[发明专利]一种在基板中形成微细结构的方法及微细结构

说明书

本申请提供一种在基板中形成微细结构的方法及微细结构，该方法包括：在基板的表面形成复数个孔洞，所述孔洞的横向尺寸为0.1‑5微米；以及将具有所述复数个孔洞的所述基板在氢气气氛中进行加热到预定温度的处理，通过所述处理，所述复数个孔洞在所述基板的内部互相连通形成空腔，并且，在所述基板的表面形成覆盖所述空腔的薄膜。根据本申请，能够使空腔的制造工艺比较简单、空腔形态容易控制，并且，由于空腔的背面有基板的保护，空腔上方的悬空微细结构不易受损伤，对微细结构的制造工艺和使用方式的限制减少。

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，尤其涉及一种在基板中形成微细结构的方法及微细结构。

背景技术

在半导体器件，特别是微机电系统(MEMS：Micro Electro Mechanical Systems)器件中，根据器件的功能需求，常常需要在基板上把微细结构制造在中空腔上，或是把微细结构悬空起来。有时，中空腔还需要密封。比如一些压力传感器，超声波传感器，例如，电容式微机械超声传感器(CMUT，Capacitive Micromachined Ultrasonic Transduce)就需要密封的中空腔；再比如，一些具有振动结构的传感器把振动部分悬空起来；再比如，一些温度传感器需要把感温部分构架在绝热功能较好的薄膜上，把薄膜和基板间的热传导降至最小。

通常，中空腔需要用牺牲层来形成。即，先用某种材料形成与中空腔同样的结构，在这种材料上面形成覆盖层之后，再把这种材料除去，形成中空腔。这种材料因为不被留下来构成功能结构，所以被称为牺牲层。中空腔形成后，可以进一步形成悬空的微细结构。

另外，形成悬空的微细结构的另一个常用的方法是：对需要悬空的微细结构下面的基板进行加工。比如，在需要悬空的微细结构形成后，从微细结构方向用药液或气体去除其下方的基板的一部分，使微细结构悬空；或者从基板的背面向着微细结构方向腐蚀去掉微细结构下方的基板，只留下构成微细结构的薄膜。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

发明内容

本申请的发明人认为，现有的形成微细结构的方法都有各自的缺陷。

用牺牲层方法形成中空腔结构时，制造工艺较多，对工艺条件和牺牲层材料的限制较大，而且，如果中空腔结构较厚、尺寸较大时，牺牲层的形成和去除都有困难。

从需要悬空的微细结构方向对下面的基板进行加工形成中空腔时，中空腔形状的设计局限大，加工尺寸的控制精度也不够高。例如，从基板的背面向着微细结构方向去除微细结构下方的基板时，需要刻透较厚的基板(一般在400微米以上)，因而加工时间长，加工成本高，构成微细结构的薄膜在加工过程中受到的损伤也较大；另外，由于基板完全刻透，很薄的微细结构薄膜(一般只有几微米厚)失去了保护，很容易破裂，因此在制造和使用上都有限制。

本申请提供一种在基板中形成微细结构的方法及微细结构，在该方法中，对具有复数个孔洞的基板在氢气气氛下进行高温处理，能够使这些孔洞彼此连通形成空腔，由此，能够使空腔的制造工艺比较简单、空腔形态容易控制，并且，由于空腔的背面有基板的保护，空腔上方的悬空微细结构不易受损伤，对微细结构的制造工艺和使用方式的限制减少。

根据本申请实施例的一个方面，提供一种在基板中形成微细结构的方法，包括：

在基板的表面形成复数个孔洞，所述孔洞的横向尺寸为0.1-5微米；以及

将具有所述复数个孔洞的所述基板在氢气气氛中进行加热到预定温度的处理，通过所述处理，所述复数个孔洞在所述基板的内部互相连通形成空腔，并且，在所述基板的表面形成覆盖所述空腔的薄膜。

根据本申请实施例的另一个方面，其中，所述孔洞的横向尺寸小于所述孔洞的纵向尺寸。