一种MEMS器件及其制备方法、电子装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种MEMS器件及其制备方法、电子装置。所述方法包括步骤S1：提供基底，在所述基底上形成有牺牲材料层，在所述牺牲材料层中形成有延伸到所述基底中的第一沟槽；步骤S2：在所述牺牲材料层和所述第一沟槽中形成主悬梁臂材料层并图案化，以形成主悬梁臂；步骤S3：继续沉积所述牺牲材料层，以覆盖所述主悬梁臂；步骤S4：图案化所述牺牲材料层和所述基底，以在所述第一沟槽的一侧形成第二沟槽；步骤S5：在所述牺牲材料层上和所述第二沟槽中形成副悬梁臂，以覆盖所述牺牲材料层；步骤S6：去除所述牺牲材料层，以形成空腔。本发明专利技术所述MEMS器件中当主悬臂梁产生过载时，副悬臂梁的设计，可以适当起到缓冲与支撑作用，保护悬臂梁根部防止断裂。

MEMS device and its preparing method and electronic device

The invention relates to a MEMS device and a preparation method thereof and an electronic device. The method comprises the steps of: providing a substrate, a S1 layer of sacrificial material is formed on the base, the sacrifice is extended to the first groove in the substrate to form a layer of material; step S2: the main material layer and the patterned cantilever beam forming a sacrificial layer on the material and the first groove. To form the main cantilever beam; step S3: continue to deposit the sacrificial material layer so as to cover the main cantilever arm; step S4: patterning the sacrificial layer and the substrate, on one side in the first trench to form second grooves; step S5: in the sacrificial material layer formed side cantilever beam and the second trench, to cover the sacrificial material layer; step S6: the sacrificial material layer is removed to form a cavity. In the MEMS device of the present invention, when the main cantilever beam is overloaded, the design of the auxiliary cantilever beam can act as a buffer and support role, and the root of the cantilever beam is protected against fracture.

【技术实现步骤摘要】
一种MEMS器件及其制备方法、电子装置
本专利技术涉及半导体领域，具体地，本专利技术涉及一种MEMS器件及其制备方法、电子装置。
技术介绍
随着半导体技术的不断发展，在传感器(motionsensor)类产品的市场上，智能手机、集成CMOS和微机电系统(MEMS)器件日益成为最主流、最先进的技术，并且随着技术的更新，这类传动传感器产品的发展方向是规模更小的尺寸，高质量的电学性能和更低的损耗。其中，微电子机械系统(MEMS)在体积、功耗、重量以及价格方面具有十分明显的优势，至今已经开发出多种不同的传感器，例如压力传感器、加速度传感器、惯性传感器以及其他的传感器。在MEMS微机械结构中，悬臂梁结构是应用相当广泛的一种结构，依靠悬臂梁上下振动，导致空间电容的变化，从而引起信号的变化，达到结构设计的目的，所以对于材料的应力系数和弹性系数就变得格外敏感和重要。目前针对于悬臂梁结构，也存在一个固有的问题，就是悬臂梁长度要远大于梁截面积高，宽尺寸，另外若增加质量块，都会导致悬臂梁扰度增大，存在悬臂梁根部断裂的风险。此外由于微结构常采用单晶硅、多晶硅，锗硅等脆性材料制成，在冲击或振动载荷作用下，当应力超过材料的强度极限时，也可能会发生断裂失效。其中，悬臂梁的制作一般都采用一体式的方式，通过去除牺牲材料来释放结构，达到制作目的，但是所述方法也由于一体式存在悬臂梁根部断裂的风险。因此需要对目前MEMS器件的制备方法作进一步的改进，以便消除上述各种弊端。
技术实现思路
在
技术实现思路
部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本专利技术的
技术实现思路
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。本专利技术为了克服目前存在问题，提供了一种MEMS器件，包括：基底；副悬梁臂，所述副悬梁臂的悬臂位于所述基底的上方，所述副悬梁臂的根部嵌于所述基底中；空腔，位于所述副悬梁臂的悬臂和所述基底之间；主悬梁臂，所述主悬梁臂的悬臂位于所述空腔内，所述主悬梁臂的根部嵌于所述空腔下方的所述基底中。可选地，所述副悬梁臂根部的侧壁和所述基底之间形成有隔离层。可选地，所述副悬梁臂的尺寸大于所述主悬梁臂的尺寸。可选地，所述副悬梁臂的悬臂的延伸方向与所述主悬梁臂的悬臂的延伸方向相反。本专利技术还提供了一种MEMS器件的制备方法，包括：步骤S1：提供基底，在所述基底上形成有牺牲材料层，在所述牺牲材料层中形成有延伸到所述基底中的第一沟槽；步骤S2：在所述牺牲材料层和所述第一沟槽中形成主悬梁臂材料层并图案化，以形成主悬梁臂；步骤S3：继续沉积所述牺牲材料层，以覆盖所述主悬梁臂；步骤S4：图案化所述牺牲材料层和所述基底，以在所述第一沟槽的一侧形成第二沟槽；步骤S5：在所述牺牲材料层上和所述第二沟槽中形成副悬梁臂，以覆盖所述牺牲材料层；步骤S6：去除所述牺牲材料层，以在所述基底和所述副悬梁臂之间形成空腔。可选地，所述步骤S1包括：步骤S11：提供基底并在所述基底上形成所述牺牲材料层；步骤S12：在所述牺牲材料层上形成具有开口的掩膜层，以定义蚀刻区域；步骤S13：以所述掩膜层为掩膜蚀刻所述牺牲材料层和所述基底，以在所述基底中形成所述第一沟槽；步骤S14：去除所述掩膜层。可选地，在所述步骤S4中在形成所述第二沟槽之后还进一步包括在所述第二沟槽的侧壁上形成隔离层的步骤。可选地，所述步骤S4包括：步骤S41：在所述第二沟槽的侧壁、底部以及所述牺牲材料层上形成隔离材料层；步骤S42：去除所述第二沟槽底部以及所述牺牲材料层上的所述隔离材料层，以在所述第二沟槽的侧壁上形成所述隔离层。可选地，所述副悬梁臂的悬臂的延伸方向与所述主悬梁臂的悬臂的延伸方向相反。可选地，所述副悬梁臂的尺寸大于所述主悬梁臂的尺寸。本专利技术还提供了一种电子装置，包括上述的MEMS器件。本专利技术为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种MEMS器件及其制备方法，通过从传统的单一的悬臂梁结构，设计成双悬臂梁的组合结构，缓冲与支撑悬臂梁根部，起到保护作用，降低断裂风险，提高MEMS器件悬梁臂的使用寿命。在本专利技术中通过新的设计方案，将悬梁臂设计双悬臂梁组合结构，副悬臂梁尺寸远大于主悬臂梁，故而不会对主悬臂梁空间变化产生较大影响。当主悬臂梁产生过载，变形严重时，主悬臂梁根部产生较大的转矩变形，而副悬臂梁的设计，可以适当起到缓冲与支撑作用，保护悬臂梁根部防止断裂。附图说明本专利技术的下列附图在此作为本专利技术的一部分用于理解本专利技术。附图中示出了本专利技术的实施例及其描述，用来解释本专利技术的装置及原理。在附图中，图1为本专利技术一具体实施方式中所述MEMS器件的制备过程示意图；图2为本专利技术一具体实施方式中所述MEMS器件的制备过程示意图；图3为本专利技术一具体实施方式中所述MEMS器件的制备过程示意图；图4为本专利技术一具体实施方式中所述MEMS器件的制备过程示意图；图5为本专利技术一具体实施方式中所述MEMS器件的制备过程示意图；图6为本专利技术一具体实施方式中所述MEMS器件的制备过程示意图；图7为本专利技术一具体实施方式中所述MEMS器件的制备过程示意图；图8为本专利技术一具体实施方式中所述MEMS器件的制备过程示意图；图9为本专利技术一具体实施方式中所述MEMS器件的制备过程示意图；图10为本专利技术一具体实施方式中所述MEMS器件的制备过程示意图；图11为本专利技术一具体实施方式中所述MEMS器件的制备过程示意图；图12为本专利技术一具体实施方式中所述MEMS器件的制备过程示意图；图13为本专利技术一具体实施方式中所述MEMS器件的制备过程示意图；图14为本专利技术一具体实施方式中所述MEMS器件的制备过程示意图；图15为本专利技术一具体实施方式中所述MEMS器件的制备过程示意图；图16为本专利技术一具体实施方式中所述MEMS器件的制备工艺流程图。具体实施方式在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本专利技术更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本专利技术可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本专利技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。应当理解的是，本专利技术能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本专利技术的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本专利技术教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。空间关系术语例如“在...下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种MEMS器件，包括：基底；副悬梁臂，所述副悬梁臂的悬臂位于所述基底的上方，所述副悬梁臂的根部嵌于所述基底中；空腔，位于所述副悬梁臂的悬臂和所述基底之间；主悬梁臂，所述主悬梁臂的悬臂位于所述空腔内，所述主悬梁臂的根部嵌于所述空腔下方的所述基底中。

【技术特征摘要】
1.一种MEMS器件，包括：基底；副悬梁臂，所述副悬梁臂的悬臂位于所述基底的上方，所述副悬梁臂的根部嵌于所述基底中；空腔，位于所述副悬梁臂的悬臂和所述基底之间；主悬梁臂，所述主悬梁臂的悬臂位于所述空腔内，所述主悬梁臂的根部嵌于所述空腔下方的所述基底中。2.根据权利要求1所述的MEMS器件，其特征在于，所述副悬梁臂根部的侧壁和所述基底之间形成有隔离层。3.根据权利要求1所述的MEMS器件，其特征在于，所述副悬梁臂的尺寸大于所述主悬梁臂的尺寸。4.根据权利要求1所述的MEMS器件，其特征在于，所述副悬梁臂的悬臂的延伸方向与所述主悬梁臂的悬臂的延伸方向相反。5.一种MEMS器件的制备方法，包括：步骤S1：提供基底，在所述基底上形成有牺牲材料层，在所述牺牲材料层中形成有延伸到所述基底中的第一沟槽；步骤S2：在所述牺牲材料层和所述第一沟槽中形成主悬梁臂材料层并图案化，以形成主悬梁臂；步骤S3：继续沉积所述牺牲材料层，以覆盖所述主悬梁臂；步骤S4：图案化所述牺牲材料层和所述基底，以在所述第一沟槽的一侧形成第二沟槽；步骤S5：在所述牺牲材料层上和所述第二沟槽中形成副悬梁臂，以覆盖所述牺牲材料层；步骤S6：...

【专利技术属性】
技术研发人员：阮炯明，张冬平，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31