空腔薄膜及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种空腔薄膜及其制造方法，其中，所述空腔薄膜的制造方法包括：提供第一掺杂浓度的P型硅片；在所述第一掺杂浓度的P型硅片表面形成第二掺杂浓度的第一P型层，所述第二掺杂浓度高于所述第一掺杂浓度；通过电化学腐蚀工艺使第二掺杂浓度的第一P型层变成中孔硅层，在第一掺杂浓度的P型硅片中形成纳米孔硅层；通过退火工艺使纳米孔硅层迁移形成空腔，中孔硅层在纳米孔硅层的迁移下变成种子层。本发明专利技术提供的空腔薄膜及其制造方法，与CMOS工艺兼容，可实现SON(silicon on nothing)器件与薄膜传感器的集成；制造工艺相对简单，对设备要求低。

Hollow film and method of manufacturing the same

The invention provides a cavity film and a manufacturing method thereof, which comprises a manufacturing method of cavity film: P type silicon first doping concentration; the first layer of second P type doping concentration in P type silicon surface of the first doping concentration, the second doping concentration is higher than the first doping concentration the electrochemical corrosion process; the first P second doped layer into a mesoporous silicon layer, forming nanoporous silicon layer in P type silicon first doping concentration in the annealing process; nanometer Kong Gui layer migration cavity is formed in porous silicon layer in the nanoporous silicon layer migration into the seed layer. The invention provides a cavity thin film and its manufacturing method, compatible with CMOS technology, can achieve SON (silicon on nothing) integrated devices and thin film sensor; the manufacturing process is relatively simple, low requirement on equipment.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微电子机械系统
，特别涉及一种空腔薄膜及其制造方法。
技术介绍
MEMS(MicroElectromechanicalSystem，微电子机械系统)是指集微型传感器、执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的微型机电系统。它是在融合多种细微加工技术，并应用现代信息技术的最新成果的基础上发展起来的高科技前言学科。MEMS技术的发展开辟了一个全新的
和产业，采用MEMS技术制作的微传感器、微执行器、微型构件、微机械光学器件、真空微电子器件、电力电子器件等在航空、航天、汽车、生物医学、环境监控、军事以及几乎人们所接触到的所有领域中都有着十分广阔的应用前景。MEMS技术正发展成为一个巨大的产业，就像近20年来微电子产业和计算机产业给人类带来的巨大变化一样，MEMS也正在孕育一场深刻的技术变革并对人类社会产生新一轮的影响。目前MEMS市场的主导产品为压力传感器、加速度计、微陀螺仪和硬盘驱动头等。大多数工业观察家预测，未来5年MEMS器件的销售额将呈迅速增长之势，年平均增加率约为18％，因此对机械电子工程、精密机械及仪器、半导体物理等学科的发展提供了极好的机遇和严峻的挑战。市场上的MEMS传感器通常是薄膜传感器，比如先在支撑的硅片上沉积一层厚度在几十纳米到几微米之间的薄膜，通过在后续工艺中移除硅片以获得局部的薄膜区域，传感器的各种结构制造在薄膜的中间区域。MEMS压力传感器是一种重要的薄膜传感器。该薄膜传感器可以用类似于集成电路的设计技术和制造工艺，进行高精度、低成本的大批量生产，从而为消费电子和工业过程控制产品用低廉的成本大量使用MEMS传感器打开方便之门，使压力控制变得简单、易用和智能化。传统的机械量压力传感器是基于金属弹性体受力变形，由机械量弹性变形到电量转换输出，因此它不可能如MEMS压力传感器那样，像集成电路那么微小，而且成本也远远高于MEMS压力传感器。相对于传统的机械量传感器，MEMS压力传感器的尺寸更小，最大的不超过一个厘米，相对于传统“机械”制造技术，其性价比大幅度提高。MEMS压力传感器的一个关键结构就是空腔薄膜(即薄膜内具有空腔)，因此提供一种适合大规模生产的空腔薄膜的制造方法成了本领域技术人员亟待解决的一个技术难题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种空腔薄膜及其制造方法，以满足现有技术中对于适合大规模生产的空腔薄膜的制造方法的需求。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种空腔薄膜的制造方法，所述图像传空腔薄膜的制造方法包括：提供第一掺杂浓度的P型硅片；在所述第一掺杂浓度的P型硅片表面形成第二掺杂浓度的第一P型层，所述第二掺杂浓度高于所述第一掺杂浓度；通过电化学腐蚀工艺使第二掺杂浓度的第一P型层变成中孔硅层，在第一掺杂浓度的P型硅片中形成纳米孔硅层；通过退火工艺使纳米孔硅层迁移形成空腔，中孔硅层在纳米孔硅层的迁移下变成种子层。可选的，在所述的空腔薄膜的制造方法中，在所述第一掺杂浓度的P型硅片表面形成第二掺杂浓度的第一P型层包括：在所述第一掺杂浓度的P型硅片上形成氮化硅薄膜；在所述氮化硅薄膜中形成窗口；对所述窗口中的第一掺杂浓度的P型硅片表面执行离子注入工艺，形成第二掺杂浓度的第一P型层。可选的，在所述的空腔薄膜的制造方法中，所述氮化硅薄膜的厚度为1500埃～3000埃。可选的，在所述的空腔薄膜的制造方法中，对所述窗口中的第一掺杂浓度的P型硅片表面执行离子注入工艺包括：对所述窗口中的第一掺杂浓度的P型硅片表面注入硼离子；对注入硼离子后的第一掺杂浓度的P型硅片执行退火工艺。可选的，在所述的空腔薄膜的制造方法中，对所述窗口中的第一掺杂浓度的P型硅片表面注入硼离子中，所述硼离子的注入剂量为1E14～1E16，所述硼离子的注入能量为60Kev～100Kev。可选的，在所述的空腔薄膜的制造方法中，对注入硼离子后的第一掺杂浓度的P型硅片执行退火工艺中，采用的工艺条件为：反应气体：氮气和氧气；反应温度：800℃～1200℃；反应时间：30分钟～60分钟。可选的，在所述的空腔薄膜的制造方法中，电化学腐蚀工艺所采用的反应溶液为：氟化氢与醇类的混合溶液。可选的，在所述的空腔薄膜的制造方法中，使第二掺杂浓度的第一P型层变成中孔硅层的电化学腐蚀工艺的腐蚀电流为：20mA/cm2～40mA/cm2。可选的，在所述的空腔薄膜的制造方法中，在第一掺杂浓度的P型硅片中形成纳米孔硅层的电化学腐蚀工艺的腐蚀电流为：80mA/cm2～120mA/cm2。可选的，在所述的空腔薄膜的制造方法中，所述中孔硅层的孔隙率为20％～40％。可选的，在所述的空腔薄膜的制造方法中，所述纳米孔硅层的孔隙率为60％～80％。可选的，在所述的空腔薄膜的制造方法中，通过退火工艺使纳米孔硅层迁移形成空腔，中孔硅层在纳米孔硅层的迁移下变成种子层中，采用的工艺条件为：反应气体：氢气；反应温度：1000℃～1200℃。可选的，在所述的空腔薄膜的制造方法中，还包括：通过外延生长工艺在所述种子层上生长单晶硅层，形成第一掺杂浓度的P型空腔隔膜；在所述第一掺杂浓度的P型空腔隔膜表面形成第二掺杂浓度的第二P型层；通过电化学腐蚀工艺使第二掺杂浓度的第二P型层变成中孔硅层，在第一掺杂浓度的P型空腔隔膜中形成纳米孔硅层；通过退火工艺使纳米孔硅层迁移形成空腔，中孔硅层在纳米孔硅层的迁移下变成种子层。可选的，在所述的空腔薄膜的制造方法中，重复执行前述项中的步骤。可选的，在所述的空腔薄膜的制造方法中，所述单晶硅层的厚度为0.5μm～10μm。可选的，在所述的空腔薄膜的制造方法中，使用SiH2Cl2为气源在所述种子层上生长单晶硅层。本专利技术还提供一种空腔薄膜，所述空腔薄膜包括：硅片，所述硅片中形成有空腔。可选的，在所述的空腔薄膜中，还包括：空腔隔膜，所述空腔隔膜位于所述硅片上，所述空腔隔膜中形成有空腔。可选的，在所述的空腔薄膜中，所述空腔隔膜的数量为一层或者多层。可选的，在所述的空腔薄膜中，所述硅片和空腔隔膜均为P型。本专利技术提供的空腔薄膜及其制造方法，与CMOS工艺兼容，可实现SON(silicononnothing)器件与薄膜传感器的集成；制造工艺相对简单，对设备要求低。附图说明图1～图6是本专利技术实施例的空腔薄膜的制造方法所形成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空腔薄膜的制造方法，其特征在于，包括：提供第一掺杂浓度的P型硅片；在所述第一掺杂浓度的P型硅片表面形成第二掺杂浓度的第一P型层，所述第二掺杂浓度高于所述第一掺杂浓度；通过电化学腐蚀工艺使第二掺杂浓度的第一P型层变成中孔硅层，在第一掺杂浓度的P型硅片中形成纳米孔硅层；通过退火工艺使纳米孔硅层迁移形成空腔，中孔硅层在纳米孔硅层的迁移下变成种子层。

【技术特征摘要】
1.一种空腔薄膜的制造方法，其特征在于，包括：
提供第一掺杂浓度的P型硅片；
在所述第一掺杂浓度的P型硅片表面形成第二掺杂浓度的第一P型层，所
述第二掺杂浓度高于所述第一掺杂浓度；
通过电化学腐蚀工艺使第二掺杂浓度的第一P型层变成中孔硅层，在第一
掺杂浓度的P型硅片中形成纳米孔硅层；
通过退火工艺使纳米孔硅层迁移形成空腔，中孔硅层在纳米孔硅层的迁移
下变成种子层。
2.如权利要求1所述的空腔薄膜的制造方法，其特征在于，在所述第一掺
杂浓度的P型硅片表面形成第二掺杂浓度的第一P型层包括：
在所述第一掺杂浓度的P型硅片上形成氮化硅薄膜；
在所述氮化硅薄膜中形成窗口；
对所述窗口中的第一掺杂浓度的P型硅片表面执行离子注入工艺，形成第
二掺杂浓度的第一P型层。
3.如权利要求2所述的空腔薄膜的制造方法，其特征在于，所述氮化硅薄
膜的厚度为1500埃～3000埃。
4.如权利要求2所述的空腔薄膜的制造方法，其特征在于，对所述窗口中
的第一掺杂浓度的P型硅片表面执行离子注入工艺包括：
对所述窗口中的第一掺杂浓度的P型硅片表面注入硼离子；
对注入硼离子后的第一掺杂浓度的P型硅片执行退火工艺。
5.如权利要求4所述的空腔薄膜的制造方法，其特征在于，对所述窗口中
的第一掺杂浓度的P型硅片表面注入硼离子中，所述硼离子的注入剂量为
1E14～1E16，所述硼离子的注入能量为60Kev～100Kev。
6.如权利要求4所述的空腔薄膜的制造方法，其特征在于，对注入硼离子
后的第一掺杂浓度的P型硅片执行退火工艺中，采用的工艺条件为：
反应气体：氮气和氧气；
反应温度：800℃～1200℃；
反应时间：30分钟～60分钟。
7.如权利要求1所述的空腔薄膜的制造方法，其特征在于，电化学腐蚀工
艺所采用的反应溶液为：氟化氢与醇类的混合溶液。
8.如权利要求7所述的空腔薄膜的制造方法，其特征在于，使第二掺杂浓
度的第一P型层变成中孔硅层的电化学腐蚀工艺的腐蚀电流为：
20mA/cm2～...

【专利技术属性】
技术研发人员：季锋，闻永祥，刘琛，孙伟，
申请(专利权)人：杭州士兰微电子股份有限公司，杭州士兰集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33