MEMS高深宽比结构的形成方法与流程

本发明涉及mems制造工艺，具体为一种mems高深宽比结构的形成方法。

背景技术：

1、在微机电系统(mems,micro-electro-mechanical?system)加工工艺中，有一种独特的干法刻蚀工艺，即深反应离子刻蚀工艺(deep?reactive?ion?etching，drie)，该工艺主要用于刻蚀硅结构。现有的drie工艺下，刻蚀的深宽比一般只能达到30:1左右，即若开口宽度是1微米，那么刻蚀深度可以达到30微米。然而在很多应用领域，需要更深的深度和更小的开口，例如若制备质量块很厚的梳齿型加速度计结构，需要灵敏度很高(加速度计的开口间隙越小，动齿和定齿间的距离越小，电容变化量越大)，为了实现高灵敏度，需要制备深宽比更大的沟槽结构，例如1微米的间隙，90微米的深度。然而，现有的drie工艺难以实现上述的高深宽比结构。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种mems高深宽比结构的形成方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种mems高深宽比结构的形成方法，包括以下步骤：

4、提供硅片；

5、刻蚀所述硅片，形成第一凹槽；

6、在所述硅片表面形成预设厚度的氧化层，所述氧化层至少覆盖所述第一凹槽的侧壁；

7、在所述硅片表面沉积填充材料，形成至少填充满所述第一凹槽的填充结构；

8、去除所述氧化层，释放出所述填充结构，形成第二凹槽，所述第二凹槽以所述填充结构的侧壁、所述第一凹槽的侧壁为侧壁。

9、进一步的，所述提供硅片的步骤中，所述硅片为soi硅片，所述soi硅片内部设置有埋氧层；所述刻蚀所述硅片，形成第一凹槽的步骤中，以所述埋氧层作为刻蚀停止层，刻蚀所述硅片。

10、进一步的，所述以所述埋氧层作为刻蚀停止层，刻蚀所述硅片的步骤中，利用深反应离子刻蚀工艺刻蚀所述硅片。

11、进一步的，所述在所述硅片表面形成预设厚度的氧化层的步骤中，所述氧化层为氧化硅，采用热氧或pecvd方式在所述硅片表面形成所述氧化硅。

12、进一步的，所述在所述硅片表面形成预设厚度的氧化层的步骤中，所述预设厚度与后续形成的所述第二凹槽的宽度相等。

13、进一步的，所述氧化层的厚度范围为0.1微米～3微米。

14、进一步的，所述在所述硅片表面沉积填充材料，形成至少填充满所述第一凹槽的填充结构的步骤中，所述填充结构填充满所述第一凹槽，且覆盖所述硅片表面；所述去除所述氧化层的步骤之前，还包括：对所述填充结构进行平坦化处理，暴露所述硅片顶部的氧化层。

15、进一步的，所述填充材料为多晶硅。

16、进一步的，所述去除所述氧化层的步骤中，采用气态氟化氢或氢氟酸溶液去除所述氧化层。

17、进一步的，所述第一凹槽的深宽比小于30:1，所述第二凹槽的深宽比大于90:1。

18、与现有技术相比，本申请实施例提供的mems高深宽比结构的形成方法可以实现现有的drie工艺无法做到的大深宽比结构，突破现有drie工艺技术极限，实现极小(例如0.1微米～3微米)间隙、高深宽比结构，消除了现有工艺对深宽比的限制，以及可以精确控制所形成的高深宽比结构的开口尺寸。

技术特征：

1.一种mems高深宽比结构的形成方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的mems高深宽比结构的形成方法，其特征在于，所述提供硅片的步骤中，所述硅片为soi硅片，所述soi硅片内部设置有埋氧层；

3.如权利要求2所述的mems高深宽比结构的形成方法，其特征在于，所述以所述埋氧层作为刻蚀停止层，刻蚀所述硅片的步骤中，利用深反应离子刻蚀工艺刻蚀所述硅片。

4.如权利要求1所述的mems高深宽比结构的形成方法，其特征在于，所述在所述硅片表面形成预设厚度的氧化层的步骤中，所述氧化层为氧化硅，采用热氧或pecvd方式在所述硅片表面形成所述氧化硅。

5.如权利要求1或4所述的mems高深宽比结构的形成方法，其特征在于，所述在所述硅片表面形成预设厚度的氧化层的步骤中，所述预设厚度与后续形成的所述第二凹槽的宽度相等。

6.如权利要求5所述的mems高深宽比结构的形成方法，其特征在于，所述氧化层的厚度范围为0.1微米～3微米。

7.如权利要求1所述的mems高深宽比结构的形成方法，其特征在于，

8.如权利要求1所述的mems高深宽比结构的形成方法，其特征在于，所述填充材料为多晶硅。

9.如权利要求1所述的mems高深宽比结构的形成方法，其特征在于，所述去除所述氧化层的步骤中，采用气态氟化氢或氢氟酸溶液去除所述氧化层。

10.如权利要求1所述的mems高深宽比结构的形成方法，其特征在于，所述第一凹槽的深宽比小于30:1，所述第二凹槽的深宽比大于90:1。

技术总结
本申请提供一种MEMS高深宽比结构的形成方法，包括：提供硅片；刻蚀所述硅片，形成第一凹槽；在所述硅片表面形成预设厚度的氧化层，所述氧化层至少覆盖所述第一凹槽的侧壁；在所述硅片表面沉积填充材料，形成至少填充满所述第一凹槽的填充结构；去除所述氧化层，释放出所述填充结构，形成第二凹槽，所述第二凹槽以所述填充结构的侧壁、所述第一凹槽的侧壁为侧壁。本申请可以实现极小间隙高深宽比结构，同时可以精确控制小间隙尺寸。

技术研发人员：赵聪,李航,孔伟鑫
受?；さ募际跏褂谜撸?/b>浙江欣芯微机电制造有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/22