CN104418294B - 一种控制原位掺杂非晶硅应力的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种控制原位掺杂非晶硅应力的方法，其特征在于，包括如下步骤：1）进行非晶硅生长工艺；在非晶硅生长完成后，进行退火温度为T的第一次退火；测量应力，得到第一次退火后应力值S3；应力的变化值控制范围为S1～S2，则调整第二次退火实际所需温度上限为T1=（S3-S1-24）/8*10+T，调整第二次退火实际所需温度下限为T2=（S3-S2-24）/8*10+T。本发明根据多次试验，得出如何调整退火温度进而控制应力值变化的技术方案，该方案操作简单，易于实施，对于改进生产质量具有非常优异的效果，从而提高了整体效益。

Description

一种控制原位掺杂非晶硅应力的方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及如何控制非晶硅的应力。

背景技术

MEMS（微型机电系统）已经得到了广泛应用，例如MEMS麦克风是基于MEMS技术制造的麦克风，简单的说就是一个电容器集成在微硅晶片上，可以采用表贴工艺进行制造,能够承受很高的回流焊温度,容易与CMOS工艺及其它音频电路相集成,并具有改进的噪声消除性能。MEMS麦克风的全部潜能还有待挖掘，但是采用这种技术的产品已经在多种应用中体现出了诸多优势，特别是中高端手机应用中。

在MEMS的产品制造过程中，比如麦克风，非晶硅的应力需要控制在10MPa-30MPa以内。由于非晶硅通常是通过炉管生长的，且应力需要做退火后才能测出来。如果炉管有波动，应力值会偏出规定值以外，这将会导致产品的性能受到影响。

因此，有必要提出改进的方案来克服或改进上述缺点。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提出了一种控制原位掺杂非晶硅应力的方法，其能够较好的控制非晶硅的应力变化，从而提高产品的品质。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种控制原位掺杂非晶硅应力的方法，包括如下步骤：

1）进行非晶硅生长工艺；在非晶硅生长完成后，利用低温进行第一次退火，第一次退火温度为T；

2）测量应力，得到第一次退火后应力值S3；

3）应力的变化值控制范围为S1～S2，则调整第二次退火实际所需温度上限为T1=（S3-S1-24）/8*10+T，调整第二次退火实际所需温度下限为T2=（S3-S2-24）/8*10+T。

作为本发明所述的控制原位掺杂非晶硅应力的方法的一种优选方案：所述步骤2）中第一次退火的温度T为950℃～1000℃。

作为本发明所述的控制原位掺杂非晶硅应力的方法的一种优选方案：所述步骤2）中第一次退火的温度T为980℃。

作为本发明所述的控制原位掺杂非晶硅应力的方法的一种优选方案：所述应力的变化值控制范围S1～S2的具体数值为10Mpa～30Mpa。

作为本发明所述的控制原位掺杂非晶硅应力的方法的一种优选方案：所述步骤3）中，进行所述测量应力时，还包括先去掉背面的非晶硅。

作为本发明所述的控制原位掺杂非晶硅应力的方法的一种优选方案：所述非晶硅是用于制造微型机电系统的麦克风芯片，该非晶硅是通过炉管生长的。

采用本发明所述技术方案的有益效果是，在MEMS的产品制造过程中，比如麦克风，非晶硅的应力需要控制在一定范围之内。由于非晶硅通常是通过炉管生长的，且应力需要做退火后才能测出来。如果炉管有波动，应力值会偏出规定值以外。而本发明根据多次试验，提出了一种如何控制非晶硅的应力的方法，该方法第一次退火时采用低温，然后根据第一次退火后的应力值计算第二次退火温度的范围，根据该第二次退火温度范围设定第二次退火温度，从而有效将应力值控制在目标范围。本技术方案操作简单，易于实施，对于改进生产质量具有非常优异的效果，能够降低成本，从而提高了整体效益。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做详细说明。

实施例一

MEMS的产品制造过程中，比如MEMS麦克风的制造过程中非晶硅的品质对于最终产品的性能至关重要。通常非晶硅生长完后，由于晶格方向杂乱，所以应力值测不出来，一般需要退火后方可测应力值。但是，退火的温度对应力有直接的影响，通常温度越高应力越小。由于非晶硅为原位非晶硅，所以在一个PM周期内，每次长出来的膜的应力会有一定的变化。所述PM周期可以理解为是炉管的一个生产周期，由于多晶淀积在硅片上，同时也会淀积在炉管上，当厚度达到一定时，需要更换炉管，这样一个周期称为PM周期。为了确保应力的变化值在S1=10Mpa～S3=30Mpa以内，我们通常先用低温，比如T=980℃退火，然后去掉背面的非晶硅，测量应力S3。然后根据应力值计算第二次退火温度范围的上限T1与下限T2。

T1和T2的计算公式为：

T1=（S3-S1-24)/8*10+T；

T2=（S3-S2-24)/8*10+T；

其中，以上两个公式为经过多次试验后，总结得到的计算公式；T1表示第二次退火实际所需温度上限；T2表示第二次退火实际所需温度下限；S1表示应力目标值10Mpa；S2表示应力目标值30Mpa；S3表示第一次退火后应力值；T表示第一次退火温度；*表示相乘。

借助以上公式，在第一次退火后，我们可以通过所测得的应力值S3去算出第二次退火实际所需的温度，从而得到所需的应力值，将应力值控制在目标范围内。

本实施例中，取T=980℃；S1=10Mpa；S2=30Mpa；测得S3=81Mpa；具体数据请参见如下表格。

实施例二

为了确保应力的变化值在S1=10Mpa～S3=30Mpa以内，本实施例中，取T=1010℃退火，然后去掉背面的非晶硅，测量应力S3。利用以下公式，根据应力值计算第二次退火的温度的上限T1与下限T2：

T1=（S3-S1-24)/8*10+T；

T2=（S3-S2-24)/8*10+T；

其中：T1表示第二次退火实际所需温度上限；T2表示第二次退火实际所需温度下限；S1表示应力目标值10Mpa；S2表示应力目标值30Mpa；S3：第一次退火后应力值；T表示第一次退火温度；*表示相乘。

借助以上公式，在第一次退火后，我们可以通过所测得的应力值S3去算出第二次退火实际所需的温度，从而得到所需的应力值，将应力值控制在目标范围内。

本实施例中，取T=1010℃;S1=10Mpa;S2=30Mpa;S3=54Mpa；具体数据请参见如下表格。

实施例三

为了确保应力的变化值在S1=10Mpa～S3=30Mpa以内，本实施例中，取T=980℃退火，然后去掉背面的非晶硅，测量应力S3。利用以下公式，根据应力

值计算第二次退火的温度的上限T1与下限T2：

T1=（S3-S1-24)/8*10+T；

T2=（S3-S2-24)/8*10+T；

其中：T1表示第二次退火实际所需温度上限；T2表示第二次退火实际所需温度下限；S1表示应力目标值10Mpa；S2表示应力目标值30Mpa；S3表示第一次退火后应力值；T表示第一次退火温度；*表示相乘。

通过以上公式，在第一次退火后，我们可以通过所测得应力值S3去算出第二次退火实际所需的温度，从而得到所需的应力值，将应力值控制在目标范围内。

本实施例中，取T=980℃;S1=10Mpa;S2=30Mpa;S3=78Mpa；具体数据请参见如下表格。

实施例	T(℃)	S1(Mpa)	S2(Mpa)	S3(Mpa)	T1（计算值）(℃)	T2（计算值）(℃)
							实施例一	980	10	30	81	1036	1011
实施例二	1010	10	30	54	1033	1008
							实施例三	980	10	30	78	1033	1008

分析上述表格可知，采用本发明所述技术方案，根据计算值，通过调节第二次退火的温度，能够较好的控制非晶硅的应力变化范围，从而提高产品品质。上述仅仅是部分代表数据，我们通过试验证明了上述公式可行。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种控制原位掺杂非晶硅应力的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）进行非晶硅生长工艺；

2）在非晶硅生长完成后，进行退火温度为T的第一次退火;

3）测量应力，得到第一次退火后应力值S3；

4）应力的变化值控制范围为S1～S2，则调整第二次退火实际所需温度上限为T1=（S3-S1-24）/8*10+T，调整第二次退火实际所需温度下限为T2=（S3-S2-24）/8*10+T。

2.根据权利要求1所述的控制原位掺杂非晶硅应力的方法，其特征在于：所述步骤2）中第一次退火的温度T为950℃～1000℃。

3.根据权利要求1所述的控制原位掺杂非晶硅应力的方法，其特征在于：所述步骤2）中第一次退火的温度T为980℃。

4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的控制原位掺杂非晶硅应力的方法，其特征在于：所述应力的变化值控制范围S1～S2的具体数值为10Mpa～30Mpa。

5.根据权利要求1所述的控制原位掺杂非晶硅应力的方法，其特征在于：所述步骤3）中进行所述测量应力时，还包括先去掉背面的非晶硅。

6.根据权利要求1所述的控制原位掺杂非晶硅应力的方法，其特征在于：所述非晶硅是用于制造微型机电系统的麦克风芯片，该非晶硅是通过炉管生长的。