MEMS器件及其制备方法技术

本申请实施例提供一种MEMS器件及其制备方法，其中MEMS器件包括：衬底；基于所述衬底形成的第一电极层；位于第一电极层上的第二电极层，所述第二电极层包括横梁与锚点；所述横梁悬置于所述第一电极上，所述横梁沿第一方向延伸且具有相对设置的两端，所述横梁沿第二方向具有相对设置的两侧，所述第一方向和所述第二方向均垂直于衬底厚度方向，且所述第一方向垂直于所述第二方向；所述横梁的至少一端设置有所述锚点，每个所述锚点包括两个锚固部，所述两个锚固部分别固定于所述横梁的两侧，且每个所述锚固部与所述第一电极层电接触。本申请实施例提供的MEMS器件及其制备方法，具有避免横梁弯曲，利于提高MEMS器件的性能的优点。利于提高MEMS器件的性能的优点。利于提高MEMS器件的性能的优点。

【技术实现步骤摘要】
MEMS器件及其制备方法


[0001]本申请涉及电子
，具体涉及一种MEMS器件及其制备方法。

技术介绍

[0002]MEMS(Micro
‑
Electro
‑
Mechanical System，微机电系统)是将微电子技术与机械工程融合到一起的一种工业技术。MEMS器件是利用MEMS技术制作的一种机械可动结构。作为MEMS器件的一类，MEMS谐振器是通过机电耦合作用，实现对电信号的选频滤波功能。MEMS谐振器具有以下优点：体积小、功耗低、抗冲击，与微电子集成电路工艺兼容、易于系统集成、性能稳定，可靠性高，而且工作频率集中在射频波段，最高可达GHz量级，品质因数高。
[0003]就静电电容式的MEMS谐振器来说，目前主要采用两种制备工艺方案，其一是采用SOI衬底的体硅深刻蚀工艺，采用顶层硅作为谐振器的结构层，其优点是无膜层应力，谐振结构频率无漂移，但是器件制作成本较高；另一是采用多次薄膜沉积并刻蚀的平面工艺，以沉积的多晶硅薄膜作为结构层，此方案的优点是与CMOS工艺兼容，成本相对较低，但是由于多晶硅薄膜自身应力较难控制，在工艺重复性不好的情况下，器件谐振频率会发生漂移，更重要的是，谐振结构内应力也会随着外界环境温度的变化而变化，从而导致频率的漂移。

技术实现思路

[0004]为了改善上述谐振结构内应力随着外界环境温度的变化而大幅度变化的问题，本申请实施例中提供了一种MEMS器件及其制备方法。
[0005]根据本申请实施例的第一个方面，提供了一种MEMS器件，包括：衬底；基于所述衬底形成的第一电极层；位于第一电极层上的第二电极层，所述第二电极层包括横梁与锚点；所述横梁悬置于所述第一电极上，所述横梁沿第一方向延伸且具有相对设置的两端，所述横梁沿第二方向具有相对设置的两侧，所述第一方向和所述第二方向均垂直于衬底厚度方向，且所述第一方向垂直于所述第二方向；
[0006]所述横梁的至少一端设置有所述锚点，每个所述锚点包括两个锚固部，所述两个锚固部分别固定于所述横梁的两侧，且每个所述锚固部与所述第一电极层电接触。
[0007]在其中一种可能的实现方式中，所述锚固部包括连接段与固定段，所述连接段与所述横梁的一侧连接并沿第二方向延伸，所述固定段与所述连接段连接并沿所述第一方向延伸。
[0008]在其中一种可能的实现方式中，所述固定段沿所述第一方向具有相对的两端，其中至少一端超出所述连接段。
[0009]在其中一种可能的实现方式中，所述横梁包括主体段与外延段；所述主体段呈长条状并沿第一方向延伸；所述外延段设置在所述主体段沿所述第一方向的一端或两端，且所述外延段沿所述第二方向的两端均超出所述主体段；所述锚固部与所述外延段连接。
[0010]在其中一种可能的实现方式中，所述外延段沿所述第二方向具有相对设置的两个侧面；所述锚固部与所述外延段的侧面连接且沿所述第一方向延伸，且所述锚固部沿所述
第一方向的两端中至少其一超过所述外延段。
[0011]在其中一种可能的实现方式中，所述锚固部包括两部分；所述外延段沿所述第一方向具有相对设置的两个端面；每个所述端面各连接有所述锚固部的一部分。
[0012]在其中一种可能的实现方式中，所述第一电极层具有朝向所述第二电极层的顶面，所述顶面上形成有凹槽；所述锚固部与所述第一电极层的顶面电接触，所述横梁悬置于所述凹槽上。
[0013]在其中一种可能的实现方式中，所述第一电极层具有朝向所述第二电极层的顶面，所述顶面上形成有凹槽；至少部分所述锚固部位于所述凹槽内，所述横梁悬置于所述凹槽上。
[0014]在其中一种可能的实现方式中，所述第二电极层具有朝向所述第一电极层的底面，对应于横梁的底面上形成有凹槽以使横梁能够悬置于第一电极层上，对应于锚固部的底面与第一电极层电接触。
[0015]在其中一种可能的实现方式中，所述MEMS器件包括MEMS谐振器。
[0016]根据本申请实施例的第二个方面，提供了一种MEMS器件的制备方法，包括：在衬底上形成第一导电层，对第一导电层进行图案化处理，以形成第一电极层；在第一电极层上形成牺牲层，对所述牺牲层进行部分刻蚀以暴露出部分第一电极层；在第一电极层和牺牲层上形成第二导电层，对第二导电层进行图案化处理，暴露出牺牲层，且图案化后的第二导电层包括横梁与锚点，以形成第二电极层；所述横梁通过牺牲层与所述第一电极层间隔设置，所述横梁沿第一方向延伸且具有相对设置的两端，所述横梁沿第二方向具有相对设置的第一侧与第二侧，所述第一方向和所述第二方向均垂直于衬底厚度方向，且所述第一方向垂直于所述第二方向；所述横梁的至少一端连接有所述锚点，每个所述锚点包括两个锚固部，所述两个锚固部分别固定于所述横梁的第一侧与所述横梁的第二侧，且每个所述锚固部与所述第一电极层电接触；去除所述牺牲层，以使所述横梁悬置于所述第一电极层上。
[0017]在其中一种可能的实现方式中，所述MEMS器件包括MEMS谐振器。
[0018]本申请实施例中提供的MEMS器件及其制备方法，其层叠设置的第一电极和第二电极中，位于上方的第二电极包括横梁与锚点，其中，横梁悬空设置在第一电极上，二者之间有预设间距；锚点与第一电极接触且电连接，且锚点包括的两个锚固部之间以横梁间隔且分别设置在横梁两侧。通过上述锚点结构的设置，能够有效避免横梁弯曲，利于提高MEMS器件的性能。
[0019]特别是，通过将每个锚固部分成两部分，并分别设置在横梁外延部的两端，能够进一步改善横梁结构内应力随着外界环境温度的变化而大幅度变化的缺陷。
附图说明
[0020]此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0021]图1为相关技术中MEMS谐振器的上电极层的俯视图；
[0022]图2为图1示出的上电极在外界温度变化前后的示意图。
[0023]图3为本申请实施例提供的一种MEMS器件的俯视图；
[0024]图4为本申请实施例提供的另一种MEMS器件的俯视图；
[0025]图5为本申请实施例提供的又一种MEMS器件的俯视图；
[0026]图6为本申请实施例提供的再一种MEMS器件的俯视图；
[0027]图7为本申请实施例提供的一种MEMS器件的剖视图；
[0028]图8为本申请实施例提供的另一种MEMS器件的剖视图；
[0029]图9为本申请实施例提供的又一种MEMS器件的剖视图；
[0030]图10为本申请实施例提供的再一种MEMS器件的剖视图；
[0031]图11A
‑
图11K为图10示出的MEMS器件的制造流程的剖视图。
[0032]主要附图标记：
[0033]100
‑
衬底；
[0034]200
‑
接地层；
[0035本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MEMS器件，其特征在于，包括：衬底；基于所述衬底形成的第一电极层；位于第一电极层上的第二电极层，所述第二电极层包括横梁与锚点；所述横梁悬置于所述第一电极上，所述横梁沿第一方向延伸且具有相对设置的两端，所述横梁沿第二方向具有相对设置的两侧，所述第一方向和所述第二方向均垂直于衬底厚度方向，且所述第一方向垂直于所述第二方向；所述横梁的至少一端设置有所述锚点，每个所述锚点包括两个锚固部，所述两个锚固部分别固定于所述横梁的两侧，且每个所述锚固部与所述第一电极层电接触。2.根据权利要求1所述的MEMS器件，其特征在于，所述锚固部包括连接段与固定段，所述连接段与所述横梁的一侧连接并沿第二方向延伸，所述固定段与所述连接段连接并沿所述第一方向延伸。3.根据权利要求2所述的MEMS器件，其特征在于，所述固定段沿所述第一方向具有相对的两端，其中至少一端超出所述连接段。4.根据权利要求1所述的MEMS器件，其特征在于，所述横梁包括主体段与外延段；所述主体段呈长条状并沿第一方向延伸；所述外延段设置在所述主体段沿所述第一方向的一端或两端，且所述外延段沿所述第二方向的两端均超出所述主体段；所述锚固部与所述外延段连接。5.根据权利要求4所述的MEMS器件，其特征在于，所述外延段沿所述第二方向具有相对设置的两个侧面；所述锚固部与所述外延段的侧面连接且沿所述第一方向延伸，且所述锚固部沿所述第一方向的两端中至少其一超过所述外延段。6.根据权利要求4所述的MEMS器件，其特征在于，所述锚固部包括两部分；所述外延段沿所述第一方向具有相对设置的两个端面；每个所述端面各连接有所述锚固部的一部分。7.根据权利要求2
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5任一项所述的MEMS器件，其特征在于，所述第一电极层具有朝向所述第二电极层的顶面，所述顶面上...

【专利技术属性】
技术研发人员：淮永进，张彦秀，陈建鹏，张立明，
申请(专利权)人：北京燕东微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：