[发明专利]一种微系统薄膜平坦化方法

说明书

本发明公开了一种微系统薄膜平坦化方法，其中包括：提供形成有图形化薄膜的半导体衬底；在图形化薄膜上形成平坦层，对图形化薄膜形成图形化填充；采用多区域抛光头对平坦层抛光至预设厚度；抛光时间不大于3min；对抛光后的平坦层在化学机械平坦化设备内进行清洗。本发明方法制作薄膜时厚度更易于控制，且获得的薄膜平坦度及稳定性更加良好。

技术领域

本发明涉及微系统技术领域，尤其涉及一种微系统薄膜平坦化方法。

背景技术

电容式麦克风一般通过声波作用于电容的薄膜，由于薄膜的振动导致上下极板之间的间距的改变，从而改变电容的大小，进而获得对应的检测电信号；其中电容间形成的上下基板的距离(牺牲层的厚度)和表面的平坦度(牺牲层的表面平整度)对于检测信号的灵敏度尤为重要。现有技术中制作该电容式麦克风的方法如下，对标准硅片进行热氧化形成二氧化硅薄膜；然后在二氧化硅薄膜上上先后淀积氮化硅，多晶硅，氮化硅形成图形化薄膜；接着，淀积两层平坦层，并对平坦层进行化学机械平坦化处理(chemical-mechanicalplanarization，CMP)得到牺牲层；接着形成上下电极；最后释放牺牲层后可形成电容结构。在对两次积淀平坦层进行抛光处理的过程中，由于需要去除的厚度高达2-3um，远远超过IC(Integrated Circuit，集成电路)薄膜工艺厚度的二氧化硅，且要保证剩余二氧化硅的厚度在要求厚度范围之内。不仅如此，制造过程中还要求在经过CMP后，牺牲层的中心区域的台阶差较小。然而，CMP是一种十分精细化的平坦化方法，以化学和机械的平衡达到高精度的表面平坦化，以去除高点比低点快的方法从而达到全局平坦化，去除率以埃计算且氧化物的典型去除率2000埃-5000埃，而微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)厚膜工艺要求至少去除2um以上，这将导致抛光时间长达4分钟以上，由此形成的晶圆内部积聚大量的热量从而致使化学反应增强，化学反应和机械去除的动态平衡将难以在这么长时间维持稳定，部分低矮的区域由于化学反应活跃将会出现大面积的化学侵蚀，导致片内非均匀性(WIWNU)较差，厚度也难以控制在指定的范围内，且MEMS一般图形间距较大，长时间抛光将导致蝶形缺陷(Dishing)持续增大，中心区域的平坦难以有效保证。

综上可见，目前在微系统薄膜的制作过程中所使用的平坦化方法会导致牺牲层薄膜的厚度、平坦度及稳定性难以控制。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提出了一种微系统薄膜平坦化方法，制作薄膜时厚度更易于控制，且获得的薄膜平坦度及稳定性更加良好。

第一方面，本申请通过一实施例提供如下技术方案：

一种微系统薄膜平坦化方法，包括：

提供形成有图形化薄膜的半导体衬底；在所述图形化薄膜上形成平坦层，对所述图形化薄膜形成图形化填充；采用多区域抛光头对所述平坦层抛光至预设厚度；其中，抛光时间不大于3min；对抛光后的所述平坦层在化学机械平坦化设备内进行清洗。

可选的，所述采用多区域抛光头对所述平坦层抛光至预设厚度，包括：

控制所述抛光头压力为不小于5psi、转速不小于100rpm、所述抛光头和抛光台的转速差异不大于6rpm，以使所述抛光速率达到8000/分钟-13000埃/分钟。

可选的，抛光时采用的抛光液中的研磨颗粒直径为50nm-80nm。

可选的，所述采用多区域抛光头对所述平坦层抛光至预设厚度，包括：

采用多区域抛光头对所述平坦层抛光，并在抛光过程中过滤抛光液中直径大于等于1um的颗粒，直至抛光至预设厚度。

可选的，所述采用多区域抛光头对所述平坦层抛光至预设厚度之后，还包括：

对抛光后且清洗前的所述平坦层进行预设时长的水抛。

可选的，所述预设时长为20-40秒。