本发明涉及微机电系统（ MEMS )制造领域， 并且更具体地涉及

MEMS结构的牺牲层湿法腐蚀方法和用该方法� �到的 MEMS结构。 背景技术

MEMS ( Micro-Electro-Mechanical Systems )微机电系统是指可批 量制作的， 集微型机构、 微型传感器、 微型执行器以及信号处理和控 制电路、 直至接口、 通信和电源等于一体的微型器件或系统。 MEMS 是随着半导体集成电路微细加工技术和超精密 机械加工技术的发展 而发展起来的。

在 MEMS 制造中， 通常会用到表面牺牲层技术， 即在形成微机 械结构的空腔或可活动的微结构过程中， 先在下层薄膜上用结构材料 淀积所需的各种特殊结构件， 再用化学刻蚀剂将此层薄膜腐蚀掉， 但 不损伤微结构件， 然后得到上层薄膜结构 （空腔或微结构件） 。 由于 被去掉的下层薄膜只起分离层作用， 故称其为牺牲层 （sacrificial layer )。 常用的结构材料有多晶硅、 单晶硅、 氮化硅、 氧化硅和金属 等， 常用牺牲层材料主要有氧化硅、 多晶硅、 光刻胶。 利用牺牲层可 制造出多种活动的微结构， 如微型桥、 悬臂梁及悬臂块等， 此外常被 用来制作敏感元件和执行元件， 如谐振式微型压力传感器、 谐振式微 型陀螺、 微型加速度计及微型马达、 各种制动器等。

目前现有的牺牲层制作技术主要为湿法腐蚀和 干法腐蚀， 这两种 技术对于牺牲层的腐蚀形貌均无法进行很好的 控制， 难以符合特定 MEMS结构的要求。 发明内容

鉴于现有技术的上述缺陷， 本发明提供了一种微机电系统 ( MEMS ) 结构的牺牲层湿法方法。 根据所述方法， 在所述牺牲层表 面施加增黏剂并且通过调整所述增黏剂的量来 改变牺牲层与光刻胶 之间的黏附性， 进而以湿法腐蚀得到所需腐蚀形貌的牺牲层。

在本发明的一些实施例中， 调整增黏剂的量包括对施加增黏剂的 牺牲层材料表面的黏附性进行检测并且根据黏 附性检测结果和所需 的腐蚀形貌来调整增黏剂的量。

优选地， 通过检测水滴在施加增黏剂的牺牲层材料表面 的接触角 来检测所述黏附性。

在本发明的一些实施例中， 通过调整增黏剂的量使得检测到的接 触角为大约 65度以得到直线斜坡形的腐蚀形貌。

在本发明的一些实施例中， 所述直线斜坡的角度大约为 40度。 在本发明的一些实施例中， 所述黏附剂为六曱基二硅氮曱烷， 并 且在所述牺牲层表面施加增黏剂包括将覆盖牺 牲层材料的衬底置于 烘箱中加热以及在达到一定温度之后向烘箱中 通入六曱基二硅氮曱 烷蒸气。

优选地， 通过控制通入六曱基二硅氮曱烷蒸气的时间来 调整增黏 剂的量。

在本发明的一些实施例中，采用 HF:NH4F=1:7的成分混合的緩沖 蚀刻液 ΒΟΕ(7:1)。

优选地， 在所述緩沖蚀刻液 ΒΟΕ(7:1)中腐蚀的时间为 30分钟。 在本发明的一些实施例中， 所述牺牲层为二氧化硅， 并且所述二 氧化硅覆盖在硅片衬底上。

在本发明的一些实施例中， 所述牺牲层的厚度大约为 6 μηι, 并且 通过化学气相沉积覆盖在硅片衬底上。

本发明还提供过了一种 机电系统（ MEMS )结构， 所述结构包 括根据前述任意一种方法所制作的牺牲层。

本发明所提供的方法通过在进行湿法腐蚀之前 调节 MEMS 牺牲 层表面与光刻胶的黏附性来改变用湿法腐蚀工 艺所形成的腐蚀形貌。 采用本发明所提供的方法，可以灵活地控制通 过湿法腐蚀制作 MEMS 牺牲层时所得到的腐蚀形貌， 尤其是得到直线斜坡形的腐蚀形貌， 从 而使 MEMS结构中的后续层有良好的覆盖性。 该方法具有操作筒单、 低成本及效率高等优点。 附图说明

以下将结合附图和实施例， 对本发明的技术方案作进一步的详细 描述。

图 1是根据本发明的一个实施例的 MEMS结构的牺牲层湿法腐 蚀方法的流程图。

图 2是通过本发明所提供的方法得到的 MEMS结构的牺牲层的 示意图。 具体实施方式

为使本发明的上述目的、 特征和优点更加明显易懂， 以下结合附 图和具体实施例进一步详细描述本发明。 需要说明的是， 附图中的各 结构只是示意性的而不是限定性的， 以使本领域普通技术人员能够最 佳地理解本发明的原理， 其不一定按比例绘制。

图 1是根据本发明的一个实施例的 MEMS结构的牺牲层湿法腐 蚀方法的流程图。 在该实施例中， 牺牲层为二氧化硅层， 其覆盖在硅 片衬底上。 本领域的技术人员应理解的是， 该实施例仅是示意性的， 本发明所提供的湿法腐蚀方法还可以适用于其 他类似的材料和结构。

首先， 在步骤 S101中提供覆盖二氧化硅的硅片衬底。 在实践中， 二氧化硅的厚度一般可以大约为 6~12μηι, 在一定条件下甚至可以达 到 20μηι。可以例如通过化学气相沉积 PECVD在硅片衬底上覆盖二氧 化硅层。

在步骤 S102 中， 在二氧化硅表面施加增黏剂。 在半导体器件制 造过程中， 增黏剂被广泛应用于光刻的涂胶工艺， 它的使用能够大大 改善光刻胶与基底表面的黏附性。 在一个实施例中， 所施加的增黏剂 可以是 HMDS ( Hexamethyldisilazane ) , 其化学全称是六曱基二硅氮 曱烷。

可以通过多种方式将 HMDS增黏剂施加在二氧化硅表面，其中包 括蒸气式涂布法。 在蒸气式涂布过程中， 可以将覆盖二氧化硅的硅片 衬底置于烘箱中加热并且在达到一定温度之后 向烘箱中通入 HMDS 蒸气。 将 HMDS施加在二氧化硅表面后， 通过在烘箱中进行烘烤， 可 生成以硅氮烷为主体的化合物。 作为一种表面活性剂， 其可以改变氧 化层表面的亲水性。通过调整 HMDS的用量可以将二氧化硅表面的粘 附性控制在所需的水平。

进而在步骤 S103中， 检测施加增黏剂的二氧化硅表面的黏附性。 例如， 可以通过检测水滴在施加增黏剂的二氧化硅表 面的接触角来检 测黏附性， 所述接触角如图 2中以 »所标识的那样。 一般而言， 黏附 性强的表面亲水性较差， 而黏附性较差的表面亲水性较强。 相应地， 水滴在偏亲水性的表面上所形成的接触角较小 ， 而在偏疏水性的表面 上所形成的接触角较大。 在实践中发现， 牺牲层表面与湿法腐蚀中所 用的光刻胶之间的黏附性强弱对最终所得到的 腐蚀形貌有很大的影 响。 因此， 可以通过在涂胶之前检测牺牲层表面的黏附性 来判断该黏 附性是否能够有利于得到所需要的腐蚀形貌， 例如直线斜坡形。

在步骤 S104中，根据步骤 S103中的黏附性检测结果和所需的腐 蚀形貌来调整增黏剂的量。 在实践中， 可以通过大量实验预先确定水 滴检测的接触角大小与最终可能得到的腐蚀形 貌之间的关系， 也即黏 附性与腐蚀形貌之间的关系。 由此， 在每次检测到水滴接触角之后根 据检测结果判断是否需要调整增黏剂的用量以 得到所需的腐蚀形貌。 进一步地， 可以首先对少量的测试片执行上述步骤以确定 与所需腐蚀 形貌对应的增黏剂用量， 从而在量产时将增黏剂用量控制在预定水平 以确保得到所需的腐蚀形貌。

在使用 HMDS的情况下， 可以通过控制向烘箱中通入 HMDS蒸 气的时间来调整增黏剂的量。

在步骤 S105 中， 将光刻胶涂布在施加增黏剂的二氧化硅表面， 并且进而， 在步骤 S106 中执行其他常规的湿法腐蚀步骤， 包括例如 曝光、 去胶、 化学蚀刻等等。 优选地， 在本发明的方法中可以采用 HF:NH ₄ F=1:7的成分混合的緩沖蚀刻液 ΒΟΕ(7:1)。

图 2是通过本发明所提供的方法得到的 MEMS结构的牺牲层的 示意图。在该实施例中，通过调整诸如 HMDS的增黏剂的量使得水滴 检测所得到的接触角 »为大约 65度。 在这种情况下， 牺牲层表面的 亲水性程度更高， 与光刻胶之间的黏附性相对较差。 在随后的湿法腐 蚀工艺中，采用 HF:NH ₄ F=1:7的成分混合的緩沖蚀刻液 ΒΟΕ(7:1)进行 腐蚀大约 30 分钟之后， 就可以得到直线斜坡形的腐蚀形貌， 如图 2 下部所示。 直线斜坡的角度 ^大约可以为 40度。 在 MEMS结构中， 通常需要进而在牺牲层上形成诸如氮化硅的感 知层以感知动能、 热能 等。 图 2所示的直线斜坡形的牺牲层腐蚀形貌可以使� �感知层材料在 其上具有良好的覆盖性。

以上列举了若干具体实施例来详细阐明本发明 ， 这些个例仅供说 明本发明的原理及其实施方式之用， 而非对本发明的限制， 在不脱离 本发明的精神和范围的情况下， 本领域的普通技术人员还可以做出各 种变形和改进。 因此所有等同的技术方案均应属于本发明的范 畴并为 本发明的各项权利要求所限定。