CN105347296A - 一种mems横向刻蚀工艺的监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种MEMS横向刻蚀工艺的监测方法，该方法包括：提供横向刻蚀形成空腔后的衬底的质量目标值以及其容差范围；提供衬底，在衬底上进行横向刻蚀形成空腔；获得空腔形成后的衬底的质量；判断该质量是否在质量目标值的容差范围内。该方法直观、快速并对晶圆没有损伤，也无需特定的测试结构，适用于量产时对MEMS横向刻蚀制程的有效监测，提高空腔的质量。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种MEMS横向刻蚀工艺的监测方法。
背景技术
MEMS(MicroElectromechanicalSystem，微电子机械系统)是基于半导体制造技术发展起来的，是集微型传感器、执行器以及信号处理和控制电路等为一体的微型机电系统，相对于传统的机械系统，其具有尺寸小、控制精度高，并与硅集成电路技术兼容，性价比高。
在MEMS器件的制造工艺中，需要衬底进行横向的腐蚀，以形成所需的悬臂梁或衬底内空腔结构，而后，对空腔结构进行材料的填充。
空腔的刻蚀是一个重要的工艺步骤，空腔的刻蚀是后续填充以及悬臂梁等结构的形成的关键步骤，必须对空腔的刻蚀进行有效的监测。目前，最直观的方法是通过扫描电子显微镜查看刻蚀后的晶片的横截面，但这种方法对晶片具有破坏性，仅适用于采样监测，且反馈结果慢，无法用于量产时对工艺制程的有效监测。
为此，需要提出直观的且适用于量产的快速监测方法，以判断MEMS横向刻蚀工艺是否达到工艺要求。
发明内容
本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一，提供一种MEMS横向刻蚀工艺的监测方法，适用于量产监测，快速有效。
为此，本发明提供了如下技术方案：
一种MEMS横向刻蚀工艺的监测方法，包括：
提供横向刻蚀形成空腔后的衬底的质量目标值以及其容差范围；
提供衬底，在衬底上进行横向刻蚀形成空腔；
获得空腔形成后的衬底的质量；
判断该质量是否在质量目标值的容差范围内。
可选的，确定质量目标值的步骤具体为：测量特定产品的衬底在横向刻蚀形成空腔后的质量，通过扫描电子显微镜获得并分析该空腔的工艺参数，确定该衬底的质量为质量目标值。
可选的，确定质量容差值的步骤具体为：测量该特定产品的其他多批次衬底在横向刻蚀形成空腔后的质量，得到空腔形成后的质量变化数据，以确定容差范围。
此外，本发明还提供了一种MEMS横向刻蚀工艺的监测方法，包括：
提供横向刻蚀形成空腔前、后的质量差目标值以及其容差范围；
提供进行横向刻蚀前的衬底，获得该衬底的第一质量；
提供横向刻蚀形成空腔后的衬底，获得该衬底的第二质量；
判断第二质量与第一质量的质量差是否在质量差目标值的容差范围内。
可选的，确定质量差目标值的步骤具体为：测定特定产品的衬底在刻蚀形成空腔前、后的质量，通过扫描电子显微镜获得并分析该空腔的工艺参数，确定该衬底的质量为质量目标值。
可选的，确定质量差容差值的步骤具体为：测量该特定产品的其他多批次衬底在横向刻蚀形成空腔前、后的质量，得到空腔形成前、后的质量差变化数据，以确定容差范围。
本发明实施例提供的MEMS横向刻蚀工艺的监测方法，通过测量横向刻蚀形成空腔后衬底的质量，来间接MEMS横向刻蚀工艺的是否达到要求，该方法直观、快速并对晶圆没有损伤，也无需特定的测试结构，适用于量产时对MEMS横向刻蚀制程的有效监测，提高空腔的质量。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本发明实施例一的硅深孔工艺的监测方法的流程示意图；
图2为根据本发明实施例二的硅深孔工艺的监测方法的流程示意图；
图3、4为根据本发明实施例的方法监测硅深孔工艺的过程中硅深孔的截面示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
在本发明中，提供的MEMS横向刻蚀工艺的监测方法，通过测量横向刻蚀形成空腔后的衬底的质量，来间接监测横向刻蚀工艺是否达到要求，该方法直观、快速对晶圆没有伤害，有利于提高后续对空腔的利用的质量，适用于产时对MEMS横向刻蚀工艺的有效监测。
为了更好的理解本发明，以下将结合具体的实施例进行描述。
实施例一
以下将结合图1详细描述以MEMS横向刻蚀形成空腔后为目标进行监测的实施例。
首先，提供横向刻蚀形成空腔后的衬底的质量目标值以及其容差范围。
在MEMS器件的制造中，常会需要在衬底中形成横向的空腔110、210，参考图3、4所示，这些空腔通常用于MEMS器件中的悬臂梁的结构或者麦克风的组件等。
在本发明实施例中，所述衬底100、200，即晶片，可以为Si衬底、SOI(绝缘体上硅，SiliconOnInsulator)或GOI(绝缘体上锗，GermaniumOnInsulator)等。在其他实施例中，所述半导体衬底还可以为包括其他元素半导体或化合物半导体的衬底，例如GaAs、或InP等，还可以为叠层结构。
在本实施例中，选择特定型号产品的晶片为采样晶片，用于确定横向刻蚀形成空腔后衬底的质量目标值。先将采样晶片进行横向刻蚀，通常采用干法刻蚀结合湿法腐蚀，干法刻蚀先在衬底上形成开口，而后进行湿法腐蚀，沿开口横向进行腐蚀，从而在衬底中形成横向延伸的空腔110、210，参考图2、3所示。在该采样晶片进行空腔的横向刻蚀工艺之后，获得该衬底的质量，接着，通过扫描电子显微镜(SEM)获得该空腔的工艺参数，并对这些工艺参数进行分析，工艺参数可以包括横向腐蚀形成的空腔的深度、宽度以及深宽间的夹角等，若达到工艺要求，则确定其质量为质量目标值。
接着，测量该类型产品的其他多批次晶圆在横向腐蚀形成空腔后的质量，这样，得到空腔形成后的衬底的质量变化数据，根据这些质量数据，确定质量容差范围(spec)。也可以在获得多个晶片的质量后，根据其他的算法来获得晶片的质量目标值和质量容差范围。
而后，提供衬底，在衬底上进行横向刻蚀形成空腔。
在该步骤中，即对上述特定型号产品的量产的晶片进行监测。同上步骤中采样晶片的横向刻蚀的步骤，在量产晶片上进行横向刻蚀形成空腔。
接着，获得空腔形成后的衬底的质量。
以上衬底质量的获得，可以通过高精度的质量量测设备获得。
最后，判断该质量是否在质量目标值的容差范围内。
如果量产晶片质量在质量目标值的容差范围内，可以认为横向刻蚀形成空腔的工艺达到工艺要求，反之，可以认为没有达到工艺要求，当连续出现没有达到工艺要求的晶圆时，可以进一步进行分析，并对工艺条件进行调整。
实施例二
以下将结合图2详细描述以横向刻蚀衬底形成空腔前、后质量差为目标进行监测的实施例。
首先，提供横向刻蚀形成空腔前、后的质量差目标值以及其容差范围。
在本实施例中，选择特定型号产品的晶片为采样晶片，用于确定横向刻蚀形成空腔前、后衬底的质量目标值。首先，获得预备进行横向刻蚀形成空腔时衬底的第一质量；紧接着，进行横向刻蚀形成空腔的步骤，同实施例一种空腔形成的步骤，从而形成空腔，接着，获得此时衬底的第二质量，同时，通过扫描电子显微镜(SEM)获得该空腔的工艺参数，并对这些工艺参数进行分析，工艺参数可以包括横向腐蚀形成的空腔的深度、宽度以及深宽间的夹角等，若达到工艺要求，则确定第二质量和第一质量的差值为质量差目标值。
接着，测量该类型产品的其他多批次晶圆在横向腐蚀形成空腔前、后的质量，这样，得到空腔形成前、后的衬底的质量差变化数据，根据这些质量差数据，确定质量差容差范围(spec)。也可以在获得多个晶片的质量差后，根据其他的算法来获得晶片的质量差目标值和质量差容差范围。
也可以在获得多个晶片的质量后，根据其他的算法来获得晶片的质量差目标值和质量差容差范围。
而后，进行该型号的量产晶片的横向刻蚀工艺的监测。
首先，提供横向刻蚀形成空腔之前的衬底，获得该衬底的第一质量。
对于该类型的量产晶片，先获得预备进行横向刻蚀步骤时的衬底的第一质量。
接着，提供横向刻蚀形成空腔后的衬底，获得该衬底的第二质量。
对于该类型的量产晶片，衬底进行了横向刻蚀形成空腔，此时，获得衬底的第二质量。
以上衬底质量的获得，可以通过高精度的质量量测设备获得。
最后，判断第二质量与第一质量的质量差是否在质量差目标值的容差范围内
如果量产晶片质量差在质量差目标值的容差范围内，可以认为横向刻蚀工艺达到工艺要求，反之，可以认为没有达到工艺要求，当连续出现没有达到工艺要求的晶圆时，可以进一步进行分析，并对工艺条件进行调整。
虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (6)
1.一种MEMS横向刻蚀工艺的监测方法，其特征在于，包括：
提供横向刻蚀形成空腔后的衬底的质量目标值以及其容差范围；
提供衬底，在衬底上进行横向刻蚀形成空腔；
获得空腔形成后的衬底的质量；
判断该质量是否在质量目标值的容差范围内。
2.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，提供质量目标值的步骤具体为：测量特定产品的衬底在横向刻蚀形成空腔后的质量，通过扫描电子显微镜获得并分析该空腔的工艺参数，确定该衬底的质量为质量目标值。
3.根据权利要求2所述的监测方法，其特征在于，提供质量容差值的步骤具体为：测量该特定产品的其他多批次衬底在横向刻蚀形成空腔后的质量，得到空腔形成后的质量变化数据，以确定容差范围。
4.一种MEMS横向刻蚀工艺的监测方法，其特征在于，包括：
提供横向刻蚀形成空腔前、后的质量差目标值以及其容差范围；
提供进行横向刻蚀前的衬底，获得该衬底的第一质量；
提供横向刻蚀形成空腔后的衬底，获得该衬底的第二质量；
判断第二质量与第一质量的质量差是否在质量差目标值的容差范围内。
5.根据权利要求4所述的监测方法，其特征在于，提供质量差目标值的步骤具体为：测定特定产品的衬底在刻蚀形成空腔前、后的质量，通过扫描电子显微镜获得并分析该空腔的工艺参数，确定该衬底的质量为质量目标值。
6.根据权利要求5所述的监测方法，其特征在于，提供质量差容差值的步骤具体为：测量该特定产品的其他多批次衬底在横向刻蚀形成空腔前、后的质量，得到空腔形成前、后的质量差变化数据，以确定容差范围。
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