一种薄膜释放监测结构及制作方法与流程

本技术涉及mems工艺的，尤其是涉及一种薄膜释放监测结构及制作方法。

背景技术：

1、mems制造工艺（microelectromechanical systems，mems）是下至纳米尺度，上至毫米尺度微结构加工工艺的通称，主要包括表面微加工技术、体微加工技术、liga技术等。

2、其中表面微加工技术是利用薄膜沉积、光刻、刻蚀等方法，通过将材料逐层添加在基底上，最后通过刻蚀气体或者刻蚀药剂溶液腐蚀去除牺牲层，并通过刻蚀气体、溶液的流通而排出，从而构造微结构。

3、在一些mems谐振器、麦克风、开关等产品的生产工艺中，通常需要运用表面微加工技术。其中在使用腐蚀性溶液或气体药剂（后面简称药剂）去除牺牲层的过程中，药剂会和其他层结构发生一定的反应，若是药剂浓度过大或者反应时间过长，容易导致其他一些层结构也被过度刻蚀而达不到预定厚度，从而影响mems器件的产品的性能；若是药剂浓度太低或者反应时间过短，则可能出现微结构与牺牲层粘连而无法完全释放的情况，从而导致mems器件无法正常工作。

4、相关技术中通过精确控制投放药剂浓度、比例和反应时间的方式，来减少产品出现释放反应不足或反应过度的情况，但上述方案不能及时监测了解产品的释放反应状况，工艺偏差或者操作失误导致的问题要等到mems器件制造完毕后通过破坏性拆解才能发现，无法在生产过程中及时监测从而避免产品的良率降低。

技术实现思路

1、为了能够及时了解产品牺牲层的释放反应状况，本技术提供一种薄膜释放监测结构及制作方法。

2、第一方面，本技术提供一种薄膜释放监测结构，采用如下的技术方案：

3、包括：

4、基板；

5、 下电极板，所述下电极板设置于所述基板顶面，所述下电极板设有刻度标识；

6、牺牲层，形成于所述下电极板的表面且覆盖所述刻度标识，所述牺牲层开设有环槽，所述环槽显露所述下电极板，且所述刻度标识位于所述环槽内侧；以及

7、 上电极板，形成于所述牺牲层的表面，所述上电极板的周缘填充及密封所述环槽且与所述环槽内的所述下极板相连；

8、所述上电极板上开设有位于所述环槽内侧且与所述刻度标识有预设距离的刻蚀孔，所述刻蚀孔用于填充药剂以刻蚀所述牺牲层，所述刻度标识用于与通过所述刻蚀孔而刻蚀的所述牺牲层的相对位置判断刻蚀结果。

9、通过采用上述技术方案，在进行mems产品表面微加工生产时，所述薄膜释放监测结构可以跟随所述mems结构同时进行生产，从而模拟所述mems结构的层次结构，使得所述薄膜释放监测结构和mems结构均具有相同的基板、下电极板、牺牲层和上电极板，以减少工艺工程监测时存在变量的影响；

10、通过对具有相同层次结构的薄膜释放监测结构进行监测，从而得出在相同环境中，mems结构的牺牲层的刻蚀情况，以进一步控制释放工艺从而减少产品出现释放反应过度或反应不足的情况；

11、并且刻度标识结构仅设置在薄膜释放监测结构上，而无需设置在mems结构上，在监测牺牲层的刻蚀情况时，不会破坏mems结构；

12、通过设置所述环槽，并通过使用上电极板进行环槽的填充，从而将上电极板和下电极板之间的牺牲层与薄膜释放监测结构外部的牺牲层相互隔离，仅允许通过进入到所述刻蚀孔内的药剂进行上电极板和下电极板之间的封闭牺牲层的刻蚀，消除了位于薄膜释放监测结构外部的牺牲层刻蚀过程对环槽内的牺牲层造成的影响，同时也消除了薄膜释放监测结构对周边其他mems结构的影响；

13、药剂通过所述刻蚀孔进行刻蚀时，位于刻蚀孔周侧的牺牲层逐渐被刻蚀，由于刻蚀孔和刻度标识为预设距离，可以通过检测牺牲层边沿在刻度标识上的位置，从而获知牺牲层的刻蚀进度情况。

14、可选的，所述刻度标识包括间隔设置的多个刻度单元，所述刻度单元为凹槽或凸起。

15、通过采用上述技术方案，刻度单元可以是图形化刻蚀在下电极板上的凹槽，或者是图形化刻蚀下电极板后所留下的凸起结构。

16、可选的，多个所述刻度单元到刻蚀孔的距离呈等差设置；

17、或，多个所述刻度单元到穿过刻蚀孔中心的一条直线的垂直距离呈等差设置。

18、通过采用上述技术方案，药剂在刻蚀牺牲层时，以刻蚀孔为圆心逐渐向外刻蚀，刻度单元到刻蚀孔的距离为等差设置或者到刻蚀范围的一条直径的垂直距离为等差设置，可以通过刻蚀孔周侧已刻蚀区域的边沿通过所经过的刻度单元的数量或者所处刻度标识的位置以及刻蚀时间计算得出刻蚀速度。

19、可选的，多个所述刻度单元共线且等间隔排列。

20、通过采用上述技术方案，以直线等间隔的方式设置刻度单元，便于设计用于生产的测量程序，并且能够采用图像采集分析设备进行释放结果的自动采集和量测。

21、可选的，所述刻蚀孔设置有两个，所述刻度标识所在的直线垂直且等分两个刻蚀孔的连线。

22、通过采用上述技术方案，当所生产的mems结构为两个刻蚀孔时，能够加快牺牲层的释放进度，从而提高生产效率，对应的，为了保持变量相同，薄膜释放监测结构也需要对应设置两个刻蚀孔，此时刻度标识和两个刻蚀孔所在的直线垂直，且能够等分该线段，从而保持位于该线段一侧的刻度单元到该线段的距离为等差数列设置。

23、可选的，所述上电极板能透光。

24、通过采用上述技术方案，在取出薄膜释放监测结构时，可以通过显微镜或者其他光学设备观测的方式获知牺牲层的刻蚀情况。

25、可选的，所述牺牲层及所述上电极板背离所述基板的表面分别形成有与所述刻度标识对应的凹槽或者凸起。

26、通过采用上述技术方案，通过在牺牲层和上电极板上设置凹槽或凸起，便于在通过显微镜或者其他光学设备进行观测时，直接将该凹槽或凸起和牺牲层被刻蚀的边沿进行比对即可。

27、第二方面，本技术还提供一种薄膜释放监测结构，采用下述技术方案：

28、一种薄膜释放监测结构，包括：

29、 基板；

30、牺牲层，形成于所述基板表面，所述牺牲层开设有环槽，所述环槽显露所述基板；以及

31、 上电极板，形成于所述牺牲层的表面且所述上电极板的周缘填充及密封所述环槽，所述上电极板上设置有刻度标识，所述刻度标识位于所述环槽内侧；

32、所述上电极板上开设有位于环槽内侧且与所述刻度标识有预设距离的刻蚀孔，所述刻蚀孔用于填充药剂以刻蚀所述牺牲层，所述刻度标识用于与通过刻蚀孔而刻蚀的牺牲层的相对位置判断刻蚀结果。

33、通过采用上述技术方案，也可以将刻度标识结构设置在上电极板上，从而在刻蚀牺牲层时，同样能够起到指示刻蚀速度和刻蚀进度的作用。

34、第三方面，本技术还提供一种薄膜释放监测结构的制作方法，采用下述技术方案：

35、一种薄膜释放监测结构的制作方法，包括以下步骤：

36、提供基板；

37、 于所述基板顶面形成下电极板，及在所述下电极板的预设位置形成刻度标识；

38、于所述下电极板的表面形成牺牲层，所述牺牲层覆盖所述刻度标识，所述牺牲层中开设有环槽，所述环槽显露所述下电极板，且所述刻度标识位于所述环槽内侧；以及

39、 于所述牺牲层的表面形成上电极板，所述上电极板的周缘填充所述环槽，所述上电极板上开设有位于环槽内侧且与所述刻度标识有预设距离的刻蚀孔，所述刻蚀孔用于填充药剂以刻蚀所述牺牲层，所述刻度标识用于判断所述牺牲层的刻蚀结果。

40、通过采用上述技术方案，将薄膜监测结构与mems结构在相同的环境中进行上述结构的制作，从而模拟mems结构，并且通过设置刻蚀孔、环槽、填充于环槽中的上电极板，以及位于下电极板上刻度标识，使得在通过刻蚀孔进行刻蚀的过程中，可以通过将薄膜监测结构采用显微镜或其他光学设备观察的方式，得知mems结构在该时刻，牺牲层的刻蚀速率和刻蚀情况。

41、可选的，所述刻度标识包括多个刻度单元，所述刻度单元为凹槽或者凸起。

42、通过采用上述技术方案，刻度单元可以通过图形化下电极板形成凹槽或凸起的方式形成，方便操作和生产。

43、综上所述，本技术包括以下至少一种有益效果：

44、 1.进行mems谐振器、麦克风、惯性、开关等器件生产时，薄膜释放监测结构可以跟随产品的mems结构进行生产，从而模拟所形成器件的结构以减少变量，通过将刻蚀孔和刻度标识设置为预设距离，在药剂进入刻蚀孔内进行牺牲层刻蚀时，可以通过读取被刻蚀的牺牲层边沿在刻度标识上的位置，从而获知牺牲层的刻蚀进度情况，减少出现刻蚀过快或过慢的情况；

45、 2.通过设置环槽，从而将上电极板和下电极板之间的牺牲层封闭，仅能够通过进入刻蚀孔内的药剂进行去除，消除位于上电极板外部的牺牲层刻蚀过程对环槽内的牺牲层造成的影响；

46、 3.由于刻度标识结构只设置在薄膜释放监测结构上，不仅能用于监测牺牲层刻蚀情况，而且无需设置在mems结构上，不会破坏mems结构；

47、 4.将刻度单元设置为直线等间隔设置的方式，便于设计用于生产的测量测试程序，并且能够采用图像采集分析设备进行释放结果的自动采集和量测。相较于离散的刻度单元，能够更直观进行观测。