MEMS器件的制造方法与流程

本发明涉及微机电系统制造，尤其涉及一种mems器件的制造方法。

背景技术：

1、mems(micro electro mechanical systems，微机电系统)器件(如麦克风、扬声器、加速度计、陀螺仪、微镜等)在加工制造过程中通常采用薄膜空腔结构，很多mems薄膜空腔结构在形成过程中都会用到释放工艺。释放工艺指的是，在衬底上形成有依次层叠的牺牲层、结构性薄膜层和金属层后，从衬底背面将衬底刻蚀出一个个的释放孔，然后采用腐蚀液体把牺牲层的材料腐蚀掉，以将结构性薄膜释放出来，在结构性薄膜层和衬底之间形成空腔结构的技术。但是在释放工艺过程中，由于刻蚀衬底的时候会残留一些电荷，导致在释放过程中，金属层、结构性薄膜层以及腐蚀液体会形成原电池结构，造成结构性薄膜层的腐蚀(即电化学腐蚀)。而结构性薄膜层的腐蚀，尤其是与金属层连接处的结构性薄膜的腐蚀，会造成产品的电连接不良、可靠性不通过等问题。因此减少mems释放过程中电化学腐蚀非常的重要和迫切。

2、相关技术中为了减缓电化学腐蚀效应，会减少牺牲层的释放时间(即减少腐蚀液体腐蚀牺牲层材料的时间)。减少牺牲层的释放时间可以使得相同条件下的电化学腐蚀情况变轻。但是会导致部分牺牲层材料不能去除干净，从而使得结构材料不能完全释放，成为独立自由结构薄膜，进而影响mems器件的性能。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种mems器件的制造方法，既能保证结构薄膜层能够完全释放，又能保证与金属层接触处的结构薄膜层能不受损伤，提升产品的良率和可靠性。

2、本发明提供了一种mems器件的制造方法，所述制造方法包括：

3、提供一半导体晶片，所述半导体晶片包括衬底、以及依次层叠在所述衬底上的牺牲层、结构薄膜层和金属层，所述衬底上具有沿层叠方向贯穿所述衬底的通孔；

4、在所述半导体晶片上形成包覆所述金属层的抗腐蚀绝缘层；

5、将所述半导体晶片浸没到腐蚀溶液中，以去除所述牺牲层，在所述衬底和所述结构薄膜层之间形成空腔；

6、去除所述抗腐蚀绝缘层。

7、可选的，所述在所述半导体晶片上形成包覆所述金属层的抗腐蚀绝缘层，包括：

8、采用旋涂或者喷涂的方法在所述金属层的表面和各侧壁涂覆所述抗腐蚀绝缘层。

9、可选的，所述抗腐蚀绝缘层为光刻胶层或者聚酰亚胺层。

10、可选的，所述去除所述抗腐蚀绝缘层，包括：

11、将所述半导体晶片浸没到抗腐蚀绝缘层去除溶液中，去除所述抗腐蚀绝缘层；

12、其中，所述抗腐蚀绝缘层溶液为n-甲基吡咯烷酮、四甲基氢氧化铵或者光阻去除剂。

13、可选的，所述腐蚀溶液为氢氟酸或者缓冲氧化物刻蚀液。

14、可选的，所述提供一半导体晶片包括：

15、提供一衬底，所述衬底具有相对的第一表面和第二表面；

16、在所述第一表面形成所述牺牲层；

17、在所述第一表面形成覆盖所述牺牲层的所述结构薄膜层；

18、在所述结构薄膜层上形成所述金属层；

19、从所述衬底的第二表面对所述衬底进行刻蚀，以在所述衬底上形成所述通孔，所述通孔贯穿所述第一表面和所述第二表面且所述牺牲层位于所述通孔上方。

20、可选的，所述牺牲层为非掺杂氧化硅层、或者掺杂磷或者硼的氧化硅层。

21、可选的，所述结构性薄膜层为多晶硅或者单晶硅层。

22、可选的，所述在所述结构薄膜层上形成所述金属层，包括：

23、在所述结构薄膜层上沉积一层金属材料层；

24、对所述金属材料层进行图案化处理，形成所述金属层。

25、可选的，所述抗腐蚀绝缘层的厚度为0.5～20um。

26、本发明实施例中提供的技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

27、本发明实施例提供的一种mems器件的制造方法，该制造方法在去除牺牲层前，先在金属层外包覆一层抗腐蚀绝缘层。一方面，当后续将半导体晶片浸没到腐蚀溶液中去除牺牲层时，抗腐蚀绝缘层可以抵抗住腐蚀溶液的腐蚀。无需减少牺牲层的释放时间，保证了结构薄膜层能够完全释放。另一方面，抗腐蚀绝缘层还可以起到绝缘作用，阻止电化学腐蚀回路的产生，从根本上阻断电化学腐蚀，提高了mems器件的产品良率和可靠性。

28、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，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

技术特征：

1.一种mems器件的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括：

2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述在所述半导体晶片上形成包覆所述金属层的抗腐蚀绝缘层，包括：

3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述抗腐蚀绝缘层为光刻胶层或者聚酰亚胺层。

4.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述去除所述抗腐蚀绝缘层，包括：

5.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述腐蚀溶液为氢氟酸或者缓冲氧化物刻蚀液。

6.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述提供一半导体晶片包括：

7.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述牺牲层为非掺杂氧化硅层、或者掺杂磷或者硼的氧化硅层。

8.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述结构性薄膜层为多晶硅或者单晶硅层。

9.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述在所述结构薄膜层上形成所述金属层，包括：

10.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述抗腐蚀绝缘层的厚度为0.5～20um。

技术总结
本发明公开了一种MEMS器件的制造方法，包括：提供一半导体晶片，半导体晶片包括衬底、以及依次层叠在衬底上的牺牲层、结构薄膜层和金属层；在半导体晶片上形成包覆金属层的抗腐蚀绝缘层；将半导体晶片浸没到腐蚀溶液中，以去除牺牲层，在衬底和结构薄膜层之间形成空腔；去除抗腐蚀绝缘层。在该制造方法无需减少牺牲层的释放时间，保证了结构薄膜层能够完全释放。且通过在半导体晶片上形成包覆金属层的抗腐蚀绝缘层，当将半导体晶片浸没到腐蚀溶液中后，抗腐蚀绝缘层可以抵抗住腐蚀溶液的腐蚀。同时由于抗腐蚀绝缘层不导电，可以阻止电化学腐蚀回路的产生，从根本上阻断电化学腐蚀，提高了MEMS器件的产品良率和可靠性。

技术研发人员：王飞飞
受保护的技术使用者：赛莱克斯微系统科技（北京）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15