專利名稱：制作微型麥克風(fēng)裝置及其熱氧化層與低應(yīng)力結(jié)構(gòu)層的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制作微型麥克風(fēng)裝置的方法，更具體而言涉及一種可縮短熱氧化層的工藝時(shí)間以及降低結(jié)構(gòu)層應(yīng)力的方法。
背景技術(shù)：
利用微機(jī)電技術(shù)制作的微型麥克風(fēng)裝置由于具有體積小與可靠度佳等優(yōu)點(diǎn)，已逐漸取代傳統(tǒng)麥克風(fēng)裝置成為市場(chǎng)主流，其中電容式微型麥克風(fēng)裝置由于具有高靈敏度、低自生噪聲(self-noise)與低失真(distortion)等特點(diǎn)，為目前應(yīng)用最廣的微型麥克風(fēng)裝置。
請(qǐng)參考圖1至圖6。圖1至圖6為根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)制作電容式微型麥克風(fēng)裝置的方法的示意圖，其中為方便說明圖1至圖6僅繪示出單一電容式微型麥克風(fēng)裝置。如圖1所示，首先，提供基底10，并在基底10的正面形成氧化層12，其中氧化層12作為犧牲層之用，用于支撐后續(xù)制作的結(jié)構(gòu)層，且氧化層12在后續(xù)結(jié)構(gòu)層形成后會(huì)被去除，以使結(jié)構(gòu)層形成懸浮的隔膜。一般而言，為使隔膜可有效而靈敏地響應(yīng)由音壓所產(chǎn)生的震動(dòng)，氧化層12的厚度必須達(dá)到數(shù)微米以上，但若欲利用熱氧化方式形成厚度為數(shù)微米以上的氧化層12，需耗費(fèi)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。舉例來說，若氧化層12的厚度需達(dá)到4微米，則約需花費(fèi)50小時(shí)左右時(shí)間，因此根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的氧化層12多利用沉積方式來形成。然而，利用沉積方式制作的氧化層12的物理特性較差，例如與基底10的附著性較差，容易導(dǎo)致工藝成品率不佳。
如圖2所示，隨后在氧化層12的表面沉積結(jié)構(gòu)層14，其中結(jié)構(gòu)層14作為電容式微型麥克風(fēng)的電容上的電極。然而結(jié)構(gòu)層14的應(yīng)力會(huì)隨著結(jié)構(gòu)層14的厚度增加而增加，因此會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)層14的平坦度欠佳，同時(shí)對(duì)于結(jié)構(gòu)層14的厚度較厚的電容式微型麥克風(fēng)裝置而言，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的方法所制作的結(jié)構(gòu)層14將無法符合裝置的性能要求。
如圖3與圖4所示，接著利用光刻與蝕刻技術(shù)去除部分結(jié)構(gòu)層14，以定義出隔膜的位置，其中圖3為俯視示意圖，而圖4則為圖3沿剖線AA’方向的剖面示意圖。如圖5所示，將結(jié)構(gòu)層14通過黏著層16固定于承載基底18上，接著進(jìn)行非等向性濕蝕刻工藝，例如利用氫氧化鉀(KOH)作為蝕刻液，由基底10的背面蝕刻由硅材料所組成的基底10，而在基底10的背面形成多個(gè)腔體20，其中各腔體20的側(cè)壁如圖5所示呈現(xiàn)向外傾斜狀。最后如圖6所示，經(jīng)由腔體20蝕刻掉部分的氧化層12，使部分結(jié)構(gòu)層14形成懸浮狀態(tài)，即完成根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的制作電容式微型麥克風(fēng)裝置的方法。
上述現(xiàn)有技術(shù)的制作電容式微型麥克風(fēng)裝置的方法具有以下缺點(diǎn)。首先，為獲致足夠的厚度，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的方法利用化學(xué)氣相沉積方法形成氧化層，然而，利用化學(xué)氣相沉積方式制作的氧化層與基底間的附著性較差，容易導(dǎo)致工藝成品率不佳。其次，現(xiàn)有技術(shù)方法所制作的結(jié)構(gòu)層在厚度較厚的情況下具有高應(yīng)力與低平坦度的問題，無法符合裝置的性能要求。再者，現(xiàn)有技術(shù)方法所制作的腔體具有向外傾斜的側(cè)壁，因此導(dǎo)致電容式微型麥克風(fēng)裝置的集成度無法進(jìn)一步提升。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種制作微型麥克風(fēng)裝置的方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)無法克服的難題。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種制作熱氧化層的方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)無法克服的難題。
本發(fā)明的又一個(gè)目的在于提供一種制作低應(yīng)力結(jié)構(gòu)層的方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)無法克服的難題。
為獲致上述目的，本發(fā)明公開了一種制作微型麥克風(fēng)裝置的方法。上述方法包含有提供基底；在基底的正面形成多個(gè)溝槽；進(jìn)行熱氧化工藝，于溝槽的內(nèi)壁與基底的正面形成熱氧化層，且熱氧化層填滿溝槽；在該熱氧化層上形成第一結(jié)構(gòu)層；在第一結(jié)構(gòu)層中注入多個(gè)摻雜；在第一結(jié)構(gòu)層上形成第二結(jié)構(gòu)層；進(jìn)行退火工藝，以降低第一結(jié)構(gòu)層與第二結(jié)構(gòu)層的應(yīng)力；定義第一結(jié)構(gòu)層與第二結(jié)構(gòu)層的圖案，以形成多個(gè)隔膜；以及將第二結(jié)構(gòu)層固定于承載基底上，并利用深蝕刻技術(shù)在基底的背面形成多個(gè)對(duì)應(yīng)隔膜的腔體，腔體具有垂直的側(cè)壁，且腔體暴露出部分的第一結(jié)構(gòu)層。
為獲致上述目的，本發(fā)明還公開一種制作熱氧化層的方法。上述方法包含有提供基底；在基底的表面形成多個(gè)溝槽；以及進(jìn)行熱氧化工藝，在溝槽的內(nèi)壁與基底的表面形成熱氧化層，且熱氧化層填滿溝槽；其中熱氧化層的厚度等于溝槽的深度與形成于該表面的熱氧化層的厚度的總和。
為獲致上述目的，本發(fā)明又公開一種制作低應(yīng)力結(jié)構(gòu)層的方法。上述方法包含有提供基底；在基底的表面形成第一結(jié)構(gòu)層；在第一結(jié)構(gòu)層中注入多個(gè)摻雜；在第一結(jié)構(gòu)層上形成第二結(jié)構(gòu)層；以及進(jìn)行退火工藝，以降低第一結(jié)構(gòu)層與第二結(jié)構(gòu)層的應(yīng)力，其中第一結(jié)構(gòu)層與第二結(jié)構(gòu)層構(gòu)成低應(yīng)力結(jié)構(gòu)層。
為了更近一步了解本發(fā)明的特征及技術(shù)內(nèi)容，請(qǐng)參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說明與附圖。然而附圖僅供參考與輔助說明，并非用來對(duì)本發(fā)明加以限制。


圖1至圖6為根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的制作電容式微型麥克風(fēng)裝置的方法示意圖。
圖7至圖15為根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的制作微型麥克風(fēng)裝置的方法示意圖。
附圖標(biāo)記說明10基底12氧化層14結(jié)構(gòu)層 16黏著層18承載基底20腔體50基底52溝槽54熱氧化層56第一結(jié)構(gòu)層58第二結(jié)構(gòu)層 60黏著層62承載基底64腔體具體實(shí)施方式
請(qǐng)參考圖7至圖15。圖7至圖15為根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的制作微型麥克風(fēng)裝置的方法示意圖，其中為放大本發(fā)明的特征，圖中僅繪示出單一微型麥克風(fēng)裝置，且本發(fā)明制作微型麥克風(fēng)裝置的方法可區(qū)分為三個(gè)主要階段，其中第一階段為制作熱氧化層的步驟(如圖7至圖9所示)，第二階段為制作結(jié)構(gòu)層的步驟(如圖10至圖13所示)，第三階段則為制作腔體的步驟(如圖14至圖15所示)。如圖7所示，首先提供基底50，例如硅基底或硅覆絕緣基底，隨后利用深蝕刻技術(shù)，例如感應(yīng)耦合等離子體深蝕刻技術(shù)、X光深蝕刻技術(shù)或電子回旋共振等離子體深蝕刻技術(shù)等于基底50的正面形成多個(gè)溝槽52，其中在本實(shí)施例中溝槽52的線寬為4微米且溝槽52的深度為10微米。
如圖8與圖9所示，接著進(jìn)行熱氧化工藝，在基底50的正面與溝槽52的內(nèi)壁形成熱氧化層54，其中熱氧化層54會(huì)在溝槽52的內(nèi)壁開始成長(zhǎng)，而當(dāng)熱氧化層54的厚度達(dá)到約2微米的情況下即可填滿溝槽52，而值得注意的是溝槽52的布局密度根據(jù)熱氧化層54的體積增加率決定，一般而言所形成的二氧化硅的體積約為未氧化前硅的體積的2.2倍，因此通過事先精密計(jì)算可使得生成的熱氧化層54在填滿溝槽52的情況下，亦完全取代溝槽52以外的區(qū)域而生成完整的熱氧化層54，而同時(shí)熱氧化層54也會(huì)形成于基底50的正面，因此在本實(shí)施例中，最終所形成的熱氧化層54的厚度為溝槽52的深度與基底50的正面所形成的熱氧化層54的厚度的總和，大約為12微米。由上述可知本發(fā)明利用預(yù)先在基底50的正面形成溝槽52，再形成厚度為12微米的熱氧化層54的作法，其實(shí)際工藝時(shí)間相當(dāng)于直接在基底50上形成約2微米的熱氧化層所需的時(shí)間，因此可大幅縮減熱氧化工藝的時(shí)間。
如圖10所示，接著進(jìn)行制作結(jié)構(gòu)層的步驟。首先，在熱氧化層54的表面沉積第一結(jié)構(gòu)層56，其中第一結(jié)構(gòu)層56的材料可為單晶硅(singlecrystalline silicon)、非晶硅(amorphous crystalline silicon)、半非晶硅(semi-amorphous crystalline silicon)或多晶硅(poly crystalline silicon)等。接著再進(jìn)行離子注入工藝，將摻雜注入第一結(jié)構(gòu)層56中。如圖11所示，接著在第一結(jié)構(gòu)層56的表面再沉積第二結(jié)構(gòu)層58，其中第二結(jié)構(gòu)層58的材料可為單晶硅、非晶硅、半非晶硅或多晶硅等。隨后再進(jìn)行退火工藝，以降低第一結(jié)構(gòu)層56與第二結(jié)構(gòu)層58的應(yīng)力，用于構(gòu)成低應(yīng)力結(jié)構(gòu)層。
值得說明的是隨著第一結(jié)構(gòu)層56與第二結(jié)構(gòu)層58所使用的材料的不同，所產(chǎn)生的應(yīng)力方向也有所不同，在此狀況下應(yīng)根據(jù)應(yīng)力方向在離子注入工藝中選用的不同種類的摻雜。舉例來說，若第一結(jié)構(gòu)層56與第二結(jié)構(gòu)層58所使用的材料為非晶硅或多晶硅，一般容易產(chǎn)生壓縮應(yīng)力，在此狀況下選用硼離子作為摻雜可在退火工藝后提供拉伸應(yīng)力，進(jìn)而調(diào)整第一結(jié)構(gòu)層56與第二結(jié)構(gòu)層58的應(yīng)力，使之降低。另外，若第一結(jié)構(gòu)層56與第二結(jié)構(gòu)層58所使用的材料為半非晶硅，一般而言容易產(chǎn)生拉伸應(yīng)力，在此狀況下選用磷離子作為摻雜可在退火工藝后提供壓縮應(yīng)力，進(jìn)而調(diào)整第一結(jié)構(gòu)層56與第二結(jié)構(gòu)層58的應(yīng)力。另外，除了利用離子注入工藝調(diào)整第一結(jié)構(gòu)層56與第二結(jié)構(gòu)層58的應(yīng)力的作法外，也可通過選用不同材料分別作為第一結(jié)構(gòu)層56與第二結(jié)構(gòu)層58的材料，或是控制第一結(jié)構(gòu)層56與第二結(jié)構(gòu)層58的厚度的比例方式，來達(dá)到降低應(yīng)力的功效。
如圖12與圖13所示，接著利用光刻與蝕刻技術(shù)去除部分第一結(jié)構(gòu)層56與第二結(jié)構(gòu)層58，以定義出隔膜的位置，其中圖12為俯視示意圖，而圖13則為圖12沿剖線BB’方向的剖面示意圖。
如圖14所示，接著進(jìn)行制作腔體的步驟。將第二結(jié)構(gòu)層58的表面通過黏著層60固定于承載基底62，例如晶片上，接著利用深蝕刻技術(shù)在基底50的背面形成多個(gè)對(duì)應(yīng)隔膜的腔體64，其中深蝕刻技術(shù)可為感應(yīng)耦合等離子體深蝕刻技術(shù)、X光深蝕刻技術(shù)或電子回旋共振等離子體深蝕刻技術(shù)等，且各腔體64具有垂直的側(cè)壁，并暴露出部分熱氧化層54。最后如圖15所示，通過腔體64蝕刻掉部分的熱氧化層54，使部分第一結(jié)構(gòu)層56與第二結(jié)構(gòu)層58形成懸浮狀態(tài)，即完成本發(fā)明制作微型麥克風(fēng)裝置的方法。
值得說明的是本發(fā)明的方法并不限于制作電容式微型麥克風(fēng)裝置，也可應(yīng)用于制作各式微型麥克風(fēng)裝置或其它具有懸浮隔膜結(jié)構(gòu)的裝置，例如微傳感器。此外，本發(fā)明制作熱氧化層的方法并不限于制作微型麥克風(fēng)裝置，而可應(yīng)用于其它任何熱氧化層的制作，用于縮減熱氧化工藝的時(shí)間。另外，利用控制結(jié)構(gòu)層的材料與厚度比例不同，配合選用不同摻雜以降低應(yīng)力的作法也不限于制作微型麥克風(fēng)裝置。
綜上所述，本發(fā)明制作電容式微型麥克風(fēng)裝置的方法包含有以下優(yōu)點(diǎn)(1)制作熱氧化層的時(shí)間大幅縮短。
(2)具有低應(yīng)力結(jié)構(gòu)層。
(3)腔體具有垂直的側(cè)壁，可提升裝置集成度。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求所做的等同變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種制作微型麥克風(fēng)裝置的方法，包含有提供基底；在所述基底的正面形成多個(gè)溝槽；進(jìn)行熱氧化工藝，在所述溝槽的內(nèi)壁與所述基底的所述正面形成熱氧化層，且所述熱氧化層填滿所述溝槽；在所述熱氧化層上形成第一結(jié)構(gòu)層；在所述第一結(jié)構(gòu)層中注入多個(gè)摻雜；在所述第一結(jié)構(gòu)層上形成第二結(jié)構(gòu)層；進(jìn)行退火工藝，以降低所述第一結(jié)構(gòu)層與所述第二結(jié)構(gòu)層的應(yīng)力；以及將所述第二結(jié)構(gòu)層固定于承載基底上，并利用深蝕刻技術(shù)在所述基底的背面形成多個(gè)對(duì)應(yīng)所述隔膜的腔體，所述腔體具有垂直的側(cè)壁，且所述腔體暴露出部分的所述第一結(jié)構(gòu)層。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述溝槽利用感應(yīng)耦合等離子體深蝕刻技術(shù)、X光深蝕刻技術(shù)或電子回旋共振等離子體深蝕刻技術(shù)來形成。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述熱氧化層的厚度等于所述溝槽的深度與形成在所述正面的所述熱氧化層的厚度的總和。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一結(jié)構(gòu)層與所述第二結(jié)構(gòu)層的材料包含有單晶硅、非晶硅或多晶硅。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述摻雜包含有硼離子或磷離子。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一結(jié)構(gòu)層與所述第二結(jié)構(gòu)層的應(yīng)力通過控制所述摻雜的濃度加以調(diào)整。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一結(jié)構(gòu)層與所述第二結(jié)構(gòu)層的應(yīng)力通過控制所述第一結(jié)構(gòu)層與所述第二結(jié)構(gòu)層的厚度比例加以調(diào)整。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述腔體利用感應(yīng)耦合等離子體深蝕刻技術(shù)、X光深蝕刻技術(shù)或電子回旋共振等離子體深蝕刻技術(shù)來形成。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，還包含有在所述退火工藝之后定義所述第一結(jié)構(gòu)層與所述第二結(jié)構(gòu)層的圖案，以形成多個(gè)隔膜。
10.一種制作熱氧化層的方法，包含有提供基底；在所述基底的表面形成多個(gè)溝槽；以及進(jìn)行熱氧化工藝，在所述溝槽的內(nèi)壁與所述基底的所述表面形成熱氧化層，且所述熱氧化層填滿等溝槽；其中，所述熱氧化層的厚度等于所述溝槽的深度與形成在所述表面的所述熱氧化層的厚度的總和。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述溝槽利用感應(yīng)耦合等離子體深蝕刻技術(shù)、X光深蝕刻技術(shù)或電子回旋共振等離子體深蝕刻技術(shù)來形成。
12.一種制作低應(yīng)力結(jié)構(gòu)層的方法，包含有提供基底；在所述基底的表面形成第一結(jié)構(gòu)層；在所述第一結(jié)構(gòu)層中注入多個(gè)摻雜；在所述第一結(jié)構(gòu)層上形成第二結(jié)構(gòu)層；以及進(jìn)行退火工藝，以降低所述第一結(jié)構(gòu)層與所述第二結(jié)構(gòu)層的應(yīng)力，其中所述第一結(jié)構(gòu)層與所述第二結(jié)構(gòu)層即構(gòu)成低應(yīng)力結(jié)構(gòu)層。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述第一結(jié)構(gòu)層與所述第二結(jié)構(gòu)層的材料包含有單晶硅、非晶硅或多晶硅。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述摻雜包含有硼離子或磷離子。
15.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述第一結(jié)構(gòu)層與所述第二結(jié)構(gòu)層的應(yīng)力通過控制所述摻雜的濃度加以調(diào)整。
16.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述第一結(jié)構(gòu)層與所述第二結(jié)構(gòu)層的應(yīng)力通過控制所述第一結(jié)構(gòu)層與所述第二結(jié)構(gòu)層的厚度比例加以調(diào)整。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制作微型麥克風(fēng)裝置及其熱氧化層與低應(yīng)力結(jié)構(gòu)層的方法。所述方法包括提供基底，并在基底的正面形成多個(gè)溝槽。接著在溝槽的內(nèi)壁與基底的正面形成熱氧化層并填滿溝槽。之后在熱氧化層上形成第一結(jié)構(gòu)層，且在第一結(jié)構(gòu)層中注入摻雜，再在第一結(jié)構(gòu)層上形成第二結(jié)構(gòu)層，并進(jìn)行退火工藝，以降低第一結(jié)構(gòu)層與第二結(jié)構(gòu)層的應(yīng)力。隨后定義第一結(jié)構(gòu)層與第二結(jié)構(gòu)層的圖案，以形成多個(gè)隔膜。最后將第二結(jié)構(gòu)層固定于承載基底上，并利用深蝕刻技術(shù)在基底的背面形成多個(gè)對(duì)應(yīng)隔膜的腔體，且腔體具有垂直的側(cè)壁，并暴露出部分的第一結(jié)構(gòu) 層。
文檔編號(hào)H01L21/00GK1942023SQ20051010881
公開日2007年4月4日 申請(qǐng)日期2005年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月30日
發(fā)明者林弘毅, 周堯天, 劉娉婷 申請(qǐng)人:探微科技股份有限公司