本发明专利技术公开了一种微机电系统中压阻式压力传感器多晶硅横隔膜的形成方法，包括如下步骤：(1)在硅基板上依次淀积衬底氧化膜和氮化膜；(2)对氮化膜和衬底氧化膜进行刻蚀，形成硬质掩膜板；(3)以氮化膜作为硬质掩膜板，在硅基板上进行沟槽刻蚀；(4)沟槽内氧化膜填充；(5)氧化膜平坦化；(6)支柱槽的刻蚀；(7)氮化膜去除；(8)在全硅片上淀积多晶硅；(9)多晶硅横隔膜的刻蚀；(10)沟槽内氧化膜和衬底氧化膜的刻蚀。此外，本发明专利技术还公开了由上述方法形成的悬空在沟槽上的多晶硅横隔膜结构。本发明专利技术可很容易的和半导体晶体管形成的电路集成在一个芯片上，大大简化压力传感器制作的工艺和成本。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体集成电路制造领域，涉及一种MEMS(微机电系统)的制造工艺， 尤其涉及一种应用于微机电系统中压阻式压力传感器的多晶硅横隔膜及其形成方法。
技术介绍
现有的MEMS压力传感器，多采用single-crystal Si (单晶硅)作为感应膜，涉及到bulk Si etch (体硅)，wafer bonding (芯片打线)技术，甚至应用到 SOI substrate (S0I 衬底，SOI材料作为一种新兴衬底材料，SOI材料是由“顶层硅-二氧化硅绝缘埋层-硅衬底”组成的具有三层结构的硅衬底材料)，制作工艺也较为复杂，也比较难和集成电路集成在一个芯片上。多晶硅横隔膜悬空在沟槽之上是在微机电系统(MEMS)中用于制作压阻式压力传感器的一种结构，多晶硅横隔膜在选择性的掺杂后，在受到应力以后会在选择性掺杂的地方有相应的电阻的变化，通过桥式电路连接，测量相应的电压变化，从而得到电阻的变化， 最后得到感知的压力值。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种微机电系统中压阻式压力传感器多晶硅横隔膜及其形成方法，其可以在普通的硅基板上制作，和常规的硅工艺相容，可以很容易的和半导体晶体管形成的电路集成在一个芯片上，大大简化压力传感器制作的工艺和成本。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种微机电系统中压阻式压力传感器多晶硅横隔膜的形成方法，包括如下步骤(1)在硅基板上依次淀积衬底氧化膜和氮化膜；(2)对氮化膜和衬底氧化膜进行刻蚀，形成硬质掩膜板；(3)以氮化膜作为硬质掩膜板，在硅基板上进行沟槽刻蚀；(4)沟槽内氧化膜填充；(5)氧化膜平坦化；(6)在沟槽两侧具有衬底氧化膜和氮化膜的位置进行支柱槽的刻蚀；(7)氮化膜去除；(8)在全硅片上淀积多晶硅；(9)多晶硅横隔膜的刻蚀；(10)沟槽内氧化膜和衬底氧化膜的刻蚀，形成多晶硅横隔膜悬空在沟槽上的结构。步骤(1)中，所述衬底氧化膜的淀积方式可以采用热氧化法或者化学气相沉淀法，该衬底氧化膜的厚度为100埃-500埃；所述氮化膜采用化学气相沉淀方法，该氮化膜的厚度为500-1500埃。步骤O)中，利用光刻胶作为掩膜板，在形成图形后进行氮化膜和衬底氧化膜的刻蚀，形成硬质掩膜板。步骤(3)中，所述沟槽刻蚀的刻蚀深度为1-5微米。步骤中，所述氧化膜采用化学气相沉淀法进行填充。步骤(5)中，采用化学机械抛光方法对氧化膜进行平坦化处理。步骤(6)中，所述支柱槽的刻蚀从上到下分别进行氮化膜、衬底氧化膜和部分硅基板的刻蚀，该支柱槽刻蚀深度在硅基板下大于1微米，该支柱槽是位于多晶硅横隔膜两头的方形支柱。步骤(7)中，使用热磷酸进行湿法刻蚀以去除氮化膜。步骤(8)中，采用化学气相沉淀法在全硅片上淀积多晶硅。步骤(9)中，所述多晶硅横隔膜的刻蚀具体为刻蚀部分步骤⑶淀积的多晶硅以定义多晶硅横隔膜的图形。步骤(10)中，所述沟槽内氧化膜和衬底氧化膜的刻蚀使用49%的氢氟酸或者氢氟酸蒸汽。此外，本专利技术还提供一种采用上述方法形成的微机电系统中压阻式压力传感器的多晶硅横隔膜，该多晶硅横隔膜悬空在硅基板内的沟槽之上，该多晶硅横隔膜的两侧各设有一个支柱槽，该支柱槽位于硅基板内。所述硅基板内的沟槽的深度为1-5微米；所述支柱槽在硅基板内的深度为大于1 微米。该多晶硅横隔膜与该硅基板的距离为100埃-500埃。和现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果本专利技术可以在普通的硅基板上制作， 和常规的硅工艺相容，可以很容易的和半导体晶体管形成的电路集成在一个芯片上，大大简化压力传感器制作的工艺和成本。为了增加横隔膜的稳定性，支柱槽刻蚀深度在硅基板下大于Ium(微米)，支柱槽可设计成在横隔膜的两头的方形支柱。为了保证沟槽内的氧化膜的快速充分刻蚀，避免受到由于液体的表面张力引起的粘滞摩擦力破坏横隔膜的结构， 沟槽内的氧化膜刻蚀可以使用49%的氢氟酸，也可以使用Vapor HF (氢氟酸蒸汽)。附图说明图1是本专利技术方法步骤(1)完成后的示意图；图2是本专利技术方法步骤O)完成后的示意图；图3是本专利技术方法步骤(3)完成后的示意图；图4是本专利技术方法步骤完成后的示意图；图5是本专利技术方法步骤(5)完成后的示意图；图6是本专利技术方法步骤(6)完成后的示意图；图7是本专利技术方法步骤(7)完成后的示意图；图8是本专利技术方法步骤(8)完成后的示意图；图9是本专利技术方法步骤(9)完成后的示意图；图10是本专利技术方法步骤(10)完成后的示意图；图11是采用本专利技术方法形成的多晶硅横隔膜结构的俯视图。其中，1是硅基板，2是衬底氧化膜，3是氮化膜，4A是沟槽，4是氧化膜，5是支柱槽，6是多晶硅，7是多晶硅横隔膜。 具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细的说明。本专利技术一种微机电系统中压阻式压力传感器多晶硅横隔膜的形成方法，是一种多晶硅横隔膜悬空在沟槽之上的方法，该方法实施的工艺流程如下(1)如图1所示，在硅基板1上依次淀积衬底氧化膜2和氮化膜3 ；衬底氧化膜2的淀积方式可以采用热氧化法或者化学气相沉淀法，衬底氧化膜2的厚度为100埃-500埃， 氮化膜3采用化学气相沉淀方法，氮化膜3的厚度为500-1500埃；(2)如图2所示，硬质掩膜板刻蚀；利用光刻胶作为掩膜板，在形成图形后进行氮化膜3和衬底氧化膜2的刻蚀，形成硬质掩膜板(见图2)；(3)如图3所示，沟槽4A刻蚀；以氮化膜3作为硬质掩膜板，在硅基板1上进行沟槽4A刻蚀，刻蚀深度为l-5um(微米)；(4)如图4所示，沟槽4A内氧化膜4填充；氧化膜4可以采用化学气相沉淀法进行填充；(5)如图5所示，氧化膜4平坦化；可以采用化学机械抛光方法对氧化膜4进行平坦化处理；(6)如图6所示，支柱槽5的刻蚀；在沟槽的两侧具有衬底氧化膜2和氮化膜3的位置进行支柱槽5的刻蚀，在图形形成后，从上到下分别进行氮化膜3，衬底氧化膜2和部分硅基板1的刻蚀，为了增加多晶硅横隔膜的稳定性，支柱槽5刻蚀深度在硅基板1下大于 lum，支柱槽5可设计成在多晶硅横隔膜的两头的方形支柱；(7)如图7所示，氮化膜3去除；可以使用热磷酸作为湿法刻蚀药液来进行湿法刻蚀处理以去除氮化膜3;(8)如图8所示，多晶硅6淀积；可采用化学气相沉淀法在全硅片上淀积多晶硅6 ；(9)如图9所示，多晶硅横隔膜7的刻蚀，刻蚀部分多晶硅6以定义多晶硅横隔膜 7的图形；(10)如图10所示，沟槽4A内氧化膜4和衬底氧化膜2的刻蚀，形成多晶硅横隔膜7悬空在沟槽4A上的结构(该多晶硅横隔膜结构的俯视图见图11)，此类结构可应用于压阻式压力传感器的制造。为了保证沟槽4A内的氧化膜4和衬底氧化膜2的快速充分刻蚀，避免受到由于液体的表面张力引起的粘滞摩擦力破坏多晶硅横隔膜的结构，沟槽4A内的氧化膜4和衬底氧化膜2的刻蚀可以使用49%的氢氟酸，也可以使用Vapor HF (氢氟酸蒸汽)。采用本专利技术工艺方法形成的微机电系统中压阻式压力传感器的多晶硅横隔膜结构如图10和图11所示，多晶硅横隔膜7悬空在沟槽4A之上，多晶硅横隔膜7的两侧各设有一个支柱槽5，该支柱槽5位于硅基板1内。硅基板1内的沟槽4A的深度为1-5微米；支柱槽5在硅基板1内的深度为大于1微米；多晶硅横隔膜7与硅基板1的距离为100埃-500 埃(即衬底氧化膜2的厚度)。本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种微机电系统中压阻式压力传感器多晶硅横隔膜的形成方法，其特征在于，包括如下步骤：（１）在硅基板上依次淀积衬底氧化膜和氮化膜；（２）对氮化膜和衬底氧化膜进行刻蚀，形成硬质掩膜板；（３）以氮化膜作为硬质掩膜板，在硅基板上进行沟槽刻蚀；（４）沟槽内氧化膜填充；（５）氧化膜平坦化；（６）在沟槽两侧具有衬底氧化膜和氮化膜的位置进行支柱槽的刻蚀；（７）氮化膜去除；（８）在全硅片上淀积多晶硅；（９）多晶硅横隔膜的刻蚀；（１０）沟槽内氧化膜和衬底氧化膜的刻蚀，形成多晶硅横隔膜悬空在沟槽上的结构。
【技术特征摘要】
1.一种微机电系统中压阻式压力传感器多晶硅横隔膜的形成方法，其特征在于，包括如下步骤(1)在硅基板上依次淀积衬底氧化膜和氮化膜；(2)对氮化膜和衬底氧化膜进行刻蚀，形成硬质掩膜板；(3)以氮化膜作为硬质掩膜板，在硅基板上进行沟槽刻蚀；(4)沟槽内氧化膜填充；(5)氧化膜平坦化；(6)在沟槽两侧具有衬底氧化膜和氮化膜的位置进行支柱槽的刻蚀；(7)氮化膜去除；(8)在全硅片上淀积多晶硅；(9)多晶硅横隔膜的刻蚀；(10)沟槽内氧化膜和衬底氧化膜的刻蚀，形成多晶硅横隔膜悬空在沟槽上的结构。2.如权利要求1所述的微机电系统中压阻式压力传感器多晶硅横隔膜的形成方法，其特征在于，步骤(1)中，所述衬底氧化膜的淀积方式可以采用热氧化法或者化学气相沉淀法，该衬底氧化膜的厚度为100埃-500埃；所述氮化膜采用化学气相沉淀方法，该氮化膜的厚度为500-1500埃。3.如权利要求1所述的微机电系统中压阻式压力传感器多晶硅横隔膜的形成方法，其特征在于，步骤O)中，利用光刻胶作为掩膜板，在形成图形后进行氮化膜和衬底氧化膜的刻蚀，形成硬质掩膜板。4.如权利要求1所述的微机电系统中压阻式压力传感器多晶硅横隔膜的形成方法，其特征在于，步骤(3)中，所述沟槽刻蚀的刻蚀深度为1-5微米。5.如权利要求1所述的微机电系统中压阻式压力传感器多晶硅横隔膜的形成方法，其特征在于，步骤中，所述氧化膜采用化学气相沉淀法进行填充。6.如权利要求1所述的微机电系统中压阻式压力传感器多晶硅横隔膜的形成方法，其特征在于，步骤(5)中，采用化学机械抛光方法对氧化膜进行平坦化处理。7.如权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨华，方精训，姚嫦娲，
申请(专利权)人：上海华虹NEC电子有限公司，
类型：发明
国别省市：31
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