CN111453695A

CN111453695A - 氧化硅层的刻蚀方法、mems器件及其形成方法

Info

Publication number: CN111453695A
Application number: CN202010545252.8A
Authority: CN
Inventors: 魏丹珠; 代丹; 刘双娟; 周凯; 黄志诚; 石杰
Original assignee: SMIC Manufacturing Shaoxing Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp; Semiconductor Manufacturing Electronics Shaoxing Corp SMEC
Priority date: 2020-06-16
Filing date: 2020-06-16
Publication date: 2020-07-28
Anticipated expiration: 2040-06-16
Also published as: CN111453695B

Abstract

本发明提供了一种氧化硅层的刻蚀方法、MEMS器件及其形成方法。在利用含气态氟化氢的第一反应气体精确刻蚀氧化硅层的基础上，虽然还会产生有聚合物，此时可以通过等离子气体清除所产生的聚合物，以避免聚合物附着在衬底结构上，如此以提高相应器件的可靠性。

Description

氧化硅层的刻蚀方法、MEMS器件及其形成方法

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，特别涉及一种氧化硅层的刻蚀方法、MEMS器件及其形成方法。

背景技术

在集成电路领域中，氧化硅被大量应用，例如可利用氧化硅构成介质层以实现电性隔离、或者利用氧化硅作为缓冲层、又或者利用氧化硅构成牺牲部以界定出需要的腔体空间等。

具体的，在制备图形化的氧化硅层或者去除由氧化硅构成的牺牲层时，通常需要执行刻蚀工艺。现有技术中，一般可以采用氢氟酸溶液湿法刻蚀氧化硅层，也可以采用气态氟化氢干法刻蚀氧化硅层。然而，本发明的发明人发现在利用气态氟化氢干法刻蚀氧化硅层后，极易产生大量的聚合物，该聚合物难以被去除，此时即会对相应器件的器件性能造成影响。

例如，在MEMS器件中，通常是利用氧化硅构成牺牲层以界定出上下电极之间的腔体空间，并在形成上下电极之后去除所述牺牲层，从而释放出上下电极之间的腔体空间。需要说明的是，在利用气态氟化氢干法刻蚀由氧化硅构成的牺牲层后，即容易产生大量的聚合物并附着在MEMS器件上，从而影响MEMS器件的可靠性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氧化硅层的刻蚀方法，以解决刻蚀氧化硅层所产生的聚合物无法被去除的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种氧化硅层的刻蚀方法，包括：

提供形成有氧化硅层的衬底结构；

利用含气态氟化氢的第一反应气体刻蚀所述氧化硅层，并且在刻蚀过程中还产生有聚合物，所述聚合物附着在所述衬底结构上；以及，

利用等离子气体清除所述聚合物。

可选的，所述氧化硅层采用含碳硅源形成，并且所述氧化硅层上还残留有含碳硅源；以及，在刻蚀过程中，残留的含碳硅源分解并生成含碳聚合物。

可选的，所述含碳硅源包括正硅酸乙酯。

可选的，所述第一反应气体还包含醇类；以及，在利用含气态氟化氢的第一反应气体刻蚀所述氧化硅层时产生四氟化硅和水汽，四氟化硅、水汽和醇类进一步反应生成含碳聚合物。

可选的，所述等离子气体包括氧气，以及所述等离子气体清除所述含碳聚合物时生成气态二氧化碳。

可选的，在利用所述第一反应气体刻蚀所述氧化硅层之前，还包括对所述衬底结构进行前烘烤过程；以及，在利用所述第一反应气体刻蚀所述氧化硅层之后，还包括对所述衬底结构进行后烘烤过程。

可选的，在利用所述等离子气体清除所述聚合物后，采用第二反应气体处理所述衬底结构。

可选的，所述第二反应气体的气体压力高于所述第一反应气体的气体压力。

可选的，所述第二反应气体为含气态氟化氢的气体。

可选的，所述聚合物包括含硅聚合物，所述等离子气体包括氧气，所述等离子气体在清除所述含硅聚合物时生成固态二氧化硅；以及，采用第二反应气体处理所述衬底结构时，所述第二反应气体还去除所述固态二氧化硅。

可选的，利用所述等离子气体清除所述聚合物后在所述衬底结构上产生有刻蚀损伤，以及采用第二反应气体处理所述衬底结构时，修复所述衬底结构的刻蚀损伤。

本发明的另一目的在于提供一种MEMS器件的形成方法，包括：

提供一衬底，所述衬底上形成有第一导电层和第二导电层、以及位于所述第一导电层和所述第二导电层之间的第一氧化硅层；以及，

采用如上所述的氧化硅层的刻蚀方法刻蚀所述第一氧化硅层，以在所述第一导电层和所述第二导电层之间形成空腔。

可选的，所述衬底上还形成有第二氧化硅层，所述第一导电层形成在所述第二氧化硅层上，以及所述衬底中还形成有背腔；其中，在利用含气态氟化氢的第一反应气体刻蚀所述第一氧化硅层时，所述第一反应气体还通过所述背腔刻蚀暴露出的第二氧化硅层。

可选的，所述第二氧化硅层采用热氧化工艺形成，以及在利用所述第一反应气体刻蚀所述第一氧化硅层和所述第二氧化硅层时，所述第一反应气体的气体压力大于3Torr。

可选的，所述衬底上还形成有第一接触柱和第二接触柱，所述第一接触柱和第二接触柱分别电性连接所述第一导电层和所述第二导电层，并且所述第一接触柱和第二接触柱的材料均包括铝。

此外，本发明的又一目的在于提供一种MEMS器件，包括：

衬底，所述衬底中形成有背腔；

第一导电层，形成在所述衬底上并封盖所述背腔的一开口；以及，

第二导电层，间隔设置在所述第一导电层的上方，以使所述第一导电层和所述第二导电层之间形成有空腔。

可选的，所述MEMS器件还包括第一氧化硅层，所述第一氧化硅层形成在所述第一导电层和所述第二导电层之间，并位于所述第二导电层的端部，以用于支撑所述第二导电层。

可选的，所述MEMS器件还包括第二氧化硅层，所述第二氧化硅层形成在所述衬底和所述第一导电层之间，以及所述第二氧化硅层的侧壁相对于所述背腔的侧壁内缩，并且所述第一氧化硅层的侧壁相对于所述第二氧化硅的侧壁更远离所述背腔的侧壁。

在本发明提供的氧化硅层的刻蚀方法中，利用含气态氟化氢的第一反应气体刻蚀氧化硅层，以实现对氧化硅层的刻蚀精度的精确控制，以及在利用气态氟化氢刻蚀氧化硅层后会产生有聚合物，此时再利用等离子气体清除所述聚合物，以避免聚合物附着在衬底结构中。基于此，在将如上所述的氧化硅层的刻蚀方法应用于具体器件（例如，MEMS器件）中，即相应的可以提高所制备的器件的可靠性。

尤其是，针对MEMS器件中其接触柱的材料包括铝时，则利用气态氟化氢刻蚀氧化硅层时，即能够避免对铝材料的接触柱造成侵蚀，并结合等离子气体的处理过程，即可以有效清除所产生的聚合物，保障MEMS器件的性能。

附图说明

图1为本发明一实施例中的氧化硅层的去除方法的流程示意图；

图2~图5为本发明一实施例中的氧化硅层的去除方法在其去除过程中的结构示意图。

其中，附图标记如下：

100-衬底；

100a-背腔；

210-第一氧化硅层；

211-第一支撑层；

220-第二氧化硅层；

221-第二支撑层；

310-第一导电层；

310a-穿孔；

320-第二导电层；

400-遮蔽层；

400a-开口；

510-第一接触柱；

520-第二接触柱；

600-空腔；

C-聚合物；

C1-第一种含碳聚合物；

C2-第二种含碳聚合物。

具体实施方式

承如背景技术所述，现有技术中，在采用气态氟化氢刻蚀氧化硅层时，容易产生难以去除的聚合物，该聚合物会附着在衬底结构上，从而会直接影响对应器件的性能。

为此，本发明提供了一种氧化硅层的刻蚀方法，具体参考图1所示，所述氧化硅层的刻蚀方法包括：

步骤S100，提供形成有氧化硅层的衬底结构；

步骤S200，利用含气态氟化氢的第一反应气体刻蚀所述氧化硅层，并且在刻蚀过程中还产生有聚合物，所述聚合物附着在所述衬底结构上；

步骤S300，利用等离子气体清除所述聚合物。

即，本发明提供的氧化硅层的刻蚀方法中，在利用气态氟化氢精确刻蚀氧化硅层的基础上，进一步结合等离子气体以去除刻蚀过程中所产生的聚合物，避免残留的聚合物对相应器件的可靠性造成影响。

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的氧化硅层的刻蚀方法、MEMS器件及其形成方法作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

图1为本发明一实施例中的氧化硅层的去除方法的流程示意图，图2~图5为本发明一实施例中的氧化硅层的去除方法在其去除过程中的结构示意图。

在步骤S100中，具体参考图2所示，提供形成有氧化硅层（例如，本实施例中的第一氧化硅层210）的衬底结构。即，所述衬底结构包括衬底100以及形成在所述衬底100上的氧化硅层。

具体的，可以根据实际情况，所述衬底结构还可以形成有其他组件。例如，可基于所述衬底100制备MEMS器件，此时即可在所述衬底100上还依次形成第一导电层310和第二导电层320，以及在所述第一导电层310和所述第二导电层320之间间隔有待刻蚀的所述氧化硅层（本实施例中的第一氧化硅层210）。此时可以认为，利用所述氧化硅层（本实施例中的第一氧化硅层210）在所述第一导电层310和所述第二导电层320之间界定出一腔体空间，后续通过去除所述氧化硅层（本实施例中的第一氧化硅层210）以释放出所述腔体空间。

本实施例中，以所述MEMS器件进一步为MEMS麦克风器件为例进行说明，基于此，则所述第一导电层310即可用于构成MEMS麦克风器件的振动膜，以及所述第二导电层320即用于构成MEMS麦克风器件的背极板。

进一步的，在所述第一导电层310中还开设有若干个穿孔310a。需要说明的是，在后续去除所述氧化硅层（包括，本实施例中的第一氧化硅层210）时，例如可使刻蚀剂还通过所述穿孔310a刻蚀所述氧化硅层（第一氧化硅层210）。具体的，所述衬底100中还形成有背腔100a，在后续去除所述氧化硅层（第一氧化硅层210）时，刻蚀剂相应的可以经由所述背腔100a并进一步穿过所述穿孔310a，以从所述氧化硅层（第一氧化硅层210）的下方刻蚀所述氧化硅层（第一氧化硅层210）。

此外，在后续去除所述氧化硅层（第一氧化硅层210）之后，所述穿孔310a连通所述背腔100a与所释放出的振动膜和背极板之间的空腔，从而在所述MEMS麦克风器件的工作过程中，可通过所述穿孔310a平衡背腔100a和空腔之间的压力，以降低阻尼作用，进而可提高MEMS麦克风的可靠性。

继续参考图2所示，所述衬底结构还形成有绝缘层（本实施例中的第二氧化硅层220）。本实施例中，所述绝缘层形成在所述衬底100上，以及所述第一导电层310形成在所述绝缘层上。在后续工艺中，所述绝缘层（本实施例中的第二氧化硅层220）被部分去除，并使所述绝缘层中位于第一导电层端部的部分被保留，以用于对所述第一导电层310进行支撑。

其中，所述绝缘层的材料也可以包括氧化硅。本实施例中，将第一导电层310和第二导电层320之间的氧化硅层定义为第一氧化硅层210，以及将所述绝缘层定义为第二氧化硅层220。

具体的方案中，所述第二氧化硅层220例如可以采用热氧化工艺形成。需要说明的是，基于热氧化工艺形成的所述第二氧化硅层220具备较强的耐高温性能，从而在后续的高温制程中即可以保证所述第二氧化硅层220的性质稳定，以及所述第二氧化硅层220还具有较好的致密性，进而可以为其上方的膜层提供稳固的支撑。

以及，所述第一氧化硅层210可以采用含碳硅源形成，所述含碳硅源例如包括正硅酸乙酯（Si(OC₂H₅)₄，TEOS）。具体而言，采用正硅酸乙酯（TEOS）作为硅源，并执行沉积工艺以制备所述第一氧化硅层210，其反应原理例如包括如下公式：

Si(OC₂H₅)₄ → SiO₂+4C₂H₄+2H₂O

其中，在利用正硅酸乙酯（TEOS）作为硅源制备第一氧化硅层210时，其沉积速度较快，从而能够有效提高所述第一氧化硅层210的制备效率，以及制备出的第一氧化硅层210较为疏松（例如，所述第一氧化硅层210的致密度低于所述第二氧化硅层220的致密度），进而有利于后续对所述第一氧化硅层210的快速去除。

此外，本发明的发明人经过研究后发现，在利用含碳硅源制备第一氧化硅层210时，常常会在所述第一氧化硅层210上还残留有未分解的含碳硅源。例如，本实施例中，在利用正硅酸乙酯（TEOS）作为硅源制备第一氧化硅层210时，即会在所述第一氧化硅层210上还残留有未分解的正硅酸乙酯（TEOS）。

继续参考图2所示，所述第二导电层320形成在所述第一氧化硅层210上。具体的，所述第二导电层320覆盖所述第一氧化硅层210的顶表面，并进一步延伸覆盖所述第一氧化硅层210的部分侧壁，以及还进一步延伸覆盖至所述第二氧化层220的表面上。其中，所述第二导电层320和所述第一导电层310可以采用相同的材料形成，例如所述第二导电层320和所述第一导电层310的材料可均包括多晶硅。

进一步的，在所述第二导电层320上还形成有遮蔽层400。如此，一方面可利用所述遮蔽层400将MEMS麦克风器件与其他器件隔离；另一方面还用于固定所述第二导电层320，避免由于第二导电层320的厚度过薄而出现软板的问题。其中，所述遮蔽层400可采用与所述第一氧化硅层210不同的材质形成，例如，所述遮蔽层400的材料包括氮化硅。

本实施例中，所述遮蔽层400和所述第二导电层320中还形成有开口400a，所述开口400a依次贯穿所述遮蔽层400和所述第二导电层320，以暴露出所述第一氧化硅层210。在后续去除第一氧化硅层210时，即可利用所述开口400a作为蚀刻剂的流通通道。以及，针对MEMS麦克风器件而言，还可利用所述开口400a形成所述MEMS麦克风器件的声孔。

继续参考图2所示，具体的实施例中，所述衬底100上还形成有第一接触柱510和第二接触柱520。其中，所述第一接触柱510电性连接所述第一导电层310，用于电性引出所述第一导电层310，所述第二接触柱520电性连接所述第二导电层320，用于电性引出所述第二导电层320。

具体的，所述第一接触柱510和所述第二接触柱520的材料可包括金（Au）或铝（Al）。应当认识到，相对于采用金材料制备接触柱，采用铝材料制备所述第一接触柱510和第二接触柱520时其制备成本更低。本实施例中，即以所述第一接触柱510和第二接触柱520的材料包括铝（Al）为例进行说明。

具体的，所述第一接触柱510贯穿所述第一氧化硅层210，以抵触至所述第一导电层310的端部上，所述第二接触柱520贯穿所述遮蔽层400以抵触至所述第二导电层320的端部上。

在步骤S200中，具体参见图3所示，利用含气态氟化氢（HF_g）的第一反应气体刻蚀所述氧化硅层，并且在刻蚀过程中还产生有聚合物C，所述聚合物C附着在所述衬底结构上。本实施例中，含气态氟化氢（HF_g）的第一反应气体可以同时刻蚀所述第一氧化硅层210和所述第二氧化硅层220。

如上所述，本实施例中，所述第一接触柱510和第二接触柱520的材料包括铝（Al），此时若采用氢氟酸溶液去除氧化硅层（包括第一氧化硅层210和第二氧化硅层220）时，则极易导致Al材质的接触柱被侵蚀的问题。基于此，本实施例中，采用气态氟化氢刻蚀氧化硅层（包括第一氧化硅层210和第二氧化硅层220），即可避免对铝材质的第一接触柱510和第二接触柱520造成侵蚀。

具体的方案中，在利用含气态氟化氢（HF_g）的第一反应气体刻蚀氧化硅层时，通常还会引入醇类（例如，甲醇或乙醇等）以作为刻蚀反应的催化剂，以促进刻蚀反应。即，所述第一反应气体还包括醇类。以及，以醇类作为催化剂完成刻蚀反应的反应式例如为：

具体参考图3所示，针对本实施例中的MEMS器件而言，含气态氟化氢（HF_g）的第一反应气体即通过开口400a进入以刻蚀所述第一氧化硅层210，进而至少部分去除所述第一氧化硅层210，以在所述第一导电层310与所述第二导电层320之间形成空腔600。

本实施例中，在利用含气态氟化氢（HF_g）的第一反应气体刻蚀所述第一氧化硅层210的同时，所述第一反应气体还可以经由所述背腔100a刻蚀暴露出的第二氧化硅层220，从而可以进一步暴露出所述第一导电层310。此时，即可使所述第一导电层310中的穿孔310a也相应的被释放，进而使所述第一反应气体还可以通过所述穿孔310a进入以从所述第一氧化硅层210的下方刻蚀所述第一氧化硅层210，如此，即可以有效提高对第一氧化硅层210的去除效率。

继续参考图3所示，在采用气态氟化氢（HF_g）刻蚀第一氧化硅层210和第二氧化硅层220时会产生聚合物C，所述聚合物C例如会附着在所述衬底结构上。本实施例的附图3中仅示意性示出了所述聚合物C附着在靠近第一氧化硅层210的第一导电层310上。研究证明，在采用气态氟化氢（HF_g）刻蚀氧化硅层时所产生的聚合物C例如为有机聚合物，难以被去除。

本发明的发明人经过研究后发现所述聚合物C包括含碳聚合物，进一步的所述含碳聚合物可以为含碳（C）、硅（Si）和氧（O）的聚合物；更进一步的，含碳、硅和氧的聚合物例如是以硅碳键（Si-C）和/或硅氧键（Si-O）的形式存在。以及，本发明的发明人经过更深入的研究后发现，所产生的含碳聚合物中包括第一种含碳聚合物C1，而产生所述第一种含碳聚合物C1的主要原因是由第一氧化硅层210中未分解的含碳硅源所引发的，即残留在第一氧化硅层210上的含碳硅源容易分解并生成含碳聚合物。

具体而言，本实施例中，第一氧化硅层210是采用正硅酸乙酯（TEOS）作为硅源形成的，从而使得所述第一氧化硅层210上还残留有未分解的正硅酸乙酯（TEOS），进而在对第一氧化硅层210的刻蚀过程中，残留在第一氧化硅层210上未分解的正硅酸乙酯即容易发生分解并生成所述第一种含碳聚合物C1。

此外，本发明的发明人还发现，所产生的含碳聚合物中还包括第二种含碳聚合物C2。其中，所述第二种含碳聚合物C2和所述第一种含碳聚合物C1的组份例如均包括碳、硅和氧，然而所述第二种含碳聚合物C2和所述第一种含碳聚合物C1中的各个组份的比例不同。以及，本发明的发明人在经过大量的研究后得知，产生所述第二种含碳聚合物C2的主要原因是由于刻蚀过程中所产生的大量水汽无法被及时排出所引发的。

具体参考如上公式，在利用含气态氟化氢的第一反应气体刻蚀所述氧化硅层时会产生四氟化硅（SiF₄）和水汽（H₂O_(g)），而当大量的水汽无法及时的被排出时即会部分凝结在膜层的表面上（例如，会凝结在还未刻蚀的氧化硅层上、第一导电层310的表面上等），从而会阻碍反应副产物四氟化硅（SiF₄）的释放，此时，无法及时排出的水汽（H₂O_(g)）、四氟化硅（SiF₄）和醇类（例如，ETOH）即会进一步发生反应，以生成第二种含碳聚合物C2。

尤其是，本实施例中，所述第二氧化硅层220是采用热氧化工艺形成，从而具备较高的致密性，基于此，为了提高对第二氧化硅层220的刻蚀速率，通常会增加第一反应气体的气体压力（即，增大刻蚀腔体的腔体压力）如此，以提高对第二氧化硅层220的刻蚀速率。例如，可以调整第一反应气体的气体压力大于3Torr（更具体的，可调整所述第一反应气体的气体压力为3Torr~100Torr）。然而，在增加气体压力（即，腔体压力）的情况下，会进一步导致水汽更难以被及时的排出，从而加重第二种含碳聚合物C2的生成，因此若不清除所产生的聚合物将会对器件性能造成较大影响。

进一步的方案中，在利用含气态氟化氢（HF_g）的第一反应气体刻蚀氧化硅层之前，还包括：执行第一前烘烤过程。如此，以去除衬底结构中的水汽，一方面，可以避免水汽的存在而干扰后续刻蚀工艺中对刻蚀精度的影响；另一方面，相应的可以缓解后续刻蚀工艺中第二种含碳聚合物C2的生成量。

更进一步的方案中，在利用含气态氟化氢（HF_g）的第一反应气体刻蚀氧化硅层之后，还包括：执行第一后烘烤过程。即，利用高温烘烤，从而更有利于使刻蚀反应所产生的副产物气化，进而能够更为有效的带走刻蚀反应所产生的副产物。

其中，所述第一前烘烤过程的烘烤条件和所述第一后烘烤过程的烘烤条件可以根据具体情况调整，例如可以调整所述第一前烘烤过程和所述第一后烘烤过程的烘烤温度均为大于150℃，以及还可以使所述第一前烘烤过程和所述第一后烘烤过程的烘烤时间均大于1min。

继续参考图3所示，可以利用所述第一反应气体部分去除第一氧化硅层210，并使第一氧化硅层210中位于所述第一导电层210端部的部分仍被保留。以及，所述第二氧化硅层220中暴露于所述背腔100a中的部分被去除，所述第二氧化硅层220中位于衬底顶表面的部分被保留。

本实施例中，例如可以根据第一反应气体对第二氧化硅层220的刻蚀率，精确计算出仅去除第二氧化硅层220中暴露于背腔100a中的部分的刻蚀时间，并据此设置第一反应气体的刻蚀时间，从而可以使得所述第二氧化硅层220中仅暴露于所述背腔100a中的部分被去除。

此外，如上所述，基于正硅酸乙酯（TEOS）形成的第一氧化硅层210的致密度低于所述第二氧化硅层220的致密度，从而使得第一反应气体对第一氧化硅层210的刻蚀速率大于对第二氧化硅层220的刻蚀速率，因此，在确保所述第二氧化硅层220中仅暴露于背腔100a中的部分被去除的同时，相应的会使所述第一氧化硅层210中对应在背腔100a正上方的部分也会被去除，保证了第一导电层310和第二导电层320之间能够释放出足够的空间。以及在刻蚀过程中，甚至还会对所述第一氧化硅层210侧向刻蚀，以使得剩余的第一氧化硅层210的侧壁相对于剩余的第二氧化硅层220的侧壁内缩。

在步骤S300中，具体参考图4所示，利用等离子气体清除所述聚合物C。具体的，可以利用所述等离子气体轰击所述聚合物C，以使所述聚合物C解离。

其中，所述等离子气体清除所述聚合物C的功率和时间可以根据实际情况调整，例如所述等离子气体清除所述聚合物C的功率为大于100W，以及清除时间为大于1min。

进一步的，所述等离子气体包括氧气（O₂）。需要说明的是，本实施例中的聚合物C包括含碳聚合物。基于此，则在利用含氧气的等离子气体清除所述含碳聚合物时，不仅可以在物理轰击的作用下使所述含碳聚合物脱落，并且氧气中的氧还可以进一步和含碳聚合物反应以生成气态的二氧化碳，气态的二氧化碳可以直接利用抽真空的方式抽离，如此即能够以化学反应的方式进一步清除所述含碳聚合物。

此外，所述聚合物C还包括含硅聚合物。例如，所述聚合物为含碳（C）、硅（Si）和氧（O）的聚合物，此时，在含氧气的等离子气体的作用下，还可以使氧气中的氧进一步和硅（Si）反应以生成固态的二氧化硅。

继续参考图1所示，在进一步的方案中，还包括步骤S400：采用第二反应气体处理所述衬底结构。

本实施例中，在采用第二反应气体处理所述衬底结构时，例如可以修复所述衬底结构的刻蚀损伤。

具体而言，在利用等离子气体轰击所述衬底结构时，可能会对衬底结构（包括，衬底100上的膜层）造成刻蚀损伤。例如，在轰击所述衬底结构后，会在所述衬底100的表面（或者，衬底上的膜层的表面）上形成微小的凹坑。以及，在利用等离子气体清除聚合物C的过程中，所述微小的凹坑还会进一步导致电荷聚集。

基于此，本实施例中，利用所述第二反应气体进一步修复所述衬底结构的刻蚀损伤，并改善所述电荷聚集，进而可以有效防止静电损伤。其中，所述第二反应气体可以通过微量的侵蚀衬底表面（包括，衬底上的膜层表面），以修复衬底表面（包括，衬底上的膜层表面）上的微小凹坑。

此外，如上所述，针对聚合物C包括含硅聚合物，并在含氧气的等离子气体的作用下还生成有固态的二氧化硅，此时还可以利用所述第二反应气体进一步去除由等离子气体和含硅聚合物反应生成的固态二氧化硅。

进一步的，所述第二反应气体可以为含气态氟化氢（HF_g）的第二反应气体。即，利用刻蚀率容易控制的气态氟化氢（HF_g）对衬底结构进行处理，从而可以在修复衬底结构的刻蚀损伤的基础上，避免对衬底结构造成过度侵蚀。

具体参考图5所示，本实施例中，在采用含气态氟化氢（HF_g）的第二反应气体处理所述衬底结构时，所述第二反应气体还进一步侧向刻蚀所述第一氧化硅层和第二氧化硅层。如此，以使所述第一氧化硅层和所述第二氧化硅层的侧壁均内缩，并利用剩余的第一氧化硅层构成第一支撑层211以支撑其上方的第二导电层320，以及剩余的第二氧化硅层用于构成第二支撑层221，以支撑其上方的膜层。

需要说明的是，在该步骤中，气态氟化氢（HF_g）仅会对少量的氧化硅进行刻蚀，因此并不会产生有大量的水汽，少量的水汽可以被快速的排出，从而可以避免产生大量的聚合物，甚至不会产生有聚合物。

进一步的，在利用第二反应气体处理衬底结构时，可以使所述第二反应气体具有较高的气体压力，如此以提高对刻蚀损伤的修复效率，并可提高所述第二反应气体对固体氧化硅的刻蚀速率，缩减第二反应气体的处理时间。本实施例中，所述第二反应气体为含气态氟化氢（HF_g）的气体，相比于含气态氟化氢（HF_g）的第一反应气体而言，所述第二反应气体的气体压力高于第一反应气体的气体压力，例如，所述第二反应气体的气体压力高于所述第一反应气体的气体压力至少0.2Torr。

可选的方案中，在利用第二反应气体处理所述衬底结构之前，还包括：执行第二前烘烤过程。如此一来，一方面可以进一步去除等离子处理时所产生的副产物，另一方面还可以去除衬底结构中的水汽，避免了在利用第二反应气体处理衬底结构时再次产生聚合物。以及，在利用第二反应气体处理所述衬底结构之后，还包括：执行第二后烘烤过程。即，利用高温烘烤，以去除水汽以及所产生的副产物。

其中，所述第二前烘烤过程的烘烤条件和所述第二后烘烤过程的烘烤条件可以根据具体情况调整，例如可以调整所述第二前烘烤过程和所述第二后烘烤过程的烘烤温度均为大于150℃，以及还可以使所述第二前烘烤过程和所述第二后烘烤过程的烘烤时间均大于1min。

基于以上所述的MEMS器件的形成方法，本实施例还提供一种MEMS器件。具体可参考图5所示，所述MEMS器件包括：

衬底100，所述衬底100中形成有背腔100a；

第一导电层310，形成在所述衬底100上并封盖所述背腔100a的一开口；以及，

第二导电层320，间隔设置在所述第一导电层310的上方，以使所述第一导电层310和所述第二导电层320之间形成有空腔600。

进一步的，所述MEMS器件还包括第一氧化硅层，所述第一氧化硅层形成在所述第一导电层310和所述第二导电层320之间，并位于所述第二导电层320的端部，以用于支撑所述第二导电层320。即，利用所述第一氧化硅层构成第一支撑层211。

继续参考图5所示，所述MEMS器件还包括第二氧化硅层，所述第二氧化硅层形成在所述衬底100和所述第一导电层310之间，以用于支撑其上方的膜层。即，利用所述第二氧化硅层构成第二支撑层221。以及，所述第二氧化硅层的侧壁相对于所述背腔100a的侧壁内缩，并且所述第一氧化硅层的侧壁相对于所述第二氧化硅的侧壁更远离所述背腔的侧壁。

此外，所述MEMS器件还包括第一接触柱510和第二接触柱520，其中所述第一接触柱510电性连接所述第一导电层310，用于电性引出所述第一导电层310，所述第二接触柱520电性连接所述第二导电层320，用于电性引出所述第二导电层320。本实施例中，所述第一接触柱510和第二接触柱520的材料可均包括铝（Al）。

综上所述，本实施例提供的氧化硅层的刻蚀方法中，利用气态氟化氢刻蚀氧化硅层，可以确保对氧化硅层的刻蚀精度，以及在刻蚀氧化硅层时虽然还会产生有聚合物，此时再采用等离子气体可以有效清除聚合物，避免聚合物附着在衬底结构中。具体的，可以利用等离子气体轰击聚合物，以使聚合物解离从而可以被有效去除。

需要说明的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，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。

还应当理解的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。

此外还应该认识到，此处描述的术语仅仅用来描述特定实施例，而不是用来限制本发明的范围。必须注意的是，此处的以及所附权利要求中使用的单数形式“一个”和“一种”包括复数基准，除非上下文明确表示相反意思。例如，对“一个步骤”或“一个装置”的引述意味着对一个或多个步骤或装置的引述，并且可能包括次级步骤以及次级装置。应该以最广义的含义来理解使用的所有连词。以及，词语“或”应该被理解为具有逻辑“或”的定义，而不是逻辑“异或”的定义，除非上下文明确表示相反意思。此外，本发明实施例中的方法和/或设备的实现可包括手动、自动或组合地执行所选任务。

Claims

1.一种氧化硅层的刻蚀方法，其特征在于，包括：

提供形成有氧化硅层的衬底结构；

利用等离子气体清除所述聚合物。

2.如权利要求1所述的氧化硅层的刻蚀方法，其特征在于，所述氧化硅层采用含碳硅源形成，并且所述氧化硅层上还残留有含碳硅源；以及，在刻蚀过程中，残留的含碳硅源分解并生成含碳聚合物。

3.如权利要求2所述的氧化硅层的刻蚀方法，其特征在于，所述含碳硅源包括正硅酸乙酯。

4.如权利要求1所述的氧化硅层的刻蚀方法，其特征在于，所述第一反应气体还包含醇类；以及，在利用含气态氟化氢的第一反应气体刻蚀所述氧化硅层时产生四氟化硅和水汽，四氟化硅、水汽和醇类进一步反应生成含碳聚合物。

5.如权利要求2或4所述的氧化硅层的刻蚀方法，其特征在于，所述等离子气体包括氧气，以及所述等离子气体清除所述含碳聚合物时生成气态二氧化碳。

6.如权利要求1所述的氧化硅层的刻蚀方法，其特征在于，在利用所述第一反应气体刻蚀所述氧化硅层之前，还包括对所述衬底结构进行前烘烤过程；以及，在利用所述第一反应气体刻蚀所述氧化硅层之后，还包括对所述衬底结构进行后烘烤过程。

7.如权利要求1所述的氧化硅层的刻蚀方法，其特征在于，在利用所述等离子气体清除所述聚合物后，采用第二反应气体处理所述衬底结构。

8.如权利要求7所述的氧化硅层的刻蚀方法，其特征在于，所述第二反应气体的气体压力高于所述第一反应气体的气体压力。

9.如权利要求7所述的氧化硅层的刻蚀方法，其特征在于，所述第二反应气体包含气态氟化氢。

10.如权利要求9所述的氧化硅层的刻蚀方法，其特征在于，所述聚合物包括含硅聚合物，所述等离子气体包括氧气，所述等离子气体在清除所述含硅聚合物时生成固态二氧化硅；

以及，采用第二反应气体处理所述衬底结构时，所述第二反应气体去除所述固态二氧化硅。

11.如权利要求7所述的氧化硅层的刻蚀方法，其特征在于，利用所述等离子气体清除所述聚合物后在所述衬底结构上产生有刻蚀损伤，以及采用第二反应气体处理所述衬底结构时，修复所述衬底结构的刻蚀损伤。

12.一种MEMS器件的形成方法，其特征在于，包括：

采用如权利要求1~11任一项所述的氧化硅层的刻蚀方法刻蚀所述第一氧化硅层，以在所述第一导电层和所述第二导电层之间形成空腔。

13.如权利要求12所述的MEMS器件的形成方法，其特征在于，所述衬底上还形成有第二氧化硅层，所述第一导电层形成在所述第二氧化硅层上，以及所述衬底中还形成有背腔；

其中，在利用含气态氟化氢的第一反应气体刻蚀所述第一氧化硅层时，所述第一反应气体还通过所述背腔刻蚀暴露出的第二氧化硅层。

14.如权利要求13所述的MEMS器件的形成方法，其特征在于，所述第二氧化硅层采用热氧化工艺形成，以及在利用所述第一反应气体刻蚀所述第一氧化硅层和所述第二氧化硅层时，所述第一反应气体的气体压力大于3Torr。

15.如权利要求12所述的MEMS器件的形成方法，其特征在于，所述衬底上还形成有第一接触柱和第二接触柱，所述第一接触柱和第二接触柱分别电性连接所述第一导电层和所述第二导电层，并且所述第一接触柱和第二接触柱的材料均包括铝。

16.一种采用如权利要求12~15任一项所述的形成方法制备的MEMS器件，其特征在于，包括：

衬底，所述衬底中形成有背腔；

17.如权利要求16所述的MEMS器件，其特征在于，所述MEMS器件还包括：

第一氧化硅层，形成在所述第一导电层和所述第二导电层之间，并位于所述第二导电层的端部，以用于支撑所述第二导电层。