[发明专利]可提高工艺效率的薄膜制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及微机电系统技术领域，具体来说，本发明涉及一种可提高工艺效率的薄膜制作方法。

背景技术

薄膜和空腔是微机电系统(MEMS)的常用结构。薄膜和空腔的加工制备技术可以分为硅湿法腐蚀技术、干法等离子体刻蚀技术、硅片键合和转移技术以及薄膜键合技术。之所以需要这么多不同的加工工艺来加工类似的结构，是因为不同薄膜具有不同的尺寸和厚度以及对压阻性的要求各不相同。

现有技术中一种常见的典型薄膜加工工艺是体硅腐蚀工艺：在硅的背面开出腐蚀窗口，通过控制腐蚀时间得到所需厚度的硅膜，最后采用键合工艺将空腔密封。这种工艺很容易受工艺参数的某些不确定性影响，且不能承受过腐蚀(厚度会变小甚至变成通孔)，所以只能用于制备厚度较大且精度要求不太高的薄膜。

利用硅的腐蚀自停止效应可以有效控制薄膜的厚度，采用LPCVD淀积的氮化硅层或是硅的重掺杂层作为自停止层并最终成为薄膜层，再利用键合技术将空腔密封。但是该薄膜层上不能形成有效的压阻。

如果对薄膜的厚度精度要求比较高而且还需要压阻性，可以采用钻蚀加工工艺，即先采用干法等离子体刻蚀技术在硅片正面刻蚀出腐蚀窗口，再采用硅的湿法腐蚀技术利用硅各向异性腐蚀技术得到空腔，最后填上钻蚀窗口形成薄膜和密闭的空腔。但是，这种钻蚀工艺的工艺时间和所得到的薄膜的形状直接取决于钻蚀窗口的排列，{111}面上的钻蚀过程及其复杂，使得获得最优的制作质量和最短的工艺时间往往不能兼得。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可提高工艺效率的薄膜制作方法，能够方便地获得厚度和形状精确可控的薄膜，提高工艺效率，降低制作成本。

为解决上述技术问题，本发明提供一种可提高工艺效率的薄膜制造方法，包括步骤：

提供{111}方向的硅基底，其上形成有阻挡层；

刻蚀所述阻挡层和所述硅基底，在所述硅基底中形成多个浅槽，所述浅槽具有第一深度；

在多个所述浅槽的侧壁形成侧壁保护层；

进一步刻蚀多个所述浅槽，在所述硅基底中形成多个深槽，所述深槽相比所述浅槽加深第二深度；

采用湿法腐蚀法腐蚀多个所述深槽，在所述硅基底内部形成腔体；

采用填充材料将多个所述浅槽完全填充，形成封闭的腔体和位于所述腔体之上的薄膜；

其中，所述薄膜上深槽的窗口具有多列，其排列方式包括平行排列、交叉排列和/或波浪排列。

可选地，所述薄膜垂直于平边<110>方向的尺寸与平行于平边<110>方向的尺寸的比值越大，所述薄膜上深槽的窗口列数越多。

可选地，当所述薄膜垂直于平边<110>方向的尺寸与平行于平边<110>方向的尺寸的比值大于时，所述深槽的窗口列数至少为3列。

可选地，所述薄膜上深槽的窗口还具有尖角加速列，位于所述薄膜的尖角位置处。

可选地，所述深槽的窗口的形状为长方形、正方形、三角形、多边形、圆形或者其他任意封闭图形。

可选地，每一列所述深槽的窗口为离散间隔排布，或者连续不间断排布。

可选地，所述湿法腐蚀法采用各向异性的腐蚀工艺，在所述硅基底内部形成所述腔体。

可选地，所述湿法腐蚀的溶液为KOH、TMAH、EDP、NaOH、CsOH或NH₄OH。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明结合对薄膜形成的质量和时间两者的考虑，通过一系列推导和计算，得到不同形状薄膜所对应的最优化的钻蚀窗口的图形排列，进而方便地获得厚度和形状精确可控的薄膜，提高工艺效率，降低制作成本。

附图说明

本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：

图1为本发明一个实施例的可提高工艺效率的薄膜制造过程的剖面结构示意图；

图2为本发明一个实施例的六边形薄膜尺寸的标示图；

图3至图6为本发明一个实施例的六边形薄膜上深槽窗口的各种排列形状。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是本发明显然能够以多种不同于此描述地其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本发明的保护范围。