一種減少微機電系統(tǒng)麥克風制作過程中產生的粘黏的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種減少微機電系統(tǒng)麥克風制作過程中產生的粘黏的方法，所述微機電系統(tǒng)麥克風包括帶有聲學后腔的硅襯底、位于硅襯底上的氧化膜、位于氧化膜上的第一多晶硅層、位于第一多晶硅層上的二氧化硅層、位于二氧化硅層上的具有音孔的第二多晶硅層，所述方法包括：去除二氧化硅層，以形成聲學前腔；清洗微機電系統(tǒng)麥克風；將微機電系統(tǒng)麥克風浸泡于低表面張力液體中；烘干微機電系統(tǒng)麥克風，以使得聲學前腔內的低表面張力液體揮發(fā)，同時用聲波振動使微機電系統(tǒng)麥克風的振膜振動，以減少粘黏的產生。本發(fā)明通過在烘干微機電系統(tǒng)麥克風時，用聲波的振動使微機電系統(tǒng)麥克風的振膜振動，從而減少粘黏現(xiàn)象出現(xiàn)的幾率，提高微機電系統(tǒng)麥克風的良率。
【專利說明】一種減少微機電系統(tǒng)麥克風制作過程中產生的粘黏的方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體制造工藝領域，具體涉及微機電系統(tǒng)麥克風制造工藝領域，尤其涉及一種減少微機電系統(tǒng)麥克風制作過程中產生的粘黏的方法。

【背景技術】
[0002]在微機電系統(tǒng)(Micro-Electro-Mechanic System，MEMS)工藝中，針對麥克風產品，需要將振膜和基板中間的介質釋放掉。
[0003]圖1示出了介質釋放前的微機電系統(tǒng)麥克風的截面示意圖。如圖1所示，介質釋放前微機電系統(tǒng)麥克風包括帶有聲學后腔6的娃襯底1、位于所述娃襯底上的氧化膜2、位于所述氧化膜上的第一多晶娃層(Polyl) 3、位于所述第一多晶娃層上的二氧化娃層4、位于所述二氧化娃層上的具有音孔的第二多晶娃層(Poly2) 5,其中，在微機電系統(tǒng)麥克風中的Polyl表示麥克風的基板，Poly2表示麥克風的振膜。圖2為與圖1對應的微機電系統(tǒng)麥克風的俯視圖，其中，圖2上的小孔7稱為音孔。圖3為介質釋放后微機電系統(tǒng)麥克風的截面示意圖，介質釋放后形成的空腔8稱為聲學前腔。
[0004]現(xiàn)有技術中，介質釋放的工藝步驟為:(1)去除所述二氧化硅層，以形成聲學前腔；(2)清洗所述微機電系統(tǒng)麥克風；(3)將所述微機電系統(tǒng)麥克風浸泡于低表面張力液體中；(4)烘干所述微機電系統(tǒng)麥克風。現(xiàn)有技術中進行烘干時，由于液體表面張力的影響，會帶動微機電系統(tǒng)麥克風的振膜向基板移動，最終振膜和基板黏到一起，產生粘黏，如圖4所示，而且該現(xiàn)象不可逆，也就是說無法將產生粘黏的麥克風的振膜和基板再分開，影響麥克風產品的良率。


【發(fā)明內容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明實施例提供一種減少微機電系統(tǒng)麥克風制作過程中產生的粘黏的方法，通過在烘干所述微機電系統(tǒng)麥克風的同時用聲波振動使所述微機電系統(tǒng)麥克風的振膜振動，以減少粘黏的產生，來解決以上【背景技術】部分提到的技術問題。
[0006]—方面,本發(fā)明實施例提出一種減少微機電系統(tǒng)麥克風制作過程中產生的粘黏的方法，所述微機電系統(tǒng)麥克風包括帶有聲學后腔的硅襯底、位于所述硅襯底上的氧化膜、位于所述氧化膜上的第一多晶硅層、位于所述第一多晶硅層上的二氧化硅層、位于所述二氧化硅層上的具有音孔的第二多晶硅層，所述方法包括:
[0007]去除所述二氧化硅層，以形成聲學前腔；
[0008]清洗所述微機電系統(tǒng)麥克風；
[0009]將所述微機電系統(tǒng)麥克風浸泡于低表面張力液體中；
[0010]烘干所述微機電系統(tǒng)麥克風，以使得所述聲學前腔內的所述低表面張力液體揮發(fā)，同時用聲波振動使所述微機電系統(tǒng)麥克風的振膜振動，以減少粘黏的產生，其中，所述振膜為所述微機電系統(tǒng)麥克風的第二多晶娃層。
[0011]進一步地，產生所述聲波的聲源的頻率范圍為20-2000赫茲，所述聲源的聲音分貝范圍為50-100分貝。
[0012]進一步地，所述烘干所述微機電系統(tǒng)麥克風時采用的溫度范圍為30-100攝氏度。
[0013]進一步地，所述去除所述二氧化硅層采用的工藝為濕法腐蝕工藝。
[0014]進一步地，所述濕法腐蝕工藝使用的溶液為緩沖氧化物腐蝕(Β0Ε)溶液。
[0015]進一步地，所述去除所述二氧化硅層的工藝時間依據需要去除的二氧化硅層的厚度和所用的溶液所含成分的比例進行調整。
[0016]進一步地，所述清洗所述微機電系統(tǒng)麥克風采用的清洗劑是去離子水。
[0017]進一步地，所述清洗所述微機電系統(tǒng)麥克風的清洗時間不小于十分鐘。
[0018]進一步地，所述低表面張力液體包括:異丙醇(IPA)、酒精或丙酮。
[0019]進一步地，所述將所述微機電系統(tǒng)麥克風浸泡于低表面張力液體中所需的浸泡時間不小于十分鐘。
[0020]本發(fā)明實施例提出的減少微機電系統(tǒng)麥克風制作過程中產生的粘黏的方法，通過在烘干所述微機電系統(tǒng)麥克風的同時用聲波振動使所述微機電系統(tǒng)麥克風的振膜振動，以減少粘黏的廣生，提聞微機電系統(tǒng)麥克風的良率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是介質釋放前的微機電系統(tǒng)麥克風的一般結構的截面示意圖；
[0022]圖2是微機電系統(tǒng)麥克風的俯視圖；
[0023]圖3是介質釋放后的微機電系統(tǒng)麥克風的一般結構的截面示意圖；
[0024]圖4是現(xiàn)有技術中對微機電系統(tǒng)麥克風進行介質釋放工藝時產生的粘黏的示意圖；
[0025]圖5是本發(fā)明第一實施例中的減少微機電系統(tǒng)麥克風制作過程中產生的粘黏的方法的流程圖。
[0026]圖1-圖4中附圖標記說明:1表示帶有聲學后腔6的硅襯底(SI)，2表示氧化膜(0X)，3表示第一多晶硅層(Polyl)，4表示二氧化硅層(PE 0X)，5表示第二多晶硅層(Poly2)，6表不聲學后腔，7表不音孔，8表不聲學前腔。

【具體實施方式】
[0027]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明?？梢岳斫獾氖?，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本發(fā)明，而非對本發(fā)明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關的部分而非全部內容。
[0028]在圖5中示出了本發(fā)明的第一實施例。
[0029]圖5是本發(fā)明第一實施例中的減少微機電系統(tǒng)麥克風制作過程中產生的粘黏的方法的實現(xiàn)流程500。圖1是介質釋放前的微機電系統(tǒng)麥克風的一般結構的截面示意圖。如圖1所不，所述微機電系統(tǒng)麥克風包括:帶有聲學后腔6的娃襯底(SI) 1、位于所述娃襯底上的氧化膜(0X) 2、位于所述氧化膜上的第一層多晶(Polyl) 3、位于所述第一層多晶上的二氧化硅層(PE 0X) 4、位于所述二氧化硅層上的具有音孔7的第二層多晶(Poly2) 5，其中，所述微機電系統(tǒng)麥克風中的Polyl表不麥克風的基板，poly2表不麥克風的振膜。圖3為與圖2對應的微機電系統(tǒng)麥克風的俯視圖，其中，圖3上的小孔7稱為音孔。
[0030]第一實施例中的減少微機電系統(tǒng)麥克風制作過程中產生的粘黏的方法的實現(xiàn)流程500詳述如下:
[0031]在步驟501中，去除二氧化硅層，以形成聲學前腔。
[0032]在本實施例中，由于二氧化硅性質比較穩(wěn)定，而且是難溶的物質，難溶于水，也難溶于硝酸，但是可以與氫氟酸發(fā)生化學反應生成四氟化硅氣體。因此需要采用濕法腐蝕工藝，選擇含有氫氟酸的溶液對微機電系統(tǒng)麥克風進行濕法腐蝕，以腐蝕掉二氧化硅層中間位置的二氧化硅，形成聲學前腔。所述濕法腐蝕的工藝時間依據需要腐蝕的二氧化硅層的厚度和所用的溶液所含成分的比例進行調整。
[0033]在本實施例中，采用緩沖氧化物腐蝕(Buffered Oxide Etch, Β0Ε)溶液對微機電系統(tǒng)麥克風進行濕法腐蝕工藝，以腐蝕掉二氧化硅層中間位置的二氧化硅，形成聲學前腔。所述Β0Ε溶液由氫氟酸(HF)與氟化氨(NH4F)依不同比例混合而成。常用的Β0Ε溶液組成為:氫氟酸(HF):氟化氨(NH4F):水(H20) =3ml:6g: 10ml,其中氫氟酸溶液的濃度為48%。所述Β0Ε溶液可以有效腐蝕二氧化硅。
[0034]在本實施例中，利用Β0Ε溶液腐蝕二氧化硅以形成聲學前腔，可以將Β0Ε溶液直接倒入微機電系統(tǒng)麥克風的第二多晶硅層上的音孔里，所述Β0Ε溶液便可以與二氧化硅發(fā)生化學反應，慢慢腐蝕二氧化硅，形成聲學前腔。所述Β0Ε溶液中的氫氟酸起到濕法腐蝕劑的作用，而氟化氨起到緩沖劑的作用。氫氟酸腐蝕二氧化硅的過程可以用如下化學方程式表示:
[0035]4HF+Si02 — SiF4 ? +2Η20
[0036]其中，HF是氫氟酸的化學式，Si02是二氧化硅的化學式，SiF4是四氟化硅的化學式，丨表示氣體，H20是水的化學式。從上述化學方程式可以看出，氫氟酸(HF)與二氧化硅(Si02)進行化學反應可以生成四氟化硅(SiF4)氣體和水(H20)。四氟化硅在一般條件下為氣體，但是在有Β0Ε溶液中來不及揮發(fā)便與氫氟酸(HF)生成絡合物氟硅酸(H2SiF6)，與氟化氨(NH4F)生成氟硅酸銨((NH4)2SiF6)，反應方程式分別如下:
[0037]SiF4+2HF — H2SiF6
[0038]SiF4+2NH4F— (NH4)2SiF6
[0039]氟硅酸(H2SiF6)及氟硅酸銨((NH4)2SiF6)可溶于水。因此所述Β0Ε溶液腐蝕二氧化硅可生成四氟化硅氣體、氟硅酸及氟硅酸銨，部分四氟化硅氣體可以揮發(fā)出去，而氟硅酸及氟硅酸銨溶于水。因此通過Β0Ε溶液可以有效腐蝕掉二氧化硅，形成聲學前腔。
[0040]氟化氨發(fā)生化學反應生成氨氣和氫氟酸(HF)，化學反應方程式如下:
[0041]NH4F —NH3 f +HF
[0042]其中，NH4F是氟化氨的化學式，NH3是氨氣的化學式，丨表示氣體，HF是氫氟酸的化學式，氫氟酸溶于水形成氫氟酸溶液。氟化氨作為緩沖劑可以補充氫氟酸溶液的濃度，可以有效控制氫氟酸腐蝕二氧化硅的速率。
[0043]在步驟502中，清洗微機電系統(tǒng)麥克風。
[0044]在本實施例中，在步驟501中利用Β0Ε溶液腐蝕二氧化硅，經過化學反應會有新的生成物氟硅酸(H2SiF6)及氟硅酸銨((NH4)2SiF6)，而且Β0Ε溶液中的氟化氨(NH4F)也易結晶，雖然氟硅酸(H2SiF6)、氟硅酸銨((NH4)2SiF6)和氟化氨(NH4F)都溶于水，為了避免它們結晶殘留在微機電系統(tǒng)麥克風上影響后續(xù)工藝或者影響麥克風的效果，需要使用清洗微機電系統(tǒng)麥克風。清洗中使用的清洗劑是去離子水。所述去離子水，指的是將水中的強電解質去除并且將弱電解質去除到一定程度的水。優(yōu)選地，清洗的時間不小于十分鐘，以保證充分清洗掉步驟501濕法腐蝕工藝中使用的BOE溶液中的殘留物質及生成物的殘留。
[0045]在步驟503中，將微機電系統(tǒng)麥克風浸泡于低表面張力液體中。
[0046]在本實施例中，經過步驟502的使用去離子水清洗，會在微機電系統(tǒng)麥克風上殘留一定的水，而水的表面張力較大，會對步驟504造成一定的影響，因此需要將微機電系統(tǒng)麥克風在低表面張力液體中浸泡。為了保證微機電系統(tǒng)麥克風不再粘有水，將微機電系統(tǒng)麥克風在低表面張力液體中浸泡的時間不小于十分鐘。
[0047]其中，所述表面張力是液體表面層由于分子引力不均衡而產生的沿表面作用于任一界線上的張力。通常，在不同的環(huán)境中，處于界面的分子與處于相本體內的分子所受的力是不同的。以水為例，在水內部的一個分子受到周圍水分子的作用力的合力為零，但在表面的一個水分子受到的合力卻不為零，因為上層空間的氣相分子對它的吸引力小于內部的液相分子對它的吸引力，所以該分子所受到的合力不等于零，其合力方向垂直指向液體內部，結果導致液體表面具有自動縮小的趨勢，這種收縮力稱為表面張力。表面張力是物質的特性，其大小與溫度和界面兩相物質的性質有關。
[0048]在本實施例中，采用的所述低表面張力液體包括但不限于IPA (異丙醇)、酒精、丙酮等。有機液體的表面張力都小于水。在20°C的溫度下，水的表面張力為72.8達因/厘米，IPA的表面張力為21.7達因/厘米，純酒精的表面張力為22.5達因/厘米，丙酮的表面張力為23.3達因/厘米。
[0049]雖然在低表面張力液體中浸泡了微機電系統(tǒng)麥克風，但是由于低表面張力液體仍具有表面張力，在進行步驟504烘干工藝時，空腔內的液體慢慢揮發(fā)減少，也會使兩層膜吸到一起，引起粘黏。
[0050]在步驟504中，烘干微機電系統(tǒng)麥克風，以使得聲學前腔內的低表面張力液體揮發(fā)，同時用聲波振動使所述微機電系統(tǒng)麥克風的振膜振動，以減少粘黏的產生。
[0051 ] 在本實施例中，首先將浸泡于低表面張力液體中的微機電系統(tǒng)麥克風取出，然后將所述微機電系統(tǒng)麥克風放置在聲源附近烘干，烘干的目的是使得聲學前腔內的低表面張力液體揮發(fā)，而聲源產生的聲波可以導致所述微機電系統(tǒng)麥克風的振膜振動，從而在低表面張力液體揮發(fā)的同時減少粘黏的產生。其中，所述粘黏表示在烘干過程中隨著所述聲學前腔內的液體的揮發(fā)，位于所述聲學前腔上下位置的所述第二多晶硅層和所述第一多晶硅層黏到一起的現(xiàn)象；所述振膜為所述微機電系統(tǒng)麥克風的第二多晶硅層。
[0052]在本實施例中，對微機電系統(tǒng)麥克風在聲源附近實施烘干工藝，由于聲源產生的聲波可以使麥克風振膜振動，從而可以減少兩層膜接觸到一起產生粘黏的幾率。所述烘干時采用的溫度范圍為30-100攝氏度。
[0053]在本實施例的一個優(yōu)選實施方式中，所述聲源的頻率范圍為20-2000赫茲，所述聲源的聲音分貝范圍為50-100分貝，在此范圍內的聲音可以引起振膜良好地振動，從而減少粘黏的產生幾率。
[0054]本實施例通過在聲源附近對微機電系統(tǒng)麥克風實施烘干工藝，聲源產生的聲波使麥克風振膜振動，可以有效減少微機電系統(tǒng)麥克風的粘黏現(xiàn)象，提高微機電系統(tǒng)麥克風的良率。
[0055]注意，上述僅為本發(fā)明的較佳實施例及所運用技術原理。本領域技術人員會理解，本發(fā)明不限于這里所述的特定實施例，對本領域技術人員來說能夠進行各種明顯的變化、重新調整和替代而不會脫離本發(fā)明的保護范圍。因此，雖然通過以上實施例對本發(fā)明進行了較為詳細的說明，但是本發(fā)明不僅僅限于以上實施例，在不脫離本發(fā)明構思的情況下，還可以包括更多其他等效實施例，而本發(fā)明的范圍由所附的權利要求范圍決定。
【權利要求】
1.一種減少微機電系統(tǒng)麥克風制作過程中產生的粘黏的方法，所述微機電系統(tǒng)麥克風包括帶有聲學后腔的硅襯底、位于所述硅襯底上的氧化膜、位于所述氧化膜上的第一多晶硅層、位于所述第一多晶硅層上的二氧化硅層、位于所述二氧化硅層上的具有音孔的第二多晶硅層，其特征在于，所述方法包括: 去除所述二氧化硅層，以形成聲學前腔； 清洗所述微機電系統(tǒng)麥克風； 將所述微機電系統(tǒng)麥克風浸泡于低表面張力液體中； 烘干所述微機電系統(tǒng)麥克風，以使得所述聲學前腔內的所述低表面張力液體揮發(fā)，同時用聲波振動使所述微機電系統(tǒng)麥克風的振膜振動，以減少粘黏的產生，其中，所述振膜為所述微機電系統(tǒng)麥克風的第二多晶娃層。
2.根據權利要求1所述的減少微機電系統(tǒng)麥克風制作過程中產生的粘黏的方法，其特征在于，產生所述聲波的聲源的頻率范圍為20-2000赫茲，所述聲源的聲音分貝范圍為50-100 分貝。
3.根據權利要求1所述的減少微機電系統(tǒng)麥克風制作過程中產生的粘黏的方法，其特征在于，所述烘干所述微機電系統(tǒng)麥克風時采用的溫度范圍為30-100攝氏度。
4.根據權利要求1所述的減少微機電系統(tǒng)麥克風制作過程中產生的粘黏的方法，其特征在于，所述去除所述二氧化硅層采用的工藝為濕法腐蝕工藝。
5.根據權利要求4所述的減少微機電系統(tǒng)麥克風制作過程中產生的粘黏的方法，其特征在于，所述濕法腐蝕工藝使用的溶液為緩沖氧化物腐蝕(BOE)溶液。
6.根據權利要求4所述的減少微機電系統(tǒng)麥克風制作過程中產生的粘黏的方法，其特征在于，所述去除所述二氧化硅層的工藝時間依據需要去除的二氧化硅層的厚度和所用的溶液所含成分的比例進行調整。
7.根據權利要求1所述的減少微機電系統(tǒng)麥克風制作過程中產生的粘黏的方法，其特征在于，所述清洗所述微機電系統(tǒng)麥克風采用的清洗劑是去離子水。
8.根據權利要求1所述的減少微機電系統(tǒng)麥克風制作過程中產生的粘黏的方法，其特征在于，所述清洗所述微機電系統(tǒng)麥克風的清洗時間不小于十分鐘。
9.根據權利要求1所述的減少微機電系統(tǒng)麥克風制作過程中產生的粘黏的方法，其特征在于，所述低表面張力液體包括:異丙醇(IPA)、酒精或丙酮。
10.根據權利要求1所述的減少微機電系統(tǒng)麥克風制作過程中產生的粘黏的方法，其特征在于，所述將所述微機電系統(tǒng)麥克風浸泡于低表面張力液體中所需的浸泡時間不小于十分鐘。
【文檔編號】H04R31/00GK104427456SQ201310364252
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年8月20日 優(yōu)先權日:2013年8月20日
【發(fā)明者】孫其梁 申請人:無錫華潤上華半導體有限公司