TW200906708A - Polysilicon deposition and anneal process enabling thick polysilicon films for MEMS applications - Google Patents

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200906708 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係與使厚多晶石夕薄膜為可行之處理條件相 關,更特定地說,本發明係與使厚多㈣薄膜應用在微 機電中為可行之處理條件相關。 【先前技術】 十貝性感測器係由微加工過程所製造且包含有微電 子機械系統(簡稱微機電)元件,微機電元件中,某些微 加工的結構係被設計相對於基材產生移動,而其他微加 工的結構則係對施加的力作出一相應的反應,微機電元 件的操作係取決於元件偵測加速度、移動與傾斜的能 力’此可利用懸掛一保證質量(proof mass)於一感測的 指狀物或於橫梁上而達成,而該保證質量可在一群固定 的指狀物之中自由移動,當該微機電元件經歷加速度 時,該檢測物質會移動而造成固定及位移的指狀物之間 產生一電容量的改變,此電容量的改變係一量測所施加 加速度的方法。微機電元件的敏感度取決於每單位施加 重力加速度產生多少電容改變量,以及用以量測該改變 量的能力,因此,敏感度取決於橫梁側壁的面積(如厚 度、長度及橫梁的數量),橫梁間隔大小與復位彈簧 (restoring spring)的剛性,因此,改善微機電元件效能 的一個方法係增加指狀物或是橫梁的厚度,而較厚的薄 膜可改善感測器的訊雜比並提供一較大的垂直黏著致 能0 200906708 標準的微機電元件過程包含了薄膜沉積、黃光微影 及蝕刻等技術,其為該先前技術領域中具通常知識者所 <、、'头在彳放機電元件的製造過程中,許多層的物質被堆 豐在基材上並選擇性地以蝕刻方式移除,而犧牲層係被 移=之後,可在基材表面形成或留下一懸浮結構,在微 機電慣性感測器中,用以製作感測部分的感測材料一般 係使用多晶矽,而用來被蝕刻移除並釋放多晶矽橫梁的 犧牲層材料-般係使肢積氧化物,依此製造過程,畔 ίΓΓ!*件零件中的慣性應力會使其釋放前後的相 社構應為生產—適#作用的慣性感測器,橫梁 說,之後保持實質地平直,對多晶石夕橫梁來 應力1在彳i要保持平直,_層應具有殘留伸展 •ΐ碚包輪®、予又的方向上具有—低應力梯度’舉例來 而,爲橫梁而沉積-厚多放後的橫梁㈣曲,然 :力梯度於多晶w ’並 【發明内容】 鑒於發明之具體化,本笋 —種形成厚多晶矽薄 Μ以衣作痛—性感測器的方法,包含了於 成第=晶^多晶秒薄膜,在-升高溫度的環:下维持 一段時間,以使部分非晶型多曰 又]衣兄下肩待 的部位進減晶化Μ粒酿少在接近基材 生長此方法亦包含在一升高 200906708 溫度的環境下維持—段時間 膜上形成-氧化層,將第非晶型多晶石夕薄 110。。。或更高的溫度:夕日日日料膜在將近 薄膜,及移除氧切,最出結晶型多晶石夕 薄膜上形成法包含在結晶型多晶石夕 型多晶石夕薄膜至少錢^=薄日膜,以使部分非晶 行結晶化及晶粒生長,、二型夕晶❹膜的部位進 對於相厚度方向的低應力梯度進 或第依=:Γ例’該第-非晶型多㈣膜及/ j層非曰曰型多晶矽薄膜可能包含有摻雜的物質,立 ^度約為5e19個原子/立方公分至約㈣個原子㈣ 么/刀之間’摻雜的種類可能為構,該高溫環境對於第一 ,曰曰型多晶石夕薄膜及/或第二層非晶型多晶石夕薄;而 ',係介於約55(TC至約60(rc之間,該氧化層的厚度 ^達5G埃(A)或更厚’較佳為1G0埃⑷至2G0埃(A), ,要使用氫氟酸加以_以移除該氧化層,第一非晶型 多晶石夕薄膜可能f退火2小時或更久,退火的環境:於 1130°c 至 ii7〇〇c。 、 -照本t明之另一實施例’本發明係—種形成微機 毛貝感測器中感測部分的方法,包含了在55〇它至 6〇〇°c的環境下於基材上形成第—多㈣層,該第一多 2矽層具有摻雜物質,其濃度約為5el9個原子/立方公 刀至約5e20個原子/立方公分之間,此方法亦包含在第 200906708 一多晶矽層上形成一氧化層該氧化層,厚度約50埃(A) 或更厚,多晶矽層在約為11〇〇。〇或更高溫度的環境中 退火,然後移除該氧化層,最後此方法包含了在 至_ t:的環境下,於第一多晶石夕層上形成第二多晶石夕 層,δ亥第二多晶;5夕層具有摻雜物質,其濃度約為化19 個原子/立方公分至約5e20個原子/立方公分之間。 依照相關的實施例,摻雜的物質種類可能包含磷。 需要使用氫氟酸加以蝕刻以移除該氧化層。氧化層厚度 ,100埃(入)至2〇〇埃(人)。多晶矽薄膜可能需退火2小 4或更久,形成第一多晶矽層及/或第二多晶矽層的環 境介於約57(TC至約59(TC之間。進行退火的環境介於 至約117代之間’退火的環境可能包含惰性 虱,,如氮氣,在退火過程之初可能會形成氧化層。第 夕曰曰石夕層及或第一多晶矽層厚度可達4微米(^m)或 更厚。 【實施方式】 终多本發明的實施例包含使厚多晶矽薄膜沉積為 可仃之處理條件,其中厚多晶々薄膜作為慣性感測器中 的感測材料’而其具有理想的殘留應力及厚度方向的應 力梯度,此處理條件可使用標準低壓化學氣相沉積 (^PCVD)多晶石夕沉積設備,某些實施例包含適當地結合 薄膜的}儿積溫度、壓力、來源氣體矽曱烷的分壓、薄膜 中的接雜物質的分佈及濃度,如鱗,以控制殘留應力薄 膜中的應力梯度以及薄膜的結晶結構及晶相。許多實施 200906708 例進一步包含有沉積層之間的退火條件,以減少殘留應 力並防止薄膜碎裂。某些具體實施例進一步包含每一多 晶石夕沉基層之間的過程條件,比如沉積工具的清潔條件 及負載結構,以防土沉基層之間產生氧化層,其易使均 勻的最終層堆疊。實施例的細節詳述如下: 第1圖A至D示意地顯示一個以多晶矽薄膜製成 兀仵的各個階段中的微機電裝置的縱切面圖,第2圖顯 示依據本發明之實施例製成微機電裝置的過程。雖然以 下討論描述許多製成微機電元件的相關步驟,但其並不 ^含所有必要的步驟。其他處理步驟亦會/或在討論步 騄之别、虽下及/或之後實施,該些步驟,在此基於簡 由予於省略處理,步驟的順序亦可更動及/或結 合,因此,某些步驟並未描述及顯示。 g 苐1圖Α及第2圖,過程起始於步驟,其 t單日曰梦基材1〇 ’如圖示’基材1〇可由單晶石夕晶 ^形成或是由絕緣層上覆石夕_)晶圓形成,在步驟110 係二1〇上加上或形成氧化層12,氧化層12 小、庳^ ^ I才1〇上或較佳為成長於基材10上,為了減 10 ‘^Tf ^材1Q的_曲’氧化層12必須形成於基材 用,灵材ίο底面等兩面(圖中未顯示),如在此處所使 面。=彳^!面係指微機電元件形成在基材上的表 區域可以。二t具一般知識者所知’基材1〇的許多 二==,因此,在某些區域^ (在區域12b的氧化層12更厚,氧化層 200906708 性上將基材1G與之後的各層隔絕開來,並 子土材ίο提供—低的寄生電容。 曰C0中,係於氧化層12上加上或形成-多 曰 此技術領域中具一般知識者所知,可使用 ♦料ΐ積方法使多㈣層14形成於氧化層12上,如 學氣相沉積法,較佳為化學氣相沉積法,如 t l r氣相沉積法(LPCVD)。為減少基材10上的應 ΡΗ,Γ二石夕層14可能與一摻雜物質形成,如鱗(與氣體 卩二 ',其可在沉積過程巾被加人,妓藉由加入 2 ’或是在沉積雜之後骑_ 物質存在。相似於氧化層12,多晶梦層14 /形成於基材10的頂面及底面等兩 t-般一者所知之技術如使料讀影及钱 ,加以圖樣化(移除選擇區域的多晶秒層),舉例= 说’在晶圓或晶粒表面形成—層光阻,然後使用桿 光微影技術,光阻可被圖樣化並且在選擇區域中被= 除,以使其下的多晶石夕層14露出,之後,多晶石夕声14 可被乾式且可能含有化學物的電_騎程所移除曰,波 他移除方式可由此技術領域中具—般知識者所實施,: 後再移除剩下的光阻。 在步驟⑽中,係於多晶石夕層14上加上或形 -氧化層16,此外,在氧化層16上加上或形成 物18。在多晶矽層Η被移除的部分區域上,氧化^ μ -11- 200906708 係形成在氧化層12上方,為 曲,氧化芦16係…f曰 應力及基材的彎 較佳為冗基14及氧化層12之上, 儿丞於具上。乳化層16必 面及底面等兩面。氧化層16亦可以盖任Ά 1〇的頂 形式存在,氮化物18提供-層或雜物質的 促進料她+-/4·+ ^钱刻終止物質,以 14〇 ^機^件在釋放過程中犧牲層的料。在^ 40中,係於氣化物18上加上或 、在乂驟 其近似於飞形成另一多晶矽層20, ^多曰^^ 層…此外儀化層 的=曰冗層14相似,為了減少基材⑺上之應力及 :曲’夕曰曰㈣20必須形成於基材1〇的頂面及 士面(圖中未顯示),回到步驟140,多晶發層2〇 如之前所討論的多㈣層14加以圖樣化。 犧牲ttr5G中,係於多⑽層2G上加上或形成― 牲爲曰在多晶石夕層2〇被移除的部分區域,犧 似:犧係形成在氮化物18上方。與氧化層16相 ^化層22顧長於多㈣層2()及氮化物18 #奴佺為>儿基於其上,為了減少應力及基材的彎 氧化層22必須沉積於基材1〇的兩面,犧牲氧化層 2亦可以热任何摻雜物質的形式存在。同時參照第一 圖B ’犧牲氧化層22、氮化物18、氧化層ι6及薄氧化 層12a皆可被圖樣化,且接觸點或錨狀物26可於各層 之中或之上形成。 亦可參照第一圖c,於犧牲氧化層22及錨狀物20 上加上或形成一厚多晶矽層24(步驟16〇),形成此一 • 12- 200906708 厚多晶矽層24過程的細節將在之後與第三圖一併詳細 討論。在步驟170中,可在厚多晶矽層24的選擇區域 上,以習知模式形成金屬接觸28或電路,金屬接觸28 可對微機電元件提供一電流接觸及介面,金屬接觸28 或電路可置於任何方便的位置並製造於基材10或晶粒 之中及/或之上,或者金屬接觸28或電路可用於將微機 電元件連結至其他晶片或晶粒上的電路。亦可參照第一 圖D,厚多晶矽層24可被圖樣化或是將溝渠構造30在 該層中形成(步驟180)。在步驟190中,選擇區域22a 中的犧牲氧化層22被移除以釋放或懸浮基材10上(對 絕緣層上覆矽基材來說位於表面)微機電元件中的一部 分,而可使元件某些構造相對於元件其他構造及基材 10移動。 其他處理步驟係使微機電元件的製造過程完整,舉 例來說,在批次流程結束之後,晶圓會被切割以製造許 多個別的晶粒。當論及許多過程時,雖然晶圓可以形成 複數個晶粒,但是’晶圓’與’晶粒’這兩個詞可交替地使 用。如上所述,某些實施例可能實施後製程的方法將微 機電元件與其他晶粒上的電路整合在一起,此外,帽狀 結構亦可被加上以覆蓋並保護微機電元件,以上所述的 微機電元件係第一圖A至D及第二圖的範例。因此, 實施例可與上述所顯示的方法及討論有差異 第三圖顯示依據本發明之說明性實施例以製造厚 多晶矽層的流程。厚多晶矽層24可作為微機電慣性感 -13 - 200906708 測器的感測材料。如上 能的慣性感測器,橫梁或:二了製 持實質地平I,因此,厚树放之後保 應力且在相厚度財 Z Θ 4應具錢留伸展 膜具有殘力;有—低應力梯度。為使薄 結晶區域—起進行,該;結晶應與-定量的非 生長時,_的收縮可提供—殘:結日日日化及晶粒 、:晶Γ薄膜具有過度的殘留伸展應力:力-= Γί:=積所得全結晶型的薄膜:有壓縮應 力’、、、而奴夠如供結晶化及 型薄膜易具有伸展t二: ,下降至一低伸展的程度。足夠的二二: 吏多晶㈣膜中仍為非結晶型的任何部分變成 、口曰:里HUb ’尚要小心控制沉積過程當下及之後的處 理i、件,以製造具備所敏之應力程度及厚度的薄膜。 在步驟200中,—片或多片晶圓被载入沉積工具 中’例如標準的低壓化學氣相沉積(LPCVD)濟管,一片 晶圓上可能包含了基材10及在基材10上所开Γ成的任何 層別(如層別12,14,16,18,20及22)。多晶石夕可在反應槽 中藉由秒曱燒(腿4)分解㈣及氫氣而進行沉積。在步 ? 210中’於晶圓表面上會形成一混合相薄膜,而該薄 膜在底部朝向基材的部位A部分為結晶性,而在表面處 則為非結晶性。爲達到此目@,吾人須調整沉積溫度及 -14- 200906708 矽曱烷分壓(如矽曱烷流量及反應槽(管)的墨力),以沉 積出大多數為非結晶型的薄膜’舉例來說,在低於約 600°C的沉積溫度下’典型地可沉積出一混合相或是部 分為非結晶型的薄膜’而在低於約55(TC的沉積溫度 下,則典型地可沉積出一全為非結晶型的薄媒,二 的結晶性亦與石夕曱烧的流量及反應管的壓力有關,與^列 來說,一般係使用400sccm的矽曱烷流量及4〇〇真托里 (mtorr)的反應管壓力。在固定溫度下,更高的石夕$烧流 量及反應管壓力會形成較多非多晶型的一薄膜,,然^ 2 增加矽曱烷流量及反應管壓力方面仍存在—限制,'在言 矽曱烷流量及高反應管壓力(如矽甲垸分別言= 400sccm及400毫托里)時’在晶圓邊緣處會有沉^加 速的現象,而可能在距邊緣2公厘處造成多達2件严产 的環狀物。 為了減少薄膜之中的應力梯度,吾人亦以摻雜 式製作多晶矽薄膜,如使用磷以製作一微小且均句的曰 粒結構’構係一種比石夕還大的原子’亦可增加壓縮應力 或減少薄膜内的伸展應力,因此薄膜的曲率及殘留鹿为 及厚膜碎裂的敏感度(susceptibility)會與磷摻雜的量相 關’因此,吾人應選擇最佳的過程條件以製成一具有低 應力梯度及低殘留伸展應力的薄膜。舉例來說,摻雜太 少量的磷易使薄膜具有負曲率及較高的殘留應力及$ 膜碎裂敏感度,但加入太多構則會造成不需要的覆維殘 留應力及增加薄膜表面的粗糙度。太多的磷也易增力。大 -15- 200906708 顆晶粒的形成,其容易延伸至薄膜表面。這些大顆晶粒 看起來像是點缺陷而導致在缺陷檢測中不易與微粒污 染區別開來。此外’薄膜巾摻雜的濃度等級在晶圓中及 穿透薄膜厚度的方向上應該為相對均㈣,爲提供必備 的程序控制’ f要在沉積過程巾加人摻雜物質以使摻雜 物貝可以均勻地包含於薄膜中,相對於薄膜成長之後加 入6雜物3般’如使用離子植人^舉例來說,可在垂 直式^CVD爐管中使用多孔式注人器導人鐵如以pH3 2 :二)兑使用旋轉式晶圓載具以補償反應槽中晶圓表 面的磷消耗量。 =射能降低薄膜的沉積率,然而,吾人可藉由 率 及反應管麗力加以補償,其可提高沉積 ΐ、、石夕的薄膜。#_地控制溫 二壓力、鱗流量,吾人可以一相 ;=膜且使其具有低殘留伸展應力、低綱 因此’沉積溫度或環境應介於約 之間’較佳為約57G°C至約59frp,n ^ _C 此溫度範圍可使沉積的薄膜 乂土約為58〇C ’ 成之後的層_會使薄膜進^為非結晶型,但在形 會使其留在反應管中的時^晶化及晶粒生長,而且 材表面,或前—層多晶長’因此該薄膜在朝向基 態,而在薄膜表面大部分上的較低區域為結晶型 ·、、、_、、去晶型態,而該薄膜表面 16 200906708 槽中的時間比較低區域的時間少。整個薄膜中磷 革辰尺應”於約5el9個原子/立方公分至約5e2〇個原 =方公分之間,較佳為約le2〇個原子/立方公分。依 用軌積溫度範圍,吾人可選擇㈣烧流量、反 ‘厂曰^力及鱗(如项)流量’在晶圓上製造一具有微 二【勻晶粒結構及均句厚度的薄膜,較佳為當晶圓進 程(步驟22G)中的下—步驟之前,該沉積過程可 —厚度約4微米至5微米的薄膜。 ,步丄驟220 t ’晶圓係以退火或在—惰性氣體(如 曰二之…皿%境下製造結晶型薄膜,在沉積第二層多 2缚膜時(如增加薄膜的厚度),為了降低殘留應力 沉積薄财的應力梯度與薄膜碎㈣敏感度,雖 :;可::更高的退火溫度’但退火溫度或環境係採用約 c或更馬,較佳為介於約u⑻。c至約調1之 、、'、^ 。晶圓應進行退火2小時或更久。在開始 或之前’會形成—薄的氧化層以減少薄膜對於 退火週^環境的敏感度,舉例來說,晶騎載入爐 且環境提升线火溫度。將氧轉人爐管卜小段 預期的氧化層厚度,舉例來說,氧化層厚度約為 或更多,亦有使用更厚的厚度,值較佳為約⑽ 埃(A)至約500埃(A)之間,更佳係介於約1〇〇埃 約200埃(A)之間。在退火難_餘料可導入惰性 氣體。在惰性氣體環境如氮氣中進行退火,無氧化層將 -17- 200906708 質向外擴散(如磷),或是摻雜物質在表面的 ♦面=表面形成一非常薄(如氮化物)的區域,此將在 的限縮高度伸展應力區域,並二 之前在厚多晶㈣二退火過程或 效應,薄氧化層亦有助於少此 層可控制水平晶粒生長二千,的表面,因為氧化 心穿“ 長並減少垂直方向的晶粒成長,以 =缚膜表面上晶粒伸出的程度。因此,吾人可以藉由 HI條件而達成—平滑的厚膜,以在表面提供-狹 =非、;型(1域’额在退火過程_或之前長成一 =氧化層jtb外,该氧化層的厚度可被設定作為薄膜整 开二:Γ可内稟(intrinsic)應力梯度。在退火步驟之初 1成乳化層,可在薄膜表面幾百埃㈧之處形成—小型 壓、%應力_,而該壓願域可補償整體薄膜的負向應 力梯度。 〜 在步驟230中’退火過的晶圓需進行蝕刻,以去除 多晶石夕薄膜上於退火過程前、中、後所形成的任何氧化 ,,舉例來說,可以濕式氫氟酸(HF)浸潤或潤洗晶圓或 是將晶圓暴露於氣態氳氟酸蝕刻。 在步驟240中,晶圓係被載入回沉積工具中(步驟 2〇〇),接著實施之後的步驟(步驟21〇至23〇),直到 產出所期望之厚度的多晶石夕層24,舉例來說,若希望 得到12微米厚的多晶矽層24,則須先進行第一次步驟 210及後續步驟(步驟200至23〇),以形成一厚度為4 200906708 微米的薄臈。之後,再進行第二次步驟210及後續步驟 (步驟200至230) ’以形成一厚度為5微米的薄膜。之 後’再進行第三次步驟210及後續步驟(步驟2〇〇至 230),以形成一厚度為3微米的薄膜。然而較佳為利 用各別沉積程序的批次操作特性,進行三次沉積以每次 得4微米厚的薄膜。依此方式,可產出任何厚度的多晶 石夕層24’其具備了理想殘留伸展應力及膜内應力梯度 且無大量的薄膜碎裂。在得到理想多晶矽膜厚之後,晶 圓即進行如前所述並相關於第二圖之接續的步驟。 雖然之前所討論揭示了本發明的許多實施例,但 顯而易見地’於此技術領域中具—般知識者在不盘本發 明的所屬領域相悖離下’皆可做出達成本發明所具之優 點的許多修改。 【圖式簡單說明】 &本發明的前述優點可由下列進—步的說明,及參考 附之圖式加以體察。 圖认至m係依據本發明之實 一厚多晶矽層元件的每一掣▲ 々风,、有 過程中微機電元件的縱 切面圖。 圖2係依據本發明之實施例中形成具有一厚多曰 矽層之微機電元件的過程。及 夕日曰 過程圖3係依據本發明之實施财形成厚多晶石夕層的 【主要元件符號說明】 •19- 200906708 10 單晶矽基材 12 氧化層 12a 氧化層未被移除之區域 12b 氧化層被移除之區域 14 多晶矽層 16 氧化層 18 氮化物 20 多晶矽層 22 犧牲氧化層 22a 犧牲氧化層被移除之選擇區域 24 多晶矽層 26 錨狀物 28 金屬接觸 30 溝渠構造 100 步驟 110 步驟 120 步驟 130 步驟 140 步驟 150 步驟 160 步驟 170 步驟 180 步驟 190 步驟 -20- 200906708 200 步驟 210 步驟 220 步驟 230 步驟 240 步驟

Claims (1)

  1. 200906708 十、申請專利範圍: 1. 一種用於一微機電慣性感測器中之形成一厚多晶 矽薄膜的方法,該方法包含: 於高溫環境下持續一段時間以在基材上形成一第 一非結晶型多晶矽薄膜,使至少接近基材的一部分 之非結晶型多晶梦溥膜進行結晶化及晶粒生長, 在該第一非結晶型多晶矽薄膜上形成一氧化層; 在約1100°C或更高溫度的環境下,對第一非結晶 型多晶矽薄膜進行退火,以生成一結晶型多晶矽薄 膜; 移除該氧化層,並且; 於高溫環境下持續一段時間以在該結晶型多晶矽 薄膜的表面上形成第二非結晶型多晶矽薄膜,使該 第二非結晶型多晶矽薄膜至少在接近該結晶型多 晶矽薄膜表面的部分非結晶型多晶矽薄膜進行結 晶化及晶粒生長。 2. 如申請專利範圍第1項之方法,其中該第一非結晶 型多晶矽薄膜,該第二非結晶型多晶矽薄膜,或兩 者皆含有一摻雜物質,而該摻雜物質具有一濃度介 於約5el9個原子/立方公分至約5e20個原子/立方 公分之間。 3. 如申請專利範圍第2項之方法,其中該摻雜物質包 含麟。 4. 如申請專利範圍第1項之方法,其中對該第一非結 -22- 200906708 晶型多晶矽薄膜,對該第二非結晶型多晶矽薄膜, 或兩者而言,該高溫環境係指約550°C至約600°C。 5. 如申請專利範圍第1項之方法,其中該氧化層具有 一厚度約為50埃(A)或更厚。 6. 如申請專利範圍第5項之方法,其中該氧化層具有 一厚度約為100埃(人)至約200埃(A)。 7. 如申請專利範圍第1項之方法,其中之移除該氧化 層包含使用一氫氟酸餘刻。 8. 如申請專利範圍第1項之方法,其中該第一非結晶 型多晶矽薄膜進行退火2小時或更久。 9. 如申請專利範圍第1項之方法,其中退火係在約為 1130°C至1170°C之間的一環境下進行。 10. —種用於形成微機電慣性感測器中之感測部分的 方法,該方法包含: 於約550°C至約600°C之間的環境下,在一基材上 形成第一非結晶型多晶矽薄膜,該第一非結晶型多 晶矽薄膜具有摻雜物質其濃度介於約5el9個原子/ 立方公分至約5e20個原子/立方公分之間; 於該第一非結晶型多晶矽薄膜上形成一氧化層,該 氧化層具有一厚度約為50埃(A)或更厚; 在約1100°C或更高溫度的一環境下,對該非結晶 型多晶矽薄膜進行退火; 移除該氧化層,並且; 於約550°C至約600°C之間的一環境下,在第一非 -23- 200906708 11. 12 13 14 15, 16. 17. 18. ,晶型多晶石夕薄膜上形成一第二非結晶型多晶石夕 ^膜,該第二非結晶型多晶㈣膜具有摻雜物質豆 渡度介於約5el9個原子/立方公分至約㈣個原、 子/立方公分之間。 ” 如申請專利範圍第10項之方法 包含磷。 '如申請專利範圍第10項之方法 化層包含使用一氫氟酸蝕刻。ί申3利範圍第1G項之方法,其中該氧化層具 有厚度約為100埃(A)至200埃(a)。 專利範圍第10項之方法,、其中該非結晶型 夕晶矽溥膜進行退火2小時或更久。 主 如申請專利範圍第10項之方法,其一 非結晶型多晶石夕薄膜,該第二非姓、曰型夕曰Μ弟 0Λ. 开、、、口日日^多晶矽薄 :進:者皆係在約靴至之間的—環境 2請專利範圍第10項之方法,其中該退火俜在 =1130(:至㈣。C之間的—環境下進行糸在 ::二:::—法’其―::::利範圍第17項之方法—氣體 如申睛專利範圍第10項之方 層係發生在該退火過程之去其中形成該氧化 其中該摻雜物質 其中之移除該氧 24 - 19. 200906708 20.如申請專利範圍第10項之方法,其中該第一非結 晶型多晶矽薄膜,該第二非結晶型多晶矽薄膜,或 兩者具有一厚度約4微米或更厚。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5305735B2 (ja) * 2008-05-26 2013-10-02 株式会社東芝 微小電気機械システム装置およびその製造方法
JP5866968B2 (ja) 2011-01-13 2016-02-24 セイコーエプソン株式会社 プロジェクター
CN102328901A (zh) * 2011-08-15 2012-01-25 天津理工大学 一种金颗粒修饰的氧化锌纳米阵列复合体系的制备方法
CN105548274A (zh) * 2015-12-09 2016-05-04 天津大学 原位合成具有二级孔洞结构的氧化镉纳米气敏元件
CN111048416A (zh) * 2019-12-25 2020-04-21 上海华力微电子有限公司 多晶硅薄膜的沉积方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7189332B2 (en) * 2001-09-17 2007-03-13 Texas Instruments Incorporated Apparatus and method for detecting an endpoint in a vapor phase etch
US20030222296A1 (en) * 2002-06-04 2003-12-04 Applied Materials, Inc. Method of forming a capacitor using a high K dielectric material
US7019434B2 (en) * 2002-11-08 2006-03-28 Iris Ao, Inc. Deformable mirror method and apparatus including bimorph flexures and integrated drive
US20040157426A1 (en) 2003-02-07 2004-08-12 Luc Ouellet Fabrication of advanced silicon-based MEMS devices
TWI395258B (zh) * 2005-11-11 2013-05-01 Semiconductor Energy Lab 微結構以及微機電系統的製造方法

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