本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體集成電路制造工藝方法，特別是涉及一種深硅刻蝕方法。本發(fā)明還涉及一種硅基MEMS運(yùn)動傳感器的制造方法。

背景技術(shù)：

如圖1所示，是硅基MEMS運(yùn)動傳感器的示意圖，包括了3片鍵合在一起的硅晶圓，即第一硅晶圓101、第二硅晶圓102和第三硅晶圓103。

其中，硅基MEMS運(yùn)動傳感器的主體部分形成于第二硅晶圓102上，第一硅晶圓101作為第二硅晶圓102的封蓋層，第二硅晶圓103上形成CMOS集成電路，通過CMOS集成電路對硅基MEMS運(yùn)動傳感器進(jìn)行控制。

第一硅晶圓101上形成有空腔1。

硅基MEMS運(yùn)動傳感器的主體部分包括了固定電極和可動電極，固定電極和可動電極之間間隔由溝槽3，溝槽3通過深硅刻蝕工藝實(shí)現(xiàn)，也即固定電極和可動電極是通過深硅刻蝕實(shí)現(xiàn)。其中空腔1在位置上和可動電極相對應(yīng)并為可動電極的移動提供空間。通過固定電極和可動電極的相對位置的變化，能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)動狀態(tài)的檢查，如實(shí)現(xiàn)壓力傳感器，加速度傳感器等，這在智能設(shè)備如智能手機(jī)、汽車和醫(yī)療等方面都有很好的應(yīng)用。

第三硅晶圓103形成有CMOS集成電路，CMOS集成電路的頂部形成有層間膜5，各層層間膜5之間具有金屬層，并通過頂層金屬層(TM)6實(shí)現(xiàn)電極的引出。

第一硅晶圓101和第二硅晶圓102之間通過氧化層如二氧化硅層2鍵合在一起。

第三硅晶圓103和第二硅晶圓102之間通過共晶鍵合。令，第一硅晶圓101是和第二硅晶圓102的第一面鍵合，則第三硅晶圓103會和第二硅晶圓102的第二面鍵合，第一面和第二面為第二硅晶圓102的正反兩面。

通常，共晶鍵合中，第一鍵合層4為形成于第二硅晶圓102的固定電極的第二面上的鍺層4，第二鍵合層7為形成于頂層金屬層6和層間膜5表面的金屬層組成；第二鍵合層7對應(yīng)的金屬層為多層金屬層的疊加層如Ti、TiN和Al的疊加層，或第二鍵合層7的金屬層由單層金屬組成。第一鍵合層4和第二鍵合層7之間進(jìn)行共晶鍵合后，第三硅晶圓103和第二硅晶圓102會接合在一起，且實(shí)現(xiàn)電連接。

現(xiàn)有硅基MEMS運(yùn)動傳感器的制造方法中，通常為：

先在第一硅晶圓101上形成空腔1，之后在通過氧化2實(shí)現(xiàn)第一硅晶圓101和第二硅晶圓102之間的鍵合。

之后、通過深硅刻蝕工藝對第二硅晶圓102進(jìn)行刻蝕并形成溝槽3，溝槽3形成后也就自然形成了固定電極和可動電極。由于溝槽3在深度上要穿過整個第二硅晶圓102的厚度，故屬于深溝槽，為了實(shí)現(xiàn)高深寬比的深溝槽，需要采用特需的深硅刻蝕工藝，通常，現(xiàn)有深硅刻蝕工藝一般都采用BOSCH刻蝕工藝，屬于深反應(yīng)離子刻蝕(Deep Reactive Ion Etching，DRIE)。BOSCH刻蝕工藝是由聚合物沉積工藝、聚合物刻蝕工藝和硅刻蝕工藝交替往復(fù)循環(huán)進(jìn)行，在硅刻蝕工藝中，聚合物覆蓋在溝槽的側(cè)壁作為刻蝕阻擋層即鈍化層；也即通過聚合物覆蓋在溝槽的側(cè)壁做阻擋層，使得溝槽能夠繼續(xù)往下刻蝕，從而能得到具有較高的深寬比以及側(cè)壁垂直的溝槽。通常，BOSCK刻蝕工藝中刻蝕氣體采用SF₆，鈍化氣體采用C₄F₈。

如圖1所示可知，在位置上，可動電極和空腔1相對應(yīng)，也即溝槽3通常都在空腔1的位置上方，這樣在刻蝕形成溝槽3時，鈍化氣體會跑到空腔1中并形成用于鈍化的聚合物，而由于空腔1的存在，使得聚合物不太容易被去除，往往會造成聚會物的殘留，殘留的聚會物最后會使對應(yīng)的硅基MEMS運(yùn)動傳感器產(chǎn)生失效缺陷(defect)，這會降低產(chǎn)品的良率。如圖2所示，是現(xiàn)有方法形成的硅基MEMS運(yùn)動傳感器所具有的聚合物殘留缺陷的照片；圖2中虛線圈201所示位置處就具有聚會物殘留。

同時，現(xiàn)有方法形成的硅基MEMS運(yùn)動傳感器還容易產(chǎn)生固定電極和可動電極粘合在一起(stiction)的缺陷，如圖3所示，是現(xiàn)有方法形成的硅基MEMS運(yùn)動傳感器的固定電極和可動電極產(chǎn)生的粘合缺陷的照片；圖3中標(biāo)記203和204分別對應(yīng)于固定電極和可動電極，兩個電極正常情況下是有溝槽3間隔的，但是圖3中固定電極和可動電極粘合在一起了，這也會使器件產(chǎn)生失效，從會降低產(chǎn)品的良率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種深硅刻蝕方法，能降低聚合物殘留，提高產(chǎn)品良率。為此，本發(fā)明還提供一種硅基MEMS運(yùn)動傳感器的制造方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的深硅刻蝕方法包括如下步驟：

步驟11、采用光刻工藝硅晶圓上定義出需要刻蝕的區(qū)域。

步驟12、采用BOSCH刻蝕工藝對定義的區(qū)域進(jìn)行深硅刻蝕。

步驟13、進(jìn)行光刻膠的干法剝離工藝，所述干法剝離工藝的溫度設(shè)定到避免所述BOSCH刻蝕工藝形成的聚合物產(chǎn)生硬化的低溫范圍。

步驟14、進(jìn)行光刻膠的濕法剝離工藝，所述濕法剝離工藝對未硬化的所述聚合物進(jìn)行完全去除，防止聚合物殘留在器件中產(chǎn)生缺陷。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟13中所述干法剝離工藝的溫度范圍為80℃～140℃。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟14中，多片所述硅晶圓同時進(jìn)行所述濕法剝離工藝，多片所述硅晶圓放置在同一載片架上，相鄰兩片所述硅晶圓的間距要求保證使各所述硅晶圓在所述濕法剝離工藝得到充分處理。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，相鄰兩片所述硅晶圓的間距大于一個載片槽的間距。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述濕法剝離工藝在化學(xué)清洗結(jié)束后進(jìn)行異丙醇(IPA)蒸汽干燥工藝。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟12中的所述BOSCH刻蝕工藝由聚合物沉積工藝、聚合物刻蝕工藝和硅刻蝕工藝交替往復(fù)循環(huán)進(jìn)行，在硅刻蝕工藝中，聚合物覆蓋在溝槽的側(cè)壁作為刻蝕阻擋層。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述BOSCH刻蝕工藝的刻蝕氣體采用SF₆，鈍化氣體采用C₄F₈。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的硅基MEMS運(yùn)動傳感器的制造方法包括如下步驟：

步驟一、提供具有空腔結(jié)構(gòu)的第一硅晶圓，所述第一硅晶圓鍵合在所述第二硅晶圓的第一面上。

步驟二、在所述第二硅晶圓上進(jìn)行深硅刻蝕形成硅基MEMS運(yùn)動傳感器的固定電極和可動電極，所述深硅刻蝕包括如下分步驟：

步驟11、采用光刻工藝在第二硅晶圓的第二面上定義出需要刻蝕的區(qū)域。

步驟12、采用BOSCH刻蝕工藝對定義的區(qū)域進(jìn)行深硅刻蝕。

步驟13、進(jìn)行光刻膠的干法剝離工藝，所述干法剝離工藝的溫度設(shè)定到避免所述BOSCH刻蝕工藝形成的聚合物產(chǎn)生硬化的低溫范圍。

步驟14、進(jìn)行光刻膠的濕法剝離工藝，所述濕法剝離工藝對未硬化的所述聚合物進(jìn)行完全去除，防止聚合物殘留在器件中產(chǎn)生缺陷。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟13中所述干法剝離工藝的溫度范圍為80℃～140℃。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟14中，多片所述第二硅晶圓同時進(jìn)行所述濕法剝離工藝，多片所述第二硅晶圓放置在同一載片架上，相鄰兩片所述第二硅晶圓的間距要求保證使各所述第二晶圓在所述濕法剝離工藝得到充分處理。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，相鄰兩片所述第二硅晶圓的間距大于一個載片槽的間距。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述濕法剝離工藝在化學(xué)清洗結(jié)束后進(jìn)行異丙醇蒸汽干燥工藝。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟12中的所述BOSCH刻蝕工藝由聚合物沉積工藝、聚合物刻蝕工藝和硅刻蝕工藝交替往復(fù)循環(huán)進(jìn)行，在硅刻蝕工藝中，聚合物覆蓋在溝槽的側(cè)壁作為刻蝕阻擋層。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述BOSCH刻蝕工藝的刻蝕氣體采用SF₆，鈍化氣體采用C₄F₈。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述第一硅晶圓的空腔結(jié)構(gòu)和所述可動電極的位置向?qū)?yīng)并為所述可動電極的移動提供空間。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，還包括：

步驟三、提供第三硅晶圓，在所述第三硅晶圓上形成CMOS集成電路。

步驟四、將所述第三硅晶圓和所述第二硅晶圓的第二面鍵合。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述第一硅晶圓和所述第二硅晶圓之間通過氧化層鍵合。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述第三硅晶圓和所述第二硅晶圓之間通過共晶鍵合。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述共晶鍵合是通過由形成于所述第二硅晶圓的固定電極的第二面的鍺組成的第一鍵合層以及形成于所述第二硅晶圓的頂層金屬層以及層間膜表面的第二鍵合層之間鍵合而成，第二鍵合層由多層金屬疊加而成或者由單層金屬組成。

本發(fā)明深硅刻蝕方法在BOSCH刻蝕工藝的基礎(chǔ)上做了進(jìn)一步的改進(jìn)，主要時對后續(xù)的光刻膠的剝離工藝中的干法剝離工藝的溫度做了特定的設(shè)定，將干法剝離工藝的溫度設(shè)定到避免BOSCH刻蝕工藝形成的聚合物產(chǎn)生硬化的低溫范圍，也即本發(fā)明通過干法剝離工藝的低溫設(shè)定來防止聚合物的硬化，從而能夠結(jié)合光刻膠的干法剝離工藝和濕法剝離工藝來防止聚合物殘留，這樣能夠防止聚合物殘留在器件中產(chǎn)生缺陷，從而能提高產(chǎn)品的良率。

另外，當(dāng)光刻膠的濕法剝離工藝中，當(dāng)同時對多片硅晶圓進(jìn)行時，本發(fā)明特定對硅晶圓之間的間距進(jìn)行了特別的設(shè)定，即相鄰兩片硅晶圓的間距要求保證使各硅晶圓在濕法剝離工藝得到充分處理，濕法剝離工藝中包括了化學(xué)清洗以及化學(xué)清洗之后的干燥的步驟，本發(fā)明通過對硅晶圓之間的間距的設(shè)置，使能化學(xué)清洗以及干燥工藝都能充分進(jìn)行，從而能夠通過充分的化學(xué)清洗很好的去除聚合物的殘留以及通過充分的干燥工藝使化學(xué)清洗后的液體殘留去除，這樣能在干燥工藝完成后使溝槽之間的電極片不會粘在一起，從而能進(jìn)一步的提高產(chǎn)品的良率。

通過將深硅刻蝕方法整合到硅基MEMS運(yùn)動傳感器的制造方法中，本發(fā)明降低直至消除硅基MEMS運(yùn)動傳感器的聚會物的殘留，并防止硅基MEMS運(yùn)動傳感器的固定電極和可動電極粘貼在一起，從而能提高產(chǎn)品的良率。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明：

圖1是硅基MEMS運(yùn)動傳感器的示意圖；

圖2是現(xiàn)有方法形成的硅基MEMS運(yùn)動傳感器所具有的聚合物殘留缺陷的照片；

圖3是現(xiàn)有方法形成的硅基MEMS運(yùn)動傳感器的固定電極和可動電極產(chǎn)生的粘合缺陷的照片；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例深硅刻蝕方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

如圖4所示，是本發(fā)明實(shí)施例深硅刻蝕方法的流程圖，本發(fā)明實(shí)施例深硅刻蝕方法包括如下步驟：

步驟11、采用光刻工藝硅晶圓上定義出需要刻蝕的區(qū)域。通常，光刻工藝形成的光刻膠圖形中，光刻膠打開的區(qū)域作為需要刻蝕的區(qū)域，光刻膠覆蓋的區(qū)域作為保護(hù)的區(qū)域。

步驟12、采用BOSCH刻蝕工藝對定義的區(qū)域進(jìn)行深硅刻蝕。

所述BOSCH刻蝕工藝由聚合物沉積工藝、聚合物刻蝕工藝和硅刻蝕工藝交替往復(fù)循環(huán)進(jìn)行，在硅刻蝕工藝中，聚合物覆蓋在溝槽的側(cè)壁作為刻蝕阻擋層。

較佳為，所述BOSCH刻蝕工藝的刻蝕氣體采用SF₆，鈍化氣體采用C₄F₈。鈍化氣體也即用于形成聚合物的氣體源。

步驟13、進(jìn)行光刻膠的干法剝離工藝，所述干法剝離工藝的溫度設(shè)定到避免所述BOSCH刻蝕工藝形成的聚合物產(chǎn)生硬化的低溫范圍。

較佳為，所述干法剝離工藝的溫度范圍為80℃～140℃。

步驟14、進(jìn)行光刻膠的濕法剝離工藝，所述濕法剝離工藝對未硬化的所述聚合物進(jìn)行完全去除，防止聚合物殘留在器件中產(chǎn)生缺陷。

多片所述硅晶圓同時進(jìn)行所述濕法剝離工藝，多片所述硅晶圓放置在同一載片架上，相鄰兩片所述硅晶圓的間距要求保證使各所述硅晶圓在所述濕法剝離工藝得到充分處理。較佳為，相鄰兩片所述硅晶圓的間距大于一個載片槽的間距。

所述濕法剝離工藝在化學(xué)清洗結(jié)束后進(jìn)行異丙醇蒸汽干燥工藝。

所述濕法剝離工藝的化學(xué)清洗能采用EKC或ACT溶液進(jìn)行清洗。異丙醇蒸汽干燥工藝是通過異丙醇蒸汽將所述硅晶圓上的液體如水吸收并抽出，從而實(shí)現(xiàn)干燥。通過充分干燥后，能防止溝槽兩側(cè)的電極片的粘合。

本發(fā)明實(shí)施例硅基MEMS運(yùn)動傳感器的制造方法中整合了本發(fā)明實(shí)施例深硅刻蝕方法，硅基MEMS運(yùn)動傳感器的結(jié)構(gòu)請參考圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例硅基MEMS運(yùn)動傳感器的制造方法包括如下步驟：

步驟一、提供具有空腔1結(jié)構(gòu)的第一硅晶圓101，所述第一硅晶圓101鍵合在所述第二硅晶圓102的第一面上。

所述第一硅晶圓101和所述第二硅晶圓102之間通過氧化層如二氧化硅2鍵合。

步驟二、在所述第二硅晶圓102上進(jìn)行深硅刻蝕形成硅基MEMS運(yùn)動傳感器的固定電極和可動電極，所述深硅刻蝕包括如下分步驟：

步驟11、采用光刻工藝在第二硅晶圓102的第二面上定義出需要刻蝕的區(qū)域。通常，光刻工藝形成的光刻膠圖形中，光刻膠打開的區(qū)域作為需要刻蝕的區(qū)域，光刻膠覆蓋的區(qū)域作為保護(hù)的區(qū)域。

步驟12、采用BOSCH刻蝕工藝對定義的區(qū)域進(jìn)行深硅刻蝕。

所述BOSCH刻蝕工藝由聚合物沉積工藝、聚合物刻蝕工藝和硅刻蝕工藝交替往復(fù)循環(huán)進(jìn)行，在硅刻蝕工藝中，聚合物覆蓋在溝槽的側(cè)壁作為刻蝕阻擋層。

較佳為，所述BOSCH刻蝕工藝的刻蝕氣體采用SF₆，鈍化氣體采用C₄F₈。鈍化氣體也即用于形成聚合物的氣體源。

所述第一硅晶圓101的空腔1結(jié)構(gòu)和所述可動電極的位置向?qū)?yīng)并為所述可動電極的移動提供空間。通過固定電極和可動電極的相對位置的變化，能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)動狀態(tài)的檢查，如實(shí)現(xiàn)壓力傳感器，加速度傳感器等，這在智能設(shè)備如智能手機(jī)、汽車和醫(yī)療等方面都有很好的應(yīng)用。

步驟13、進(jìn)行光刻膠的干法剝離工藝，所述干法剝離工藝的溫度設(shè)定到避免所述BOSCH刻蝕工藝形成的聚合物產(chǎn)生硬化的低溫范圍。

較佳為，所述干法剝離工藝的溫度范圍為80℃～140℃。

步驟14、進(jìn)行光刻膠的濕法剝離工藝，所述濕法剝離工藝對未硬化的所述聚合物進(jìn)行完全去除，防止聚合物殘留在器件中產(chǎn)生缺陷。

多片所述第二硅晶圓102即鍵合后所述第一硅晶圓101的所述第二硅晶圓102同時進(jìn)行所述濕法剝離工藝，多片所述第二硅晶圓102放置在同一載片架上，相鄰兩片所述第二硅晶圓102的間距要求保證使各所述第二硅晶圓102在所述濕法剝離工藝得到充分處理。較佳為，相鄰兩片所述第二硅晶圓102的間距大于一個載片槽的間距。

所述濕法剝離工藝在化學(xué)清洗結(jié)束后進(jìn)行異丙醇蒸汽干燥工藝。

所述濕法剝離工藝的化學(xué)清洗能采用EKC或ACT溶液進(jìn)行清洗。異丙醇蒸汽干燥工藝是通過異丙醇蒸汽將所述硅晶圓上的液體如水吸收并抽出，從而實(shí)現(xiàn)干燥。通過充分干燥后，能防止溝槽兩側(cè)的電極片的粘合。

步驟三、提供第三硅晶圓103，在所述第三硅晶圓103上形成CMOS集成電路。CMOS集成電路的頂部形成有層間膜5，各層層間膜5之間具有金屬層，并通過頂層金屬層(TM)6實(shí)現(xiàn)電極的引出。

步驟四、將所述第三硅晶圓103和所述第二硅晶圓102的第二面鍵合。

所述第三硅晶圓103和所述第二硅晶圓102之間通過共晶鍵合。圖1中，共晶鍵合是通過第一鍵合層4和第二鍵合層7進(jìn)行鍵合實(shí)現(xiàn)。第一鍵合層4為形成于第二硅晶圓102的固定電極的第二面上的鍺層4，第二鍵合層7為形成于頂層金屬層6和層間膜5表面的金屬層組成；第二鍵合層7對應(yīng)的金屬層為多層金屬層的疊加層如Ti、TiN和Al的疊加層，或第二鍵合層7的金屬層由單層金屬組成。第一鍵合層4和第二鍵合層7之間進(jìn)行共晶鍵合后，第三硅晶圓103和第二硅晶圓102會接合在一起，且實(shí)現(xiàn)電連接。

以上通過具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但這些并非構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在不脫離本發(fā)明原理的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可做出許多變形和改進(jìn)，這些也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。