CN104671190B - 器件表面的保护方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种器件表面的保护方法，包括：提供基底，所述基底具有第一表面和第二表面，所述第一表面与第二表面相对，所述第一表面形成有器件层；在所述器件层上形成保护层以保护所述器件层，所述保护层为聚合物；在所述基底的第二表面进行工艺；以及去除所述聚合物层。本发明提供的器件表面的保护方法能有效地保护器件表面，同时避免了对金属电极的腐蚀。

Description

器件表面的保护方法
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种器件表面的保护方法。
背景技术
微机电系统（MEMS，Micro-electro-mechanical System)技术是指对微米/纳米材料进行设计、加工、制造、测量和控制的技术。MEMS是由机械构件、光学系统、驱动部件、电控系统集成为一个整体单元的微型系统。MEMS通常应用在位置传感器、旋转装置或者传感器中，例如加速度传感器、陀螺仪和声音传感器。在MEMS传感器中，通常需要在晶圆正面工艺完成后再进行背面的工艺，在进行晶圆背面工艺的过程中，晶圆正面不可避免地要与工艺设备进行直接接触，从而可能导致晶圆正面受损。因此，在进行晶圆背部工艺前，需要采取措施对晶圆正面的器件进行保护。
发明内容
本发明方案要解决的问题是：现有的器件表面的保护方法中，存在金属电极被腐蚀的现象，器件的可靠性受到影响。
为解决上述问题，本发明提供了一种器件表面的保护方法，包括：
提供基底，所述基底具有第一表面和第二表面，所述第一表面与第二表面相对，所述第一表面形成有器件层；
在所述器件层上形成保护层以保护所述器件层，所述保护层为聚合物；
在所述基底的第二表面进行工艺；以及
去除所述保护层。
可选地，所述聚合物为光刻胶。
可选地，去除所述保护层采用灰化方法去除。
可选地，去除所述保护层通过采用ST-44或EKC喷淋清洗去除。
可选地，所述器件层包括暴露出的金属层。
本发明还提供了一种微机电系统横梁的形成方法，包括：
提供晶圆，所述晶圆具有第一表面和第二表面，所述第一表面与第二表面相对；
在所述晶圆的第一表面上形成器件层，所述器件包括第一开口和暴露出的垫层，所述第一开口暴露出所述晶圆的第一表面；
在所述器件层上形成第一保护层，所述第一保护层填充第一开口和垫层，所述第一保护层包括聚合物；
在所述晶圆的第二表面进行工艺；以及
去除所述第一保护层。
可选地，在所述晶圆的第二表面进行工艺包括：在所述晶圆的第二表面形成第二保护层，所述第二保护层包括聚合物；图形化所述第二保护层以在第二保护层中形成第二开口，所述第二开口位置与所述第一开口位置对应；以及以所述第二保护层为掩模，刻蚀所述晶圆至预定深度。
可选地，所述第一保护层和第二保护层均为光刻胶。
可选地，所述图形化所述第二保护层包括显影步骤，所述显影采用喷淋方式进行。
可选地，所述晶圆为绝缘体上硅，所述刻蚀至预定深度为刻蚀至顶层硅与绝缘体上硅的埋氧层的界面处。
可选地，去除所述第一保护层采用灰化方法去除。
可选地，去除所述第一保护层通过采用ST-44或EKC喷淋清洗去除。
可选地，所述垫层采用铝制作。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
本发明方案采用聚合物作为器件表面的保护材料，利用了聚合物在特定温度烘焙后能够成型、硬化，并且可以采用灰化工艺或者湿法去除的特性。而现有技术中，是通过在晶圆第一表面上的器件表面形成一层氧化层，等晶圆第二表面的制程完成后再通过氢氟酸（HF）去除第一表面上的器件表面的保护氧化层。对于已经打开了金属引线孔、暴露出了金属电极的制程，现有技术的方案会导致金属电极的腐蚀继而影响器件的可靠性，而本发明的方案能够避免对金属电极的腐蚀，并且有效地保护了器件表面。
附图说明
图1和图2为通常的器件表面的保护方法的剖面结构示意图；以及
图3至图8是本发明的一个实施例的器件表面的保护方法的剖面结构示意图。
具体实施方式
通常的一种器件表面的保护方法，包括：
如图1所示，提供晶圆1，晶圆1具有第一表面S1和第二表面S2，其中，晶圆1的第一表面S1上形成有半导体器件层2；
如图2所示，在半导体器件层2上形成一层氧化层3，等晶圆第二表面S2的制程完成后，再利用HF去除半导体器件层2上的氧化层3，从而达到保护器件表面的目的。
然而，对于晶圆第一表面已经打开了金属引线孔，暴露出了金属电极的制程，若采用这种保护方式，在用HF去除晶圆第一表面的氧化层时，会造成金属电极的腐蚀，从而影响器件的可靠性。因此需要一种有效的保护手段。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
如图3至8所示，本发明的实施例提供了一种器件表面的保护方法。
如图3所示，提供晶圆100，晶圆100具有第一表面S1和第二表面S2。
在本实施例中，所述晶圆为SOI（Silicon-On-Insulator，绝缘衬底上的硅）晶圆，包括顶层硅101、埋氧层102和底层硅103。所述SOI晶圆上形成有半导体器件层110。晶圆100形成有半导体器件层110的面为第一表面S1，与第一表面S1相对的面为第二表面S2。在其他实施例中，还可以是其他类型的晶圆，例如，硅晶圆、GOI（Silicon-On-Insulator，绝缘衬底上的硅）晶圆、GaAs晶圆等。
本实施例以形成MEMS横梁为例来具体说明器件表面的保护方法。如图3所示，所述半导体器件层110上形成有第一开口111，在后续步骤中，为了形成横梁，需要对晶圆的第二表面S2进行刻蚀形成与所述第一开口111对应的开口。所以，需要在半导体器件层110上标记出第一开口111的位置，如图3中所示的A、B两点。
在本实施例中，所述半导体器件层110的表面形成有金属电极112，金属电极112的作用是将晶圆上的半导体器件与外部电路电连接起来。本实施例中，所述金属电极112由铝材料制成。
如图4所示，在所述半导体器件层110的表面S3上均匀旋涂光刻胶，形成光刻胶层120，所述光刻胶层填充所述第一开口111。
本实施例中，由于半导体器件层110上有代表第一开口111位置的标记，所以需要采用透光的光刻胶。在具体实施例中，所述光刻胶为AZ6130薄光刻胶。所述AZ6130薄光刻胶层的厚度为5μm至6μm。在一些实施例中，还可以采用其他类型的光刻胶，旋涂厚度根据具体的光刻胶类型而定。在一些实施例中，还可以在所述半导体器件层110的表面S3上均匀旋涂其他聚合物保护层，如聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯等。
对所述光刻胶层120进行第一烘焙使其固定成型；之后，对所述成型的光刻胶层120进行第二烘焙使其硬化。
在具体实施例中，所述第一烘焙的工艺参数包括：温度为100℃至120℃，时间为45min至55min；所述第二烘焙的工艺参数包括：温度为160℃至170℃，时间为105min至115min。
如上所述，在半导体器件层110上形成所述光刻胶层120并对其进行烘焙使其成型、硬化后，再进行晶圆第二表面S2的制程。在进行晶圆第二表面S2的制程中，晶圆第一表面S1上的器件不可避免地会与进行第二表面工艺所需的机台进行接触，而上述硬化后的光刻胶层120能够保护半导体层110，避免金属电极112受到腐蚀，保证了器件的可靠性。
如图5所示，翻转晶圆100使得晶圆100的第二表面S2朝上，在所述晶圆的第二表面S2上旋涂光刻胶，形成光刻胶层130。在其他实施例中，可以在晶圆100的第二表面S2上均匀旋涂其他聚合物保护层，如聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯等。
对所述光刻胶层130进行第三烘焙使其成型，同时进一步增强所述光刻胶层120的硬度。在本实施中，所述光刻胶层130的材料为AZ6130薄光刻胶，所述第三烘焙的工艺参数包括：温度为80℃至100℃，时间为45min至55min。
接着，如图6所示，对所述光刻胶层130进行曝光并显影，形成与所述第一开口111对应的第二开口。
具体地，在所述曝光过程中，采用双面对准的光刻设备，晶圆100的第一表面S1上的图形和掩模光罩的位置可以实时地显示出来，通过调整晶圆100的位置，晶圆100的第一表面S1上的图形和掩模光罩实现对准。
在本实施例中，为了避免对晶圆第一表面S1的光刻胶层120产生影响，所述显影采用喷淋而非浸没的方式，这样只有所述光刻胶层130可以接触到显影液。
如图7所示，以图形化的光刻胶层130刻蚀所述SOI晶圆。
在一些实施例中，首先刻蚀所述SOI晶圆的底层硅103至底层硅103与埋氧层102的界面处，然后去除所述光刻胶层130，再以刻蚀后的底层硅103为掩模，刻蚀所述埋氧层102至埋氧层102与顶层硅101的界面处，从而形成晶圆第二表面S2上的图形。
在本实施例中，采用深反应离子刻蚀方式对SOI晶圆的底层硅103和埋氧层102进行刻蚀。由于光刻胶的刻蚀速度比硅的刻蚀速度慢得多，所以，在刻蚀底层硅103时，所述光刻胶层130并不会完全被去除。
在其他实施例中，还可以首先刻蚀所述SOI晶圆至顶层硅101与埋氧层102的界面处，再去除所述光刻胶层130。
如图8所示，在形成了晶圆第二表面S2的图形后，去除晶圆第一表面S1上的光刻胶层120。
在本实施例中，由于要形成MEMS横梁，若采用灰化工艺加清洗的方法去除光刻胶层120，横梁可能会在灰化工艺的高温热浪中发生震动，继而断裂，所以采用湿法直接喷淋清洗所述光刻胶层120。在其他实施例中，可以采用灰化工艺去除所述光刻胶层120。在具体实施例中，所述喷淋清洗采用的清洗剂为ST-44混合制剂或EKC，工艺参数包括：温度为75℃至85℃，时间为35min至45min。
本发明实施例提供的器件表面的保护方法利用了光刻胶在特定温度烘焙后能够成型、硬化，并且可以采用灰化工艺或者湿法去除的特性，有效地保护了器件表面，并且避免了使用HF对金属电极造成的腐蚀。
虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定范围。

Claims (12)

1.一种器件表面的保护方法，其特征在于，包括：
提供基底，所述基底具有第一表面和第二表面，所述第一表面与第二表面相对，所述第一表面形成有器件层，所述器件层包括第一开口，所述第一开口暴露出所述基底的第一表面；
在所述器件层上形成保护层以保护所述器件层，所述保护层填充所述第一开口，所述保护层为聚合物；
在所述基底的第二表面进行工艺；以及
去除所述保护层。
2.根据权利要求1所述的器件表面的保护方法，其特征在于，所述聚合物为光刻胶。
3.根据权利要求1所述的器件表面的保护方法，其特征在于，去除所述保护层采用灰化方法去除。
4.根据权利要求1所述的器件表面的保护方法，其特征在于，去除所述保护层通过采用ST-44或EKC喷淋清洗去除。
5.根据权利要求1所述的器件表面的保护方法，其特征在于，所述器件层包括暴露出的金属层。
6.一种微机电系统横梁的形成方法，其特征在于，包括：
提供晶圆，所述晶圆具有第一表面和第二表面，所述第一表面与第二表面相对；
在所述晶圆的第一表面上形成器件层，所述器件层包括第一开口和暴露出的垫层，所述第一开口暴露出所述晶圆的第一表面；
在所述器件层上形成第一保护层，所述第一保护层填充所述第一开口和所述垫层，所述第一保护层包括聚合物；
在所述晶圆的第二表面进行工艺；以及
去除所述第一保护层。
7.根据权利要求6所述的微机电系统横梁的形成方法，其特征在于，在所述晶圆的第二表面进行工艺包括：
在所述晶圆的第二表面形成第二保护层，所述第二保护层包括聚合物；
图形化所述第二保护层以在所述第二保护层中形成第二开口，所述第二开口位置与所述第一开口位置对应；以及
以图形化的所述第二保护层为掩模，刻蚀所述晶圆至预定深度。
8.根据权利要求7所述的微机电系统横梁的形成方法，其特征在于，所述第一保护层和第二保护层均为光刻胶。
9.根据权利要求7所述的微机电系统横梁的形成方法，其特征在于，所述图形化所述第二保护层包括显影步骤，所述显影采用喷淋方式进行。
10.根据权利要求7所述的微机电系统横梁的形成方法，其特征在于，所述晶圆为绝缘体上硅，所述刻蚀至预定深度为刻蚀至绝缘体上硅的顶层硅与绝缘体上硅的埋氧层的界面处。
11.根据权利要求6所述的微机电系统横梁的形成方法，其特征在于，去除所述第一保护层通过采用ST-44或EKC喷淋清洗去除。
12.根据权利要求6所述的微机电系统横梁的形成方法，其特征在于，所述垫层采用铝制作。
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