一种控制原位掺杂非晶硅应力的方法
【专利摘要】本发明公开了一种控制原位掺杂非晶硅应力的方法，其特征在于，包括如下步骤：1）进行非晶硅生长工艺；在非晶硅生长完成后，进行退火温度为T的第一次退火；测量应力，得到第一次退火后应力值S3；应力的变化值控制范围为S1～S2，则调整第二次退火实际所需温度上限为T1=（S3-S1-24）/8*10+T，调整第二次退火实际所需温度下限为T2=（S3-S2-24）/8*10+T。本发明根据多次试验，得出如何调整退火温度进而控制应力值变化的技术方案，该方案操作简单，易于实施，对于改进生产质量具有非常优异的效果，从而提高了整体效益。
【专利说明】-种控制原位掺杂非晶硅应力的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及半导体【技术领域】，尤其涉及如何控制非晶硅的应力。
【背景技术】
[0002] MEMS (微型机电系统）已经得到了广泛应用，例如MEMS麦克风是基于MEMS技术 制造的麦克风，简单的说就是一个电容器集成在微硅晶片上，可以采用表贴工艺进行制造， 能够承受很高的回流焊温度，容易与CMOS工艺及其它音频电路相集成，并具有改进的噪 声消除性能。MEMS麦克风的全部潜能还有待挖掘，但是采用这种技术的产品已经在多种应 用中体现出了诸多优势，特别是中高端手机应用中。
[0003] 在MEMS的产品制造过程中，比如麦克风，非晶硅的应力需要控制在10MPa-30MPa 以内。由于非晶硅通常是通过炉管生长的，且应力需要做退火后才能测出来。如果炉管有 波动，应力值会偏出规定值以外，这将会导致产品的性能受到影响。
[0004] 因此，有必要提出改进的方案来克服或改进上述缺点。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术中存在的问题，本发明提出了 一种控制原位掺杂非晶硅应力的方 法，其能够较好的控制非晶硅的应力变化，从而提高产品的品质。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种控制原位掺杂非晶硅应 力的方法，包括如下步骤：
[0007] 1)进行非晶硅生长工艺；在非晶硅生长完成后，利用低温进行第一次退火，第一次 退火温度为T ;
[0008] 2)测量应力，得到第一次退火后应力值S3 ;
[0009] 3)应力的变化值控制范围为Sl?S2,则调整第二次退火实际所需温度上限为Tl= (S3-S1-24) /8*10+T，调整第二次退火实际所需温度下限为T2= (S3-S2-24) /8*10+T。
[0010] 作为本发明所述的控制原位掺杂非晶硅应力的方法的一种优选方案：所述步骤 2)中第一次退火的温度T为950°C?1000°C。 toon] 作为本发明所述的控制原位掺杂非晶硅应力的方法的一种优选方案：所述步骤 2) 中第一次退火的温度T为980°C。
[0012] 作为本发明所述的控制原位掺杂非晶硅应力的方法的一种优选方案：所述应力的 变化值控制范围Sl?S2的具体数值为IOMpa?30Mpa。
[0013] 作为本发明所述的控制原位掺杂非晶硅应力的方法的一种优选方案：所述步骤 3) 中，进行所述测量应力时，还包括先去掉背面的非晶硅。
[0014] 作为本发明所述的控制原位掺杂非晶硅应力的方法的一种优选方案：所述非晶硅 是用于制造微型机电系统的麦克风芯片，该非晶硅是通过炉管生长的。
[0015] 采用本发明所述技术方案的有益效果是，在MEMS的产品制造过程中，比如麦克 风，非晶硅的应力需要控制在一定范围之内。由于非晶硅通常是通过炉管生长的，且应力需 要做退火后才能测出来。如果炉管有波动，应力值会偏出规定值以外。而本发明根据多次 试验，提出了 一种如何控制非晶硅的应力的方法，该方法第一次退火时采用低温，然后根据 第一次退火后的应力值计算第二次退火温度的范围，根据该第二次退火温度范围设定第二 次退火温度，从而有效将应力值控制在目标范围。本技术方案操作简单，易于实施，对于改 进生产质量具有非常优异的效果，能够降低成本，从而提高了整体效益。
【具体实施方式】
[0016] 下面结合实施例对本发明做详细说明。
[0017] 实施例一
[0018] MEMS的产品制造过程中，比如MEMS麦克风的制造过程中非晶硅的品质对于最终 产品的性能至关重要。通常非晶硅生长完后，由于晶格方向杂乱，所以应力值测不出来，一 般需要退火后方可测应力值。但是，退火的温度对应力有直接的影响，通常温度越高应力越 小。由于非晶硅为原位非晶硅，所以在一个PM周期内，每次长出来的膜的应力会有一定的 变化。所述PM周期可以理解为是炉管的一个生产周期，由于多晶淀积在硅片上，同时也会 淀积在炉管上，当厚度达到一定时，需要更换炉管，这样一个周期称为PM周期。为了确保应 力的变化值在Sl=IOMpa?S3=30Mpa以内，我们通常先用低温，比如T=980°C退火，然后去掉 背面的非晶硅，测量应力S3。然后根据应力值计算第二次退火温度范围的上限Tl与下限 T2〇
[0019] Tl和Τ2的计算公式为：
[0020] Tl= (S3-S1_24)/8*10+T ;
[0021] T2= (S3-S2_24)/8*10+T ;
[0022] 其中，以上两个公式为经过多次试验后，总结得到的计算公式；Tl表示第二次退 火实际所需温度上限；T2表示第二次退火实际所需温度下限；Sl表示应力目标值IOMpa ; S2表示应力目标值30Mpa ;S3表示第一次退火后应力值；T表示第一次退火温度；*表示相 乘。
[0023] 借助以上公式，在第一次退火后，我们可以通过所测得的应力值S3去算出第二次 退火实际所需的温度，从而得到所需的应力值，将应力值控制在目标范围内。
[0024] 本实施例中，取T=980°C;Sl=10Mpa ;S2=30Mpa ;测得S3=81Mpa ;具体数据请参见如 下表格。
[0025] 实施例二
[0026] 为了确保应力的变化值在Sl=IOMpa?S3=30Mpa以内，本实施例中，取T=IOKTC退 火，然后去掉背面的非晶硅，测量应力S3。利用以下公式，根据应力值计算第二次退火的温 度的上限Tl与下限T2:
[0027] Tl= (S3-S1_24)/8*10+T ;
[0028] T2= (S3-S2_24)/8*10+T ;
[0029] 其中：Tl表示第二次退火实际所需温度上限；T2表示第二次退火实际所需温度下 限；Sl表示应力目标值IOMpa ;S2表示应力目标值30Mpa ;S3 :第一次退火后应力值；T表示 第一次退火温度；*表不相乘。
[0030] 借助以上公式，在第一次退火后，我们可以通过所测得的应力值S3去算出第二次 退火实际所需的温度，从而得到所需的应力值，将应力值控制在目标范围内。
[0031] 本实施例中，取T=IOKTC ;Sl=10Mpa;S2=30Mpa;S3=54Mpa ;具体数据请参见如下 表格。
[0032] 实施例三
[0033] 为了确保应力的变化值在Sl=IOMpa?S3=30Mpa以内，本实施例中，取T=980°C退 火，然后去掉背面的非晶硅，测量应力S3。利用以下公式，根据应力
[0034] 值计算第二次退火的温度的上限Tl与下限T2 :
[0035] Tl= (S3-S1_24)/8*10+T ;
[0036] T2= (S3-S2_24)/8*10+T ;
[0037] 其中：Tl表示第二次退火实际所需温度上限；T2表示第二次退火实际所需温度下 限；Sl表示应力目标值IOMpa ;S2表示应力目标值30Mpa ;S3表示第一次退火后应力值；T 表示第一次退火温度；*表示相乘。
[0038] 通过以上公式，在第一次退火后，我们可以通过所测得应力值S3去算出第二次退 火实际所需的温度，从而得到所需的应力值，将应力值控制在目标范围内。
[0039] 本实施例中，取T=980°C ;Sl=10Mpa;S2=30Mpa;S3=78Mpa ;具体数据请参见如下表 格。
【权利要求】
1. 一种控制原位掺杂非晶硅应力的方法，其特征在于，包括如下步骤： 1) 进行非晶硅生长工艺； 2) 在非晶硅生长完成后，进行退火温度为T的第一次退火； 3) 测量应力，得到第一次退火后应力值S3 ; 4) 应力的变化值控制范围为S1?S2,则调整第二次退火实际所需温度上限为Tl= (S3-S1-24) /8*10+T，调整第二次退火实际所需温度下限为T2= (S3-S2-24) /8*10+T。
2. 根据权利要求1所述的控制原位掺杂非晶硅应力的方法，其特征在于：所述步骤2) 中第一次退火的温度T为950°C?1000°C。
3. 根据权利要求1所述的控制原位掺杂非晶硅应力的方法，其特征在于：所述步骤2) 中第一次退火的温度T为980°C。
4. 根据权利要求1至3中任一权利要求所述的控制原位掺杂非晶硅应力的方法，其特 征在于：所述应力的变化值控制范围S1?S2的具体数值为lOMpa?30Mpa。
5. 根据权利要求1所述的控制原位掺杂非晶硅应力的方法，其特征在于：所述步骤3) 中进行所述测量应力时，还包括先去掉背面的非晶硅。
6. 根据权利要求1所述的控制原位掺杂非晶硅应力的方法，其特征在于：所述非晶硅 是用于制造微型机电系统的麦克风芯片，该非晶硅是通过炉管生长的。
【文档编号】B81C1/00GK104418294SQ201310368157
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年8月22日 优先权日:2013年8月22日
【发明者】苏佳乐 申请人:无锡华润上华半导体有限公司