Mems器件的形成方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种MEMS器件的形成方法。
【背景技术】
[0002] 射频微机电系统（RF MEMS)是使用MEMS技术加工得到的RF产品，是MEMS技术的 重要应用领域之一。在现有的RF MEMS中，如谐振器、振荡器，能够产生射频频率，以产生时 钟输出，实现计时目的。
[0003] 以谐振器为例，通常谐振器包括石英晶体谐振器和陶瓷谐振器，其中石英晶体谐 振器能提供较小器件尺寸以增加集成度，降低生产成本。但是石英晶体谐振器不利于集成 到集成电路中，因此现有技术提出一种使用SiGe来制造谐振器，这有利于谐振器集成到集 成电路中。
[0004] 但是，由于SiGe材料本身的原因，导致谐振器的振动频率随温度变化很大。具 体地，谐振器的振动频率f (T) = f0 [1+1/2 ( a + Y ) (T-το)]，其中α为谐振器的线膨胀系 数，Υ为谐振器杨氏模量的温度系数，α、Υ均与谐振器的材料有关，f〇表示谐振器在温 度为 T0 时的振动频率。以 SiGe 为例，SiGe 的 γ = -L 075*10 4/°C，α = 4. 52*10 Vt：， f(T)与温度变化有关。根据以上关系式，计算得到使用SiGe的谐振器的频率温度系数达 到-51. 49ppm/°C，该频率温度系数是石英晶体振荡器的100倍，这表明谐振器的频率受温 度影响较大而不稳定，无法实现精确计时。
[0005] 因此，现有技术提出一种解决方案：在谐振器的SiGe上表面刻蚀形成凹槽，在凹 槽中填充Si0ySi02的杨氏模量温度系数γ为正值，对SiGe的杨氏模量温度系数起到一定 中和作用，这样谐振器的杨氏模量温度系数能够趋于〇,能够降低谐振器的频率温度系数。 但该方案并未起到较好改善谐振器性能的效果。
【发明内容】
[0006] 本发明解决的问题是，现有技术的MEMS器件性能不佳。
[0007] 为解决上述问题，本发明提供一种MEMS器件的形成方法，该形成方法包括：
[0008] 提供基底，在所述基底中形成有CMOS器件；
[0009] 在所述基底上形成牺牲层；
[0010] 在所述牺牲层中形成第一通孔，所述第一通孔位于所述CMOS器件上；
[0011] 在所述牺牲层上和第一通孔中形成SiGe层，所述SiGe层填充满所述第一通孔；
[0012] 使用热氧化生长工艺，在SiGe层上生成氧化硅层；
[0013] 在形成所述氧化硅层后，去除所述牺牲层。
[0014] 可选地，，所述氧化娃层的厚度范围为0. 5 μ m~1. 5 μ m，所述第一通孔外的SiGe 层和氧化硅层的厚度之和范围为1 μ m~5 μ m。
[0015] 可选地，所述热氧化生长工艺为干法氧化；
[0016] 在干法氧化过程中使用的气体为02、03中的一种或两种；
[0017] 在干法氧化过程使用的气体流量范围为500sccm~lOOOsccm，温度范围为 400°C~800°C，时间为 lOmin。
[0018] 可选地，所述热氧化生长工艺为湿法氧化；
[0019] 在所述湿法氧化过程中使用水蒸气；
[0020] 水蒸气的流量范围为800sccm~1200sccm，温度范围为300°C~500°C，时间为 30min〇
[0021] 可选地，在所述热氧化生长后，进行退火。
[0022] 可续地，所述牺牲层的厚度范围为lOOnm~500nm。
[0023] 可选地，在形成所述第一通孔前，在所述牺牲层上形成扩散阻挡层；
[0024] 所述SiGe层覆盖所述扩散阻挡层。
[0025] 可选地，去除所述牺牲层的方法包括：
[0026] 在所述氧化硅层和SiGe层中形成第二通孔，所述第二通孔底部为牺牲层；
[0027] 使用湿法刻蚀去除所述牺牲层，所述湿法刻蚀过程的刻蚀剂通过第二通孔后腐蚀 牺牲层。
[0028] 可选地，所述湿法刻蚀过程中使用的刻蚀剂为双氧水溶液；在所述双氧水溶液中， H202与H20的体积比范围为60%~100%，温度为90°C。
[0029] 可选地，在形成所述牺牲层前，还包括：在所述基底上形成钝化层；
[0030] 在所述钝化层中形成导电插塞，所述导电插塞与CMOS器件电连接；
[0031] 所述第一通孔的底部为导电插塞。
[0032] 本发明还提供另一种MEMS器件的形成方法，该形成方法包括：
[0033] 提供基底，在所述基底中形成有CMOS器件；
[0034] 在所述基底上形成牺牲层；
[0035] 在所述牺牲层中形成第一通孔，所述第一通孔位于所述CMOS器件上；
[0036] 在所述牺牲层上和第一通孔中形成SiGe层，所述SiGe层填充满所述第一通孔；
[0037] 使用热氧化生长工艺，在SiGe层上生成氧化硅层；
[0038] 在形成所述氧化硅层后，去除所述牺牲层；
[0039] 在去除所述牺牲层之后或之前，重复所述形成SiGe层、热氧化生长氧化硅层的步 骤至少一次。
[0040] 可选地，每层所述氧化硅层的厚度范围为10A~30/\,所述第一通孔外的每层 SiGe层的厚度范围为100nm~500nm，所述第一通孔外的所有SiGe层和氧化硅层的厚度之 和范围为1 μ m~5 μ m。
[0041] 所述热氧化生长工艺为干法氧化；
[0042] 可选地，在干法氧化过程中使用的气体为02、03中的一种或两种；
[0043] 在干法氧化过程使用的气体流量范围为lOOsccm~250sccm，温度范围为400°C~ 800 °C，时间范围为lmin~3min。
[0044] 可选地，所述热氧化生长工艺为湿法氧化；
[0045] 在所述湿法氧化过程中使用水蒸气；
[0046] 水蒸气的流量范围为800sccm~1200sccm，温度范围为300°C~500°C。
[0047] 可选地，所述牺牲层的材料为Ge，形成所述牺牲层的方法为化学气相沉积或原子 层沉积法。
[0048] 可选地，在形成所有SiGe层和氧化硅层后，进行退火。
[0049] 可选地，在形成所述第一通孔前，在所述牺牲层上扩散阻挡层。
[0050] 可选地，去除所述牺牲层的方法包括：
[0051] 在所有氧化硅层和SiGe层中形成第二通孔，所述第二通孔底部为牺牲层；
[0052] 使用湿法刻蚀去除所述牺牲层，所述湿法刻蚀过程的刻蚀剂通过第二通孔后腐蚀 牺牲层。
[0053] 可选地，所述湿法刻蚀过程中使用的刻蚀剂为双氧水溶液；在所述双氧水溶液中， H202与H20的体积比范围为60%~100%，温度为90°C。
[0054] 可选地，在形成所述牺牲层前，还包括：
[0055] 在所述基底上形成钝化层；
[0056] 在所述钝化层中形成导电插塞，所述导电插塞与CMOS器件电连接；
[0057] 所述第一通孔底部为导电插塞。
[0058] 与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
[0059] 在热氧化生长过程，SiGe层的Si会向表面扩散以与0结合，0与SiGe层中的Si 结合生成Si02。其中SiGe层中的Ge与0结合的速率远小于Si与0结合的速率，因此，SiGe 层中的Ge基本不会被氧化，即使SiGe层中的Ge被氧化，被氧化的量也非常小，不会影响到 SiGe的品质。这样，SiGe层中的Ge不被氧化而是富集在氧化硅层与SiGe层接触的表面。 使用热氧化生长工艺生成的Si02与SiGe之间通过键合结合，与化学气相沉积形成Si02相 t匕，可以提高氧化硅层与SiGe层之间的界面特性，增强氧化硅层与SiGe层之间的粘附力， 不容易产生剥离脱落的问题。由于Si02的杨氏模量温度系数为正值，而SiGe的杨氏模量 温度系数为负值，氧化硅层能够对SiGe层的杨氏模量温度系数起到一定中和作用，以降低 MEMS器件的频率温度系数，MEMS器件的振荡频率受温度变化不会发生较大波动，保证精确 计时。
【附图说明】
[0060] 图1~图10是本发明第一实施例的MEMS器件在形成过程中各阶段的示意图；
[0061] 图11~图12是本发明第二实施例的MEMS器件在形成过程中各阶段的剖面结构 示意图。
【具体实施方式】
[0062] 发明人针对现有技术存在的问题进行了分析，发