Mems器件的形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，具體涉及一種MEMS器件的形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]微機電系統(tǒng)(Micro-Electro-Mechanical-Systems,簡稱MEMS)是利用微細加工技術(shù)在芯片上集成傳感器、執(zhí)行器、處理控制電路的微型系統(tǒng)。
[0003]一些MEMS器件內(nèi)形成有空腔，并在空腔上方形成一端懸空的懸臂粱，所述懸臂梁的另一端固定在半導(dǎo)體基底上，且連接其他元器件。使用過程中，通過懸臂梁上下振動與所述半導(dǎo)體基底內(nèi)的元氣件出現(xiàn)電學(xué)特性響應(yīng)，以傳遞信號。
[0004]現(xiàn)有的MEMS器件制備工藝包括:
[0005]參考圖1所示，在半導(dǎo)體基底10上形成第一犧牲層11，在所述第一犧牲層上形成懸臂材料層(圖中未顯示)，在刻蝕在所述懸臂材料層形成懸臂梁12后，在所述懸臂梁12上形成器件層13 ;之后在所述器件層13上形成第一掩模層14，以所述第一掩模層14為掩模繼續(xù)刻蝕所述懸臂梁12和第一犧牲層11至露出半導(dǎo)體基底，形成多個開口 15，從而將半導(dǎo)體基底劃分成各個功能區(qū)域；
[0006]接著參考圖2，在所述第一掩模層14上，以及各個開口 15的側(cè)壁和底部形成第二犧牲層16 ；
[0007]參考圖3，并在所述第二犧牲層16上形成第二掩模層17，并去除開口 15底部的第二犧牲層16，以及附著于部分開口 15側(cè)壁的第二犧牲層16，所述開口 15后續(xù)用于形成空腔。
[0008]在MEMS器件后續(xù)的制備工藝中，會在所述半導(dǎo)體基底10的第二犧牲層16上形成其余MEMS結(jié)構(gòu)，或是在所述第二犧牲層16上覆蓋其他半導(dǎo)體基底；之后，去除所述第一犧牲層11和第二犧牲層16，形成MEMS器件的空腔，且使所述懸臂梁12的一端懸空。MEMS器件使用過程中，通過所述懸臂梁懸空端的振動以產(chǎn)生信號。
[0009]但在實際制備過程中，上述MEMS器件的性能較差，不符合MEMS器件的性能要求，成品率低。
[0010]為此，如何提高MEMS器件的性能和成品率是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明解決的問題是提供一種MEMS器件的形成方法，從而提高MEMS器件的性能以及成品率。
[0012]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種MEMS器件的形成方法，包括:
[0013]提供半導(dǎo)體基底；
[0014]在所述半導(dǎo)體基底上形成第一犧牲層:
[0015]在所述第一犧牲層上形成阻擋層；
[0016]在所述阻擋層上形成懸臂梁層；
[0017]以所述阻擋層為停止層，在所述懸臂梁層中形成凹槽；
[0018]在所述懸臂梁層上形成第二犧牲層，所述第二犧牲層覆蓋所述懸臂梁層，以及所述凹槽的側(cè)壁和底部；
[0019]在所述第二犧牲層上形成掩模層，所述掩模層露出所述凹槽；
[0020]以所述掩模層為掩模，去除所述凹槽底部的第二犧牲層；
[0021]再以所述掩模層為掩模，去除所述凹槽底部的阻擋層和第一犧牲層，露出所述半導(dǎo)體基底。
[0022]可選地，所述第二犧牲層的厚度在10nm?300nm的范圍內(nèi)。
[0023]可選地，所述第一犧牲層和第二犧牲層的材料相同。
[0024]可選地，所述第一犧牲層和第二犧牲層的材料為鍺，所述懸臂梁層的材料為鍺硅材料。
[0025]可選地，所述阻擋層的材料為氧化硅。
[0026]可選地，所述阻擋層的厚度為20?100納米。
[0027]可選地，所述掩模層為光刻膠層。
[0028]可選地，在所述懸臂梁層中形成凹槽的步驟包括:在所述懸臂梁層中形成多個所述凹槽；
[0029]在所述第二犧牲層上形成掩模層的步驟包括:所述掩模層還覆蓋凹槽部分側(cè)壁上的所述第二犧牲層；
[0030]以所述掩模層為掩模，去除所述凹槽底部的阻擋層和第一犧牲層，露出所述半導(dǎo)體基底的步驟還包括:去除位于凹槽側(cè)壁上的未覆蓋掩模層的第二犧牲層。
[0031]可選地，以所述掩模層為掩模，去除所述凹槽底部的第二犧牲層的步驟包括:采用各向同性刻蝕工藝去除所述凹槽底部的第二犧牲層。
[0032]可選地，以所述掩模層為掩模，去除所述凹槽底部的阻擋層和第一犧牲層，露出所述半導(dǎo)體基底的步驟包括:采用各向異性刻蝕工藝去除所述凹槽底部的阻擋層和第一犧牲層。
[0033]可選地，所述各向異性刻蝕工藝為干法刻蝕工藝。
[0034]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點:
[0035]在半導(dǎo)體基底上形成第一犧牲層后，在所述第一犧牲層上形成阻擋層，再于所述阻擋層上形成懸臂梁層；并以所述阻擋層為停止層，刻蝕懸臂梁層形成凹槽后，在所述懸臂梁層上，以及所述凹槽的底部和側(cè)壁形成第二犧牲層；后續(xù)在第二犧牲層上形成露出所述凹槽的掩模層，并以所述掩模層為掩模，去除所述凹槽底部的第二犧牲層的過程中，所述阻擋層可保護所述第一犧牲層，避免第一犧牲層受到損傷；
[0036]去除所述凹槽底部的第二犧牲層之后，再以所述掩模層為掩模，去除所述凹槽底部的阻擋層和第一犧牲層，露出所述半導(dǎo)體基底，從而提高去除所述凹槽底部的第一犧牲層的針對性，以提高第一犧牲層在結(jié)構(gòu)精度，進而提高后續(xù)形成的MEMS器件的性能。
【附圖說明】
[0037]圖1至圖3是現(xiàn)有技術(shù)MEMS器件的空腔的形成過程示意圖；
[0038]圖4為現(xiàn)有工藝中，MEMS器件制備過程中的缺陷圖；
[0039]圖5至圖12是本發(fā)明MEMS器件的形成方法一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0040]如【背景技術(shù)】所述，在采用現(xiàn)有工藝形成的MEMS器件的性能較差，不符合MEMS器件性能要求，分析其原因:
[0041]參考圖2，在刻蝕所述懸臂梁12和第一犧牲層11形成露出所述半導(dǎo)體基底10的開口 15后，在開口 15側(cè)壁會露出部分第一犧牲層11，因而在所述半導(dǎo)體基底10上形成第二犧牲層16，并去除開口 15底部的所述第二犧牲層16過程中，參考圖4，容易造成所述開口 15內(nèi)裸露出的第一犧牲層11損傷，在所述懸臂梁12下方，位于所述開口 15的側(cè)壁表面的第一犧牲層11內(nèi)形成缺口 18(under cut),上述的缺口 18會影響所述第一犧牲層11上方的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，從而影響MEMS器件的后續(xù)制備工序。
[0042]尤其是隨著半導(dǎo)體器件發(fā)展，半導(dǎo)體器件特征尺寸不斷減小，第一犧牲層11的厚度以及結(jié)構(gòu)尺寸不斷減小，如圖4所示的缺口 18甚至?xí)率顾龅谝粻奚鼘?1上方的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)倒塌，致使MEMS器件后續(xù)制備工序無法順利進行，從而降低MEMS器件性能和成品率。
[0043]為此，本發(fā)明提出一種MEMS器件的形成方法。所述MEMS器件的形成方法包括:
[0044]在半導(dǎo)體基底上形成第一犧牲層后，在所述第一犧牲層上形成阻擋層，之后在所述阻擋層上形成懸臂梁層，并以所述阻擋層為停止層，在所述懸臂梁層中形成凹槽；接著在所述懸臂梁層上方和所述凹槽的底部和側(cè)壁形成第二犧牲層后，在所述第二犧牲層上形成露出所述凹槽的掩模層，并以所述掩模層為掩模，去除所述凹槽底部的第二犧牲層，其中，在以掩模層為掩模去除所述凹槽底部犧牲層的過程中，所述阻擋層可保護所述第一犧牲層免受損傷；在去除所述凹槽底部的第二犧牲層之后，繼續(xù)以所述掩模為掩模，去除所述凹槽底部的阻擋層和第一犧牲層至露出所述半導(dǎo)體基底，從而提高去除所述凹槽底部的第一犧牲層的針對性，以提高第一犧牲層在結(jié)構(gòu)精度，進而提高后續(xù)形成的MEMS器件的性能。
[0045]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明MEMS器件的形成方法的具體實施例做詳細的說明。
[0046]圖5至圖12為本發(fā)明MEMS器件的形成方法的一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0047]本實施例提供的MEMS器件的形成方法，包括:
[0048]先參考圖5，提供半導(dǎo)體基底20。
[0049]所述半導(dǎo)體基底20包括半導(dǎo)體襯底。或半導(dǎo)體襯底、位于半導(dǎo)體襯底上的各半導(dǎo)體材料層，介質(zhì)層，以及諸如晶體管和金屬互連結(jié)構(gòu)等半導(dǎo)體元件。
[0050]本實施例中，所述半導(dǎo)體基底20包括半導(dǎo)體襯底21，和位于所述半導(dǎo)體襯底20表面的硬掩模層22，所述硬掩模層22用于形成半導(dǎo)體襯底21內(nèi)金屬插塞。所述硬掩模層22的材料包括氮化硅、氧化硅等。所述半導(dǎo)體基底20的形成過程為本領(lǐng)域的成熟技術(shù)，在此不再贅述。
[0051]所述半導(dǎo)體襯底21的材料包括硅襯底、鍺硅襯底或絕緣體上硅襯底等其它襯底。本發(fā)明對所述半導(dǎo)體襯底21的類型、材料，以及結(jié)構(gòu)并不做限定。
[0052]繼續(xù)參考圖5，在所述半導(dǎo)體基底20上形成第一犧牲層30 ;之后，在所述第一犧牲層30上形成阻擋層31。
[0053]本實施例中，所述第一犧牲層30的材料為金屬鍺(Ge)，形成工藝為物理氣相沉積(Physical Vapor Deposit1n,簡稱 PVD)。
[0054]本實施例中，所述第一犧牲層30的厚度為0.3?I微米(μ m)，進一步可選地，為
0.5 μ m左右。
[0055]所述阻擋層31的材料為氧化娃，形成工藝為化學(xué)氣相沉積(Chemical VaporDeposit1n，簡稱CVD)，具體地，所述阻擋層31的材料為采用正硅酸乙酯(TEOS)和氧氣作為反應(yīng)物所形成的氧化硅。
[0056]所述阻擋層31若過厚，會影響半導(dǎo)體器件的整體尺寸，若過薄在后續(xù)的MEMS器件制備過程中，無法起到阻擋作用。
[0057]本實施例中，所述阻擋層31的厚度為20?100納米(nm),進一步可選地為50nm左右。
[0058]當(dāng)然除氧化硅外，本發(fā)明還可諸如氮化硅等材料作為所述阻擋層材料，本發(fā)明對所述阻擋層的材料，以及形成工藝和具體厚度并不做限定。
[0059]參考圖6，在所述阻擋層31上形成懸臂梁層32，所述懸臂梁層32用于形成MEMS器件的懸臂梁。
[0060]所述懸臂梁層32的材料為鍺硅材料(SiGe)，或是多晶硅材料；所述懸臂梁層32的形狀可以是條形結(jié)構(gòu)，也可以是梳齒狀結(jié)構(gòu)。
[0061]本實施例中，所述懸臂梁層32的材料為鍺硅材料(SiGe)，結(jié)構(gòu)為條形結(jié)構(gòu)，但本發(fā)明對所述懸臂梁層32的材料以及結(jié)構(gòu)并不做限定。
[0062]本實施例中，所述懸臂梁層32的厚度為2?3μπι，進一步可選地為2.5μπι左右。
[0063]本實施例中，所述懸臂梁層32內(nèi)形成有開口 33。
[0064]所述懸