MEMS器件的形成方法技术

一种MEMS器件的形成方法，包括：提供基底，在所述基底中形成有CMOS器件；在所述基底上形成牺牲层；在所述牺牲层中形成第一通孔，所述第一通孔位于所述CMOS器件上；在所述牺牲层上和第一通孔中形成SiGe层，所述SiGe层填充满所述第一通孔；使用热氧化生长工艺，在SiGe层上生成氧化硅层；在形成所述氧化硅层后，去除所述牺牲层。使用热氧化生长工艺生成的SiO2与SiGe之间通过键合结合，与化学气相沉积形成SiO2相比，可以提高氧化硅层与SiGe层之间的界面特性，增强氧化硅层与SiGe层之间的粘附力，不容易产生剥离脱落的问题。

【技术实现步骤摘要】
MEMS器件的形成方法
本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种MEMS器件的形成方法。
技术介绍
射频微机电系统(RFMEMS)是使用MEMS技术加工得到的RF产品，是MEMS技术的重要应用领域之一。在现有的RFMEMS中，如谐振器、振荡器，能够产生射频频率，以产生时钟输出，实现计时目的。以谐振器为例，通常谐振器包括石英晶体谐振器和陶瓷谐振器，其中石英晶体谐振器能提供较小器件尺寸以增加集成度，降低生产成本。但是石英晶体谐振器不利于集成到集成电路中，因此现有技术提出一种使用SiGe来制造谐振器，这有利于谐振器集成到集成电路中。但是，由于SiGe材料本身的原因，导致谐振器的振动频率随温度变化很大。具体地，谐振器的振动频率f(T)＝f0[1+1/2(α+γ)(T-T0)]，其中α为谐振器的线膨胀系数，γ为谐振器杨氏模量的温度系数，α、γ均与谐振器的材料有关，f0表示谐振器在温度为T0时的振动频率。以SiGe为例，SiGe的γ＝-1.075*10-4/℃，α＝4.52*l0-1/℃，f(T)与温度变化有关。根据以上关系式，计算得到使用SiGe的谐振器的频率温度系数达到-51.49ppm/℃，该频率温度系数是石英晶体振荡器的100倍，这表明谐振器的频率受温度影响较大而不稳定，无法实现精确计时。因此，现有技术提出一种解决方案：在谐振器的SiGe上表面刻蚀形成凹槽，在凹槽中填充SiO2。SiO2的杨氏模量温度系数γ为正值，对SiGe的杨氏模量温度系数起到一定中和作用，这样谐振器的杨氏模量温度系数能够趋于0，能够降低谐振器的频率温度系数。但该方案并未起到较好改善谐振器性能的效果。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是，现有技术的MEMS器件性能不佳。为解决上述问题，本专利技术提供一种MEMS器件的形成方法，该形成方法包括：提供基底，在所述基底中形成有CMOS器件；在所述基底上形成牺牲层；在所述牺牲层中形成第一通孔，所述第一通孔位于所述CMOS器件上；在所述牺牲层上和第一通孔中形成SiGe层，所述SiGe层填充满所述第一通孔；使用热氧化生长工艺，在SiGe层上生成氧化硅层；在形成所述氧化硅层后，去除所述牺牲层。可选地，，所述氧化硅层的厚度范围为0.5μm～1.5μm，所述第一通孔外的SiGe层和氧化硅层的厚度之和范围为1μm～5μm。可选地，所述热氧化生长工艺为干法氧化；在干法氧化过程中使用的气体为O2、O3中的一种或两种；在干法氧化过程使用的气体流量范围为500sccm～1000sccm，温度范围为400℃～800℃，时间为10min。可选地，所述热氧化生长工艺为湿法氧化；在所述湿法氧化过程中使用水蒸气；水蒸气的流量范围为800sccm～1200sccm，温度范围为300℃～500℃，时间为30min。可选地，在所述热氧化生长后，进行退火。可续地，所述牺牲层的厚度范围为100nm～500nm。可选地，在形成所述第一通孔前，在所述牺牲层上形成扩散阻挡层；所述SiGe层覆盖所述扩散阻挡层。可选地，去除所述牺牲层的方法包括：在所述氧化硅层和SiGe层中形成第二通孔，所述第二通孔底部为牺牲层；使用湿法刻蚀去除所述牺牲层，所述湿法刻蚀过程的刻蚀剂通过第二通孔后腐蚀牺牲层。可选地，所述湿法刻蚀过程中使用的刻蚀剂为双氧水溶液；在所述双氧水溶液中，H2O2与H2O的体积比范围为60％～100％，温度为90℃。可选地，在形成所述牺牲层前，还包括：在所述基底上形成钝化层；在所述钝化层中形成导电插塞，所述导电插塞与CMOS器件电连接；所述第一通孔的底部为导电插塞。本专利技术还提供另一种MEMS器件的形成方法，该形成方法包括：提供基底，在所述基底中形成有CMOS器件；在所述基底上形成牺牲层；在所述牺牲层中形成第一通孔，所述第一通孔位于所述CMOS器件上；在所述牺牲层上和第一通孔中形成SiGe层，所述SiGe层填充满所述第一通孔；使用热氧化生长工艺，在SiGe层上生成氧化硅层；在形成所述氧化硅层后，去除所述牺牲层；在去除所述牺牲层之后或之前，重复所述形成SiGe层、热氧化生长氧化硅层的步骤至少一次。可选地，每层所述氧化硅层的厚度范围为所述第一通孔外的每层SiGe层的厚度范围为100nm～500nm，所述第一通孔外的所有SiGe层和氧化硅层的厚度之和范围为1μm～5μm。所述热氧化生长工艺为干法氧化；可选地，在干法氧化过程中使用的气体为O2、O3中的一种或两种；在干法氧化过程使用的气体流量范围为100sccm～250sccm，温度范围为400℃～800℃，时间范围为1min～3min。可选地，所述热氧化生长工艺为湿法氧化；在所述湿法氧化过程中使用水蒸气；水蒸气的流量范围为800sccm～1200sccm，温度范围为300℃～500℃。可选地，所述牺牲层的材料为Ge，形成所述牺牲层的方法为化学气相沉积或原子层沉积法。可选地，在形成所有SiGe层和氧化硅层后，进行退火。可选地，在形成所述第一通孔前，在所述牺牲层上扩散阻挡层。可选地，去除所述牺牲层的方法包括：在所有氧化硅层和SiGe层中形成第二通孔，所述第二通孔底部为牺牲层；使用湿法刻蚀去除所述牺牲层，所述湿法刻蚀过程的刻蚀剂通过第二通孔后腐蚀牺牲层。可选地，所述湿法刻蚀过程中使用的刻蚀剂为双氧水溶液；在所述双氧水溶液中，H2O2与H2O的体积比范围为60％～100％，温度为90℃。可选地，在形成所述牺牲层前，还包括：在所述基底上形成钝化层；在所述钝化层中形成导电插塞，所述导电插塞与CMOS器件电连接；所述第一通孔底部为导电插塞。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：在热氧化生长过程，SiGe层的Si会向表面扩散以与O结合，O与SiGe层中的Si结合生成SiO2。其中SiGe层中的Ge与O结合的速率远小于Si与O结合的速率，因此，SiGe层中的Ge基本不会被氧化，即使SiGe层中的Ge被氧化，被氧化的量也非常小，不会影响到SiGe的品质。这样，SiGe层中的Ge不被氧化而是富集在氧化硅层与SiGe层接触的表面。使用热氧化生长工艺生成的SiO2与SiGe之间通过键合结合，与化学气相沉积形成SiO2相比，可以提高氧化硅层与SiGe层之间的界面特性，增强氧化硅层与SiGe层之间的粘附力，不容易产生剥离脱落的问题。由于SiO2的杨氏模量温度系数为正值，而SiGe的杨氏模量温度系数为负值，氧化硅层能够对SiGe层的杨氏模量温度系数起到一定中和作用，以降低MEMS器件的频率温度系数，MEMS器件的振荡频率受温度变化不会发生较大波动，保证精确计时。附图说明图1～图10是本专利技术第一实施例的MEMS器件在形成过程中各阶段的示意图；图11～图12是本专利技术第二实施例的MEMS器件在形成过程中各阶段的剖面结构示意图。具体实施方式专利技术人针对现有技术存在的问题进行了分析，发现：在SiO2与SiGe的交界面存在应力不匹配的问题，随着谐振器持续振荡，不匹配的应力会造成SiO2从SiGe的凹槽中脱离。这样，SiO2不能起到中和SiGe的杨氏模量温度系数的效果，SiGe的杨氏模量温度系数较大，计算得到的谐振器的频率温度系数较大，谐振器的振荡频率不稳定，无法实现精确计时。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种MEMS器件的形成方法，其特征在于，包括：提供基底，在所述基底中形成有CMOS器件；在所述基底上形成牺牲层；在所述牺牲层中形成第一通孔，所述第一通孔位于所述CMOS器件上；在所述牺牲层上和第一通孔中形成SiGe层，所述SiGe层填充满所述第一通孔；使用热氧化生长工艺，在SiGe层上生成氧化硅层；在形成所述氧化硅层后，去除所述牺牲层。

【技术特征摘要】
1.一种MEMS器件的形成方法，其特征在于，包括：提供基底，在所述基底中形成有CMOS器件；在所述基底上形成牺牲层；在所述牺牲层中形成第一通孔，所述第一通孔位于所述CMOS器件上；在所述牺牲层上和第一通孔中形成SiGe层，所述SiGe层填充满所述第一通孔；使用热氧化生长工艺，在SiGe层上生成氧化硅层；在形成所述氧化硅层后，去除所述牺牲层。2.如权利要求1所述的MEMS器件的形成方法，其特征在于，所述氧化硅层的厚度范围为0.5～1.5μm，所述第一通孔外的SiGe层和氧化硅层的厚度之和范围为1～5μm。3.如权利要求1所述的MEMS器件的形成方法，其特征在于，所述热氧化生长工艺为干法氧化；在干法氧化过程中使用的气体为O2、O3中的一种或两种；在干法氧化过程使用的气体流量范围为500sccm～1000sccm，温度范围为400℃～800℃，时间为10min。4.如权利要求1所述的MEMS器件的形成方法，其特征在于，所述热氧化生长工艺为湿法氧化；在所述湿法氧化过程中使用水蒸气；水蒸气的流量范围为800sccm～1200sccm，温度范围为300℃～500℃，时间为30min。5.如权利要求1所述的MEMS器件的形成方法，其特征在于，所述牺牲层的材料为Ge，形成所述牺牲层的方法为化学气相沉积或原子层沉积法。6.如权利要求5所述的MEMS器件的形成方法，其特征在于，在所述热氧化生长后，进行退火。7.如权利要求5所述的MEMS器件的形成方法，其特征在于，所述牺牲层的厚度范围为100nm～500nm。8.如权利要求5所述的MEMS器件的形成方法，其特征在于，在形成所述第一通孔前，在所述牺牲层上形成扩散阻挡层；所述SiGe层覆盖所述扩散阻挡层。9.如权利要求5所述的MEMS器件的形成方法，其特征在于，去除所述牺牲层的方法包括：在所述氧化硅层和SiGe层中形成第二通孔，所述第二通孔底部为牺牲层；使用湿法刻蚀去除所述牺牲层，所述湿法刻蚀过程的刻蚀剂通过第二通孔后腐蚀牺牲层。10.如权利要求9所述的MEMS器件的形成方法，其特征在于，所述湿法刻蚀过程中使用的刻蚀剂为双氧水溶液；在所述双氧水溶液中，H2O2与H2O的体积比范围为60％～100％，温度为90℃。11.如权利要求1所述的MEMS器件的形成方法，其特征在于，在形成所述牺牲层前，还包括：在所述基底上形成钝化层；在所述钝化...

【专利技术属性】
技术研发人员：何昭文，李曼曼，
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