專利名稱：基于新犧牲層工藝的熱剪切應(yīng)力傳感器器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微電子技術(shù)領(lǐng)域，是微機電系統(tǒng)(MEMS)器件的制作方法，即一種采用基于新犧牲層工藝制作的熱剪切應(yīng)力傳感器器件的制作方法。
背景技術(shù)：
微機電系統(tǒng)(MEMS)器件制造中，一些器件包括懸空的梁、膜或空腔結(jié)構(gòu)。懸空的梁或膜即可以通過硅基表面微機械加工，運用到“犧牲層”技術(shù)來制造，也可以通過體硅加工而成；而空腔結(jié)構(gòu)大多運用“犧牲層”技術(shù)形成。該熱剪切應(yīng)力傳感器器件中的絕熱腔即采用了“犧牲層”技術(shù)。犧牲層釋放過程中或犧牲層形成之后，上結(jié)構(gòu)層很容易發(fā)生與襯底粘連的現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種采用基于與硅襯底連接的氮化硅薄膜支撐柱制作及釋放犧牲層的方法來制作熱剪切應(yīng)力傳感器器件，帶有這些支撐柱的結(jié)構(gòu)能防止?fàn)奚鼘俞尫胚^程中或犧牲層形成之后上結(jié)構(gòu)層與硅襯底粘連。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是提供一種基于新犧牲層工藝的熱剪切應(yīng)力傳感器器件的制作方法，其絕緣空腔的形成及釋放是由硅襯底在膠掩蔽下被干法各向同性刻蝕出腔體，然后在其表面用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)方法淀積二氧化硅薄膜犧牲層，刻蝕二氧化硅薄膜，形成腔體側(cè)壁和空支撐柱體，再在表面用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)方法淀積氮化硅薄膜，刻蝕氮化硅薄膜和二氧化硅薄膜腐蝕槽，濕法腐蝕二氧化硅薄膜犧牲層，釋放氮化硅薄膜形成空腔，再在表面用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)方法淀積氮化硅薄膜，密封腐蝕槽，從而形成絕緣空腔，最后在空腔氮化硅薄膜上制作硼摻雜多晶硅薄膜電阻和金屬布線；步驟如下步驟1、在<100>硅基片上光刻，刻蝕硅襯底形成腔體，去膠；步驟2、表面淀積二氧化硅薄膜犧牲層；步驟3、光刻，打底膠，表面淀積鉻薄膜，剝離，刻蝕二氧化硅薄膜，形成腔體側(cè)壁和空支撐柱體，去鉻，清洗處理表面；步驟4、表面淀積氮化硅薄膜；步驟5、表面淀積鉻薄膜，光刻，打底膠，去鉻，刻蝕氮化硅薄膜和二氧化硅薄膜腐蝕槽；步驟6、腐蝕二氧化硅薄膜犧牲層，釋放氮化硅薄膜形成空腔；步驟7、表面淀積氮化硅薄膜，密封腐蝕槽；步驟8、表面淀積多晶硅薄膜，進(jìn)行硼摻雜，光刻，刻蝕多晶硅薄膜，清洗處理表面；步驟9、光刻，蒸金，剝離，形成布線圖形。
所述的一種基于新犧牲層工藝的熱剪切應(yīng)力傳感器器件的制作方法，其所述步驟1中，在<100>硅基片上光刻為光學(xué)光刻，用六氟化硫氣體、以110-130sccm的流量和40-60w的功率各向同性刻蝕2.0-2.5μm深度的硅薄膜，形成橫截面積200μm×250μm的腔體。
所述的一種基于新犧牲層工藝的熱剪切應(yīng)力傳感器器件的制作方法，其所述步驟2中，表面淀積二氧化硅薄膜犧牲層的厚度為2.5-3.0μm，是采用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)方法獲得的。
所述的一種基于新犧牲層工藝的熱剪切應(yīng)力傳感器器件的制作方法，其所述步驟3中，光刻為光學(xué)光刻，用氧氣、以50-70sccm的流量和10-12w的功率打底膠1分鐘左右，表面電子束蒸發(fā)鉻薄膜，用丙酮剝離，用SF6和CHF3氣體、分別以60-80sccm和90-140sccm的流量、在上下電極60-80w和線圈400-800w的功率條件下各向異性刻蝕二氧化硅薄膜窗口和支撐柱，刻蝕后留下的二氧化硅薄膜窗口尺寸為240μm×290μm，刻下去的支撐柱尺寸為4μm×4μm，用去鉻液濕法各向同性去鉻，用去離子水沖洗處理表面。
所述的一種基于新犧牲層工藝的熱剪切應(yīng)力傳感器器件的制作方法，其所述步驟4中，表面淀積氮化硅薄膜的厚度為0.6-1.0μm，是采用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)方法獲得的。
所述的一種基于新犧牲層工藝的熱剪切應(yīng)力傳感器器件的制作方法，其所述步驟5中，光刻為光學(xué)光刻，用氧氣、以50-70sccm的流量和10-12w的功率打底膠1分鐘左右，表面蒸發(fā)鉻薄膜，用丙酮剝離，用SF6和CHF3氣體、分別以60-80sccm和90-140sccm的流量、在上下電極60-80w和線圈400-800w的功率條件下各向異性刻蝕氮化硅薄膜和二氧化硅薄膜腐蝕槽，一直刻到硅襯底為止。
所述的一種基于新犧牲層工藝的熱剪切應(yīng)力傳感器器件的制作方法，其所述步驟6中，腐蝕二氧化硅薄膜犧牲層，釋放氮化硅薄膜形成空腔，是先用7份49％氫氟酸和1份40％的氟化氨組成的緩沖氫氟酸濕法各向同性腐蝕二氧化硅薄膜犧牲層，依次用去離子水、乙醇、丙酮、乙醚置換，最后放到環(huán)己烷溶液里，采用環(huán)己烷固態(tài)升華的方法釋放氮化硅薄膜形成空腔。
所述的一種基于新犧牲層工藝的熱剪切應(yīng)力傳感器器件的制作方法，其所述步驟7中，表面淀積氮化硅薄膜的厚度為0.9-1.5μm，是采用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)方法獲得的。
所述的一種基于新犧牲層工藝的熱剪切應(yīng)力傳感器器件的制作方法，其所述步驟8中，表面淀積多晶硅薄膜采用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)方法，厚度為0.40-0.45μm，進(jìn)行硼摻雜，光學(xué)光刻，用六氟化硫氣體、以40-60sccm的流量和40-60w的功率各向同性刻蝕多晶硅薄膜，用濃硫酸去除表面殘留的光刻膠。
所述的一種基于新犧牲層工藝的熱剪切應(yīng)力傳感器器件的制作方法，其所述步驟9中，光刻為光學(xué)光刻，表面電子束蒸發(fā)金薄膜，厚度為0.8-1μm，用丙酮剝離，形成10-20μm寬的布線圖形。
本發(fā)明的特點是刻蝕二氧化硅薄膜犧牲層形成腔體側(cè)壁的同時，也刻蝕形成空支撐柱體，在表面淀積氮化硅薄膜，然后腐蝕二氧化硅薄膜犧牲層，釋放氮化硅薄膜，形成帶有與硅襯底連接的氮化硅薄膜支撐柱的空腔，最后再在表面淀積氮化硅薄膜密封形成絕熱腔。該工藝能有效的防止?fàn)奚鼘俞尫胚^程中或犧牲層形成之后上結(jié)構(gòu)層與硅襯底的粘連，成本低廉，生產(chǎn)效率高，工藝穩(wěn)定，具有一定的實用價值。
本發(fā)明方法可以獲得采用基于與硅襯底連接的氮化硅薄膜支撐柱制作的熱剪切應(yīng)力傳感器器件，適合用于大生產(chǎn)。


圖1-1至圖1-9為本發(fā)明一種基于新犧牲層工藝的熱剪切應(yīng)力傳感器器件的制作方法的流程示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的步驟如下1、在<100>硅基片上光刻，刻蝕硅襯底形成腔體，去膠；2、表面淀積二氧化硅薄膜犧牲層；3、光刻，打底膠，表面淀積鉻薄膜，剝離，刻蝕二氧化硅薄膜，形成腔體側(cè)壁和空支撐柱體，去鉻，清洗處理表面；4、表面淀積氮化硅薄膜；5、表面淀積鉻薄膜，光刻，打底膠，去鉻，刻蝕氮化硅薄膜和二氧化硅薄膜腐蝕槽；6、腐蝕二氧化硅薄膜犧牲層，釋放氮化硅薄膜形成空腔；7、表面淀積氮化硅薄膜，密封腐蝕槽；8、表面淀積多晶硅薄膜，進(jìn)行硼摻雜，光刻，刻蝕多晶硅薄膜，清洗處理表面；9、光刻，蒸金，剝離，形成布線圖形。
其中，在<100>硅基片上光刻為光學(xué)光刻，用六氟化硫氣體、以110-130sccm的流量和40-60w的功率各向同性刻蝕2.0-2.5μm深度的硅薄膜，形成橫截面積200μm×250μm的腔體，再在表面采用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)方法淀積厚度為2.5-3.0μm的二氧化硅薄膜犧牲層。
其中，淀積犧牲層之后光學(xué)光刻，用氧氣、以50-70sccm的流量和10-12w的功率打底膠1分鐘左右，表面電子束蒸發(fā)鉻薄膜，用丙酮剝離，用SF6和CHF3氣體、分別以60-80sccm和90-140sccm的流量、在上下電極60-80w和線圈400-800w的功率條件下各向異性刻蝕二氧化硅薄膜窗口和支撐柱，刻蝕后留下的二氧化硅薄膜窗口尺寸為240μm×290μm，刻下去的支柱尺寸為4μm×4μm，用去鉻液濕法各向同性去鉻，用去離子水沖洗處理表面。再在表面采用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)方法淀積厚度為0.6-1.0μm的氮化硅薄膜。
其中，淀積氮化硅薄膜之后光學(xué)光刻，用氧氣、以50-70sccm的流量和10-12w的功率打底膠1分鐘左右，表面蒸發(fā)鉻薄膜，用丙酮剝離，用SF6和CHF3氣體、分別以60-80sccm和90-140sccm的流量、在上下電極60-80w和線圈400-800w的功率條件下各向異性刻蝕氮化硅薄膜和二氧化硅薄膜腐蝕槽，一直刻到硅襯底為止。
其中，腐蝕二氧化硅薄膜犧牲層，釋放氮化硅薄膜形成空腔，是先用7份49％氫氟酸和1份40％的氟化氨組成的緩沖氫氟酸濕法各向同性腐蝕二氧化硅薄膜犧牲層，依次用去離子水、乙醇、丙酮、乙醚置換，最后放到環(huán)己烷溶液里，采用環(huán)己烷固態(tài)升華的方法釋放氮化硅薄膜形成空腔。
其中，密封腐蝕槽，是采用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)方法在表面淀積厚度為0.9-1.5μm的氮化硅薄膜。
其中，在氮化硅薄膜表面采用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)方法淀積多晶硅薄膜的厚度為0.40-0.45μm，進(jìn)行硼摻雜，光學(xué)光刻，用六氟化硫氣體、以40-60sccm的流量和40-60w的功率各向同性刻蝕多晶硅薄膜，用濃硫酸去除表面殘留的光刻膠。
其中，布線時先光學(xué)光刻，再在表面電子束蒸發(fā)金薄膜，厚度為0.8-1μm，用丙酮剝離，形成10-20μm寬的布線圖形。
為了更進(jìn)一步說明本發(fā)明的內(nèi)容，以下結(jié)合附圖對本發(fā)明做詳細(xì)描述圖1-1至圖1-9是本發(fā)明的流程圖。
1、如圖1-1所示，在<100>硅基片101各向同性刻蝕出腔體，深度為2.0-2.5μm。
2、如圖1-2所示，用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)方法淀積二氧化硅薄膜犧牲層102，厚度為2.5-3.0μm。
3、如圖1-3所示，用SF6和CHF3氣體、分別以60-80sccm和90-140sccm的流量、在上下電極60-80w和線圈400-800w的功率條件下各向異性刻蝕二氧化硅薄膜102，直到刻到硅基片101，刻蝕后留下的二氧化硅薄膜窗口尺寸為240μm×290μm，刻下去的支撐柱103尺寸為4μm×4μm。
4、如圖1-4所示，用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)方法淀積氮化硅薄膜104，厚度為0.6-1.0μm。
5、如圖1-5所示，用SF6和CHF3氣體、分別以60-80sccm和90-140sccm的流量、在上下電極60-80w和線圈400-800w的功率條件下各向異性刻蝕氮化硅薄膜104和二氧化硅薄膜102腐蝕槽，一直刻到硅基片101為止。
6、如圖1-6所示，用7份49％氫氟酸和1份40％的氟化氨組成的緩沖氫氟酸濕法各向同性腐蝕二氧化硅薄膜犧牲層102，依次用去離子水、乙醇、丙酮、乙醚置換，最后放到環(huán)己烷溶液里，采用環(huán)己烷固態(tài)升華的方法釋放氮化硅薄膜104形成空腔。
7、如圖1-7所示，用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)方法淀積氮化硅薄膜105，密封腐蝕槽，厚度為0.9-1.5μm。
8、如圖1-8所示，在氮化硅薄膜105表面采用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)方法淀積多晶硅薄膜，厚度為0.40-0.45μm，進(jìn)行硼摻雜，用六氟化硫氣體、以40-60sccm的流量和40-60w的功率各向同性刻蝕多晶硅薄膜，形成多晶硅薄膜電阻條106。
9、如圖1-9所示，在氮化硅薄膜105和多晶硅薄膜電阻條106上，電子束蒸發(fā)金薄膜，厚度為0.8-1μm，剝離形成布線圖形107，線寬10-20μm。
權(quán)利要求
1.一種基于新犧牲層工藝的熱剪切應(yīng)力傳感器器件的制作方法，其特征在于，其絕緣空腔的形成及釋放是由硅襯底在膠掩蔽下被干法各向同性刻蝕出腔體，然后在其表面用低壓化學(xué)氣相沉積方法淀積二氧化硅薄膜犧牲層，刻蝕二氧化硅薄膜，形成腔體側(cè)壁和空支撐柱體，再在表面用低壓化學(xué)氣相沉積方法淀積氮化硅薄膜，刻蝕氮化硅薄膜和二氧化硅薄膜腐蝕槽，濕法腐蝕二氧化硅薄膜犧牲層，釋放氮化硅薄膜形成空腔，再在表面用低壓化學(xué)氣相沉積方法淀積氮化硅薄膜，密封腐蝕槽，從而形成絕緣空腔，最后在空腔氮化硅薄膜上制作硼摻雜多晶硅薄膜電阻和金屬布線；步驟如下步驟1、在<100>硅基片上光刻，刻蝕硅襯底形成腔體，去膠；步驟2、表面淀積二氧化硅薄膜犧牲層；步驟3、光刻，打底膠，表面淀積鉻薄膜，剝離，刻蝕二氧化硅薄膜，形成腔體側(cè)壁和空支撐柱體，去鉻，清洗處理表面；步驟4、表面淀積氮化硅薄膜；步驟5、表面淀積鉻薄膜，光刻，打底膠，去鉻，刻蝕氮化硅薄膜和二氧化硅薄膜腐蝕槽；步驟6、腐蝕二氧化硅薄膜犧牲層，釋放氮化硅薄膜形成空腔；步驟7、表面淀積氮化硅薄膜，密封腐蝕槽；步驟8、表面淀積多晶硅薄膜，進(jìn)行硼摻雜，光刻，刻蝕多晶硅薄膜，清洗處理表面；步驟9、光刻，蒸金，剝離，形成布線圖形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于新犧牲層工藝的熱剪切應(yīng)力傳感器器件的制作方法，其特征在于，所述步驟1中，在<100>硅基片上光刻為光學(xué)光刻，用六氟化硫氣體、以110-130sccm的流量和40-60w的功率各向同性刻蝕2.0-2.5μm深度的硅薄膜，形成橫截面積200μm×250μm的腔體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于新犧牲層工藝的熱剪切應(yīng)力傳感器器件的制作方法，其特征在于，所述步驟2中，表面淀積二氧化硅薄膜犧牲層的厚度為2.5-3.0μm，是采用低壓化學(xué)氣相沉積方法獲得的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于新犧牲層工藝的熱剪切應(yīng)力傳感器器件的制作方法，其特征在于，所述步驟3中，光刻為光學(xué)光刻，用氧氣、以50-70sccm的流量和10-12w的功率打底膠1分鐘左右，表面電子束蒸發(fā)鉻薄膜，用丙酮剝離，用SF6和CHF3氣體、分別以60-80sccm和90-140sccm的流量、在上下電極60-80w和線圈400-800w的功率條件下各向異性刻蝕二氧化硅薄膜窗口和支撐柱，刻蝕后留下的二氧化硅薄膜窗口尺寸為240μm×290μm，刻下去的支撐柱尺寸為4μm×4μm，用去鉻液濕法各向同性去鉻，用去離子水沖洗處理表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于新犧牲層工藝的熱剪切應(yīng)力傳感器器件的制作方法，其特征在于，所述步驟4中，表面淀積氮化硅薄膜的厚度為0.6-1.0μm，是采用低壓化學(xué)氣相沉積方法獲得的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于新犧牲層工藝的熱剪切應(yīng)力傳感器器件的制作方法，其特征在于，所述步驟5中，光刻為光學(xué)光刻，用氧氣、以50-70sccm的流量和10-12w的功率打底膠1分鐘左右，表面蒸發(fā)鉻薄膜，用丙酮剝離，用SF6和CHF3氣體、分別以60-80sccm和90-140sccm的流量、在上下電極60-80w和線圈400-800w的功率條件下各向異性刻蝕氮化硅薄膜和二氧化硅薄膜腐蝕槽，一直刻到硅襯底為止。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于新犧牲層工藝的熱剪切應(yīng)力傳感器器件的制作方法，其特征在于，所述步驟6中，腐蝕二氧化硅薄膜犧牲層，釋放氮化硅薄膜形成空腔，是先用7份49％氫氟酸和1份40％的氟化氨組成的緩沖氫氟酸濕法各向同性腐蝕二氧化硅薄膜犧牲層，依次用去離子水、乙醇、丙酮、乙醚置換，最后放到環(huán)己烷溶液里，采用環(huán)己烷固態(tài)升華的方法釋放氮化硅薄膜形成空腔。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于新犧牲層工藝的熱剪切應(yīng)力傳感器器件的制作方法，其特征在于，所述步驟7中，表面淀積氮化硅薄膜的厚度為0.9-1.5μm，是采用低壓化學(xué)氣相沉積方法獲得的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于新犧牲層工藝的熱剪切應(yīng)力傳感器器件的制作方法，其特征在于，所述步驟8中，表面淀積多晶硅薄膜采用低壓化學(xué)氣相沉積方法，厚度為0.40-0.45μm，進(jìn)行硼摻雜，光學(xué)光刻，用六氟化硫氣體、以40-60sccm的流量和40-60w的功率各向同性刻蝕多晶硅薄膜，用濃硫酸去除表面殘留的光刻膠。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于新犧牲層工藝的熱剪切應(yīng)力傳感器器件的制作方法，其特征在于，所述步驟9中，光刻為光學(xué)光刻，表面電子束蒸發(fā)金薄膜，厚度為0.8-1μm，用丙酮剝離，形成10-20μm寬的布線圖形。
全文摘要
基于新犧牲層工藝的熱剪切應(yīng)力傳感器器件的制作方法，涉及微電子技術(shù)領(lǐng)域，其工藝步驟如下1.在<100>硅基片上光刻，刻蝕硅襯底形成腔體，去膠；2.表面淀積二氧化硅薄膜犧牲層；3.光刻，打底膠，表面淀積鉻薄膜，剝離，刻蝕二氧化硅薄膜，形成腔體側(cè)壁和空支撐柱體，去鉻，清洗處理表面；4.表面淀積氮化硅薄膜；5.表面淀積鉻薄膜，光刻，打底膠，去鉻，刻蝕氮化硅薄膜和二氧化硅薄膜腐蝕槽；6.腐蝕二氧化硅薄膜犧牲層，釋放氮化硅薄膜形成空腔；7.表面淀積氮化硅薄膜，密封腐蝕槽；8.表面淀積多晶硅薄膜，進(jìn)行硼摻雜，光刻，刻蝕多晶硅薄膜，清洗處理表面；9.光刻，蒸金，剝離，形成布線圖形。
文檔編號B81C1/00GK1900669SQ200510012239
公開日2007年1月24日 申請日期2005年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月21日
發(fā)明者石莎莉, 陳大鵬, 歐毅, 葉甜春 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所