一种MEMS干法刻蚀方法、设备及MEMS器件与流程

本申请涉及微机电，特别地，涉及一种mems干法刻蚀方法、设备及mems器件。

背景技术：

1、干法刻蚀工艺是mems传感器制作过程中使用频率和重要性最高的工艺之一，对最终器件的性能、可靠性以及产品量产良率有关键性作用。在干法刻蚀工艺腔体内和工艺加工过程中，由于处于真空的环境，衬底晶圆(wafer)通常采用静电吸附(esc)的方式固定在干法刻蚀设备腔体的吸盘(chuck)上。

2、然而，目前采用静电吸盘、通过静电吸附的方式进行干法刻蚀，容易在wafer上产生吸盘印缺陷，吸盘印缺陷影响了mems传感器的检测精度，严重时甚至引起wafer破裂，导致器件失效。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种mems干法刻蚀方法、设备及mems器件，解决了由于设备静电吸盘吸附力不均匀在晶圆表面产生的吸盘印缺陷问题。

2、本申请的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本申请的实践而习得。

3、根据本申请实施例的一个方面，提供了一种mems干法刻蚀方法，所述方法包括：提供晶圆，所述晶圆具有吸附面和刻蚀面，所述吸附面和所述刻蚀面为一组相对面；使用预先制作的掩膜板，在所述吸附面上制作吸附结构；所述吸附结构与静电吸盘的升降柱图案相匹配，或与所述吸附面在静电吸附时产生的吸盘印图案相匹配；控制所述静电吸盘的升降柱与所述吸附结构对接，以及在所述升降柱缩回所述静电吸盘后，控制所述静电吸盘吸附所述吸附结构；在所述刻蚀面进行mems干法刻蚀。

4、在一些实施例中，所述掩膜板的制作方法包括：获取所述静电吸盘的升降柱尺寸或者所述吸附面在静电吸附时产生的吸盘印尺寸，根据所述升降柱尺寸或所述吸盘印尺寸制作所述掩膜板。

5、在一些实施例中，在所述提供晶圆之后，所述方法还包括：获取所述吸附面对所述静电吸盘的敏感度；所述使用预先制作的掩膜板，在所述吸附面上制作吸附结构，包括：在所述敏感度大于或等于第一预设阈值时，采用光刻胶掩膜板制作所述吸附结构；在所述敏感度小于所述第一预设阈值时，采用镂空掩膜板制作所述吸附结构。

6、在一些实施例中，所述采用光刻胶掩膜板制作所述吸附结构，包括：在所述吸附面制备mems结构膜层，所述mems结构膜层用于与外界进行信号交互；在所述mems结构膜层的上表面制备镀层膜；采用所述光刻胶掩膜板，在所述镀层膜上形成光刻胶图案；所述光刻胶掩膜板的蚀刻槽图案与所述升降柱图案相同；对包括所述光刻胶图案的镀层膜进行蚀刻，蚀刻完成后去除所述光刻胶图案，获得所述吸附结构。

7、在一些实施例中，所述在所述mems结构膜层的上表面制备镀层膜，包括采用pvd工艺、cvd工艺和sol-gel工艺中的其中一种，在所述mems结构膜层的上表面制备所述镀层膜，所述镀层膜厚度范围为0.2um～5um。

8、在一些实施例中，所述采用镂空掩膜板制作所述吸附结构，包括：在所述吸附面制备mems结构膜层，所述mems结构膜层用于与外界进行信号交互；在所述mems结构膜层上贴附所述镂空掩膜板，所述镂空掩膜板的填充槽图案与所述升降柱或所述吸盘印互补；在所述镂空掩膜板的填充槽内制备镀层膜；去除镂空掩膜板，获得所述吸附结构。

9、根据本申请实施例的一个方面，提供了一种mems干法刻蚀设备，所述设备包括静电吸盘、刻蚀组件和控制器，所述控制器被配置为：使用预先制作的掩膜板，在晶圆的吸附面上制作吸附结构；所述吸附结构与静电吸盘的升降柱图案相匹配，或与所述吸附面在静电吸附时产生的吸盘印图案相匹配；控制所述静电吸盘的升降柱与所述吸附结构对接，以及在所述升降柱缩回所述静电吸盘后，控制所述静电吸盘吸附所述吸附结构；控制所述刻蚀组件在所述晶圆的刻蚀面进行mems干法刻蚀；所述吸附面和所述刻蚀面为所述晶圆的一组相对面。

10、根据本申请实施例的一个方面，提供了一种mems器件，包括晶圆、器件层和吸附结构；所述晶圆具有吸附面和刻蚀面，所述吸附面和所述刻蚀面为一组相对面；所述器件层设置在所述刻蚀面，所述吸附结构设置在所述吸附面，所述吸附结构与静电吸盘的升降柱图案相匹配，或与所述吸附面在静电吸附时产生的吸盘印图案相匹配。

11、在一些实施例中，所述吸附结构包括mems结构膜层和镀层膜；所述mems结构膜层位于所述吸附面和所述镀层膜之间，用于与外界进行信号交互；所述镀层膜的图案与所述升降柱图案相匹配。

12、在一些实施例中，所述mems结构膜层和所述镀层膜将所述吸附面部分覆盖或完全覆盖。

13、由以上本申请的技术方案，与现有技术相比，其显著的有益效果在于：本发明通过对晶圆的吸附面进行处理，使吸附结构与静电吸盘的升降柱图案相匹配，或与吸附面在静电吸附时产生的吸盘印图案相匹配，与升降柱图案或吸盘印图案相匹配的吸附结构，能够影响晶圆表面的感应电荷分布，从而起到调节静电吸盘表面电场分布的作用，降低局部吸附力，使静电吸盘的吸附力的分布更加均匀，解决了由于设备静电吸盘吸附力不均匀在晶圆表面产生的吸盘印缺陷问题，避免了mems传感器芯片结构尺寸失真、局部刻蚀厚度不均一、色差和芯片性能不达标等关键问题。此外，由于本发明具有较高的灵活性，可以针对不同的mems产品结构来调整工艺参数提高问题解决的效果，适用性很强。相比于传统的定制设备部件，或者改造升级设备的方案，本发明缩短了解决问题时间，大大降低了成本，有利于产品迭代和快速实现量产。

14、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

技术特征：

1.一种mems干法刻蚀方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述掩膜板的制作方法包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述提供晶圆之后，所述方法还包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述采用光刻胶掩膜板制作所述吸附结构，包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述在所述mems结构膜层的上表面制备镀层膜，包括

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述采用镂空掩膜板制作所述吸附结构，包括：

7.一种mems干法刻蚀设备，其特征在于，所述设备包括静电吸盘、刻蚀组件和控制器，所述控制器被配置为：

8.一种mems器件，其特征在于，包括晶圆、器件层和吸附结构；所述晶圆具有吸附面和刻蚀面，所述吸附面和所述刻蚀面为一组相对面；所述器件层设置在所述刻蚀面，所述吸附结构设置在所述吸附面，所述吸附结构与静电吸盘的升降柱图案相匹配，或与所述吸附面在静电吸附时产生的吸盘印图案相匹配。

9.如权利要求8所述的mems器件，其特征在于，所述吸附结构包括mems结构膜层和镀层膜；所述mems结构膜层位于所述吸附面和所述镀层膜之间，用于与外界进行信号交互；所述镀层膜的图案与所述升降柱图案相匹配。

10.如权利要求9所述的mems器件，其特征在于，所述mems结构膜层和所述镀层膜将所述吸附面部分覆盖或完全覆盖。

技术总结
本申请涉及微机电技术领域，揭示了一种MEMS干法刻蚀方法、设备及MEMS器件。所述方法包括：提供晶圆，所述晶圆具有吸附面和刻蚀面，所述吸附面和所述刻蚀面为一组相对面；使用预先制作的掩膜板，在所述吸附面上制作吸附结构；所述吸附结构与静电吸盘的升降柱图案相匹配，或与所述吸附面在静电吸附时产生的吸盘印图案相匹配；控制所述静电吸盘的升降柱与所述吸附结构对接，以及在所述升降柱缩回所述静电吸盘后，控制所述静电吸盘吸附所述吸附结构；在所述刻蚀面进行MEMS干法刻蚀。本申请解决了由于静电吸盘吸附力不均匀而在晶圆表面产生的吸盘印缺陷问题。

技术研发人员：徐琦,王飞飞,王晓霞
受保护的技术使用者：赛莱克斯微系统科技（北京）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15