[发明专利]硅基单面加工悬浮结构微机械电感的制作方法

摘要

本发明属于半导体器件及集成电路制作技术领域，包括备片、清洗热氧化；淀积氮化硅阻挡层；第一次光刻，刻蚀氮化硅阻挡层；刻蚀二氧化硅；阳极氧化，形成多孔硅；去除二氧化硅、氮化硅；淀积二氧化硅支撑膜；致密；在硅片上溅射铝；第二次光刻，腐蚀铝，形成下层铝线；淀积氮化硅绝缘层；第三次光刻，刻蚀氮化硅绝缘层；在绝缘膜上溅射铝，作为上层金属；第四次光刻，腐蚀铝，形成上层铝线；合金；第五次光刻，形成释放孔；释放多孔硅；清洗、烘干。本方法不仅可以制作出悬浮结构MEMS电感，而且可以制作采用类似悬浮结构的滤波器、振荡器等，同时，完全的CMOS兼容工艺可以大大提高系统的集成度，降低系统成本，可望得到广泛应用。

主权项

1、一种硅基单面加工悬浮结构微机械电感的制作方法，包括以下步骤：1)备片、清洗：以厚度为400-600μm、单面抛光的硅片作为衬底，采用硫酸+双氧水煮沸的方法进行清洗后去离子水漂洗并烘干；2)热氧化：将准备好的硅片放入氧化炉中，在1000-1100℃下与纯氧气反应，在硅片的抛光面生成45-55nm的二氧化硅作为去应力层；3)淀积氮化硅阻挡层：采用化学气相淀积的方法，在硅片正面形成厚度为180-220nm的氮化硅，作为后续工艺“阳极氧化”的阻挡层；4)第一次光刻，刻蚀氮化硅阻挡层：对已淀积了氮化硅的硅片进行光刻，暴露出需要去除的氮化硅区域，然后进行刻蚀，去除待阳极氧化区域的氮化硅，露出下面的二氧化硅层；5)刻蚀二氧化硅：将暴露的二氧化硅去除，露出硅衬底，然后将光刻胶去除；6)阳极氧化，形成多孔硅：在15～25％的氢氟酸溶液中进行阳极氧化，氧化的电流密度为40±5mA/cm2，在暴露的硅片正面生成厚度为15-30μm的多孔硅；7)去除二氧化硅、氮化硅：将生成好多孔硅的硅片置于8％～10％的氢氟酸溶液中常温浸泡2～3小时，彻底除去硅片表面的二氧化硅和氮化硅，以提高后续工艺中薄膜与硅衬底的接触，提高器件的整体质量；8)淀积二氧化硅：在硅片正面淀积厚度为500±50nm的二氧化硅，作为悬浮结构的支撑薄膜；9)致密：将淀积了二氧化硅薄膜后的硅片在氧气中加热至900～1000℃，保持20～30分钟，进行致密，以改善二氧化硅薄膜的力学性能，提高薄膜的质量；10)在硅片上溅射铝：根据电学设计参数的要求，在硅片上溅射厚度为400～600nm的铝，作为下层金属；11)第二次光刻，腐蚀铝，形成下层铝线：首先在铝表面形成一定的起保护作用的光刻胶图形，然后进行腐蚀，形成满足设计要求的下层铝线图形，腐蚀完毕后将光刻胶去除；12)淀积氮化硅绝缘层：采用等离子体化学气相淀积的方法，在硅片正面淀积300nm±50nm的氮化硅，作为两层金属之间的绝缘层；13)第三次光刻，刻蚀氮化硅绝缘层：在氮化硅绝缘层上刻蚀出两层金属间的接触孔，以便进行两层金属的互联；14)在绝缘层上溅射铝，作为上层金属：根据电路设计参数的要求，溅射厚度为1～5μm的铝；15)第四次光刻，腐蚀铝，形成上层铝线：采用与第11步工艺相同的光刻、腐蚀、去胶工艺，对铝进行腐蚀，形成满足设计要求的上层铝线图形；16)合金：将形成了双层金属的硅片置于400～500℃环境中，同时通入保护气体，加热25±5分钟，进行合金，以改善两层金属铝的接触，减小接触电阻，提高电感性能；17)第五次光刻，形成释放孔：采用采用与第4、第5步相同的光刻及刻蚀工艺，形成一些腐蚀孔，暴露出多孔硅，以便进行多孔硅的释放，最后将光刻胶去除；18)释放多孔硅：将硅片置于掺入硅粉和过硫酸铵的四甲基氢氧化铵溶液中，在水浴中加热15～30分钟，进行多孔硅的释放，形成悬浮结构；19)清洗、烘干：将制作好的硅片用大量去离子水浸泡、清洗后置于不高于100℃烘箱中烘干。