MEMS器件制造技术

公开了一种MEMS器件，其中，包括：衬底，衬底具有第一空腔；第一牺牲层，位于衬底上；第一振膜层，位于第一牺牲层上，第一振膜层的至少一部分由第一牺牲层支撑；第二牺牲层，位于第一振膜层上；背极板层，位于第二牺牲层上，所述背极板层的至少一部分由第二牺牲层支撑，使得背极板层与所述第一振膜层形成第一电容器；第三牺牲层，位于背极板层上；第二振膜层，位于第三牺牲层上，第二振膜层的至少一部分由第三牺牲层支撑，使得第二振膜层与背极板层形成第二电容器。通过将背极板层放置在第一振膜层以及第二振膜层之间，可以减少外界环境对背极板层的污染，并且所形成的两个可变电容器组成差分式电容结构，从而提高MEMS器件的性能。

MEMS device

A MEMS device is disclosed, which includes: a substrate with a first cavity; a first sacrificial layer on the substrate; a first oscillating film layer on the first sacrificial layer; at least a part of the first oscillating film layer supported by the first sacrificial layer; a second sacrificial layer on the first oscillating film layer; a back plate layer on the second sacrificial layer; and at least a part of the back plate layer supported by the first sacrificial layer. The second sacrificial layer is supported so that the back plate layer and the first vibration film layer form a first capacitor; the third sacrificial layer is located on the back plate layer; the second vibration film layer is located on the third sacrificial layer, and at least part of the second vibration film layer is supported by the third sacrificial layer, so that the second vibration film layer and the back plate layer form a second capacitor. By placing the back plate layer between the first and second vibration film layers, the pollution of the back plate layer caused by the external environment can be reduced, and the two variable capacitors formed form a differential capacitor structure, thus improving the performance of the MEMS devices.

【技术实现步骤摘要】
MEMS器件
本技术涉及MEMS器件
，更具体地，涉及MEMS微硅麦克风结构。
技术介绍
近年来MEMS微硅麦克风得到了迅速发展，并在智能手机、笔记本电脑、蓝牙耳机、智能音箱等消费电子产品中得到广泛应用。MEMS微硅麦克风主要包含了一个MEMS芯片和IC芯片，通过MEMS芯片将声音信号转换成电信号。电容式微硅麦克风由刚性穿孔背极板和弹性振膜构成可变电容，当外部声压作用在振膜上引起振膜的振动，从而使其电容发生变化，进而改变振膜与背板间的电势，实现声压信号与电信号的转换。目前，电容式硅麦克风大多采用一个振膜和一个背板结构来构成一个可变电容，其灵敏度和信噪比有限。随着高端手机和智能音箱等消费产品的快速发展，市场迫切需要高灵敏度、低噪声的硅麦克风。美国专利(申请号分别为US20110075865A1和US9503823B2)提供了一种基于MEMS技术的双背板硅麦克风，通过将弹性振膜设置于两个穿孔背板之间，从而形成两个可变电容，大大提高了硅麦克风的灵敏度和信噪比。然而，双背板麦克风中的两个背板都具有穿透的声孔，且暴露在MEMS芯片的外面，极易受到细微灰尘、湿气等外界环境的污染，譬如造成背板与振膜相连接而漏电，振膜与背板发生粘附等，影响了硅麦克风的可靠性。
技术实现思路
本技术所要解决的问题在于提供一种MEMS器件，其中，通过将背极板层放置在第一振膜层以及第二振膜层之间，可以减少外界环境对背极板层的污染，并且所形成的两个可变电容器组成差分式电容结构，从而提高MEMS器件的性能。根据本技术的一方面，提供一种MEMS器件，包括：衬底，所述衬底具有第一空腔；第一牺牲层，位于所述衬底上，所述第一牺牲层中具有第二空腔；第一振膜层，位于所述第一牺牲层上，所述第一振膜层的至少一部分由所述第一牺牲层支撑；第二牺牲层，位于所述第一振膜层上，所述第二牺牲层中具有第三空腔；背极板层，位于所述第二牺牲层上，所述背极板层的至少一部分由所述第二牺牲层支撑，使得所述背极板层与所述第一振膜层形成第一电容器；第三牺牲层，位于所述背极板层上，所述第三牺牲层中具有第四空腔；第二振膜层，位于所述第三牺牲层上，所述第二振膜层的至少一部分由所述第三牺牲层支撑，使得所述第二振膜层与所述背极板层形成第二电容器，其中，所述MEMS器件还包括用于限定所述第二至第四空腔至少之一的横向尺寸的多个停止层。优选地，所述第一振膜层包括第一开口，使得所述第二空腔与所述第三空腔连通。优选地，所述第二振膜层包括第二开口，使得所述第四空腔与外界环境连通。优选地，所述背极板层包括第三开口，使得所述第三空腔与所述第四空腔连通。优选地，所述多个停止层包括：第一停止层，位于所述第二空腔内壁，以所述第一停止层为硬掩模，形成所述第二空腔；第二停止层，位于所述第三空腔内壁，以所述第二停止层为硬掩模，形成所述第三空腔；第三停止层，位于所述第四空腔的内壁，以所述第三停止层为硬掩模，形成所述第四空腔。优选地，所述第一停止层和所述第一振膜层围绕所述第二空腔，所述第二停止层和所述背极板层围绕所述第三空腔，所述第三停止层和所述第二振膜层围绕所述第四空腔。优选地，所述第一停止层、所述第二停止层和所述第三停止层沿着垂直于主平面的方向彼此对准。优选地，还包括：钝化层，至少覆盖所述第三牺牲层的表面以及所述第二振膜层邻近所述第三牺牲层的一部分表面。优选地，还包括：防粘附层，所述防粘附层位于所述第一空腔、所述第二空腔、所述第三空腔和所述第四空腔至少之一的内壁。优选地，还包括：第一导电通道，从上至下穿过所述钝化层、所述第三牺牲层、所述第二牺牲层，到达所述第一振膜层；第二导电通道，从上至下穿过所述钝化层和所述第三牺牲层，到达所述背极板层；以及第三导电通道，从上至下穿过所述钝化层，到达所述第二振膜层。根据本技术的另一方面，提供一种MEMS器件的制造方法，其中，包括：在衬底上依次形成第一牺牲层、第一振膜层、第二牺牲层、背极板层、第三牺牲层以及第二振膜层；在所述衬底中形成第一空腔；经由所述第一空腔，在所述第一牺牲层中形成第二空腔，所述第一空腔和所述第二空腔彼此连通，所述第一振膜层的至少一部分由所述第一牺牲层支撑；在所述第二牺牲层中形成第三空腔，所述背极板层的至少一部分由所述第二牺牲层支撑，使得所述背极板层与所述第一振膜层形成第一电容器；以及在所述第三牺牲层中形成第四空腔，所述第二振膜层的至少一部分由所述第三牺牲层支撑，使得所述背极板层与所述第二振膜层形成第二电容器，其中，所述制造方法还包括形成多个停止层用于限定所述第二至第四空腔至少之一的横向尺寸。优选地，还包括：在所述第一振膜层中形成第一开口，在形成所述第三空腔的步骤中，蚀刻剂从所述第二空腔经由所述第一开口蚀刻所述第二牺牲层。优选地，还包括：在所述第二振膜层中形成第二开口，在形成所述第四空腔的步骤中，蚀刻剂经由所述第二开口蚀刻所述第三牺牲层。优选地，还包括：在所述背极板层中形成第三开口，使得所述第三空腔与所述第四空腔连通。优选地，形成多个停止层的步骤包括：在形成所述第一牺牲层和所述第一振膜层的步骤之间，在所述第一牺牲层中形成所述第一停止层；在形成所述第二牺牲层和所述背极板层的步骤之间，在所述第二牺牲层中形成所述第二停止层；以及在形成所述第三牺牲层和所述第二振膜层的步骤之间，在所述第三牺牲层中形成所述第三停止层。优选地，所述第一停止层和所述第一振膜层围绕所述第二空腔，所述第二停止层和所述背极板层围绕所述第三空腔，所述第三停止层和所述第二振膜层围绕所述第四空腔。优选地，所述第一停止层、所述第二停止层和所述第三停止层沿着垂直于主平面的方向彼此对准。优选地，在形成所述第二振膜层之后，还包括：形成钝化层，至少覆盖所述第三牺牲层的表面以及所述第二振膜层邻近所述第三牺牲层的一部分表面。优选地，在形成所述第四空腔的步骤之后，还包括：形成防粘附层，所述防粘附层位于所述第一空腔、所述第二空腔、所述第三空腔和所述第四空腔至少之一的内壁。优选地，在形成所述第二振膜层的步骤之后，还包括：形成第一导电通道，从上至下穿过所述钝化层、所述第三牺牲层、所述第二牺牲层，到达所述第一振膜层；形成第二导电通道，从上至下依次穿过所述钝化层和所述第三牺牲层，到达所述背极板层；以及形成第三导电通道，从上至下穿过所述钝化层，到达所述第二振膜层。根据本技术实施例的MEMS器件，通过将背极板层放置在第一振膜层以及第二振膜层之间，可以减少外界环境对背极板层的污染；并且所形成的两个可变电容器组成的差分式电容结构，不仅可以提高MEMS器件的灵敏度，而且可以提高MEMS器件的信噪比。通过分别将位于第一牺牲层、第二牺牲层以及第三牺牲层中的第一停止层、第二停止层以及第三停止层作为硬掩模，形成第二空腔、第三空腔以及第四空腔，有效的控制了横向腐蚀深度，可以减少电容式硅麦克风两侧的寄生电容，有利于提高麦克风的灵敏度和可靠性。通过在衬底与第一振膜层之间、第一振膜层与背极板层之间、背极板层与第二振膜层、第一停止层、第二停止层、第三停止层以及钝化层的所有裸露的表面上形成防粘附层，防粘附层为具有疏水性和低表面粘附力的材料，在不影响MEMS器件性能的前提下，可以加强对MEMS器件的保护。附图说明通过以下参照附图对本实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种MEMS器件，其特征在于，包括：衬底，所述衬底具有第一空腔；第一牺牲层，位于所述衬底上，所述第一牺牲层中具有第二空腔；第一振膜层，位于所述第一牺牲层上，所述第一振膜层的至少一部分由所述第一牺牲层支撑；第二牺牲层，位于所述第一振膜层上，所述第二牺牲层中具有第三空腔；背极板层，位于所述第二牺牲层上，所述背极板层的至少一部分由所述第二牺牲层支撑，使得所述背极板层与所述第一振膜层形成第一电容器；第三牺牲层，位于所述背极板层上，所述第三牺牲层中具有第四空腔；第二振膜层，位于所述第三牺牲层上，所述第二振膜层的至少一部分由所述第三牺牲层支撑，使得所述第二振膜层与所述背极板层形成第二电容器，其中，所述MEMS器件还包括用于限定所述第二至第四空腔至少之一的横向尺寸的多个停止层。

【技术特征摘要】
1.一种MEMS器件，其特征在于，包括：衬底，所述衬底具有第一空腔；第一牺牲层，位于所述衬底上，所述第一牺牲层中具有第二空腔；第一振膜层，位于所述第一牺牲层上，所述第一振膜层的至少一部分由所述第一牺牲层支撑；第二牺牲层，位于所述第一振膜层上，所述第二牺牲层中具有第三空腔；背极板层，位于所述第二牺牲层上，所述背极板层的至少一部分由所述第二牺牲层支撑，使得所述背极板层与所述第一振膜层形成第一电容器；第三牺牲层，位于所述背极板层上，所述第三牺牲层中具有第四空腔；第二振膜层，位于所述第三牺牲层上，所述第二振膜层的至少一部分由所述第三牺牲层支撑，使得所述第二振膜层与所述背极板层形成第二电容器，其中，所述MEMS器件还包括用于限定所述第二至第四空腔至少之一的横向尺寸的多个停止层。2.根据权利要求1所述的MEMS器件，其特征在于，所述第一振膜层包括第一开口，使得所述第二空腔与所述第三空腔连通。3.根据权利要求1所述的MEMS器件，其特征在于，所述第二振膜层包括第二开口，使得所述第四空腔与外界环境连通。4.根据权利要求1所述的MEMS器件，其特征在于，所述背极板层包括第三开口，使得所述第三空腔与所述第四空腔连通。5.根据权利要求1所述的MEMS器件，其特征在于，所述多个停止层包括：第一停止层，位于所述第二空腔...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙福河，刘琛，周延青，闻永祥，
申请(专利权)人：杭州士兰集成电路有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江,33