MEMS制造技术

本发明专利技术提供一种

【技术实现步骤摘要】
MEMS器件及其制作方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种
MEMS
器件及其制作方法
。

技术介绍

[0002]目前应用较多且性能较好的麦克风是微电机系统麦克风
(Micro
‑
Electro
‑
Mechanical
‑
System Microphone)
，又称硅基电容麦克风，以下简称为
MEMS
麦克风
。MEMS
麦克风是一种用微机械加工技术制作出来的电声换能器，其具有体积小
、
频响特性好
、
噪声低等特点
。
[0003]图1为现有的一种
MEMS
麦克风的剖面示意图
。
参考图1所示，目前制作
MEMS
麦克风的方法通常如下：在基底
101
上形成第一牺牲层
102
；在第一牺牲层
102
上形成振膜
103
；在振膜
103
上形成第二牺牲层
104
，第二牺牲层
104
的顶面会随着振膜
103
的图形轮廓起伏；采用化学机械研磨工艺对第二牺牲层
104
进行平坦化处理；在第二牺牲层
104
形成第三牺牲层
105
和上电极
106。
[0004]目前在采用化学机械研磨工艺对第二牺牲层
104
进行平坦化处理时，通常通过控制研磨时间来控制第二牺牲层
104
的研磨量，但由于受前层膜厚
、
应力
、
机台研磨液刻蚀速率等的影响，研磨第二牺牲层
104
的工艺波动较大，常常造成
MEMS
麦克风在最终
CP(Chip Probing)
测试时存在参数
(
如振膜
103
与上电极
106
之间的电容
C0)
波动大
、
器件重复性不好的问题，影响大规模量产
。
[0005]此外，对
MEMS
麦克风进行跌落失效测试时发现振膜失效位置主要集中在振膜和其它膜层的结合区域
(
如图1的虚线框位置
)
，这些区域应力较为集中，机械强度被削弱，导致
MEMS
麦克风可靠性测试失效
。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的之一是提供一种
MEMS
器件及其制作方法，可以增强器件的机械强度，提高器件的可靠性，且可以减小工艺波动对器件参数的影响，提高器件重复性
。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提供一种
MEMS
器件的制作方法
。
所述
MEMS
器件的制作方法包括：提供基底；在所述基底的顶面上形成第一牺牲层以及位于所述第一牺牲层上的振膜，所述振膜的边缘区域内形成有露出所述第一牺牲层的凹槽；在所述振膜上形成加强筋结构，所述加强筋结构填充所述凹槽且从所述凹槽侧壁延伸覆盖邻近所述凹槽的所述振膜表面；在所述加强筋结构上形成第二牺牲层，所述第二牺牲层共形地覆盖所述振膜和所述加强筋结构；对所述第二牺牲层进行平坦化处理并停止在所述加强筋结构的表面；以及在所述第二牺牲层上依次形成第三牺牲层以及上电极
。
[0008]可选的，在所述振膜上形成加强筋结构的方法包括：在所述振膜上形成加强筋材料层，所述加强筋材料层覆盖所述振膜且填满所述凹槽；以及在所述加强筋材料层上形成图形化的掩模层，以所述图形化的掩模层为掩模，刻蚀所述加强筋材料层形成所述加强筋结构
。
[0009]可选的，所述第二牺牲层的材料包括氧化硅；所述加强筋结构的材料包括氮化硅
。
[0010]可选的，在所述基底的顶面上形成第一牺牲层以及位于所述第一牺牲层上的振膜的方法包括：在所述基底上形成第一牺牲层，所述第一牺牲层覆盖所述基底的顶面；在所述第一牺牲层中形成第一通孔，所述第一通孔露出所述基底；在所述第一牺牲层上形成振膜材料层，所述振膜材料层覆盖所述第一牺牲层以及填充所述第一通孔；以及对所述振膜材料层进行图形化处理形成所述振膜
。
[0011]可选的，所述
MEMS
器件的制作方法还包括：对所述第二牺牲层进行平坦化处理之后
、
在所述第二牺牲层上形成第三牺牲层之前，在所述第二牺牲层中形成多个第二通孔，多个所述第二通孔露出所述振膜且位于所述振膜的中心区域上方；其中，所述第三牺牲层共形地覆盖所述加强筋结构
、
所述第二牺牲层以及所述第二通孔的内表面，且在所述第二通孔的上方限定出第三通孔
。
[0012]可选的，所述
MEMS
器件的制作方法还包括：形成上电极之后，在所述上电极上形成背板材料层，所述背板材料层覆盖所述上电极以及第三材料层，且所述背板材料层填充所述第三通孔；对所述背板材料层进行图形化处理形成背板，所述背板的边缘区域具有第一导电孔和第二导电孔，所述背板的中心区域具有多个释放孔，所述第一导电孔露出所述上电极，所述第二导电孔贯穿所述背板材料层
、
所述第三牺牲层以及所述第二牺牲层并露出所述振膜，所述释放孔露出所述第三牺牲层；在所述背板上形成导电层，所述导电层覆盖所述背板的部分表面且覆盖所述第一导电孔和所述第二导电孔的内表面
。
[0013]可选的，所述
MEMS
器件的制作方法还包括：从所述基底的背面刻蚀所述基底形成背腔，所述背腔露出所述第一牺牲层；通过所述背腔去除部分所述第一牺牲层，以在所述第一牺牲层中形成第一空腔，所述第一空腔释放所述振膜一侧的部分表面；以及，通过多个所述释放孔去除部分所述第三牺牲层以及部分所述第二牺牲层，以在所述振膜和所述上电极之间形成第二空腔，所述第二空腔释放所述振膜另一侧的部分表面
。
[0014]可选的，对所述背板材料层进行图形化处理形成背板的步骤中，保留所述背板材料层填充所述第三通孔的部分，且所述第三通孔内的所述背板材料层作为阻挡块，所述阻挡块用于防止所述振膜在振动过程中接触所述上电极
。
[0015]本专利技术的另一方面还提供一种
MEMS
器件
。
所述
MEMS
器件包括：基底，所述基底的中心区域具有贯穿所述基底的背腔；第一牺牲层，位于所述基底上，且具有与所述背腔连通的第一空腔；振膜，横跨在所述第一空腔上方且边缘区域覆盖部分所述第一牺牲层，所述振膜的边缘区域内具有贯穿所述振膜的凹槽；加强筋结构，填充所述凹槽且从所述凹槽侧壁延伸覆盖邻近所述凹槽的所述振膜表面；第二牺牲层，位于所述第一牺牲层上方且覆盖所述振膜的部分表面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种
MEMS
器件的制作方法，其特征在于，包括：提供基底；在所述基底的顶面上形成第一牺牲层以及位于所述第一牺牲层上的振膜，所述振膜的边缘区域内形成有露出所述第一牺牲层的凹槽；在所述振膜上形成加强筋结构，所述加强筋结构填充所述凹槽且从所述凹槽侧壁延伸覆盖邻近所述凹槽的所述振膜表面；在所述加强筋结构上形成第二牺牲层，所述第二牺牲层共形地覆盖所述振膜和所述加强筋结构；对所述第二牺牲层进行平坦化处理并停止在所述加强筋结构的表面；以及在所述第二牺牲层上依次形成第三牺牲层以及上电极
。2.
如权利要求1所述的
MEMS
器件的制作方法，其特征在于，在所述振膜上形成加强筋结构的方法包括：在所述振膜上形成加强筋材料层，所述加强筋材料层覆盖所述振膜且填满所述凹槽；以及在所述加强筋材料层上形成图形化的掩模层，以所述图形化的掩模层为掩模，刻蚀所述加强筋材料层形成所述加强筋结构
。3.
如权利要求1所述的
MEMS
器件的制作方法，其特征在于，所述第二牺牲层的材料包括氧化硅；所述加强筋结构的材料包括氮化硅
。4.
如权利要求1所述的
MEMS
器件的制作方法，其特征在于，在所述基底的顶面上形成第一牺牲层以及位于所述第一牺牲层上的振膜的方法包括：在所述基底上形成第一牺牲层，所述第一牺牲层覆盖所述基底的顶面；在所述第一牺牲层中形成第一通孔，所述第一通孔露出所述基底；在所述第一牺牲层上形成振膜材料层，所述振膜材料层覆盖所述第一牺牲层以及填充所述第一通孔；以及对所述振膜材料层进行图形化处理形成所述振膜
。5.
如权利要求1所述的
MEMS
器件的制作方法，其特征在于，还包括：对所述第二牺牲层进行平坦化处理之后
、
在所述第二牺牲层上形成第三牺牲层之前，在所述第二牺牲层中形成多个第二通孔，多个所述第二通孔露出所述振膜且位于所述振膜的中心区域上方；其中，所述第三牺牲层共形地覆盖所述加强筋结构
、
所述第二牺牲层以及所述第二通孔的内表面，且在所述第二通孔的上方限定出第三通孔
。6.
如权利要求5所述的
MEMS
器件的制作方法，其特征在于，还包括：形成上电极之后，在所述上电极上形成背板材料层，所述背板材料层...

【专利技术属性】
技术研发人员：李忠仁，徐泽洋，
申请(专利权)人：绍兴中芯集成电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：