一種薄膜支撐梁的制作方法
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種薄膜支撐梁的制作方法?！尽颈尘凹夹g(shù)】】
[0002]MEMS (Micro Electro Mechanical Systems,微電子機(jī)械系統(tǒng))是隨著集成電路制造技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展起來的，集成電路制造技術(shù)和微加工技術(shù)是MEMS的基礎(chǔ)制造技術(shù)。與集成電路只包括平面晶體管和金屬互連不同，MEMS包括大量復(fù)雜的三維微結(jié)構(gòu)和可動結(jié)構(gòu)，這些三維微結(jié)構(gòu)和可動結(jié)構(gòu)往往都包括一個薄膜支撐梁。為了應(yīng)力匹配和電連接，這些支撐梁往往由多層薄膜構(gòu)成，且其中某些膜層需要單獨圖形化，如紅外傳感器的支撐梁，往往由介質(zhì)膜/金屬膜多層膜構(gòu)成，其中金屬層用于電連接敏感膜和襯底處理電路，需要單獨進(jìn)行圖形化，一般只需要保留支撐梁和接觸孔上的金屬層。制備薄膜支撐梁最常用的技術(shù)是采用一步光刻和刻蝕制作出支撐梁上和其它區(qū)域的需要單獨圖形化的薄膜層圖形，如紅外傳感器支撐梁中的金屬層，然后通過一步光刻和刻蝕制作出最終的支撐梁圖形，最后通過釋放技術(shù)制作出支撐梁?？紤]到光刻對準(zhǔn)誤差，采用該技術(shù)制備的支撐梁的寬度必須大于金屬層圖形的寬度，即使用該技術(shù)只能制備出最小尺寸等于最小線寬加上2倍最佳套準(zhǔn)精度的支撐梁，比如，某半導(dǎo)體生產(chǎn)線的工藝能力為:最小線寬為0.5um和最佳套準(zhǔn)精度為+/-0.35um，則采用該方法只能制作出最小尺寸為1.2um的支撐梁，同時，該方法對光刻的套準(zhǔn)精度要求比較高，增加了工藝難度。
[0003]因此，有必要提供一種改進(jìn)的技術(shù)方案來克服上述問題。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
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[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種薄膜支撐梁的制作方法，其可以制備出最小尺寸等于最小線寬的支撐梁，同時，對光刻的套準(zhǔn)精度要求比較低，可以減小工藝難度。
[0005]為了解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供一種薄膜支撐梁的制作方法，其包括:提供具有第一表面和第二表面的襯底；在所述襯底的第一表面涂覆犧牲層并且圖形化；在所述犧牲層的外表面上淀積介質(zhì)膜，形成介質(zhì)膜層，并在所述介質(zhì)膜層的外表面上淀積金屬膜，形成金屬膜層；圖形化所述金屬膜層，將所述金屬膜層的圖形化區(qū)域分為支撐梁部分的金屬膜圖形和非支撐梁部分的金屬膜圖形，此時所述支撐梁部分的金屬膜圖形的寬度大于最終的支撐梁圖形的寬度，所述非支撐梁部分的金屬膜圖形的寬度等于最終的非支撐梁圖形的寬度；在所述金屬膜層和介質(zhì)膜層上光刻和刻蝕出所述最終的支撐梁圖形、最終的非支撐梁圖形和最終介質(zhì)膜層，此時所述最終介質(zhì)膜層作為所述最終的支撐梁圖形和最終的非支撐梁圖形的支撐膜；去除犧牲層。
[0006]作為本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施例，所述犧牲層的材料為聚酰亞胺，所述聚酰亞胺的厚度為500nm?3000nm。
[0007]作為本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施例，所述犧牲層的材料為多孔硅。
[0008]作為本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施例，所述介質(zhì)膜的材料為S12，所述S12的厚度為10nm ?2000nm。
[0009]作為本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施例，所述介質(zhì)膜的材料為SiN。
[0010]作為本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施例，所述金屬膜的材料為Al，所述Al的厚度為10nm ?3000nm。
[0011]作為本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施例，所述金屬膜的材料為TiN。
[0012]作為本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施例，通過氧氣去除犧牲層。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明中薄膜支撐梁的制作方法，采用自對準(zhǔn)的方法，可以制備出最小尺寸等于最小線寬的支撐梁，同時，該方法對光刻的套準(zhǔn)精度要求比較低，減小了工藝難度。
【【附圖說明】】
[0014]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。其中:
[0015]圖1為本發(fā)明中的薄膜支撐梁的制作方法在一個實施例中的流程圖；
[0016]圖2至圖5、以及圖8為圖1中的制造方法的各個制造工序得到晶圓的縱剖面示意圖；
[0017]圖6、圖7、以及圖9為圖1中的制造方法的部分制造工序得到晶圓的俯視示意圖?！尽揪唧w實施方式】】
[0018]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0019]此處所稱的“一個實施例”或“實施例”是指可包含于本發(fā)明至少一個實現(xiàn)方式中的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性。在本說明書中不同地方出現(xiàn)的“在一個實施例中”并非均指同一個實施例，也不是單獨的或選擇性的與其他實施例互相排斥的實施例。
[0020]圖1為本發(fā)明中的薄膜支撐梁的制作方法100在一個實施例中的流程圖。如圖1所示，所述制造方法100包括如下步驟。
[0021]步驟110，結(jié)合圖2所示，圖2為本步驟制造工序得到晶圓的縱剖面示意圖，提供具有第一表面11和第二表面12的襯底10。
[0022]具體的，所述襯底10為硅片。
[0023]步驟120,結(jié)合圖3所示，圖3為本步驟制造工序得到晶圓的縱剖面示意圖,在所述襯底10的第一表面11涂覆犧牲層13并且圖形化。
[0024]具體的，在所述襯底10的第一表面11上涂覆聚酰亞胺或多孔硅作為犧牲層13，所述聚酰亞胺的涂覆厚度為500nm?3000nm,然后圖形化,此處圖形化是為了使薄膜支撐梁固定在襯底10上。
[0025]步驟130,結(jié)合圖4所示，圖4為本步驟制造工序得到晶圓的縱剖面示意圖,在所述犧牲層13的外表面上淀積介質(zhì)膜，形成介質(zhì)膜層14，并在所述介質(zhì)膜層14的外表面上淀積金屬膜，形成金屬膜層15。
[0026]具體的，所述介質(zhì)膜層14用作支撐梁的支撐膜，所述介質(zhì)膜材料如Si02*SiN，所述S12的厚度為10nm?2000nm。所述金屬膜層15用于支撐梁的應(yīng)力匹配和電連接，所述金屬膜材料如Al或TiN，所述Al的厚度為10nm?3000nm。
[0027]步驟140，結(jié)合圖5和圖6所示，圖5為本步驟制造工序得到晶圓的縱剖面示意圖，圖6為本步驟制造工序得到晶圓的俯視示意圖，圖形化所述金屬膜層15，將所述金屬膜層15的圖形化區(qū)域分為支撐梁部分的金屬膜圖形16a和非支撐梁部分的金屬膜圖形17a，此時所述支撐梁部分的金屬膜圖形16a的寬度大于最終的支撐梁圖形18的寬度，所述非支撐梁部分的金屬膜圖形17a的寬度等于最終的非支撐梁圖形19的寬度。
[0028]在現(xiàn)有工藝中的支撐梁部分的金屬膜圖形的寬度小于最終的支撐梁圖形的寬度。
[0029]步驟150,結(jié)合圖7所示，圖7為本步驟制造工序得到晶圓的俯視示意圖,在所述金屬膜層15和介質(zhì)膜層14上光刻和刻蝕出所述最終的支撐梁圖形18、最終的非支撐梁圖形19和最終介質(zhì)膜層14a，此時所述最終介質(zhì)膜層作為所述最終的支撐梁圖形18和最終的非支撐梁圖形19的支撐膜。
[0030]在本實施例中，因為本步驟所得到的所述最終的支撐梁圖形18、最終的非支撐梁圖形19和最終介質(zhì)膜層圖形14a是通過該步光刻和刻蝕同時完成，并且僅需這一個步驟制得，避免了光刻對位問題，可以制作出最小尺寸等于最小線寬的支撐梁。
[0031]在現(xiàn)有工藝中，最終的支撐梁圖形已在上一步驟制作好，而制作支撐梁部分的介質(zhì)膜層圖形時，要確保與上一步驟的金屬膜層圖形對準(zhǔn)，所以現(xiàn)有工藝所制作的支撐梁最小尺寸為最小線寬加上2倍最佳套準(zhǔn)精度，工藝難度增加。
[0032]步驟160，結(jié)合圖8和圖9所示，圖8為本步驟制造工序得到晶圓的縱剖面示意圖，圖9為本步驟制造工序得到晶圓的俯視示意圖，去除犧牲層13。
[0033]在一個實施例中，利用氧氣去除犧牲層13，制作完成薄膜支撐梁結(jié)構(gòu)。
[0034]所屬領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員應(yīng)該能夠理解的是，本發(fā)明的特點或目的之一在于:首先完成犧牲層的制作并圖形化，之后在犧牲層表面淀積制備介質(zhì)膜層和金屬膜層，圖形化金屬膜層，在介質(zhì)膜層和金屬膜層上光刻并刻蝕出支撐梁圖形、非支撐梁圖形和支撐膜圖形，然后僅需要去除犧牲層即可得到薄膜支撐梁結(jié)構(gòu)，這樣可以制備出最小尺寸等于最小線寬的支撐梁，同時，該方法對光刻的套準(zhǔn)精度要求比較低，減小了工藝難度。
[0035]需要指出的是，熟悉該領(lǐng)域的技術(shù)人員對本發(fā)明的【具體實施方式】所做的任何改動均不脫離本發(fā)明的權(quán)利要求書的范圍。相應(yīng)地，本發(fā)明的權(quán)利要求的范圍也并不僅僅局限于前述【具體實施方式】。
【主權(quán)項】
1.一種薄膜支撐梁的制作方法，其特征在于，其包括: 提供具有第一表面和第二表面的襯底； 在所述襯底的第一表面涂覆犧牲層并且圖形化； 在所述犧牲層的外表面上淀積介質(zhì)膜，形成介質(zhì)膜層，并在所述介質(zhì)膜層的外表面上淀積金屬膜，形成金屬膜層； 圖形化所述金屬膜層，將所述金屬膜層的圖形化區(qū)域分為支撐梁部分的金屬膜圖形和非支撐梁部分的金屬膜圖形，此時所述支撐梁部分的金屬膜圖形的寬度大于最終的支撐梁圖形的寬度，所述非支撐梁部分的金屬膜圖形的寬度等于最終的非支撐梁圖形的寬度；在所述金屬膜層和介質(zhì)膜層上光刻和刻蝕出所述最終的支撐梁圖形、最終的非支撐梁圖形和最終介質(zhì)膜層，此時所述最終介質(zhì)膜層作為所述最終的支撐梁圖形和最終的非支撐梁圖形的支撐膜； 去除犧牲層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜支撐梁的制作方法，其特征在于，所述犧牲層的材料為聚酰亞胺，所述聚酰亞胺的厚度為500nm?3000nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜支撐梁的制作方法，其特征在于，所述犧牲層的材料為多孔娃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜支撐梁的制作方法，其特征在于，所述介質(zhì)膜的材料為S12，所述S12的厚度為10nm?2000nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜支撐梁的制作方法，其特征在于，所述介質(zhì)膜的材料為SiN。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜支撐梁的制作方法，其特征在于，所述金屬膜的材料為Al，所述Al的厚度為10nm?3000nm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜支撐梁的制作方法，其特征在于，所述金屬膜的材料為TiN。
8.根據(jù)權(quán)利要求1任一所述的薄膜支撐梁的制作方法，其特征在于，通過氧氣去除犧牲層。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種薄膜支撐梁的制作方法，首先完成犧牲層的制作并圖形化，之后在犧牲層表面淀積制備介質(zhì)膜層和金屬膜層，圖形化金屬膜層，在介質(zhì)膜層和金屬膜層上光刻并刻蝕出支撐梁圖形，然后僅需要去除犧牲層即可得到薄膜支撐梁結(jié)構(gòu)，這樣可以制備出最小尺寸等于最小線寬的支撐梁，同時，該方法對光刻的套準(zhǔn)精度要求比較低，減小了工藝難度。
【IPC分類】B81C1-00
【公開號】CN104760925
【申請?zhí)枴緾N201410007410
【發(fā)明人】荊二榮
【申請人】無錫華潤上華半導(dǎo)體有限公司
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2014年1月7日
【公告號】WO2015103910A1