專利名稱：可提高工藝效率的薄膜制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明 涉及微機電系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體來說，本發(fā)明涉及一種可提高工藝效率的薄膜制作方法。
背景技術(shù)：
薄膜和空腔是微機電系統(tǒng)(MEMS)的常用結(jié)構(gòu)。薄膜和空腔的加工制備技術(shù)可以分為硅濕法腐蝕技術(shù)、干法等離子體刻蝕技術(shù)、硅片鍵合和轉(zhuǎn)移技術(shù)以及薄膜鍵合技術(shù)。之所以需要這么多不同的加工工藝來加工類似的結(jié)構(gòu)，是因為不同薄膜具有不同的尺寸和厚度以及對壓阻性的要求各不相同。現(xiàn)有技術(shù)中一種常見的典型薄膜加工工藝是體硅腐蝕工藝在硅的背面開出腐蝕窗口，通過控制腐蝕時間得到所需厚度的硅膜，最后采用鍵合工藝將空腔密封。這種工藝很容易受工藝參數(shù)的某些不確定性影響，且不能承受過腐蝕(厚度會變小甚至變成通孔)，所以只能用于制備厚度較大且精度要求不太高的薄膜。利用硅的腐蝕自停止效應(yīng)可以有效控制薄膜的厚度，采用LPCVD淀積的氮化硅層或是硅的重摻雜層作為自停止層并最終成為薄膜層，再利用鍵合技術(shù)將空腔密封。但是該薄膜層上不能形成有效的壓阻。如果對薄膜的厚度精度要求比較高而且還需要壓阻性，可以采用鉆蝕加工工藝， 即先采用干法等離子體刻蝕技術(shù)在硅片正面刻蝕出腐蝕窗口，再采用硅的濕法腐蝕技術(shù)利用硅各向異性腐蝕技術(shù)得到空腔，最后填上鉆蝕窗口形成薄膜和密閉的空腔。但是，這種鉆蝕工藝的工藝時間和所得到的薄膜的形狀直接取決于鉆蝕窗口的排列，{111}面上的鉆蝕過程及其復(fù)雜，使得獲得最優(yōu)的制作質(zhì)量和最短的工藝時間往往不能兼得。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種可提高工藝效率的薄膜制作方法，能夠方便地獲得厚度和形狀精確可控的薄膜，提高工藝效率，降低制作成本。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種可提高工藝效率的薄膜制造方法，包括步驟提供{111}方向的硅基底，其上形成有阻擋層；刻蝕所述阻擋層和所述硅基底，在所述硅基底中形成多個淺槽，所述淺槽具有第一深度；在多個所述淺槽的側(cè)壁形成側(cè)壁保護層；進一步刻蝕多個所述淺槽，在所述硅基底中形成多個深槽，所述深槽相比所述淺槽加深第二深度；采用濕法腐蝕法腐蝕多個所述深槽，在所述硅基底內(nèi)部形成腔體；采用填充材料將多個所述淺槽完全填充，形成封閉的腔體和位于所述腔體之上的
薄膜；
其中，所述薄膜上深 槽的窗口具有多列，其排列方式包括平行排列、交叉排列和/ 或波浪排列?？蛇x地，所述薄膜垂直于平邊<110>方向的尺寸與平行于平邊<110>方向的尺寸的比值越大，所述薄膜上深槽的窗口列數(shù)越多?？蛇x地，當(dāng)所述薄膜垂直于平邊<110>方向的尺寸與平行于平邊<110>方向的尺
寸的比值大于i時，所述深槽的窗口列數(shù)至少為3列。 3可選地，所述薄膜上深槽的窗口還具有尖角加速列，位于所述薄膜的尖角位置處?？蛇x地，所述深槽的窗口的形狀為長方形、正方形、三角形、多邊形、圓形或者其他任意封閉圖形?？蛇x地，每一列所述深槽的窗口為離散間隔排布，或者連續(xù)不間斷排布?？蛇x地，所述濕法腐蝕法采用各向異性的腐蝕工藝，在所述硅基底內(nèi)部形成所述腔體。 可選地，所述濕法腐蝕的溶液為KOH、TMAH、EDP、NaOH, CsOH或ΝΗ40Η。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點本發(fā)明結(jié)合對薄膜形成的質(zhì)量和時間兩者的考慮，通過一系列推導(dǎo)和計算，得到不同形狀薄膜所對應(yīng)的最優(yōu)化的鉆蝕窗口的圖形排列，進而方便地獲得厚度和形狀精確可控的薄膜，提高工藝效率，降低制作成本。


本發(fā)明的上述的以及其他的特征、性質(zhì)和優(yōu)勢將通過下面結(jié)合附圖和實施例的描述而變得更加明顯，其中圖1為本發(fā)明一個實施例的可提高工藝效率的薄膜制造過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明一個實施例的六邊形薄膜尺寸的標(biāo)示圖；圖3至圖6為本發(fā)明一個實施例的六邊形薄膜上深槽窗口的各種排列形狀。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例和附圖對本發(fā)明作進一步說明，在以下的描述中闡述了更多的細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明顯然能夠以多種不同于此描述地其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下根據(jù)實際應(yīng)用情況作類似推廣、演繹，因此不應(yīng)以此具體實施例的內(nèi)容限制本發(fā)明的保護范圍。鑒于在{111}方向的硅基底上形成的薄膜形狀通常為六邊形(某些特殊情況下也可以是五邊形、四邊形和三角形)，本發(fā)明中主要以六邊形為例來進行描述，但不限于六邊形。圖1為本發(fā)明一個實施例的可提高工藝效率的薄膜制造過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。 需要注意的是，這些以及后續(xù)其他的附圖均僅作為示例，其并非是按照等比例的條件繪制的，并且不應(yīng)該以此作為對本發(fā)明實際要求的保護范圍構(gòu)成限制。如圖1-a所示，提供{111}方向的硅基底101。如圖Ι-b所示，在硅基底101上形成阻擋層102。
如圖1-c所示，刻蝕阻擋層102和硅基底101，在硅基底101中形成多個淺槽103。 該淺槽103具有第一深度hi。如圖Ι-d所示，在阻擋層102表面和多個淺槽103的側(cè)壁及底部淀積保護層104。如圖Ι-e所示，采用干法刻蝕法將阻擋層102表面和淺槽103底部的保護層104 刻蝕去除，僅留下淺槽103側(cè)壁的保護層104，作為多個淺槽103的側(cè)壁保護層。如圖Ι-f所示，進一步刻蝕多個淺槽103，在硅基底101中形成多個深槽105。該深槽105相比淺槽103加深了第二深度h2。如圖Ι-g所示，采用濕法腐蝕法腐蝕多個深槽105，在硅基底101內(nèi)部形成腔體 106，該腔體106的高度即為第二深度h2。其中，濕法腐蝕法采用的是各向異性的腐蝕工藝， 濕法腐蝕的溶液可以為KOH、TMAH、EDP、NaOH, CsOH或ΝΗ40Η。最后，如圖Ι-h所示，采用填充材料107將多個淺槽103完全填充，形成封閉的腔體106和位于腔體106之上的薄膜，該薄膜的厚度即為第一深度hi。其中，薄膜上深槽105的窗口具有多列，其排列方式包括平行排列、交叉排列和/ 或波浪排列。圖2為本發(fā)明一個實施例的六邊形薄膜尺寸的標(biāo)示圖。如圖可見，a為薄膜平行于平邊<110>方向的尺寸，b為薄膜垂直于平邊<110>方向的尺寸。在本實施例中，根據(jù)不同的b/a的值，可以選擇不同的鉆蝕窗口(即深槽窗口，未圖示)排列。通常b/a的值越大，
需要的鉆蝕窗口(深槽窗口)的列數(shù)越多。特別地，當(dāng)時，就必須要采用3列以
上的深槽窗口。圖3至圖6為本發(fā)明一個實施例的六邊形薄膜上深槽窗口的各種排列形狀，可以滿足不同薄膜尺寸的需求。所有設(shè)計可以使得薄膜和空腔的所有邊界幾乎同時到達。在圖上示出有壓敏電阻區(qū)域301、壓敏薄膜302、深槽窗口 303。需要說明的是，深槽窗口 303的形狀不限于長方形或者正方形，也可以是三角形、多邊形、圓形或者其他任意封閉圖形。每一列深槽窗口 303的圖形也不限于離散間隔排布的窗口(未圖示)，還可以是排布成連續(xù)不間斷的完整的一條(未圖示)。各種排列可以在保證腔體和薄膜正常形成的同時最優(yōu)化工藝制作時間，提高工藝效率，節(jié)省工藝成本。可以看到，圖3、圖4、圖5中深槽窗口 303分別為平行排列、交叉排列和波浪形排列，當(dāng)b/a值增加時需要相應(yīng)增加深槽窗口 303的列數(shù)。當(dāng)深槽窗口 303以及壓敏薄膜302 尺寸達到一定的比例關(guān)系時，需要在薄膜302的尖角位置處增加尖角加速列304來進一步節(jié)省工藝時間，如圖6所示。以圖6中(a)為例，當(dāng)薄膜302的尺寸b/a的值大約在|附近時，可以選擇圖6_a
左圖兩列平行列深槽窗口 303加尖角加速列304的方式；當(dāng)尺寸b/a的值大于I或者更大 需要多列深槽窗口 303且每列的列間距小于時，可以選擇圖6-a右圖的多列平行列深槽
窗口 303加尖角加速列304的方式。其中有一列平行列303沒有貫穿圖形左右，主要是為了避開圖形制作區(qū)301，如果不需要制作圖形，也可以貫穿左右。另外，尖角加速列304的形狀不限于圖中所示，也可以是平行、交叉、波浪形或其他形狀。
本發(fā)明結(jié)合對薄膜形成的質(zhì)量和時間兩者的考慮，通過一系列推導(dǎo)和計算，得到不同形狀薄膜所對應(yīng)的最優(yōu)化的鉆蝕窗口的圖形排列，進而方便地獲得厚度和形狀精確可控的薄膜，提高工藝效率，降低制作成本。本發(fā) 明雖然以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動和修改。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何修改、等同變化及修飾，均落入本發(fā)明權(quán)利要求所界定的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種可提高工藝效率的薄膜制造方法，包括步驟提供{111}方向的硅基底(101)，其上形成有阻擋層(102)；刻蝕所述阻擋層(102)和所述硅基底(101)，在所述硅基底(101)中形成多個淺槽 (103)，所述淺槽(103)具有第一深度(hi)；在多個所述淺槽(103)的側(cè)壁形成側(cè)壁保護層(104)；進一步刻蝕多個所述淺槽(103)，在所述硅基底(101)中形成多個深槽(105)，所述深槽(105)相比所述淺槽(103)加深第二深度(h2)；采用濕法腐蝕法腐蝕多個所述深槽(105)，在所述硅基底(101)內(nèi)部形成腔體(106)； 采用填充材料(107)將多個所述淺槽(10 完全填充，形成封閉的腔體(106)和位于所述腔體(106)之上的薄膜；其中，所述薄膜上深槽(10 的窗口具有多列，其排列方式包括平行排列、交叉排列和 /或波浪排列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜制造方法，其特征在于，所述薄膜垂直于平邊<110>方向的尺寸與平行于平邊<110>方向的尺寸的比值越大，所述薄膜上深槽(105)的窗口列數(shù)越^^ ο
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的薄膜制造方法，其特征在于，當(dāng)所述薄膜垂直于平邊<110>方向的尺寸與平行于平邊<110>方向的尺寸的比值大于I時，所述深槽(105)的窗口列數(shù)至3少為3列。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的薄膜制造方法，其特征在于，所述薄膜上深槽 (105)的窗口還具有尖角加速列，位于所述薄膜的尖角位置處。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的薄膜制造方法，其特征在于，所述深槽(10 的窗口的形狀為長方形、正方形、三角形、多邊形、圓形或者其他任意封閉圖形。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的薄膜制造方法，其特征在于，每一列所述深槽(10 的窗口為離散間隔排布，或者連續(xù)不間斷排布。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜制造方法，其特征在于，所述濕法腐蝕法采用各向異性的腐蝕工藝，在所述硅基底(101)內(nèi)部形成所述腔體(106)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的薄膜制造方法，其特征在于，所述濕法腐蝕的溶液為Κ0Η、 TMAH、EDP、NaOH, CsOH 或 ΝΗ40Η。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可提高工藝效率的薄膜制造方法，包括步驟提供{111}方向的硅基底，其上形成有阻擋層；刻蝕阻擋層和硅基底，在硅基底中形成多個淺槽，淺槽具有第一深度；在多個淺槽的側(cè)壁形成側(cè)壁保護層；進一步刻蝕多個淺槽，在硅基底中形成多個深槽，深槽相比淺槽加深第二深度；采用濕法腐蝕法腐蝕多個深槽，在硅基底內(nèi)部形成腔體；采用填充材料將多個淺槽完全填充，形成封閉的腔體和位于腔體之上的薄膜；其中，薄膜上深槽的窗口具有多列，其排列方式包括平行排列、交叉排列和/或波浪排列。本發(fā)明通過一系列推導(dǎo)和計算，得到不同形狀薄膜所對應(yīng)的最優(yōu)化鉆蝕窗口的圖形排列，進而方便地獲得厚度和形狀精確可控的薄膜，提高工藝效率，降低制作成本。
文檔編號B81C1/00GK102320561SQ201110274108
公開日2012年1月18日 申請日期2011年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月15日
發(fā)明者張挺, 張艷紅 申請人:上海先進半導(dǎo)體制造股份有限公司