用于转移膜的方法与流程

本发明涉及微电子和微系统领域。特别是，本发明涉及一种用于生产包括膜的结构的方法，所述膜具有能够在至少一个空腔上方变形的压电特性。

背景技术：

1、mems(微机电系统)器件广泛用于生产各种传感器。许多这些mems器件的工作原理是使空腔上方的柔性膜振动。例如，可以提及pmut(压电微机械超声换能器)微系统。在操作中，由物理参数(例如，声波的传播)产生的膜的振动被转换成电信号(或反之亦然，这取决于器件是处于接收器模式还是发射器模式)。

2、为了制造具有悬置在空腔上方的膜的结构，可以采取多种方法。第一种方法包括拆开先前接合到设置有空腔的衬底的soi(绝缘体上硅)衬底。另一种方法包括沉积和通过化学侵蚀释放膜的步骤。

3、通过牺牲沉积形成悬置的膜具有多个缺点：空腔中的空的空间可能是有限的，在释放期间将膜接合到空腔底部的风险、部分释放的风险、管理膜上的机械应力的困难等。此外，在通过研磨/化学侵蚀去除soi衬底之前通过接合soi衬底形成悬置的膜允许更好地控制空腔中的气氛(在接合时密封)。然而，这种操作相对昂贵，因为它需要消耗soi衬底。

4、另一个更简洁的替代方案包括使用smart-cuttm技术将层直接转移到空腔上方，以便形成悬置的膜。

5、利用该替代方案，难以将膜转移到具有大尺寸的空腔上方。然而，真正需要的是具有大尺寸的空腔，特别是对于pmut器件，其中，空腔通常测量为几百微米，使得它们的工作频率不太高并且介于0.1至10mhz之间。

6、法国专利fr2715502描述了如何使用smart-cut转移悬置在空腔上方的膜。根据该教导，当包括腔的衬底由硅制成时，腔的尺寸(lmax)应当小于被转移的膜的厚度(e0)的10倍。空腔的“尺寸”应理解为衬底正面的主平面中的横向尺寸，例如，宽度、长度、直径等。

7、另外，使用smart-cuttm型方法转移的膜的最大厚度(e0)受到供体衬底植入能量的限制，因此不能超过几微米。具体而言，可允许更深植入的高能量离子植入器(>250kev)具有低通量，并且离子植入步骤将需要大量时间。因此，为了植入目标剂量(若干1016cm-2)，该方法将难以执行(缓慢)并且是昂贵的。此外，这样的设备不是标准的。结果，使用smart-cut获得的这种类型的结构中的空腔的最大横向尺寸不能大于几十微米。

技术实现思路

1、本发明旨在克服所有或一些上述缺点。本发明涉及一种使用smart-cut将压电性质的膜转移到包括至少一个大尺寸空腔的衬底上的方法。

2、为此，本发明涉及一种用于生产在至少一个空腔上方包括压电性质的膜的器件的方法，该方法包括以下步骤：

3、a)提供载体衬底，该载体衬底具有在平面(x，y)上方延伸的第一面并且设置有开口到该第一面上的空腔，该空腔在该平面(x，y)中具有大于30μm的横向尺寸，

4、b)提供供体衬底，该供体衬底设置有通过穿过所述供体衬底的正面植入轻物质而形成的掩埋的弱化平面，所述弱化平面界定表面层，

5、c)在所述供体衬底的正面上沉积加强层，所述加强层由厚度大于500nm的压电材料制成，

6、d)在布置在所述载体衬底的第一面与所述加强层之间的接合界面处接合载体衬底和供体衬底，

7、e)在步骤d)之后，在掩埋的弱化平面处分离所述供体衬底，以便将包括所述表面层和所述加强层的膜转移到所述载体衬底，所述膜位于所述空腔上方。

8、根据该生产方法的其他有利和非限制性特征，该方法可以单独实施或以任何技术上可行的组合实施：

9、ο所述供体衬底由硅或碳化硅制成。

10、ο所述载体衬底由硅制成，

11、ο所述供体衬底由硅制成，并且所述加强层在低于450℃的温度下沉积。

12、ο所述供体衬底由碳化硅制成，并且所述加强层在低于850℃的温度下沉积。

13、ο植入的轻物质是氢离子和/或氦离子。

14、ο在所述加强层与所述载体衬底之间插入第一导电层，所述第一层与所述加强层直接接触并且被配置为形成所述器件的下电极，

15、ο在所述加强层与所述载体衬底之间插入接合层，所述接合层与所述载体衬底直接接触，所述接合层优选地由氧化硅制成，

16、ο在所述加强层上形成第二导电层，所述第二层被配置为形成所述器件的上电极，

17、ο该方法包括在分离步骤e)之后在所述表面层上进行至少一个机械研磨操作和/或至少一个化学机械抛光操作和/或至少一个化学蚀刻操作，

18、ο接合的步骤d)包括通过分子粘附在一方面设置有所述加强层(3)的所述供体衬底(2)与另一方面所述载体衬底(1)的所述第一面(12)之间进行接合，

19、ο在步骤e)之后执行在表面层的自由表面上沉积的步骤，以便增加表面层的厚度。

20、根据本发明的另一方面，本发明还涉及一种供体衬底，所述供体衬底被配置为将压电性质的膜转移到载体衬底，所述载体衬底设置有至少一个具有大于30μm的横向尺寸的空腔，所述供体衬底包括：

21、弱化平面，所述弱化平面被布置在所述供体衬底(2)中并且界定表面层，以及

22、加强层，所述加强层被布置在所述表面层(22)上，所述加强层由厚度(e)大于500nm的压电材料制成

技术特征：

1.一种用于生产器件(10)的方法，所述器件(10)在至少一个空腔(11)上方包括压电性质的膜(14)，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述供体衬底(2)由硅或碳化硅制成。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述载体衬底(1)由硅制成。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述供体衬底(2)由硅制成，并且所述加强层(13)在低于450℃的温度下沉积。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述供体衬底由碳化硅制成，并且所述加强层(13)在低于850℃的温度下沉积。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所植入的轻物质是氢离子和/或氦离子。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述加强层(13)与所述载体衬底(1)之间插入第一导电层(31)，所述第一导电层(31)与所述加强层(13)直接接触并且被配置为形成所述器件(10)的下电极(31)。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述加强层(13)与所述载体衬底(1)之间插入接合层(32)，所述接合层(32)与所述载体衬底(1)直接接触。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述接合层(32)由氧化硅制成。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述加强层(13)上形成第二导电层(33)，所述第二导电层(33)被配置为形成所述器件(10)的上电极(33)。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法包括在分离步骤e)之后在所述表面层(22)上进行至少一个机械研磨操作和/或至少一个化学机械抛光操作和/或至少一个化学蚀刻操作。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，接合的步骤d)包括通过分子粘附在一方面设置有所述加强层(3)的所述供体衬底(2)与另一方面所述载体衬底(1)的所述第一面(12)之间进行接合。

13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在步骤e)之后执行在所述表面层(22)的自由表面上沉积的步骤，以便增加所述表面层(22)的厚度。

14.一种供体衬底(2)，所述供体衬底(2)被配置为将压电性质的膜(14)转移到载体衬底，所述载体衬底设置有至少一个具有大于30μm的横向尺寸的空腔，所述供体衬底(2)包括：

技术总结本发明涉及一种用于生产器件(10)的方法，该器件包括悬于至少一个空腔(11)上方的压电膜(14)，该方法包括：a)提供支撑衬底(1)，该支撑衬底配备有在该支撑衬底的正面(12)上开口的空腔(11)，所述空腔(11)具有大于30μm的横向尺寸；b)提供供体衬底(2)，该供体衬底(2)配备有界定表面层(22)的、位于表面下方的弱化平面(20)；c)在供体衬底(2)的正面(21)上沉积加强层(13)，该加强层(13)由厚度(e)大于500纳米的压电材料制成；d)组装支撑衬底(1)和供体衬底(2)；e)在弱化平面(20)处分裂供体衬底(2)，以便将包括表面层(22)和加强层(13)的膜(14)转移到支撑衬底(1)上。技术研发人员：F-X·达尔拉斯,布鲁诺·吉瑟兰受保护的技术使用者：索泰克公司技术研发日：技术公布日：2024/1/13