本申請涉及半導(dǎo)體，特別涉及一種mems結(jié)構(gòu)犧牲層的釋放方法及mems結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
1、mems(micro-electro-mechanical?systems，即微機(jī)電系統(tǒng))結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代技術(shù)領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。以mems揚(yáng)聲器為例，因其具有尺寸小、成本低、集成度高、功耗低、音頻質(zhì)量佳等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療器械、手機(jī)平板電子設(shè)備、汽車電子等領(lǐng)域。隨著數(shù)字信號處理技術(shù)和微型揚(yáng)聲器的發(fā)展，電子器件小型化趨勢顯著，mems揚(yáng)聲器的需求也不斷增加。在mems揚(yáng)聲器的硅微加工制備過程中，犧牲層釋放技術(shù)是一個(gè)最為關(guān)鍵的工藝步驟，它直接影響到成品的聲壓、音質(zhì)與可靠性。
2、犧牲層釋放技術(shù)是利用不同材料在腐蝕液(氣)中的腐蝕速率差異，選擇性地將犧牲層(結(jié)構(gòu)圖形與襯底之間的材料)去除，釋放表面硅工藝中的薄膜懸浮結(jié)構(gòu)或形成空腔的一種微加工技術(shù)。氮化硅和氧化硅分別作為現(xiàn)有技術(shù)中最常用的結(jié)構(gòu)層和犧牲層材料，通常采用氣相氫氟酸(vhf)腐蝕。在該過程中，由于氧化硅表層不可避免地會存在前層工藝殘留物，導(dǎo)致腐蝕速率低、效果差。隨著工藝時(shí)間的延長、工藝溫度的提高，在結(jié)構(gòu)層和器件層其他金屬膜表面會有不同程度的損傷，導(dǎo)致表面粗糙并影響器件可靠性，甚至短路導(dǎo)致產(chǎn)品功能完全失效。
3、應(yīng)該注意，上面對技術(shù)背景的介紹只是為了方便對本申請的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的說明，并方便本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解而闡述的。不能僅僅因?yàn)檫@些方案在本申請的背景技術(shù)部分進(jìn)行了闡述而認(rèn)為上述技術(shù)方案為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于提供一種mems結(jié)構(gòu)犧牲層的釋放方法及mems結(jié)構(gòu)，以快速實(shí)現(xiàn)犧牲層釋放，獲得表面干凈、均勻性好、粗糙度優(yōu)異的mems器件。
2、為了解決上述問題，第一方面，以下提供一種mems結(jié)構(gòu)犧牲層的釋放方法，包括如下步驟：
3、s1、提供待進(jìn)行犧牲層釋放的襯底，所述襯底上依次形成有結(jié)構(gòu)層、犧牲層和器件層，以及連通至所述犧牲層的釋放孔。
4、s2、采用含氟含氧的干法刻蝕工藝對所述襯底進(jìn)行預(yù)刻蝕處理。
5、s3、利用所述釋放孔，通過干法刻蝕工藝釋放所述犧牲層。
6、本發(fā)明通過在進(jìn)行犧牲層釋放前增加預(yù)刻蝕處理，以去除前層工藝中的殘留物、改善犧牲層的表面狀態(tài)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高效的犧牲層釋放，能夠在更短的時(shí)間、更低的溫度下去除犧牲層，減少刻蝕對結(jié)構(gòu)層、器件層等結(jié)構(gòu)表面的損傷，從而獲得表面干凈、均勻性好、粗糙度優(yōu)異的mems器件。
7、在步驟s2中，采用含cf4和o2的干法刻蝕工藝進(jìn)行預(yù)刻蝕處理。該干法刻蝕對于mems器件之中的各膜層結(jié)構(gòu)均無損傷，而含cf4能有效去除前道工藝殘留副產(chǎn)物，通過后續(xù)的犧牲層刻蝕速率。
8、在步驟s2中，所述預(yù)刻蝕處理的溫度為220-250℃，反應(yīng)壓力為0.95-1torr，o2通量為2000-3000sccm，cf4通量為10-30sccm。該工藝下即可實(shí)現(xiàn)對殘留副產(chǎn)物的盡可能能去除，也不會對器件結(jié)構(gòu)產(chǎn)生過多影響，保證了器件的可靠性。
9、包括多次預(yù)刻蝕處理，每次所述預(yù)刻蝕處理的反應(yīng)時(shí)間為90-120s；所述預(yù)刻蝕處理的次數(shù)為3-5次。采用多次預(yù)刻蝕處理，每次刻蝕合理控制工藝反應(yīng)時(shí)間，能夠在有效去除工藝殘留物的同時(shí)減少對mems器件的損傷。
10、所述犧牲層為二氧化硅層。二氧化硅為mems器件中常見的犧牲層材料，且采用氧化硅腐蝕液對氮化硅和硅基襯底有較好的選擇比。
11、在步驟s3中，所述干法刻蝕工藝為氣相氫氟酸刻蝕工藝。采用氣相氫氟酸腐蝕釋放氧化硅犧牲層具有較高的刻蝕速率和刻蝕選擇比，保證腐蝕的均勻性和完整性。
12、在步驟s3中，在所述氣相氫氟酸刻蝕工藝中，hf和c2h5oh的流量比在1:3～1:4之間。在氣相氫氟酸刻蝕工藝中，采用乙醇作為催化劑可以進(jìn)一步加速刻蝕反應(yīng)的進(jìn)行，提高腐蝕速率且能夠減少反應(yīng)過程中生成的液態(tài)水，從而避免液體對懸空微納結(jié)構(gòu)的粘連，兩者合理的配比能夠提高對二氧化硅的刻蝕速率，獲得更均勻的器件表面。
13、在所述襯底中和所述器件層中均形成有所述釋放孔。通過上下兩側(cè)均設(shè)置有釋放孔，能夠增加刻蝕氣體和犧牲層的接觸面積，增加刻蝕速率。
14、另一方面，本申請?zhí)峁┮环Nmems結(jié)構(gòu)，根據(jù)第一方面中的任一項(xiàng)所述的一種mems結(jié)構(gòu)犧牲層的釋放方法得到。通過上述方法，能夠提高犧牲層的釋放效率，得到表面干凈、均勻性好、粗糙度優(yōu)異的mems器件。
15、所述襯底為硅襯底，所述結(jié)構(gòu)層為富硅型低應(yīng)力氮化硅層，所述犧牲層為二氧化硅層，所述器件層為多晶硅層。
16、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果主要包括如下：1)預(yù)刻蝕處理對器件其他膜層無損傷，含氟能有效去除前道工藝殘留副產(chǎn)物；2)能夠提高犧牲層的釋放速率，刻蝕工藝時(shí)間短，效果好，尤其對于大尺寸空腔而言；3)釋放后器件表面干凈、均勻性好、粗糙度優(yōu)異；4)工藝具備可重復(fù)性和穩(wěn)定性，適用于批量生產(chǎn)。
1.一種mems結(jié)構(gòu)犧牲層的釋放方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種mems結(jié)構(gòu)犧牲層的釋放方法，其特征在于，在步驟s2中，采用含cf4和o2的干法刻蝕工藝進(jìn)行預(yù)刻蝕處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種mems結(jié)構(gòu)犧牲層的釋放方法，其特征在于，在步驟s2中，所述預(yù)刻蝕處理的溫度為220-250℃，反應(yīng)壓力為0.95-1torr，o2通量為2000-3000sccm，cf4通量為10-30sccm。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種mems結(jié)構(gòu)犧牲層的釋放方法，其特征在于，包括多次預(yù)刻蝕處理，每次所述預(yù)刻蝕處理的反應(yīng)時(shí)間為90-120s；所述預(yù)刻蝕處理的次數(shù)為3-5次。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種mems結(jié)構(gòu)犧牲層的釋放方法，其特征在于，所述犧牲層為二氧化硅層。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種mems結(jié)構(gòu)犧牲層的釋放方法，其特征在于，在步驟s3中，所述干法刻蝕工藝為氣相氫氟酸刻蝕工藝。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種mems結(jié)構(gòu)犧牲層的釋放方法，其特征在于，在步驟s3中，在所述氣相氫氟酸刻蝕工藝中，hf和c2h5oh的流量比在1:3～1:4之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種mems結(jié)構(gòu)犧牲層的釋放方法，其特征在于，在所述襯底中和所述器件層中均形成有所述釋放孔。
9.一種mems結(jié)構(gòu)，其特征在于，根據(jù)權(quán)利要求1-8中的任一項(xiàng)所述的一種mems結(jié)構(gòu)犧牲層的釋放方法得到。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種mems結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述襯底為硅襯底，所述結(jié)構(gòu)層為富硅型低應(yīng)力氮化硅層，所述犧牲層為二氧化硅層，所述器件層為多晶硅層。