[发明专利]刻蚀牺牲层形成间隙的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微电子领域形成间隙的方法，尤其涉及一种刻蚀牺牲层形成间隙的方法。

背景技术

在微电子制造工艺，特别是在MEMS制造工艺中，常常需要在两种材料层之间形成间隙，目前形成间隙的主要方法是先在两种需要形成间隙的材料之间沉积一层牺牲层，然后通过刻蚀的方法除掉部分牺牲层从而形成间隙。刻蚀的方法主要有两种，一种是湿法刻蚀，一种是干法刻蚀。

湿法刻蚀也叫做化学湿法腐蚀，即通过具有腐蚀性的液体腐蚀牺牲层的方式除去牺牲层，在两种材料之间形成间隙。湿法刻蚀的优点为成本较低且操作简单，可以选择性地刻蚀不同的材料，但是其缺点为各向同性腐蚀，即横向和纵向的腐蚀速率相同，导致腐蚀形成的图形分辨率低。

干法刻蚀技术是一个非常广泛的概念，所有不涉及化学腐蚀液体的刻蚀技术都称为干法刻蚀，其中，反应离子刻蚀是应用最广泛的干法刻蚀。干法刻蚀的优点为具有各向异性的特点，所刻蚀出的图形分辨率较高，但是其缺点为对材料的刻蚀无选择性，刻蚀过程操作复杂，无法实现量产。

随着大规模集成电路技术和微机械技术的发展，微电子器件对材料的微细结构的精度要求越来越高，所需在两种材料之间形成的间隙也越来越小，为满足设计的要求，牺牲层需尽量薄。但是，牺牲层变薄后，在对其刻蚀时产生两种负作用：如果用湿法刻蚀，无法满足微细结构对精度的要求，且由于间隙很小，牺牲层两端的材料层易形成粘附现象；如果用干法刻蚀，虽然可以很好的控制微细结构的精度，但是由于干法刻蚀的反应离子刻蚀具有较高能量，会因为轰击对牺牲层之外的材料造成损伤，影响材料的性能。

C.H.Mastrangelo提到一种刻蚀牺牲层在两层材料之间形成间隙的方法(请参见“Adhesion-related failure mechanisms in micromechanical devices”，C.H.Mastrangelo，Tribology Letters，Vol3，P223(1997))。该方法首先在一材料层上沉积一牺牲层，通过干法刻蚀在牺牲层中形成凹槽，然后在牺牲层上沉积图形化的另一材料层，使部分牺牲层暴露出，形成刻蚀牺牲层的窗口，因为牺牲层上凹槽的存在，此材料层上存在一向下的凸点。通过湿法刻蚀去掉牺牲层，在两层材料层之间形成间隙，由于凸点的存在可以防止上下两层材料粘附的现象，但是由于凸点是由材料层本身构成，并不能达到较为理想的防止粘附现象，而由于牺牲层上凹槽的存在，造成在该牺牲层上沉积图形化的另一材料层时的工艺复杂，故整个过程工艺繁琐，不适合大规模生产。

因此，确有必要提供一种刻蚀牺牲层形成间隙的方法，该方法工艺简单，适合大规模生产，且可有效避免两材料层之间形成粘附。

发明内容

本技术方案涉及一种刻蚀牺牲层形成间隙的方法，其包括以下步骤：提供一基底，在该基底上沉积一第一材料层；在第一材料层上沉积一牺牲层；在牺牲层上形成图形化的第二材料层；干法刻蚀部分牺牲层；湿法刻蚀部分剩余牺牲层，在第一材料层和第二材料层之间形成间隙，使牺牲层在第二材料层上靠近第一材料层的一侧形成凸点。

与现有技术相比较，本技术方案所提供的刻蚀牺牲层形成间隙的方法，直接利用牺牲层本身在第一材料层和第二材料层的间隙内形成凸点结构，有效避免了第一材料层与第二材料层之间因为间隙较小而造成相互粘附的现象，且该方法工艺简单，易操作，适合量产。

附图说明

图1是本技术方案实施例刻蚀牺牲层形成间隙的过程示意图。

图2是本技术方案实施例刻蚀牺牲层形成间隙的方法的流程图。

具体实施方式

以下将结合附图详细说明本技术方案刻蚀牺牲层形成间隙的方法。

请参阅图1及图2，本技术方案实施例提供一种刻蚀牺牲层14形成间隙的方法，其具体包括以下步骤：

(一)提供一硅基底10，在该硅基底10上沉积一第一材料层12。

本技术方案中，沉积的方法可选择等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)或者低压化学气相沉积法(LPCVD)，本实施例优选为PECVD。

所述第一材料层12的材料包括金属、合金或复合材料，第一材料层12的厚度不限，本实施例第一材料层12的材料优选为铜，其厚度为100纳米。

(二)在第一材料层12上沉积一牺牲层14。

所述牺牲层14的材料包括二氧化硅或金属，其厚度与需要在两材料层之间形成的间隙的宽度有关，本技术方案所提供的方法可以刻蚀出的最小间隙宽度为10纳米，故牺牲层14的厚度大于等于10纳米。本实施例中，牺牲层14的厚度为4微米。

(二)在牺牲层14上形成图形化的第二材料层16。