CN105565252B - 一种mems器件及其制备方法、电子装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种MEMS器件及其制备方法、电子装置。所述方法包括：步骤S1：提供MEMS晶圆，在所述MEMS晶圆上形成有图案化的第一掩膜层；步骤S2：以所述第一掩膜层为掩膜蚀刻所述MEMS晶圆，以形成若干凸起图案；步骤S3：保留所述凸起图案上剩余的所述第一掩膜层，并形成图案化的第二掩膜层，以覆盖所述第一掩膜层和所述凸起图案；步骤S4：以所述第二掩膜层为掩膜蚀刻所述MEMS晶圆，以得到目标图案。本发明的优点在于：1、降低了MEMS器件损坏的现象，提高了器件良率(Yield)。2、提高了工厂的成品率。降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及半导体领域，具体地，本发明涉及一种MEMS器件及其制备方法、电子装置。
背景技术
对于高容量的半导体存储装置需求的日益增加，这些半导体存储装置的集成密度受到人们的关注，为了增加半导体存储装置的集成密度，现有技术中采用了许多不同的方法，例如通过减小晶片尺寸和/或改变内结构单元而在单一晶片上形成多个存储单元，对于通过改变单元结构增加集成密度的方法来说，已经进行尝试沟通过改变有源区的平面布置或改变单元布局来减小单元面积。
在电子消费领域，多功能设备越来越受到消费者的喜爱，相比于功能简单的设备，多功能设备制作过程将更加复杂，比如需要在电路版上集成多个不同功能的芯片，因而出现了3D集成电路(integrated circuit，IC)技术。
其中，微电子机械***(MEMS)在体积、功耗、重量以及价格方面具有十分明显的优势，至今已经开发出多种不同的传感器，例如压力传感器、加速度传感器、惯性传感器以及其他的传感器。
在MEMS器件的制备过程中经常会使用到深度的刻蚀，在MEMS晶圆(Wafer)表面已经存在图案形貌的情况下，如果继续使用光刻工艺，会使MEMS器件肩膀处(凸起图案的顶角处、尖角处)的光刻胶厚度减小，露出所述MEMS器件肩膀处，就会造成MEMS器件的损坏和失效。
因此需要对目前所述MEMS器件的制备方法作进一步的改进，以便消除上述问题。
发明内容
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
本发明为了克服目前存在问题，提供了一种MEMS器件的制备方法，包括：
步骤S1：提供MEMS晶圆，在所述MEMS晶圆上形成有图案化的第一掩膜层；
步骤S2：以所述第一掩膜层为掩膜蚀刻所述MEMS晶圆，以形成若干凸起图案；
步骤S3：保留所述凸起图案上剩余的所述第一掩膜层，并形成图案化的第二掩膜层，以覆盖所述第一掩膜层和所述凸起图案；
步骤S4：以所述第二掩膜层为掩膜蚀刻所述MEMS晶圆，以得到目标图案。
可选地，所述第一掩膜层和所述第二掩膜层选用相同的材料。
可选地，所述第一掩膜层和所述第二掩膜层选用光刻胶。
可选地，在所述步骤S1中通过旋转涂覆的方法形成所述第一掩膜层。
可选地，在所述步骤S3中通过喷涂的方法形成所述第二掩膜层。
可选地，在所述步骤S2中，所述凸起图案的横截面为方形。
可选地，在所述步骤S3中，所述图案化的第二掩膜层中形成有开口，以露出所述凸起图案之间的MEMS晶圆。
可选地，在所述步骤S4中，以所述第二掩膜层为掩膜蚀刻所述MEMS晶圆，以在所述凸起图案之间的所述MEMS晶圆中形成凹槽。
本发明还提供了一种基于上述方法制备得到的MEMS器件。
本发明还提供了一种电子装置，包括上述的MEMS器件。
本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种MEMS器件的制备方法，在所述方法中在以第一掩膜层为掩膜蚀刻形成凸起图案之后，在后续的步骤中保留所述第一掩膜层，在第一掩膜层的基础上沉积第二掩膜层，所述第二掩膜层完全能覆盖所述凸起图案，由于第一掩膜层的存在，沉积第二掩膜层之后，所述凸起图案的顶角(肩膀)处的掩膜层厚度较大，将PR薄弱的位置提高到上第一掩膜层的尖角上，能够保证在后续的蚀刻过程中不会暴露所述凸起图案的顶角，不会对所述顶角造成任何损害，更不会发生消角问题。
本发明的优点在于：
1、降低了MEMS器件损坏的现象，提高了器件良率(Yield)。
2、提高了工厂的成品率。降低了生产成本。
附图说明
本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的装置及原理。在附图中，
图1a-1e为现有技术中MEMS器件的制备过程示意图；
图2a-2d为本发明一具体实施方式中所述MEMS器件的制备过程示意图；
图3为本发明一具体实施方式中所述MEMS器件的制备工艺流程图。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。
应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本发明教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。
空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
目前，所述MEMS器件的制备方法如图1a-1d所示，首先提供MEMS晶圆101，在所述MEMS晶圆101上形成掩膜层102，例如光刻胶层，然后以所述掩膜层102为掩膜蚀刻所述MEMS晶圆101，以形成相互间隔的柱状图案，如图1b所示，然后去除所述掩膜层102，如图1c所示，然后在沉积图案化的光刻胶层103，所述图案化的光刻胶层中形成有开口，露出所述柱形图案之间的区域，如图1d所示，以所述光刻胶层为掩膜蚀刻所述MEMS晶圆101以形成凹槽，但是通过本发明所述方法制备得到的器件中所述柱状图案的顶角(肩膀)处受到损坏，如图1e所示，所述顶角被蚀刻去除，从而引起“消角”问题，使器件的性能和良率降低。
为了解决该问题，发明人对所述方法进行了分析和大量的实验，发现在沉积所述光刻胶层103时在所述柱状图案的顶角(肩膀)处沉积的光刻胶层的厚度很薄，因此在后续的蚀刻工艺中很容易露出所述柱状图案的顶角(肩膀)，从而对所述顶角造成损坏，使器件的性能和良率降低。
实施例1
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种MEMS器件的制备方法，下面结合附图2a-2d对所述方法做进一步的说明。
首先，执行步骤201，提供MEMS晶圆201，所述MEMS晶圆201上形成有图案化的第一掩膜层202。
具体地，如图2a所示，其中所述MEMS晶圆201可以选用硅、多晶硅或者SiGe等半导体材料，并不局限于某一种。
其中在本发明中所述MEMS器件可以为传感器，例如压力传感器、加速度传感器等，或者MEMS麦克风，或其他种类MEMS器件，并不局限于某一种。
其中，在所述MEMS晶圆上形成第一掩膜层202，其中，所述第一掩膜层202可以选用光刻胶层，其厚度并不局限于某一数值范围，可以根据需要进行设置。
进一步，通过旋转涂覆的方法形成所述第一掩膜层202，但是所述方法仅仅为示例性的。
然后对所述光刻胶层进行曝光显影，以形成如图2a所示的图案，曝光显影之后所述光刻胶层的横截面为方形结构，所述光刻胶形成柱形或者条形图案，并不局限于某一种。其中所述第一掩膜层202中形成若干相互间隔的所述图案。
执行步骤202，以所述第一掩膜层为掩膜蚀刻所述MEMS晶圆201，以形成若干凸起图案。
具体地，如图2a所示，在该步骤中所述凸起图案的横截面为方形结构。例如长方形或者正方形。
可选地，所述凸起图案呈柱形或者条形图案，并不局限于某一种。
在该步骤中可以选用干法蚀刻或者湿法蚀刻，在一实施方式中，可以选择N2中的作为蚀刻气氛，还可以同时加入其它少量气体例如CF4、CO2、O2，所述蚀刻压力可以为50-200mTorr，可选为100-150mTorr，功率为200-600W，在本发明中所述蚀刻时间为5-80s，可选为10-60s，同时在本发明中选用较大的气体流量，在本发明所述N2的流量为30-300sccm，可选为50-100sccm。
执行步骤203，保留所述步骤202中剩余的所述第一掩膜层，并形成图案化的第二掩膜层203，以覆盖所述第一掩膜层和所述凸起图案。
具体地，如图2b所示，在该步骤中在所述凸起图案的侧壁以及顶部的所述第一掩膜层、所述凸起图案两侧的MEMS晶圆上形成所述第二掩膜层。
可选地，所述第一掩膜层和所述第二掩膜层选用相同的材料，例如所述第一掩膜层和所述第二掩膜层选用光刻胶。
进一步，在该步骤中通过喷涂的方法形成所述第二掩膜层。
其中，图案化所述第二掩膜层203，以形成开口，以露出所述凸起图案之间的MEMS晶圆。
在该步骤中由于用于形成所述凸起图案的第一掩膜层没有去除，在第一掩膜层上继续沉积第二掩膜层，如图2c所示，所述第二掩膜层完全能覆盖所述凸起图案，由于第一掩膜层的存在，沉积第二掩膜层之后，将PR薄弱的位置提高到第一掩膜层的尖角上，所述凸起图案的顶角(肩膀或者尖角)处的掩膜层厚度较大，能够保证在后续的蚀刻过程中不会暴露所述凸起图案的顶角，不会对所述顶角造成任何损害，更不会发生消角问题。
执行步骤204，以所述第二掩膜层为掩膜蚀刻所述MEMS晶圆，以得到目标图案。
具体地，如图2d所示，在该步骤中以所述第二掩膜层为掩膜蚀刻所述MEMS晶圆，以在所述凸起图案之间的所述MEMS晶圆中形成凹槽。
当然，需要说明的是所述目标图案不一定是在所述凸起图案之间形成凹槽，还可以是其他图案。
在该步骤中所述蚀刻方法可以选用本领域常用的干法蚀刻或者湿法蚀刻，在此不再赘述。
至此，完成了本发明实施例的MEMS器件制备的相关步骤的介绍。在上述步骤之后，还可以包括其他相关步骤，此处不再赘述。并且，除了上述步骤之外，本实施例的制备方法还可以在上述各个步骤之中或不同的步骤之间包括其他步骤，这些步骤均可以通过现有技术中的各种工艺来实现，此处不再赘述。
本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种MEMS器件的制备方法，在所述方法中在以第一掩膜层为掩膜蚀刻形成凸起图案之后，在后续的步骤中保留所述第一掩膜层，在第一掩膜层的基础上沉积第二掩膜层，所述第二掩膜层完全能覆盖所述凸起图案，由于第一掩膜层的存在，沉积第二掩膜层之后，所述凸起图案的顶角(肩膀)处的掩膜层厚度较大，能够保证在后续的蚀刻过程中不会暴露所述凸起图案的顶角，不会对所述顶角造成任何损害，更不会发生消角问题。
本发明的优点在于：
1、降低了MEMS器件损坏的现象，提高了器件良率(Yield)。
2、提高了工厂的成品率。降低了生产成本。
图3为本发明一具体实施方式中所述MEMS器件的制备工艺流程图，具体包括以下步骤：
步骤S1：提供MEMS晶圆，在所述MEMS晶圆上形成有图案化的第一掩膜层；
步骤S2：以所述第一掩膜层为掩膜蚀刻所述MEMS晶圆，以形成若干凸起图案；
步骤S3：保留所述凸起图案上剩余的所述第一掩膜层，并形成图案化的第二掩膜层，以覆盖所述第一掩膜层和所述凸起图案；
步骤S4：以所述第二掩膜层为掩膜蚀刻所述MEMS晶圆，以得到目标图案。
实施例2
本发明还提供了一种MEMS器件，所述MEMS器件通过实施例1所述方法制备得到，在所述MEMS器件中的图案，例如凸起图案的顶角没有受到损坏，具有完整的形貌，进一步提高了MEMS器件的性能和良率。
实施例3
本发明还提供了一种电子装置，包括实施例2所述的MEMS器件。其中，半导体器件为实施例2所述的MEMS器件，或根据实施例1所述的制备方法得到的MEMS器件。
本实施例的电子装置，可以是手机、平板电脑、笔记本电脑、上网本、游戏机、电视机、VCD、DVD、导航仪、照相机、摄像机、录音笔、MP3、MP4、PSP等任何电子产品或设备，也可为任何包括所述MEMS器件的中间产品。本发明实施例的电子装置，由于使用了上述的MEMS器件，因而具有更好的性能。
本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。
Claims (10)
1.一种MEMS器件的制备方法，包括：
步骤S1：提供MEMS晶圆，在所述MEMS晶圆上形成有图案化的第一掩膜层；
步骤S2：以所述第一掩膜层为掩膜蚀刻所述MEMS晶圆，以形成若干凸起图案；
步骤S3：保留所述凸起图案上剩余的所述第一掩膜层，并形成图案化的第二掩膜层，以覆盖所述第一掩膜层和所述凸起图案；
步骤S4：以所述第二掩膜层为掩膜蚀刻所述MEMS晶圆，以得到目标图案，其中所述第一掩膜层和所述第二掩膜层用于保证在所述蚀刻过程中不会暴露所述凸起图案的顶角。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一掩膜层和所述第二掩膜层选用相同的材料。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一掩膜层和所述第二掩膜层选用光刻胶。
4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，在所述步骤S1中通过旋转涂覆的方法形成所述第一掩膜层。
5.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，在所述步骤S3中通过喷涂的方法形成所述第二掩膜层。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述凸起图案的横截面为方形。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述图案化的第二掩膜层中形成有开口，以露出所述凸起图案之间的MEMS晶圆。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述步骤S4中，以所述第二掩膜层为掩膜蚀刻所述MEMS晶圆，以在所述凸起图案之间的所述MEMS晶圆中形成凹槽。
9.一种基于权利要求1至8之一所述方法制备得到的MEMS器件。
10.一种电子装置，包括权利要求9所述的MEMS器件。
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