MEMS释放长度检测结构及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种MEMS释放长度检测结构及其制备方法，该MEMS释放长度检测结构通过在牺牲层上设置上结构层，且该上结构层中设有贯穿上结构层的释放孔和至少贯穿由不透明材料所形成的部分的释放长度观察孔，从而通过该释放观察孔即可观察释放长度，为非破坏式观测，另外，也无需使用背光或者红外显微镜。通过本发明专利技术的MEMS释放长度检测结构的制备方法所形成的MEMS释放长度检测结构可以在上结构层中形成贯穿上结构层的释放孔和至少贯穿由不透明材料所形成的部分的释放长度观察孔，从而通过该释放长度观察孔即可观察释放长度，为非破坏式观测，另外，也无需使用背光或者红外显微镜。

MEMS release length detection structure and preparation method thereof

The present invention relates to a MEMS release length detection structure and a preparation method thereof, the release of MEMS by detecting the length of structure structure layer is arranged on the sacrificial layer, and the upper structure layer are equipped with through holes on the release of structure layer and at least part of the length through the release of opaque material formed by the observation hole, thereby releasing length through the observation of the release of observation holes for non - destructive observation, in addition, there is no need to use the backlight or infrared microscope. To measure the length of structure can be formed through the release of release holes on the structure layer and at least part of the length through the release of opaque material formed by the observation hole of the upper structure layer formed by the invention of the MEMS release preparation method to measure the length of MEMS structure, and through the release of the length of the observation hole can be observed for the release of length. Non destructive observation, in addition, there is no need to use the backlight or infrared microscope.

【技术实现步骤摘要】
MEMS释放长度检测结构及其制备方法
本专利技术涉及一种MEMS释放长度检测结构及其制备方法，属于微机械制造领域。
技术介绍
上世纪90年代以来，MEMS技术取得长足发展，加速度计、硅麦克风、压力传感器、陀螺仪、数字微镜等多种MEMS器件纷纷商业化成功，并逐步替代同类传统器件。在MEMS加工方法中，释放工艺是使用最为广泛的加工工艺之一。目前在牺牲层释放时，比较常见的释放长度监控方法有两种：一种是破坏式的，释放完成后，用胶带粘贴揭开已经释放开的结构，直接用显微镜长度测量功能测量锚区长度，但，这种做法的问题，一方面是破坏性检测，另一方面是难以将锚区牺牲层露出，往往要破坏很多结构，才能出现勉强合格的结构；另一种是非破坏式的，设计释放监控图形，释放完成后，利用背光显微镜、红外显微镜，配合显微镜长度测量功能测量释放长度，但，这种做法对测量仪器要求较多，不便于推广使用。为了解决上述问题，中国专利申请第201310739278.6号公开了如下方案：提供一半导体晶片，在其上形成牺牲层；在所述牺牲层上形成透明材料；在所述透明材料上形成释放孔；通过所述释放孔去除所述牺牲层；通过透明材料可以监控是否有牺牲层的残留。但是，该方法仅限于牺牲层的上面一层为透明材料层，如果为不透明材料层则无法实现观察释放长度。可在实际应用中，对于电容式MEMS器件，结构层材料往往对机械性能、导电性能均有要求，常用的结构层材料为硅和多晶硅，通过掺杂实现导电，但硅和多晶硅为不透明材料，而氧化硅或氮化硅等透明材料因无法导电，不适合作为结构层，往往需要与导电材料(典型的硅、多晶硅、金属等都不透明)形成复合膜作为结构层使用。另外，在实际的实践过程中发现，在器件各层结构设计都相同的情况下，如果与牺牲层直接接触的上结构层选用不同的材料，则在相同的释放时间内，每个牺牲层的释放长度可能会不一样，换而言之，对于同样的牺牲层材料，如果与其直接接触的上结构层材料不同，牺牲层的释放速率可能会不同。例如，提供第一器件和第二器件，若第一器件、第二器件结构设计相同，下结构层材料相同，牺牲层材料相同，但第一器件中与其牺牲层直接接触的上结构层使用为材料A，第二器件中与其牺牲层直接接触的上结构层使用为材料B，则经过相同的释放时间，第一器件和第二器件的牺牲层释放长度可能会不同；又如，假设第一器件是产品，第二器件是检测结构，产品中与其牺牲层直接接触的上结构层为非透明材料，检测结构中与其牺牲层直接接触的上结构层为透明材料，那么经过相同的释放时间，检测结构和产品的牺牲层释放长度可能不同，也就是说，检测结构读出的释放长度不一定与产品的释放长度相同，这样的检测结构不一定能用来监控产品的释放长度。综上所述，当采用牺牲层上采用不同的材料层时，牺牲层的释放时间无法预估，所以，当牺牲层上采用非透明材料时，中国专利申请第201310739278.6号无法了解其释放长度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种为非破坏式观测，且无需使用背光或者红外显微镜的MEMS释放长度检测结构。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种MEMS释放长度检测结构，包括下结构层、形成在所述下结构层上的牺牲层和形成在所述牺牲层上的上结构层，所述上结构层中设有释放孔和释放长度观察孔，所述释放孔贯穿上结构层；所述上结构层全部由不透明材料所形成，或者所述上结构层部分由不透明材料所形成；所述释放长度观察孔至少贯穿由不透明材料所形成的部分。进一步的：所述释放长度观察孔为沿于牺牲层的平面上的腐蚀方向延伸的一个；或者，所述释放长度观察孔为至少两个，至少两个所述释放长度观察孔沿于牺牲层的平面上的腐蚀方向分布。进一步的：所述上结构层为单层或者至少两层；当所述上结构层为单层时，所述上结构层为由不透明材料所形成的不透明层；当所述上结构层为至少两层时，所述上结构层包括至少两层子结构层，其中至少一层子结构层为由不透明材料所形成的不透明层。更进一步的：当所述上结构层包含至少两层子结构层时，在至少两层所述子结构层中所述不透明层位于下层，所述不透明层与所述牺牲层接触。进一步的：所述释放孔和释放长度观察孔以外的区域刻蚀形成有长度标尺。进一步的：所述MEMS释放长度检测结构还包括形成在所述上结构层的释放阻挡层，释放阻挡层为透明层或半透明层，所述释放阻挡层未覆盖所述释放孔。更进一步的：所述释放长度观察孔内覆盖有释放阻挡层。本专利技术还提供了一种MEMS释放长度检测结构的制备方法，用以形成上述MEMS释放长度检测结构，所述制备方法包括如下步骤：S1：在下结构层上沉积牺牲层；S2：在所述牺牲层上沉积上结构层，其中，上结构层全部由不透明材料所形成，或者所述上结构层部分由不透明材料所形成；S3：在所述上结构层上刻蚀形成释放孔和释放长度观察孔，所述释放孔贯穿上结构层，所述释放长度观察孔至少贯穿由不透明材料所形成的部分。进一步的：所述制备方法还包括如下步骤：S4：在所述上结构层上沉积释放阻挡层，刻蚀掉释放孔内的释放阻挡层。更进一步的：在S4中，在刻蚀释放阻挡层时，除了刻蚀释放孔内的释放阻挡层，在释放孔和释放长度观察孔以外的区域刻蚀形成长度标尺。本专利技术的有益效果在于：本专利技术的MEMS释放长度检测结构通过在牺牲层上设置上结构层，且该上结构层中设有贯穿上结构层的释放孔和至少贯穿由不透明材料所形成的部分的释放长度观察孔，从而通过该释放观察孔即可观察释放长度，为非破坏式观测，另外，也无需使用背光或者红外显微镜。通过本专利技术的MEMS释放长度检测结构的制备方法所形成的MEMS释放长度检测结构可以在上结构层中形成贯穿上结构层的释放孔和至少贯穿由不透明材料所形成的部分的释放长度观察孔，从而通过该释放长度观察孔即可观察释放长度，为非破坏式观测，另外，也无需使用背光或者红外显微镜。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。附图说明图1为本专利技术一实施例所示的MEMS释放长度检测结构的截面图；图2为图1中上结构层的俯视图；图3为图1中释放阻挡层的俯视图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。请参见图1至图3，本专利技术一较佳实施例所示的MEMS释放长度检测结构包括下结构层1、形成在所述下结构层1上的牺牲层2、形成在所述牺牲层2上的上结构层3和形成在所述上结构层3的释放阻挡层4。所述上结构层3中设有释放孔31和释放长度观察孔32，所述释放孔31贯穿上结构层3。所述上结构层3全部由不透明材料所形成，或者所述上结构层3部分由不透明材料所形成；所述释放长度观察孔32至少贯穿由不透明材料所形成的部分。所述释放阻挡层4为透明层或半透明层，所述释放阻挡层4未覆盖所述释放孔31。通过在牺牲层2上设置上结构层3，且该上结构层3中设有贯穿上结构层3的释放孔31和至少贯穿由不透明材料所形成的部分的释放长度观察孔32，从而通过该释放观察孔即可观察释放长度，为非破坏式观测，另外，在观察释放长度时，无需使用背光或者红外显微镜，仅利用普通显微镜即可实现观察。所述下结构层1为衬底，在本实施例中，该下结构层1的材料为硅或者多晶硅或者氮化硅。所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种MEMS释放长度检测结构，其特征在于：包括下结构层、形成在所述下结构层上的牺牲层和形成在所述牺牲层上的上结构层，所述上结构层中设有释放孔和释放长度观察孔，所述释放孔贯穿上结构层；所述上结构层全部由不透明材料所形成，或者所述上结构层部分由不透明材料所形成；所述释放长度观察孔至少贯穿由不透明材料所形成的部分。

【技术特征摘要】
1.一种MEMS释放长度检测结构，其特征在于：包括下结构层、形成在所述下结构层上的牺牲层和形成在所述牺牲层上的上结构层，所述上结构层中设有释放孔和释放长度观察孔，所述释放孔贯穿上结构层；所述上结构层全部由不透明材料所形成，或者所述上结构层部分由不透明材料所形成；所述释放长度观察孔至少贯穿由不透明材料所形成的部分。2.如权利要求1所述的MEMS释放长度检测结构，其特征在于，所述释放长度观察孔为沿于牺牲层的平面上的腐蚀方向延伸的一个；或者，所述释放长度观察孔为至少两个，至少两个所述释放长度观察孔沿于牺牲层的平面上的腐蚀方向分布。3.如权利要求1所述的MEMS释放长度检测结构，其特征在于，所述上结构层为单层或者至少两层；当所述上结构层为单层时，所述上结构层为由不透明材料所形成的不透明层；当所述上结构层为至少两层时，所述上结构层包括至少两层子结构层，其中至少一层子结构层为由不透明材料所形成的不透明层。4.如权利要求3所述的MEMS释放长度检测结构，其特征在于，当所述上结构层包含至少两层子结构层时，在至少两层所述子结构层中所述不透明层位于下层，所述不透明层与所述牺牲层接触。5.如权利要求1所述的MEMS释放长度检测结构，其特征在于，所述释放孔和释放长度观察孔以外的区域刻蚀形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵成龙，
申请(专利权)人：苏州工业园区纳米产业技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32