Mems加速度傳感器的形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種MEMS加速度傳感器的形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002] MEMS加速度傳感器是MEMS器件中的一種，通過慣性電極接收外界的慣性力(慣性 力是指當(dāng)物體有加速度時(shí)，物體具有的慣性會(huì)使物體有保持原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的傾向，而此時(shí) 若以該物體為參考系，并在該參考系上建立坐標(biāo)系，看起來(lái)就仿佛有一股方向相反的力作 用在該物體上令該物體在坐標(biāo)系內(nèi)發(fā)生位移，因此稱之為慣性力），慣性電極相對(duì)固定電極 相對(duì)移動(dòng)，所述相對(duì)移動(dòng)引發(fā)電信號(hào)變化，電信號(hào)傳遞至控制電路，電信號(hào)經(jīng)控制電路處理 轉(zhuǎn)化成慣性力值，測(cè)量得到慣性力大小。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)的MEMS加速度傳感器的形成方法包括：
[0004] 參照?qǐng)D1，提供基底1，在基底1上形成有控制電路（圖中未不出）；
[0005] 參照?qǐng)D2,在所述基底1上形成第一介質(zhì)層2,在所述第一介質(zhì)層2上形成下極板 8,下極板8上表面露出，在第一介質(zhì)層2中還形成有互連結(jié)構(gòu)（圖中未示出），下極板8通過 互連結(jié)構(gòu)與控制電路電連接，之后在第一介質(zhì)2上形成第二介質(zhì)層3,第二介質(zhì)層3覆蓋第 一介質(zhì)層2和下極板8 ;
[0006] 接著，在第二介質(zhì)層3上形成摻雜娃層4 ;
[0007] 參照?qǐng)D3,對(duì)所述摻雜硅層4進(jìn)行圖形化，形成具有多個(gè)相互隔開的第一梳狀件5 的慣性電極和具有多個(gè)相互隔開的第二梳狀件6的固定電極，兩相鄰的第一梳狀件5之間 為一個(gè)第二梳狀件6,兩第二梳狀件6之間為一個(gè)第一梳狀件5,第一梳狀件5和第二梳狀 件6交替間隔排列，每個(gè)第一梳狀件5與相鄰的第二梳狀件6相對(duì)構(gòu)成一個(gè)電容器，多個(gè)第 一梳狀件5和多個(gè)第二梳狀件6構(gòu)成多個(gè)電容器，慣性電極和固定電極分別通過互連結(jié)構(gòu) 與控制電路電連接，當(dāng)?shù)谝皇釥罴?受慣性力相對(duì)相鄰的第二梳狀件6在平行于基底1上 表面方向移動(dòng)，第一梳狀件5與第二梳狀件6之間的間距改變，電容變化，電容信號(hào)通過慣 性電極和固定電極傳遞至控制電路；
[0008] 參照?qǐng)D4,刻蝕多個(gè)第一梳狀件5和多個(gè)第二梳狀件6下的部分厚度的層間介質(zhì) 層，露出下極板8,形成空腔7。當(dāng)?shù)谝皇釥罴?相對(duì)下極板8在垂直于基底1上表面方向 移動(dòng)，第一梳狀件5和相對(duì)的下極板8之間的距離變化，電容變化，電容信號(hào)通過慣性電極 和下極板8傳遞至控制電路。
[0009] 參照?qǐng)D4,在刻蝕多個(gè)第一梳狀件5和多個(gè)第二梳狀件6下部分厚度的層間介質(zhì) 層的過程中會(huì)產(chǎn)生聚合物，聚合物沉積在第一梳狀件5和第二梳狀件6表面、沉積在空腔7 中。因此，在形成空腔7后，通常使用濕法刻蝕去除聚合物。
[0010] 使用濕法刻蝕去除聚合物，聚合物可清洗干凈，但刻蝕劑進(jìn)入空腔后卻形成殘留， 而無(wú)法被去除干凈，殘留的刻蝕劑將影響后續(xù)的工藝及加速度傳感器的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】
toon] 本發(fā)明解決的問題是，使用現(xiàn)有的加速度傳感器形成方法，在形成空腔后，使用濕 法刻蝕去除空腔中的聚合物，刻蝕劑進(jìn)入空腔后形成殘留，殘留的化學(xué)試劑將影響后續(xù)的 工藝及加速度傳感器的性能。
[0012] 為解決上述問題，本發(fā)明提供一種MEMS加速度傳感器的形成方法，該MEMS加速度 傳感器的形成方法包括：
[0013] 提供基底，在所述基底上形成有控制電路；
[0014] 在所述基底上形成第一介質(zhì)層，所述第一介質(zhì)層覆蓋基底和控制電路，在所述第 一介質(zhì)層上形成下極板，所述下極板的上表面暴露，所述下極板與控制電路電連接；
[0015] 在所述第一介質(zhì)層上形成第二介質(zhì)層，所述第二介質(zhì)層覆蓋第一介質(zhì)層和下極 板；
[0016] 在所述第二介質(zhì)層上形成導(dǎo)電材料層；
[0017] 對(duì)所述導(dǎo)電材料層進(jìn)行圖形化形成慣性電極和固定電極，所述慣性電極具有多個(gè) 第一梳狀件，所述固定電極具有多個(gè)第二梳狀件，部分?jǐn)?shù)量或全部數(shù)量的第一梳狀件與下 極板在垂直于基底上表面方向上相對(duì)，相鄰兩第一梳狀件之間為一個(gè)第二梳狀件，且相鄰 兩第二梳狀件之間為一個(gè)第一梳狀件，所述第一梳狀件和相鄰的第二梳狀件相互隔開且相 對(duì)，所述慣性電極和固定電極與控制電路電連接；
[0018] 在所述多個(gè)第一梳狀件和多個(gè)第二梳狀件下的部分厚度的第二介質(zhì)層中形成空 腔，在所述形成空腔過程中，使用氣態(tài)刻蝕劑和揮發(fā)性載體，在所述形成空腔過程中產(chǎn)生的 氣態(tài)聚合物被揮發(fā)性載體攜帶排出。
[0019] 可選地，在所述多個(gè)第一梳狀件和多個(gè)第二梳狀件下的部分厚度的第二介質(zhì)層中 形成空腔的方法為：刻蝕所述多個(gè)第一梳狀件和多個(gè)第二梳狀件下的部分厚度的第二介質(zhì) 層，形成空腔。
[0020] 可選地，所述氣態(tài)刻蝕劑為霧化的氫氟酸溶液。
[0021] 可選地，所述揮發(fā)性載體為甲醇、乙醇或丙酮。
[0022] 可選地，在所述第二介質(zhì)層上形成導(dǎo)電材料層之前，對(duì)所述第二介質(zhì)層進(jìn)行圖形 化形成溝槽，所述溝槽定義空腔的位置，所述溝槽露出下極板；
[0023] 在所述溝槽中形成刻蝕阻擋層、和位于刻蝕阻擋層上的第三介質(zhì)層，所述刻蝕阻 擋層覆蓋溝槽的底部和側(cè)壁，所述第三介質(zhì)層填充滿溝槽；
[0024] 所述導(dǎo)電材料層覆蓋第三介質(zhì)層和第二介質(zhì)層；
[0025] 在所述多個(gè)第一梳狀件和多個(gè)第二梳狀件下的部分厚度的第二介質(zhì)層中形成空 腔為：刻蝕去除第三介質(zhì)層，在對(duì)應(yīng)所述第三介質(zhì)層的位置形成空腔。
[0026] 可選地，在所述溝槽中形成刻蝕阻擋層、和位于刻蝕阻擋層上的第三介質(zhì)層的方 法包括：
[0027] 形成刻蝕阻擋材料層，所述刻蝕阻擋材料層覆蓋第二介質(zhì)層、溝槽的底部和側(cè) 壁；
[0028] 在所述刻蝕阻擋材料層上形成第三介質(zhì)材料層；
[0029] 去除高出第一介質(zhì)層上表面的第三介質(zhì)材料層和刻蝕阻擋材料層，剩余的第三介 質(zhì)材料層作為第三介質(zhì)層，剩余的刻蝕阻擋材料層作為刻蝕阻擋層。
[0030] 可選地，在所述溝槽中形成刻蝕阻擋層、和位于刻蝕阻擋層上的第三介質(zhì)層的方 法包括：
[0031] 形成刻蝕阻擋材料層，所述刻蝕阻擋材料層覆蓋第二介質(zhì)層、溝槽的底部和側(cè) 壁；
[0032] 去除高出所述第二介質(zhì)層上表面的刻蝕阻擋材料層，剩余的刻蝕阻擋材料層作為 刻蝕阻擋層；
[0033] 在形成刻蝕阻擋層后，形成第三介質(zhì)材料層，所述第三介質(zhì)材料層覆蓋第二介質(zhì) 層、填充滿溝槽；
[0034] 去除高出第二介質(zhì)層上表面的第三介質(zhì)材料層，所述第三介質(zhì)材料層作為第三介 質(zhì)層。
[0035] 可選地，去除高出所述第二介質(zhì)層上表面的刻蝕阻擋材料層和第三介質(zhì)材料層的 方法為化學(xué)機(jī)械研磨。
[0036] 可選地，所述第一介質(zhì)層、第二介質(zhì)層和第二介質(zhì)層的材料均為氧化硅，所述刻蝕 阻擋層的材料為氮化硅。
[0037] 可選地，所述刻蝕阻擋層的厚度范圍為500 ~ 1000A。
[0038] 可選地，在所述第一介質(zhì)層上形成下極板的方法包括：
[0039] 使用濺射工藝形成金屬層，所述金屬層覆蓋第一介質(zhì)層；
[0040] 對(duì)所述金屬層進(jìn)行圖形化形成下極板。
[0041] 可選地，對(duì)所述導(dǎo)電材料層進(jìn)行圖形化形成慣性電極和固定電極的方法為深反應(yīng) 離子刻蝕。
[0042] 可選地，所述導(dǎo)電材料層的材料為摻雜單晶硅、摻雜多晶硅、或金屬。
[0043] 可選地，所述金屬為鈦、鉭、鋁中的一種或多種的合金。
[0044] 可選地，所述摻雜單晶硅為具有摻雜的晶圓，在對(duì)所述導(dǎo)電材料層進(jìn)行圖形化形 成慣性電極和固定電極之前，對(duì)所述晶圓進(jìn)行減薄處理。
[0045] 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(diǎn)：
[0046] 使用氣態(tài)刻蝕劑，刻蝕部分厚度的第二介質(zhì)層形成空腔。在刻蝕過程中，還向刻蝕 反應(yīng)腔內(nèi)通入揮發(fā)性載體，在刻蝕過程中產(chǎn)生的氣態(tài)聚合物被揮發(fā)性載體攜帶排出。一方 面，氣態(tài)刻蝕劑不會(huì)殘留在空腔內(nèi)。另一方面，產(chǎn)生的聚合物呈氣態(tài)，氣態(tài)聚合物隨揮發(fā)性 載體，從第一梳狀件和第二梳狀件之間的空隙中排出，也不會(huì)再空腔中形成殘留。使用本技 術(shù)方案，空腔內(nèi)不會(huì)形成任何化學(xué)劑殘留，不會(huì)影響后續(xù)工藝，提升MEMS加速度傳感器的 性能。
【附圖說明】
[0047] 圖1~圖4是現(xiàn)有技術(shù)的MEMS加速度傳感器在形成過程中的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0048] 圖5~圖11是本發(fā)明第一實(shí)施例的MEMS加速度傳感器在形成過程中的示意圖；
[0049] 圖12~圖17是本發(fā)明第二實(shí)施例的MEMS加速度傳感器在形成過程中的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0050] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明技術(shù)方案提出了一種新的MEMS加速度傳感器 的形成方法。使用該MEMS加速度傳感器的形成方法，使用氣態(tài)的刻蝕劑，刻蝕第二介質(zhì)層 形成空腔，在刻蝕過程中，還通入揮發(fā)性載體，在刻蝕過程中產(chǎn)生的氣態(tài)聚合物被揮發(fā)性載 體攜帶排出。這樣，空腔中就不會(huì)存在化學(xué)劑殘留。