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，在基底的正面形成第一绝缘层，在所述第一绝缘层上形成振动膜及极板，在所述基底的背面形成背腔，所述背腔暴露出所述振动膜且背向所述间隙，并且保留部分所述第一绝缘层作为所述振动膜的支撑部，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，并保留所述背腔中与所述支撑部具有正对面积的基底作为所述支撑部的支撑基底，所述振动膜在振动时，在所述振动膜的边缘与中心之间的中间位置发生振动，增大了有效振动区域，由此提高了MEMS器件的灵敏度及信噪比，同时减小了振动的幅度，降低了灵敏度及信噪比的波动范围；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。

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而构成一个电容。但是，由于振动膜相当于一个薄膜在运动，在比较小的有效振动区域内会产生比较大的振幅，而振动的振幅较大会导致器件的灵敏度及信噪比的波动范围增大，并且在一些机械类可靠性试验时会对振动膜施加比较大的力，例如空气压力试验或机械力冲击试验，容易造成振动膜的损失或损坏。
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，在背腔内形成与振动膜相连接的支撑部，且保留所述背腔中与所述支撑部具有正对面积的基底，以此增大有效振动区域，提高MEMS器件的灵敏度及信噪比。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第一绝缘层，在所述第一绝缘层上形成振动膜和极板，所述极板位于所述振动膜上且与所述振动膜绝缘隔离，所述极板和所述振动膜之间形成有间隙，在所述极板中形成有连通所述间隙的通孔；在所述基底的背面形成背腔，所述背腔暴露出所述振动膜且背向所述间隙，并且保留部分所述第一绝缘层作为所述振动膜的支撑部，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，并且所述背腔中保留有与所述支撑部具有正对面积的基底。可选的，形成所述振动膜的步骤包括：形成一振动膜层，所述振动膜层填满所述第一绝缘层；对所述振动膜层进行图形化，暴露出所述第一绝缘层的边缘，形成覆盖所述第一绝缘层的振动膜。可选的，对所述振动膜层进行图形化之后，暴露出所述第一绝缘层的边缘。可选的，形成所述极板的步骤包括：形成一第二绝缘层，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通孔。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，并保留所述第三凹槽中的部分基底作为支撑基底；通过所述第三凹槽对部分所述第一绝缘层进行刻蚀，暴露出所述振动膜，形成所述背腔，且保留部分所述第一绝缘层作为支撑部，所述支撑部与所述支撑基底具有正对面积。可选的，形成所述间隙的步骤包括：通过所述通孔对部分所述第二绝缘层进行刻蚀，暴露出所述振动膜，在所述振动膜与所述极板之间形成间隙。可选的，对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；位于所述基底的正面的振动膜，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；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，并且在所述背腔内设置有与所述振动膜相连接的支撑部，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，且在所述背腔内设置有与所述支撑部相邻接且具有正对面积的支撑基底，所述支撑基底连接于所述背腔周围的所述基底上。可选的，所述MEMS器件还包括：一第一绝缘层，所述第一绝缘层位于所述基底的边缘，所述振动膜位于所述第一绝缘层上；一第二绝缘层，所述第二绝缘层位于所述振动膜的边缘及所述第一绝缘层上；以及一第三绝缘层，所述第三绝缘层包围所述极板、所述第二绝缘层以及所述基底；并且，所述通孔位于所述第三绝缘层内且连通所述间隙。可选的，所述支撑部呈圆柱体状、圆台状或长方体状。可选的，所述支撑基底呈长方体，所述背腔被所述支撑基底分隔为两个子背腔。可选的，所述支撑基底为多条长方体相交的结构，多个长方体相交点位于所述支撑部的下方，所述背腔被所述支撑基底分隔为多个子背腔。本专利技术提供的MEMS器件及其制备方法中，在基底的正面形成第一绝缘层，在所述第一绝缘层上形成振动膜及极板，在所述基底的背面形成背腔，所述背腔暴露出所述振动膜且背向所述间隙，并且保留部分所述第一绝缘层作为所述振动膜的支撑部，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，并保留所述背腔中与所述支撑部具有正对面积的基底作为所述支撑部的支撑基底，所述振动膜在振动时，在所述振动膜的边缘与中心之间的中间位置发生振动，增大了有效振动区域，由此提高了MEMS器件的灵敏度及信噪比，同时减小了振动的幅度，降低了灵敏度及信噪比的波动范围；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。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9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10a～10b为MEMS器件中的有效振动区域的示意图。图11a～11b为背腔的横截面示意图。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的正面形成有振动膜11与极板12，在所述基底10的边缘上形成有支撑部13用于支撑所述振动膜11，并且所述支撑部13包围所述振动膜11的边缘，所述极板12与所述振动膜11通过所述支撑部13绝缘隔离且在两者之间形成有间隙15，在所述基底10、所述支撑部13以及所述极板12上形成有绝缘层14，在所述绝缘层14与所述极板12中形成有连通所述间隙15的通孔(未标识)；在所述基底10的背面形成有背腔16，所述背腔16贯穿所述基底10，暴露出所述振动膜11且背向所述间隙15。所述振动膜11与所述极板12之间形成一电容，声音等通过所述通孔进入所述间隙15，引起所述振动膜11的振动，即相对于所述极板12移动，该相对的移动导致所述极板1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第一绝缘层，在所述第一绝缘层上形成振动膜和极板，所述极板位于所述振动膜上且与所述振动膜绝缘隔离，所述极板和所述振动膜之间形成有间隙，在所述极板中形成有连通所述间隙的通孔；在所述基底的背面形成背腔，所述背腔暴露出所述振动膜且背向所述间隙，并且保留部分所述第一绝缘层作为所述振动膜的支撑部，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，并且所述背腔中保留有与所述支撑部具有正对面积的基底。

【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第一绝缘层，在所述第一绝缘层上形成振动膜和极板，所述极板位于所述振动膜上且与所述振动膜绝缘隔离，所述极板和所述振动膜之间形成有间隙，在所述极板中形成有连通所述间隙的通孔；在所述基底的背面形成背腔，所述背腔暴露出所述振动膜且背向所述间隙，并且保留部分所述第一绝缘层作为所述振动膜的支撑部，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，并且所述背腔中保留有与所述支撑部具有正对面积的基底。2.如权利要求1所述的MEMS器件的制备方法，其特征在于，形成所述振动膜的步骤包括：形成一振动膜层，所述振动膜层覆盖所述第一绝缘层；对所述振动膜层进行图形化，暴露出所述第一绝缘层的边缘，形成覆盖所述第一绝缘层的振动膜。3.如权利要求2所述的MEMS器件的制备方法，其特征在于，形成所述极板的步骤包括：形成一第二绝缘层，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，暴露出所述第二绝缘层的边缘，形成极板。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通孔。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，并保留所述第三凹槽中的部分基底作为支撑基底；通过所述第三凹槽对部分所述第一绝缘层进行刻蚀，暴露出所述振动膜，形成所述背腔，且保留部分所述第一绝缘层作为支撑部，所述支撑部与所述支撑基底具有正对...

【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