MEMS隔膜结构体及其制造方法与流程

本发明揭示了一种mems隔膜结构体及其制造方法，更详细地说，本发明揭示了一种利用半导体工艺提高了稳定性的mems隔膜结构体及其制造方法。

背景技术：

一般来说，以针对硅基板上的薄膜材料进行加工的半导体集成电路制作工艺为基础的表面微加工技术在硅基板上制作mems隔膜结构体并且将其和半导体线路接合而得以制作微型传感器之类的mems器件。此时，mems隔膜结构体除掉作为牺牲层的非晶碳膜后从基板浮起而形成中空空间。

但是现有的mems隔膜结构体由于除掉牺牲层后形成的中空空间的高度不高而无法期待置于隔膜上的上部mems器件的热稳定性，使得隔膜结构体的稳定性降低。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明旨在解决上述问题，本发明的目的是提供一种提高隔膜结构体的机械稳定性并且提高隔膜结构体上的mems器件的热稳定性的mems隔膜结构体及其制造方法。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明的mems隔膜结构体制造方法包括下列步骤：在硅基板上形成氧化硅薄膜堤结构体；沉积粘结层后形成牺牲层；在所述牺牲层上沉积表面保护膜；蚀刻所述表面保护膜与牺牲层而在氧化硅薄膜堤结构体上形成1列至3列沟槽；在所述1列至3列沟槽内部与牺牲层的表面保护膜上沉积支持膜而形成隔膜；及除掉沉积在所述1列的支持膜内部的牺牲层而形成中空空间。

可以沉积或生长氧化硅薄膜而形成所述氧化硅薄膜堤结构体。

所述氧化硅薄膜堤结构体能以多角筒或圆筒形状形成。

可以沉积氧化硅薄膜而形成所述粘结层。

所述牺牲层能以液态旋涂方法在表面平坦地形成非晶碳层。

所述旋涂的非晶碳层可以在200～400℃烘烤(baking)1～10分钟后在300～400℃热处理10～50分钟。

在所述氧化硅薄膜堤结构体上以沟槽形成的牺牲层能以互相连接成多角筒或圆筒形状的闭锁结构构成。

所述多角筒形状可以由4角筒、6角筒、8角筒中的某一个构成。所述沟槽宽度能以1～2um形成。

所述表面保护膜可以沉积氧化硅薄膜而形成。

所述支持膜能以氧化硅薄膜或氮化硅薄膜形成或者积叠氧化硅薄膜与氮化硅薄膜而形成。

还可以包括在所述隔膜上形成mems器件的步骤。

而且，本发明的mems隔膜结构体包括：硅基板；氧化硅薄膜堤结构体，在所述硅基板上以多角筒或圆筒形状形成；隔膜，在所述氧化硅薄膜堤结构体上的以多角筒或圆筒形状以1列至3列形成的沟槽内部与牺牲层上沉积支持膜而形成；及中空空间，把所述1列沟槽上沉积的支持膜内部的牺牲层加以清除后形成。

还可以包括形成于所述氧化硅薄膜堤结构体上的粘结层。

所述多角筒形状可以是4角筒、6角筒、8角筒中的某一个。

所述牺牲层能以非晶碳层平坦地形成于表面。

所述支持膜能以氧化硅薄膜或氮化硅薄膜形成或者积叠氧化硅薄膜与氮化硅薄膜而形成。

还可包括形成于所述隔膜上的mems器件。

(三)有益效果

如前所述，根据本发明，在硅基板形成氧化硅薄膜堤结构体并且在其上配置沟槽而使得沟槽内部填埋特性优异，因此即使温度变化导致应力发生也能保持隔膜结构体的机械稳定性。

而且，根据本发明，提高了清除牺牲层后形成的中空空间的高度而得以改善置于隔膜上的mems器件的热稳定性。

附图说明

图1a至1g是示出本发明mems隔膜结构体制造工艺的剖视图。

图2是示出本发明mems隔膜结构体及形成于其上的mems器件的俯视图。

附图标记说明

10：硅基板20：氧化硅薄膜堤结构体

30：粘结层40、40a：牺牲层

50：表面保护膜60：支持膜

70：mems器件71：焊盘(pad)部

80：保护膜c：中空空间

m：隔膜

具体实施方式

下面为了让本发明所属技术领域中具备通常知识者能够轻易实行而结合较佳实施例详细说明本发明。但本发明可以通过各种不同形态实现，因此不得将本发明局限于此处说明的实施例。

下面详细说明本发明一个实施例的mems隔膜结构体及其制造方法。

图1a至图1g是示出本发明mems隔膜结构体制造工艺的剖视图，图2是示出本发明mems隔膜结构体及形成于其上的mems器件的俯视图。

首先，请参阅图1a，本发明mems隔膜结构体制造工艺在硅基板10上沉积或生长氧化硅薄膜，通过曝光及蚀刻工序以数μm的高度与数～数十μm的宽度形成氧化硅薄膜堤结构体20。在此，所述氧化硅薄膜堤结构体20以多角筒或圆筒形状形成，优选地，以4角筒、6角筒、8角筒或圆筒形状形成。

接着，请参阅图1b，利用cvd方法在整体表面上部以数十～数百nm厚度沉积扮演粘结层30功能的氧化硅薄膜。

接着，请参阅图1c，以液态旋涂方法在粘结层30上形成数μm厚的发挥牺牲层40功能的非晶碳层，在200～400℃烘烤数分钟后，优选地，烘烤1～10分钟后，在300～400℃热处理数十分钟，优选地，热处理10～50分钟。

接着，请参阅图1d，利用cvd方法以数十～数百nm厚度沉积发挥出表面保护膜50功能的氧化硅薄膜后，通过曝光及蚀刻工序在氧化硅薄膜堤结构体20上的牺牲层40形成沟槽(trench)。此时，所述沟槽以1列至3列形成，但本发明并不局限于此，沟槽宽度以1～2um形成。

在此，以所述沟槽形成的牺牲层40a是互相连接成多角筒或圆筒形状的闭锁结构，所述多角筒形状可以是4角筒、6角筒、8角筒中的某一个。

接着，请参阅图1e，在1列至3列沟槽内部与牺牲层40a的表面保护膜50上沉积支持膜60。在此，所述支持膜60沉积氧化硅薄膜或氮化硅薄膜或者把积叠了氧化硅薄膜与氮化硅薄膜的复合膜以cvd方法沉积0.5～2um厚度。

在此，所述支持膜60发挥出mems结构体的隔膜m功能，通过下侧部位的氧化硅薄膜堤结构体20的帮助让沟槽内部的深度降低而提高填埋特性地确保隔膜结构体的机械稳定性，而且所述支持膜60还发挥出下列功能，亦即，牺牲层40a的上部保护膜功能、给予支持以便针对上部mems器件动作所导致的应力具备稳定性的功能。

接着，请参阅图1f，在支持膜60上形成微型加热器、气体传感器之类的mems器件70与焊盘部71后形成保护膜80。在此，所述保护膜80沉积氧化硅薄膜或氮化硅薄膜或者把积叠了氧化硅薄膜与氮化硅薄膜的复合膜以cvd方法沉积0.5～3um厚度。

接着，请参阅图1g，如图2所示地通过曝光及蚀刻工序选择性地清除保护膜80与支持膜60的一部分而让牺牲层40a暴露于表面后，以作为干式蚀刻的氧(o2)等离子体去胶(plasmastrip)工序把作为隔膜m下侧部分的牺牲层40a的非晶碳层予以清除而形成中空空间c。亦即，只是把1列沟槽线上填埋的闭锁结构的多角筒或圆筒形状的支持膜60内部的牺牲层40a的非晶碳层选择性地清除而形成浮起的隔膜m结构体，其它部位的牺牲层40a保持原样而得以对上部mems器件的机械应力保持稳定性。

如前所述，根据本发明，由于改善了沟槽内部填埋特性而得以增加牺牲层厚度及将其清除后的中空空间c的高度。凭此，上部mems器件70的热维持特性变得优异而提高了上部mems器件70的热稳定性及器件特性。

前文详细说明了本发明的实施例，但本发明的权利范围并不局限于此，本领域的技术人员利用本发明权利要求书所定义的本发明基本概念所实施的各种变形与改良均应阐释为属于本发明的权利范围。