MEMS器件的牺牲层、MEMS器件及其制作方法技术

不同于现有技术单独采用有机材料层作为MEMS器件的牺牲层的方案，本发明专利技术采用该有机材料层被图形化后，在其表面覆盖一层分解温度高于该有机材料层的覆盖层，以将后续淀积形成的结构材料层与有机材料层隔绝开来，起到防止高温淀积过程中该有机材料层分解逸出而造成机台腔体污染的作用。此外，该覆盖层的设置，也为有机材料层提供了更大材质选择范围。基于上述牺牲层，本发明专利技术还提供了包含该牺牲层的MEMS器件及该MEMS器件的制作方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造领域，尤其涉及一种MEMS器件的牺牲层、MEMS器件及其制作方法。
技术介绍
近年来，随着微机电系统(Micro-Electro-Mechanical-System,MEMS)技术的发展，各种微机电装置，包括微传感器、微致动器等实现了微小型化，上述小型化有利于提高器件集成度，因而成为未来发展的主要方向。早期的MEMS工艺以体硅工艺为主，即通过对硅片进行腐蚀形成悬梁等结构，更多关于体硅MEMS器件的信息请参照公开号US6170332B1的美国专利。然而，上述体硅的工艺与现有的CMOS工艺不兼容。针对上述问题，行业内出现了表面硅工艺，即以半导体衬底为基底，通过多层膜淀积和图形化工艺制备三维微机械结构。具体地，器件部分由淀积的薄膜层加工而成，结构和基底之间的空隙采用牺牲层技术，该牺牲层在结构形成过程中起支撑作用，结构形成后，该牺牲层被释放。牺牲层工艺最早是在20世纪80年代由美国加州大学Berkeley分校开发出来，主要应用于二维表面图形的加工，其以多晶硅为结构层，二氧化硅为牺牲层，采用二氧化硅层作为牺牲层的最大缺点是去除需要用到湿法刻蚀，而湿法刻蚀会带来微机电系统中最不希望出现的黏附效应，导致牺牲层去除后上下极板黏附而造成失效，随着牺牲层工艺的发展，技术人员开始采用光刻胶或类光刻胶等有机材料作为牺牲层，这种牺牲层可以采用干法刻蚀如灰化(Ashing)等制程去除，从而避免了黏附效应，提高了 MEMS系统的良率。本专利技术人在研究中发现，该有机材料的分解温度由于一般低于其上后续进行的结构薄膜层的淀积温度，因而，在后续淀积工序过程中，该有机材料会出现分解现象，上述分解出来的分子容易附着在腔室内壁，造成腔室污染，这不利于淀积工艺的进行。针对上述问题，本专利技术提出一种新的牺牲层加以解决。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提出一种牺牲层，以解决现有的MEMS器件的牺牲层容易出现分解，进而导致污染腔室的问题。为解决上述问题，本专利技术提供一种MEMS器件的牺牲层，包括图形化的有机材料层及包覆在所述图形化的有机材料层上的覆盖层，所述覆盖层的分解温度高于所述有机材料层的分解温度。可选地，所述有机材料层的材质为光刻胶。可选地，所述有机材料层的材质为聚酰亚胺。可选地，所述覆盖层的材质为SOG或低温氧化物。基于上述牺牲层，本专利技术还提供了一种MEMS器件及其制作方法，其中，该MEMS器件除了包括上述的牺牲层外，还包括所述牺牲层上形成的图形结构。可选地，所述图形结构为敏感薄膜。可选地，所述敏感薄膜的材质为硅锗、单晶硅、多晶硅、金属中的至少一种。相应地，MEMS器件的制作方法，包括在所述半导体衬底上形成有机材料层，对所述有机材料层进行选择性去除形成图形化有机材料层；在所述图形化的有机材料层上形成覆盖层，所述覆盖层的分解温度高于所述有机材料层的分解温度；在所述覆盖层上形成图形结构。可选地，所述有机材料层的材质为光刻胶，对所述有机材料层进行选择性去除是通过曝光、显影实现的。可选地，形成图形结构步骤包括采用PVD或CVD形成图形结构材料层；对所述图形结构材料层进行选择性刻蚀形成图形结构。可选地，所述PVD或CVD的温度高于350°C。可选地，所述选择性刻蚀形成图形结构过程中，还形成暴露所述有机材料层的窗口，所述图形化的有机材料层的去除通过所述窗口进行。可选地，所述图形化的有机材料层的去除采用灰化法。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点1)不同于现有技术单独采用有机材料层作为牺牲层的方案，本专利技术采用该有机材料层被图形化后，在其表面覆盖一层分解温度高于该有机材料层的覆盖层，以将后续淀积形成的结构材料层与有机材料层隔绝开来，起到防止高温淀积过程中该有机材料层分解逸出而造成机台腔体污染的作用。此外，该覆盖层的设置，也为有机材料层提供了更大材质选择范围。2)可选方案中，该有机材料层的材质为聚酰亚胺,覆盖层的材质为旋涂玻璃(Spinon Glass)或低温氧化物(Low Temperature Oxide, LTO),该聚酰亚胺为一种光刻胶,与其它光刻胶相比，具有以下优点a)粘度高，容易制得高厚度的牺牲层，b)具有良好的流动性，使得牺牲层表面更易于平坦化，有利于制作平整的结构。SOG可以耐高温，在常温下形成，不会造成有机材料层分解，而且SOG在半导体工艺中也被大量采用，没有沾污或制程兼容性等问题，同时SOG的特性与二氧化硅一样，属于半导体中的成熟工艺，不需要额外开发新针对性的制程。另外，该覆盖层还可以选择低温氧化物，该低温氧化物为氧化物中的一种，可以耐高温，而其形成温度较低，一般不高于200°C。附图说明图1至图5所示为本专利技术实施例一提供的MEMS压力传感器的制作方法的结构示意图。具体实施例方式如前所述，现有技术中，为避免刻蚀工艺，一般采用光刻胶作为牺牲层，然而，该光刻胶为有机物质，其分解温度较低，后续在其上淀积形成结构时，温度较高，易分解，分解后会逸出造成机台腔室污染。针对上述问题，本专利技术采用该有机材料层被图形化后，在其表面覆盖一层分解温度高于该有机材料层的覆盖层，以将后续淀积形成的结构材料层与有机材料层隔绝开来，起到防止高温淀积过程中该有机材料层分解逸出而造成机台沾污的目的。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，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广。因此本专利技术不受下面公开的具体实施方式的限制。如
技术介绍
所述，现有的MEMS器件可以为传感器、致动器等，以下以压力传感器为例介绍本专利技术的技术方案。此外，本专利技术牺牲层中的覆盖层的作用为将后续淀积形成的结构材料层与有机材料层隔绝开来，起到防止高温淀积过程中该有机材料层分解逸出而造成机台沾污的作用。因而，满足上述条件的材质都可以为本专利技术的覆盖层，以下分别以旋涂玻璃(Spin on Glass, S0G)与低温氧化物(Low Temperature Oxide, LT0)为例分别进行说明。实施例一图1至图5所示为本实施例提供的MEMS压力传感器的制作方法的结构示意图。以下结合图1至图5，通过该MEMS压力传感器的制作方法，详细介绍本专利技术提供的牺牲层的技术方案。执行步骤Sll :如图1所示，提供半导体衬底100，半导体衬底100上形成有固定电极110。固定电极110可利用金属制成，也可利用包含有掺杂剂的半导体材料(如包含锗的硅材料)制成，当然，固定电极110也可利用其它导电材料制成。另外，当半导体衬底100内形成有有源元件、无源元件或金属互连层时，可利用相应的导电部件来兼作固定电极110。在一个实施例中，可利用半导体衬底100内的金属布线来兼作固定电极110。固定电极110可以位于半导体衬底100的表面，也可以位于半导体衬底100的内部。执行步骤S12 :参照图1与图2所示，在半导体衬底100上形成有机材料层120，对所述有机材料层120进行选择性去除形成图形化有机材料层120’。有机材料层120可以为光敏材质，例如光刻胶，采用涂布方式设置在半导体衬底100上。上述光刻胶的选择，相对于其它材质，例如二氧化硅，可以采用干法本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种MEMS器件的牺牲层，其特征在于，包括：图形化的有机材料层及包覆在所述图形化的有机材料层上的覆盖层，所述覆盖层的分解温度高于所述有机材料层的分解温度。

【技术特征摘要】
1.一种MEMS器件的牺牲层，其特征在于，包括图形化的有机材料层及包覆在所述图形化的有机材料层上的覆盖层，所述覆盖层的分解温度高于所述有机材料层的分解温度。2.根据权利要求1所述的MEMS器件的牺牲层，其特征在于，所述有机材料层的材质为光刻胶。3.根据权利要求1所述的MEMS器件的牺牲层，其特征在于，所述有机材料层的材质为聚酰亚胺。4.根据权利要求1至3任意一项所述的MEMS器件的牺牲层，其特征在于，所述覆盖层的材质为SOG或低温氧化物。5.一种MEMS器件，其特征在于，包括上述权利要求1至4任意一项所述的牺牲层；所述牺牲层上形成的图形结构。6.根据权利要求5所述的MEMS器件，其特征在于，所述图形结构为敏感薄膜。7.根据权利要求6所述的MEMS器件，其特征在于，所述敏感薄膜的材质为硅锗、单晶硅、多晶硅、金属中的至少一种。8.—种MEMS器件的制作方法，其特征在于，包括在所述半导体衬底上形成有机...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎坡，
申请(专利权)人：上海宏力半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：