一种微机电沉积层及其制备方法与流程

本发明涉及微机电领域，特别涉及一种微机电沉积层及其制备方法。

背景技术：

1、在微机电领域中，常需要在晶圆表面沉积多层沉积层，本发明中仅将表面沉积的一层称呼为沉积层，将沉积层与晶圆之间的多层结构均称为基底层，在制备微机电零部件时，常常在沉积多层基底层并图形化后，形成覆盖于基底层的沉积层，并在新形成的沉积层表面进行图形化处理。在这种情况下，在基底层表面进行图形化时，由于多层基底层的参数不同，导致刻蚀液对各层基底层的刻蚀能力不同，导致图形化完成后晶圆表面形成具有较多的尖锐起伏的形貌。在这种平整度较差的基体表面形成沉积层，残余应力导致沉积层内部易形成裂纹，难以达到沉积层的质量要求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种符合质量要求的微机电沉积层及其制备方法。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种微机电沉积层，包括层叠的第一覆盖部和第二覆盖部，所述第一覆盖部形成于基板表面，所述基板表面具有第一不平整度，所述第二覆盖部形成于所述第一覆盖部远离所述基板的一侧，用于补偿所述第一覆盖部的薄膜应力，使所述微机电沉积层整体的薄膜应力为预设应力范围内任一值。

4、可选地，所述微机电沉积层为二氧化硅薄膜，所述预设应力范围为-120mpa～-80mpa。

5、可选地，所述微机电沉积层的薄膜均一性小于3％，薄膜刻蚀率为4400a/min～4600a/min中的任一值。

6、第二方面，本发明还提供了上述的微机电沉积层的制备方法，包括：

7、将基板放置于反应腔内并加热，使基板表面温度为沉积温度，通入保护气体和反应气体；

8、通过等离子体增强化学气相沉积技术形成电浆反应物，并使所述电浆反应物以第一沉积速率在所述基板表面沉积，形成厚度为第一厚度的所述第一覆盖部；

9、通过负压抽离所述反应腔内的所述反应气体和所述电浆反应物；

10、通入所述保护气体，通过所述保护气体清洁所述第一覆盖部表面，形成中间面；

11、通入所述反应气体，以第二沉积速率在所述沉积温度的所述中间面形成所述第二覆盖部，形成所述微机电沉积层，所述第二覆盖部的厚度为第二厚度，所述第二沉积速率大于所述第一沉积速率，所述第二厚度大于所述第一厚度。

12、可选地，所述微机电沉积层为二氧化硅薄膜，所述反应气体包括硅烷和一氧化二氮，所述保护气体为氮气。

13、可选地，所述第一沉积速率为80a/s～100a/s中的任一值，所述第一厚度大于或等于6000a。

14、可选地，所述第二沉积速率为200a/s～250a/s中的任一值。

15、可选地，所述第二厚度与所述第一厚度的比值为3～11中的任一值。

16、可选地，所述沉积温度为345℃～355℃中的任一值。

17、根据本发明的第一方面，直接在表面具有凹凸不平的形貌的基板表面形成微机电沉积层，残余应力会导致微机电沉积层内出现裂纹，难以满足质量需求。在等离子体增强化学气相沉积技术中，降低沉积温度可以降低残余应力，但会造成二氧化硅薄膜致密性降低，影响微机电沉积层的刻蚀率；降低沉积速率可以降低残余应力，但会造成二氧化硅薄膜应力变化，导致不满足微机电沉积层的应力要求。将微机电沉积层拆分为第一覆盖部和第二覆盖部，通过调整沉积速率以降低残余应力，形成内部无裂纹，且残余应力较低的第一覆盖部，并通过第二覆盖部弥补第一覆盖部的薄膜应力难以满足微机电沉积层整体的薄膜应力需求的缺陷，从而使微机电沉积层内部结构均匀无裂纹，且薄膜应力的值处于预设应力范围内，达到微机电沉积层的质量需求。

18、根据本发明的第二方面，在薄膜沉积过程中，图形角度越大的地方，受到等离子体轰击的面积越大，薄膜应力相对越大。在完成第一覆盖部的沉积后，通过抽离反应腔内残留的反应气体和电浆反应物，并通过保护气体吹气清洁第一覆盖部表面，可以有效的减少残余电荷，从而降低残余应力，便于第二覆盖部与第一覆盖部紧密结合，提高微机电沉积层的整体性，并抑制第二覆盖部内裂纹的产生。

19、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

技术特征：

1.一种微机电沉积层，其特征在于，包括层叠的第一覆盖部和第二覆盖部，所述第一覆盖部形成于基板表面，所述基板表面具有第一不平整度，所述第二覆盖部形成于所述第一覆盖部远离所述基板的一侧，用于补偿所述第一覆盖部的薄膜应力，使所述微机电沉积层整体的薄膜应力为预设应力范围内任一值。

2.如权利要求1所述的微机电沉积层，其特征在于，所述微机电沉积层为二氧化硅薄膜，且所述预设应力范围为-120mpa～-80mpa。

3.如权利要求2所述的微机电沉积层，其特征在于，薄膜均一性小于3％，薄膜刻蚀率为4400a/min～4600a/min中的任一值。

4.如权利要求1至3任一所述的微机电沉积层的制备方法，其特征在于，包括：

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述微机电沉积层为二氧化硅薄膜，所述反应气体包括硅烷和一氧化二氮，所述保护气体为氮气。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述第一沉积速率为80a/s～100a/s中的任一值，所述第一厚度大于或等于6000a。

7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述第二沉积速率为200a/s～250a/s中的任一值。

8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述第二厚度与所述第一厚度的比值为3～11中的任一值。

9.如权利要求5至8任一所述的制备方法，其特征在于，所述沉积温度为345℃～355℃中的任一值。

技术总结
本发明涉及微机电领域，特别涉及一种微机电沉积层及其制备方法，微机电沉积层包括形成于基板的第一覆盖部和形成于第一覆盖部的第二覆盖部，且微机电沉积层整体的薄膜应力为预设应力范围内任一值。基板表面具有尖锐起伏的形貌，第一覆盖部通过等离子体增强化学气相沉积技术沉积于基板表面。通过限制第一覆盖部的沉积速率，降低残余应力。当第一覆盖部以第一沉积速率沉积形成时，其内部无裂纹，且远离基板的表面平整度较高，残余应力较小，但其薄膜应力不在预设应力范围内。第二覆盖部形成于第一覆盖部远离基板的表面，用于弥补第一覆盖部的缺陷，调节微机电沉积层整体的薄膜应力，使微机电沉积层整体的薄膜应力满足设计需求。

技术研发人员：史梁,顾炳晓,池义
受保护的技术使用者：苏州工业园区纳米产业技术研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/11/26