Mems加速度传感器的形成方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种MEMS加速度传感器的形成方法。
【背景技术】
[0002] MEMS加速度传感器是MEMS器件中的一种，通过惯性电极接收外界的惯性力(惯性 力是指当物体有加速度时，物体具有的惯性会使物体有保持原有运动状态的倾向，而此时 若以该物体为参考系，并在该参考系上建立坐标系，看起来就仿佛有一股方向相反的力作 用在该物体上令该物体在坐标系内发生位移，因此称之为惯性力），惯性电极相对固定电极 相对移动，所述相对移动引发电信号变化，电信号传递至控制电路，电信号经控制电路处理 转化成惯性力值，测量得到惯性力大小。
[0003] 现有技术的MEMS加速度传感器的形成方法包括：
[0004] 参照图1，提供基底1，在基底1上形成有控制电路（图中未不出）；
[0005] 参照图2,在所述基底1上形成第一介质层2,在所述第一介质层2上形成下极板 8,下极板8上表面露出，在第一介质层2中还形成有互连结构（图中未示出），下极板8通过 互连结构与控制电路电连接，之后在第一介质2上形成第二介质层3,第二介质层3覆盖第 一介质层2和下极板8 ;
[0006] 接着，在第二介质层3上形成掺杂娃层4 ;
[0007] 参照图3,对所述掺杂硅层4进行图形化，形成具有多个相互隔开的第一梳状件5 的惯性电极和具有多个相互隔开的第二梳状件6的固定电极，两相邻的第一梳状件5之间 为一个第二梳状件6,两第二梳状件6之间为一个第一梳状件5,第一梳状件5和第二梳状 件6交替间隔排列，每个第一梳状件5与相邻的第二梳状件6相对构成一个电容器，多个第 一梳状件5和多个第二梳状件6构成多个电容器，惯性电极和固定电极分别通过互连结构 与控制电路电连接，当第一梳状件5受惯性力相对相邻的第二梳状件6在平行于基底1上 表面方向移动，第一梳状件5与第二梳状件6之间的间距改变，电容变化，电容信号通过惯 性电极和固定电极传递至控制电路；
[0008] 参照图4,刻蚀多个第一梳状件5和多个第二梳状件6下的部分厚度的层间介质 层，露出下极板8,形成空腔7。当第一梳状件5相对下极板8在垂直于基底1上表面方向 移动，第一梳状件5和相对的下极板8之间的距离变化，电容变化，电容信号通过惯性电极 和下极板8传递至控制电路。
[0009] 参照图4,在刻蚀多个第一梳状件5和多个第二梳状件6下部分厚度的层间介质 层的过程中会产生聚合物，聚合物沉积在第一梳状件5和第二梳状件6表面、沉积在空腔7 中。因此，在形成空腔7后，通常使用湿法刻蚀去除聚合物。
[0010] 使用湿法刻蚀去除聚合物，聚合物可清洗干净，但刻蚀剂进入空腔后却形成残留， 而无法被去除干净，残留的刻蚀剂将影响后续的工艺及加速度传感器的性能。
【发明内容】
toon] 本发明解决的问题是，使用现有的加速度传感器形成方法，在形成空腔后，使用湿 法刻蚀去除空腔中的聚合物，刻蚀剂进入空腔后形成残留，残留的化学试剂将影响后续的 工艺及加速度传感器的性能。
[0012] 为解决上述问题，本发明提供一种MEMS加速度传感器的形成方法，该MEMS加速度 传感器的形成方法包括：
[0013] 提供基底，在所述基底上形成有控制电路；
[0014] 在所述基底上形成第一介质层，所述第一介质层覆盖基底和控制电路，在所述第 一介质层上形成下极板，所述下极板的上表面暴露，所述下极板与控制电路电连接；
[0015] 在所述第一介质层上形成第二介质层，所述第二介质层覆盖第一介质层和下极 板；
[0016] 在所述第二介质层上形成导电材料层；
[0017] 对所述导电材料层进行图形化形成惯性电极和固定电极，所述惯性电极具有多个 第一梳状件，所述固定电极具有多个第二梳状件，部分数量或全部数量的第一梳状件与下 极板在垂直于基底上表面方向上相对，相邻两第一梳状件之间为一个第二梳状件，且相邻 两第二梳状件之间为一个第一梳状件，所述第一梳状件和相邻的第二梳状件相互隔开且相 对，所述惯性电极和固定电极与控制电路电连接；
[0018] 在所述多个第一梳状件和多个第二梳状件下的部分厚度的第二介质层中形成空 腔，在所述形成空腔过程中，使用气态刻蚀剂和挥发性载体，在所述形成空腔过程中产生的 气态聚合物被挥发性载体携带排出。
[0019] 可选地，在所述多个第一梳状件和多个第二梳状件下的部分厚度的第二介质层中 形成空腔的方法为：刻蚀所述多个第一梳状件和多个第二梳状件下的部分厚度的第二介质 层，形成空腔。
[0020] 可选地，所述气态刻蚀剂为雾化的氢氟酸溶液。
[0021] 可选地，所述挥发性载体为甲醇、乙醇或丙酮。
[0022] 可选地，在所述第二介质层上形成导电材料层之前，对所述第二介质层进行图形 化形成沟槽，所述沟槽定义空腔的位置，所述沟槽露出下极板；
[0023] 在所述沟槽中形成刻蚀阻挡层、和位于刻蚀阻挡层上的第三介质层，所述刻蚀阻 挡层覆盖沟槽的底部和侧壁，所述第三介质层填充满沟槽；
[0024] 所述导电材料层覆盖第三介质层和第二介质层；
[0025] 在所述多个第一梳状件和多个第二梳状件下的部分厚度的第二介质层中形成空 腔为：刻蚀去除第三介质层，在对应所述第三介质层的位置形成空腔。
[0026] 可选地，在所述沟槽中形成刻蚀阻挡层、和位于刻蚀阻挡层上的第三介质层的方 法包括：
[0027] 形成刻蚀阻挡材料层，所述刻蚀阻挡材料层覆盖第二介质层、沟槽的底部和侧 壁；
[0028] 在所述刻蚀阻挡材料层上形成第三介质材料层；
[0029] 去除高出第一介质层上表面的第三介质材料层和刻蚀阻挡材料层，剩余的第三介 质材料层作为第三介质层，剩余的刻蚀阻挡材料层作为刻蚀阻挡层。
[0030] 可选地，在所述沟槽中形成刻蚀阻挡层、和位于刻蚀阻挡层上的第三介质层的方 法包括：
[0031] 形成刻蚀阻挡材料层，所述刻蚀阻挡材料层覆盖第二介质层、沟槽的底部和侧 壁；
[0032] 去除高出所述第二介质层上表面的刻蚀阻挡材料层，剩余的刻蚀阻挡材料层作为 刻蚀阻挡层；
[0033] 在形成刻蚀阻挡层后，形成第三介质材料层，所述第三介质材料层覆盖第二介质 层、填充满沟槽；
[0034] 去除高出第二介质层上表面的第三介质材料层，所述第三介质材料层作为第三介 质层。
[0035] 可选地，去除高出所述第二介质层上表面的刻蚀阻挡材料层和第三介质材料层的 方法为化学机械研磨。
[0036] 可选地，所述第一介质层、第二介质层和第二介质层的材料均为氧化硅，所述刻蚀 阻挡层的材料为氮化硅。
[0037] 可选地，所述刻蚀阻挡层的厚度范围为500 ~ 1000A。
[0038] 可选地，在所述第一介质层上形成下极板的方法包括：
[0039] 使用溅射工艺形成金属层，所述金属层覆盖第一介质层；
[0040] 对所述金属层进行图形化形成下极板。
[0041] 可选地，对所述导电材料层进行图形化形成惯性电极和固定电极的方法为深反应 离子刻蚀。
[0042] 可选地，所述导电材料层的材料为掺杂单晶硅、掺杂多晶硅、或金属。
[0043] 可选地，所述金属为钛、钽、铝中的一种或多种的合金。
[0044] 可选地，所述掺杂单晶硅为具有掺杂的晶圆，在对所述导电材料层进行图形化形 成惯性电极和固定电极之前，对所述晶圆进行减薄处理。
[0045] 与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
[0046] 使用气态刻蚀剂，刻蚀部分厚度的第二介质层形成空腔。在刻蚀过程中，还向刻蚀 反应腔内通入挥发性载体，在刻蚀过程中产生的气态聚合物被挥发性载体携带排出。一方 面，气态刻蚀剂不会残留在空腔内。另一方面，产生的聚合物呈气态，气态聚合物随挥发性 载体，从第一梳状件和第二梳状件之间的空隙中排出，也不会再空腔中形成残留。使用本技 术方案，空腔内不会形成任何化学剂残留，不会影响后续工艺，提升MEMS加速度传感器的 性能。
【附图说明】
[0047] 图1~图4是现有技术的MEMS加速度传感器在形成过程中的剖面结构示意图；
[0048] 图5~图11是本发明第一实施例的MEMS加速度传感器在形成过程中的示意图；
[0049] 图12~图17是本发明第二实施例的MEMS加速度传感器在形成过程中的示意图。
【具体实施方式】
[0050] 针对现有技术存在的问题，本发明技术方案提出了一种新的MEMS加速度传感器 的形成方法。使用该MEMS加速度传感器的形成方法，使用气态的刻蚀剂，刻蚀第二介质层 形成空腔，在刻蚀过程中，还通入挥发性载体，在刻蚀过程中产生的气态聚合物被挥发性载 体携带排出。这样，空腔中就不会存在化学剂残留。