MEMS器件及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种MEMS器件及其制备方法，在基底的正面形成振动膜，所述振动膜与所述基底绝缘隔离，在所述基底的背面形成多个通孔，在所述基底与所述振动膜之间形成连通所述通孔的间隙，将所述基底作为极板，所述通孔作为声孔，与所述振动膜以及间隙构成了MEMS器件，省去了极板及绝缘层的制作，节省了工艺步骤，从而节省了MEMS器件的制作成本。

MEMS devices and their preparation

【技术实现步骤摘要】
MEMS器件及其制备方法
本专利技术涉及半导体
，具体涉及一种MEMS器件及其制备方法。
技术介绍
MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystem，微机电系统)技术是指一种可将机械构件、驱动部件、光学系统、电控系统集成为一个整体的微型系统，它用微电子技术和微加工技术(如硅体微加工、硅表面微加工、晶片键合等)相结合的制造工艺，制造出各种性能优异、价格低廉、微型化的传感器(例如惯性传感器、压力传感器、加速度传感器等)、执行器、驱动器和微系统。现有的MEMS器件一般包括基底，所述基底具有正面与背面，且所述基底具有贯穿正面与背面的背腔，在基底的正面上形成有振动膜，振动膜覆盖背腔，在振动膜上形成有绝缘支撑部和横亘在绝缘支撑部上的极板，极板与振动膜之间具有间隙，在极板上形成有若干相互隔开的通孔。在MEMS器件工作时，声音从通孔进入间隙，引起振动膜的振动，所述振动膜与极板相对构成一个电容，使得声音信号转换成电信号。然而，在MEMS器件中，对于振动膜与极板的承受能力，或者对于振动膜与极板的刚度具有比较高的要求，以避免在使用过程中发生振动膜或极板的损伤或破裂的问题，而为了解决这个问题，需要采取一些措施，例如改善振动膜或极板的材质，或者改善形成振动膜或极板的工艺条件等，因此会不可避免的增加MEMS器件的制作成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种MEMS器件及其制备方法，降低MEMS器件的制作成本。为实现上述目的，本专利技术提供一种MEMS器件的制备方法，包括以下步骤：提供一基底，所述基底具有正面与背面；在所述基底的正面形成振动膜，所述振动膜与所述基底绝缘隔离；在所述基底的背面形成多个通孔，在所述基底与所述振动膜之间形成连通所述通孔的间隙。可选的，在所述基底的正面形成所述振动膜之前，所述MEMS器件的制备方法还包括：在所述基底的正面形成绝缘层；对所述绝缘层进行第一次图形化，在所述绝缘层内形成多个第一凹槽。可选的，形成所述振动膜的步骤包括：在所述绝缘层上形成振动膜材料层，所述振动膜材料层填充所述第一凹槽并覆盖所述绝缘层；对所述振动膜材料层进行图形化，暴露出所述绝缘层的边缘，形成覆盖所述绝缘层的振动膜。可选的，对所述振动膜材料层进行图形化过程中，同时在所述振动膜材料层上形成一个或多个狭缝，以使得所述振动膜内具有一个或多个连通所述间隙的狭缝。可选的，在形成所述振动膜之后，在形成所述通孔之前，所述MEMS器件的制备方法还包括：对所述绝缘层进行第二次图形化，暴露出部分所述基底；在所述基底的正面形成焊垫材料层，所述焊垫材料层覆盖所述振动膜、所述绝缘层以及所述基底；对所述焊垫材料层进行图形化，在所述基底上形成第一焊垫，在所述振动膜上形成第二焊垫。可选的，在形成所述第一焊垫与第二焊垫之后，在形成所述通孔之前，所述MEMS器件的制备方法还包括：对所述基底进行热处理，其中，所述热处理的温度范围为210℃～230℃。可选的，所述基底为N型单晶硅基底，其电导率低于0.02Ω·cm。可选的，形成所述通孔的步骤包括：对所述基底的背面进行图形化，暴露出所述绝缘层，形成多个所述通孔；其中，被多个所述通孔所包围的剩余的基底作为支撑基底，多个通孔分布于所述基底边缘与所述支撑基底之间的所述基底上。可选的，形成所述间隙的步骤包括：通过所述通孔对所述绝缘层进行刻蚀，暴露出所述振动膜，在所述振动膜与所述基底之间形成间隙；保留部分所述绝缘层作为支撑部，所述振动膜相对于所述支撑部在所述振动膜上的投影中心对称，所述支撑部位于所述支撑基底上；且保留边缘的部分所述绝缘层作为支撑层。可选的，多个所述通孔的孔径相同。可选的，靠近所述支撑基底的所述通孔的孔径、靠近所述基底边缘的所述通孔的孔径均小于位于两者之间的所述通孔的孔径。相应的，本专利技术还提供一种MEMS器件，包括：一基底，具有正面与背面；位于所述基底正面的振动膜，所述振动膜与所述基底绝缘隔离且在两者之间形成有间隙，并且在所述基底的背面形成有连通所述间隙的多个通孔。可选的，所述基底为N型单晶硅基底，其电导率低于0.02Ω·cm。可选的，在所述振动膜上形成有一个或多个狭缝，所述狭缝与所述间隙连通。可选的，所述狭缝的宽度小于2μm。可选的，所述MEMS器件还包括：位于所述基底边缘的支撑层，所述振动膜位于所述支撑层上，所述支撑层呈环形包围所述间隙；位于所述基底上被所述通孔包围的支撑基底；位于所述支撑基底上的支撑部，所述振动膜位于所述支撑部上，且所述振动膜相对于所述支撑部在所述振动膜上的投影中心对称。可选的，多个所述通孔的孔径相同。可选的，靠近所述支撑基底的所述通孔的孔径、靠近所述基底边缘的所述通孔的孔径均小于位于两者中间的所述通孔的孔径。与现有技术相比，本专利技术提供的MEMS器件及其制备方法具有以下有益效果：1、在基底的正面形成振动膜，所述振动膜与所述基底绝缘隔离，在所述基底的背面形成多个通孔，在所述基底与所述振动膜之间形成连通所述通孔的间隙，将所述基底作为极板，所述通孔作为声孔，与所述振动膜以及间隙构成了MEMS器件，省去了极板及绝缘层的制作，节省了工艺步骤，从而节省了MEMS器件的制作成本。2、在振动膜中形成连通所述间隙的一个或多个狭缝，在对MEMS器件进行吹汽试验等可靠性测试时，气体从通孔进入，一部分会通过所述间隙从所述狭缝流出，从而减小了施加到所述振动膜上的压力，相应的提高了所述振动膜的承受能力，从而提高了MEMS器件的使用寿命；并且，在所述振动膜上设置一个或多个狭缝，能够增大所述振动膜在振动过程中的振幅，由此提高MEMS器件的灵敏度及信噪比。3、在所述振动膜与所述基底之间形成支撑部，所述振动膜相对于所述支撑部在所述振动膜上的投影中心对称，所述振动膜在振动时，在所述振动膜的边缘与中心之间的位置发生振动，增大了有效振动区域，由此降低MEMS器件的灵敏度及信噪比的波动范围，从而提高了MEMS器件的性能；同时减小了在机械可靠性试验中施加到振动膜上的力，从而增加MEMS器件的可靠性。4、靠近所述支撑基底的所述通孔的孔径、靠近所述基底边缘的所述通孔的孔径均小于位于两者中间的所述通孔的孔径，而在支撑基底与振动膜之间设置有支撑部，振动膜的有效振动区域在基底边缘与支撑基底之间，从所述通孔通入气体时，所述支撑基底与所述基底边缘之间通入的气体比较多，从而使得该区域内的振动膜的振幅增大，即增大有效振动区域内的振幅，相应减小了其余区域的振幅，从而提高了MEMS器件的灵敏度及信噪比；并且，由于多个通孔的存在，使得气体通过通孔时受到缓冲，从而降低所述振动膜受到的压力，进一步提高了所述振动膜在可靠性测试中的承受能力。附图说明图1为一MEMS器件的剖面结构示意图。图2为本专利技术一实施例所提供的MEMS器件的制备方法的流程图。图3～图8为本专利技术一实施例所提供的MEMS器件的制备方法的各步骤剖面结构示意图。图9为本专利技术一实施例所提供的MEMS器件中狭缝的俯视图。图10为本专利技术一实施例所提供的MEMS器件中通孔的分布示意图。图11为本专利技术一实施例所提供的MEMS器件中通孔的分布示意图。具体实施方式图1为一MEMS器件的结构示意图，如图1所示，所述MEMS器件包括：基底10，所述基底10具有正面S1与背面S2，在所述基底10的正面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种MEMS器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：提供一基底，所述基底具有正面与背面；在所述基底的正面形成振动膜，所述振动膜与所述基底绝缘隔离；在所述基底的背面形成多个通孔，在所述基底与所述振动膜之间形成连通所述通孔的间隙。

【技术特征摘要】
1.一种MEMS器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：提供一基底，所述基底具有正面与背面；在所述基底的正面形成振动膜，所述振动膜与所述基底绝缘隔离；在所述基底的背面形成多个通孔，在所述基底与所述振动膜之间形成连通所述通孔的间隙。2.如权利要求1所述的MEMS器件的制备方法，其特征在于，在所述基底的正面形成所述振动膜之前，所述MEMS器件的制备方法还包括：在所述基底的正面形成绝缘层；对所述绝缘层进行第一次图形化，在所述绝缘层内形成多个第一凹槽。3.如权利要求2所述的MEMS器件的制备方法，其特征在于，形成所述振动膜的步骤包括：在所述绝缘层上形成振动膜材料层，所述振动膜材料层填充所述第一凹槽并覆盖所述绝缘层；对所述振动膜材料层进行图形化，暴露出所述绝缘层的边缘，形成覆盖所述绝缘层的振动膜。4.如权利要求3所述的MEMS器件的制备方法，其特征在于，对所述振动膜材料层进行图形化过程中，同时在所述振动膜材料层上形成一个或多个狭缝，以使得所述振动膜内具有一个或多个连通所述间隙的狭缝。5.如权利要求4所述的MEMS器件的制备方法，其特征在于，在形成所述振动膜之后，在形成所述通孔之前，所述MEMS器件的制备方法还包括：对所述绝缘层进行第二次图形化，暴露出部分所述基底；在所述基底的正面形成焊垫材料层，所述焊垫材料层覆盖所述振动膜、所述绝缘层以及所述基底；对所述焊垫材料层进行图形化，在所述基底上形成第一焊垫，在所述振动膜上形成第二焊垫。6.如权利要求5所述的MEMS器件的制备方法，其特征在于，在形成所述第一焊垫与第二焊垫之后，在形成所述通孔之前，所述MEMS器件的制备方法还包括：对所述基底进行热处理，其中，所述热处理的温度范围为210℃～230℃。7.如权利要求6所述的MEMS器件的制备方法，其特征在于，所述基底为N型单晶硅基底，其电导率低于0.02Ω·cm。8.如权利要求6所述的MEMS器件的制备方法，其特征在于，形成所述通孔的步骤包括：对所述基底的背面进行图形化，暴露出所述绝缘层，形成多个所述通孔；...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鑫，
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