一種mems器件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種MEMS器件的制作方法，包括以下步驟：S1：提供襯底，在所述襯底上形成第一掩膜層；S2：形成貫穿所述第一掩膜層的第一開口；S3：在所述第一掩膜層上以及所述第一開口內(nèi)形成第二掩膜層；并形成貫穿所述第二掩膜層的第二開口；所述第二開口完全暴露所述第一開口；S4：以所述第一掩膜層及第二掩膜層為掩膜對(duì)所述襯底進(jìn)行刻蝕，在所述襯底中形成臺(tái)階式開口。本發(fā)明通過一次刻蝕即可得到臺(tái)階式開口，不僅減少了工藝步驟，同時(shí)避免了深腔曝光，從而可以有效提高產(chǎn)品良率，并有效降低生產(chǎn)成本。
【專利說明】
一種MEMS器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，涉及一種MEMS器件的制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS，Micro-Electro-Mechanical System)是指可批量制作的，集微型機(jī)構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號(hào)處理和控制電路、直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統(tǒng)。它是以半導(dǎo)體制造技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的。MEMS技術(shù)采用了半導(dǎo)體技術(shù)中的光刻、腐蝕、薄膜等一系列的現(xiàn)有技術(shù)和材料，因此從制造技術(shù)本身來講，MEMS中基本的制造技術(shù)是成熟的。但MEMS更側(cè)重于超精密機(jī)械加工，并要涉及微電子、材料、力學(xué)、化學(xué)、機(jī)械學(xué)諸多學(xué)科領(lǐng)域。
[0003]在MEMS領(lǐng)域中，一些麥克風(fēng)(microphone)產(chǎn)品需要打開背孔(backside hole)來提高聲噪比。背孔的形貌和體積會(huì)影響到麥克風(fēng)產(chǎn)品在工作中的性能。對(duì)于臺(tái)階式的背腔刻蝕，往往需要經(jīng)過如下步驟:1)第一次光刻、干法刻蝕及光阻去除，得到大孔；2)第二次光刻、干法刻蝕及光阻去除，得到小孔。如圖1所示，顯示為經(jīng)第一次光刻并刻蝕，在襯底101中形成大孔102的示意圖。如圖2所示，顯示為去除光阻后的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，顯示為經(jīng)第二次光刻得到小孔圖形的示意圖。如圖4所示，顯示為經(jīng)第二次刻蝕得到小孔103并去除光阻后的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0004]然而，對(duì)于臺(tái)階式的背腔，其通常具有200?400微米的深度，由于臺(tái)階的高度達(dá)至Ij 100?300微米，所以噴涂(Spray Coating)的光阻(PR)無法將臺(tái)階角落(Corner)和大孔底部處保護(hù)好。在開小孔時(shí)，臺(tái)階角落(大孔底部角落)的光阻消耗得相當(dāng)快，所以必須在大孔底部噴涂足夠厚的光阻，從而導(dǎo)致成本顯著上升。
[0005]因此，提供一種新的MEMS器件的制作方法，以減少工藝步驟，并解決深腔曝光帶來的不良影響，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的一個(gè)重要問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種MEMS器件的制作方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中制作臺(tái)階式背腔面臨深腔曝光帶來的挑戰(zhàn)，導(dǎo)致良率下降、成本升高的問題。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種MEMS器件的制作方法，包括以下步驟:
[0008]S1:提供襯底，在所述襯底上形成第一掩膜層；
[0009]S2:形成貫穿所述第一掩膜層的第一開口 ；
[0010]S3:在所述第一掩膜層上以及所述第一開口內(nèi)形成第二掩膜層；并形成貫穿所述第二掩膜層的第二開口 ；所述第二開口完全暴露所述第一開口 ；
[0011]S4:以所述第一掩膜層及第二掩膜層為掩膜對(duì)所述襯底進(jìn)行刻蝕，在所述襯底中形成臺(tái)階式開口。
[0012]可選地，于所述步驟S4中，所述刻蝕包括兩個(gè)階段，在第一階段刻蝕中，將暴露出的第一掩膜層刻蝕完畢，同時(shí)在所述襯底中得到第一凹槽；在第二階段刻蝕中，在所述襯底中形成預(yù)設(shè)深度的第二凹槽，同時(shí)將所述第一凹槽往下延伸所述預(yù)設(shè)深度；所述第一凹槽與所述第二凹槽構(gòu)成所述臺(tái)階式開口。
[0013]可選地，根據(jù)所述襯底對(duì)所述第一掩膜層的刻蝕選擇比M以及最終要形成的第一凹槽深度h及第二凹槽深度H來計(jì)算所述第一掩膜層的厚度T。
[0014]可選地，T= (h_H)/M。
[0015]可選地，采用與所述步驟S4相同的刻蝕條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，計(jì)算得到所述襯底對(duì)所述第一掩膜層的刻蝕選擇比M。
[0016]可選地，所述第二凹槽的深度為100?300 μm，所述第一凹槽的深度為200?400 μ m0
[0017]可選地，所述第一掩膜層為硬掩膜層。
[0018]可選地，所述第一掩膜層為氧化硅。
[0019]可選地，所述第二掩膜層為光刻膠。
[0020]可選地，所述襯底為Si襯底。
[0021]可選地，于所述步驟S4中，采用干法刻蝕形成所述臺(tái)階式開口。
[0022]如上所述，本發(fā)明的MEMS器件的制作方法，具有以下有益效果:本發(fā)明的MEMS器件的制作方法中，首先通過在第一掩膜層中形成第一開口，再在第二掩膜層中形成完全暴露第一開口的第二開口，利用襯底對(duì)所述第一掩膜層的選擇比，通過一次刻蝕即可得到臺(tái)階式開口。本發(fā)明的MEMS器件的制作方法不僅減少了工藝步驟，同時(shí)避免了深腔曝光，從而可以有效提高產(chǎn)品良率，并有效降低生產(chǎn)成本。
【附圖說明】
[0023]圖1顯示為現(xiàn)有技術(shù)中經(jīng)第一次光刻并刻蝕，在襯底中形成大孔的示意圖。
[0024]圖2顯示為現(xiàn)有技術(shù)中去除光阻后的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖3顯示為現(xiàn)有技術(shù)中經(jīng)第二次光刻得到小孔圖形的示意圖。
[0026]圖4顯示為現(xiàn)有技術(shù)中經(jīng)第二次刻蝕得到小孔并去除光阻后的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖5顯示為本發(fā)明的MEMS器件的制作方法的工藝流程圖。
[0028]圖6顯示為本發(fā)明的MEMS器件的制作方法中在襯底上形成第一掩膜層的示意圖。
[0029]圖7顯示為本發(fā)明的MEMS器件的制作方法中形成貫穿所述第一掩膜層的第一開口的示意圖。
[0030]圖8顯示為本發(fā)明的MEMS器件的制作方法中在所述第一掩膜層上以及所述第一開口內(nèi)形成第二掩膜層，并形成貫穿所述第二掩膜層的第二開口的示意圖。
[0031]圖9顯示為本發(fā)明的MEMS器件的制作方法中將暴露出的第一掩膜層刻蝕完畢，并初步得到第一凹槽的示意圖。
[0032]圖10顯示為本發(fā)明的MEMS器件的制作方法中形成第二凹槽并將所述第一凹槽往下延伸預(yù)設(shè)深度的示意圖。
[0033]圖11顯示為本發(fā)明的MEMS器件的制作方法最終得到的臺(tái)階式開口的示意圖。
[0034]元件標(biāo)號(hào)說明
[0035]SI ?S4步驟
[0036]101,201襯底
[0037]102大孔
[0038]103小孔
[0039]202第一掩膜層
[0040]203第一開口
[0041]204第二掩膜層
[0042]205第二開口
[0043]206第一凹槽
[0044]207第二凹槽
[0045]h第一凹槽深度
[0046]H第二凹槽深度
【具體實(shí)施方式】
[0047]以下通過特定的具體實(shí)例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的【具體實(shí)施方式】加以實(shí)施或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0048]請(qǐng)參閱圖5至圖11。需要說明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
[0049]本發(fā)明提供一種MEMS器件的制作方法，請(qǐng)參閱圖5，該方法包括以下步驟:
[0050]S1:提供襯底，在所述襯底上形成第一掩膜層；
[0051]S2:形成貫穿所述第一掩膜層的第一開口 ；
[0052]S3:在所述第一掩膜層上以及所述第一開口內(nèi)形成第二掩膜層；并形成貫穿所述第二掩膜層的第二開口 ；所述第二開口完全暴露所述第一開口 ；
[0053]S4:以所述第一掩膜層及第二掩膜層為掩膜對(duì)所述襯底進(jìn)行刻蝕，在所述襯底中形成臺(tái)階式開口。
[0054]首先請(qǐng)參閱圖6，執(zhí)行步驟S1:提供襯底201，在所述襯底201上形成第一掩膜層202。
[0055]具體的，所述襯底201為常規(guī)半導(dǎo)體襯底，本實(shí)施例中，所述襯底201以Si襯底為例。所述第一掩膜層202采用硬掩膜層，優(yōu)選采用氧化硅。
[0056]具體的，根據(jù)所述襯底201對(duì)所述第一掩膜層202的刻蝕選擇比M以及將要形成的第一凹槽深度h及第二凹槽深度H來計(jì)算所述第一掩膜層202的厚度T。其中一種計(jì)算方法如下:T = (h-H)/M，即所述第一掩膜層202的厚度為最終要形成的第一凹槽與第二凹槽的深度差除以刻蝕選擇比。
[0057]需要指出的是，在不同的刻蝕條件下，所述襯底201對(duì)所述第一掩膜層202的刻蝕選擇比M不同。因此，需要預(yù)先采用與后續(xù)形成第一凹槽及第二凹槽相同的刻蝕條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，計(jì)算出所述襯底201對(duì)所述第一掩膜層202的刻蝕選擇比M。
[0058]然后請(qǐng)參閱圖7，執(zhí)行步驟S2:形成貫穿所述第一掩膜層202的第一開口 203。
[0059]具體的，采用光刻、顯影、刻蝕等常規(guī)半導(dǎo)體工藝，在所述第一掩膜層202中形成所述第一開口 203，例如，首先在所述第一掩膜層202上涂覆光刻膠層，并進(jìn)行光刻顯影圖形化所述光刻膠層，然后以圖形化的光刻膠層作為掩模對(duì)所述第一掩膜層202進(jìn)行刻蝕，在所述第一掩膜層202中形成第一開口 203，再去除所述第一掩膜層202表面的光刻膠層即可。
[0060]再請(qǐng)參閱圖8，執(zhí)行步驟S3:在所述第一掩膜層202上以及所述第一開口 203內(nèi)形成第二掩膜層204 ;并形成貫穿所述第二掩膜層204的第二開口 205 ;所述第二開口 205完全暴露所述第一開口 203，即所述第二開口 205的口徑大于所述第一開口 203的口徑。
[0061]本實(shí)施例中，所述第二掩膜層204可直接采用光刻膠，通過光刻、顯影，即可得到所述第二開口 205。直接采用光刻膠作為所述第二掩膜層204，不僅可以起到良好的刻蝕阻擋作用，得到較好的刻蝕效果，還可以簡(jiǎn)化工藝步驟，節(jié)約成本。
[0062]最后請(qǐng)參閱圖9至圖11，執(zhí)行步驟S4:以所述第一掩膜層202及第二掩膜層203為掩膜對(duì)所述襯底201進(jìn)行刻蝕，在所述襯底201中形成臺(tái)階式開口。
[0063]本步驟中，通過一次刻蝕即可在襯底中形成臺(tái)階式開口，避免了深腔曝光的問題。
[0064]具體的，本實(shí)施例中優(yōu)選采用干法刻蝕，可以得到垂直側(cè)壁的臺(tái)階式開口。在刻蝕過程中，包括兩個(gè)階段:
[0065]I)請(qǐng)參閱圖9，在第一階段刻蝕中，將暴露出的第一掩膜層202刻蝕完畢，同時(shí)在所述襯底中初步得到第一凹槽206。由于所述襯底201對(duì)所述第一掩膜層202的刻蝕選擇比為M，因此，當(dāng)暴露出的第一掩膜層202刻蝕完畢時(shí)，所述第一凹槽206的深度剛好為所述第一掩膜層202厚度的M倍。
[0066]2)請(qǐng)參閱圖10，在第二階段刻蝕中，在所述襯底201中形成預(yù)設(shè)深度的第二凹槽207，同時(shí)將所述第一凹槽206往下延伸所述預(yù)設(shè)深度。在該第二階段刻蝕中，由于刻蝕條件相同，因此所述第二凹槽207與所述第一凹槽206的深度差始終保持不變。圖10中示出了最終形成的第二凹槽深度H及第一凹槽深度h，此時(shí)，所述第一凹槽與所述第二凹槽的深度差(h-H)等于第一階段刻蝕結(jié)束時(shí)得到的第一凹槽深度。
[0067]具體的，所述第二凹槽207的深度為100?300 μ m，所述第一凹槽206的深度為200?400 μπι。其中，為了形成更大的臺(tái)階式開口，一般情況下，所述第二凹槽207的深度越深越好。
[0068]圖11顯示為去除所述第一掩膜層及第二掩膜層之后最終的MEMS器件的結(jié)構(gòu)圖，其中的臺(tái)階式開口可以作為麥克風(fēng)產(chǎn)品的背孔(背腔)，可以有效提高聲噪比。
[0069]下面通過一個(gè)具體的例子來說明上述過程:例如要刻蝕100微米深度的第二凹槽，同時(shí)第二凹槽內(nèi)的第一凹槽的深度為300微米，即二者的深度差為200微米。已知在特定刻蝕條件下，硅襯底對(duì)氧化硅層的刻蝕選擇比為200，那么就只要沉積I微米厚的氧化硅層作為第一掩膜層。顯影打開第二開口后，當(dāng)?shù)谝话疾壑車腎微米厚的氧化硅被刻蝕完畢，第一凹槽的深度正好是200微米，繼續(xù)刻蝕100微米，即可得到深度為100微米的第二凹槽及深度為300微米的第一凹槽。
[0070]綜上所述，本發(fā)明的MEMS器件的制作方法中，首先通過在第一掩膜層中形成第一開口，再在第二掩膜層中形成完全暴露第一開口的第二開口，利用襯底對(duì)所述第一掩膜層的選擇比，通過一次刻蝕即可得到臺(tái)階式開口。本發(fā)明的MEMS器件的制作方法不僅減少了工藝步驟，同時(shí)避免了深腔曝光，從而可以有效提高產(chǎn)品良率，并有效降低生產(chǎn)成本。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。
[0071]上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種MEMS器件的制作方法，其特征在于，包括以下步驟: 51:提供襯底，在所述襯底上形成第一掩膜層； 52:形成貫穿所述第一掩膜層的第一開口 ； 53:在所述第一掩膜層上以及所述第一開口內(nèi)形成第二掩膜層；并形成貫穿所述第二掩膜層的第二開口；所述第二開口完全暴露所述第一開口； S4:以所述第一掩膜層及第二掩膜層為掩膜對(duì)所述襯底進(jìn)行刻蝕，在所述襯底中形成臺(tái)階式開口。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS器件的制作方法，其特征在于:于所述步驟S4中，所述刻蝕包括兩個(gè)階段，在第一階段刻蝕中，將暴露出的第一掩膜層刻蝕完畢，同時(shí)在所述襯底中得到第一凹槽；在第二階段刻蝕中，在所述襯底中形成預(yù)設(shè)深度的第二凹槽，同時(shí)將所述第一凹槽往下延伸所述預(yù)設(shè)深度；所述第一凹槽與所述第二凹槽構(gòu)成所述臺(tái)階式開口。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的MEMS器件的制作方法，其特征在于:根據(jù)所述襯底對(duì)所述第一掩膜層的刻蝕選擇比M以及最終要形成的第一凹槽深度h及第二凹槽深度H來計(jì)算所述第一掩膜層的厚度T。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的MEMS器件的制作方法，其特征在于:T= (h-H) /Μ。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的MEMS器件的制作方法，其特征在于:采用與所述步驟S4相同的刻蝕條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，計(jì)算得到所述襯底對(duì)所述第一掩膜層的刻蝕選擇比M06.根據(jù)權(quán)利要求3所述的MEMS器件的制作方法，其特征在于:所述第二凹槽的深度為100?300 μ m，所述第一凹槽的深度為200?400 μπι。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS器件的制作方法，其特征在于:所述第一掩膜層為硬掩膜層。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的MEMS器件的制作方法，其特征在于:所述第一掩膜層為氧化娃。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS器件的制作方法，其特征在于:所述第二掩膜層為光刻膠。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS器件的制作方法，其特征在于:所述襯底為Si襯底。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS器件的制作方法，其特征在于:于所述步驟S4中，采用干法刻蝕形成所述臺(tái)階式開口。
【文檔編號(hào)】B81C1/00GK106032268SQ201510125952
【公開日】2016年10月19日
【申請(qǐng)日】2015年3月20日
【發(fā)明人】王賢超, 郭亮良, 李衛(wèi)剛
【申請(qǐng)人】中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司