芯片的制作方法、芯片及MEMS器件技术

本申请公开了一种芯片的制作方法、芯片及MEMS器件。该制作方法包括：形成初始基体结构，初始基体结构包括具有凸出部的衬底，沿远离衬底方向上依次位于凸出部上的介质过渡层和第一金属层，以及包裹第一金属层的可牺牲材料层；刻蚀初始基体结构中介质过渡层的外周，形成介质层，介质层的外周相对于凸出部和所述第一金属层的外周向内凹陷形成凹槽结构；形成环绕凸出部的侧壁，并覆盖在衬底的表面以及可牺牲材料层的表面上的第二金属预备层；去除可牺牲材料层以及可牺牲材料层表面上的第二金属预备层，并将剩余第二金属预备层作为第二金属层。该制作方法能够减少芯片中的残留物，并提高芯片的性能。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及半导体集成电路制作
，具体而言，涉及一种芯片的制作方法、芯片及MEMS器件。
技术介绍
在芯片的制作过程中，通常采用剥离(Lift-off)工艺形成所需的图形。所谓剥离(Lift-off)工艺包括以下步骤：首先，在衬底上形成可牺牲材料层；然后，在可牺牲材料层上表面和侧壁以及未被可牺牲材料层覆盖的衬底表面沉积金属层；最后通过湿法刻蚀去除可牺牲材料层的侧壁上的金属层，进而去除可牺牲材料层以及位于可牺牲材料层的上表面上的金属层，而形成于衬底表面的金属层则保存下来形成图形。在上述工艺步骤中，由于所形成可牺牲材料层通常具有较大的侧壁坡度，使得后续在可牺牲材料层的侧壁上形成金属层的厚度也较大。因此，湿法刻蚀步骤很难完全去除可牺牲材料层的侧壁上的金属层，从而在芯片上产生残留物(例如可牺牲材料层和/或金属层)，进而降低芯片的性能。MEMS器件通常包括设置有MEMS结构的第一芯片，以及与第一芯片连接的第二芯片。在上述第二芯片的制作过程中，就会存在上述所指出的存在残留物的问题。以图1至图4中所示的基体结构为例，上述第二芯片的制作包括以下步骤：首先，在衬底10′上依次形成介质预备层21′和第一金属层30′，以及覆盖第一金属层30′的可牺牲材料层40′，进而形成如图1所示的基体结构；然后，刻蚀裸露的介质预备层21′及其下方的衬底10′，同时上述刻蚀过程会去除部分可牺牲材料层40′，在衬底10′上形成凸出部11′以及位于凸出部11′上的介质层23′，进而形成如图2所示的基体结构；接下来，形成覆盖于衬底10′的裸露表面以及可牺牲材料层40′的表面上的第二金属预备层51′，进而形成如图3所示的基体结构；最后，去除可牺牲材料层40′以及位于可牺牲材料层40′表面上的第二金属预备层51′，并将剩余第二金属预备层51′作为第二金属层52′，进而形成如图4所示的基体结构。经过上述步骤之后会在介质层23′的侧壁上产生第一金属层51′和可牺牲材料层40′的残留物，进而降低MEMS器件的性能。为了解决上述问题，目前技术人员尝试采用了多种方法。例如，改进可牺牲材料层的沉积工艺以增加可牺牲材料的侧壁坡度，或者改进湿法刻蚀的工艺以提高去除可牺牲材料的能力等。然而，上述方法仍然不能解决上述问题。
技术实现思路
本申请旨在提供一种芯片的制作方法、芯片及MEMS器件，以减少芯片中的残留物，并提高芯片的性能。为了实现上述目的，本申请提供了一种芯片的制作方法，该制作方法包括：形成初始基体结构，初始基体结构包括具有凸出部的衬底，沿远离衬底方向上依次位于凸出部上的介质过渡层和第一金属层，以及包裹第一金属层的可牺牲材料层；刻蚀初始基体结构中介质过渡层的外周，形成介质层，介质层的外周相对于凸出部和所述第一金属层的外周向内凹陷形成凹槽结构；形成环绕凸出部的侧壁，并覆盖在衬底的表面以及可牺牲材料层的表面上的第二金属预备层；去除可牺牲材料层以及可牺牲材料层表面上的第二金属预备层，并将剩余第二金属预备层作为第二金属层。进一步地，上述制作方法中，刻蚀介质过渡层形成凹槽结构的步骤中，形成深度为凸出部的宽度的1/20～1/10的凹槽结构。进一步地，上述制作方法中，刻蚀介质过渡层的工艺为湿法刻蚀。进一步地，上述制作方法中，形成初始基体结构的步骤包括：提供衬底；在衬底上沿远离衬底方向上依次形成介质预备层和第一金属层，以及包裹第一金属层的可牺牲材料层；沿可牺牲材料层的外周向下刻蚀介质预备层和衬底，在衬底中位于第一金属层下方的部分形成凸出部，并在凸出部与第一金属层之间形成介质过渡层，进而形成初始基体结构。进一步地，上述制作方法中，在形成介质预备层的步骤中，形成高度为第一金属层的高度的1/4～1/2的介质预备层，优选介质预备层为SiO2。进一步地，上述制作方法中，第一金属层为Ge，第二金属层为Ti。本申请还提供了一种芯片，包括具有凸出部的衬底，沿远离凸出部的方向依次设置于凸出部的上表面上的介质层和第一金属层，以及设置在凸出部的侧壁和衬底的表面上的第二金属层，其中介质层的外周相对于凸出部和第一金属层的外周向内凹陷形成凹槽结构。进一步地，上述芯片中，凹槽结构的深度为凸出部的宽度的1/20～1/10。进一步地，上述芯片中，介质层的高度为第一金属层的高度的1/4～1/2。进一步地，上述芯片中，第一金属层为Ge，第二金属层为Ti，介质层为SiO2。本申请还提供了一种MEMS器件，包括设置有MEMS结构的第一芯片，以及与第一芯片连接的第二芯片，其中第二芯片为本申请上述的芯片。应用本申请提供的技术方案，通过在芯片的制作过程中形成外周相对于凸出部和第一金属层的外周向内凹陷形成凹槽结构的介质层，使得可牺牲材料层的外表面突出于介质层的外表面。在后续形成第二金属预备层的过程中，利用可牺牲材料层的外表面与介质层的外表面之间存在差距的特点，使得第二金属预备层在覆盖在可牺牲材料层上时，会与可牺牲材料层之间产生空隙，从而使得可牺牲材料层和可牺牲材料层表面上的第二金属预备层更容易被去除，进而减少芯片中的残留物，并提高芯片的性能。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：图1示出了根据现有MEMS器件中的第二芯片的制作方法，在衬底上依次形成介质预备层和第一金属层，以及覆盖第一金属层的可牺牲材料层后的基体的剖面结构示意图；图2示出了刻蚀图1所示的裸露的介质预备层及其下方的衬底，并刻蚀去除部分可牺牲材料层，在衬底上形成凸出部以及位于凸出部上的介质层后的基体的剖面结构示意图；图3示出了形成覆盖于图2所示的衬底的裸露表面以及可牺牲材料层的表面上的第二金属预备层后的基体的剖面结构示意图；图4示出了去除图3所示的可牺牲材料层以及位于可牺牲材料层表面上的第二金属预备层，形成第二金属层后的基体的剖面结构示意图；图5示出了本申请实施例提供的芯片的制作方法的流程示意图；图6示出了本申请实施例提供的芯片的制作方法中，形成包括具有凸出部的衬底，沿远离衬底方向上依次位于凸出部上的介质过渡层和第一金属层，以及包裹第一金属层的可牺牲材料层的初始基体结构后的基体的剖面结构示意图；图6-1示出了本申请实施例提供的芯片的制作方法中，提供衬底后的基体的剖面结构示意图；图6-2示出了在图6所示的衬底上依次形成介质预备层和第一金属层，以及覆盖第一金属层的可牺牲材料层后的基体的剖面结构示意图；...

【技术保护点】
一种芯片的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：形成初始基体结构，所述初始基体结构包括具有凸出部的衬底，沿远离所述衬底方向上依次位于所述凸出部上的介质过渡层和第一金属层，以及包裹所述第一金属层的可牺牲材料层；刻蚀所述初始基体结构中所述介质过渡层的外周，形成介质层，所述介质层的外周相对于所述凸出部和所述第一金属层的外周向内凹陷形成凹槽结构；形成环绕所述凸出部的侧壁，并覆盖在所述衬底的表面以及所述可牺牲材料层的表面上的第二金属预备层；去除所述可牺牲材料层以及所述可牺牲材料层表面上的第二金属预备层，并将剩余所述第二金属预备层作为第二金属层。

【技术特征摘要】
1.一种芯片的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：
形成初始基体结构，所述初始基体结构包括具有凸出部的衬底，沿远离所述衬底方
向上依次位于所述凸出部上的介质过渡层和第一金属层，以及包裹所述第一金属层的可
牺牲材料层；
刻蚀所述初始基体结构中所述介质过渡层的外周，形成介质层，所述介质层的外周
相对于所述凸出部和所述第一金属层的外周向内凹陷形成凹槽结构；
形成环绕所述凸出部的侧壁，并覆盖在所述衬底的表面以及所述可牺牲材料层的表
面上的第二金属预备层；
去除所述可牺牲材料层以及所述可牺牲材料层表面上的第二金属预备层，并将剩余
所述第二金属预备层作为第二金属层。
2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，刻蚀所述介质过渡层形成所述凹槽结构
的步骤中，形成深度为所述凸出部的宽度的1/20～1/10的所述凹槽结构。
3.根据权利要求2所示的制作方法，其特征在于，刻蚀所述介质过渡层的工艺为湿法刻蚀。
4.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，形成所述初始基体结构的步骤包括：
提供衬底；
在所述衬底上沿远离所述衬底方向上依次形成介质预备层和第一金属层，以及包裹
所述第一金属层的可牺牲材料层；
沿所述可牺牲材料层的外周向下刻蚀所述介质预备层和所述衬底，在所述衬底中位
于所述第一金属层下方的部分形成凸出部，并在...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪梁，汪新学，伏广才，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31