低應(yīng)力原位摻雜的多晶硅薄膜的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種低應(yīng)力原位摻雜的多晶硅薄膜的制造方法，包括步驟：提供硅襯底；在硅襯底的正面和背面分別形成氧化層；在氧化層上分別淀積生長原位摻雜的多晶硅薄膜；對當(dāng)前結(jié)構(gòu)作退火以調(diào)節(jié)多晶硅薄膜的應(yīng)力；在硅襯底正面的多晶硅薄膜上涂覆光刻膠保護(hù)，對硅襯底背面的多晶硅薄膜進(jìn)行刻蝕，至露出氧化層時停止。本發(fā)明簡化了工藝步驟，薄膜內(nèi)部離子濃度分布的均勻性更好。
【專利說明】低應(yīng)力原位摻雜的多晶硅薄膜的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)制造【技術(shù)領(lǐng)域】，具體來說，本發(fā)明涉及一種低應(yīng)力原位摻雜的多晶硅薄膜的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前市場上用的MEMS麥克風(fēng)通常是電容式麥克風(fēng)，其主要結(jié)構(gòu)是一個可動的薄膜和一個幾乎不動的背板。形成電容的兩個電極可能是多晶硅、單晶硅、多晶硅加氮化硅的復(fù)合層、氮化娃和金屬的復(fù)合層等材料。
[0003]其中，多晶硅電極通常有兩種制造方法，一種是先淀積不摻雜的多晶硅，然后做注入或者擴(kuò)散實現(xiàn)；另一種是直接淀積摻雜的多晶娃。對于做MEMS麥克風(fēng)電極的多晶娃而言，既要是導(dǎo)體又要控制多晶硅的應(yīng)力，所以第一種方法相對而言比較困難，而且很容易導(dǎo)致多晶硅內(nèi)部離子濃度的不均勻。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種低應(yīng)力原位摻雜的多晶硅薄膜的制造方法，能夠簡化工藝步驟，改善內(nèi)部離子濃度分布的均勻性。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種低應(yīng)力原位摻雜的多晶硅薄膜的制造方法，包括步驟:
[0006]A.提供硅襯底；
[0007]B.在所述硅襯底的正面和背面分別形成氧化層；
[0008]C.在所述氧化層上分別淀積生長原位摻雜的多晶硅薄膜；
[0009]D.對當(dāng)前結(jié)構(gòu)作退火以調(diào)節(jié)所述多晶硅薄膜的應(yīng)力；
[0010]E.在所述硅襯底正面的所述多晶硅薄膜上涂覆光刻膠保護(hù)，對所述硅襯底背面的所述多晶硅薄膜進(jìn)行刻蝕，至露出所述氧化層時停止。
[0011]可選地，在上述步驟B之后還具有步驟:
[0012]B1.測量所述多晶硅薄膜淀積之前所述硅襯底和所述氧化層所構(gòu)成的當(dāng)前結(jié)構(gòu)的應(yīng)力信息，進(jìn)而獲取相應(yīng)的應(yīng)力數(shù)值。
[0013]可選地，在上述步驟E之后還具有步驟:
[0014]El.測量所述硅襯底背面的所述多晶硅薄膜去除之后所述硅襯底、所述氧化層和所述硅襯底正面的所述多晶硅薄膜所構(gòu)成的當(dāng)前結(jié)構(gòu)的應(yīng)力信息，進(jìn)而獲取相應(yīng)的應(yīng)力數(shù)值。
[0015]可選地，所述應(yīng)力信息包括翹曲度、曲率半徑。
[0016]可選地，在上述步驟C中，所述多晶硅薄膜的淀積溫度為500°C至700°C。
[0017]可選地，所述多晶硅薄膜的方塊電阻小于200Ω/ 口。
[0018]可選地，所述退火的溫度為700°C至1100°C。
[0019]可選地，所述多晶硅薄膜的應(yīng)力值為負(fù)的數(shù)百兆帕(壓應(yīng)力)至正的數(shù)百兆帕(張應(yīng)力)。
[0020]可選地，所述應(yīng)力值系通過調(diào)節(jié)所述退火的溫度和時間來實現(xiàn)。
[0021]可選地，符合應(yīng)力測試的所述多晶硅薄膜能應(yīng)用于MEMS麥克風(fēng)。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0023]本發(fā)明提出的制造方法主要包括原位摻雜的多晶硅薄膜的生長和高溫退火以調(diào)節(jié)薄膜應(yīng)力等步驟。由于采用了原位摻雜的多晶硅，不需要額外的注入或者擴(kuò)散等動作來實現(xiàn)多晶硅摻雜，減少了工藝步驟之外，同時也降低了注入或者擴(kuò)散摻雜帶來的離子濃度分布的不均勻性。
[0024]另外，由于采用了原位摻雜的多晶硅，其內(nèi)部離子濃度分布均勻性好，只需要一次高溫退火工藝單獨調(diào)節(jié)應(yīng)力即可，工藝簡單，而常規(guī)的多晶硅應(yīng)力調(diào)節(jié)至少需要摻雜和退火兩步工藝實現(xiàn)。
[0025]本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于制造MEMS麥克風(fēng)等微型傳感器。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]本發(fā)明的上述的以及其他的特征、性質(zhì)和優(yōu)勢將通過下面結(jié)合附圖和實施例的描述而變得更加明顯，其中:
[0027]圖1至圖5為本發(fā)明一個實施例的低應(yīng)力原位摻雜的多晶硅薄膜的制造工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合具體實施例和附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，在以下的描述中闡述了更多的細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明顯然能夠以多種不同于此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下根據(jù)實際應(yīng)用情況作類似推廣、演繹，因此不應(yīng)以此具體實施例的內(nèi)容限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0029]圖1至圖5為本發(fā)明一個實施例的低應(yīng)力原位摻雜的多晶硅薄膜的制造工藝流程圖。需要注意的是，這些附圖均僅作為示例，其并非是按照等比例的條件繪制的，并且不應(yīng)該以此作為對本發(fā)明實際要求的保護(hù)范圍構(gòu)成限制。該制造方法主要包括如下步驟:
[0030]首先，如圖1所示，提供一硅襯底100。
[0031]其次，如圖2所示，在硅襯底100的正面和背面分別形成氧化層102或者其他材料，以方便后續(xù)多晶硅薄膜的背刻和可增加的應(yīng)力測試。例如，在多晶硅薄膜104 (圖3)淀積之前，測量一下硅襯底100及其正面和背面的氧化層102所構(gòu)成的當(dāng)前結(jié)構(gòu)的應(yīng)力信息，進(jìn)而獲取相應(yīng)的應(yīng)力數(shù)值。該應(yīng)力信息主要為翹曲度和曲率半徑。
[0032]然后，如圖3所示，在氧化層102上分別淀積生長原位摻雜的多晶硅薄膜104。該多晶硅薄膜104的淀積溫度一般為500°C至700°C，多晶硅薄膜104的方塊電阻通常小于200 Ω / 口，淀積溫度和摻雜濃度可以根據(jù)具體要求調(diào)節(jié)相應(yīng)工藝參數(shù)。
[0033]接著，如圖4所示，對當(dāng)前結(jié)構(gòu)作退火以調(diào)節(jié)多晶硅薄膜104的應(yīng)力。退火的溫度通常為700°C至1100°C，多晶硅薄膜104的應(yīng)力值可以從負(fù)的數(shù)百兆帕(壓應(yīng)力)至正的數(shù)百兆帕(張應(yīng)力)。該應(yīng)力值可以通過調(diào)節(jié)退火的溫度和時間來實現(xiàn)。
[0034]最后，如圖5所示，在硅襯底100正面的多晶硅薄膜104上涂覆光刻膠保護(hù)(未圖示)，再對硅襯底100背面的多晶硅薄膜104進(jìn)行刻蝕，至露出氧化層102時停止。當(dāng)然，在正面涂膠保護(hù)、背刻多晶硅(即把硅襯底100背面的多晶硅薄膜104去除)之后，還可以測量一下硅襯底100、氧化層102和硅襯底100正面的多晶硅薄膜104所構(gòu)成的當(dāng)前結(jié)構(gòu)的應(yīng)力信息，進(jìn)而獲取相應(yīng)的應(yīng)力數(shù)值。同樣地，該應(yīng)力信息主要為翹曲度和曲率半徑。為減少測試誤差，背刻多晶硅時要盡量減少對下面的氧化層102的刻蝕。符合應(yīng)力測試的多晶硅薄膜104能應(yīng)用于MEMS麥克風(fēng)等微型傳感器。
[0035]其中，上述第二步和第五步主要是為了測試應(yīng)力而增加的工藝步驟。把多晶硅薄膜的淀積和退火條件確認(rèn)以后，該薄膜可以應(yīng)用到MEMS麥克風(fēng)等需要薄膜的產(chǎn)品上去。
[0036]綜上所述，本發(fā)明提出的制造方法主要包括原位摻雜的多晶硅薄膜的生長和高溫退火以調(diào)節(jié)薄膜應(yīng)力等步驟。由于采用了原位摻雜的多晶硅，不需要額外的注入或者擴(kuò)散等動作來實現(xiàn)多晶硅摻雜，減少了工藝步驟之外，同時也降低了注入或者擴(kuò)散摻雜帶來的離子濃度分布的不均勻性。
[0037]另外，由于采用了原位摻雜的多晶硅，其內(nèi)部離子濃度分布均勻性好，只需要一次高溫退火工藝單獨調(diào)節(jié)應(yīng)力即可，工藝簡單，而常規(guī)的多晶硅應(yīng)力調(diào)節(jié)至少需要摻雜和退火兩步工藝實現(xiàn)。
[0038]本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于制造MEMS麥克風(fēng)等微型傳感器。
[0039]本發(fā)明雖然以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動和修改。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何修改、等同變化及修飾，均落入本發(fā)明權(quán)利要求所界定的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種低應(yīng)力原位摻雜的多晶硅薄膜的制造方法，包括步驟: A.提供硅襯底(100)； B.在所述硅襯底(100)的正面和背面分別形成氧化層(102)； C.在所述氧化層(102)上分別淀積生長原位摻雜的多晶硅薄膜(104)； D.對當(dāng)前結(jié)構(gòu)作退火以調(diào)節(jié)所述多晶娃薄膜(104)的應(yīng)力； E.在所述硅襯底(100)正面的所述多晶硅薄膜(104)上涂覆光刻膠保護(hù)，對所述硅襯底(100)背面的所述多晶硅薄膜(104)進(jìn)行刻蝕，至露出所述氧化層(102)時停止。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶硅薄膜的制造方法，其特征在于，在上述步驟B之后還具有步驟: B1.測量所述多晶硅薄膜(104)淀積之前所述硅襯底(100)和所述氧化層(102)所構(gòu)成的當(dāng)前結(jié)構(gòu)的應(yīng)力信息，進(jìn)而獲取相應(yīng)的應(yīng)力數(shù)值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多晶硅薄膜的制造方法，其特征在于，在上述步驟E之后還具有步驟: El.測量所述硅襯底(100)背面的所述多晶硅薄膜(104)去除之后所述硅襯底(100)、所述氧化層(102)和所述硅襯底(100)正面的所述多晶硅薄膜(104)所構(gòu)成的當(dāng)前結(jié)構(gòu)的應(yīng)力信息，進(jìn)而獲取相應(yīng)的應(yīng)力數(shù)值。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的多晶硅薄膜的制造方法，其特征在于，所述應(yīng)力信息包括翹曲度、曲率半徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多晶硅薄膜的制造方法，其特征在于，在上述步驟C中，所述多晶硅薄膜(104)的淀積溫度為500°C至700°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多晶硅薄膜的制造方法，其特征在于，所述多晶硅薄膜(104)的方塊電阻小于200 Ω / 口。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多晶硅薄膜的制造方法，其特征在于，所述退火的溫度為700。。至 1100。。。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多晶硅薄膜的制造方法，其特征在于，所述多晶硅薄膜(104)的應(yīng)力值為負(fù)的數(shù)百兆帕至正的數(shù)百兆帕。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的多晶硅薄膜的制造方法，其特征在于，所述應(yīng)力值系通過調(diào)節(jié)所述退火的溫度和時間來實現(xiàn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的多晶硅薄膜的制造方法，其特征在于，符合應(yīng)力測試的所述多晶硅薄膜(104)能應(yīng)用于MEMS麥克風(fēng)。
【文檔編號】H04R31/00GK103888886SQ201410095540
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月14日
【發(fā)明者】顏毅林, 晁磊, 萬建安, 戴竝盈, 徐元俊 申請人:上海先進(jìn)半導(dǎo)體制造股份有限公司