[发明专利]一种用于表面工艺多晶硅结构释放的方法

说明书

本发明是一种用于表面工艺多晶硅结构释放的方法，本发明涉及表面牺牲层工艺。

表面牺牲层工艺是一项非常重要的硅微机械加工工艺，它易于集成电路工艺相兼容。图1是表面牺牲层工艺的流程示意图。图中(1)是衬底硅，如果是4英寸硅片，厚度一般为5225微米左右；(2)是LPCVD(低压化学气相淀积)隔离二氧化硅，厚度约为2000-10000埃；(3)是LPCVD隔离氮化硅，厚度约为1000-2000埃；(4)是LPCVD多晶硅底电极；(5)是牺牲层材料，一般为热氧化二氧化硅或LPCVD PSG(磷硅玻璃)形成，厚度为1-2微米，此种材料易被氢氟酸腐蚀；(6)是LPCVD多晶硅，为机械结构层，厚度约2-15微米；(7)是刻蚀多晶硅用的掩膜材料，刻蚀的方法一般为等离子体刻蚀，刻蚀时气体对元掩膜保护的区域刻蚀很快，并且在垂直方向刻蚀很快，而在横向刻蚀很慢。

具体的工艺流程为：在衬底硅上与氮化硅之间淀积LPCVD二氧化硅；淀积LPCVD氮化硅，淀积LPCVD多晶硅，并掺杂，掺杂的作用在于使得多晶硅导电；多晶硅光刻，并用等离子体干法刻蚀，形成底电极；LPCVD磷硅玻璃，形成牺牲层，光刻并刻蚀此层磷硅玻璃；LPCVD多晶硅，并掺杂，以光刻胶为掩膜，干法刻蚀出多晶硅结构；在氢氟酸溶液中腐蚀，去除牺牲层，释放结构；处理硅片上的腐蚀液，并干燥硅片。

在上述的工艺过程中，一个关键的问题是在腐蚀二氧化硅或磷硅玻璃等牺牲层材料后，在随后的清洗干燥过程中，多晶硅结构由于上理液的张力作用，会使得结构粘附到衬底上。对于此问题，国外有超临界二氧化碳法，冷冻升华法和干法腐蚀等方法，参见：Mulhem G.T.，Soane D.S.和Howe R.T.，第七届固体传感器和执行器会议论文集，1993，296-299；Kobayashi D.，Kim C.J.和Fujita H.，第六届固体传感器和执行器会议论文集，1991，14-15；Guckel H.，Sniegowski J.J.和Christenson T.R.，1989年IEEE同机电系统会议论文集，71-75；Takeshima N.，Gabriel K.J.，Ozaki M.，Takahasji J.，Horiguchi H.和FujitaH.，1991年第六届固体传感器和执地器会议论文集，63-64。但因为这些方法一次处理的片数有限或腐蚀速度较慢，所以不适合于批量生产，并且需要复杂的专门设备。

本发明的目的在于立足于版图设计，彻底克服这一粘附效应，简单有效地解决这一问题，使得适合于批量生产。

下面结合附图具体说明本发明的实施方案：

本发明如图2及图3所示，包括如下步骤：1)在多晶硅结构制备过程中，同时形成与衬底相连的多晶硅支柱(13)；2)随后，利用氮化硅薄膜作为多晶硅结构的掩膜，再用光刻胶作为刻腐蚀孔的掩膜，刻出腐蚀孔，去胶后进行牺牲层腐蚀，清洗干燥后利用已有的氮化硅掩膜，干法刻出多晶硅结构，并同时把多晶硅支柱去除，最后干法刻除氮化硅掩膜；或利用光刻胶作为第一次掩膜，刻出腐蚀孔，去胶并进行牺牲层腐蚀，清洗甩干后，再用光刻胶作为第二次掩膜，干法刻出多晶硅结构，并同时把多晶硅支柱(13)去除。