MEMS器件的制备方法与流程

本发明涉及半导体制造，尤其涉及一种mems器件的制备方法。

背景技术：

1、在半导体领域，尤其是mems领域，经常会用到梳齿结构，且在很多mems器件中都要求梳齿结构可以在一定范围内进行上下振动，如加速度计，陀螺仪、振荡器、惯性传感单元等。以加速度计为例，该梳齿结构进行一定幅度的上下振动，就可以监测到z轴(纵向)的振动，以获得相应的物理参量，如振动，加速度等等。然而，随着mems器件尺寸要求越来越小，该结构的制备越来越困难。既要求梳齿结构的尺寸要小，能够满足器件性能的要求，又要求该类结构在形成底部空腔的时候牺牲层要去除干净，且不要损伤底部的衬底材料。

2、相关技术中，制备具有梳齿结构的mems器件的方法通常包括湿法腐蚀法和气态氢氟腐蚀法两种。湿法腐蚀法即先在硅衬底上依次生长一层氧化硅牺牲层和一层硅结构层，然后通过光刻刻蚀的方法在硅结构层上形成梳齿结构，最后将整个刻蚀后的结构浸到腐蚀溶液中，将刻蚀开的梳齿结构下面的牺牲层去除掉，形成空腔，使得该部分梳齿结构可以悬空，可以在纵向上有一定程度的震荡。气态氢氟腐蚀法即需要在单独的气态氟化氢设备中采用气态纯氢氟将梳齿结构下面的牺牲层去除掉，形成空腔。

3、但是，湿法腐蚀法在形成空腔后，需要对器件进行干燥，若梳齿结构的深宽比比较大，会使得器件的干燥会变得比较困难，导致梳齿结构下方无法有效干燥。当梳齿结构振动时，容易粘连到下方衬底上，从而使器件失效。气态氢氟腐蚀法又存在设备价格昂贵、难以批量生产等的问题。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种mems器件的制备方法，可以降低工艺难度，无需对器件进行干燥，保证制备出的mems器件的性能要求，且无需额外的昂贵设备，可以用于批量化晶圆生产制程中。

2、本发明提供了一种mems器件的制备方法，所述制备方法包括：

3、提供一半导体晶片，所述半导体晶片包括衬底、以及依次层叠在所述衬底上的牺牲层和结构薄膜层，所述结构薄膜层上具有梳齿结构；

4、采用等离子体刻蚀的方式去除所述梳齿结构下方的牺牲层，以在所述梳齿结构和所述衬底之间形成空腔。

5、可选地，所述牺牲层为无定形碳，所述采用等离子体刻蚀的方式去除所述梳齿结构下方的牺牲层，包括：

6、将所述半导体晶片放入氧等离子体环境中，使所述梳齿结构下方的牺牲层与氧等离子体反应，生成气态产物，以去除所述梳齿结构下方的牺牲层。

7、可选地，所述牺牲层的厚度为0.1～10微米。

8、可选地，所述提供一半导体晶片，包括：

9、提供一衬底；

10、在所述衬底上形成所述牺牲层；

11、在所述牺牲层上形成所述结构薄膜层；

12、采用光刻刻蚀的方法在所述结构薄膜层上形成梳齿结构。

13、可选地，所述结构薄膜层的厚度为0.5～100微米。

14、可选地，所述梳齿结构的线宽为0.5～5微米。

15、可选地，所述结构薄膜层为单晶硅、多晶硅或氮化硅层。

16、可选地，所述结构薄膜层的生长温度大于500℃，所述牺牲层的耐热温度大于所述结构薄膜层的生长温度。

17、可选地，采用化学气相沉积法在所述衬底上形成所述牺牲层。

18、可选地，所述衬底为硅、玻璃、或者化合物半导体。

19、本发明实施例中提供的技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

20、本发明实施例提供的一种mems器件的制备方法，该制备方法中的牺牲层可以采用等离子体刻蚀的方式去除，以在梳齿结构和衬底之间形成空腔，使得梳齿结构悬空。且采用等离子体刻蚀的方法无需对器件进行干燥，不会存在现有湿法腐蚀法中干燥不充分导致器件失效的情况。同时牺牲层的去除可以在等离子体设备中进行，无需额外的昂贵设备，且该方法通常是单片进行工艺的，不存在晶圆数量的不同导致的释放有所差异，均匀性好，可以用于批量化晶圆生产制程中。

21、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

技术特征：

1.一种mems器件的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述牺牲层为无定形碳，所述采用等离子体刻蚀的方式去除所述梳齿结构下方的牺牲层，包括：

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述牺牲层的厚度为0.1～10微米。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述提供一半导体晶片，包括：

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述结构薄膜层的厚度为0.5～100微米。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述梳齿结构的线宽为0.5～5微米。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述结构薄膜层为单晶硅、多晶硅或氮化硅层。

8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述结构薄膜层的生长温度大于500℃，所述牺牲层的耐热温度大于所述结构薄膜层的生长温度。

9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，采用化学气相沉积法在所述衬底上形成所述牺牲层。

10.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述衬底为硅、玻璃、或者化合物半导体。

技术总结本发明公开了一种MEMS器件的制备方法，属于半导体加工技术领域。该制备方法包括：提供一半导体晶片，所述半导体晶片包括衬底、以及依次层叠在所述衬底上的牺牲层和结构薄膜层，所述结构薄膜层上具有梳齿结构；采用等离子体刻蚀的方式去除所述梳齿结构下方的牺牲层，以在所述梳齿结构和所述衬底之间形成空腔。采用该制备方法可以降低工艺难度，无需对器件进行干燥，保证制备出的MEMS器件的性能要求，且无需额外的昂贵设备，可以用于批量化晶圆生产制程中。技术研发人员：王飞飞,李健飞,徐宝盈受保护的技术使用者：赛莱克斯微系统科技（北京）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/15