专利名称：带侧壁保护的腔体制造方法
技术领域：
本发明涉及微机电系统技术领域，具体来说，本发明涉及一种带侧壁保护的腔体制造方法。
背景技术：
在微机电系统(MEMS)压力传感器、微流器件和其他应用中都需要用到隔离的腔体，这些腔体是重要的部件，有些是真空的，有些是充有气体或者是液体的，在不同的应用中，腔体具有不同的作用，例如在压力传感器中，腔体就作为实现压力比较的背景压力。为了实现上述不同应用中的腔体的制造，研究人员提出了各种不同的方法，例如在MEMS中普遍存在的是通过背面工艺在硅晶圆的一面形成浅槽，背面工艺与众多传统的 CMOS制造工艺不兼容，随后在背面的阳极键合实现硅晶圆与玻璃基底之间的键合，键合过程中间，在高温下、通过高压的施加实现硅晶圆与玻璃基底离子的迁移，实现两块基片的阳极键合，键合温度普遍超过400度。通过这种方法实现的腔体所在的基底整个厚度很厚(是硅晶圆和玻璃的总厚度)，在某些方面并不是很适合。中国发明专利(申请号=200610054435. X，申请日:2006. 7. 13，压力传感器硅谐振膜的制造方法)公开了一种压力传感器硅谐振膜的制造方法，具体采用SOI (绝缘硅)与有图形的硅基底进行键合，随后通过减薄、湿法腐蚀形成硅谐振膜。利用此方法需要采用价格昂贵的SOI片，并且在键合完毕后，破坏性地去除SOI片上的多余部分，因此，造价很高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种带侧壁保护的腔体制造方法，能够在形成腔体的同时保护浅槽侧壁不受腐蚀。为解决上述技术问题，本发明提供一种带侧壁保护的腔体制造方法，包括步骤提供硅基底，在所述硅基底上形成第一保护层；刻蚀所述第一保护层，形成多个窗口，直至露出下方的硅基底；以所述第一保护层为掩模，刻蚀所述硅基底，在所述硅基底中形成多个浅槽；在所述第一保护层表面和所述浅槽侧壁及底部淀积第二保护层；刻蚀所述第一保护层表面和所述浅槽底部的所述第二保护层，残留在所述浅槽侧壁上的所述第二保护层形成侧壁保护层；以所述第一保护层和所述侧壁保护层为掩模，继续刻蚀多个所述浅槽，在所述硅基底中形成多个深槽；采用湿法腐蚀法腐蚀多个所述深槽，在所述硅基底内部形成腔体；采用氧化法将所述浅槽侧壁上的所述侧壁保护层全部氧化，将所述腔体完全封闭；将所述硅基底上的所述第一保护层去除。可选地，所述硅基底为(111)晶向的。
可选地，多个所述窗口的形状、尺寸和/或排布是可调的。可选地，多个所述浅槽的形状、尺寸、排布和/或深度与多个所述窗口的形状、尺寸和/或排布具有关联性。可选地，所述第二保护层为重掺杂的多晶硅。可选地，所述湿法腐蚀法采用各向异性的腐蚀工艺，在所述硅基底内部形成所述腔体。可选地，所述湿法腐蚀的溶液为KOH或者TMAH。可选地，所述腔体的形状和/或深度是任意的。可选地，去除所述第一保护层的方法为刻蚀法或者化学机械抛光法。为解决上述技术问题，本发明还提供一种带侧壁保护的腔体制造方法，包括步骤提供硅基底，在所述硅基底上形成第一保护层；刻蚀所述第一保护层，形成多个窗口，直至露出下方的硅基底；以所述第一保护层为掩模，刻蚀所述硅基底，在所述硅基底中形成多个浅槽；在所述第一保护层表面和所述浅槽侧壁及底部淀积第二保护层；刻蚀所述第一保护层表面和所述浅槽底部的所述第二保护层，残留在所述浅槽侧壁上的所述第二保护层形成侧壁保护层；以所述第一保护层和所述侧壁保护层为掩模，继续刻蚀多个所述浅槽，在所述硅基底中形成多个深槽；采用湿法腐蚀法腐蚀多个所述深槽，在所述硅基底内部形成腔体；将所述浅槽侧壁上的所述侧壁保护层去除；在多个所述浅槽的侧壁之间填满填充材料，将所述腔体完全封闭，所述填充材料还覆盖到所述第一保护层上；采用化学机械抛光法将所述第一保护层上的所述填充材料去除。可选地，所述硅基底为(111)晶向的。可选地，多个所述窗口的形状、尺寸和/或排布是可调的。可选地，多个所述浅槽的形状、尺寸、排布和/或深度与多个所述窗口的形状、尺寸和/或排布具有关联性。可选地，所述第二保护层为硅的氧化物。可选地，所述湿法腐蚀法采用各向异性的腐蚀工艺，在所述硅基底内部形成所述腔体。可选地，所述湿法腐蚀的溶液为KOH或者TMAH。可选地，所述腔体的形状和/或深度是任意的。可选地，去除所述侧壁保护层的方法为湿法刻蚀法。可选地，去除所述第一保护层上的填充材料的方法为刻蚀法或者化学机械抛光法。可选地，对所述腔体进行封口的工艺为淀积法、键合法或者电镀法。与现有技术相比，本发明具有以下优点本发明通过淀积重掺杂的多晶硅或者硅的氧化物的方式，在浅槽侧壁形成侧壁保护层，在后续的腔体腐蚀的过程中保护浅槽侧壁不受腐蚀，最终密封形成所需的腔体。
本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中图1为本发明一个实施例的带侧壁保护的腔体制造方法的流程图；图2为本发明另一个实施例的带侧壁保护的腔体制造方法的流程图；图3至图12为本发明一个实施例的带侧壁保护的腔体制造过程的剖面结构示意图；图13至图23为本发明另一个实施例的带侧壁保护的腔体制造过程的剖面结构示意图。
具体实施例方式下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是本发明显然能够以多种不同于此描述地其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本发明的保护范围。图1为本发明一个实施例的带侧壁保护的腔体制造方法的流程图。如图所示，该腔体制造方法可以包括步骤执行步骤S101，提供硅基底，在硅基底上形成第一保护层；执行步骤S102，刻蚀第一保护层，形成多个窗口，直至露出下方的硅基底；执行步骤S103，以第一保护层为掩模，刻蚀硅基底，在硅基底中形成多个浅槽；执行步骤S104，在第一保护层表面和浅槽侧壁及底部淀积第二保护层；执行步骤S105，刻蚀第一保护层表面和浅槽底部的第二保护层，残留在浅槽侧壁上的第二保护层形成侧壁保护层；执行步骤S106，以第一保护层和侧壁保护层为掩模，继续刻蚀多个浅槽，在硅基底中形成多个深槽；执行步骤S107，采用湿法腐蚀法腐蚀多个深槽，在硅基底内部形成腔体；执行步骤S108，采用氧化法将浅槽侧壁上的侧壁保护层全部氧化，将腔体完全封闭；执行步骤S109，将硅基底上的第一保护层去除。图2为本发明另一个实施例的带侧壁保护的腔体制造方法的流程图。如图所示， 该腔体制造方法可以包括步骤执行步骤S201，提供硅基底，在硅基底上形成第一保护层；执行步骤S202，刻蚀第一保护层，形成多个窗口，直至露出下方的硅基底；执行步骤S203，以第一保护层为掩模，刻蚀硅基底，在硅基底中形成多个浅槽；执行步骤S204，在第一保护层表面和浅槽侧壁及底部淀积第二保护层；执行步骤S205，刻蚀第一保护层表面和浅槽底部的第二保护层，残留在浅槽侧壁上的第二保护层形成侧壁保护层；
执行步骤S206，以第一保护层和侧壁保护层为掩模，继续刻蚀多个浅槽，在硅基底中形成多个深槽；执行步骤S207，采用湿法腐蚀法腐蚀多个深槽，在硅基底内部形成腔体；执行步骤S208，将浅槽侧壁上的侧壁保护层去除；执行步骤S209，在多个浅槽的侧壁之间填满填充材料，将腔体完全封闭，填充材料还覆盖到第一保护层上；执行步骤S210，采用化学机械抛光法将第一保护层上的填充材料去除。带侧壁保护的腔体制造方法的第一实施例图3至图12为本发明一个实施例的带侧壁保护的腔体制造过程的剖面结构示意图。需要注意的是，这些以及后续其他的附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本发明实际要求的保护范围构成限制。如图3所示，提供硅基底001，该硅基底001可以为(111)晶向的。如图4所示，在硅基底001上形成第一保护层002。如图5所示，刻蚀第一保护层002，形成多个窗口 003，直至露出下方的硅基底001。 其中，该多个窗口 003的形状、尺寸和/或排布都是可以调整的。如图6所示，以第一保护层002为掩模，透过多个窗口 003刻蚀硅基底001，在硅基底001中形成多个浅槽004。此时的俯视图如图7所示，在此以此形状、尺寸、排布为例。 但是显然浅槽004的形状、尺寸、排布和/或深度与多个窗口的形状、尺寸和/或排布具有关联性，这些根据实际需要可以进行随意的调整，并且不是限制本发明的内容。如图8所示，在第一保护层002表面和浅槽004侧壁及底部淀积第二保护层005。 在本实施例中，第二保护层005可以为重掺杂的多晶硅。 接着，刻蚀第一保护层002表面和浅槽004底部的第二保护层005。此时，浅槽004 以外的表面多晶硅全部被刻蚀，浅槽004以内侧壁的多晶硅部分被保留。而残留在浅槽004 侧壁上的第二保护层005形成侧壁保护层。如图9所示，以第一保护层002和侧壁保护层为掩模，继续刻蚀多个浅槽004，在硅基底001中形成多个深槽007。如图10所示，采用湿法腐蚀法腐蚀多个深槽007，在硅基底001内部形成腔体 009。其中，本步骤可以采用KOH溶液进行湿法腐蚀工艺，因为KOH的各向异性腐蚀，形成了如图10所示的结构。因为侧壁重掺杂多晶硅的保护，形成了如图所示的腔体009。此步骤的KOH腐蚀工艺也可以是其他类型的湿法腐蚀工艺，例如采用TMAH溶液。形成的腔体009 的截面图在此是示意性质的，腔体009的形状和/或深度可以是任意的，也可以有粗糙不平的侧壁。如图11所示，在清洗、干燥、去除残余腐蚀溶液，采用氧化法将浅槽004侧壁上的侧壁保护层全部氧化，形成填充材料010，将腔体009完全封闭。如图12所示，采用刻蚀法或者化学机械抛光法将硅基底001上的第一保护层002去除。此步骤之后，还可以在腔体009的上方进行进一步的加工，以形成半导体器件等。带侧壁保护的腔体制造方法的第二实施例图13至图23为本发明另一个实施例的带侧壁保护的腔体制造过程的剖面结构示意图。需要注意的是，这些以及后续其他的附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本发明实际要求的保护范围构成限制。如图13所示，提供硅基底101，该硅基底101可以为(111)晶向的。如图14所示，在硅基底101上形成第一保护层102。如图15所示，刻蚀第一保护层102，形成多个窗口 103，直至露出下方的硅基底 101。其中，该多个窗口 103的形状、尺寸和/或排布都是可以调整的。如图16所示，以第一保护层102为掩模，透过多个窗口 103刻蚀硅基底101，在硅基底101中形成多个浅槽104。此时的俯视图如图17所示，在此以此形状、尺寸、排布为例。 但是显然浅槽104的形状、尺寸、排布和/或深度与多个窗口的形状、尺寸和/或排布具有关联性，这些根据实际需要可以进行随意的调整，并且不是限制本发明的内容。如图18所示，在第一保护层102表面和浅槽104侧壁及底部淀积第二保护层105。 在本实施例中，第二保护层105可以为硅的氧化物。接着，刻蚀第一保护层102表面和浅槽104底部的第二保护层105。此时，浅槽104 以外的表面多晶硅全部被刻蚀，浅槽104以内侧壁的多晶硅部分被保留。而残留在浅槽104 侧壁上的第二保护层105形成侧壁保护层。如图19所示，以第一保护层102和侧壁保护层为掩模，继续刻蚀多个浅槽104，在硅基底101中形成多个深槽107。如图20所示，采用湿法腐蚀法腐蚀多个深槽107，在硅基底101内部形成腔体 109。其中，本步骤可以采用KOH溶液进行湿法腐蚀工艺，因为KOH的各向异性腐蚀，形成了如图20所示的结构。因为侧壁硅的氧化物的保护，形成了如图所示的腔体109。此步骤的 KOH腐蚀工艺也可以是其他类型的湿法腐蚀工艺，例如采用TMAH溶液。形成的腔体109的截面图在此是示意性质的，腔体109的形状和/或深度可以是任意的，也可以有粗糙不平的侧壁。如图21所示，采用湿法刻蚀法将浅槽104侧壁上的侧壁保护层去除。如图22所示，在多个浅槽104的侧壁之间填满填充材料112，将腔体109完全封闭。填充材料112还覆盖到第一保护层102上。其中，对腔体109进行封口的工艺可以为淀积法、键合法或者电镀法。如图23所示，采用刻蚀法或者化学机械抛光法将第一保护层102上的填充材料 112去除，在浅槽104的侧壁之间剩下插塞110。此步骤之后，还可以在腔体109的上方进行进一步的加工，以形成半导体器件等。本发明通过淀积重掺杂的多晶硅或者硅的氧化物的方式，在浅槽侧壁形成侧壁保护层，在后续的腔体腐蚀的过程中保护浅槽侧壁不受腐蚀，最终密封形成所需的腔体。上述第一实施例与第二实施例均能在形成腔体的同时保护浅槽侧壁不受腐蚀，而且第一实施例能够使用侧壁的材料实现浅槽的自封闭。本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。
权利要求
1.一种带侧壁保护的腔体制造方法，包括步骤 提供硅基底，在所述硅基底上形成第一保护层；刻蚀所述第一保护层，形成多个窗口，直至露出下方的硅基底； 以所述第一保护层为掩模，刻蚀所述硅基底，在所述硅基底中形成多个浅槽； 在所述第一保护层表面和所述浅槽侧壁及底部淀积第二保护层； 刻蚀所述第一保护层表面和所述浅槽底部的所述第二保护层，残留在所述浅槽侧壁上的所述第二保护层形成侧壁保护层；以所述第一保护层和所述侧壁保护层为掩模，继续刻蚀多个所述浅槽，在所述硅基底中形成多个深槽；采用湿法腐蚀法腐蚀多个所述深槽，在所述硅基底内部形成腔体；采用氧化法将所述浅槽侧壁上的所述侧壁保护层全部氧化，将所述腔体完全封闭；将所述硅基底上的所述第一保护层去除。
2.根据权利要求1所述的腔体制造方法，其特征在于，所述硅基底为(111)晶向的。
3.根据权利要求1所述的腔体制造方法，其特征在于，多个所述窗口的形状、尺寸和/ 或排布是可调的。
4.根据权利要求3所述的腔体制造方法，其特征在于，多个所述浅槽的形状、尺寸、排布和/或深度与多个所述窗口的形状、尺寸和/或排布具有关联性。
5.根据权利要求1所述的腔体制造方法，其特征在于，所述第二保护层为重掺杂的多晶娃。
6.根据权利要求1所述的腔体制造方法，其特征在于，所述湿法腐蚀法采用各向异性的腐蚀工艺，在所述硅基底内部形成所述腔体。
7.根据权利要求6所述的腔体制造方法，其特征在于，所述湿法腐蚀的溶液为KOH或者 TMAH0
8.根据权利要求1所述的腔体制造方法，其特征在于，所述腔体的形状和/或深度是任意的。
9.根据权利要求1所述的腔体制造方法，其特征在于，去除所述第一保护层的方法为刻蚀法或者化学机械抛光法。
10.一种带侧壁保护的腔体制造方法，包括步骤 提供硅基底，在所述硅基底上形成第一保护层；刻蚀所述第一保护层，形成多个窗口，直至露出下方的硅基底； 以所述第一保护层为掩模，刻蚀所述硅基底，在所述硅基底中形成多个浅槽； 在所述第一保护层表面和所述浅槽侧壁及底部淀积第二保护层； 刻蚀所述第一保护层表面和所述浅槽底部的所述第二保护层，残留在所述浅槽侧壁上的所述第二保护层形成侧壁保护层；以所述第一保护层和所述侧壁保护层为掩模，继续刻蚀多个所述浅槽，在所述硅基底中形成多个深槽；采用湿法腐蚀法腐蚀多个所述深槽，在所述硅基底内部形成腔体； 将所述浅槽侧壁上的所述侧壁保护层去除；在多个所述浅槽的侧壁之间填满填充材料，将所述腔体完全封闭，所述填充材料还覆盖到所述第一保护层上；采用化学机械抛光法将所述第一保护层上的所述填充材料去除。
11.根据权利要求10所述的腔体制造方法，其特征在于，所述硅基底为(111)晶向的。
12.根据权利要求10所述的腔体制造方法，其特征在于，多个所述窗口的形状、尺寸和 /或排布是可调的。
13.根据权利要求12所述的腔体制造方法，其特征在于，多个所述浅槽的形状、尺寸、 排布和/或深度与多个所述窗口的形状、尺寸和/或排布具有关联性。
14.根据权利要求10所述的腔体制造方法，其特征在于，所述第二保护层为硅的氧化物。
15.根据权利要求10所述的腔体制造方法，其特征在于，所述湿法腐蚀法采用各向异性的腐蚀工艺，在所述硅基底内部形成所述腔体。
16.根据权利要求15所述的腔体制造方法，其特征在于，所述湿法腐蚀的溶液为KOH或者 TMAH。
17.根据权利要求10所述的腔体制造方法，其特征在于，所述腔体的形状和/或深度是任意的。
18.根据权利要求10所述的腔体制造方法，其特征在于，去除所述侧壁保护层的方法为湿法刻蚀法。
19.根据权利要求10所述的腔体制造方法，其特征在于，去除所述第一保护层上的所述填充材料的方法为刻蚀法或者化学机械抛光法。
20.根据权利要求10所述的腔体制造方法，其特征在于，对所述腔体进行封口的工艺为淀积法、键合法或者电镀法。
全文摘要
本发明提供一种带侧壁保护的腔体制造方法，包括提供硅基底，在其上形成第一保护层；刻蚀第一保护层，形成多个窗口；刻蚀硅基底，在其中形成多个浅槽；在第一保护层表面和浅槽侧壁及底部淀积第二保护层；刻蚀第一保护层表面和浅槽底部的第二保护层，残留在浅槽侧壁上的第二保护层形成侧壁保护层；刻蚀浅槽，在硅基底中形成多个深槽；腐蚀多个深槽，在硅基底内部形成腔体；将侧壁保护层全部氧化，将腔体完全封闭；将第一保护层去除。此外，本发明还提供另一种带侧壁保护的腔体制造方法。本发明通过淀积重掺杂的多晶硅或者硅的氧化物的方式，在浅槽侧壁形成侧壁保护层，在后续的腔体腐蚀的过程中保护浅槽侧壁不受腐蚀，最终密封形成所需的腔体。
文档编号B81C1/00GK102285637SQ20111027206
公开日2011年12月21日 申请日期2011年9月14日 优先权日2011年9月14日
发明者夏佳杰, 张挺, 邵凯 申请人:上海先进半导体制造股份有限公司