監(jiān)控mems釋放過程性能的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及MEMS制造工藝及其檢測方法，特別涉及一種監(jiān)控MEMS釋放過程性能的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]微電子機(jī)械系統(tǒng)(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)技術(shù)可將機(jī)械構(gòu)件、驅(qū)動部件、電控系統(tǒng)、數(shù)字處理系統(tǒng)等集成為一個整體單元的微型系統(tǒng)。這種微型電子機(jī)械系統(tǒng)不但能夠采集、處理與發(fā)送信息或指令，還能夠按照所獲取的信息自主地或根據(jù)外部指令采取行動。它用微電子技術(shù)和微加工技術(shù)(包括硅體微加工、硅表面微加工、LIGA和晶片鍵合等技術(shù))相結(jié)合的制造工藝，制造出各種性能優(yōu)異、價格低廉、微型化的傳感器、執(zhí)行器、驅(qū)動器和微系統(tǒng)。它具有微小、智能、可執(zhí)行、可集成、工藝兼容性好、成本低等諸多優(yōu)點(diǎn)，故其已開始廣泛應(yīng)用于探測器、傳感器等諸多領(lǐng)域。
[0003]MEMS微橋結(jié)構(gòu)是MEMS領(lǐng)域中應(yīng)用非常廣泛的一種結(jié)構(gòu)，它利用犧牲層釋放工藝形成微橋結(jié)構(gòu)，可廣泛的應(yīng)用于探測器、傳感器等產(chǎn)品中。犧牲層在MEMS微橋結(jié)構(gòu)中起到承上啟下的作用，一般會使用有機(jī)物或者硅材料。有機(jī)物(如聚酰亞胺)一般使用旋涂及烘烤的方法進(jìn)行成膜，使用有機(jī)物可以很好地實(shí)現(xiàn)硅片表面的平坦化，并與上層相鄰的材料有很好的表面接觸特性，同時有機(jī)物材料的釋放工藝也比較簡單；硅材料一般使用PECVD工藝形成，500°C左右以上一般是多晶硅，該溫度以下是非晶硅。
[0004]有機(jī)物材料作犧牲層的高溫?fù)]發(fā)特性可能會污染后續(xù)工藝設(shè)備，而高溫多晶硅晶粒較大，表面平坦度比較差，低溫多晶硅與下層相鄰的材料接觸性比較差，會產(chǎn)生剝離現(xiàn)象?，F(xiàn)有技術(shù)中，除去犧牲層，釋放形成最終的微橋結(jié)構(gòu)之后，由于芯片表面是不透明薄膜，只能離線檢查釋放過程的性能，無法在線監(jiān)控釋放過程之后犧牲層的去除情況及顆粒(particle)殘留問題。
[0005]因此，在線監(jiān)控MEMS釋放過程性能是當(dāng)前亟需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種監(jiān)控MEMS釋放過程性能的方法，以解決在現(xiàn)有技術(shù)中由于只能離線檢查MEMS釋放過程性能,無法監(jiān)控在線生產(chǎn)中particle殘留的問題,避免particle殘留對器件的可靠性的影響，提高器件的性能。
[0007]本發(fā)明提供的監(jiān)控MEMS釋放過程性能的方法，包括:
[0008]提供一半導(dǎo)體晶片，在其上形成犧牲層；
[0009]在所述犧牲層上形成透明材料；
[0010]在所述透明材料上形成釋放孔；
[0011]通過所述釋放孔去除所述犧牲層。
[0012]進(jìn)一步的，所述犧牲層的材質(zhì)為多晶硅、非晶硅或聚酰亞胺。
[0013]進(jìn)一步的，所述透明材料為氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。
[0014]進(jìn)一步的，采用熱氧化的方法形成所述透明材料。
[0015]進(jìn)一步的，采用化學(xué)氣相沉積的方法形成所述透明材料。
[0016]進(jìn)一步的，所述化學(xué)氣相沉積為等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)、常壓化學(xué)氣相沉積(APCVD)或亞常壓化學(xué)氣相沉積(SACVD)。
[0017]進(jìn)一步的，通過曝光與刻蝕工藝在所述透明材料上形成釋放孔。
[0018]進(jìn)一步的，采用酸液進(jìn)行濕法刻蝕在所述透明材料上形成釋放孔。
[0019]進(jìn)一步的，在形成所述透明材料之前還包括，在所述犧牲層上形成非透明材料，去除所述部分透明材料暴露出所述犧牲層，在所述非透明材料及所述犧牲層上形成所述透明材料。
[0020]進(jìn)一步的，在所述非透明材料上形成釋放孔。
[0021]進(jìn)一步的，通過曝光與刻蝕工藝在所述非透明材料上形成釋放孔。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0023]本發(fā)明提供的監(jiān)控MEMS釋放過程性能的方法中，在犧牲層上形成透明材料，利用透明材料上的釋放孔去除所述犧牲層，通過透明材料可以監(jiān)控是否有犧牲層的殘留，以此監(jiān)控MEMS釋放過程的性能，及時發(fā)現(xiàn)釋放過程中的異常，避免對器件的性能造成影響，最終提高器件的性能。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明一實(shí)施例所提供的監(jiān)控MEMS釋放過程性能方法的流程圖。
[0025]圖2?5為本發(fā)明一實(shí)施例所提供的監(jiān)控MEMS釋放過程性能的方法的各步驟結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]為使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚易懂，以下結(jié)合說明書附圖，對本發(fā)明的內(nèi)容做進(jìn)一步說明。當(dāng)然本發(fā)明并不局限于該具體實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知的一般替換也涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0027]其次，本發(fā)明利用示意圖進(jìn)行了詳細(xì)的表述，在詳述本發(fā)明實(shí)例時，為了便于說明，示意圖不依照一般比例局部放大，不應(yīng)對此作為本發(fā)明的限定。
[0028]圖1為本發(fā)明一實(shí)施例所提供的監(jiān)控MEMS釋放過程性能的方法的流程圖，如圖1所示，本發(fā)明提出的一種監(jiān)控MEMS釋放過程性能的方法，包括以下步驟:
[0029]步驟SOl:提供一半導(dǎo)體晶片，在其上形成犧牲層；
[0030]步驟S02:在所述犧牲層上形成透明材料；
[0031]步驟S03:在所述透明材料上形成釋放孔；
[0032]步驟S04:通過所述釋放孔去除所述犧牲層。
[0033]圖2?5為本發(fā)明一實(shí)施例提供的監(jiān)控MEMS釋放過程性能的方法的各步驟結(jié)構(gòu)示意圖，請參考圖1所示，并結(jié)合圖2?圖5，詳細(xì)說明本發(fā)明提出的監(jiān)控MEMS釋放過程性能的方法:
[0034]步驟SOl:提供一半導(dǎo)體晶片100，在所述半導(dǎo)體晶片100上形成犧牲層101，在半導(dǎo)體襯底100上依次形成阻擋層101，如圖2所示。
[0035]在本實(shí)施例中所述半導(dǎo)體晶片100可以是硅襯底、鍺硅襯底或絕緣體上硅(S0I)，或本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的其他半導(dǎo)體襯底；所述犧牲層101的材質(zhì)為多晶硅、非晶硅、二氧化硅或聚酰亞胺；所述多晶硅、非晶硅等硅材料采用沉積方法，物理氣相沉積或化學(xué)氣相沉積法形成，所述聚酰亞胺采用旋涂及烘烤的方法形成。
[0036]步驟S02:在所述犧牲層101上形成透明材料102，如圖3所示。
[0037]所述透明材料102為氧化硅、氮化硅、氮氧化硅，或本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的其他透明材料；采用熱氧化的方法或化學(xué)氣相沉積的方法在所述犧牲層101上形成透明材料102，所述化學(xué)氣相沉積方法為等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)、常壓化學(xué)氣相沉積(APCVD)、亞常壓化學(xué)氣相沉積(SACVD )，或其他的化學(xué)氣相沉積方法。
[0038]步驟S03:在所述透明材料102上形成釋放孔103，如圖4所示。
[0039]本實(shí)施例中，在所述透明材料102上沉積一層光刻膠，通過曝光與顯影，形成圖形化的光刻膠，暴露出預(yù)形成釋放孔的部分，以圖形化的光刻膠為掩膜，刻蝕掉所述透明材料102，形成釋放孔103 ;刻蝕所述透明材料102，采用酸液進(jìn)行濕法刻蝕。
[0040]其他實(shí)施例中，在形成所述透明材料之前，還可以在所述犧牲層上形成非透明材料，然后去除所述部分非透明材料暴露出所述犧牲層，在所述暴露出的犧牲層上形成透明材料，最后采用曝光與刻蝕工藝在所述非透明材料上形成釋放孔，對所述非透明材料采用酸液進(jìn)行濕法刻蝕。需要說明的是，也可以在多數(shù)透明材料上形成釋放孔。
[0041]步驟S04:通過所述釋放孔103去除所述犧牲層101,如圖5所示。
[0042]以所述透明材料102為掩膜，通過所述釋放孔103刻蝕所述犧牲層101，采用濕刻方法進(jìn)行刻蝕，可以刻蝕掉部分所述犧牲層，也可以刻蝕去除全部犧牲層。
[0043]本實(shí)施例中，可以透過透明材料看到犧牲層被去除的情況，從而可以判定是否有犧牲層殘留，在形成MEMS微橋結(jié)構(gòu)的過程中在工作區(qū)以外的測試區(qū)域按照本發(fā)明所提供的方法進(jìn)行操作，可以通過測試區(qū)域監(jiān)控MEMS釋放過程的性能，及時發(fā)現(xiàn)釋放過程中的異常，以解決在現(xiàn)有技術(shù)中由于只能離線檢查MEMS釋放過程性能，無法監(jiān)控在線生產(chǎn)中particle殘留的問題,避免particle殘留對器件的可靠性的影響,提高器件的性能。
[0044]綜上所述，本發(fā)明提供的監(jiān)控MEMS釋放過程性能的方法中，在犧牲層上形成透明材料，利用透明材料上的釋放孔去除所述犧牲層，通過透明材料可以監(jiān)控是否有犧牲層的殘留，以此監(jiān)控MEMS釋放過程的性能，及時發(fā)現(xiàn)釋放過程中的異常，避免對器件的性能造成影響，最終提高器件的性能
[0045]上述描述僅是對本發(fā)明較佳實(shí)施例的描述，并非對本發(fā)明范圍的任何限定，本發(fā)明領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)上述揭示內(nèi)容做的任何變更、修飾，均屬于權(quán)利要求書的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種監(jiān)控MEMS釋放過程性能的方法，其特征在于，包括: 提供一半導(dǎo)體晶片，在其上形成犧牲層； 在所述犧牲層上形成透明材料； 在所述透明材料上形成釋放孔； 通過所述釋放孔去除所述犧牲層。
2.如權(quán)利要求1所述的監(jiān)控MEMS釋放過程性能的方法，其特征在于，所述犧牲層的材質(zhì)為多晶硅、非晶硅或聚酰亞胺。
3.如權(quán)利要求1所述的監(jiān)控MEMS釋放過程性能的方法，其特征在于，所述透明材料為氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。
4.如權(quán)利要求3所述的監(jiān)控MEMS釋放過程性能的方法，其特征在于，采用熱氧化的方法形成所述透明材料。
5.如權(quán)利要求3所述的監(jiān)控MEMS釋放過程性能的方法，其特征在于，采用化學(xué)氣相沉積的方法形成所述透明材料。
6.如權(quán)利要求5所述的監(jiān)控MEMS釋放過程性能的方法，其特征在于，所述化學(xué)氣相沉積為等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)、常壓化學(xué)氣相沉積(APCVD)或亞常壓化學(xué)氣相沉積(SACVD)。
7.如權(quán)利要求1所述的監(jiān)控MEMS釋放過程性能的方法，其特征在于，通過曝光與刻蝕工藝在所述透明材料上形成釋放孔。
8.如權(quán)利要求7所述的監(jiān)控MEMS釋放過程性能的方法，其特征在于，采用酸液進(jìn)行濕法刻蝕在所述透明材料上形成釋放孔。
9.如權(quán)利要求1所述的監(jiān)控MEMS釋放過程性能的方法，其特征在于，在形成所述透明材料之前還包括，在所述犧牲層上形成非透明材料，去除所述部分非透明材料暴露出所述犧牲層，在所述犧牲層上形成所述透明材料。
10.如權(quán)利要求9所述的監(jiān)控MEMS釋放過程性能的方法，其特征在于，在所述非透明材料上形成釋放孔。
11.如權(quán)利要求10所述的監(jiān)控MEMS釋放過程性能的方法，其特征在于，通過曝光與刻蝕工藝在所述非透明材料上形成釋放孔。
12.如權(quán)利要求11所述的監(jiān)控MEMS釋放過程性能的方法，采用酸液進(jìn)行濕法刻蝕在所述非透明材料上形成釋放孔。
13.如權(quán)利要求1至12中任意一項(xiàng)所述的監(jiān)控MEMS釋放過程性能的方法，其特征在于，所述犧牲層采用旋涂及烘烤的方法形成。
14.如權(quán)利要求1至12中任意一項(xiàng)所述的監(jiān)控MEMS釋放過程性能的方法，其特征在于，采用濕法刻蝕去除部分所述犧牲層。
15.如權(quán)利要求1至12中任意一項(xiàng)所述的監(jiān)控MEMS釋放過程性能的方法，其特征在于，采用濕法刻蝕去除全部所述犧牲層。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種監(jiān)控MEMS釋放過程性能的方法，包括：提供一半導(dǎo)體晶片，在其上形成犧牲層；在所述犧牲層上形成透明材料；在所述透明材料上形成釋放孔；通過所述釋放孔去除所述犧牲層；通過透明材料可以監(jiān)控是否有犧牲層的殘留，以此監(jiān)控MEMS釋放過程的性能，及時發(fā)現(xiàn)釋放過程中的異常，避免對器件的性能造成影響，最終提高器件的性能。
【IPC分類】B81C99-00, B81C1-00
【公開號】CN104743497
【申請?zhí)枴緾N201310739278
【發(fā)明人】李楊珍, 鄭召星, 袁俊, 郭亮良, 鄭超
【申請人】中芯國際集成電路制造(上海)有限公司
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2013年12月27日