一种微机械锚区释放停止结构的制作方法

本技术涉及mems(微电子机械系统)加工工艺领域，特别涉及一种微机械锚区释放停止结构。

背景技术：

1、mems(微电子机械系统)加工工艺中，释放是去除牺牲层，实现结构可动的关键工艺，一般对于表面加工工艺中或者是结构层与牺牲层交替堆叠等类型的释放而言，释放主要沿牺牲层平面方向腐蚀推进，许多mems结构对释放腐蚀的边界有要求，工艺上，有控制刻蚀时间(time-mode control)来达到释放腐蚀停止边界的方法，无论是干法或是湿法都存在会有设备因气体置换与酸液置换等制程差异导致晶圆上不同元件释放腐蚀停止边界的差异，这些差异往往会造成微结构元件尺寸定义的差异，影响旋臂、悬膜或质块的大小，进而影响元件性能。当前大多是采用控制刻蚀时间(time-mode control)来定义牺牲层释放边界，停止边界存在波动与误差，无法实现任意控制牺牲层边界停止位置。为了保证元件尺寸的一致性与元件良率，往往通过单纯控制腐蚀时间不能满足，因此需要制作锚区释放停止结构。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于，克服牺牲层腐蚀时导致边界不明显、结构性能差的问题，从而提供一种微机械锚区释放停止结构。

2、本实用新型通过在mems结构中制作锚区释放停止结构，实现释放腐蚀精确停止，满足腐蚀边界要求。同时本实用新型提出的新的锚区结构设计和制作工艺，可以获得较为平坦的表面结构，实现尺寸灵活设计，减小制造难度并增大工艺窗口，以及达到提升结构强度、性能、一致性与良率的效果。

3、为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案提供了一种微机械锚区释放停止结构，所述停止结构1包括一层呈“凹”字形的停止层1、填充结构2和上结构层3。所述填充结构2填满所述停止层1形成的凹坑，所述上结构层3覆盖在停止层1与填充结构2形成的齐平面上；

4、所述停止层1的材料为多晶硅、非晶硅、氮化硅或碳化硅的单一材料，或者这几种材料中多种材料随机堆叠的复合层。

5、作为上述技术方案的改进之一，所述停止层1的凹坑内侧底部设置为直角或斜角。

6、作为上述技术方案的改进之一，所述停止层1的凹坑内侧底部中心位置凹陷设置为一级或多级阶梯式台阶形状，所述台阶形状为直角或斜角。

7、作为上述技术方案的改进之一，所述填充结构的材料为氧化硅、硼硅玻璃、磷硅玻璃或硼磷硅玻璃的单一材料，或由至少其中两种随机堆叠的复合材料；所述上结构层的材料为硅、多晶硅、非晶硅或碳化硅的单一材料，或者这几种材料中2种或者多种材料随机堆叠的复合层。

8、本实用新型提出的微机械锚区释放停止结构能够实现的的技术效果：

9、1.mems结构中制作锚区释放停止结构，可以作为单侧腐蚀阻挡或者形成独立锚区结构，实现释放腐蚀精确停止和锚区尺寸精确控制；

10、2.mems结构中增加了释放停止结构，使得腐蚀工艺窗口变大，减小制造难度，同时释放孔的设计宽容度也增加，本实用新型的停止结构在设置释放孔的位置时不需要考虑time-mode control被限定在某固定位置,而释放孔位置可以放远一点或是放近一点,不影响释放后最终牺牲层停止的位置，可做成非绝对对称的设计，实现牺牲层在单侧、两侧或四周进行腐蚀；

11、3.锚区释放停止结构采用复合层材料，搭配cmp，获得较为平坦的表面结构，有利于后续小尺寸的图形化；

12、4.锚区释放停止结构采用复合层材料，锚区释放停止结构的凹坑填充后cmp，整个锚区结构较为强壮，可靠性好，具备优异的性能、一致性及良率，可以满足对锚区结构不同尺寸的设计需求；

13、5.锚区释放停止结构对厚牺牲层适应性优异，在锚区搭配多级台阶，可以进一步减缓后续薄膜沉积时的爬坡效果，优化材料填充效果。锚区释放停止结构做成阶梯状可以降低后面长膜或是黄光涂布工艺可能填充不均的困扰,可提升生产良率。

技术特征：

1.一种微机械锚区释放停止结构，其特征在于，所述停止结构包括一层呈“凹”字形的停止层(1)、填充结构(2)和上结构层(3)；

2.根据权利要求1所述的微机械锚区释放停止结构，其特征在于，所述停止层(1)的凹坑内侧底部设置为直角或斜角。

3.根据权利要求1所述的微机械锚区释放停止结构，其特征在于，所述停止层(1)的凹坑内侧底部中心位置凹陷设置为一级或多级阶梯式台阶形状，所述台阶形状为直角或斜角。

4.根据权利要求1-3之一所述的微机械锚区释放停止结构，其特征在于，所述填充结构(2)的材料为氧化硅、硼硅玻璃、磷硅玻璃或硼磷硅玻璃的单一材料，或由至少其中两种随机堆叠的复合层；所述上结构层(3)的材料为硅、多晶硅、非晶硅或碳化硅的单一材料，或者这几种材料中多种材料随机堆叠的复合层。

技术总结本技术涉及一种微机械锚区释放停止结构，所述停止结构包括一层呈“凹”字形的停止层，或包括一层呈“凹”字形的停止层、填充结构和上结构层；其凹坑内侧底部设置为直角或斜角，或其凹坑中心位置设置为一级或多级阶梯式台阶形状，台阶形状为直角或斜角。本技术本技术实现了释放腐蚀精确停止和锚区尺寸精确控制，并且搭配多级台阶，减缓了后续薄膜沉积时的爬坡效果。技术研发人员：何政达,万蔡辛,赵成龙,陈骁,蒋樱,林谷丰,巩啸风,蔡春华受保护的技术使用者：无锡韦感半导体有限公司技术研发日：20220621技术公布日：2024/1/15