CN104743497B - 监控mems释放过程性能的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种监控MEMS释放过程性能的方法，包括：提供一半导体晶片，在其上形成牺牲层；在所述牺牲层上形成透明材料；在所述透明材料上形成释放孔；通过所述释放孔去除所述牺牲层；通过透明材料可以监控是否有牺牲层的残留，以此监控MEMS释放过程的性能，及时发现释放过程中的异常，避免对器件的性能造成影响，最终提高器件的性能。

Description

监控MEMS释放过程性能的方法
技术领域
本发明涉及MEMS制造工艺及其检测方法，特别涉及一种监控MEMS释放过程性能的方法。
背景技术
微电子机械系统(Micro-Electro-MechanicalSystem，MEMS)技术可将机械构件、驱动部件、电控系统、数字处理系统等集成为一个整体单元的微型系统。这种微型电子机械系统不但能够采集、处理与发送信息或指令，还能够按照所获取的信息自主地或根据外部指令采取行动。它用微电子技术和微加工技术(包括硅体微加工、硅表面微加工、LIGA和晶片键合等技术)相结合的制造工艺，制造出各种性能优异、价格低廉、微型化的传感器、执行器、驱动器和微系统。它具有微小、智能、可执行、可集成、工艺兼容性好、成本低等诸多优点，故其已开始广泛应用于探测器、传感器等诸多领域。
MEMS微桥结构是MEMS领域中应用非常广泛的一种结构，它利用牺牲层释放工艺形成微桥结构，可广泛的应用于探测器、传感器等产品中。牺牲层在MEMS微桥结构中起到承上启下的作用，一般会使用有机物或者硅材料。有机物(如聚酰亚胺)一般使用旋涂及烘烤的方法进行成膜，使用有机物可以很好地实现硅片表面的平坦化，并与上层相邻的材料有很好的表面接触特性，同时有机物材料的释放工艺也比较简单；硅材料一般使用PECVD工艺形成，500℃左右以上一般是多晶硅，该温度以下是非晶硅。
有机物材料作牺牲层的高温挥发特性可能会污染后续工艺设备，而高温多晶硅晶粒较大，表面平坦度比较差，低温多晶硅与下层相邻的材料接触性比较差，会产生剥离现象。现有技术中，除去牺牲层，释放形成最终的微桥结构之后，由于芯片表面是不透明薄膜，只能离线检查释放过程的性能，无法在线监控释放过程之后牺牲层的去除情况及颗粒(particle)残留问题。
因此，在线监控MEMS释放过程性能是当前亟需解决的问题。
发明内容
本发明提供了一种监控MEMS释放过程性能的方法，以解决在现有技术中由于只能离线检查MEMS释放过程性能，无法监控在线生产中particle残留的问题，避免particle残留对器件的可靠性的影响，提高器件的性能。
本发明提供的监控MEMS释放过程性能的方法，包括：
提供一半导体晶片，在其上形成牺牲层；
在所述牺牲层上形成透明材料；
在所述透明材料上形成释放孔；
通过所述释放孔去除所述牺牲层。
进一步的，所述牺牲层的材质为多晶硅、非晶硅或聚酰亚胺。
进一步的，所述透明材料为氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。
进一步的，采用热氧化的方法形成所述透明材料。
进一步的，采用化学气相沉积的方法形成所述透明材料。
进一步的，所述化学气相沉积为等离子增强化学气相沉积(PECVD)、常压化学气相沉积(APCVD)或亚常压化学气相沉积(SACVD)。
进一步的，通过曝光与刻蚀工艺在所述透明材料上形成释放孔。
进一步的，采用酸液进行湿法刻蚀在所述透明材料上形成释放孔。
进一步的，在形成所述透明材料之前还包括，在所述牺牲层上形成非透明材料，去除部分所述非透明材料暴露出所述牺牲层，在所述非透明材料及所述牺牲层上形成所述透明材料。
进一步的，在所述非透明材料上形成释放孔。
进一步的，通过曝光与刻蚀工艺在所述非透明材料上形成释放孔。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明提供的监控MEMS释放过程性能的方法中，在牺牲层上形成透明材料，利用透明材料上的释放孔去除所述牺牲层，通过透明材料可以监控是否有牺牲层的残留，以此监控MEMS释放过程的性能，及时发现释放过程中的异常，避免对器件的性能造成影响，最终提高器件的性能。
附图说明
图1为本发明一实施例所提供的监控MEMS释放过程性能方法的流程图。
图2～5为本发明一实施例所提供的监控MEMS释放过程性能的方法的各步骤结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容做进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。
其次，本发明利用示意图进行了详细的表述，在详述本发明实例时，为了便于说明，示意图不依照一般比例局部放大，不应对此作为本发明的限定。
图1为本发明一实施例所提供的监控MEMS释放过程性能的方法的流程图，如图1所示，本发明提出的一种监控MEMS释放过程性能的方法，包括以下步骤：
步骤S01：提供一半导体晶片，在其上形成牺牲层；
步骤S02：在所述牺牲层上形成透明材料；
步骤S03：在所述透明材料上形成释放孔；
步骤S04：通过所述释放孔去除所述牺牲层。
图2～5为本发明一实施例提供的监控MEMS释放过程性能的方法的各步骤结构示意图，请参考图1所示，并结合图2～图5，详细说明本发明提出的监控MEMS释放过程性能的方法：
步骤S01：提供一半导体晶片100，在所述半导体晶片100上形成牺牲层101，在半导体衬底100上依次形成阻挡层101，如图2所示。
在本实施例中所述半导体晶片100可以是硅衬底、锗硅衬底或绝缘体上硅(SOI)，或本领域技术人员公知的其他半导体衬底；所述牺牲层101的材质为多晶硅、非晶硅、二氧化硅或聚酰亚胺；所述多晶硅、非晶硅等硅材料采用沉积方法，物理气相沉积或化学气相沉积法形成，所述聚酰亚胺采用旋涂及烘烤的方法形成。
步骤S02：在所述牺牲层101上形成透明材料102，如图3所示。
所述透明材料102为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅，或本领域技术人员公知的其他透明材料；采用热氧化的方法或化学气相沉积的方法在所述牺牲层101上形成透明材料102，所述化学气相沉积方法为等离子增强化学气相沉积(PECVD)、常压化学气相沉积(APCVD)、亚常压化学气相沉积(SACVD)，或其他的化学气相沉积方法。
步骤S03：在所述透明材料102上形成释放孔103，如图4所示。
本实施例中，在所述透明材料102上沉积一层光刻胶，通过曝光与显影，形成图形化的光刻胶，暴露出预形成释放孔的部分，以图形化的光刻胶为掩膜，刻蚀掉所述透明材料102，形成释放孔103；刻蚀所述透明材料102，采用酸液进行湿法刻蚀。
其他实施例中，在形成所述透明材料之前，还可以在所述牺牲层上形成非透明材料，然后去除所述部分非透明材料暴露出所述牺牲层，在所述暴露出的牺牲层上形成透明材料，最后采用曝光与刻蚀工艺在所述非透明材料上形成释放孔，对所述非透明材料采用酸液进行湿法刻蚀。需要说明的是，也可以在多数透明材料上形成释放孔。
步骤S04：通过所述释放孔103去除所述牺牲层101，如图5所示。
以所述透明材料102为掩膜，通过所述释放孔103刻蚀所述牺牲层101，采用湿刻方法进行刻蚀，可以刻蚀掉部分所述牺牲层，也可以刻蚀去除全部牺牲层。
本实施例中，可以透过透明材料看到牺牲层被去除的情况，从而可以判定是否有牺牲层残留，在形成MEMS微桥结构的过程中在工作区以外的测试区域按照本发明所提供的方法进行操作，可以通过测试区域监控MEMS释放过程的性能，及时发现释放过程中的异常，以解决在现有技术中由于只能离线检查MEMS释放过程性能，无法监控在线生产中particle残留的问题，避免particle残留对器件的可靠性的影响，提高器件的性能。
综上所述，本发明提供的监控MEMS释放过程性能的方法中，在牺牲层上形成透明材料，利用透明材料上的释放孔去除所述牺牲层，通过透明材料可以监控是否有牺牲层的残留，以此监控MEMS释放过程的性能，及时发现释放过程中的异常，避免对器件的性能造成影响，最终提高器件的性能
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (14)

1.一种监控MEMS释放过程性能的方法，其特征在于，包括：
提供一半导体晶片，在其上形成牺牲层；
在所述牺牲层上形成透明材料；
在所述透明材料上形成释放孔；
通过所述释放孔去除所述牺牲层；
其中，在形成所述透明材料之前还包括，在所述牺牲层上形成非透明材料，去除部分所述非透明材料暴露出所述牺牲层。
2.如权利要求1所述的监控MEMS释放过程性能的方法，其特征在于，所述牺牲层的材质为多晶硅、非晶硅或聚酰亚胺。
3.如权利要求1所述的监控MEMS释放过程性能的方法，其特征在于，所述透明材料为氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。
4.如权利要求3所述的监控MEMS释放过程性能的方法，其特征在于，采用热氧化的方法形成所述透明材料。
5.如权利要求3所述的监控MEMS释放过程性能的方法，其特征在于，采用化学气相沉积的方法形成所述透明材料。
6.如权利要求5所述的监控MEMS释放过程性能的方法，其特征在于，所述化学气相沉积为等离子增强化学气相沉积(PECVD)、常压化学气相沉积(APCVD)或亚常压化学气相沉积(SACVD)。
7.如权利要求1所述的监控MEMS释放过程性能的方法，其特征在于，通过曝光与刻蚀工艺在所述透明材料上形成释放孔。
8.如权利要求7所述的监控MEMS释放过程性能的方法，其特征在于，采用酸液进行湿法刻蚀在所述透明材料上形成释放孔。
9.如权利要求1所述的监控MEMS释放过程性能的方法，其特征在于，在所述非透明材料上形成释放孔。
10.如权利要求9所述的监控MEMS释放过程性能的方法，其特征在于，通过曝光与刻蚀工艺在所述非透明材料上形成释放孔。
11.如权利要求10所述的监控MEMS释放过程性能的方法，采用酸液进行湿法刻蚀在所述非透明材料上形成释放孔。
12.如权利要求1至11中任意一项所述的监控MEMS释放过程性能的方法，其特征在于，若所述牺牲层的材质为多晶硅或者非晶硅，所述牺牲层采用沉积方法形成；若所述牺牲层的材质为聚酰亚胺，所述牺牲层采用旋涂及烘烤的方法形成。
13.如权利要求1至11中任意一项所述的监控MEMS释放过程性能的方法，其特征在于，采用湿法刻蚀去除部分所述牺牲层。
14.如权利要求1至11中任意一项所述的监控MEMS释放过程性能的方法，其特征在于，采用湿法刻蚀去除全部所述牺牲层。
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