基于新牺牲层工艺的热剪切应力传感器器件的制作方法

文档序号:5265878阅读:224来源:国知局
专利名称:基于新牺牲层工艺的热剪切应力传感器器件的制作方法
技术领域
本发明属于微电子技术领域,是微机电系统(MEMS)器件的制作方法,即一种采用基于新牺牲层工艺制作的热剪切应力传感器器件的制作方法。
背景技术
微机电系统(MEMS)器件制造中,一些器件包括悬空的梁、膜或空腔结构。悬空的梁或膜即可以通过硅基表面微机械加工,运用到“牺牲层”技术来制造,也可以通过体硅加工而成;而空腔结构大多运用“牺牲层”技术形成。该热剪切应力传感器器件中的绝热腔即采用了“牺牲层”技术。牺牲层释放过程中或牺牲层形成之后,上结构层很容易发生与衬底粘连的现象。

发明内容
本发明的目的是提供一种采用基于与硅衬底连接的氮化硅薄膜支撑柱制作及释放牺牲层的方法来制作热剪切应力传感器器件,带有这些支撑柱的结构能防止牺牲层释放过程中或牺牲层形成之后上结构层与硅衬底粘连。
为达到上述目的,本发明的技术解决方案是提供一种基于新牺牲层工艺的热剪切应力传感器器件的制作方法,其绝缘空腔的形成及释放是由硅衬底在胶掩蔽下被干法各向同性刻蚀出腔体,然后在其表面用低压化学气相沉积(LPCVD)方法淀积二氧化硅薄膜牺牲层,刻蚀二氧化硅薄膜,形成腔体侧壁和空支撑柱体,再在表面用低压化学气相沉积(LPCVD)方法淀积氮化硅薄膜,刻蚀氮化硅薄膜和二氧化硅薄膜腐蚀槽,湿法腐蚀二氧化硅薄膜牺牲层,释放氮化硅薄膜形成空腔,再在表面用低压化学气相沉积(LPCVD)方法淀积氮化硅薄膜,密封腐蚀槽,从而形成绝缘空腔,最后在空腔氮化硅薄膜上制作硼掺杂多晶硅薄膜电阻和金属布线;步骤如下步骤1、在<100>硅基片上光刻,刻蚀硅衬底形成腔体,去胶;步骤2、表面淀积二氧化硅薄膜牺牲层;步骤3、光刻,打底胶,表面淀积铬薄膜,剥离,刻蚀二氧化硅薄膜,形成腔体侧壁和空支撑柱体,去铬,清洗处理表面;步骤4、表面淀积氮化硅薄膜;步骤5、表面淀积铬薄膜,光刻,打底胶,去铬,刻蚀氮化硅薄膜和二氧化硅薄膜腐蚀槽;步骤6、腐蚀二氧化硅薄膜牺牲层,释放氮化硅薄膜形成空腔;步骤7、表面淀积氮化硅薄膜,密封腐蚀槽;步骤8、表面淀积多晶硅薄膜,进行硼掺杂,光刻,刻蚀多晶硅薄膜,清洗处理表面;步骤9、光刻,蒸金,剥离,形成布线图形。
所述的一种基于新牺牲层工艺的热剪切应力传感器器件的制作方法,其所述步骤1中,在<100>硅基片上光刻为光学光刻,用六氟化硫气体、以110-130sccm的流量和40-60w的功率各向同性刻蚀2.0-2.5μm深度的硅薄膜,形成横截面积200μm×250μm的腔体。
所述的一种基于新牺牲层工艺的热剪切应力传感器器件的制作方法,其所述步骤2中,表面淀积二氧化硅薄膜牺牲层的厚度为2.5-3.0μm,是采用低压化学气相沉积(LPCVD)方法获得的。
所述的一种基于新牺牲层工艺的热剪切应力传感器器件的制作方法,其所述步骤3中,光刻为光学光刻,用氧气、以50-70sccm的流量和10-12w的功率打底胶1分钟左右,表面电子束蒸发铬薄膜,用丙酮剥离,用SF6和CHF3气体、分别以60-80sccm和90-140sccm的流量、在上下电极60-80w和线圈400-800w的功率条件下各向异性刻蚀二氧化硅薄膜窗口和支撑柱,刻蚀后留下的二氧化硅薄膜窗口尺寸为240μm×290μm,刻下去的支撑柱尺寸为4μm×4μm,用去铬液湿法各向同性去铬,用去离子水冲洗处理表面。
所述的一种基于新牺牲层工艺的热剪切应力传感器器件的制作方法,其所述步骤4中,表面淀积氮化硅薄膜的厚度为0.6-1.0μm,是采用低压化学气相沉积(LPCVD)方法获得的。
所述的一种基于新牺牲层工艺的热剪切应力传感器器件的制作方法,其所述步骤5中,光刻为光学光刻,用氧气、以50-70sccm的流量和10-12w的功率打底胶1分钟左右,表面蒸发铬薄膜,用丙酮剥离,用SF6和CHF3气体、分别以60-80sccm和90-140sccm的流量、在上下电极60-80w和线圈400-800w的功率条件下各向异性刻蚀氮化硅薄膜和二氧化硅薄膜腐蚀槽,一直刻到硅衬底为止。
所述的一种基于新牺牲层工艺的热剪切应力传感器器件的制作方法,其所述步骤6中,腐蚀二氧化硅薄膜牺牲层,释放氮化硅薄膜形成空腔,是先用7份49%氢氟酸和1份40%的氟化氨组成的缓冲氢氟酸湿法各向同性腐蚀二氧化硅薄膜牺牲层,依次用去离子水、乙醇、丙酮、乙醚置换,最后放到环己烷溶液里,采用环己烷固态升华的方法释放氮化硅薄膜形成空腔。
所述的一种基于新牺牲层工艺的热剪切应力传感器器件的制作方法,其所述步骤7中,表面淀积氮化硅薄膜的厚度为0.9-1.5μm,是采用低压化学气相沉积(LPCVD)方法获得的。
所述的一种基于新牺牲层工艺的热剪切应力传感器器件的制作方法,其所述步骤8中,表面淀积多晶硅薄膜采用低压化学气相沉积(LPCVD)方法,厚度为0.40-0.45μm,进行硼掺杂,光学光刻,用六氟化硫气体、以40-60sccm的流量和40-60w的功率各向同性刻蚀多晶硅薄膜,用浓硫酸去除表面残留的光刻胶。
所述的一种基于新牺牲层工艺的热剪切应力传感器器件的制作方法,其所述步骤9中,光刻为光学光刻,表面电子束蒸发金薄膜,厚度为0.8-1μm,用丙酮剥离,形成10-20μm宽的布线图形。
本发明的特点是刻蚀二氧化硅薄膜牺牲层形成腔体侧壁的同时,也刻蚀形成空支撑柱体,在表面淀积氮化硅薄膜,然后腐蚀二氧化硅薄膜牺牲层,释放氮化硅薄膜,形成带有与硅衬底连接的氮化硅薄膜支撑柱的空腔,最后再在表面淀积氮化硅薄膜密封形成绝热腔。该工艺能有效的防止牺牲层释放过程中或牺牲层形成之后上结构层与硅衬底的粘连,成本低廉,生产效率高,工艺稳定,具有一定的实用价值。
本发明方法可以获得采用基于与硅衬底连接的氮化硅薄膜支撑柱制作的热剪切应力传感器器件,适合用于大生产。


图1-1至图1-9为本发明一种基于新牺牲层工艺的热剪切应力传感器器件的制作方法的流程示意图。
具体实施例方式
本发明的步骤如下1、在<100>硅基片上光刻,刻蚀硅衬底形成腔体,去胶;2、表面淀积二氧化硅薄膜牺牲层;3、光刻,打底胶,表面淀积铬薄膜,剥离,刻蚀二氧化硅薄膜,形成腔体侧壁和空支撑柱体,去铬,清洗处理表面;4、表面淀积氮化硅薄膜;5、表面淀积铬薄膜,光刻,打底胶,去铬,刻蚀氮化硅薄膜和二氧化硅薄膜腐蚀槽;6、腐蚀二氧化硅薄膜牺牲层,释放氮化硅薄膜形成空腔;7、表面淀积氮化硅薄膜,密封腐蚀槽;8、表面淀积多晶硅薄膜,进行硼掺杂,光刻,刻蚀多晶硅薄膜,清洗处理表面;9、光刻,蒸金,剥离,形成布线图形。
其中,在<100>硅基片上光刻为光学光刻,用六氟化硫气体、以110-130sccm的流量和40-60w的功率各向同性刻蚀2.0-2.5μm深度的硅薄膜,形成横截面积200μm×250μm的腔体,再在表面采用低压化学气相沉积(LPCVD)方法淀积厚度为2.5-3.0μm的二氧化硅薄膜牺牲层。
其中,淀积牺牲层之后光学光刻,用氧气、以50-70sccm的流量和10-12w的功率打底胶1分钟左右,表面电子束蒸发铬薄膜,用丙酮剥离,用SF6和CHF3气体、分别以60-80sccm和90-140sccm的流量、在上下电极60-80w和线圈400-800w的功率条件下各向异性刻蚀二氧化硅薄膜窗口和支撑柱,刻蚀后留下的二氧化硅薄膜窗口尺寸为240μm×290μm,刻下去的支柱尺寸为4μm×4μm,用去铬液湿法各向同性去铬,用去离子水冲洗处理表面。再在表面采用低压化学气相沉积(LPCVD)方法淀积厚度为0.6-1.0μm的氮化硅薄膜。
其中,淀积氮化硅薄膜之后光学光刻,用氧气、以50-70sccm的流量和10-12w的功率打底胶1分钟左右,表面蒸发铬薄膜,用丙酮剥离,用SF6和CHF3气体、分别以60-80sccm和90-140sccm的流量、在上下电极60-80w和线圈400-800w的功率条件下各向异性刻蚀氮化硅薄膜和二氧化硅薄膜腐蚀槽,一直刻到硅衬底为止。
其中,腐蚀二氧化硅薄膜牺牲层,释放氮化硅薄膜形成空腔,是先用7份49%氢氟酸和1份40%的氟化氨组成的缓冲氢氟酸湿法各向同性腐蚀二氧化硅薄膜牺牲层,依次用去离子水、乙醇、丙酮、乙醚置换,最后放到环己烷溶液里,采用环己烷固态升华的方法释放氮化硅薄膜形成空腔。
其中,密封腐蚀槽,是采用低压化学气相沉积(LPCVD)方法在表面淀积厚度为0.9-1.5μm的氮化硅薄膜。
其中,在氮化硅薄膜表面采用低压化学气相沉积(LPCVD)方法淀积多晶硅薄膜的厚度为0.40-0.45μm,进行硼掺杂,光学光刻,用六氟化硫气体、以40-60sccm的流量和40-60w的功率各向同性刻蚀多晶硅薄膜,用浓硫酸去除表面残留的光刻胶。
其中,布线时先光学光刻,再在表面电子束蒸发金薄膜,厚度为0.8-1μm,用丙酮剥离,形成10-20μm宽的布线图形。
为了更进一步说明本发明的内容,以下结合附图对本发明做详细描述图1-1至图1-9是本发明的流程图。
1、如图1-1所示,在<100>硅基片101各向同性刻蚀出腔体,深度为2.0-2.5μm。
2、如图1-2所示,用低压化学气相沉积(LPCVD)方法淀积二氧化硅薄膜牺牲层102,厚度为2.5-3.0μm。
3、如图1-3所示,用SF6和CHF3气体、分别以60-80sccm和90-140sccm的流量、在上下电极60-80w和线圈400-800w的功率条件下各向异性刻蚀二氧化硅薄膜102,直到刻到硅基片101,刻蚀后留下的二氧化硅薄膜窗口尺寸为240μm×290μm,刻下去的支撑柱103尺寸为4μm×4μm。
4、如图1-4所示,用低压化学气相沉积(LPCVD)方法淀积氮化硅薄膜104,厚度为0.6-1.0μm。
5、如图1-5所示,用SF6和CHF3气体、分别以60-80sccm和90-140sccm的流量、在上下电极60-80w和线圈400-800w的功率条件下各向异性刻蚀氮化硅薄膜104和二氧化硅薄膜102腐蚀槽,一直刻到硅基片101为止。
6、如图1-6所示,用7份49%氢氟酸和1份40%的氟化氨组成的缓冲氢氟酸湿法各向同性腐蚀二氧化硅薄膜牺牲层102,依次用去离子水、乙醇、丙酮、乙醚置换,最后放到环己烷溶液里,采用环己烷固态升华的方法释放氮化硅薄膜104形成空腔。
7、如图1-7所示,用低压化学气相沉积(LPCVD)方法淀积氮化硅薄膜105,密封腐蚀槽,厚度为0.9-1.5μm。
8、如图1-8所示,在氮化硅薄膜105表面采用低压化学气相沉积(LPCVD)方法淀积多晶硅薄膜,厚度为0.40-0.45μm,进行硼掺杂,用六氟化硫气体、以40-60sccm的流量和40-60w的功率各向同性刻蚀多晶硅薄膜,形成多晶硅薄膜电阻条106。
9、如图1-9所示,在氮化硅薄膜105和多晶硅薄膜电阻条106上,电子束蒸发金薄膜,厚度为0.8-1μm,剥离形成布线图形107,线宽10-20μm。
权利要求
1.一种基于新牺牲层工艺的热剪切应力传感器器件的制作方法,其特征在于,其绝缘空腔的形成及释放是由硅衬底在胶掩蔽下被干法各向同性刻蚀出腔体,然后在其表面用低压化学气相沉积方法淀积二氧化硅薄膜牺牲层,刻蚀二氧化硅薄膜,形成腔体侧壁和空支撑柱体,再在表面用低压化学气相沉积方法淀积氮化硅薄膜,刻蚀氮化硅薄膜和二氧化硅薄膜腐蚀槽,湿法腐蚀二氧化硅薄膜牺牲层,释放氮化硅薄膜形成空腔,再在表面用低压化学气相沉积方法淀积氮化硅薄膜,密封腐蚀槽,从而形成绝缘空腔,最后在空腔氮化硅薄膜上制作硼掺杂多晶硅薄膜电阻和金属布线;步骤如下步骤1、在<100>硅基片上光刻,刻蚀硅衬底形成腔体,去胶;步骤2、表面淀积二氧化硅薄膜牺牲层;步骤3、光刻,打底胶,表面淀积铬薄膜,剥离,刻蚀二氧化硅薄膜,形成腔体侧壁和空支撑柱体,去铬,清洗处理表面;步骤4、表面淀积氮化硅薄膜;步骤5、表面淀积铬薄膜,光刻,打底胶,去铬,刻蚀氮化硅薄膜和二氧化硅薄膜腐蚀槽;步骤6、腐蚀二氧化硅薄膜牺牲层,释放氮化硅薄膜形成空腔;步骤7、表面淀积氮化硅薄膜,密封腐蚀槽;步骤8、表面淀积多晶硅薄膜,进行硼掺杂,光刻,刻蚀多晶硅薄膜,清洗处理表面;步骤9、光刻,蒸金,剥离,形成布线图形。
2.根据权利要求1所述的一种基于新牺牲层工艺的热剪切应力传感器器件的制作方法,其特征在于,所述步骤1中,在<100>硅基片上光刻为光学光刻,用六氟化硫气体、以110-130sccm的流量和40-60w的功率各向同性刻蚀2.0-2.5μm深度的硅薄膜,形成横截面积200μm×250μm的腔体。
3.根据权利要求1所述的一种基于新牺牲层工艺的热剪切应力传感器器件的制作方法,其特征在于,所述步骤2中,表面淀积二氧化硅薄膜牺牲层的厚度为2.5-3.0μm,是采用低压化学气相沉积方法获得的。
4.根据权利要求1所述的一种基于新牺牲层工艺的热剪切应力传感器器件的制作方法,其特征在于,所述步骤3中,光刻为光学光刻,用氧气、以50-70sccm的流量和10-12w的功率打底胶1分钟左右,表面电子束蒸发铬薄膜,用丙酮剥离,用SF6和CHF3气体、分别以60-80sccm和90-140sccm的流量、在上下电极60-80w和线圈400-800w的功率条件下各向异性刻蚀二氧化硅薄膜窗口和支撑柱,刻蚀后留下的二氧化硅薄膜窗口尺寸为240μm×290μm,刻下去的支撑柱尺寸为4μm×4μm,用去铬液湿法各向同性去铬,用去离子水冲洗处理表面。
5.根据权利要求1所述的一种基于新牺牲层工艺的热剪切应力传感器器件的制作方法,其特征在于,所述步骤4中,表面淀积氮化硅薄膜的厚度为0.6-1.0μm,是采用低压化学气相沉积方法获得的。
6.根据权利要求1所述的一种基于新牺牲层工艺的热剪切应力传感器器件的制作方法,其特征在于,所述步骤5中,光刻为光学光刻,用氧气、以50-70sccm的流量和10-12w的功率打底胶1分钟左右,表面蒸发铬薄膜,用丙酮剥离,用SF6和CHF3气体、分别以60-80sccm和90-140sccm的流量、在上下电极60-80w和线圈400-800w的功率条件下各向异性刻蚀氮化硅薄膜和二氧化硅薄膜腐蚀槽,一直刻到硅衬底为止。
7.根据权利要求1所述的一种基于新牺牲层工艺的热剪切应力传感器器件的制作方法,其特征在于,所述步骤6中,腐蚀二氧化硅薄膜牺牲层,释放氮化硅薄膜形成空腔,是先用7份49%氢氟酸和1份40%的氟化氨组成的缓冲氢氟酸湿法各向同性腐蚀二氧化硅薄膜牺牲层,依次用去离子水、乙醇、丙酮、乙醚置换,最后放到环己烷溶液里,采用环己烷固态升华的方法释放氮化硅薄膜形成空腔。
8.根据权利要求1所述的一种基于新牺牲层工艺的热剪切应力传感器器件的制作方法,其特征在于,所述步骤7中,表面淀积氮化硅薄膜的厚度为0.9-1.5μm,是采用低压化学气相沉积方法获得的。
9.根据权利要求1所述的一种基于新牺牲层工艺的热剪切应力传感器器件的制作方法,其特征在于,所述步骤8中,表面淀积多晶硅薄膜采用低压化学气相沉积方法,厚度为0.40-0.45μm,进行硼掺杂,光学光刻,用六氟化硫气体、以40-60sccm的流量和40-60w的功率各向同性刻蚀多晶硅薄膜,用浓硫酸去除表面残留的光刻胶。
10.根据权利要求1所述的一种基于新牺牲层工艺的热剪切应力传感器器件的制作方法,其特征在于,所述步骤9中,光刻为光学光刻,表面电子束蒸发金薄膜,厚度为0.8-1μm,用丙酮剥离,形成10-20μm宽的布线图形。
全文摘要
基于新牺牲层工艺的热剪切应力传感器器件的制作方法,涉及微电子技术领域,其工艺步骤如下1.在<100>硅基片上光刻,刻蚀硅衬底形成腔体,去胶;2.表面淀积二氧化硅薄膜牺牲层;3.光刻,打底胶,表面淀积铬薄膜,剥离,刻蚀二氧化硅薄膜,形成腔体侧壁和空支撑柱体,去铬,清洗处理表面;4.表面淀积氮化硅薄膜;5.表面淀积铬薄膜,光刻,打底胶,去铬,刻蚀氮化硅薄膜和二氧化硅薄膜腐蚀槽;6.腐蚀二氧化硅薄膜牺牲层,释放氮化硅薄膜形成空腔;7.表面淀积氮化硅薄膜,密封腐蚀槽;8.表面淀积多晶硅薄膜,进行硼掺杂,光刻,刻蚀多晶硅薄膜,清洗处理表面;9.光刻,蒸金,剥离,形成布线图形。
文档编号B81C1/00GK1900669SQ200510012239
公开日2007年1月24日 申请日期2005年7月21日 优先权日2005年7月21日
发明者石莎莉, 陈大鹏, 欧毅, 叶甜春 申请人:中国科学院微电子研究所
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