用于释放微机电系统装置中的隔膜的方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种用于释放微机电系统(MEMS)装置的隔膜的方法。所述方法包含在预润湿溶液中将所述MEMS装置预润湿，从而至少将所述MEMS装置的空腔的侧壁表面预润湿。接着，在将MEMS装置湿蚀刻的步骤之后，执行润湿工艺，从而蚀刻电介质层的电介质材料以用于固持所述隔膜，其中从所述电介质层释放所述隔膜的感测部分。

【技术实现步骤摘要】
用于释放微机电系统装置中的隔膜的方法
本专利技术涉及微机电系统(micro-electro-mechanicalsystem,MEMS)装置的制造。更明确地说，本专利技术涉及一种用于释放MEMS装置的隔膜的技术。
技术介绍
MEMS装置(例如，MEMS麦克风)基本上包含两个主要结构部分，一个是隔膜且另一个是背板。所述隔膜可由于外部因素而移动。将MEMS麦克风作为实例，所述背板具有连接到空腔的多个通气孔，所述空腔通常接收声信号。来自声信号的空气压力的变化将导致隔膜的振动，以使得所述隔膜可感测到声信号。当通过声信号来使隔膜振动时，隔膜与稳定静止的背板之间的距离也将对应地改变，并且响应于声信号的在隔膜与背板之间的电容的变化可转换为电信号，以随后供实施MEMS麦克风的电子系统使用。对于MEMS装置的操作机制，灵敏度取决于隔膜如何响应于声信号或者作用在隔膜上的任何力因素。在半导体制造程序中，隔膜通常用电介质层形成，所述电介质层可包含多个子电介质层，这在此项技术中是已知的。在释放隔膜之前的半成品阶段，隔膜嵌入电介质层中。通常需要湿式蚀刻工艺来蚀刻电介质材料的一部分，从而释放隔膜，并且因此允许隔膜感测所检测到的力因素，例如，声信号的空气压力。MEMS装置的灵敏度与隔膜的移位的能力很是相关。然而，在湿式蚀刻工艺期间，与具有空腔的硅衬底相关的蚀刻剂是疏水的或者防水的，因此在衬底的表面上可能会出现气泡。气泡可能会覆盖电介质层的表面的一部分，并且可能导致对电介质材料上的湿式蚀刻工艺来说较差的条件。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于释放处于半成品阶段的微机电系统(MEMS)装置的隔膜的方法。因此，可有效地减少在MEMS装置的空腔的死角处存在的气泡。可执行较好质量的湿式蚀刻工艺。为了达上述目的，本专利技术提供一种用于释放处于半成品阶段的微机电系统(MEMS)装置的隔膜的方法。所述方法包含在预润湿溶液中将MEMS装置预润湿，从而至少将MEMS装置的空腔的侧壁表面预润湿。接着，在将MEMS装置预润湿的步骤之后，执行蚀刻工艺，从而蚀刻电介质层的电介质材料以用于固持隔膜，其中从电介质层释放隔膜的感测部分。应理解，以上一般描述和以下详细描述都是示范性的，且希望提供对如所主张的本专利技术的进一步解释。附图说明图1为示意性地说明根据本专利技术的实施例的处于半成品阶段的MEMS装置的横截面图。图2为示意性地说明根据本专利技术的实施例的在蚀刻图1中的电介质材料之后的MEMS装置的横截面图。图3为示意性地说明本专利技术中所研究的在常规蚀刻工艺中的蚀刻机制的图式。图4为示意性地说明本专利技术中所研究的用于蚀刻图1所示的处于半成品阶段的MEMS装置的常规程序的制造程序。图5为示意性地说明根据本专利技术的实施例的在蚀刻MEMS装置的电介质材料之前的预润湿程序的制造程序。图6为示意性地说明根据本专利技术的实施例的在预润湿程序之后用于蚀刻MEMS装置的电介质材料的湿式蚀刻工艺的制造程序。图7为示意性地说明根据本专利技术的实施例的蚀刻工艺的程序流程图。主要元件标号说明90：MEMS装置100：半导体衬底104：背板106：通气孔108：电介质层110：隔膜112：蚀刻终止层114：腔室120：气泡130：槽132：湿式蚀刻剂134：预润湿溶液S100～S106、S200～S208：步骤具体实施方式在本专利技术中，提出用于蚀刻电介质材料以释放MEMS装置的隔膜的方法。下文提供实施例来描述本专利技术而不是用于限制本专利技术。图1为示意性地说明根据本专利技术的实施例的处于半成品阶段的MEMS装置的横截面图。在图1中，MEMS装置90(例如，MEMS麦克风)基本上包含两个主要结构部分，一个是隔膜110且另一个是背板104。更详细来说，设置例如硅衬底等半导体衬底100以作为基底。在衬底100中形成空腔。在衬底100上方形成背板104。此处，背板104可为导电层，例如，多晶硅层。背板104还可包含呈堆叠的衬底100的顶部部分。背板104是稳固层并且具有通气孔106。隔膜110以一定距离设置在背板104上方。如半导体制造中已知的，形成隔膜110和背板104的结构的工艺还需要电介质层108来执行光刻和蚀刻工艺。因此，包含多个子电介质层的电介质层108封围半成品阶段的隔膜110。此外，为了保留电介质层108的侧部部分以固持处于成品的隔膜，蚀刻终止层112形成在电介质层108上。蚀刻终止层具有开口来暴露MEMS区，以用于在稍后的湿式蚀刻工艺中释放隔膜。图2为示意性地说明根据本专利技术的实施例的在蚀刻图1中的电介质材料之后的MEMS装置的横截面图。在图2中，通过湿式蚀刻工艺来蚀刻电介质层108以释放隔膜110。还通过空腔102和通气孔106从另一侧蚀刻湿式蚀刻工艺中的电介质层108。因此，可在隔膜110与背板104之间形成腔室114，因此，隔膜110可移动来感测作用力。腔室114通过通气孔106而连接到空腔102。将MEMS麦克风作为实例，声信号可由空腔102接收并且到达隔膜110。隔膜110可接着由于空气压力的改变而随声信号振动。值得注意的是，隔膜110感测外部信号的性能是决定MEMS的灵敏度的主要因素中的一者。如果未良好地释放湿式蚀刻工艺中的隔膜110，那么接着会降低隔膜110的性能。在描述由本专利技术提出的蚀刻工艺之前，已研究蚀刻工艺中的气泡问题。图3为示意性地说明本专利技术中所研究的在常规蚀刻工艺中的蚀刻机制的图式。图4为示意性地说明本专利技术中所研究的用于蚀刻图1所示的处于半成品阶段的MEMS装置的常规程序的制造程序。在图3中，还参看图4，本专利技术研究用于电介质材料的常用湿式蚀刻工艺，其用于释放处于半成品阶段的MEMS装置的隔膜。作为常用方式，在步骤100中，处于半成品阶段的MEMS装置90直接浸渍到填充了蚀刻剂132的槽130中，从而蚀刻电介质材料。然而，半导体衬底100的蚀刻剂是疏水的，因此气泡120通常形成在空腔102的侧壁的死角处。结果，气泡120可能覆盖通气孔106的表面的一部分，并且降低用于移除电介质材料的蚀刻速率。结果，隔膜110可能未被良好地释放，并且在上面具有电介质残余物。在对气泡的形成的更好的研究中，原因如下。一般来说，用于蚀刻氧化硅的溶液是稀HF(HF+H2O)或BOE(NH4F+HF+H2O)。然而，在MEMS应用的许多状况下，用来蚀刻氧化硅的此类湿式蚀刻剂必须经过硅表面并且到达氧化硅层。遗憾的是，硅表面对于那些蚀刻溶液来说是疏水的。此外，如果经由硅或半导体的空腔102来蚀刻氧化硅层，那么在MEMS装置浸没在缓冲的氧化物蚀刻溶液(BOE)或稀HF中时，会很容易在空腔中形成气泡并且阻止蚀刻剂到达氧化硅。缓冲的氧化物蚀刻溶液的高表面张力导致了对硅表面的疏水性。结果，如果通过湿式蚀刻剂用湿式蚀刻工艺来直接执行MEMS装置，那么很有可能会存在气泡。接着，为了完成蚀刻工艺，在步骤S102中，进一步将MEMS装置放入水槽中进行清洁。在步骤S104中，将MEMS装置进一步放入异丙醇(IPA)槽中进行进一步清洁，其中IPA材料具有比水低的表面张力，从而避免隔膜110粘在背板104上。接着，在步骤S106中对MEMS装置进行干燥。如可从图3到图4的湿式蚀刻工艺中看到，气泡120对于MEMS装置释放隔膜来说是个问题。还应注本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于释放处于半成品阶段的微机电系统装置的隔膜的方法，包括：在预润湿溶液中将所述微机电系统装置预润湿，从而至少将所述微机电系统装置的空腔的侧壁表面预润湿；以及在将所述微机电系统装置预润湿的所述步骤之后，执行蚀刻工艺，从而蚀刻电介质层的电介质材料以用于固持所述隔膜，其中从所述电介质层释放所述隔膜的感测部分。

【技术特征摘要】
2013.11.28 US 14/092,9291.一种用于释放处于半成品阶段的微机电系统装置的隔膜的方法，包括：在预润湿溶液中将所述微机电系统装置预润湿，从而至少将所述微机电系统装置的空腔的侧壁表面预润湿，其中所述预润湿溶液是由具有开放开口的槽所容置，所述微机电系统装置是从所述开口浸入到所述预润湿溶液中；以及在将所述微机电系统装置预润湿的所述步骤之后，执行蚀刻工艺，从而蚀刻电介质层的电介质材料以用于固持所述隔膜...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢聪敏，李建兴，刘志成，
申请(专利权)人：鑫创科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71