本實(shí)用新型涉及一種MEMS釋放長(zhǎng)度檢測(cè)結(jié)構(gòu)，屬于微機(jī)械制造領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

上世紀(jì)90年代以來(lái)，MEMS技術(shù)取得長(zhǎng)足發(fā)展，加速度計(jì)、硅麥克風(fēng)、壓力傳感器、陀螺儀、數(shù)字微鏡等多種MEMS器件紛紛商業(yè)化成功，并逐步替代同類傳統(tǒng)器件。在MEMS加工方法中，釋放工藝是使用最為廣泛的加工工藝之一。目前在犧牲層釋放時(shí)，比較常見(jiàn)的釋放長(zhǎng)度監(jiān)控方法有兩種：一種是破壞式的，釋放完成后，用膠帶粘貼揭開(kāi)已經(jīng)釋放開(kāi)的結(jié)構(gòu)，直接用顯微鏡長(zhǎng)度測(cè)量功能測(cè)量錨區(qū)長(zhǎng)度，但，這種做法的問(wèn)題，一方面是破壞性檢測(cè)，另一方面是難以將錨區(qū)犧牲層露出，往往要破壞很多結(jié)構(gòu)，才能出現(xiàn)勉強(qiáng)合格的結(jié)構(gòu)；另一種是非破壞式的，設(shè)計(jì)釋放監(jiān)控圖形，釋放完成后，利用背光顯微鏡、紅外顯微鏡，配合顯微鏡長(zhǎng)度測(cè)量功能測(cè)量釋放長(zhǎng)度，但，這種做法對(duì)測(cè)量?jī)x器要求較多，不便于推廣使用。為了解決上述問(wèn)題，中國(guó)專利申請(qǐng)第201310739278.6號(hào)公開(kāi)了如下方案：提供一半導(dǎo)體晶片，在其上形成犧牲層；在所述犧牲層上形成透明材料；在所述透明材料上形成釋放孔；通過(guò)所述釋放孔去除所述犧牲層；通過(guò)透明材料可以監(jiān)控是否有犧牲層的殘留。但是，該方法僅限于犧牲層的上面一層為透明材料層，如果為不透明材料層則無(wú)法實(shí)現(xiàn)觀察釋放長(zhǎng)度。可在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)于電容式MEMS器件，結(jié)構(gòu)層材料往往對(duì)機(jī)械性能、導(dǎo)電性能均有要求，常用的結(jié)構(gòu)層材料為硅和多晶硅，通過(guò)摻雜實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電，但硅和多晶硅為不透明材料，而氧化硅或氮化硅等透明材料因無(wú)法導(dǎo)電，不適合作為結(jié)構(gòu)層，往往需要與導(dǎo)電材料(典型的硅、多晶硅、金屬等都不透明)形成復(fù)合膜作為結(jié)構(gòu)層使用。

另外，在實(shí)際的實(shí)踐過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，在器件各層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都相同的情況下，如果與犧牲層直接接觸的上結(jié)構(gòu)層選用不同的材料，則在相同的釋放時(shí)間內(nèi)，每個(gè)犧牲層的釋放長(zhǎng)度可能會(huì)不一樣，換而言之，對(duì)于同樣的犧牲層材料，如果與其直接接觸的上結(jié)構(gòu)層材料不同，犧牲層的釋放速率可能會(huì)不同。例如，提供第一器件和第二器件，若第一器件、第二器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相同，下結(jié)構(gòu)層材料相同，犧牲層材料相同，但第一器件中與其犧牲層直接接觸的上結(jié)構(gòu)層使用為材料A，第二器件中與其犧牲層直接接觸的上結(jié)構(gòu)層使用為材料B，則經(jīng)過(guò)相同的釋放時(shí)間，第一器件和第二器件的犧牲層釋放長(zhǎng)度可能會(huì)不同；又如，假設(shè)第一器件是產(chǎn)品，第二器件是檢測(cè)結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品中與其犧牲層直接接觸的上結(jié)構(gòu)層為非透明材料，檢測(cè)結(jié)構(gòu)中與其犧牲層直接接觸的上結(jié)構(gòu)層為透明材料，那么經(jīng)過(guò)相同的釋放時(shí)間，檢測(cè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品的犧牲層釋放長(zhǎng)度可能不同，也就是說(shuō)，檢測(cè)結(jié)構(gòu)讀出的釋放長(zhǎng)度不一定與產(chǎn)品的釋放長(zhǎng)度相同，這樣的檢測(cè)結(jié)構(gòu)不一定能用來(lái)監(jiān)控產(chǎn)品的釋放長(zhǎng)度。綜上所述，當(dāng)采用犧牲層上采用不同的材料層時(shí)，犧牲層的釋放時(shí)間無(wú)法預(yù)估，所以，當(dāng)犧牲層上采用非透明材料時(shí)，中國(guó)專利申請(qǐng)第201310739278.6號(hào)無(wú)法了解其釋放長(zhǎng)度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種為非破壞式觀測(cè)，且無(wú)需使用背光或者紅外顯微鏡的MEMS釋放長(zhǎng)度檢測(cè)結(jié)構(gòu)。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案：一種MEMS釋放長(zhǎng)度檢測(cè)結(jié)構(gòu)，包括下結(jié)構(gòu)層、形成在所述下結(jié)構(gòu)層上的犧牲層和形成在所述犧牲層上的上結(jié)構(gòu)層，所述上結(jié)構(gòu)層中設(shè)有釋放孔和釋放長(zhǎng)度觀察孔，所述釋放孔貫穿上結(jié)構(gòu)層；所述上結(jié)構(gòu)層全部由不透明材料所形成，或者所述上結(jié)構(gòu)層部分由不透明材料所形成；所述釋放長(zhǎng)度觀察孔至少貫穿由不透明材料所形成的部分。

進(jìn)一步的：所述釋放長(zhǎng)度觀察孔為沿于犧牲層的平面上的腐蝕方向延伸的一個(gè)；或者，所述釋放長(zhǎng)度觀察孔為至少兩個(gè)，至少兩個(gè)所述釋放長(zhǎng)度觀察孔沿于犧牲層的平面上的腐蝕方向分布。

更進(jìn)一步的：所述釋放長(zhǎng)度觀察孔為多個(gè)，且每個(gè)釋放長(zhǎng)度觀察孔形狀為矩形。

進(jìn)一步的：所述上結(jié)構(gòu)層為單層或者至少兩層；當(dāng)所述上結(jié)構(gòu)層為單層時(shí)，所述上結(jié)構(gòu)層為由不透明材料所形成的不透明層；當(dāng)所述上結(jié)構(gòu)層為至少兩層時(shí)，所述上結(jié)構(gòu)層包括至少兩層子結(jié)構(gòu)層，其中至少一層子結(jié)構(gòu)層為由不透明材料所形成的不透明層。

更進(jìn)一步的：當(dāng)所述上結(jié)構(gòu)層包含至少兩層子結(jié)構(gòu)層時(shí)，在至少兩層所述子結(jié)構(gòu)層中所述不透明層位于下層，所述不透明層與所述犧牲層接觸。

更進(jìn)一步的：所述不透明層為硅層或者多晶硅層。

進(jìn)一步的：所述釋放孔和釋放長(zhǎng)度觀察孔以外的區(qū)域刻蝕形成有長(zhǎng)度標(biāo)尺。

進(jìn)一步的：所述MEMS釋放長(zhǎng)度檢測(cè)結(jié)構(gòu)還包括形成在所述上結(jié)構(gòu)層的釋放阻擋層，釋放阻擋層為透明層或半透明層，所述釋放阻擋層未覆蓋所述釋放孔。

更進(jìn)一步的：所述釋放阻擋層為氮化硅層，或者光刻膠層，或者由氮化硅和光刻膠復(fù)合層。

更進(jìn)一步的：所述釋放長(zhǎng)度觀察孔內(nèi)覆蓋有釋放阻擋層。

本實(shí)用新型的有益效果在于：本實(shí)用新型的MEMS釋放長(zhǎng)度檢測(cè)結(jié)構(gòu)通過(guò)在犧牲層上設(shè)置上結(jié)構(gòu)層，且該上結(jié)構(gòu)層中設(shè)有貫穿上結(jié)構(gòu)層的釋放孔和至少貫穿由不透明材料所形成的部分的釋放長(zhǎng)度觀察孔，從而通過(guò)該釋放觀察孔即可觀察釋放長(zhǎng)度，為非破壞式觀測(cè)，另外，也無(wú)需使用背光或者紅外顯微鏡。

上述說(shuō)明僅是本實(shí)用新型技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本實(shí)用新型的技術(shù)手段，并可依照說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如后。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型一實(shí)施例所示的MEMS釋放長(zhǎng)度檢測(cè)結(jié)構(gòu)的截面圖；

圖2為圖1中上結(jié)構(gòu)層的俯視圖；

圖3為圖1中釋放阻擋層的俯視圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本實(shí)用新型，但不用來(lái)限制本實(shí)用新型的范圍。

請(qǐng)參見(jiàn)圖1至圖3，本發(fā)明一較佳實(shí)施例所示的MEMS釋放長(zhǎng)度檢測(cè)結(jié)構(gòu)包括下結(jié)構(gòu)層1、形成在所述下結(jié)構(gòu)層1上的犧牲層2、形成在所述犧牲層2上的上結(jié)構(gòu)層3和形成在所述上結(jié)構(gòu)層3的釋放阻擋層4。所述上結(jié)構(gòu)層3中設(shè)有釋放孔31和釋放長(zhǎng)度觀察孔32，所述釋放孔31貫穿上結(jié)構(gòu)層3。所述上結(jié)構(gòu)層3全部由不透明材料所形成，或者所述上結(jié)構(gòu)層3部分由不透明材料所形成；所述釋放長(zhǎng)度觀察孔32至少貫穿由不透明材料所形成的部分。所述釋放阻擋層4為透明層或半透明層，所述釋放阻擋層4未覆蓋所述釋放孔31。通過(guò)在犧牲層2上設(shè)置上結(jié)構(gòu)層3，且該上結(jié)構(gòu)層3中設(shè)有貫穿上結(jié)構(gòu)層3的釋放孔31和至少貫穿由不透明材料所形成的部分的釋放長(zhǎng)度觀察孔32，從而通過(guò)該釋放觀察孔即可觀察釋放長(zhǎng)度，為非破壞式觀測(cè)，另外，在觀察釋放長(zhǎng)度時(shí)，無(wú)需使用背光或者紅外顯微鏡，僅利用普通顯微鏡即可實(shí)現(xiàn)觀察。所述下結(jié)構(gòu)層1為襯底，在本實(shí)施例中，該下結(jié)構(gòu)層1的材料為硅或者多晶硅或者氮化硅。所述犧牲層2的材料為氧化硅。誠(chéng)然，該下結(jié)構(gòu)層1和犧牲層2也可以為其他本領(lǐng)域現(xiàn)有技術(shù)中常用的材料。

所述上結(jié)構(gòu)層3為單層或者至少兩層；當(dāng)所述上結(jié)構(gòu)層3為單層時(shí)，所述上結(jié)構(gòu)層3為由不透明材料所形成的不透明層；當(dāng)所述上結(jié)構(gòu)層3為至少兩層時(shí)，所述上結(jié)構(gòu)層3包括至少兩層子結(jié)構(gòu)層(未圖示)，其中至少一層子結(jié)構(gòu)層為由不透明材料所形成的不透明層。該不透明層可以為導(dǎo)電材料層，本實(shí)施例中，該不透明層為硅層或者多晶硅層。當(dāng)所述上結(jié)構(gòu)層3包含至少兩層子結(jié)構(gòu)層時(shí)，在至少兩層所述子結(jié)構(gòu)層中所述不透明層位于下層，所述不透明層與所述犧牲層2接觸。請(qǐng)參見(jiàn)圖2，所述釋放長(zhǎng)度觀察孔32為多個(gè)，多個(gè)所述釋放長(zhǎng)度觀察孔32沿犧牲層2的平面的腐蝕方向(圖2中箭頭a的方向?yàn)樵摗坝跔奚鼘?的平面的腐蝕方向”的典型方向，該“于犧牲層2的平面的腐蝕方向”可以是犧牲層2的平面內(nèi)的任意方向)分布。在實(shí)施例中，所述釋放長(zhǎng)度觀察孔32的形狀為矩形，該釋放長(zhǎng)度觀察孔32的數(shù)量為8個(gè)，且8個(gè)釋放長(zhǎng)度觀察孔32相對(duì)釋放孔31的距離不同，8個(gè)釋放長(zhǎng)度觀察孔32相對(duì)釋放孔31的距離為等間距遞增。當(dāng)然，在其他實(shí)施方式中，所述釋放長(zhǎng)度觀察孔32可以為沿于犧牲層2的平面上的腐蝕方向延伸的一個(gè)；或者，該釋放長(zhǎng)度觀察孔32可以為兩個(gè)或者其他數(shù)量。其中，將釋放長(zhǎng)度觀察孔32設(shè)置多個(gè)為最優(yōu)設(shè)計(jì)，當(dāng)將釋放長(zhǎng)度觀察孔32設(shè)計(jì)為多個(gè)后，同樣的釋放長(zhǎng)度觀察區(qū)域內(nèi)，釋放長(zhǎng)度觀察孔32與犧牲層2的接觸面越小，通過(guò)此種設(shè)計(jì)可避免不同界面對(duì)釋放長(zhǎng)度的影響，其原理如下：如果釋放長(zhǎng)度觀察孔32太大的話，當(dāng)釋放液進(jìn)入釋放孔31，釋放液沿著犧牲層2平面方向腐蝕到釋放長(zhǎng)度觀察孔32區(qū)域時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)，釋放長(zhǎng)度觀察孔32內(nèi)的釋放長(zhǎng)度與釋放長(zhǎng)度觀察孔32以外的區(qū)域不同，從而導(dǎo)致讀出結(jié)果不準(zhǔn)確，反之，觀察孔越小，觀察孔錯(cuò)開(kāi)擺放越多，誤差越小，量程越大。另外，同時(shí)上述原理可看出，該釋放長(zhǎng)度觀察孔32應(yīng)設(shè)計(jì)的盡量小。該釋放長(zhǎng)度觀察孔32到釋放孔31的距離可以同時(shí)設(shè)計(jì)成多種不同大小。當(dāng)設(shè)計(jì)多個(gè)釋放長(zhǎng)度觀察孔32時(shí)，釋放邊界出現(xiàn)在不同的釋放長(zhǎng)度觀察孔32內(nèi)代表不同的釋放長(zhǎng)度。為了避免釋放液從釋放長(zhǎng)度觀察孔32內(nèi)進(jìn)入犧牲層2，所述釋放長(zhǎng)度觀察孔32內(nèi)覆蓋有釋放阻擋層4。

所述釋放阻擋層4為氮化硅層，或者光刻膠層，或者由氮化硅和光刻膠復(fù)合層，其中在復(fù)合層中，光刻膠位于氮化硅的上層。由于該釋放阻擋層4未遮擋上結(jié)構(gòu)層3的釋放孔31(參見(jiàn)圖2)，所以，對(duì)應(yīng)的，該釋放阻擋層4上將形成對(duì)應(yīng)孔41(參見(jiàn)圖3)。在本實(shí)施例中，所述釋放孔31為一長(zhǎng)方形孔，所述對(duì)應(yīng)孔41同樣為一長(zhǎng)方形孔。當(dāng)然，在其他實(shí)施方式中，所述釋放孔31可以為其他形狀，如排成一列的多個(gè)方形孔或圓柱形孔的組合孔，或者其他本領(lǐng)域現(xiàn)有技術(shù)中常用的形狀。

為了便于觀察釋放長(zhǎng)度，該MEMS釋放長(zhǎng)度檢測(cè)結(jié)構(gòu)可以在所述釋放孔31和釋放長(zhǎng)度觀察孔32以外的區(qū)域刻蝕形成長(zhǎng)度標(biāo)尺(未圖示)。該長(zhǎng)度標(biāo)尺形成在釋放阻擋層4上，其可以通過(guò)刻蝕形成。由于MEMS釋放長(zhǎng)度檢測(cè)結(jié)構(gòu)的體積微小，僅通過(guò)肉眼不便于觀察，而由于本發(fā)明所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，所以，在觀察本發(fā)明的MEMS釋放長(zhǎng)度檢測(cè)結(jié)構(gòu)的釋放長(zhǎng)度時(shí)，僅通過(guò)普通的顯微鏡即可實(shí)現(xiàn)觀察釋放長(zhǎng)度。當(dāng)然，在其他實(shí)施方式中，也可以不設(shè)置該長(zhǎng)度標(biāo)尺，而利用顯微鏡的長(zhǎng)度測(cè)量功能即可同樣實(shí)現(xiàn)觀察釋放長(zhǎng)度。

請(qǐng)結(jié)合圖1至圖3，本發(fā)明的MEMS釋放長(zhǎng)度檢測(cè)結(jié)構(gòu)的制備方法用以形成上述MEMS釋放長(zhǎng)度檢測(cè)結(jié)構(gòu)，該制備方法包括如下步驟：

S1：在下結(jié)構(gòu)層1上沉積犧牲層2，其中，該下結(jié)構(gòu)層1為襯底，在本實(shí)施例中，該下結(jié)構(gòu)層1的材料為硅或者多晶硅或者氮化硅。所述犧牲層2的材料為氧化硅。誠(chéng)然，該下結(jié)構(gòu)層1和犧牲層2也可以為其他本領(lǐng)域現(xiàn)有技術(shù)中常用的材料。

S2：在所述犧牲層2上沉積上結(jié)構(gòu)層3，其中，上結(jié)構(gòu)層3全部由不透明材料所形成，或者所述上結(jié)構(gòu)層3部分由不透明材料所形成；

S3：在所述上結(jié)構(gòu)層3上刻蝕形成釋放孔31和釋放長(zhǎng)度觀察孔32，所述釋放孔31貫穿上結(jié)構(gòu)層3，所述釋放長(zhǎng)度觀察孔32至少貫穿由不透明材料所形成的部分。

在所述S2中，所述上結(jié)構(gòu)層3可以為單層或者至少兩層；當(dāng)所述上結(jié)構(gòu)層3為單層時(shí)，所述上結(jié)構(gòu)層3為由不透明材料所形成的不透明層；當(dāng)所述上結(jié)構(gòu)層3為至少兩層時(shí)，所述上結(jié)構(gòu)層3包括至少兩層子結(jié)構(gòu)層，其中至少一層子結(jié)構(gòu)層為由不透明材料所形成的不透明層。該不透明層可以為導(dǎo)電材料層，本實(shí)施例中，該不透明層為硅層或者多晶硅層。當(dāng)所述上結(jié)構(gòu)層3包含至少兩層子結(jié)構(gòu)層時(shí)，在至少兩層所述子結(jié)構(gòu)層中所述不透明層位于下層，所述不透明層與所述犧牲層2接觸。請(qǐng)結(jié)合圖2，在所述S3中所形成的釋放長(zhǎng)度觀察孔32為多個(gè)，多個(gè)所述釋放長(zhǎng)度觀察孔32延犧牲層2的水平釋放方向分布。在實(shí)施例中，所述釋放長(zhǎng)度觀察孔32的形狀為矩形，該釋放長(zhǎng)度觀察孔32的數(shù)量為8個(gè)，且8個(gè)釋放長(zhǎng)度觀察孔32相對(duì)釋放孔31的距離不同，8個(gè)釋放長(zhǎng)度觀察孔32相對(duì)釋放孔31的距離為等間距遞增。當(dāng)然，在其他實(shí)施方式中，所述釋放長(zhǎng)度觀察孔32可以為延所述犧牲層2的水平釋放方向延伸的一個(gè)；或者，該釋放長(zhǎng)度觀察孔32可以為兩個(gè)或者其他數(shù)量。但是，為了避免不同界面對(duì)釋放長(zhǎng)度的影響，將釋放長(zhǎng)度觀察孔32設(shè)置多個(gè)為最優(yōu)設(shè)計(jì)，該釋放長(zhǎng)度觀察孔32到釋放孔31的距離可以同時(shí)設(shè)計(jì)成多種不同大小，釋放長(zhǎng)度觀察孔32應(yīng)設(shè)計(jì)的盡量小，釋放邊界出現(xiàn)在不同的釋放觀察孔內(nèi)代表不同的釋放長(zhǎng)度。

為了便于釋放犧牲層2同時(shí)保護(hù)上結(jié)構(gòu)層3，所述制備方法還包括如下步驟：

S4：在所述上結(jié)構(gòu)層3上沉積釋放阻擋層4，刻蝕掉釋放孔31內(nèi)的釋放阻擋層4。在本步驟完成后，所述釋放長(zhǎng)度觀察孔32內(nèi)可以覆蓋有釋放阻擋層4。所述釋放阻擋層4為氮化硅層，或者光刻膠層，或者由氮化硅和光刻膠復(fù)合層，其中在復(fù)合層中，光刻膠位于氮化硅的上層。

為了便于觀察釋放長(zhǎng)度，在S4中，在刻蝕釋放阻擋層4時(shí)，除了刻蝕釋放孔31內(nèi)的釋放阻擋層4，在釋放孔31和釋放長(zhǎng)度觀察孔32以外的區(qū)域刻蝕形成長(zhǎng)度標(biāo)尺。

綜上所述：上述MEMS釋放長(zhǎng)度檢測(cè)結(jié)構(gòu)通過(guò)在犧牲層2上設(shè)置上結(jié)構(gòu)層3，且該上結(jié)構(gòu)層3中設(shè)有貫穿上結(jié)構(gòu)層3的釋放孔31和至少貫穿由不透明材料所形成的部分的釋放長(zhǎng)度觀察孔32，從而通過(guò)該釋放觀察孔即可觀察釋放長(zhǎng)度，為非破壞式觀測(cè)，另外，也無(wú)需使用背光或者紅外顯微鏡。通過(guò)上述MEMS釋放長(zhǎng)度檢測(cè)結(jié)構(gòu)的制備方法所形成的MEMS釋放長(zhǎng)度檢測(cè)結(jié)構(gòu)可以在上結(jié)構(gòu)層3中形成貫穿上結(jié)構(gòu)層3的釋放孔31和至少貫穿由不透明材料所形成的部分的釋放長(zhǎng)度觀察孔32，從而通過(guò)該釋放長(zhǎng)度觀察孔32即可觀察釋放長(zhǎng)度，為非破壞式觀測(cè)，另外，也無(wú)需使用背光或者紅外顯微鏡。

以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡(jiǎn)潔，未對(duì)上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說(shuō)明書(shū)記載的范圍。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本實(shí)用新型的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)實(shí)用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。