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MEMS器件及其制备方法

文献发布时间:2024-01-17 01:21:27


MEMS器件及其制备方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域,特别涉及一种MEMS器件及其制备方法。

背景技术

微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)器件(包括MEMS麦克风),由于其小型化和轻薄化的特点而被广泛应用。在MEMS器件的制备过程中,通常会利用牺牲层界定出空腔空间,后续通过去除牺牲层而释放出该空腔,例如,在MEMS麦克风的振动膜的上方和下方都形成有牺牲层,后续通过去除振动膜上下两侧的牺牲层以形成空腔,从而释放出振动膜的振动空间。

目前,一般可采用湿法刻蚀工艺去除MEMS器件的牺牲层。具体针对MEMS器件中与衬底最靠近的极板的下方牺牲层而言,通常是使刻蚀液通过衬底的背腔进入以刻蚀牺牲层,从而形成空腔,空腔内的刻蚀液也相应的由背腔导出,此时常常会出现空腔内的刻蚀液不易导出,进而残留在空腔内,对器件造成影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种MEMS器件的制备方法,以解决现有的制备过程中,针对牺牲层的刻蚀液难以导出的问题。

为解决上述技术问题,本发明提供一种MEMS器件的制备方法包括:提供衬底,所述衬底具有器件区和位于器件区外侧的切割道区,并在所述器件区内还定义有振动区;在所述衬底上形成第一牺牲层和第二牺牲层,所述第一牺牲层覆盖所述器件区,并且在所述第一牺牲层中还形成有第一沟槽,所述第一沟槽由所述振动区延伸至所述切割道区,所述第二牺牲层形成在所述第一沟槽内;在所述衬底上形成第一极板,所述第一极板至少覆盖所述振动区内的第一牺牲层;刻蚀所述衬底,以在所述衬底对应于所述振动区的部分形成背腔,所述背腔暴露出所述振动区内的第一牺牲层;以及,将所述衬底置于刻蚀液中,刻蚀液刻蚀所述振动区内的第一牺牲层以在所述第一极板靠近衬底的一侧形成第一空腔,以及刻蚀液还刻蚀所述第一沟槽内的第二牺牲层,以释放出所述第一沟槽的至少部分空间而形成流通通道。

可选的,位于所述第一沟槽内的第二牺牲层连接所述第一牺牲层中位于振动区的部分并延伸至所述切割道区。

可选的,位于所述第一沟槽内的第二牺牲层,在垂直于第一沟槽的延伸方向上与沟槽侧壁的第一牺牲层保持间距。

可选的,在所述第一沟槽的侧壁上还形成有隔离层,用于隔离所述第一沟槽内的第二牺牲层和沟槽侧壁上的第一牺牲层。

可选的,所述第一极板包括导电层和位于所述导电层两侧的第一绝缘层和第二绝缘层;以及,在制备所述第一极板时,所述第一绝缘层还覆盖所述第一沟槽的侧壁以构成所述隔离层。

可选的,在所述第一牺牲层中还形成有第二沟槽,所述第二沟槽环绕出所述振动区,并在所述第二沟槽中还形成有阻挡结构。

可选的,所述第一极板包括导电层和位于所述导电层两侧的第一绝缘层和第二绝缘层;以及,在制备所述第一极板时,至少使所述第一绝缘层还形成在所述第二沟槽内以形成所述阻挡结构。

可选的,在将所述衬底置于刻蚀液中之前,还包括:在所述衬底的器件区内形成保护层,所述保护层完全覆盖所述第一极板的顶表面和侧壁,并使所述第二牺牲层至少端部侧壁从所述保护层横向暴露出。

可选的,在刻蚀所述衬底以形成背腔之前,还包括:在所述第一极板上依次形成第三牺牲层和第二极板;以及,利用刻蚀液刻蚀所述第一牺牲层之后,利用刻蚀气体刻蚀所述第三牺牲层,以在所述第一极板和所述第二极板之间形成第二空腔。

可选的,其特征在于,所述衬底以竖直方向浸入至刻蚀液中,所述流通通道至少设置在衬底竖直放置时位于所述振动区底部的位置。

可选的,所述衬底竖直放置时,位于振动区底部的流通通道的延伸方向与重力方向呈锐角夹角。

本发明还提供了一种MEMS器件,包括:衬底,所述衬底具有器件区和位于器件区外侧的切割道区,并在所述器件区内还定义有振动区;支撑层,形成在所述衬底的振动区和所述切割道区之间;第一极板,形成在衬底的器件区内并覆盖所述支撑层,以及在所述第一极板靠近所述衬底的一侧形成有第一空腔;以及,流通通道,所述流通通道由所述振动区至所述切割道区的方向贯穿所述支撑层,并与所述第一空腔连通。

可选的,所述支撑层内形成有第一沟槽,所述第一沟槽由所述振动区至所述切割道区的方向贯穿所述支撑层并与所述第一空腔连通。以及,所述第一极板包括导电层和位于所述导电层两侧的第一绝缘层和第二绝缘层,所述第一极板中至少第一绝缘层还覆盖所述第一沟槽的侧壁,并悬空遮盖所述第一沟槽的底部空间,以围绕出所述流通通道在所述第一沟槽的底部。

可选的,所述第一极板包括导电层和位于所述导电层两侧的第一绝缘层和第二绝缘层,所述第一极板中至少第一绝缘层还环绕所述第一空腔而构成所述第一空腔的侧壁。

可选的,所述MEMS器件为MEMS麦克风。

在本发明提供的MEMS器件的制备方法中,预先刻蚀出连通振动区和切割道区的第一沟槽,并在第一沟槽中预留有第二牺牲层,从而在刻蚀振动区内的第一牺牲层时可以同时去除第二牺牲层,以释放出连通振动区和切割道区的流通通道,即,该流通通道连通第一空腔和外界。因此,第一空腔内的刻蚀液不仅可以通过背腔导出,还可以经由该流通通道导出,有效缓解了第一空腔内的刻蚀液难以导出的问题,降低刻蚀液残留于第一空腔内的风险。

附图说明

图1为本发明一实施例中的MEMS器件的制备方法的流程示意图。

图2为本发明一实施例中的MEMS器件的区域分布的示意图。

图3、图5、图7、图9、图11和图13分别为本发明一实施例中的MEMS器件在其制备过程中沿着aa’方向上的剖面示意图.

图4、图6、图8、图10和图12分别为本发明一实施例中的MEMS器件在其制备过程中沿着bb’方向上的剖面示意图。

其中,附图标记如下:

100-衬底;

100A-器件区;

100B-切割道区;

200A-第一沟槽;

200B-第二沟槽;

210-第一牺牲层;

210a-第一牺牲材料层;

220-第二牺牲层;

220a-第二牺牲材料层;

300A-隔离层;

300B-阻挡结构;

300-第一极板;

310-第一绝缘层;

320-导电层;

330-第二绝缘层;

400-第二极板;

500-保护层;

510-第一保护层;

520-第二保护层;

600-流通通道;

710-背腔;

720-第一空腔;

730-第二空腔;

800-支撑层。

具体实施方式

本发明的核心思路在于提供一种MEMS器件的制备方法,以改善针对牺牲层的刻蚀液容易残留于器件的空腔内的问题。具体参考图1所示,一实施例中的MEMS器件的制备方法包括:

步骤S100,提供衬底,所述衬底具有器件区和位于器件区外侧的切割道区,并在所述器件区内还定义有振动区;

步骤S200,在所述衬底上形成第一牺牲层和第二牺牲层,所述第一牺牲层覆盖所述器件区,并且在所述第一牺牲层中还形成有第一沟槽,所述第一沟槽由所述振动区延伸至所述切割道区,所述第二牺牲层形成在所述第一沟槽内;

步骤S300,在所述衬底上形成第一极板,所述第一极板至少覆盖所述振动区内的第一牺牲层;

步骤S400,刻蚀所述衬底,以在所述衬底对应于所述振动区的部分形成背腔,所述背腔暴露出所述振动区内的第一牺牲层;

步骤S500,将所述衬底置于刻蚀液中,刻蚀液刻蚀所述振动区内的第一牺牲层以在所述第一极板靠近衬底的一侧形成第一空腔,以及刻蚀液还刻蚀所述第一沟槽内的第二牺牲层,以释放出所述第一沟槽的至少部分空间而形成流通通道。

本发明提供的MEMS器件的制备方法中,在刻蚀第一牺牲层时还同时形成流通通道,该流通通道由振动区延伸至切割道区,使得第一空腔内的刻蚀液不仅可以通过背腔导出,还可以经由该流通通道导出,有效缓解了第一空腔内的刻蚀液难以导出的问题,降低刻蚀液残留于第一空腔内的风险。

以下结合图2-图13和具体实施例对本发明提出的MEMS器件及其制备方法作进一步详细说明,根据下面说明,本发明的优点和特征将更清楚。其中,图2为本发明一实施例中的MEMS器件的区域分布的示意图,图3、图5、图7、图9、图11和图13分别为本发明一实施例中的MEMS器件在其制备过程中沿着aa’方向上的剖面示意图,图4、图6、图8、图10和图12分别为本发明一实施例中的MEMS器件在其制备过程中沿着bb’方向上的剖面示意图。

需说明的是,附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例,仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。以及,附图中所示的诸如“上方”,“下方”,“顶部”,“底部”,“上方”和“下方”之类的相对术语可用于描述彼此之间的各种元件的关系。这些相对术语旨在涵盖除附图中描绘的取向之外的元件的不同取向。例如,如果装置相对于附图中的视图是倒置的,则例如描述为在另一元件“上方”的元件现在将在该元件下方。

在步骤S100中,具体参考图2所示,提供衬底100,该衬底100中具有器件区100A和位于该器件区100A外侧的切割道区100B。以及,在器件区100A内还定义有振动区,该振动区具体是MEMS器件中用于使振动膜发生振动的区域,切割道区100B环绕在MEMS器件的外侧而界定出MEMS器件的器件区100A。

在一示例中,MEMS器件的振动区具体是由阻挡结构300B环绕出,该阻挡结构300B即形成在振动区的外围,该阻挡结构300B的制备过程将在后续步骤中进行说明。本实施例中,阻挡结构300B可呈圆形环状结构,从而围绕出圆形的振动区;以及,切割道区100B可呈矩形环状结构。

在步骤S200中,具体参考图3-图6所示,在衬底100上形成第一牺牲层210和第二牺牲层220,第一牺牲层210覆盖器件区100A,并且在第一牺牲层210中还形成有第一沟槽200A,该第一沟槽200A由振动区延伸至切割道区100B,第二牺牲层220形成在第一沟槽200A内。其中,位于第一沟槽200A内的第二牺牲层220,其内侧端部(即,靠近振动区的端部)连接第一牺牲层210中位于振动区的部分,其外侧端部(即,靠近切割道区的端部)延伸至切割道区100B。

即,第二牺牲层220连接振动区和切割道区100B,在后续刻蚀第一牺牲层210的过程中第二牺牲层220也可被去除,进而释放出第一沟槽200A的空间而构成刻蚀液的流通通道600。为此,第二牺牲层220和第一牺牲层210可采用相同的材料形成,例如可均包括氧化硅。其中,可通过调整第二牺牲层220的厚度和宽度以控制最终释放出的流通通道600的空间尺寸,具体来说,可通过增加第二牺牲层220的宽度和厚度以增大流通通道600的空间尺寸,提高刻蚀液的导流效果;同时,也可将第二牺牲层220的宽度和厚度控制在预定范围内,以确保所形成的MEMS器件的整体结构强度。因此,在实际应用中可以在保证整体结构稳定性的基础上调整流通通道600的空间尺寸,以优化其导流效果。

重点参考图6所示,位于第一沟槽200A内部的第二牺牲层220在垂直于第一沟槽200A的延伸方向(即,bb’方向)上未与第一牺牲层210接触。具体的,位于第一沟槽200A内部的第二牺牲层220形成在第一沟槽200A的底部并且与第一沟槽200A的侧壁保持间距,使得位于第一沟槽200A内部的第二牺牲层220未与侧壁的第一牺牲层210接触。

具体示例中,第一牺牲层210和第二牺牲层220的制备方法包括:首先参考图3和图4所示,沉积第一牺牲材料层210a,第一牺牲材料层210a覆盖器件区100A和切割道区100B;接着,刻蚀第一牺牲材料层210a以形成第一沟槽200A,第一沟槽200A形成在振动区和切割道区100B之间,从而由振动区延伸至切割道区100B;继续参考图3和图4所示,沉积第二牺牲材料层220a,第二牺牲材料层220a覆盖第一牺牲材料层210a、第一沟槽200A的底部和侧壁;接着参考图5和图6所示,执行刻蚀工艺,以部分去除第一牺牲材料和第二牺牲材料形成第二沟槽200B,该第二沟槽200B环绕出振动区,用于容纳后续形成的阻挡结构300B。可选的方案中,在执行该刻蚀工艺的过程中,还可同时去除了切割道区100B内的第一牺牲材料和第二牺牲材料,使所形成的第一牺牲层210未延伸至切割道区100B;以及,还可去除第二牺牲材料层220a中覆盖第一沟槽200A侧壁的部分,使得第一沟槽200A内剩余的第二牺牲层220与沟槽侧壁的第一牺牲层210保持间距。

本实施例中,第二牺牲层220中覆盖第一牺牲层210顶表面的部分仍被保留。然而其他实施例中,也可去除第一牺牲层210顶表面上的第二牺牲材料,使得第二牺牲层220仅保留在第一沟槽200A内。

在步骤S300中,具体参考图7和图8所示,在衬底100的器件区100A内形成第一极板300,第一极板300至少覆盖振动区内的第一牺牲层210。本实施例中,该第一极板300覆盖振动区并延伸至振动区和切割道区100B之间。

具体示例中,还包括:形成阻挡结构300B在第二沟槽200B内,该阻挡结构300B用于在后续刻蚀第一牺牲层210时阻挡刻蚀液,避免刻蚀液侵蚀超出振动区的第一牺牲材料。因此,该阻挡结构300B中接触第一牺牲层210的部分(即,阻挡结构300B中接触第二沟槽200B侧壁的部分)与第一牺牲层210具有较大的刻蚀选择比,举例而言,第一牺牲层210的材料包括氧化硅,该阻挡结构300B接触第一牺牲层210的部分其材料例如包括氮化硅。

进一步的,MEMS器件的制备方法还包括:在第一沟槽200A的侧壁上形成隔离层300A,该隔离层300A可用于隔离第一沟槽200A内的第二牺牲层220和沟槽侧壁上的第一牺牲层210,从而在后续刻蚀第一沟槽200A内的第二牺牲层220时以释放出刻蚀液的流通通道时,可以避免对沟槽侧壁的第一牺牲层210造成侵蚀。同样的,该隔离层300A与第一牺牲层210和第二牺牲层210均具有较大的刻蚀选择比,举例而言,该隔离层300A的材料例如可包括氮化硅。

可选的方案中,第二沟槽200B内的阻挡结构300B和第一沟槽200A内的隔离层300A可均在第一极板300的制备过程中同时形成。本实施例中,第一极板300可包括导电层320和位于导电层320上下两侧的第一绝缘层310和第二绝缘层330,其中导电层320的材料可包括多晶硅,第一绝缘层310和第二绝缘层330相对于第一牺牲层210具备较大的刻蚀选择比,例如均包括氮化硅。在制备第一极板300时,使第一极板300还覆盖第二沟槽200B以形成阻挡结构300B,以及覆盖第一沟槽200A以形成隔离层300A。具体来说,该第一极板300覆盖第二沟槽200B时,第一绝缘层310接触覆盖第二沟槽200B的侧壁和底部,导电层320和第二绝缘层330依次覆盖在第一绝缘层310的表面上,此时,可基于第一绝缘层310与第一牺牲层210的高刻蚀选择比,实现对刻蚀液的阻挡作用。以及,该第一极板300覆盖第一沟槽200A时,第一绝缘层310接触覆盖第一沟槽200A的侧壁并填充沟槽侧壁和第二牺牲层220之间的空隙,同时还覆盖第二牺牲层220,第二绝缘层330覆盖在第一绝缘层310的表面上,此时,可基于第一绝缘层310与第二牺牲层220的高刻蚀选择比,实现对第一沟槽200A其侧壁的第一牺牲层210的保护。

需要说明的是,本实施例中利用第一极板300同时形成阻挡结构300B和隔离层300A。然而其他实施例中,也可以在制备第一极板300之前,单独在第一沟槽200A的侧壁上形成隔离层300A,例如单独形成氮化硅层,该氮化硅层至少覆盖第一沟槽200A的沟槽侧壁,并填充沟槽侧壁和第二牺牲层220之间的空隙;以及,单独在第二沟槽200B内形成阻挡结构300B,例如在第二沟槽200B内填充氮化硅材料以构成阻挡结构300B。

继续参考图7所示,第一极板300中的第一绝缘层310和第二绝缘层330相对于导电层320在朝向切割道区100B的方向上进一步延伸出,使得第二绝缘层330覆盖导电层320的端部并进一步覆盖第一绝缘层310超出导电层310的顶表面。此外,第一极板300的端部与切割道区100B之间可仍保留有间距,即,本实施例中的第一绝缘层310和第二绝缘层330的端部未抵到至切割道区100B,而仍与切割道区100B保留有距离。以及,在第二沟槽200A的区域内,第二牺牲层220可相对于第一极板300延伸出并抵达至切割道区100B,如此一来,在后续形成保护层500时,可使保护层500能够完整的覆盖器件的膜层,而仅使第二牺牲层220横向暴露出。

进一步的方案中,重点参考图7所示,在该第一极板300上还可进一步形成第三牺牲层230和第二极板400等,其中第二极板400可包括第三绝缘层,第三绝缘层的绝缘材料例如包括氮化硅。以制备MEMS麦克风为例,则该第一极板300例如为振动膜,第二极板400例如为背极板,第一牺牲层210和第三牺牲层230在后续过程中被去除,从而释放出振动膜上方和下方的空腔,为振动膜提供振动空间。

其中,第三牺牲层230的材料可以和所述第一牺牲层210的材料相同,例如均包括氧化硅。可选的方案中,可利用刻蚀溶液同时去除第一牺牲层210和第三牺牲层230,然而利用刻蚀液同时去除第一牺牲层210和第三牺牲层230时需要将衬底100长时间置于刻蚀液中,此时容易对极板(例如,第一极板300)造成损伤。尤其是,第一极板300包含氮化硅层,并利用氢氟酸溶液去除氧化硅材料的牺牲层时,氢氟酸溶液更容易侵蚀第一极板300的氮化硅层。为此,则可以针对第一牺牲层210和第三牺牲层230分别进行刻蚀,例如,第一极板300下方的第一牺牲层210可通过刻蚀液(例如,氢氟酸溶液)去除,第一极板300上方的第三牺牲层230可通过刻蚀气体(例如,氟化氢气体)去除。

在步骤S400中,具体参考图9和图10所示,刻蚀衬底100,以在该衬底100对应于振动区的部分形成背腔710,该背腔710暴露出振动区内的第一牺牲层210。后续刻蚀第一牺牲层210时,刻蚀液可通过该背腔710进入。

具体示例中,在刻蚀衬底100的背面以形成背腔710之前,还可在衬底100的正面形成保护层500,用于保护形成在衬底100上的各个膜层。例如图7和图9所示,在衬底100上还形成有保护层500,保护层500覆盖器件区100A内的膜层,具体的,该保护层500的覆盖范围可扩大至器件区100A和切割道区100B的交界位置,如此,以将器件内的各个膜层包覆在内,并使第二牺牲层220从保护层500横向暴露出。本实施例中,保护层500包括第一保护层510和第二保护层520,其中第一保护层510至少覆盖第二极板400,第一保护层510材料不同于第二极板400的材料,例如,第一保护层510的材料可包括氧化硅;以及,第二保护层520覆盖第一保护层510及暴露于第一保护层510之外的其他膜层,同时第二保护层520未覆盖第二牺牲层220的端部侧壁,使得第二牺牲层220至少端部侧壁横向暴露出。其中,第二保护层520的材料例如可包括聚酰亚胺。

进一步的,所形成的背腔710的开口尺寸小于振动区的尺寸,使得背腔710完全位于振动区内且尺寸小于振动区的尺寸。如图9所示,背腔710的边界位于阻挡结构300B的内侧,因此背腔710的开口侧壁与阻挡结构300B保持一定的横向距离。

在步骤S500中,具体参考图11和图12所示,将衬底100置于刻蚀液中,刻蚀液刻蚀振动区内的第一牺牲层210以在第一极板300靠近衬底的一侧形成第一空腔720,以及刻蚀液还刻蚀第一沟槽200A内的第二牺牲层220,以释放出第一沟槽200A的至少部分空间而形成流通通道600。

如上所述,在刻蚀振动区内的第一牺牲层210时,刻蚀液通过背腔710进入,以及随着刻蚀的进行,刻蚀液进一步横向刻蚀第一牺牲层210中位于振动区内且夹持在衬底100和第一极板300之间的部分,并在阻挡结构300B的阻挡下可横向停止在阻挡结构300B的边缘。本实施例中,在第一牺牲层210的顶表面上还保留有第二牺牲层220,因此在去除振动区内的第一牺牲层210时,还同时刻蚀振动区内的第二牺牲层220。

继续参考图11和图12所示,由于第一沟槽200A内的第二牺牲层220其内侧端部连接至振动区,其外侧端部暴露出,因此在刻蚀振动区内的第一牺牲层210时,刻蚀液可通过第一空腔720刻蚀第二牺牲层220的内侧端部,以及刻蚀第二牺牲层220暴露出的外侧端部,从而去除第一沟槽200A内的第二牺牲层220,形成连通第一空腔720和外部的流通通道600,使得第一空腔720内的刻蚀液不仅可以通过背腔710导出,还可以通过该流通通道600导出,缓解刻蚀液残留的问题。重点参考图12所示,在刻蚀第一沟槽200A内的第二牺牲层220时,由于第一沟槽200A的侧壁上形成有隔离层300A,从而可以有效隔离刻蚀液对沟槽侧壁的第一牺牲层210的侵蚀。

具体示例中,可使该衬底100以竖直方向浸入至刻蚀液中,具体为使衬底100的平面以平行于重力方向直立浸入至刻蚀液中,此时,刻蚀液即从衬底100侧面的背腔710进入以进行刻蚀;以及,在刻蚀完成后,将衬底100同样以竖直方向从刻蚀液中拉出。

进一步的,可根据衬底100竖直设置时的状态,对应调整第一沟槽200A的位置。具体来说,可使第一沟槽200A至少设置在衬底竖直放置时位于振动区底部的位置,以利于第一空腔720内的刻蚀液能够在重力作用下更快的排出。以图2为例,衬底100沿着aa’方向竖直放置,第一沟槽200A(即,流通通道600)设置在振动区的底部(也即,第一空腔720的底部)。尤其是,当背腔710的开口小于释放出的第一空腔720的开口时,使得在第一空腔720边缘可以由衬底100形成边缘挡板,在衬底100以竖直方向从刻蚀液中拉出时,第一空腔720内的刻蚀液在重力的作用下容易堆积在第一空腔720的底部,此时由于第一空腔720底部存在流通通道600,使得刻蚀液可通过流通通道600排出,有效改善了第一空腔720的边缘位置因为衬底100的阻挡而难以排出的问题。

在图2所示的示例中,流通通道600至少设置在衬底100竖直放置时的振动区的底部,并且在衬底100竖直放置时,位于振动区底部的流通通道600的延伸方向与重力方向呈锐角夹角,具体可以使该流通通道600沿着竖直方向延伸。其他示例中,在振动区和切割道区100B之间可设置有两个或两个以上的流通通道600,多个流通通道600可以平均分布在振动区的外周。

需要说明的是,第一牺牲层210中位于振动区内的部分被去除,从而释放出第一空腔720的空间;第一牺牲层210中位于振动区和切割道区100B之间的部分被保留,可用于构成支撑层800,以支撑MEMS器件的上方膜层,例如第二极板400等。

接着参考图13所示,本实施例中在刻蚀第一牺牲层210之后,即可去除衬底100上的保护层500,并进一步去除第一极板300和第二极板400之间的第三牺牲层230,以在第一极板300和第二极板400之间释放出第二空腔730。其中,可利用刻蚀气体刻蚀第三牺牲层230,刻蚀气体例如包括氟化氢气体。

综上所述,本实施例提供的MEMS器件的制备方法中,通过在第一牺牲层210内形成连通振动区和切割道区100B的第一沟槽200A,并在第一沟槽200A内预留有相应的连通振动区和切割道区100B的第二牺牲层220,该第二牺牲层220可以在刻蚀振动区内的第一牺牲层210的过程中被去除,从而释放出连通第一空腔720和外界的流通通道600,如此即可使第一空腔720内的刻蚀液还能够通过该流通通道600排出,有效缓解了第一空腔内的刻蚀液难以导出的问题,降低刻蚀液残留于第一空腔内的风险。

进一步的,可以将流通通道600至少设置在衬底100竖直放置时第一空腔720的底部,以利于第一空腔720内的刻蚀液可以在重力的作用更好的排出。

此外,本实施例中针对第一极板300下方的第一牺牲层210和上方的第三牺牲层230,分别在不同的刻蚀步骤中去除,避免了同时去除第一牺牲层210和第三牺牲层230时需要长时间将衬底浸入至刻蚀液中的现象,有效改善长时间浸入刻蚀液中而导致膜层损伤(例如,第一极板300中含氮化硅材料的第一绝缘层310和第二绝缘层330受到侵蚀),提高制备形成的MEMS器件的性能。

下面针对如上所述的制备方法制备形成的MEMS器件进行说明。结合图2和图12-图13所示,MEMS器件具体可包括衬底100、形成在衬底100上的第一极板300,第一极板300靠近衬底100的一侧形成有第一空腔720。

其中,该衬底100具有器件区100A和位于器件区100A外侧的切割道区100B,并在所述器件区100A内还定义有振动区。第一空腔720即对应于该振动区,用于为第一极板300提供振动空间。以及,在衬底100对应于振动区的部分形成有背腔710,本实施例中,背腔710的开口尺寸小于第一空腔720的开口尺寸。

进一步的,可利用阻挡结构300B界定出第一空腔720的侧壁边界。本实施例中,所述第一极板300包括导电层320和位于导电层320两侧的第一绝缘层310和第二绝缘层330,基于此,可直接利用第一极板300的至少第一绝缘层310形成该阻挡结构300B,即,第一极板300中至少第一绝缘层310还环绕第一空腔720而构成第一空腔720的侧壁。

继续参考图2和图13所示,在衬底100的振动区和切割道区100B之间形成有支撑层800,用于支撑上方其上方的膜层(例如,第二极板400)。其中,阻挡结构300B具体可形成在支撑层800靠近振动区的侧壁上。本实施例中,第一极板300遮盖振动区,并覆盖支撑层800靠近振动区的侧壁以构成阻挡结构300B,同时还覆盖支撑层800的顶表面。

进一步的,该MEMS器件中还形成有流通通道600,该流通通道600由振动区至切割道区100B的方向贯穿支撑层800(即,沿着平行于衬底表面的方向贯穿支撑层800),并与第一空腔720连通。本实施例中,同样可以利用第一极板300中至少第一绝缘层310围绕出流通通道600。

具体可参考图12所示,在支撑层800内可形成有第一沟槽,第一沟槽沿着振动区至切割道区100B的方向延伸并贯穿支撑层800,从而与第一空腔720连通,第一极板300中至少第一绝缘层310还覆盖第一沟槽的侧壁,并悬空遮盖第一沟槽的底部空间,以围绕出流通通道600在第一沟槽的底部。

继续参考图13所示,在第一极板300上还形成有第二极板400,并且第一极板300和第二极板400之间形成有第二空腔730。具体示例中,该MEMS器件例如为MEMS麦克风,第一极板300可构成振动膜,第二极板400构成背极板。

需要说明的是,虽然本发明已以较佳实施例披露如上,然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言,在不脱离本发明技术方案范围情况下,都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰,或修改为等同变化的等效实施例。因此,凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰,均仍属于本发明技术方案保护的范围。

还应当理解的是,除非特别说明或者指出,否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等,而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。此外还应该认识到,此处描述的术语仅仅用来描述特定实施例,而不是用来限制本发明的范围。必须注意的是,此处的以及所附权利要求中使用的单数形式“一个”和“一种”包括复数基准,除非上下文明确表示相反意思。例如,对“一个步骤”或“一个装置”的引述意味着对一个或多个步骤或装置的引述,并且可能包括次级步骤以及次级装置。应该以最广义的含义来理解使用的所有连词。以及,词语“或”应该被理解为具有逻辑“或”的定义,而不是逻辑“异或”的定义,除非上下文明确表示相反意思。此外,本发明实施例中的方法和/或设备的实现可包括手动、自动或组合地执行所选任务。

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06120116150493