專利名稱：腔體封口工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微機(jī)電系統(tǒng)制造技術(shù)領(lǐng)域，具體來說，本發(fā)明涉及一種腔體封口工藝。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體制造，特別是微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)等特定工藝可能包含形成腔體的工藝。 而在形成腔體之后，需要對(duì)腔體上的通孔進(jìn)行密封，以獲得與外界隔離的密封腔體。但通過填充通孔實(shí)現(xiàn)密封是一個(gè)較難的工藝，填充的密封性不佳將導(dǎo)致器件的實(shí)效，因此通孔的填充至關(guān)重要。為了實(shí)現(xiàn)通孔的密封，通常采用半導(dǎo)體薄膜淀積工藝，而在填充通孔的過程中，因?yàn)榈矸e工藝的局限性，在通孔中得到的插銷狀填充區(qū)域往往是中空結(jié)構(gòu)，很顯然此方法得到器件結(jié)構(gòu)的密封性有較大的隱患，而在后續(xù)的工藝可能也會(huì)造成密封的失效。因此，如何形成可靠的填充是工藝的關(guān)鍵。當(dāng)然諸如原子層淀積等方法能夠避免形成中空的結(jié)構(gòu)，但這些方法的成本較高，并不是很有競(jìng)爭(zhēng)力的方案。因此，需要一種成本較低的腔體封口工藝，改善封口的密封強(qiáng)度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種腔體封口工藝，能夠改善封口的密封強(qiáng)度且成本較低。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種腔體封口工藝，包括步驟提供半導(dǎo)體基底，其上形成有腔體，所述腔體通過其上方的通孔透過所述半導(dǎo)體基底與外測(cè)環(huán)境相連；在所述半導(dǎo)體基底上和所述通孔的側(cè)壁之間形成第一封口薄膜，所述第一封口薄膜在所述通孔的側(cè)壁之間留有間隙而未將所述腔體完全封口；對(duì)所述半導(dǎo)體基底作退火，在退火的過程中進(jìn)行熱氧化，將所述第一封口薄膜氧化成第二封口薄膜，從而將所述通孔的側(cè)壁之間的間隙全部填滿?？蛇x地，所述通孔的排布方式是任意的?？蛇x地，所述第一封口薄膜的形成方法為化學(xué)氣相淀積法?？蛇x地，所述第一封口薄膜的材料為多晶硅。可選地，所述第二封口薄膜的材料為氧化硅。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提供一種腔體封口工藝，包括步驟提供半導(dǎo)體基底，其上形成有腔體，所述腔體通過其上方的通孔透過所述半導(dǎo)體基底與外測(cè)環(huán)境相連；利用淀積工藝，在所述半導(dǎo)體基底上和所述通孔的側(cè)壁之間形成一封口薄膜，所述封口薄膜將所述腔體完全封口，但在所述通孔的側(cè)壁之間留有空隙；對(duì)所述半導(dǎo)體基底作退火，在退火的過程中進(jìn)行熱反應(yīng)，在所述封口薄膜上方形成一反應(yīng)物薄膜。
可選地，在形成所述封口薄膜之后、退火之前還包括步驟采用刻蝕工藝，將位于所述通孔的側(cè)壁之間的所述空隙打開。可選地，所述通孔的排布方式是任意的。
可選地，所述封口薄膜的材料為多晶硅?？蛇x地，所述反應(yīng)物薄膜具有良好的致密性。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明采用成本較低的方法填充通孔，實(shí)現(xiàn)了腔體的密封，不但可以改善封口的密封強(qiáng)度，并且還能夠同時(shí)改善插銷狀填充區(qū)域與通孔側(cè)壁之間的應(yīng)力，對(duì)應(yīng)提升器件的可靠性具有積極的意義。


本發(fā)明的上述的以及其他的特征、性質(zhì)和優(yōu)勢(shì)將通過下面結(jié)合附圖和實(shí)施例的描述而變得更加明顯，其中圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的腔體封口工藝的流程示意圖；圖2為本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的腔體封口工藝的流程示意圖；圖3為本發(fā)明再一個(gè)實(shí)施例的腔體封口工藝的流程示意圖；圖4至圖6為本發(fā)明第一實(shí)施例的腔體封口過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖7至圖10為本發(fā)明第二實(shí)施例的腔體封口過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖11至圖12為本發(fā)明第三實(shí)施例的腔體封口過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，在以下的描述中闡述了更多的細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明顯然能夠以多種不同于此描述地其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況作類似推廣、演繹，因此不應(yīng)以此具體實(shí)施例的內(nèi)容限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的腔體封口工藝的流程示意圖。如圖所示，該封口工藝可以包括步驟執(zhí)行步驟S101，提供半導(dǎo)體基底，其上形成有腔體，腔體通過其上方的通孔透過半導(dǎo)體基底與外測(cè)環(huán)境相連；執(zhí)行步驟S102，在半導(dǎo)體基底上和通孔的側(cè)壁之間形成第一封口薄膜，第一封口薄膜在通孔的側(cè)壁之間留有間隙而未將腔體完全封口；執(zhí)行步驟S103，對(duì)半導(dǎo)體基底作退火，在退火的過程中進(jìn)行熱氧化，將第一封口薄膜氧化成第二封口薄膜，從而將通孔的側(cè)壁之間的間隙全部填滿。圖2為本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的腔體封口工藝的流程示意圖。如圖所示，該封口工藝可以包括步驟執(zhí)行步驟S201，提供半導(dǎo)體基底，其上形成有腔體，腔體通過其上方的通孔透過半導(dǎo)體基底與外測(cè)環(huán)境相連；執(zhí)行步驟S202，利用淀積工藝，在半導(dǎo)體基底上和通孔的側(cè)壁之間形成一封口薄膜，封口薄膜將腔體完全封口，但在通孔的側(cè)壁之間留有空隙；
執(zhí)行步驟S203，對(duì)半導(dǎo)體基底作退火，在退火的過程中進(jìn)行熱反應(yīng)，在封口薄膜上方形成一反應(yīng)物薄膜。圖3為本發(fā)明再一個(gè)實(shí)施例的腔體封口工藝的流程示意圖。如圖所示，該封口工藝可以包括步驟執(zhí)行步驟S201，提供半導(dǎo)體基底，其上形成有腔體，腔體通過其上方的通孔透過半導(dǎo)體基底與外測(cè)環(huán)境相連；執(zhí)行步驟S202，利用淀積工藝，在半導(dǎo)體基底上和通孔的側(cè)壁之間形成一封口薄膜，封口薄膜將腔體完全封口，但在通孔的側(cè)壁之間留有空隙；執(zhí)行步驟S203，采用刻蝕工藝，將位于通孔的側(cè)壁之間的空隙打開；執(zhí)行步驟S204，對(duì)半導(dǎo)體基底作退火，在退火的過程中進(jìn)行熱反應(yīng)，在封口薄膜上方形成一反應(yīng)物薄膜。腔體封口工藝的第一實(shí)施例圖4至圖6為本發(fā)明第一實(shí)施例的腔體封口過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。需要注意的是，這些附圖均僅作為示例，其并非是按照等比例的條件繪制的，并且不應(yīng)該以此作為對(duì)本發(fā)明實(shí)際要求的保護(hù)范圍構(gòu)成限制。如圖4所示，提供半導(dǎo)體基底101，其上形成有中空的腔體102。在封口之前，腔體 102通過其上方的通孔103透過半導(dǎo)體基底101與外測(cè)環(huán)境相連。其中，通孔103在半導(dǎo)體基底101上的排布方式可以是任意的。如圖5所示，采用如化學(xué)氣相淀積法等薄膜淀積方法在半導(dǎo)體基底101上和通孔 103的側(cè)壁之間形成第一封口薄膜104，因?yàn)榈矸e方法的局限性，在多數(shù)情況下，第一封口薄膜104在通孔103的側(cè)壁之間留有間隙而未將腔體102完全封口就停止。該第一封口薄膜104的材料優(yōu)選為多晶硅，也可以是鍺材料，或者是金屬及其合金材料。如圖6所示，將半導(dǎo)體基底101送入退火爐中加熱，對(duì)其作熱退火。在退火的過程中通入含氧氣的氣體進(jìn)行熱氧化，將第一封口薄膜104氧化成第二封口薄膜105。例如第一封口薄膜104的材料為多晶硅時(shí)，位于第一封口薄膜104表面的一部分材料(也有可能是全部)氧化為第二封口薄膜氧化硅105。該第二封口薄膜105體積膨脹，從而將通孔103 的側(cè)壁之間的間隙全部填滿。上述的過程顯然也可以通入其他的反應(yīng)氣體實(shí)現(xiàn)反應(yīng)，例如通入氮?dú)饣蛘叩獨(dú)庋鯕獾幕旌衔?，從而形成氮化物，或者氮氧化物，?shí)現(xiàn)間隙的填充。腔體封口工藝的第二實(shí)施例圖7至圖10為本發(fā)明第二實(shí)施例的腔體封口過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。需要注意的是，這些附圖均僅作為示例，其并非是按照等比例的條件繪制的，并且不應(yīng)該以此作為對(duì)本發(fā)明實(shí)際要求的保護(hù)范圍構(gòu)成限制。如圖7所示，提供半導(dǎo)體基底201，其上形成有中空的腔體202。在封口之前，腔體 202通過其上方的通孔203透過半導(dǎo)體基底201與外測(cè)環(huán)境相連。圖8為圖7所示的通孔 203在半導(dǎo)體基底201上的排布的俯視圖。顯然，通孔203在半導(dǎo)體基底201上的排布方式并不局限于此，其可以是任意的。如圖9所示，利用常規(guī)的半導(dǎo)體淀積工藝，在半導(dǎo)體基底201上和通孔203的側(cè)壁之間形成一封口薄膜204。其中，該封口薄膜204的材料可以為多晶硅。封口薄膜204將中空的腔體202完全封口，形成密閉的空腔206。但是在通孔203的側(cè)壁之間的封口薄膜204中間往往留有空隙205。由于空隙205的存在，可能會(huì)影響空腔206與外界的隔離效果。在一定的壓力下，漏氣的概率很大，會(huì)導(dǎo)致相關(guān)器件的失效。如圖10所示，將半導(dǎo)體基底201送入退火爐中加熱，對(duì)其作熱退火。在退火的過程中同時(shí)進(jìn)行熱反應(yīng)，在封口薄膜204上方形成一反應(yīng)物薄膜207。該反應(yīng)物薄膜207具有良好的致密性，能夠加強(qiáng)封口薄膜204的密封強(qiáng)度。同時(shí)，退火的過程能夠很好地釋放封口薄膜204與通孔203的側(cè)壁之間的應(yīng)力，使材料與側(cè)壁之間的粘附力更強(qiáng)。腔體封口工藝的第三實(shí)施例圖11至圖12為本發(fā)明第三實(shí)施例的腔體封口過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。需要注意的是，這些附圖均僅作為示例，其并非是按照等比例的條件繪制的，并且不應(yīng)該以此作為對(duì)本發(fā)明實(shí)際要求的保護(hù)范圍構(gòu)成限制。在本實(shí)施例中，之前的步驟與上述腔體封口工藝的第二實(shí)施例完全一樣，其與第二實(shí)施例的區(qū)別在于在半導(dǎo)體基底上和通孔的側(cè)壁之間形成封口薄膜之后的步驟。但是， 為了描述完整起見，在此借助上述第二實(shí)施例中的圖7至圖9描述本實(shí)施例。如圖7所示，提供半導(dǎo)體基底201，其上形成有中空的腔體202。在封口之前，腔體 202通過其上方的通孔203透過半導(dǎo)體基底201與外測(cè)環(huán)境相連。圖8為圖7所示的通孔 203在半導(dǎo)體基底201上的排布的俯視圖。顯然，通孔203在半導(dǎo)體基底201上的排布方式并不局限于此，其可以是任意的。如圖9所示，利用常規(guī)的半導(dǎo)體淀積工藝，在半導(dǎo)體基底201上和通孔203的側(cè)壁之間形成一封口薄膜204。其中，該封口薄膜204的材料可以為多晶硅。封口薄膜204將中空的腔體202完全封口，形成密閉的空腔206。但是在通孔203的側(cè)壁之間的封口薄膜204 中間往往留有空隙205。由于空隙205的存在，可能會(huì)影響空腔206與外界的隔離效果。在一定的壓力下，漏氣的概率很大，會(huì)導(dǎo)致相關(guān)器件的失效。如圖11所示，采用刻蝕工藝，將位于通孔203的側(cè)壁之間的因?yàn)檫^早封口而形成的空隙205重新打開，在封口薄膜204中形成狹長(zhǎng)的深槽208。如圖12所示，再將半導(dǎo)體基底201送入退火爐中加熱，對(duì)其作熱退火。在退火的過程中同時(shí)進(jìn)行熱反應(yīng)，在封口薄膜204上方形成反應(yīng)物薄膜209。該反應(yīng)物薄膜209能夠完全填充狹長(zhǎng)的深槽208。該反應(yīng)物薄膜209具有良好的致密性，能夠形成嚴(yán)實(shí)的密封。 同時(shí)，退火的過程還能夠很好地釋放封口材料與通孔203的側(cè)壁之間的應(yīng)力，使封口材料與側(cè)壁之間的粘附力更強(qiáng)，既增強(qiáng)了密封效果又確保了器件的可靠性。上述的熱反應(yīng)一般情況下需要通入氣體進(jìn)行反應(yīng)，氣體的種類包含含氮?dú)饣蜓鯕獾臍怏w(或混合物)，但不局限于此。本發(fā)明采用成本較低的方法填充通孔，實(shí)現(xiàn)了腔體的密封，不但可以改善封口的密封強(qiáng)度，并且還能夠同時(shí)改善插銷狀填充區(qū)域與通孔側(cè)壁之間的應(yīng)力，對(duì)應(yīng)提升器件的可靠性具有積極的意義。本發(fā)明雖然以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動(dòng)和修改。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何修改、等同變化及修飾，均落入本發(fā)明權(quán)利要求所界定的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種腔體封口工藝，包括步驟提供半導(dǎo)體基底，其上形成有腔體，所述腔體通過其上方的通孔透過所述半導(dǎo)體基底與外測(cè)環(huán)境相連；在所述半導(dǎo)體基底上和所述通孔的側(cè)壁之間形成第一封口薄膜，所述第一封口薄膜在所述通孔的側(cè)壁之間留有間隙而未將所述腔體完全封口；對(duì)所述半導(dǎo)體基底作退火，在退火的過程中進(jìn)行熱氧化，將所述第一封口薄膜氧化成第二封口薄膜，從而將所述通孔的側(cè)壁之間的間隙全部填滿。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的腔體封口工藝，其特征在于，所述通孔的排布方式是任意的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的腔體封口工藝，其特征在于，所述第一封口薄膜的形成方法為化學(xué)氣相淀積法。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的腔體封口工藝，其特征在于，所述第一封口薄膜的材料為多晶娃。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的腔體封口工藝，其特征在于，所述第二封口薄膜的材料為氧化硅。
6.一種腔體封口工藝，包括步驟提供半導(dǎo)體基底，其上形成有腔體，所述腔體通過其上方的通孔透過所述半導(dǎo)體基底與外測(cè)環(huán)境相連；利用淀積工藝，在所述半導(dǎo)體基底上和所述通孔的側(cè)壁之間形成一封口薄膜，所述封口薄膜將所述腔體完全封口，但在所述通孔的側(cè)壁之間留有空隙；對(duì)所述半導(dǎo)體基底作退火，在退火的過程中進(jìn)行熱反應(yīng)，在所述封口薄膜上方形成一反應(yīng)物薄膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的腔體封口工藝，其特征在于，在形成所述封口薄膜之后、退火之前還包括步驟采用刻蝕工藝，將位于所述通孔的側(cè)壁之間的所述空隙打開。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的腔體封口工藝，其特征在于，所述通孔的排布方式是任意的。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的腔體封口工藝，其特征在于，所述封口薄膜的材料為多晶硅。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的腔體封口工藝，其特征在于，所述反應(yīng)物薄膜具有良好的致密性。
全文摘要
本發(fā)明提供一種腔體封口工藝，包括提供基底，其上形成有腔體，腔體上方有通孔；在基底上和通孔側(cè)壁之間形成第一封口薄膜，其在通孔側(cè)壁之間留有間隙；對(duì)基底作退火，在退火過程中進(jìn)行熱氧化，將第一封口薄膜氧化成第二封口薄膜，將通孔側(cè)壁之間的間隙全部填滿。本發(fā)明還提供一種腔體封口工藝，包括提供基底，其上形成有腔體，腔體上方有通孔；在基底上和通孔側(cè)壁之間形成封口薄膜，將腔體完全封口，但在通孔側(cè)壁之間留有空隙；對(duì)基底作退火，在退火過程中進(jìn)行熱反應(yīng)，在封口薄膜上方形成反應(yīng)物薄膜。本發(fā)明采用成本較低的方法填充通孔，實(shí)現(xiàn)了腔體的密封，不但可以改善封口的密封強(qiáng)度，并且還能夠改善插銷狀填充區(qū)域與通孔側(cè)壁之間的應(yīng)力。
文檔編號(hào)B81C1/00GK102295269SQ201110240289
公開日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2011年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月19日
發(fā)明者夏佳杰, 張挺, 謝志峰, 邵凱 申請(qǐng)人:上海先進(jìn)半導(dǎo)體制造股份有限公司