮在所述空腔上部的器件层形成可动部件。可选地，所述湿法去除所述改性区以及部分硅基底采用同一溶液，所述溶液对所述改性区的去除为各向同性腐蚀，对所述硅基底的腐蚀为各向异性去除。可选地，所述硅基底表层注入的离子为硅离子，形成的改性区的材质为无定型硅。可选地，所述器件层的材质为二氧化硅。可选地，所述可动部件为单臂梁或两端支撑的可动薄膜。可选地，所述可动部件为压阻式湿度传感器的传感元件或电容式湿度传感器的传感元件。可选地，形成无定型硅改性区包括：在所述硅基底上形成图形化的硬掩膜层；以所述图形化的硬掩膜层为掩膜对所述硅基底进行硅离子注入。可选地，所述硬掩膜层的材质为氮化硅、氮氧化硅中的至少一种。可选地，所述无定型硅改性区的深度范围为50nm～100nm。可选地，所述二氧化硅器件层包括自下而上的第一氧化硅层与第二氧化硅层。可选地，湿法去除所述无定型硅改性区以及部分硅基底采用碱性溶液。可选地，所述碱性溶液为TMAH水溶液。可选地，所形成的空腔呈开口大，底部小的梯形，所述空腔的侧壁与底壁之间的夹角范围为50度～60度。可选地，所述器件层内形成的沟槽的数目为两个或两个以上。与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：1)首先在硅基底表层的部分区域进行离子注入形成改性区，之后在具有改性区的硅基底上形成器件层，在器件层内形成暴露改性区的沟槽，通过该沟槽湿法腐蚀去除该改性区以及部分硅基底以形成空腔，由于改性区的性质与硅基底的性质不同，因而可以通过选择腐蚀溶液，在腐蚀硅基底形成空腔时，能对悬浮于空腔上部的器件层下的改性区材质进行完全去除，由于改性区的完全去除，使得悬浮的可动部件下无硅材质残留，进而提高可动部件的灵敏度。2)可选方案中，改性区是通过对硅基底进行硅离子注入形成的，所形成的改性区材质为无定型硅，具有改性区的硅基底上形成的器件层的材质为二氧化硅，对于二氧化硅材质的可动部件，采用同一碱性溶液去除无定型硅改性区以及硅基底，这是因为碱性溶液对无定型硅的腐蚀为各向同性腐蚀，对硅基底内的硅为各向异性腐蚀，而碱性溶液不腐蚀二氧化硅，因而碱性溶液能在硅基底内形成空腔同时，还能形成底部无硅残留的二氧化硅可动部件。3)可选方案中，2)可选方案中的碱性溶液为TMAH水溶液，由于TMAH水溶液对硅的腐蚀具有晶向选择，在<100>晶向上腐蚀较快，在<111>晶向上腐蚀较慢，<100>晶向即向下方向，<111>晶向即空腔侧壁方向，如此，所形成的空腔为顶部开口大，底部小的梯形，相对于各向同性腐蚀溶液腐蚀硅基底形成的弧形凹槽，顶部开口大的梯形，在可动部件的支撑区域对硅基底的去除量较小，能避免可动部件坍塌，从而提高了可动部件的良率。附图说明图1至图5是本发明一实施例中的MEMS器件在形成过程中不同阶段的结构示意图；图6是无改性区存在时，采用各向同性刻蚀硅基底所形成的半导体结构的结构示意图；图7是无改性区存在时，采用TMAH水溶液腐蚀硅基底所形成的半导体结构的结构示意图。具体实施方式如

背景技术：
中所述，现有的MEMS器件的可动部件灵敏度低。针对上述问题，本发明人进行了分析，发现产生的原因是：在硅基底内形成空腔以释放可动部件时，若采用各向同性刻蚀，由于各向同性刻蚀所形成空腔侧壁形状为弧形，则会造成可动部件下方有硅残留物；若进行各向异性腐蚀，例如采用TMAH水溶液时，由于在<100>晶向上腐蚀较快，在<111>晶向上腐蚀较慢，<100>晶向即向下方向，<111>晶向即空腔侧壁方向，则会造成预定空腔深度已达到时，空腔侧壁去除量较小，造成可动部件下方有硅残留物；上述残留物由于与可动部件材质不同，因而会影响可动部件的灵敏度。基于上述分析，本发明提出：首先在硅基底表层的部分区域进行离子注入形成改性区，之后在具有改性区的硅基底上形成器件层，在器件层内形成暴露改性区的沟槽，通过该沟槽湿法腐蚀去除该改性区以及部分硅基底以形成空腔，由于改性区的性质与硅基底的性质不同，因而可以通过选择腐蚀溶液，在腐蚀硅基底形成空腔时，能对悬浮于空腔上部的器件层下的改性区材质进行完全去除，由于改性区的完全去除，使得悬浮的可动部件下无硅材质残留，进而提高可动部件的灵敏度。为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。图1至图5是本发明一实施例提供的MEMS器件在形成过程中不同阶段的结构示意图。以下结合图1至图5所示，详细介绍的MEMS器件的形成方法。首先，参照图1所示，提供硅基底10，在硅基底10表层的部分区域进行硅离子注入形成改性区12。上述硅基底10可以为半导体硅衬底(硅晶圆)，也可以为绝缘体上硅(SOI)。硅离子注入的硅源例如为SiH4，其它实施例中，也可以采用现有的其它硅等离子体源。在具体离子注入过程中，可以首先在硅基底10上形成图形化的硬掩...