一种具有低翘曲度的晶圆的制作方法

本发明涉及半导体，尤其涉及一种具有低翘曲度的晶圆。

背景技术：

1、随着微机电系统(mems，micro-electro-mechanical system)技术近些年的飞速发展，越来越多的mems工序及器件对于膜层沉积后的应力提出了要求。在薄膜真空规方面，沉积后的晶圆膜片应力大小会影响最终产品的零位漂移、稳定性等参数性能。膜层应力的大小宏观上表现为不同程度的晶圆形变，行业内通常采用翘曲度来衡量膜片的形变量进而反应出膜片承受应力的大小。目前，膜层应力主要由于沉积工艺成膜时的各种参数条件导致，而沉积膜层时应力可分为热应力、内应力与外应力。通过调整工艺参数可以减小膜层应力，但不能完全避免。因此本发明提出一种新的膜层结构，使得沉积后晶圆所受应力较小，翘曲度较低。

技术实现思路

1、本发明提供一种具有低翘曲度的晶圆，用以解决现有晶圆沉积膜层结构后所受应力大、翘曲度高的问题，实现在保证膜层质量的同时降低沉积后晶圆受到的应力，降低晶圆的翘曲度，从而提高成品真空规的性能。

2、本发明提供一种具有低翘曲度的晶圆，包括：

3、基底，所述基底具有第一面和与所述第一面相背的第二面；

4、膜层结构，设置于所述基底的第一面和/或第二面；所述膜层结构包括至少一层功能膜层和至少一层平衡膜层，所述平衡膜层对所述基底产生的应力与所述功能膜层对所述基底产生的应力方向相反，以减小所述晶圆所受的合应力。

5、上述方案中，晶圆包括基底和设置于基底上的膜层结构，膜层结构能减小晶圆的翘曲度。膜层结构包括至少一层功能膜层和至少一层平衡膜层，平衡膜层对基底产生的应力与功能膜层对基底产生的应力方向相反，其中功能膜层是实现晶圆所需的功能膜层结构，通常功能膜层由于材料热膨胀系数与基底材料有差异会对晶圆产生应力，平衡膜层是通过平衡膜层材料与基底材料的热膨胀系数差别对晶圆产生与功能膜层相反方向的应力，通过平衡膜层与功能膜层对晶圆之间产生的应力的相互作用，使得膜层间应力相互抵消，使得整体晶圆所受合应力减小，从而降低整体晶圆的翘曲度。

6、在一种可能的设计中，所述功能膜层包括钛膜、铜膜、铬膜、金膜、银膜中的一种或几种。

7、在一种可能的设计中，所述平衡膜层包括铜膜、铝膜、铬膜、二氧化硅膜中的一种或几种。

8、通过对功能膜层和平衡膜层材料的合理选择，可以使得平衡膜层与功能膜层达到更好的协同作用，更大限度地减小整体晶圆所受合应力，从而更有效地降低整体晶圆的翘曲度。

9、当然，功能膜层和平衡膜层的材料并不仅限于本发明上述公开的材料，只要能满足通过平衡膜层与功能膜层对晶圆之间产生的应力的相互作用，使得膜层间应力相互抵消，使得整体晶圆所受合应力减小，从而降低整体晶圆的翘曲度的技术原理的材料都可以。

10、在一些可能的设计中，当膜层结构包括多层所述功能膜层和多层所述平衡膜层，多层所述功能膜层和多层所述平衡膜层可以在远离所述基底的方向上分别设置于所述基底的表面，还可以是多层所述功能膜层和多层所述平衡膜层在远离所述基底的方向上交替于所述基底的表面。

11、在一种可能的设计中，所述平衡膜层与所述功能膜层的厚度比为1：(0.1-10)。

12、可选地，所述平衡膜层与所述功能膜层的厚度比可以为1:0.1、1:0.5、1:1、1:1.5、1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9或1：10等，当然也可以是上述范围内的其他值，在此不做限定。针对不同种类的功能膜层，选用的平衡膜层的种类也不同，相应地，平衡膜层与功能膜层的厚度比也就不同。

13、可以理解地，可根据基底材料，选取适当材料通过调节厚度平衡功能膜层施加给晶圆的应力，若选取材料热膨胀系数大于基底材料热膨胀系数，则平衡膜层表现为压应力，反之则平衡膜层表现为张应力，压力的大小随平衡膜层厚度的增大而增大。通过对所述平衡膜层与所述功能膜层的厚度比的合理选择，可以使得平衡膜层与功能膜层达到更好的协同作用，更大限度地减小整体晶圆所受合应力，从而更有效地降低整体晶圆的翘曲度。

14、在一种可能的设计中，所述平衡膜层设置于所述基底的第一面和/或第二面。

15、可以理解地，为了得到低翘曲度的晶圆，同时对晶圆最外层金属材料要求的，根据本发明的设计可以采用调整平衡膜层与功能膜层的相对位置来实现。所述平衡膜层可以设置在与功能膜层相同的一面，也可以设置在于功能膜层相反的一面。例如，在设计过程中，对于功能膜层必须置于最外层的，可以通过将平衡膜层置于与功能膜层处于基底相同面的内层实现，还可以将平衡膜层置于与功能膜层处于基底相反的面，进而达到有效降低晶圆翘曲度的目的。对于功能膜层不必须置于最外层的，可以将功能膜层设置在平衡膜层与基底之间。在一种可能的设计中，所述基底选自石英、硅、sic、sin中的一种。

16、上述方案中，晶圆的翘曲度≤0.625‰，将其应用在薄膜真空规方面，能够提高最终产品的精确度等性能参数。

17、本发明提供的一种具有低翘曲度的晶圆包括基底和设置于基底上的膜层结构，膜层结构能减小晶圆的翘曲度。膜层结构包括至少一层功能膜层和至少一层平衡膜层，平衡膜层对基底产生的应力与功能膜层对基底产生的应力方向相反，其中功能膜层是实现晶圆所需的功能膜层结构，通常功能膜层由于材料热膨胀系数与基底材料有差异会对晶圆产生应力，平衡膜层是通过平衡膜层材料与基底材料的热膨胀系数差别对晶圆产生与功能膜层相反方向的应力，通过平衡膜层与功能膜层对晶圆之间产生的应力的相互作用，使得膜层间应力相互抵消，使得整体晶圆所受合应力减小，从而降低整体晶圆的翘曲度。

技术特征：

1.一种具有低翘曲度的晶圆，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的晶圆，其特征在于，所述功能膜层包括钛膜、铜膜、铬膜、金膜、银膜中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的晶圆，其特征在于，所述平衡膜层包括铜膜、铝膜、铬膜、二氧化硅膜中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的晶圆，其特征在于，所述平衡膜层与所述功能膜层的厚度比为1：(0.1-10)。

5.根据权利要求1所述的晶圆，其特征在于，所述平衡膜层设置于所述基底的第一面和/或第二面。

6.根据权利要求1所述的晶圆，其特征在于，所述基底的材料选自石英、硅、sic、sin中的一种。

7.根据权利要求1所述的晶圆，其特征在于，所述晶圆的翘曲度≤0.625‰。

技术总结本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种具有低翘曲度的晶圆，晶圆包括基底和设置于基底上的膜层结构，膜层结构能减小晶圆的翘曲度。膜层结构包括至少一层功能膜层和至少一层平衡膜层，平衡膜层对基底产生的应力与功能膜层对基底产生的应力方向相反，以减小所述晶圆所受的合应力，功能膜层是实现晶圆所需的功能膜层结构，通常功能膜层由于材料热膨胀系数与基底材料有差异会对晶圆产生应力，平衡膜层是通过平衡膜层材料与基底材料的热膨胀系数差别对晶圆产生与功能膜层相反方向的应力，通过平衡膜层与功能膜层对晶圆之间产生的应力的相互作用，使得膜层间应力相互抵消，使得整体晶圆所受合应力减小，从而降低整体晶圆的翘曲度。技术研发人员：姜浩延,韩雪飞,林立男,张琳琳,曹文静,孙润吉,唐嫒尧,陶硕受保护的技术使用者：北京晨晶电子有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/12