專利名稱：采用基于硅襯底突點制作及釋放犧牲層的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微電子技術(shù)中的微機電系統(tǒng)(MEMS)關(guān)鍵制造技術(shù)之一，即采用基于硅襯底突點制作及釋放犧牲層的方法。
背景技術(shù)：
微機電系統(tǒng)(MEMS)制造技術(shù)中，硅基表面微機械加工技術(shù)是一個重要組成部分，避免了縱向的體硅深加工，與集成電路工藝有更好的兼容性，有利于結(jié)構(gòu)性器件和處理電路的集成。在硅基表面微機械加工過程中，要運用到“犧牲層”技術(shù)來制造懸空的梁、膜或空腔結(jié)構(gòu)，釋放犧牲層過程中或犧牲層形成之后，上結(jié)構(gòu)層很容易發(fā)生與硅襯底粘連現(xiàn)象，一般采用犧牲層中刻蝕、淀積突點的方法，防止粘連，眾所周之，該方法工藝繁瑣，刻蝕犧牲層的時間較長，不適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種采用基于硅襯底突點制作及釋放犧牲層的方法，它利用硅襯底在腐蝕液中的各向異性腐蝕出倒梯形坑和三角形突點，防止釋放犧牲層過程中或犧牲層形成之后上結(jié)構(gòu)層與硅襯底粘連。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是提供一種基于采用硅襯底突點制作及釋放犧牲層的方法，其步驟如下步驟1、在<100>硅基片上淀積氮化硅薄膜；步驟2、表面淀積鉻薄膜，光刻，去鉻，刻蝕部分深度氮化硅薄膜，形成倒梯形窗口；步驟3、表面淀積鉻薄膜，光刻，去鉻，刻蝕氮化硅薄膜，去膠；步驟4、腐蝕硅襯底，形成倒梯形腐蝕坑及突點；步驟5、表面淀積二氧化硅薄膜犧牲層；步驟6、光刻，打底膠，表面淀積鉻薄膜，剝離，刻蝕二氧化硅薄膜孔，去鉻，清洗處理表面；步驟7、表面淀積氮化硅薄膜；步驟8、表面淀積鉻薄膜，光刻，去鉻，刻蝕氮化硅薄膜和二氧化硅薄膜腐蝕槽；步驟9、腐蝕釋放二氧化硅薄膜犧牲層；步驟10、表面淀積氮化硅薄膜，密封腐蝕槽。
所述的采用基于硅襯底突點制作及釋放犧牲層的方法，所述步驟1中，在<100>硅基片上淀積氮化硅薄膜的厚度為2.4-2.6μm，是采用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)方法獲得的。
所述的采用基于硅襯底突點制作及釋放犧牲層的方法，所述步驟2中，表面電子束蒸發(fā)鉻薄膜，光學(xué)光刻，濕法各向同性去鉻，用SF6氣體、以110-130sccm的流量和40-60w的功率各向同性刻蝕2.2-2.3μm深度的氮化硅薄膜，形成倒梯形窗口。
所述的采用基于硅襯底突點制作及釋放犧牲層的方法，所述步驟3中，表面電子束蒸發(fā)鉻，光學(xué)光刻，濕法各向同性去鉻，用SF6和CHF3氣體、分別以70-90sccm和130-150sccm的流量、在上下電極60-65w和線圈400-450w的功率條件下各向異性刻蝕氮化硅薄膜，直到刻到硅襯底為止，用丙酮去膠。
所述的采用基于硅襯底突點制作及釋放犧牲層的方法，所述步驟4中，以濕法各向異性腐蝕法腐蝕硅襯底，采用濃度為35％-40％的KOH溶液在80-85℃條件下腐蝕硅1.8-2μm，形成倒梯形腐蝕坑及三角形突點。
所述的采用基于硅襯底突點制作及釋放犧牲層的方法，所述步驟5中，表面淀積二氧化硅薄膜犧牲層的厚度為1-2μm，是采用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)方法獲得的。
所述的采用基于硅襯底突點制作及釋放犧牲層的方法，所述步驟6中，為光學(xué)光刻，用氧氣、以50-70sccm的流量和10-12w的功率打底膠1分鐘左右，表面電子束蒸發(fā)鉻薄膜，用丙酮剝離，用SF6氣體、以35-40sccm的流量和60-70w的功率各向同性刻蝕二氧化硅薄膜孔，二氧化硅薄膜孔的尺寸為2μm×2μm，用去鉻液濕法各向同性去鉻，用去離子水沖洗處理表面。
所述的采用基于硅襯底突點制作及釋放犧牲層的方法，所述步驟7中，淀積氮化硅薄膜的厚度為1-1.2μm，是采用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)方法獲得的。
所述的采用基于硅襯底突點制作及釋放犧牲層的方法，所述步驟8中，為光學(xué)光刻，用氧氣、以50-70sccm的流量和10-12w的功率打底膠1分鐘左右，表面蒸發(fā)鉻薄膜，用丙酮剝離，用SF6氣體、以50-70sccm的流量和60-70w的功率各向同性刻蝕氮化硅薄膜和二氧化硅薄膜腐蝕槽，一直刻到底層氮化硅薄膜為止。
所述的采用基于硅襯底突點制作及釋放犧牲層的方法，所述步驟9中，腐蝕釋放二氧化硅薄膜犧牲層，是先用含40％-49％HF、10％-12％的NH4F的BHF濕法各向同性腐蝕二氧化硅薄膜犧牲層，依次用去離子水、乙醇、丙酮、乙醚置換，最后放到環(huán)己烷溶液里，采用環(huán)己烷固態(tài)升華的方法釋放二氧化硅薄膜犧牲層。
所述的采用基于硅襯底突點制作及釋放犧牲層的方法，所述步驟10中，表面淀積氮化硅薄膜的厚度為3-3.2μm，是采用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)方法獲得的。
本發(fā)明的特點是避免在犧牲層中刻蝕、淀積突點的工藝步驟，而直接利用硅襯底在腐蝕液中的各向異性腐蝕出倒梯形坑和三角形突點，其突點比通過在犧牲層中刻蝕、淀積出的突點更尖，能更有效的防止釋放犧牲層過程中或犧牲層形成之后上結(jié)構(gòu)層與硅襯底的粘連。該方法成本低廉，生產(chǎn)效率高，工藝穩(wěn)定，具有很強的實用價值。
本發(fā)明方法可以獲得防止粘連的犧牲層，適合用于大規(guī)模生產(chǎn)。


圖1-1至圖1-9是本發(fā)明的流程圖；圖2-1至圖2-10是本發(fā)明實施例子的流程圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的步驟如下1、在<100>硅基片上淀積氮化硅(SiNX)薄膜；2、表面淀積鉻薄膜，光刻，去鉻，刻蝕部分深度氮化硅(SiNX)薄膜，形成倒梯形窗口；3、表面淀積鉻薄膜，光刻，去鉻，刻蝕氮化硅(SiNX)薄膜，去膠；4、腐蝕硅襯底，形成倒梯形腐蝕坑及突點5、表面淀積二氧化硅(SiO2)薄膜犧牲層；6、光刻，打底膠，表面淀積鉻薄膜，剝離，刻蝕二氧化硅(SiO2)薄膜孔，去鉻，清洗處理表面；7、表面淀積氮化硅(SiNX)薄膜8、光刻，打底膠，表面淀積鉻薄膜，剝離，刻蝕氮化硅(SiNX)薄膜和二氧化硅(SiO2)薄膜腐蝕槽；9、腐蝕釋放二氧化硅(SiO2)薄膜犧牲層；10、表面淀積氮化硅(SiNX)薄膜，密封腐蝕孔。
其中，在硅基片上用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)方法淀積2.4-2.6μm厚的氮化硅(SiNX)薄膜之后，要先用SF6氣體、以110-130sccm的流量和40-60w的功率各向同性刻蝕2.2-2.3μm深度的氮化硅(SiNX)薄膜，形成倒梯形窗口，用SF6和CHF3氣體、分別以70-90sccm和130-150sccm的流量、在上下電極60-65w和線圈400-450w的功率條件下各向異性刻蝕氮化硅(SiNX)薄膜，直到刻到硅襯底為止，用丙酮去膠。
其中，腐蝕硅襯底采用濃度為35％-40％的KOH溶液在80-85℃條件下腐蝕硅，腐蝕深度為1.8-2μm，形成倒梯形腐蝕坑及三角形突點。表面用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)方法淀積二氧化硅(SiO2)薄膜犧牲層的厚度為1-2μm。
其中，各向同性刻蝕二氧化硅(SiO2)薄膜孔之前，要光刻、打底膠、蒸鉻，剝離。二氧化硅(SiO2)薄膜孔的尺寸為2μm×2μm，刻蝕中采用SF6氣體、60-70w的功率，流量要合適，采用35-40sccm的流量。
其中，在表面用低壓化學(xué)氣相沉積LPCVD方法淀積氮化硅(SiNX)薄膜的厚度為1-1.2μm。
其中，各向同性刻蝕氮化硅(SiNX)薄膜和二氧化硅(SiO2)薄膜腐蝕槽時，腐蝕槽的長寬根據(jù)需要設(shè)定。刻蝕中采用SF6氣體、50-70w的功率，流量可以大點，采用60-70sccm的流量，要一直刻到底層氮化硅(SiNX)薄膜為止。
其中，腐蝕釋放二氧化硅(SiO2)薄膜犧牲層，是先用含40％-49％的HF、10％-12％的NH4F的BHF濕法各向同性腐蝕二氧化硅(SiO2)薄膜犧牲層，依次用去離子水、乙醇、丙酮、乙醚置換，最后放到環(huán)己烷溶液里。采用環(huán)己烷固態(tài)升華的方法時，要先將溶液溫度降到-15℃以下，將環(huán)境抽至真空，再將溶液溫度升到81℃以上，升華完成取出硅片。
其中，密封腐蝕槽時，在表面用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)方法淀積氮化硅(SiNX)薄膜的厚度至少為3-3.2μm，才能密封住腐蝕槽。
歸納起來，本發(fā)明的流程如圖1所示1、如圖1-1所示，在<100>硅基片101上用低壓化學(xué)氣相沉積LPCVD方法淀積氮化硅(SiNX)薄膜102，厚度為2.4-2.6μm。
2、如圖1-2所示，先各向同性刻蝕2.2-2.3μm深的氮化硅(SiNX)薄膜102倒梯形窗口，再各向異性將其刻到硅襯底。
3、如圖1-3所示，采用濃度為35％-40％的KOH溶液在80-85℃條件下腐蝕硅，腐蝕深度為1.8-2μm，形成倒梯形腐蝕坑及三角形突點103。
4、如圖1-4所示，在表面用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)方法淀積二氧化硅(SiO2)薄膜犧牲層104，厚度為1-2μm。
5、如圖1-5所示，用SF6氣體、以35-40sccm的流量和60-70w的功率各向同性刻蝕二氧化硅(SiO2)薄膜104，刻蝕孔的尺寸為2μm×2μm。
6、如圖1-6所示，在表面用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)方法淀積氮化硅(SiNX)薄膜105，厚度為1-1.2μm。
7、如圖1-7所示，用SF6氣體、以60-70sccm的流量和50-70w的功率各向同性刻蝕氮化硅(SiNX)薄膜105和二氧化硅(SiO2)薄膜104腐蝕槽，一直刻到底層氮化硅(SiNX)薄膜102為止。
8、如圖1-8所示，先用含40％-49％HF、10％-12％的NH4F的BHF濕法各向同性腐蝕二氧化硅(SiO2)薄膜犧牲層204，依次用去離子水、乙醇、丙酮、乙醚置換，最后放到環(huán)己烷溶液里，采用環(huán)己烷固態(tài)升華的方法釋放二氧化硅(SiO2)薄膜犧牲層204。
9、如圖1-9所示，在表面用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)方法淀積氮化硅(SiNX)薄膜106，厚度為3-3.2μm，密封腐蝕槽。
實施例1、如圖2-1所示，在<100>硅基片201上用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)方法淀積氮化硅(SiNX)薄膜202，厚度為2.4-2.6μm。
2、如圖2-2所示，各向同性刻蝕2.2-2.3μm深的氮化硅(SiNX)薄膜202成倒梯形窗口。
3、如圖2-3所示，各向異性將倒梯形窗口刻到硅襯底。
4、如圖2-4所示，采用濃度為35％-40％的KOH溶液在80-85℃條件下腐蝕硅，腐蝕深度為1.8-2μm，形成倒梯形腐蝕坑及三角形突點203。
5、如圖2-5所示，在表面用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)方法淀積二氧化硅(SiO2)薄膜犧牲層204，厚度為1-2μm。
6、如圖2-6所示，用SF6氣體、以35-40sccm的流量和60-70w的功率各向同性刻蝕二氧化硅(SiO2)薄膜204，刻蝕孔的尺寸為2μm×2μm。
7、如圖2-7所示，在表面用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)方法淀積氮化硅(SiNX)薄膜205，厚度為1-1.2μm。
8、如圖2-8所示，用SF6氣體、以60-70sccm的流量和50-70w的功率各向同性刻蝕氮化硅(SiNX)薄膜205和二氧化硅(SiO2)薄膜204腐蝕槽，一直刻到底層氮化硅(SiNX)薄膜202為止。
9、如圖2-9所示，先用含40％-49％HF、10％-12％的NH4F的BHF濕法各向同性腐蝕二氧化硅(SiO2)薄膜犧牲層204，依次用去離子水、乙醇、丙酮、乙醚置換，最后放到環(huán)己烷溶液里，采用環(huán)己烷固態(tài)升華的方法釋放二氧化硅(SiO2)薄膜犧牲層204。
10、如圖2-10所示，在表面用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)方法淀積氮化硅(SiNX)薄膜206，厚度為3-3.2μm，密封腐蝕槽。
權(quán)利要求
1.一種基于采用硅襯底突點制作及釋放犧牲層的方法，其特征在于，步驟如下步驟1、在<100>硅基片上淀積氮化硅薄膜；步驟2、表面淀積鉻薄膜，光刻，去鉻，刻蝕部分深度氮化硅薄膜，形成倒梯形窗口；步驟3、表面淀積鉻薄膜，光刻，去鉻，刻蝕氮化硅薄膜，去膠；步驟4、腐蝕硅襯底，形成倒梯形腐蝕坑及突點；步驟5、表面淀積二氧化硅薄膜犧牲層；步驟6、光刻，打底膠，表面淀積鉻薄膜，剝離，刻蝕二氧化硅薄膜孔，去鉻，清洗處理表面；步驟7、表面淀積氮化硅薄膜；步驟8、表面淀積鉻薄膜，光刻，去鉻，刻蝕氮化硅薄膜和二氧化硅薄膜腐蝕槽；步驟9、腐蝕釋放二氧化硅薄膜犧牲層；步驟10、表面淀積氮化硅薄膜，密封腐蝕槽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用基于硅襯底突點制作及釋放犧牲層的方法，其特征在于，所述步驟1中，在<100>硅基片上淀積氮化硅薄膜的厚度為2.4-2.6μm，是采用低壓化學(xué)氣相沉積方法獲得的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用基于硅襯底突點制作及釋放犧牲層的方法，其特征在于，所述步驟2中，表面電子束蒸發(fā)鉻薄膜，光學(xué)光刻，濕法各向同性去鉻，用SF6氣體、以110-130sccm的流量和40-60w的功率各向同性刻蝕2.2-2.3μm深度的氮化硅薄膜，形成倒梯形窗口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用基于硅襯底突點制作及釋放犧牲層的方法，其特征在于，所述步驟3中，表面電子束蒸發(fā)鉻，光學(xué)光刻，濕法各向同性去鉻，用SF6和CHF3氣體、分別以70-90sccm和130-150sccm的流量、在上下電極60-65w和線圈400-450w的功率條件下各向異性刻蝕氮化硅薄膜，直到刻到硅襯底為止，用丙酮去膠。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用基于硅襯底突點制作及釋放犧牲層的方法，其特征在于，所述步驟4中，以濕法各向異性腐蝕法腐蝕硅襯底，采用濃度為35％-40％的KOH溶液在80-85℃條件下腐蝕硅1.8-2μm，形成倒梯形腐蝕坑及三角形突點。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用基于硅襯底突點制作及釋放犧牲層的方法，其特征在于，所述步驟5中，表面淀積二氧化硅薄膜犧牲層的厚度為1-2μm，是采用低壓化學(xué)氣相沉積方法獲得的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用基于硅襯底突點制作及釋放犧牲層的方法，其特征在于，所述步驟6中，為光學(xué)光刻，用氧氣、以50-70sccm的流量和10-12w的功率打底膠0.9~1.1分鐘，表面電子束蒸發(fā)鉻薄膜，用丙酮剝離，用SF6氣體、以35-40sccm的流量和60-65w的功率各向同性刻蝕二氧化硅薄膜孔，二氧化硅薄膜孔的尺寸為2μm×2μm，用去鉻液濕法各向同性去鉻，用去離子水沖洗處理表面。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用基于硅襯底突點制作及釋放犧牲層的方法，其特征在于，所述步驟7中，淀積氮化硅薄膜的厚度為1-1.2μm，是采用低壓化學(xué)氣相沉積方法獲得的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用基于硅襯底突點制作及釋放犧牲層的方法，其特征在于，所述步驟8中，為光學(xué)光刻，用氧氣、以50-70sccm的流量和10-12w的功率打底膠0.9~1.1分鐘，表面蒸發(fā)鉻薄膜，用丙酮剝離，用SF6氣體、以50-70sccm的流量和60-70w的功率各向同性刻蝕氮化硅薄膜和二氧化硅薄膜腐蝕槽，一直刻到底層氮化硅薄膜為止。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用基于硅襯底突點制作及釋放犧牲層的方法，其特征在于，所述步驟9中，腐蝕釋放二氧化硅薄膜犧牲層，是先用含40％-49％HF、10％-12％的NH4F的BHF濕法各向同性腐蝕二氧化硅薄膜犧牲層，再依次用去離子水、乙醇、丙酮、乙醚置換，最后放到環(huán)己烷溶液里，采用環(huán)己烷固態(tài)升華的方法釋放二氧化硅薄膜犧牲層。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用基于硅襯底突點制作及釋放犧牲層的方法，其特征在于，所述步驟10中，表面淀積氮化硅薄膜的厚度為3-3.2μm，是采用低壓化學(xué)氣相沉積方法獲得的。
全文摘要
一種采用基于硅襯底突點制作及釋放犧牲層的方法，其工藝步驟如下1.在<100>硅基片上淀積氮化硅薄膜；2.表面淀積鉻薄膜，光刻，去鉻，刻蝕部分深度氮化硅薄膜，形成倒梯形窗口；3.表面淀積鉻薄膜，光刻，去鉻，刻蝕氮化硅薄膜，去膠；4.腐蝕硅襯底，形成倒梯形腐蝕坑及突點；5.表面淀積二氧化硅薄膜犧牲層；6.光刻，打底膠，表面淀積鉻薄膜，剝離，刻蝕二氧化硅薄膜孔，去鉻，清洗處理表面；7.表面淀積氮化硅薄膜；8.表面淀積鉻薄膜，光刻，去鉻，刻蝕氮化硅薄膜和二氧化硅薄膜腐蝕槽；9.腐蝕釋放二氧化硅薄膜犧牲層；10.表面淀積氮化硅薄膜，密封腐蝕槽。
文檔編號B81C1/00GK1884040SQ200510011989
公開日2006年12月27日 申請日期2005年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月23日
發(fā)明者石莎莉, 陳大鵬, 歐毅, 謝常青, 葉甜春 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所