Mems硅膜的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種MEMS硅膜的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]很多MEMS器件都需要用到硅膜。例如，壓阻式MEMS壓力傳感器由硅膜和硅膜上的應(yīng)力敏感壓阻構(gòu)成，當(dāng)硅膜在壓力作用下變形時(shí)改變壓阻阻值，通過(guò)電橋測(cè)量阻值變化可以得到壓力的變化。硅膜的大小和厚度直接決定器件的靈敏度。如何制備大小和厚度精確的硅膜已成為MEMS器件開(kāi)發(fā)和實(shí)用化的關(guān)鍵技術(shù)之一，由此發(fā)展了多種硅膜的制備技術(shù)。制備硅膜最簡(jiǎn)單的技術(shù)是直接用厚為數(shù)百微米的硅片進(jìn)行KOH或者TMAH刻蝕，用硅片厚度減去刻蝕的深度就可得到硅膜的厚度。當(dāng)刻蝕到所需的厚度時(shí)，將硅片從刻蝕液中取出即可。這種技術(shù)雖很簡(jiǎn)單，但有很多缺點(diǎn)。例如，起始硅片的厚度不均勻，由此對(duì)所得硅膜的厚度將產(chǎn)生很大的影響。如果硅片中存在雜質(zhì)梯度或缺陷，還會(huì)引起在硅片的不同區(qū)域有著不同的刻蝕速率，同樣會(huì)導(dǎo)致硅膜的大小和厚度不精確。同時(shí)，硅片厚度和刻蝕深度的測(cè)量存在很大的誤差。所以用這種技術(shù)，難以得到厚度和大小精確的硅膜。除此之外，KOH刻蝕或者TMAH刻蝕出來(lái)的刻蝕腔為倒梯形，制作同樣大小的硅膜需要額外增加器件的空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]基于此，有必要提供一種MEMS硅膜的制造方法，該MEMS硅膜的制造方法可以有效提高硅膜的厚度和大小的精度。
[0004]一種MEMS硅膜的制造方法，包括步驟:
[0005]提供襯底和基片；
[0006]在襯底正面淀積二氧化硅層；
[0007]將襯底通過(guò)所述二氧化硅層和基片鍵合；
[0008]對(duì)基片進(jìn)行正面減?。?br>[0009]在襯底背面進(jìn)行等離子體刻蝕以制作刻蝕區(qū)；
[0010]對(duì)所述刻蝕區(qū)進(jìn)行濕法刻蝕，并在二氧化硅層停止刻蝕，從而得到MEMS硅膜。
[0011 ] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述在襯底正面淀積二氧化硅層，包括:在襯底正面通過(guò)化學(xué)氣相淀積工藝淀積二氧化硅層。
[0012]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述二氧化娃層的厚度為10nm?2000nm。
[0013]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述等離子體刻蝕包括:電感耦合等離子體刻蝕。
[0014]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述濕法刻蝕包括:利用KOH或TMAH進(jìn)行濕法刻蝕。
[0015]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述對(duì)所述刻蝕區(qū)進(jìn)行濕法刻蝕，并在二氧化硅層停止刻蝕，從而得到MEMS硅膜的步驟包括:對(duì)所述刻蝕區(qū)進(jìn)行濕法刻蝕，并在刻蝕到二氧化硅層的底面或二氧化硅層中時(shí)停止刻蝕，從而得到MEMS硅膜。
[0016]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述硅膜和所述刻蝕區(qū)都是正方形，硅膜邊長(zhǎng)為L(zhǎng)I，刻蝕區(qū)邊長(zhǎng)為L(zhǎng)2，襯底厚度為D ;
[0017]則所述濕法刻蝕的深度H2 = (L2-L1) X tan (180° - α )，等離子體刻蝕的深度Hl=D-H2，其中鈍角α為通過(guò)濕法刻蝕出來(lái)的倒梯形結(jié)構(gòu)刻蝕腔的側(cè)壁和底部所呈角度。
[0018]在其中一個(gè)實(shí)施例中，鈍角α為124度?128度。
[0019]在其中一個(gè)實(shí)施例中，鈍角α為126度。
[0020]上述MEMS硅膜的制造方法，采用等離子體刻蝕和濕法刻蝕相結(jié)合的方法，先利用等離子體刻蝕刻蝕對(duì)襯底背面進(jìn)行刻蝕，因?yàn)榈入x子體刻蝕所刻蝕出來(lái)的刻蝕腔為垂直結(jié)構(gòu)，且可以比較均勻和精確的控制刻蝕深度，所以在后續(xù)刻蝕中可以使得硅膜的厚度和大小都能夠控制得較為精確，并且能減小器件大小。
[0021]但是如果采用等離子體刻蝕一直刻蝕到二氧化硅層，則由于等離子體刻蝕刻蝕到二氧化硅層時(shí)，由于二氧化硅層對(duì)刻蝕離子的反射的作用，反射的刻蝕離子轟擊刻蝕腔的側(cè)壁底部并形成凹部，側(cè)腐的現(xiàn)象比較嚴(yán)重。
[0022]因此在等離子體刻蝕一定深度后，在刻蝕到二氧化硅層前，再改采用濕法刻蝕，則由于濕法刻蝕對(duì)二氧化硅層的刻蝕速率比較慢，而不會(huì)出現(xiàn)側(cè)腐現(xiàn)象，可以制作出大小精確的硅膜。由于前面已經(jīng)通過(guò)等離子體刻蝕刻蝕一部分，此時(shí)再采用濕法刻蝕雖然也會(huì)出現(xiàn)倒梯形結(jié)構(gòu)，但是此時(shí)對(duì)器件的影響已較傳統(tǒng)做法少了許多，器件大小比傳統(tǒng)做法要小。并且，濕法刻蝕的刻蝕速率可以比較慢，對(duì)刻蝕深度控制可以比較好，從而在經(jīng)過(guò)前面等離子體刻蝕刻蝕均勻平整的刻蝕面下，可以很好的控制硅膜的厚度，提高硅膜厚度的精度。而且，二氧化硅層作為后續(xù)刻蝕(濕法刻蝕)的自停止層，這樣可以防止后續(xù)硅刻蝕時(shí)，出現(xiàn)過(guò)度刻蝕引起最終的硅膜厚度發(fā)生變化。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1是一實(shí)施例MEMS硅膜的制造方法的流程圖；
[0024]圖2是在對(duì)基片進(jìn)行正面減薄后的示意圖；
[0025]圖3是在襯底背面進(jìn)行等離子體刻蝕以制作刻蝕區(qū)后的示意圖；
[0026]圖4是對(duì)刻蝕區(qū)進(jìn)行濕法刻蝕并在二氧化硅層停止刻蝕后的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更全面的描述。附圖中給出了本發(fā)明的較佳實(shí)施例。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)，并不限于本文所描述的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例的目的是使對(duì)本發(fā)明的公開(kāi)內(nèi)容的理解更加透徹全面。
[0028]除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)中所使用的術(shù)語(yǔ)只是為了描述具體的實(shí)施例的目的，不是旨在限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語(yǔ)“和/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。
[0029]MEMS(Micro Electro Mechanical Systems,微電子機(jī)械系統(tǒng))是利用集成電路制造技術(shù)和微加工技術(shù)把微結(jié)構(gòu)、微傳感器、微執(zhí)行器、控制處理電路甚至接口、通信和電源等制造在一塊或多塊芯片上的微型集成系統(tǒng)。隨著MEMS技術(shù)的發(fā)展，利用MEMS技術(shù)制作的壓力傳感器已廣泛用于汽車(chē)工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)、工業(yè)控制、能源、以及半導(dǎo)體工業(yè)等眾多領(lǐng)域。
[0030]很多MEMS器件都需要用到硅膜。例如，壓阻式MEMS壓力傳感器由硅膜和硅膜上的應(yīng)力敏感壓阻構(gòu)成，當(dāng)硅膜在壓力作用下變形時(shí)改變壓阻阻值，通過(guò)電橋測(cè)量阻值變化可以得到壓力的變化。硅膜的大小和厚度直接決定器件的靈敏度。如何制備大小和厚度精確的硅膜已成為MEMS器件開(kāi)發(fā)和實(shí)用化的關(guān)鍵技術(shù)之一，由此發(fā)展了多種硅膜的制備技術(shù)。制備硅膜最簡(jiǎn)單的技術(shù)是直接用厚為數(shù)百微米的硅片進(jìn)行KOH或者TMAH刻蝕，用硅片厚度減去刻蝕的深度就可得到硅膜的厚度。當(dāng)刻蝕到所需的厚度時(shí)，將硅片從刻蝕液中取出即可。這種技術(shù)雖很簡(jiǎn)單，但有很多缺點(diǎn)。例如，起始硅片的厚度不均勻，由此對(duì)所得硅膜的厚度將產(chǎn)生很大的影響。如果硅片中存在雜質(zhì)梯度或缺陷，還會(huì)引起在硅片的不同區(qū)域有著不同的刻蝕速率，同樣會(huì)導(dǎo)致硅膜的大小和厚度不精確。同時(shí)，硅片厚度和刻蝕深度的測(cè)量存在很大的誤差。所以用這種技術(shù)，難以得到厚度和大小精確的硅膜。除此之外，KOH刻蝕或者TMAH刻蝕出來(lái)的刻蝕腔為倒梯形，制作同樣大小的硅膜需要額外增加器件的空間。
[0031]目前，等離子體刻蝕也被廣泛的用于硅膜的制備。等離子體刻蝕可以節(jié)省器件的空間，例如芯片的面積。但是當(dāng)?shù)入x子體刻蝕到氧化層時(shí)，由于氧化層對(duì)刻蝕離子的反射作用，導(dǎo)致側(cè)腐比較嚴(yán)重，從而影響硅膜的大小。而當(dāng)濕法刻蝕刻蝕到氧化層時(shí)，由于濕法刻蝕對(duì)二氧化硅層的刻蝕速率比較慢，則不會(huì)出現(xiàn)側(cè)腐現(xiàn)象。本發(fā)明采用二氧化硅層作為自停止層