MEMS器件及其制备方法技术

技术编号:22358443 阅读:124 留言:0更新日期:2019-10-23 02:51
本发明专利技术提供了一种MEMS器件及其制备方法,在基底的正面形成第一绝缘层,对第一绝缘层进行图形化形成第一凹槽,在第一凹槽内形成第一支撑层,第一支撑层位于第二区域内且与第一区域相邻,第一支撑层呈环形包围第一区域,在后续形成背腔时,可以完全去除被第一支撑层包围的第一绝缘层,即在对第一绝缘层刻蚀过程中无需进行精确的尺寸控制,只需在形成第一支撑层时对其位置精度进行控制即可,从而降低了工艺难度,降低了制作成本;同时第一支撑层与第二支撑层在基底上的投影之和与第三支撑层在所述基底上的投影重合,使得振动膜上方与下方的支撑层的尺寸相同,从而输出稳定的结果,提高了MEMS器件的精度。

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,在振动膜上形成有极板,极板与振动膜绝缘隔离且两者之间具有间隙,在极板上形成有若干相互隔开的连通所述间隙的通孔。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。在所述振动膜的边缘一般会设置有一个或两个支撑层,用于支撑所述振动膜,当设置有一个支撑层(所述支撑层位于所述振动膜的上方或下方,即位于基底与振动膜之间或振动膜与极板之间)时,所述振动膜容易发生横向运动,导致可靠性验证中所述振动膜不稳定,并且容易发生振动膜损伤甚至破裂的问题,降低了MEMS器件的使用寿命和性能。当设置有两个支撑层时,两个支撑层分别位于振动膜的上方与下方,能够避免振动膜的横向运动,但是两个支撑层在不同的步骤中形成,其尺寸难以控制,使得所述振动膜向上或向下振动时,受到的力学阻力并不相同,导致输出的结果并不稳定,影响所述MEMS器件的精度。
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,提高MEMS器件的精度。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,且所述基底包括第一区域与第二区域,所述第二区域包围所述第一区域;在所述基底的正面形成第一绝缘层,对所述第一绝缘层进行图形化形成第一凹槽,所述第一凹槽暴露出部分所述基底,所述第一凹槽位于所述第二区域内且与所述第一区域相邻,所述第一凹槽呈环形包围所述第一区域;在所述第一凹槽内形成第一支撑层,在所述第一支撑层与所述第一绝缘层上依次形成振动膜、第二绝缘层与极板,所述第二绝缘层覆盖所述振动膜,所述极板暴露出所述第二绝缘层的边缘;在所述极板上形成多个通孔,所述通孔暴露出所述第二绝缘层;通过所述通孔去除所述第一区域内的所述第二绝缘层,在所述振动膜与极板之间形成间隙,所述第二区域内的所述第二绝缘层构成第三支撑层;对所述基底的背面及第一绝缘层进行图形化,形成背腔,所述背腔暴露出所述振动膜且背向所述间隙,所述第二区域内的所述第一绝缘层构成第二支撑层,且所述第一支撑层与第二支撑层在基底上的投影之和与所述第三支撑层在所述基底上的投影重合。可选的,形成所述第一支撑层的步骤包括:在所述第一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第一绝缘层,以在所述第一凹槽内形成第一支撑层。可选的,形成所述振动膜的步骤包括:对所述振动膜材料层进行图形化,暴露出所述第一绝缘层的边缘,形成覆盖所述第一支撑层与所述第一绝缘层的振动膜。可选的,形成所述极板的步骤包括:形成所述第二绝缘层之后,所述第二绝缘层覆盖所述振动膜与所述第一绝缘层,对所述第二绝缘层与所述第一绝缘层进行图形化,暴露出所述基底的边缘,且在所述第二绝缘层内形成多个第二凹槽,所述第二凹槽的深度小于所述第二绝缘层的厚度;形成一极板材料层,所述极板材料层填满所述第二凹槽并覆盖所述第二绝缘层与所述基底;对所述极板材料层进行图形化,暴露出所述基底的边缘以及所述第二绝缘层的边缘,形成极板。可选的,形成所述通孔的步骤包括:形成一第三绝缘层,所述第三绝缘层覆盖所述极板、所述第二绝缘层以及所述基底;对所述第三绝缘层与所述极板进行图形化,形成暴露所述第二绝缘层的多个所述通孔。可选的,形成所述极板之后,形成所述第三绝缘层之前,所述MEMS器件的制备方法还包括:对所述第二绝缘层进行图形化,形成暴露所述振动膜的第四凹槽,所述第四凹槽在所述基底上的投影与所述第一凹槽在所述基底上的投影重合;形成所述第三绝缘层之后,所述第三绝缘层填满所述第四凹槽,形成第四支撑层。可选的,形成所述间隙的步骤包括:通过所述通孔对所述第二绝缘层进行刻蚀,直至完全去除被所述第四支撑层包围的所述第二绝缘层,在所述极板与所述振动膜之间形成间隙。可选的,形成所述背腔的步骤包括:对所述基底的背面进行图形化,形成暴露所述第一绝缘层的一第三凹槽,所述第三凹槽背向所述间隙;通过所述第三凹槽对所述第一绝缘层进行刻蚀,直至完全去除被所述第一支撑层包围的所述第一绝缘层,暴露出所述振动膜,形成所述背腔。可选的,对所述第一绝缘层进行刻蚀形成所述背腔的步骤与对所述第二绝缘层进行刻蚀形成所述间隙的步骤在同一工艺步骤中进行。可选的,在形成所述通孔之后,在形成所述第三凹槽之前,所述MEMS器件的制备方法还包括:形成一第四绝缘层,所述第四绝缘层覆盖所述基底的正面;在形成所述间隙的过程中,去除所述第四绝缘层。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,且所述基底包括第一区域与第二区域,所述第二区域包围所述第一区域;位于所述基底的正面的第一支撑层,所述第一支撑层位于所述第二区域内且与所述第一区域相邻,所述第一支撑层呈环形包围所述第一区域;位于所述第一支撑层外围的所述第二区域上的第二支撑层;位于所述第一区域与第二区域上的振动膜,所述振动膜的边缘位于所述第一支撑层上且位于部分所述第二支撑层上;位于所述第二支撑层与所述振动膜之上的第三支撑层,所述第一支撑层与第二支撑层在基底上的投影之和与所述第三支撑层在所述基底上的投影重合;位于所述振动膜上方的极板,所述极板与所述振动膜绝缘隔离且在两者之间形成有间隙,在所述极板中形成有连通所述间隙的通孔;以及位于所述基底的背面的背腔,所述背腔暴露出所述振动膜且背向所述间隙。可选的,所述第三支撑层包括:位于所述振动膜之上的第四支撑层,所述第四支撑层在所述基底上的投影与所述第一支撑层在所述基底上的投影重合;位于所述第四支撑层外围的第五支撑层,所述第五支撑层位于所述第二支撑层与所述振动膜之上。可选的,所述MEMS器件还包括:绝缘层,所述绝缘层位于所述基底的正面,包围所述第二支撑层、第三支撑层以及所述极板,且在所述绝缘层上形成有连通所述间隙的通孔。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、在基底的正面形成第一绝缘层,对第一绝缘层进行图形化形成第一凹槽,在第一凹槽内形成第一支撑层,所述第一支撑层位于所述第二区域内且与所述第一区域相邻,所述第一支撑层呈环形包围所述第一区域,在后续形成背腔时,可以完全去除被所述第一支撑层包围的所述第一绝缘层,即在对第一绝缘层刻蚀过程中无需进行精确的尺寸控制,只需在形成所述第一支撑层时对其位置精度进行控制即可,从而降低了工艺难度,降低了制作成本;同时,位于所述第一支撑层外围的第一绝缘层构成第二支撑层,在通过通孔对第二绝缘层进行刻蚀之后,剩余的第二区域内的第二绝缘层构成第三支撑层,所述第一支撑层与本文档来自技高网
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【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,且所述基底包括第一区域与第二区域,所述第二区域包围所述第一区域;在所述基底的正面形成第一绝缘层,对所述第一绝缘层进行图形化形成第一凹槽,所述第一凹槽暴露出部分所述基底,所述第一凹槽位于所述第二区域内且与所述第一区域相邻,所述第一凹槽呈环形包围所述第一区域;在所述第一凹槽内形成第一支撑层,在所述第一支撑层与所述第一绝缘层上依次形成振动膜、第二绝缘层与极板,所述第二绝缘层覆盖所述振动膜,所述极板暴露出所述第二绝缘层的边缘;在所述极板上形成多个通孔,所述通孔暴露出所述第二绝缘层;通过所述通孔去除所述第一区域内的所述第二绝缘层,在所述振动膜与极板之间形成间隙,所述第二区域内的所述第二绝缘层构成第三支撑层;对所述基底的背面及第一绝缘层进行图形化,形成背腔,所述背腔暴露出所述振动膜且背向所述间隙,所述第二区域内的所述第一绝缘层构成第二支撑层,且所述第一支撑层与第二支撑层在基底上的投影之和与所述第三支撑层在所述基底上的投影重合。

【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,且所述基底包括第一区域与第二区域,所述第二区域包围所述第一区域;在所述基底的正面形成第一绝缘层,对所述第一绝缘层进行图形化形成第一凹槽,所述第一凹槽暴露出部分所述基底,所述第一凹槽位于所述第二区域内且与所述第一区域相邻,所述第一凹槽呈环形包围所述第一区域;在所述第一凹槽内形成第一支撑层,在所述第一支撑层与所述第一绝缘层上依次形成振动膜、第二绝缘层与极板,所述第二绝缘层覆盖所述振动膜,所述极板暴露出所述第二绝缘层的边缘;在所述极板上形成多个通孔,所述通孔暴露出所述第二绝缘层;通过所述通孔去除所述第一区域内的所述第二绝缘层,在所述振动膜与极板之间形成间隙,所述第二区域内的所述第二绝缘层构成第三支撑层;对所述基底的背面及第一绝缘层进行图形化,形成背腔,所述背腔暴露出所述振动膜且背向所述间隙,所述第二区域内的所述第一绝缘层构成第二支撑层,且所述第一支撑层与第二支撑层在基底上的投影之和与所述第三支撑层在所述基底上的投影重合。2.如权利要求1所述的MEMS器件的制备方法,其特征在于,形成所述第一支撑层的步骤包括:在所述第一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第一绝缘层,以在所述第一凹槽内形成第一支撑层。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:对所述振动膜材料层进行图形化,暴露出所述第一绝缘层的边缘,形成覆盖所述第一支撑层与所述第一绝缘层的振动膜。4.如权利要求3所述的MEMS器件的制备方法,其特征在于,形成所述极板的步骤包括:形成所述第二绝缘层之后,所述第二绝缘层覆盖所述振动膜与所述第一绝缘层,对所述第二绝缘层与所述第一绝缘层进行图形化,暴露出所述基底的边缘,且在所述第二绝缘层内形成多个第二凹槽,所述第二凹槽的深度小于所述第二绝缘层的厚度;形成一极板材料层,所述极板材料层填满所述第二凹槽并覆盖所述第二绝缘层与所述基底;对所述极板材料层进行图形化,暴露出所述基底的边缘以及所述第二绝缘层的边缘,形成极板。5.如权利要求4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:形成一第三绝缘层,所述第三绝缘层覆盖所述极板、所述第二绝缘层以及所述基底;对所述第三绝缘层与所述极板进行图形化,形成暴露所述第二绝缘层的多个所述通孔。6.如权利要求5所述的MEMS器件的制备方法,其特征在于,形成所述极板之后,形成所述第三绝缘层之前,所述MEMS器件的制备方法还包括:对所述第二绝缘层进行图形化,形成暴露所述振动膜的第四凹槽,所述第四凹...

【专利技术属性】
技术研发人员:李鑫郭亮良
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

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