CN117585636A - 一种微机电器件的制备方法、及微机电器件 - Google Patents
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Abstract
本申请的实施例提供了一种微机电器件的制备方法、及微机电器件，所述方法包括：提供衬底基板，所述衬底基板上设置有金属层，所述金属层上沿远离所述衬底基板的方向依次设置有待刻蚀层和光刻胶层；对所述光刻胶层进行图形化处理，以在所述光刻胶层形成所需图形；以所述光刻胶层为掩膜，对所述待刻蚀层进行湿法刻蚀，以在所述衬底基板上形成所需图形，其中，在湿法刻蚀过程中，向所述衬底基板提供硫醇，以在所述金属层上形成保护膜。本申请的实施例提供的技术方案能防止微机电器件中的金属物质在湿法刻蚀过程中被腐蚀。
Description
技术领域
本申请涉及微机电器件技术领域，具体而言，涉及一种微机电器件的制备方法、及微机电器件。
背景技术
微机电器件(MEMS，Micro-Electro-Mechanical System)，其内部结构一般在微米甚至纳米量级，制备微机电器件的过程中，通常需要进行湿法刻蚀工艺，以在微机电器件上形成所需图形，但在湿法刻蚀过程中，刻蚀液中的腐蚀溶液容易与微机电器件上的金属物质形成原电池，进而使得金属物质发生氧化还原反应，使得微机电器件上的金属物质被腐蚀，从而直接影响微机电器件机械性能、电学性能、可靠性等方面的性能，甚至直接导致微机电器件失效。基于此，如何防止微机电器件中的金属物质在湿法刻蚀过程中被腐蚀是亟待解决的技术问题。
发明内容
本申请的实施例提供了一种微机电器件的制备方法、及微机电器件，基于本申请提供的技术方案能防止微机电器件中的金属物质在湿法刻蚀过程中被腐蚀。
本申请的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本申请的实践而习得。
根据本申请实施例的第一方面，提供了一种微机电器件的制备方法，所述方法包括：提供衬底基板，所述衬底基板上设置有金属层，所述金属层上沿远离所述衬底基板的方向依次设置有待刻蚀层和光刻胶层；对所述光刻胶层进行图形化处理，以在所述光刻胶层形成所需图形；以所述光刻胶层为掩膜，对所述待刻蚀层进行湿法刻蚀，以在所述衬底基板上形成所需图形，其中，在湿法刻蚀过程中，向所述衬底基板提供硫醇，以在所述金属层上形成保护膜。
在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述向所述衬底基板提供硫醇，包括：将所述衬底基板浸泡于保护溶液中，所述保护溶液包含硫醇；在达到预设时长之后，将所述衬底基板转移至第一刻蚀液中，以对所述待刻蚀层进行湿法刻蚀。
在本申请的一些实施例中，基于前述方案，按照重量配比，所述保护溶液包括：硫醇0～10份，水90～100份。
在本申请的一些实施例中，基于前述方案，按照重量配比，所述保护溶液包括：硫醇0～10份，异丙醇90～100份。
在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述向所述衬底基板提供硫醇，包括：将所述衬底基板放置于第二刻蚀液中，所述第二刻蚀液包括硫醇和第一刻蚀液；基于所述第一刻蚀液，对所述待刻蚀层进行湿法刻蚀。
在本申请的一些实施例中，基于前述方案，按照重量配比，所述第二刻蚀液包括：硫醇0～10份，第一刻蚀液90～100份。
在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述第一刻蚀液包含缓冲氧化物。
在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述第一刻蚀液包含氢氟酸。
在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述衬底基板包括硅半导体。
根据本申请实施例的第二方面，提供了一种微机电器件，所述微机电器件采用上述第一方面任一实施例制备而成。
本申请的技术方案，在制备微机电器件的过程中，首先提供衬底基板，所述衬底基板上设置有金属层，所述金属层上沿远离所述衬底基板的方向依次设置有待刻蚀层和光刻胶层；其次，对所述光刻胶层进行图形化处理，以在所述光刻胶层形成所需图形；最后，以所述光刻胶层为掩膜，对所述待刻蚀层进行湿法刻蚀，以在所述衬底基板上形成所需图形，其中，在湿法刻蚀过程中，向所述衬底基板提供硫醇，以在所述金属层上形成保护膜。由此可见，基于本申请的技术方案，由于在制备微机电器件的湿法刻蚀过程中，加入了硫醇，使得硫醇能在微机电器件的金属层上形成保护膜，从而该保护膜能对金属层起到保护作用，防止该金属层在湿法刻蚀过程中被腐蚀损坏，进而能提升微机电器件的机械性能、电学性能、良率和可靠性等。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1示出了根据本申请一个实施例的微机电器件的制备方法的流程示意图；
图2示出了根据本申请一个实施例的向所述衬底基板提供硫醇的细节流程示意图；
图3示出了根据本申请一个实施例的微机电器件的制备方法的示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。
在附图中示出了根据本公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
在本公开的上下文中，当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时，该层/元件可以直接位于该另一层/元件上，或者它们之间可以存在居中层/元件。另外，如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”，那么当调转朝向时，该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。在本公开的上下文中，相似或者相同的部件可能会用相同或者相似的标号来表示。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合具体的实施方式对上述技术方案进行详细说明，应当理解本公开内容实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
参见图1，示出了根据本申请一个实施例的微机电器件的制备方法的流程示意图，具体包括如下步骤110至步骤130：
步骤110，提供衬底基板，所述衬底基板上设置有金属层，所述金属层上沿远离所述衬底基板的方向依次设置有待刻蚀层和光刻胶层。
在一些实施方式中，衬底基板包括硅半导体。
在一些实施方式中，衬底基板为晶圆。
在一些实施方式中，金属层可以直接形成在衬底基板上，也可以形成在衬底基板上的其他结构膜层上，具体的，本申请在此不做限定。
在一些实施方式中，可以通过物理或化学的方法在衬底基板上生成具有设定厚度的金属层。
需要说明的是，在微机电器件的制备过程中，通常需要形成金属层，进而在金属层上进行图形化，金属层图形化得到的电极以其良好附着力、低残余应力和优异导电性，而广泛作为微机电器件的引线，连通多晶硅和外部电路。因此，金属层如果在湿法刻蚀过程中被腐蚀，会造成多晶硅/硅-金属结构的腐蚀，进而造成微机电器件梁、桥等结构的断裂，直接影响微机电器件的机械性能、电学性能、良率和可靠性等，甚至可能直接导致微机电器件失效。
在一些实施方式中，在金属层上形成的待刻蚀层包括二氧化硅。
在一些实施方式中，可以通过物理或化学的方法在金属层上生长一定厚度的二氧化硅，作为待刻蚀层。
在一些实施方式中，光刻胶层覆盖在待刻蚀层上。
可以理解的是，在待刻蚀层上形成光刻胶层，有利于后续进行图形化处理，进而能实现在衬底基板上形成所需的图形。
继续参见图1，步骤120，对所述光刻胶层进行图形化处理，以在所述光刻胶层形成所需图形。
在一些实施方式中，在对衬底基板进行图形化处理的过程中，首先将衬底基板用掩膜板(具有所需图形的模板)进行曝光处理，使得曝光处理之后的被光照的光刻胶发生变性，再选用显影液选择性的去除变性的光刻胶，从而使得在图形化处理之后的光刻胶层形成所需图形。
继续参见图1，以所述光刻胶层为掩膜，对所述待刻蚀层进行湿法刻蚀，以在所述衬底基板上形成所需图形，其中，在湿法刻蚀过程中，向所述衬底基板提供硫醇，以在所述金属层上形成保护膜。
可以理解的是，在光刻胶层被图形化处理之后，待刻蚀层被划分为两个区域，一个是被光刻胶层所暴露出的区域，作为去除区域；另一个是被光刻胶层所遮盖的区域(即光刻胶能作为掩膜，防止所遮盖的待刻蚀层被刻蚀的区域)，作为保留区域。因此，对衬底基板进行湿法刻蚀的主要目的在于，对衬底基板上的待刻蚀层中的去除区域进行刻蚀，从而由衬底基板上待刻蚀层中的保留区域形成所需图形。
在本实施例中，硫醇为包含巯基的一类非芳香化合物，即将普通醇中的氧替换为硫。
在本实施例中，硫醇在金属层的表面可进行自组装，形成保护膜。巯基基团与金属层的金属相连，疏水性的碳链朝外，可阻挡电子穿越金属层的电极界面。硫醇碳链通过分子间范德华力排成致密、有序的自组装分子膜，作为保护膜，有效阻挡腐蚀性离子与金属层接触，从而防止金属层受腐蚀，对金属层起保护作用，能防止多晶硅/硅-金属结构的腐蚀，防止微机电器件梁、桥等结构的断裂，进而能提升微机电器件的机械性能、电学性能、良率和可靠性等。
在步骤130中，在湿法刻蚀过程中，向衬底基板提供硫醇的具体实施方式，至少包括如下两种：
第一种实施方式，包括图2所示的步骤。
参见图2，示出了根据本申请一个实施例的向所述衬底基板提供硫醇的细节流程示意图，具体包括如下步骤131A至步骤132A：
步骤131A，将所述衬底基板浸泡于保护溶液中，所述保护溶液包含硫醇。
在一些实施方式中，保护溶液可以仅由硫醇组成。
在一些实施方式中，保护溶液中除了包含硫醇，还可以包含水。
在一些实施方式中，按照重量配比，保护溶液包括：非离子表面活性剂0～10份，水90～100份。
在一些实施方式中，保护溶液包括硫醇和水，其中，保护溶液中硫醇的含量为大于0且小于等于10％。
在一些实施方式中，保护溶液中除了包含硫醇，还可以包含异丙醇。
在一些实施方式中，按照重量配比，保护溶液包括：硫醇0～10份，异丙醇90～100份。
在一些实施方式中，保护溶液包括硫醇和异丙醇，其中，保护溶液中硫醇的含量为大于0且小于等于10％。
在本实施例中，需要说明的是，保护溶液中硫醇的含量与对金属层的保护效果的关系为：在硫醇的含量小于10％的条件下，随着硫醇的含量的增加，会在金属层上形成更加紧密的保护膜，通过保护膜对金属层起到的保护效果越优，当硫醇的含量增加至10％，通过硫醇对金属层起到的保护效果最优。
综上所述，本领域技术人员可以根据实际所需，对保护溶液中的硫醇的含量进行适应性的调整。本申请在此，对保护溶液中硫醇的具体含量不做限定。
继续参见图2，步骤132A，在达到预设时长之后，将所述衬底基板转移至第一刻蚀液中，以对所述待刻蚀层进行湿法刻蚀。
在一些实施方式中，可以根据金属层的厚度，表面积等参数对预设时长进行适应性的设置，本申请在此不做具体限定。
在一些实施方式中，可以将衬底基板置于专用花篮或特定装置中，然后再浸泡于装有第一刻蚀液的腐蚀槽中。
在一些实施方式中，第一刻蚀液含有缓冲氧化物。
在一些实施方式中，第一刻蚀液含有氢氟酸。
具体的，第一刻蚀液中也可以是含有其他对待刻蚀层具有刻蚀作用的物质。
在本实施例中，可以理解的是，将衬底基板浸泡于第一刻蚀液中，第一刻蚀液中的腐蚀性离子能对待刻蚀层中的去除区域进行刻蚀，从而使得衬底基板上形成所需图形。
在本实施例中，由于在步骤132A之前，将衬底基板浸泡于保护溶液中进行了预处理，通过硫醇使得在衬底基板的金属层上形成了保护膜，能有效阻挡腐蚀性离子与金属层接触，从而防止金属层受腐蚀，对金属层起保护作用，能防止多晶硅/硅-金属结构的腐蚀，防止微机电器件失效，防止微机电器件梁、桥等结构的断裂，进而能提升微机电器件的机械性能、电学性能、良率和可靠性等。
步骤130的第二种实施方式，具体包括如下步骤131B至步骤S132B：
步骤131B，将所述衬底基板放置于第二刻蚀液中，所述第二刻蚀液包括硫醇和第一刻蚀液。
在一些实施方式中，可以将衬底基板置于专用花篮或特定装置中，然后再浸泡于装有第二刻蚀液的腐蚀槽中。
在本实施例中，第一刻蚀液可以是包含缓冲氧化物，也可以是包含氢氟酸。
在一些实施方式中，按照重量配比，第二刻蚀液包括：硫醇0～10份，第一刻蚀液90～100份。
在一些实施方式中，第二刻蚀液包含第一刻蚀液和硫醇，其中，第二刻蚀液中硫醇的含量为大于0且小于等于10％。
在本实施例中，需要说明的是，第二刻蚀液中硫醇的含量与对金属层的保护效果的关系为：在硫醇的含量小于10％的条件下，随着硫醇的含量的增加，会在金属层上形成更加紧密的保护膜，通过保护膜对金属层起到的保护效果越优，当硫醇的含量增加至10％，通过硫醇对金属层起到的保护效果最优。
综上所述，本领域技术人员可以根据实际所需，对第二刻蚀液中的硫醇的含量进行适应性的调整。本申请在此，对第二刻蚀液中硫醇的具体含量不做限定。
步骤132B，基于所述第一刻蚀液，对所述待刻蚀层进行湿法刻蚀。
可以理解的是，在将衬底基板浸泡于第二刻蚀液中之后，第二刻蚀液中的第一刻蚀液的腐蚀性离子会对衬底基板上待刻蚀层中的去除区域进行刻蚀，从而在衬底基板上形成所需图形。
在本实施例中，由于第二刻蚀液中存在有硫醇，通过硫醇使得在衬底基板的金属层上形成了保护膜，能有效阻挡腐蚀性离子与金属层接触，从而防止金属层受腐蚀，对金属层起保护作用，能防止多晶硅/硅-金属结构的腐蚀，防止微机电器件失效，防止微机电器件梁、桥等结构的断裂，进而能提升微机电器件的机械性能、电学性能、良率和可靠性等。
在本申请一些实施方式中，在步骤130之后，还可以执行如下步骤140至步骤160：
步骤140，采用去离子水对衬底基板进行清洗。
可以理解的是，通过步骤140能去除衬底基板上残留的刻蚀液(即第一刻蚀液或第二刻蚀液)，并且在湿法刻蚀过程中加入的硫醇也能一并被清除。
步骤150，对衬底基板进行干燥处理。
步骤160，去除衬底基板上剩余的光刻胶，以得到微机电器件。
需要说明的是，在湿法刻蚀过程中加入的硫醇，能在衬底基板上的金属层上进行保护膜，该保护膜能防止金属层在湿法刻蚀过程中被腐蚀，但在经过步骤140之后，保护膜会被清除掉，从而使得最终得到的微机电器件不具有由硫醇形成的保护膜。
为了使得本领域技术人员更好的理解本申请的技术方案，下面将结合图3对本申请的技术方案进行举例描述。
参见图3，示出了根据本申请一个实施例的微机电器件的制备方法的示意图。
图3(1)对应的场景为：提供的衬底基板12上设置有金属层11，在金属层11上设置有待刻蚀层10。
图3(2)对应的场景为：在图3(1)的待刻蚀层10上涂覆光刻胶之后，在待刻蚀层10上形成光刻胶层13。
图3(3)对应的场景为：将图3(2)的衬底基板12进行图形化处理之后，去除变性的光刻胶之后，在光刻胶层13上形成所需图形。其中，未被光刻胶层遮盖的待刻蚀层的区域，即为图3(3)中所示的待刻蚀层中的去除区域14。
图3(4)对应的场景为：对图3(3)的衬底基板12进行湿法刻蚀之后，刻蚀掉了待刻蚀层中的去除区域14，保留了被光刻胶所遮盖的待刻蚀层中的保留区域15。
图3(5)对应的场景为：去除了图3(4)中衬底基板12上的剩余的光刻胶，从而得到如图3(5)所示的具有所需图形的微机电器件。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种微机电器件，该微机电器件包括采用前述微机电器件的制备方法中任一实施例制备而成。
可以理解的是，由于在制备微机电器件的过程中，加入了硫醇，能对微机电器件中的金属层起保护作用，进而不仅能防止多晶硅/硅-金属结构的腐蚀，防止微机电器件失效，防止微机电器件梁、桥等结构的断裂，还能提升微机电器件的机械性能、电学性能、良率和可靠性等。
由于本申请实施例所介绍的微机电器件是采用本申请实施例所介绍的微机电器件的制备方法所制备得到的，该微机电器件的制备实现过程在前述第一方面的实施例中已做介绍，故在此不做赘述，凡是采用了本申请实施例的微机电器件的制备方法所制备得到的微机电器件，都属于本申请所欲保护的范围。
本申请实施例中提供的技术方案，至少具有如下技术效果或优点。
在制备微机电器件的过程中，首先提供衬底基板，所述衬底基板上设置有金属层，所述金属层上沿远离所述衬底基板的方向依次设置有待刻蚀层和光刻胶层；其次，对所述光刻胶层进行图形化处理，以在所述光刻胶层形成所需图形；最后，以所述光刻胶层为掩膜，对所述待刻蚀层进行湿法刻蚀，以在所述衬底基板上形成所需图形，其中，在湿法刻蚀过程中，向所述衬底基板提供硫醇，以在所述金属层上形成保护膜。由此可见，基于本申请的技术方案，由于在制备微机电器件的湿法刻蚀过程中，加入了硫醇，使得硫醇能在微机电器件的金属层上形成保护膜，从而该保护膜能对金属层起到保护作用，防止该金属层在湿法刻蚀过程中被腐蚀损坏，进而能提升微机电器件的机械性能、电学性能、良率和可靠性等。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本申请的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本申请的示例性实施例的描述中，本申请的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本申请要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本申请的单独实施例。
应该注意的是上述实施例对本申请进行说明而不是对本申请进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
Claims (10)
1.一种微机电器件的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
提供衬底基板，所述衬底基板上设置有金属层，所述金属层上沿远离所述衬底基板的方向依次设置有待刻蚀层和光刻胶层；
对所述光刻胶层进行图形化处理，以在所述光刻胶层形成所需图形；
以所述光刻胶层为掩膜，对所述待刻蚀层进行湿法刻蚀，以在所述衬底基板上形成所需图形，其中，在湿法刻蚀过程中，向所述衬底基板提供硫醇，以在所述金属层上形成保护膜。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述向所述衬底基板提供硫醇，包括：
将所述衬底基板浸泡于保护溶液中，所述保护溶液包含硫醇；
在达到预设时长之后，将所述衬底基板转移至第一刻蚀液中，以对所述待刻蚀层进行湿法刻蚀。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，按照重量配比，所述保护溶液包括：硫醇0～10份，水90～100份。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，按照重量配比，所述保护溶液包括：硫醇0～10份，异丙醇90～100份。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述向所述衬底基板提供硫醇，包括：
将所述衬底基板放置于第二刻蚀液中，所述第二刻蚀液包括硫醇和第一刻蚀液；
基于所述第一刻蚀液，对所述待刻蚀层进行湿法刻蚀。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，按照重量配比，所述第二刻蚀液包括：硫醇0～10份，第一刻蚀液90～100份。
7.根据权利要求2至6任一项所述的方法，其特征在于，所述第一刻蚀液包含缓冲氧化物。
8.根据权利要求2至6任一项所述的方法，其特征在于，所述第一刻蚀液包含氢氟酸。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述衬底基板包括硅半导体。
10.一种微机电器件，其特征在于，所述微机电器件采用如权利要求1至9任一项所述的方法制备而成。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311549735.5A CN117585636A (zh) | 2023-11-20 | 2023-11-20 | 一种微机电器件的制备方法、及微机电器件 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311549735.5A CN117585636A (zh) | 2023-11-20 | 2023-11-20 | 一种微机电器件的制备方法、及微机电器件 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117585636A true CN117585636A (zh) | 2024-02-23 |
Family
ID=89910831
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311549735.5A Pending CN117585636A (zh) | 2023-11-20 | 2023-11-20 | 一种微机电器件的制备方法、及微机电器件 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117585636A (zh) |
-
2023
- 2023-11-20 CN CN202311549735.5A patent/CN117585636A/zh active Pending
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