一种MEMS桥梁结构及其形成方法与流程

本发明涉及一种半导体集成电路制造领域，特别是涉及一种mems桥梁结构及其形成方法。

背景技术：

半导体晶圆在制造过程中以及随后在晶圆上制作电子元件及线路时均会发生翘曲的状况。翘曲，也称弯曲，在半导体领域中是指晶圆发生形变而不平整的现象。翘曲会影响晶圆的品质及半导体制程工艺的进行，例如，在光刻蚀过程中，若晶圆发生形变，其光照表面不平整，会导致掩膜结构不能形成清晰的图像，从而影响刻蚀的精准性。非晶硅是硅的同素异形体形式，能够以薄膜形式沉积在各种基板上，为各种电子应用提供某些独特的功能。非晶硅被用在大规模生产的微机电系统(mems)和纳米机电系统(nems)、太阳能电池、微晶硅和微非晶硅、甚至对于各种基板上的滚压工艺技术都是有用的。

如图1所示，图1显示为现有技术中的mems桥梁结构层的示意图。其中包括衬底01，以及位于衬底上的含钛薄膜层02，在含钛薄膜层02上设有氧化硅薄膜层03。由于薄膜层内部的应力作用，会使得所述桥梁结构释放以后引起桥梁翘曲的现象，从而影响后续封装测试。通常在mems微机电系统的制造中，需要基于晶圆进行多次的材料沉积、光刻、刻蚀等工艺，由于器件结构精密度较高，因此，需要将晶圆翘曲控制在可接受的范围内，但在制程中经过高温、研磨等工艺后会产生大量的应力导致桥梁结构的翘曲加重而失控，翘曲失控会导致诸多问题，这些问题都会导致产品性能的不稳定、以及降低产品的产出率和良率。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种mems桥梁结构及其形成方法，用于解决现有技术中mems桥梁结构释放以后引起的桥梁翘曲，从而影响后续封装测试的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种mems桥梁结构，至少包括：衬底；位于所述衬底上的含钛薄膜层；位于所述含钛薄膜层上的氧化硅薄膜层；位于所述氧化硅薄膜层上的复合薄膜层。

优选地，所述衬底为硅基板。

优选地，所述衬底为二氧化硅膜层或非晶硅膜层。

优选地，位于所述衬底上的含钛薄膜层中含有钛和氮化钛，所述含钛薄膜层的厚度为100埃至200埃。

优选地，位于所述衬底上的含钛薄膜层为氮化钛膜层，所述氮化钛膜层的厚度为100埃至200埃。

优选地，所述氧化硅薄膜层的厚度为500埃至800埃。

优选地，所述复合薄膜层由二氧化硅-氮化硅-二氧化硅的层叠结构构成，所述层叠结构中两层二氧化硅的厚度均为100埃至400埃，所述氮化硅的厚度为300埃至600埃。

本发明提供还一种mems桥梁结构的形成方法，至少包括以下步骤：步骤一、提供一衬底，在所述衬底上形成含钛薄膜层；步骤二、在所述含钛薄膜层上形成氧化硅薄膜层；步骤三、在所述氧化硅薄膜层上形成复合薄膜层。

优选地，步骤一中的所述含钛薄膜层中含有钛和氮化钛，形成该含钛薄膜层的方法为物理气相沉积法，所述含钛薄膜层形成的厚度为100埃至200埃。

优选地，步骤一中的所述含钛薄膜层为氮化钛膜层，形成该氮化钛膜层的方法为物理气相沉积法，所述氮化钛膜层形成的厚度为100埃至200埃。

优选地，步骤二中的氧化硅薄膜层的形成方法为化学气相沉积法。

优选地，所述氧化硅薄膜层的形成厚度为500埃至800埃。

优选地，步骤三中的复合薄膜层为二氧化硅-氮化硅-二氧化硅的层叠结构。

优选地，所述层叠结构的形成方法为化学气相沉积法。

优选地，所述层叠结构中两层二氧化硅的厚度均为100埃至400埃，所述氮化硅的厚度为300埃至600埃。

如上所述，本发明的mems桥梁结构及其形成方法，具有以下有益效果：通过在对桥梁结构应力的控制来中和几种薄膜应力：通过增加多种反作用应力的薄膜，应用于mems工艺中带桥梁结构的工艺中，可以有效降低桥梁结构释放以后引起的桥梁翘曲，从而影响后续封装测试。既不影响整体桥梁结构的厚度，同时又有利于后续光刻工艺对准及后续蚀刻沟道的控制。由于采用多种复合薄膜，薄膜的应力被多层薄膜中和，防止桥梁翘曲。

附图说明

图1显示为现有技术中的mems桥梁结构层的示意图；

图2显示为本发明的mems桥梁结构层的示意图；

图3显示为本发明的mems桥梁结构的tem图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图2至图3。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

实施例一

参考图2，图2显示为本发明的mems桥梁结构层的示意图。mems桥梁结构，其特征在于，至少包括：衬底01；位于所述衬底01上的含钛薄膜层02；位于所述含钛薄膜层02上的氧化硅薄膜层03；位于所述氧化硅薄膜层03上的复合薄膜层。本发明优选地，所述衬底为硅基板，或者为二氧化硅膜层或非晶硅膜层。本实施例中优选地，所述衬底为二氧化硅膜层。本实施例中优选地，位于所述衬底01上的含钛薄膜层02中含有钛和氮化钛，也就是说，该含钛薄膜层02由钛物质和氮化钛物质混合构成。进一步地，所述含钛薄膜层的厚度为100埃至200埃。本实施例中进一步优选地，所述含钛薄膜层的厚度为150埃。

同时，所述氧化硅薄膜层03的厚度为500埃至800埃。位于所述氧化硅薄膜层03上的所述复合薄膜层由二氧化硅-氮化硅-二氧化硅的层叠结构构成，所述层叠结构中两层二氧化硅的厚度均为100埃至400埃，所述氮化硅的厚度为300埃至600埃。也就是说，如图2所示，所述复合薄膜层为三层的层叠结构，本实施例中，所述层叠结构中位于最下层的为二氧化硅04，中间层为氮化硅05，上层为二氧化硅06，三者构成所述复合薄膜层。进一步地，本实施例中，所述层叠结构中最下层的二氧化硅04的厚度为350埃。中间层的氮化硅05的厚度为450埃，最上层的二氧化硅06的厚度为350埃。由于采用复合薄膜层，应力被复合薄膜层中和，从而防止桥梁翘曲。

本实施例还提供该mems桥梁结构的形成方法，参考图2形成的本发明的mems桥梁结构层的示意图。具体包括以下步骤：

步骤一、提供一衬底01，该衬底优选为二氧化硅膜层，在所述衬底01上形成含钛薄膜层02；进一步地，本实施例中所述含钛薄膜层02中含有钛和氮化钛，并且优选地，形成该含钛薄膜层的方法为物理气相沉积法，所述含钛薄膜层02形成的厚度为100埃至200埃。更进一步地，本实施例中采用物理气相沉积法形成的所述含钛薄膜层的厚度为150埃。

步骤二、在所述含钛薄膜层02上形成氧化硅薄膜层03；本实施例中所述氧化硅薄膜层02的形成方法为化学气相沉积法。并且进一步地，所述氧化硅薄膜层03的形成厚度为500埃至800埃。更进一步地，采用化学气相沉积法沉积的所述氧化硅薄膜层03的厚度为600埃。

步骤三、在所述氧化硅薄膜层03上形成复合薄膜层。本实施例中，所述复合薄膜层为二氧化硅-氮化硅-二氧化硅的层叠结构。所述层叠结构中位于最下层的为二氧化硅04，中间层为氮化硅05，上层为二氧化硅06，三者构成所述复合薄膜层。进一步地，所述层叠结构中两层二氧化硅的厚度均为100埃至400埃，所述氮化硅的厚度为300埃至600埃。本实施例更进一步地，同时，形成所述层叠结构的方法为化学气相沉积法。本实施例中采用化学气相沉积法形成的所述层叠结构中最下层的二氧化硅04的厚度为350埃。中间层的氮化硅05的厚度为450埃，最上层的二氧化硅06的厚度为350埃。由于采用复合薄膜层，应力被复合薄膜层中和，从而防止桥梁翘曲。图3显示为本发明的mems桥梁结构的tem图。通过图3可以看出，mems桥梁结构的翘曲现象得到了明显的改善。

本发明包括mems桥梁结构及其形成方法，应用于mems工艺中带桥梁结构的工艺中，可以有效降低桥梁结构释放以后引起的桥梁翘曲，从而影响后续封装测试。本发明提供的mems桥梁结构及其形成方法，主要是通过在对桥梁结构应力的控制来中和几种薄膜应力：通过增加多种反作用应力的薄膜，既不影响整体桥梁结构的厚度，同时又有利于后续光刻工艺对准及后续蚀刻沟道的控制。

实施例二

参考图2，图2显示为本发明的mems桥梁结构层的示意图。mems桥梁结构，其特征在于，至少包括：衬底01；位于所述衬底01上的含钛薄膜层02；位于所述含钛薄膜层02上的氧化硅薄膜层03；位于所述氧化硅薄膜层03上的复合薄膜层。本发明优选地，所述衬底为硅基板，或者为二氧化硅膜层或非晶硅膜层。本实施例中优选地，所述衬底为二氧化硅膜层。

本实施例二与实施例一不同的是，位于所述衬底01上的含钛薄膜层02为氮化钛膜层，也就是说，该含钛薄膜层02只由一种氮化钛物质构成。进一步地，所述含钛薄膜层02的厚度为100埃至200埃。本实施例中进一步优选地，所述含钛薄膜层的厚度为130埃。同时，本实施例中所述氧化硅薄膜层03的厚度为500埃至800埃。位于所述氧化硅薄膜层03上的所述复合薄膜层由二氧化硅-氮化硅-二氧化硅的层叠结构构成，所述层叠结构中两层二氧化硅的厚度均为100埃至400埃，所述氮化硅的厚度为300埃至600埃。也就是说，如图2所示，所述复合薄膜层为三层的层叠结构，本实施例中，所述层叠结构中位于最下层的为二氧化硅04，中间层为氮化硅05，上层为二氧化硅06，三者构成所述复合薄膜层。进一步地，本实施例中，所述层叠结构中最下层的二氧化硅04的厚度为300埃。中间层的氮化硅05的厚度为500埃，最上层的二氧化硅06的厚度为300埃。由于采用复合薄膜层，应力被复合薄膜层中和，从而防止桥梁翘曲。

本实施例还提供该mems桥梁结构的形成方法，参考图2形成的本发明的mems桥梁结构层的示意图。具体包括以下步骤：

步骤一、提供一衬底01，该衬底优选为二氧化硅膜层，在所述衬底01上形成含钛薄膜层02；进一步地，本实施例中所述含钛薄膜层02中只含有氮化钛，并且优选地，形成该含钛薄膜层的方法为物理气相沉积法，所述含钛薄膜层02形成的厚度为100埃至200埃。更进一步地，本实施例中采用物理气相沉积法形成的所述含钛薄膜层的厚度为130埃。

步骤二、在所述含钛薄膜层02上形成氧化硅薄膜层03；本实施例中所述氧化硅薄膜层02的形成方法为化学气相沉积法。并且进一步地，所述氧化硅薄膜层03的形成厚度为500埃至800埃。更进一步地，采用化学气相沉积法沉积的所述氧化硅薄膜层03的厚度为650埃。

步骤三、在所述氧化硅薄膜层03上形成复合薄膜层。本实施例中，所述复合薄膜层为二氧化硅-氮化硅-二氧化硅的层叠结构。所述层叠结构中位于最下层的为二氧化硅04，中间层为氮化硅05，上层为二氧化硅06，三者构成所述复合薄膜层。进一步地，所述层叠结构中两层二氧化硅的厚度均为100埃至400埃，所述氮化硅的厚度为300埃至600埃。本实施例更进一步地，同时，形成所述层叠结构的方法为化学气相沉积法。本实施例中采用化学气相沉积法形成的所述层叠结构中最下层的二氧化硅04的厚度为300埃。中间层的氮化硅05的厚度为500埃，最上层的二氧化硅06的厚度为300埃。由于采用复合薄膜层，应力被复合薄膜层中和，从而防止桥梁翘曲。图3显示为本发明的mems桥梁结构的tem图。通过图3可以看出，mems桥梁结构的翘曲现象得到了明显的改善。

综上所述，本发明包括mems桥梁结构及其形成方法，应用于mems工艺中带桥梁结构的工艺中，可以有效降低桥梁结构释放以后引起的桥梁翘曲，从而影响后续封装测试。本发明提供的mems桥梁结构及其形成方法，主要是通过在对桥梁结构应力的控制来中和几种薄膜应力：通过增加多种反作用应力的薄膜，既不影响整体桥梁结构的厚度，同时又有利于后续光刻工艺对准及后续蚀刻沟道的控制。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。