[发明专利]低应力介质复合膜及其制作方法

说明书

本发明涉及一种低应力介质复合膜及其制作方法，包括有单晶硅衬底，单晶硅衬底上分布有SiO₂热氧化薄膜层，SiO₂热氧化薄膜层上分布有SiO₂薄膜层，SiO₂薄膜层上分布有SiN_x薄膜层。由此，通过对将薄膜的沉积参数的调整，让应力调节到接近于零应力。整体结构能构成适当的应力补偿，能够将SiO₂薄膜层的压应力和SiN_x薄膜层调节至相同，从而保证复合膜的低应力。整体构造简单，便于加工制造。

技术领域

本发明涉及一种复合膜及其制作方法，尤其涉及一种低应力介质复合膜及其制作方法。

背景技术

随着MEMS技术的高速发展，氮化硅和氧化硅薄膜作为物理化学性质优异的半导体薄膜，在MEMS中常被用作支撑层、绝缘层和表面钝化层使用。如，微热板气体传感器芯片和热电堆红外传感器芯片需使用氮化硅薄膜作为支撑层结构；RF MEMS接触式开关常使用氮化硅或氧化硅作为上下极板的绝缘层；大部分MEMS器件都需要在功能层上沉积氮化硅和氧化硅复合层钝化层保护器件结构。目前，氮化硅和氧化硅沉积方法通常包括等离子CVD，低压CVD和反应溅射法等，常规的方法都会使薄膜产生过大的拉应力或压应力，引起开裂、褶皱或脱落。应力问题直接影响薄膜支撑、绝缘或钝化的效果，甚至导致整个MEMS器件可靠性差和机械失效。

薄膜应力问题在薄膜基础理论和应用中日益受到关注，通过对应力机制的阐释，建立薄膜生长与微观结构的关系，大量实验控制薄膜应力影响。但是，工程上通过调节氮化硅薄膜和氧化硅薄膜的制备工艺，制得零应力的薄膜十分困难

有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种低应力介质复合膜及其制作方法，使其更具有产业上的利用价值。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种低应力介质复合膜及其制作方法。

本发明的低应力介质复合膜，包括有单晶硅衬底，其中：所述单晶硅衬底上分布有SiO₂热氧化薄膜层，所述SiO₂热氧化薄膜层上分布有SiO₂薄膜层，所述SiO₂薄膜层上分布有SiN_x薄膜层。

进一步地，上述的低应力介质复合膜，其中，所述单晶硅衬底的厚度为1000至3000nm，所述SiO₂热氧化薄膜层的厚度为600至1200nm，所述SiO₂薄膜层的厚度为200至600nm，所述SiN_x薄膜层的厚度为300至800nm。

低应力介质复合膜的制备方法，其包括以下步骤：步骤一，以硅片为载体，对其单晶硅衬底进行清洗。步骤二，采用基片曲率法测试应力装置测量硅片的曲率。步骤三，通过硅热氧化工艺获得SiO₂热氧化薄膜层。步骤四，在SiO₂热氧化薄膜层上沉积SiO₂薄膜层。步骤五，在SiO₂薄膜层上沉积SiN_x薄膜层。步骤六，进行刻蚀。步骤七，采用基片曲率法测试应力装置，进行校验。

进一步地，上述的低应力介质复合膜的制备方法，其中，所述步骤一中，对单晶硅衬底分别采用丙酮和异丙醇超声清洗，之后用去离子水冲洗，最终，通过氮气吹干或者晶圆甩干机甩干衬底表面水。

更进一步地，上述的低应力介质复合膜的制备方法，其中，所述步骤三中，通过氧化炉系统进行硅热氧化，氧化温度为900℃至1200℃，生成厚度为600至1200nm的SiO₂热氧化薄膜层。

更进一步地，上述的低应力介质复合膜的制备方法，其中，所述步骤四中，在SiO₂热氧化薄膜层上使用LP CVD工艺，在750℃至850℃温度范围，沉积一层厚度为200至600nm的SiO₂薄膜层。