一种采用湿法腐蚀工艺制作MEMS器件的方法技术

一种采用湿法腐蚀工艺制作MEMS器件的方法，用于改善MEMS器件牺牲层释放工艺中的结构损伤，包括将硅片放置在湿法设备工艺腔中的工艺平台上，并随工艺平台一起旋转；将湿法刻蚀药液从硅片上方喷淋到硅片表面进行刻蚀工艺，其中湿法刻蚀药液由HF和与HF互溶的有机溶剂混合而成；将第一湿法清洗药液从硅片的上方喷淋到硅片表面对硅片进行初步清洗，并对硅片背面进行去离子水喷淋，其中第一湿法药液为由去离子水和有机溶剂混合而成；将第二湿法清洗药液从硅片上方喷淋到硅片表面对硅片进行二次清洗，硅片背面去离子水喷淋，其中第二湿法药液为由去离子水和有机溶剂混合而成；高温氮气喷淋硅片表面对硅片进行干燥。

Method for producing MEMS device by wet etching process

A method of making MEMS devices using wet etching technology, for improving MEMS device sacrifice structure damage in the process of releasing layer, including the silicon technology platform placed in the wet process equipment in the cavity, and with the technology platform to rotate together; the wet etching liquid from the silicon wafer surface above the spray to the etching process, the wet the etching liquid by HF and mixed organic solvent miscible with HF and will be the first; wet cleaning liquid from the silicon wafer surface above the spray to the preliminary cleaning of the wafer, and deionized water spray on the silicon wafer back surface, wherein the first wet liquid by deionized water and organic solvent mixture; second wet cleaning liquid from above the silicon spray to the surface of a silicon wafer two cleaning of silicon wafer, wafer backside deionized water spray, including second wet grounds to liquor The mixture of ionized water and organic solvent; the silicon wafer is dried by high temperature nitrogen spraying the silicon surface.

【技术实现步骤摘要】
一种采用湿法腐蚀工艺制作MEMS器件的方法
本专利技术涉及半导体集成电路制造
，更具体地，涉及一种采用湿法腐蚀工艺制作微机电系统(MEMS)的工艺，尤其涉及一种改善MEMS器件释放工艺中结构损伤的方法。
技术介绍
微机电系统(Micro-Electro-MechanicalSystem，简称MEMS)，是集微传感器、微执行器、微机械结构、微电源微能源、信号处理和控制电路、高性能电子集成器件、接口和通信等于一体的微型器件或系统。MEMS是在微电子基础上发展起来的，融合了光刻、腐蚀、薄膜、刻蚀、非硅加工和精密机械加工等技术制作的高科技电子机械器件。MEMS技术具有微小智能工艺兼容性好成本低等诸多优点，广泛应用于传感器汽车电子生物医疗等诸多领域。在MEMS制作过程中，通常采用腐蚀牺牲层的方式来形成一个空腔结构或者悬臂梁结构，从而实现MEMS器件的机械性能。具体地，MEMS制作的工艺步骤如下：步骤S01：提供一个半导体衬底，在所述的半导体衬底上淀积牺牲层材料，通过刻蚀形成牺牲层图形；步骤S02：在所形成的牺牲层图形上再生长上层薄膜材料，通过光刻工艺形成刻蚀开口，将上层薄膜图形刻蚀出来；步骤S03：通过上层薄膜形成的刻蚀图形开口将牺牲层材料腐蚀，从而形成空腔或者悬臂梁结构。本领域技术人员清楚，由于二氧化硅其易刻蚀性，刻蚀速率较快、对硅刻蚀选择比较高等优点成为牺牲层材料的主流选择之一，采用二氧化硅作为牺牲层材料，硅材料作为上层薄膜材料，通过湿法腐蚀二氧化硅材料完成空腔或者悬臂梁结构的制作。然而，由于湿法腐蚀是一种液相的腐蚀工艺，而上层薄膜材料与半导体衬底层间距较小，在湿法腐蚀最后的干燥过程中，由于表面张力的影响，上层薄膜材料容易与半导体衬底层发生粘连甚至断裂，从而造成最终MEMS器件结构的破坏。因此，改善制造工艺和避免上层薄膜材料和基底层材料之间的粘连已成为目前业界急需解决的问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种采用湿法腐蚀工艺制作MEMS器件的方法，用于改善MEMS器件牺牲层释放工艺中结构损伤。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种采用湿法腐蚀工艺制作MEMS器件的方法，包括如下步骤：步骤S1：提供一个半导体衬底，在所述的半导体衬底上淀积牺牲层材料，通过刻蚀形成牺牲层图形；其中，所述牺牲层材料为二氧化硅；步骤S2：在所形成的牺牲层图形上再生长上层薄膜材料，通过光刻工艺形成刻蚀开口，将上层薄膜图形刻蚀出来；步骤S3：采用湿法腐蚀工艺，通过上层薄膜形成的刻蚀图形开口将牺牲层材料腐蚀，从而形成空腔或者悬臂梁结构；其具体包括：步骤S31：将完成步骤S2工艺后的硅片放置在湿法设备工艺腔中的工艺平台上，并随所述工艺平台一起旋转；步骤S32：将湿法刻蚀药液从硅片上方喷淋到所述硅片表面进行刻蚀工艺；其中，所述湿法刻蚀药液由HF和与HF互溶的有机溶剂混合而成；步骤S33：将第一湿法清洗药液从所述硅片的上方喷淋到硅片表面对硅片进行初步清洗，并对硅片背面进行去离子水喷淋；其中，所述第一湿法药液为由去离子水和有机溶剂混合而成；步骤S34：将第二湿法清洗药液从硅片上方喷淋到硅片表面对硅片进行二次清洗，硅片背面去离子水喷淋；其中，所述第二湿法药液为由去离子水和有机溶剂混合而成；步骤S35：高温氮气喷淋硅片表面对硅片进行干燥。优选地，所述湿法刻蚀药液、第一湿法药液和/或第二湿法清洗药液在使用前需预先在一个磁场缓冲区进行磁化，以初步减小所述湿法刻蚀药液、第一湿法药液和第二湿法清洗药液的表面张力；其中，磁化工艺的磁场强度为0-1000mT，工艺时间不少于2min。优选地，所述湿法刻蚀药液中添加有表面活性剂。优选地，所述步骤S33和步骤S34中的硅片背面去离子水喷淋为硅片背面热去离子水喷淋。优选地，所述湿法刻蚀药液中的有机溶剂的表面张力小于30mN/m。优选地，所述湿法刻蚀药液中的有机溶剂为异丙醇、甲醇、乙醇或丙酮。优选地，所述第一湿法清洗药液中有机溶剂的表面张力小于30mN/m。优选地，所述第一湿法清洗药液中去离子水与有机溶剂的体积比2:1～1:2。优选地，所述第二湿法清洗药液中去离子水与有机溶剂的体积比1:2～1:10。优选地，在步骤S35中，所述工艺平台的旋转速度为进行步骤33和步骤S34中的所述工艺平台的旋转速度的1.5～3倍。从上述技术方案可以看出，本专利技术通过减小湿法刻蚀药液及后续清洗剂的表面张力，从而减小MEMS空腔或者悬梁结构的粘连或断裂，以确保MEMS器件结构的完整有效。附图说明图1为根据本专利技术一较佳实施例中的采用湿法腐蚀工艺制作MEMS器件的方法流程示意图具体实施方式下面结合附图1对本专利技术的具体实施方式进行详细的说明。应理解的是本专利技术能够在不同的示例上具有各种的变化，其皆不脱离本专利技术的范围，且其中的说明及图示在本质上当做说明之用，而非用以限制本专利技术。在以下本专利技术的具体实施方式中，请参阅图1，图1为根据本专利技术一较佳实施例中的采用湿法腐蚀工艺制作MEMS器件的方法流程示意图。如图1所示，该方法包括以下步骤：步骤S1：提供一个半导体衬底，在半导体衬底上淀积牺牲层材料，通过刻蚀形成牺牲层图形；其中，牺牲层材料为二氧化硅。步骤S2：在所形成的牺牲层图形上再生长上层薄膜材料，通过光刻工艺形成刻蚀开口，将上层薄膜图形刻蚀出来。上述两个步骤同现有技术中的制作MEMS器件的方法相同，换句话说，现有技术中的制作任何牺牲层材料为二氧化硅的MEMS器件的前两步工艺步骤均可以用于本专利技术，并且在制作其它器件时，如果牺牲层材料为二氧化硅的MEMS器件时，也可以适用于本专利技术，在此不再赘述。本专利技术的专利技术关键点是改善MEMS器件牺牲层释放工艺中结构损伤，因此，在后续的牲层释放工艺与现有技术相比就不同了。需要说明的是，现有技术的MEMS器件牺牲层释放工艺通常是在批量硅片在工艺槽中进行，而本专利技术的MEMS器件牺牲层释放工艺是单片硅片在工艺旋转平台上进行。下面简述一下本专利技术的原理：在本专利技术的实施例中，MEMS的空腔结构或者悬臂梁结构制作过程，牺牲层是采用湿法腐蚀工艺刻蚀干净的。本领域技术人员清楚，在进行湿法腐蚀工艺刻蚀过程中，当液体与固体接触时，液体与固体的表面张力互相作用使得它们之间的接触程度不同，即有润湿或者不润湿状态。固液接触角是判定润湿性好坏的依据。当接触角等于0度时，液体完全润湿固体表面，液体在固体表面铺展；当接触角小于90度时，可认为液体可润湿固体；当接触角大于90度小于180度时，可认为液体不润湿固体；当接触角等于180时，液体在固体表面凝聚成小球，完全不润湿。在进行湿法腐蚀工艺刻蚀过程中，当湿法化学药液通过上层薄膜开口进入到腔体中时，由于湿法腐蚀的各向同性的特性，药液在纵向刻蚀的同时进行横向扩散，从而将上层薄膜下的牺牲层材料也刻蚀干净，从而形成空腔结构或者悬臂梁结构。但是上层薄膜与基底层的间距较小，在干燥过程中，液体表面张力的影响的会将上层薄膜往基底层拉，从而造成粘连、上层薄膜破裂或者悬臂连断裂的结果。为了避免粘连现象的发生，本专利技术通过减小湿法刻蚀药液及后续清洗剂的表面张力，从而减小MEMS空腔或者悬梁结构的粘连或断裂，以确保MEMS器件结构的完整有效。在本专利技术的实施例中，也就是步骤S3：其采用湿法腐蚀工艺本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用湿法腐蚀工艺制作MEMS器件的方法，用于改善MEMS器件牺牲层释放工艺中的结构损伤；其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：提供一个半导体衬底，在所述的半导体衬底上淀积牺牲层材料，通过刻蚀形成牺牲层图形；其中，所述牺牲层材料为二氧化硅；步骤S2：在所形成的牺牲层图形上再生长上层薄膜材料，通过光刻工艺形成刻蚀开口，将上层薄膜图形刻蚀出来；步骤S3：采用湿法腐蚀工艺，通过上层薄膜形成的刻蚀图形开口将牺牲层材料腐蚀，从而形成空腔或者悬臂梁结构；其具体包括：步骤S31：将完成步骤S2工艺后的硅片放置在湿法设备工艺腔中的工艺平台上，并随所述工艺平台一起旋转；步骤S32：将湿法刻蚀药液从硅片上方喷淋到所述硅片表面进行刻蚀工艺；其中，所述湿法刻蚀药液由HF和与HF互溶的有机溶剂混合而成；步骤S33：将第一湿法清洗药液从所述硅片的上方喷淋到硅片表面对硅片进行初步清洗，并对硅片背面进行去离子水喷淋；其中，所述第一湿法药液为由去离子水和有机溶剂混合而成；步骤S34：将第二湿法清洗药液从硅片上方喷淋到硅片表面对硅片进行二次清洗，硅片背面去离子水喷淋；其中，所述第二湿法药液为由去离子水和有机溶剂混合而成；步骤S35：高温氮气喷淋硅片表面对硅片进行干燥。...

【技术特征摘要】
1.一种采用湿法腐蚀工艺制作MEMS器件的方法，用于改善MEMS器件牺牲层释放工艺中的结构损伤；其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：提供一个半导体衬底，在所述的半导体衬底上淀积牺牲层材料，通过刻蚀形成牺牲层图形；其中，所述牺牲层材料为二氧化硅；步骤S2：在所形成的牺牲层图形上再生长上层薄膜材料，通过光刻工艺形成刻蚀开口，将上层薄膜图形刻蚀出来；步骤S3：采用湿法腐蚀工艺，通过上层薄膜形成的刻蚀图形开口将牺牲层材料腐蚀，从而形成空腔或者悬臂梁结构；其具体包括：步骤S31：将完成步骤S2工艺后的硅片放置在湿法设备工艺腔中的工艺平台上，并随所述工艺平台一起旋转；步骤S32：将湿法刻蚀药液从硅片上方喷淋到所述硅片表面进行刻蚀工艺；其中，所述湿法刻蚀药液由HF和与HF互溶的有机溶剂混合而成；步骤S33：将第一湿法清洗药液从所述硅片的上方喷淋到硅片表面对硅片进行初步清洗，并对硅片背面进行去离子水喷淋；其中，所述第一湿法药液为由去离子水和有机溶剂混合而成；步骤S34：将第二湿法清洗药液从硅片上方喷淋到硅片表面对硅片进行二次清洗，硅片背面去离子水喷淋；其中，所述第二湿法药液为由去离子水和有机溶剂混合而成；步骤S35：高温氮气喷淋硅片表面对硅片进行干燥。2.根据权利要求1所述采用湿法腐蚀工艺制作MEMS器件的方法，其特征在于，所述湿法刻蚀药液、第一湿法药液和/或第二湿法清洗药液在使用前需预先在一个磁场缓冲区进行磁化以初步减小所述湿法刻蚀药液、...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚嫦娲，肖慧敏，
申请(专利权)人：上海集成电路研发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31