TWI594469B - 表面聲波裝置的製造方法及溫度檢測設備 - Google Patents

表面聲波裝置的製造方法及溫度檢測設備 Download PDF

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Description

表面聲波裝置的製造方法及溫度檢測設備
本發明涉及半導體技術領域,特別是涉及一種表面聲波裝置及其製造方法及溫度檢測設備。
化學氣相沉積工藝是在半導體製造過程的一種常見工藝。例如在晶圓上進行的磊晶層的製造中,通常是在一個單一的晶圓為基礎的反應器中進行化學氣相沉積。
如第1圖所示,在這一過程中,這個單一的晶圓2放置在基座1上,被鹵素燈3加熱到1100℃左右。考慮到晶圓2邊緣和中心之間的溫度差異會導致熱應力引起的錯位(被稱為移線(slip line)),因此獲悉晶圓2內的整體溫度分佈是必不可少的,如此才有可能提供高品質的磊晶層。通過測量溫度分佈,以優化加熱和冷卻功率,可以提高溫度的均勻性。
目前,有兩種方法來測量溫度的分佈,分別是設置高溫計5和設置熱電耦4。高溫計5是一種遙感溫度計可以放在反應腔中。然而,反應腔中的沉積物(例如矽等)會影響高溫計5的精度。而對於設置熱電耦4,熱電耦4需要放置在不同的地方,實現直接熱接觸。在高溫過程中,需要用石英管進行封裝,以避免在磊晶層中出現意外的金屬污染。因此,會受到 空間和設計複雜程度的制約,這種方式在進行整個晶圓2的溫度分佈測量時,其精度是有限的。
近年來,業界將表面聲波裝置運用到反應腔內的溫度檢測,但是,一方面表面聲波裝置的金屬會對晶圓產生污染;另一方面,反應腔內的產物也會對表面聲波裝置的溫度探測產生影響,例如附著在聲波傳遞路徑上,會減弱聲波信號,嚴重時導致表面聲波裝置失效。
因此,極需一種新的結構來實現對整個晶圓進行溫度分佈的檢測。
本發明的目的在於提供一種表面聲波裝置及其製造方法及溫度檢測設備,實現對整個晶圓進行高精度的溫度檢測。
為解決上述技術問題,本發明一實施例提供一種表面聲波裝置的製造方法,包括:提供一犧牲層;在所述犧牲層上依次形成耐高溫壓電材料層和耐高溫金屬層;微影蝕刻所述耐高溫金屬層形成反射器和叉指電極;在所述耐高溫壓電材料層上緊靠所述叉指電極兩側形成天線;提供一基板,並在所述基板中形成一凹陷;將所述基板自凹陷周圍與所述耐高溫壓電材料層鍵合,所述反射器、叉指電極及天線被密封在所述凹陷中;去除所述犧牲層。
可選的,對於所述的表面聲波裝置的製造方法,所述反射器位於所述叉指電極的對側。
可選的,對於所述的表面聲波裝置的製造方法,所述反射器為多個平行排布的金屬條。
可選的,對於所述的表面聲波裝置的製造方法,所述耐高溫壓電材料層的材料為氮化鋁,通過濺鍍工藝形成。
可選的,對於所述的表面聲波裝置的製造方法,所述耐高溫金屬層的材料為鉑,通過物理氣相沉積工藝形成。
可選的,對於所述的表面聲波裝置的製造方法,所述天線的材料為90%的鉑(Pt)以及10%的銠(Rh)或90%的鉑(Pt)以及10%的氧化鋯(ZrO2)。
可選的,對於所述的表面聲波裝置的製造方法,在所述耐高溫壓電材料層上緊靠所述叉指電極兩側形成天線包括:在所述耐高溫壓電材料層上沉積光阻層,覆蓋所述反射器和叉指電極;圖案化所述光阻層形成凹槽,暴露出部分耐高溫壓電材料層,所述凹槽緊靠所述叉指電極;沉積天線材料層;去除天線材料層位於所述凹槽之外的部分,去除光阻層。
可選的,對於所述的表面聲波裝置的製造方法,所述基板為藍寶石基板,通過電感耦合電漿蝕刻工藝形成所述凹陷。
可選的,對於所述的表面聲波裝置的製造方法,所述犧牲層的材料為矽,通過化學機械研磨工藝去除所述犧牲層。
相應的,本發明還提供一種表面聲波裝置,包括:一耐高溫壓電材料層和一基板,所述基板中具有一凹陷,所述基板自凹陷周圍與所述耐高溫壓電材料層相鍵合;密封在所述凹陷中且位於所述耐高溫壓電材 料層上的反射器、叉指電極和天線,所述天線緊靠所述叉指電極兩側。
相應的,本發明還提供一種溫度檢測設備,包括:一基座;設置在所述基座外的多個表面聲波裝置,所述表面聲波裝置為上所述的表面聲波裝置。
本發明提供的表面聲波裝置及其製造方法、溫度檢測設備,實現了表面聲波裝置的密封式結構,避免了反應腔內的產物對表面聲波裝置的干擾,能夠使得表面聲波裝置得以正常運作;此外,還將表面聲波裝置與晶圓隔離,避免了晶圓在加工過程中受到表面聲波裝置所具有的金屬的影響。
先前技術:
1‧‧‧基座
2‧‧‧晶圓
3‧‧‧鹵素燈
4‧‧‧熱電耦
5‧‧‧高溫計
本發明:
10‧‧‧犧牲層
11‧‧‧耐高溫壓電材料層
12‧‧‧耐高溫金屬層
121‧‧‧反射器
122‧‧‧叉指電極
13‧‧‧光阻層
16‧‧‧天線
17‧‧‧基板
18‧‧‧凹陷
19‧‧‧表面聲波裝置
20‧‧‧基座
21‧‧‧晶圓
第1圖為現有技術中進行晶圓溫度分佈檢測的示意圖;第2圖為本發明實施例中提供的表面聲波裝置的製造方法的流程圖;第3圖至第16圖為本發明實施例中製造表面聲波裝置的部分步驟的結構示意圖。
下面將結合示意圖對本發明的表面聲波裝置及其製造方法、溫度檢測設備進行更詳細的描述,其中表示了本發明的優選實施例,應該理解本領域技術人員可以修改在此描述的本發明,而仍然實現本發明的有利效果。因此,下列描述應當被理解為對於本領域技術人員的廣泛知道,而並不作為對本發明的限制。
在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本發明。根 據下面說明和權利要求書,本發明的優點和特徵將更清楚。需說明的是,附圖均採用非常簡化的形式且均使用非精准的比例,僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。
請參考第2圖,本發明提供的表面聲波裝置的製造方法,包括下列步驟:步驟S11,提供一犧牲層;步驟S12,在所述犧牲層上依次形成耐高溫壓電材料層和耐高溫金屬層;步驟S13,微影蝕刻所述耐高溫金屬層形成反射器和叉指電極;步驟S14,在所述耐高溫壓電材料層上緊靠所述叉指電極兩側形成天線;步驟S15,提供一基板,並在所述基板中形成一凹陷;步驟S16,將所述基板自凹陷周圍與所述耐高溫壓電材料層鍵合,所述反射器、叉指電極及天線被密封在所述凹陷中;步驟S17,去除所述犧牲層。
為了更具體地闡述第2圖的表面聲波裝置的製造方法,請參照第3圖至第16圖,第3圖至第16圖為本發明實施例中製造表面聲波裝置的部分步驟的結構示意圖。
如第3圖所示,執行步驟S11,提供一犧牲層10。例如,所述犧牲層10的材質可以為矽,具體可以選擇常用的矽基板。
接著,如第4圖和第5圖所示,執行步驟S12,在所述犧牲層 10上依次形成一耐高溫壓電材料層11和一耐高溫金屬層12。所述耐高溫壓電材料層11的材料可以為氮化鋁(AlN),例如可以經由濺鍍(sputter)工藝形成。所述耐高溫金屬層12的材料可以為金屬鉑(Pt),例如可以經由物理氣相沉積(PVD)工藝形成。
接著,如第6圖至第8圖(第8圖為第7圖的俯視圖)所示,執行步驟S13,微影蝕刻所述耐高溫金屬層12形成反射器121和叉指電極122。具體的,本步驟S13包括:在所述耐高溫金屬層12上旋塗光阻層13,並經過微影工藝獲得圖案化的光阻層,接著以此圖案化的光阻層為掩膜實現耐高溫金屬層12的蝕刻,將圖案轉移至所述耐高溫金屬層12中,暴露出部分耐高溫壓電材料層11,即形成所需的反射器121和叉指電極122。如第8圖所示,所述反射器121位於所述叉指電極122的對側,且所述反射器121為多個平行排布的金屬條。可以理解的是,所述反射器121和叉指電極122的具體結構並不限於如第8圖所示的情況,例如反射器121和叉指電極122的數量及排布方式,金屬條的數量,叉指的數量等,本領域技術人員可以依據實際需求來靈活設計。
然後,如第9圖至第12圖(第12圖為第11圖的俯視圖)所示,執行步驟S14,在所述耐高溫壓電材料層11上緊靠所述叉指電極122兩側形成天線16。具體的,本步驟S14包括:首先,在所述耐高溫壓電材料層11上沉積光阻層14以覆蓋所述反射器121和叉指電極122;接著,圖案化所述光阻層14形成一凹槽141以暴露出部分耐高溫壓電材料層11,所述凹槽141緊靠所述叉指電極122;然後,利用沉積工藝(例如PVD工藝)沉積天線材料層15,所述天線材料層15的材料為90%的鉑(Pt)以及10%的銠(Rh)或90%的鉑 (Pt)以及10%的氧化鋯(ZrO2),所述天線材料層15填充在所述凹槽141中,並相應的存在在所述光阻層14上;最後,去除天線材料層15位於所述凹槽141之外的部分,並且去除光阻層14。由此,可參見第12圖,在緊靠所述叉指電極122兩側形成天線16,所述天線16與所述叉指電極122相聯通。較佳的,在本發明實施例中,所述天線16位於所述叉指電極122的另一個對側,即所述天線16與反射器121順次交替排布在所述叉指電極122的四周。
然後,如第13圖所示,執行步驟S15,提供一基板17,並在所述基板17中形成一凹陷18。優選的,所述基板17的材料為藍寶石基板(PSS),例如可以通過電感耦合電漿(ICP)蝕刻工藝形成所述凹陷18。所述凹陷18的面積及深度以能夠將所述反射器121、叉指電極122及天線16容納為宜。
之後,如第14圖所示,執行步驟S16,將所述基板17自所述凹陷18的周圍與所述耐高溫壓電材料層11鍵合,所述反射器121、叉指電極122及天線16被密封在所述凹陷18中。
最後,如第15圖所示,執行步驟S17,去除所述犧牲層10。例如可以通過化學機械研磨工藝(CMP)去除所述犧牲層。
由此,請進一步參考第15圖,本發明獲得一種表面聲波裝置19,包括:一耐高溫壓電材料層11和一基板17,所述基板17中具有一凹陷18,所述基板17自凹陷18的周圍與所述耐高溫壓電材料層11相鍵合;密封在所述凹陷18中且位於所述耐高溫壓電材料層11上的反射器121、叉指電極122和天線16,所述天線16緊靠所述叉指電極122兩側。
進一步的,請參考第16圖,本發明還可以獲得一種溫度檢測 設備,包括:一基座20;設置在所述基座20外的多個表面聲波裝置19,所述表面聲波裝置19為上文中所述的表面聲波裝置19。例如,所述表面聲波裝置19可以設置在所述基座20的底部、側面等。由第16圖可見,表面聲波裝置19為密封式結構,就能夠避免與晶圓21之間的相互干擾。
與現有技術相比,本發明提供的表面聲波裝置及其製造方法、溫度檢測設備,實現了表面聲波裝置的密封式結構,避免了反應腔內的產物對表面聲波裝置的干擾,能夠使得表面聲波裝置得以正常運作;此外,還將表面聲波裝置與晶圓隔離,避免了晶圓在加工過程中受到表面聲波裝置所具有的金屬的影響。
上述僅為本發明的優選實施例而已,並不對本發明起到任何限制作用。任何所屬技術領域的技術人員,在不脫離本發明的技術方案的範圍內,對本發明揭露的技術方案和技術內容做任何形式的等同替換或修改等變動,均屬未脫離本發明的技術方案的內容,仍屬於本發明的保護範圍之內。
流程圖無標號

Claims (11)

  1. 一種表面聲波裝置的製造方法,包括:提供一犧牲層;在所述犧牲層上依次形成一耐高溫壓電材料層和一耐高溫金屬層;微影蝕刻所述耐高溫金屬層形成一反射器和一叉指電極;在所述耐高溫壓電材料層上緊靠所述叉指電極的兩側形成一天線,所述天線連接於所述耐高溫壓電材料層的表面;提供一基板,並在所述基板中形成一凹陷;將所述基板自所述凹陷的周圍與所述耐高溫壓電材料層鍵合,所述反射器、叉指電極及天線被密封在所述凹陷中;去除所述犧牲層。
  2. 如請求項1所述的表面聲波裝置的製造方法,其中所述反射器位於所述叉指電極的對側。
  3. 如請求項1所述的表面聲波裝置的製造方法,其中所述反射器為多個平行排布的金屬條。
  4. 如請求項1所述的表面聲波裝置的製造方法,其中所述耐高溫壓電材料層的材料為氮化鋁,通過濺鍍工藝形成。
  5. 如請求項1所述的表面聲波裝置的製造方法,其中所述耐高溫金屬層的材料為鉑,通過物理氣相沉積工藝形成。
  6. 如請求項1所述的表面聲波裝置的製造方法,其中所述天線的材料為90%的鉑(Pt)以及10%的銠(Rh)或90%的鉑(Pt)以及10%的氧化鋯(ZrO2)。
  7. 如請求項1所述的表面聲波裝置的製造方法,其中在所述耐高溫壓電材料層上緊靠所述叉指電極兩側形成天線包括:在所述耐高溫壓電材料層上沉積一光阻層,以便覆蓋所述反射器和叉指電極;圖案化所述光阻層形成一凹槽,暴露出部分耐高溫壓電材料層,所述凹槽緊靠所述叉指電極;沉積一天線材料層;去除所述天線材料層位於所述凹槽之外的部分,去除所述光阻層。
  8. 如請求項1所述的表面聲波裝置的製造方法,其中所述基板為藍寶石基板,透過電感耦合電漿蝕刻工藝形成所述凹陷。
  9. 如請求項1所述的表面聲波裝置的製造方法,其中所述犧牲層的材料為矽,透過化學機械研磨工藝去除所述犧牲層。
  10. 一種利用如請求項1-9中任意一項所述的表面聲波裝置的製造方法獲得的表面聲波裝置,包括:一耐高溫壓電材料層和一基板,所述基板中具有一凹陷,所述基板自所述凹陷的周圍與所述耐高溫壓電材料層相鍵合;密封在所述凹陷中且位於所述耐高溫壓電材料層上的反射器、叉指電極和天線,所述天線緊靠所述叉指電極的兩側。
  11. 一種溫度檢測設備,包括:一基座;以及設置在所述基座外的多個如請求項10中所述的表面聲波裝置。
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