[发明专利]用于MEMS工艺中的深槽制造方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体制造工艺技术领域，尤其涉及一种用于MEMS工艺中的深槽制造方法。

背景技术

微机电系统（Micro-Electro-Mechanical-Systems，MEMS）有多种原材料和制造技术，选择条件是系统的应用、市场等等。MEMS的基础制造技术主要包括的体型微加工技术、表面微加工技术、特殊MEMS加工技术中的键合、LIGA（即Lithographie（光刻）、Galvanoformung（电铸）及Abformung（塑铸）的缩写）技术、电沉积技术等，已成为研制生产MEMS必不可少的核心技术。其中，体型微加工技术与深层刻蚀类似，是另一种去除硅的方法，即沿着硅衬底的厚度方向对硅衬底进行刻蚀，是实现三维结构的重要方法。体型微加工技术包括湿法腐蚀工艺和干法刻蚀工艺：

干法刻蚀工艺：是目前深槽制造工艺中采用的主要方法，采用干法刻蚀工艺制备深槽的方法在陀螺仪、加速度计等惯性传感器中取得了巨大的成功，但是这种方法存在诸多的缺陷，如深反应刻蚀设备昂贵、加工成本高。

湿法腐蚀工艺：1，使用HNA酸(Hydrofluoric acid，Nitric acid，Acetic acid混合液，简称HNA)腐蚀，只能进行各向同性腐蚀；2，使用碱性溶液如KOH（氢氧化钾）、TMAH（Tetramethyl Ammonium Hydroxide，全称为四甲基氢氧化铵，简称TMAH，分子式为(CH3)4NOH）或EDP(Ethylene Diamine Pyrochatechol，简称EDP，又叫EPW)腐蚀，这些碱性溶液腐蚀时能进行各向异性腐蚀，腐蚀方向由晶向决定，沿一定的晶向的腐蚀速度比其它的高1000倍，比如，<100>晶向的硅衬底只能腐蚀形成V型槽或者类似V型槽。

可见，湿法腐蚀工艺的腐蚀方向与晶向有关，使用湿法腐蚀工艺腐蚀深槽存在各种限制，只能腐蚀形成V型槽或者类似V型槽，无法形成U型槽；而使用干法刻蚀工艺制造的深槽深度大于20μm以上时，就必须购买专门的深槽刻蚀设备。因此，需要提出一种新的深槽制造方法用于MEMS工艺中，实现深槽沿着硅片衬底定向腐蚀，并要求实现的设备简单、成本低廉，以及能达到更高的深宽比。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于MEMS工艺中的深槽制造方法，所述的制造方法利用常规的电化学腐蚀，在硅的特定窗口区域中形成多孔硅层，再通过腐蚀溶液腐蚀多孔硅的速度远远大于腐蚀硅的特性，形成深槽。

为了解决上述问题，本发明提供一种用于MEMS工艺中的深槽制造方法，包括如下步骤：

在一用于MEMS封帽的硅衬底的正面上，由下至上分别形成一缓冲层和一掩蔽层；

在所述硅衬底的背面形成一接触层；

刻蚀形成在所述硅衬底正面的掩蔽层，以形成暴露出缓冲层表面的腐蚀窗口；

采用第一酸性溶液去除暴露出的缓冲层，并通过电化学腐蚀在所述腐蚀窗口对应的硅衬底位置处形成多孔硅层后，停止所述电化学腐蚀，所述多孔硅层的厚度为一深槽的深度；

所述第一酸性溶液去除剩余的掩蔽层和缓冲层后，使用碱性溶液去除所述多孔硅层，形成所述深槽，或者，采用热氧化工艺使所述多孔硅层成为热氧化硅层后，采用第二酸性溶液去除所述热氧化硅层、剩余的掩蔽层及缓冲层，形成所述深槽。

进一步的，所述第一酸性溶液为HF酸与乙醇的混合溶液，所述第二酸性溶液为HF酸溶液或者BOE溶液。

进一步的，在一用于MEMS封帽的硅衬底的正面上，由下至上分别形成一缓冲层和一掩蔽层的方法包括如下步骤：

在一用于MEMS封帽的硅衬底的正反两面上，分别形成一缓冲层；

在每一所述的缓冲层的表面上，采用LPCVD方法淀积一掩蔽层；

在所述硅衬底正面的掩蔽层的表面上淀积第一光刻胶；

刻蚀去除所述硅衬底背面的掩蔽层和缓冲层后，去除所述第一光刻胶。

进一步的，刻蚀形成在所述硅衬底正面的掩蔽层，以形成暴露出缓冲层表面的腐蚀窗口的方法包括如下步骤：

刻蚀形成在所述硅衬底正面的掩蔽层表面上的第二光刻胶，以形成暴露出掩蔽层表面的深槽腐蚀窗口；

以所述第二光刻胶为掩模，对暴露出的掩蔽层的表面进行刻蚀，以形成暴露出缓冲层表面的腐蚀窗口后，去除所述第二光刻胶。

优选的，所述缓冲层使用的材料为氧化硅薄膜。

优选的，所述掩蔽层使用的材料为氮化硅薄膜，用于电化学腐蚀工艺过程中对所述缓冲层进行保护。