一种传感器的形貌控制方法及其应用与流程

本发明涉及半导体，具体而言，涉及一种传感器的形貌控制方法及其应用。

背景技术：

1、带有梳齿结构的惯性传感器的结构制造工艺可以很好的兼容常规的集成电路制造工艺，因而受到广泛关注，常见的带有梳齿结构的惯性传感器包括梳齿结构电容式加速度传感器。

2、带有梳齿结构的惯性传感器的结构制作通常是通过晶圆直接键合的方式将一片硅片与另一片带有空腔结构的硅片键合成一体，然后在空腔结构上方通过深硅刻蚀的方式将上层硅片刻穿形成梳齿结构。如图1所示，梳齿结构分为可动齿和固定齿。梳齿的宽度以及梳齿与梳齿之间间距是设计的固定值。如图2所示，理想化的梳齿结构具有垂直、平整的形貌，梳齿结构的形貌对于惯性传感器的性能有至关重要的作用。

3、在上层硅片通过深硅刻蚀工艺逐步刻蚀的过程中，可动齿的活动空间被逐步释放。由于晶圆级刻蚀工艺的刻蚀速率特性要求有过度刻蚀的时间来保证整体晶圆的刻蚀效果。当活动空间被释放后，刻蚀工艺仍然需要继续一段时间。如图3所示，在此过刻蚀时间内，可动齿由于受自身重力以及内部静电力的作用会产生倾斜，从而把可动齿的侧面暴露在刻蚀等离子体的轰击范围内而造成结构的损伤。

4、有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的一个方面，涉及一种传感器的形貌控制方法，包括以下步骤：

2、(a)提供一第一硅片，于所述第一硅片上的设定位置依次进行浅槽刻蚀和深槽刻蚀，所述深槽刻蚀的区域部分覆盖所述浅槽刻蚀的区域，使得在所述第一硅片上形成上方具有开口、内部具有a立柱和b立柱的腔体结构；所述a立柱的高度小于所述b立柱的高度；

3、(b)在所述第一硅片的上表面形成一氧化层；

4、(c)提供一第二硅片，将所述第一硅片与所述第二硅片通过所述氧化层进行键合，并将所述第二硅片减薄至预设厚度；

5、(d)深硅刻蚀所述第二硅片形成可动齿和气体引入开口，所述可动齿的间隙暴露位于所述b立柱的上表面的所述氧化层，所述气体引入开口位于所述a立柱远离所述b立柱的一侧；

6、(e)通过所述可动齿的间隙和所述气体引入开口通入刻蚀气体刻蚀位于所述b立柱的上表面的所述氧化层以释放所述可动齿。

7、所述的传感器的形貌控制方法，能够在避免可动结构侧壁损伤的前提下，克服键合3d结构氧化层残留问题，对氧化层的刻蚀工艺有较大的冗余度，确保器件的性能可靠；增加了缓冲阻止桩后，改善了器件抗冲击性能，可靠性进一步提升。

8、本发明的另一个方面，还涉及一种惯性传感器的制备方法，包括所述的传感器的形貌控制方法。

9、所述的惯性传感器的制备方法制备得到的惯性传感器，性能可靠，梳齿结构形貌良好，灵敏度高，抗冲击性能高。

10、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

11、(1)本发明提供的传感器的形貌控制方法，能够在避免可动结构侧壁损伤的前提下，克服键合3d结构氧化层残留问题，对氧化层的刻蚀工艺有较大的冗余度，确保器件的性能可靠；增加了缓冲阻止桩后，改善了器件抗冲击性能，可靠性进一步提升。

12、(2)本发明提供的惯性传感器的制备方法，制备得到的惯性传感器，性能可靠，梳齿结构形貌良好，灵敏度高，抗冲击性能高。

技术特征：

1.一种传感器的形貌控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的传感器的形貌控制方法，其特征在于，所述浅槽刻蚀的深度为0.5～5μm。

3.根据权利要求1所述的传感器的形貌控制方法，其特征在于，所述a立柱和所述b立柱的高度差为0.5～5μm。

4.根据权利要求1所述的传感器的形貌控制方法，其特征在于，所述深硅刻蚀所述第二硅片形成所述可动齿时，所述第二硅片上与所述可动齿连接的部分构成齿枢，所述b立柱靠近所述可动齿的齿枢，所述a立柱靠近所述可动齿相对远离齿枢的一端。

5.根据权利要求1所述的传感器的形貌控制方法，其特征在于，采用深硅刻蚀工艺进行浅槽刻蚀；

6.根据权利要求1所述的传感器的形貌控制方法，其特征在于，所述氧化层的厚度为0.9～1.1μm。

7.根据权利要求1所述的传感器的形貌控制方法，其特征在于，所述氧化层包括二氧化硅层。

8.根据权利要求1所述的传感器的形貌控制方法，其特征在于，采用vhf刻蚀所述氧化层。

9.根据权利要求1所述的传感器的形貌控制方法，其特征在于，通过低压化学气相沉积法形成所述氧化层。

10.一种惯性传感器的制备方法，其特征在于，包括权利要求1～9任一项所述的传感器的形貌控制方法。

技术总结本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种传感器的形貌控制方法及其应用。该方法包括：于第一硅片上进行浅槽刻蚀和深槽刻蚀，第一硅片上形成上方有开口、内部有A立柱和B立柱的腔体结构；A立柱的高度小于B立柱；将第一硅片与第二硅片通过氧化层进行键合，将第二硅片减薄；深硅刻蚀第二硅片形成可动齿和气体引入开口，可动齿的间隙暴露位于B立柱的上表面的氧化层，气体引入开口位于A立柱远离B立柱的一侧；通过可动齿的间隙和气体引入开口通入刻蚀气体刻蚀位B立柱的上表面的氧化层以释放可动齿。该方法能避免可动结构侧壁受损伤，还能克服键合3D结构氧化层残留问题，确保器件的性能可靠；改善了器件抗冲击性能，可靠性提升。技术研发人员：徐伟,颜培力,张斌,肖勇受保护的技术使用者：上海矽睿科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/15