MEMS器件及其制造方法技术

公开了一种MEMS器件及其制造方法，方法包括：形成第一功能层；在所述第一功能层上形成第一牺牲层；在所述第一牺牲层中形成通孔，所述通孔贯穿所述第一牺牲层；在所述第一牺牲层上形成第二牺牲层，所述第二牺牲层中具有凹槽；在所述第二牺牲层上形成第二功能层，所述第二功能层填充所述第二牺牲层中的凹槽形成防粘结构，其中，所述第一牺牲层采用低密度氧化硅材料，所述第二牺牲层采用高密度氧化硅材料。本申请的MEMS器件的制造方法中，在振膜或背极板靠近空腔的一侧表面上形成有防粘结构，该防粘结构采用两层牺牲层形成，具有更加圆滑的形貌，在振膜发生大形变时，降低了振膜的应力集中，进而降低了MEMS器件的失效和产品的成本。本。本。

【技术实现步骤摘要】
MEMS器件及其制造方法


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

技术介绍

[0002]随着MEMS器件应用和技术的成熟，市场对MEMS器件的可靠性和灵敏度提出了更高的要求。对于电容式麦克风，其结构主要是由背极板和振膜构成，通过电路测量电容变化来检测声音信号。麦克风产品在日常使用中可能会发生跌落、撞击或承受较大的电压，使得麦克风的振膜发生大的变形，如果没有防粘结构，振膜和背极板层会在表面黏附力的作用下继续吸合，如无外力影响，振膜和背板将无法分开，导致产品失效，此种失效也长见于麦克风芯片释放工艺后。

技术实现思路

[0003]鉴于上述问题，本专利技术的目的在于提供一种MEMS器件，该MEMS器件中的振膜或背极板靠近空腔的一侧表面上形成有防粘结构，该防粘结构采用两层牺牲层形成，具有更加圆滑的形貌，在与振膜或背极板相接触时，不容易导致振膜或背极板损伤。
[0004]根据本专利技术的一方面，提供一种MEMS器件的制造方法，包括：形成第一功能层；在所述第一功能层上形成第一牺牲层；在所述第一牺牲层中形成通孔，所述通孔贯穿所述第一牺牲层；在所述第一牺牲层上形成第二牺牲层，所述第二牺牲层中具有凹槽；在所述第二牺牲层上形成第二功能层，所述第二功能层填充所述第二牺牲层中的凹槽形成防粘结构，其中，所述第一牺牲层采用低密度氧化硅材料，所述第二牺牲层采用高密度氧化硅材料。
[0005]可选地，所述第一功能层为振膜，所述第二功能层为背极板。
[0006]可选地，所述第一功能层为背极板，所述第二功能层为振膜。
[0007]可选地，形成背极板包括：形成下背极板；在所述下背极板上形成多晶硅层，并去除非工作区域的多晶硅层；在所述下背极板和所述多晶硅层的表面上形成上背极板，所述上背极板工作区域的表面高于非工作区域的表面。
[0008]可选地，在形成上背极板的步骤之后，还包括：在所述上背极板上形成第三牺牲层；通过化学机械研磨去除部分第三牺牲层，使得工作区域的所述上背极板的表面暴露。
[0009]可选地，在所述第一牺牲层中形成通孔时，非工作区域的所述通孔贯穿所述第一牺牲层以及所述第三牺牲层的一部分。
[0010]可选地，工作区域的所述通孔的高度与所述第二牺牲层的厚度一致，非工作区域的所述通孔的高度大于工作区域所述通孔的高度。
[0011]可选地，所述非工作区域的所述防粘结构的高度大于所述工作区域的所述防粘结构的高度。
[0012]可选地，还包括：在所述背极板中形成声孔；经由所述声孔去除中间区域的第一牺牲层和第二牺牲层，形成空腔。
[0013]可选地，所述第二牺牲层的厚度为所述第一牺牲层厚度的3
‑
5倍。
[0014]可选地，所述防粘结构沿平行于所述振膜表面方向的截面形状为圆形，所述防粘结构沿垂直与所述振膜表面方向的截面形状为梯形。
[0015]根据本专利技术的另一方面，提供一种MEMS器件，包括：第一功能层；第一牺牲层，位于所述第一功能层上，具有第一空腔；第二牺牲层，位于所述第一牺牲层上，具有第二空腔；第二功能层，位于所述第二牺牲层上，所述第二功能层的至少一部分由第二牺牲层支撑；其中，所述第二功能层面向所述空腔的一侧表面上形成有多个防粘结构；所述第一牺牲层采用低密度氧化硅材料，所述第二牺牲层采用高密度氧化硅材料。
[0016]可选地，所述第一功能层为振膜，所述第二功能层为背极板。
[0017]可选地，所述第一功能层为背极板，所述第二功能层为振膜。
[0018]可选地，所述背极板包括下背极，上背极板，以及位于所述上背极板和下背极板之间的多晶硅层，所述多晶硅层位于工作区域。
[0019]可选地，还包括：第三牺牲层，位于非工作区域所述第一牺牲层与所述上背极板之间。
[0020]可选地，位于非工作区域的所述防粘结构的高度大于位于工作区域的所述防粘结构的高度。
[0021]可选地，所述防粘结构沿平行于所述第二功能层表面方向的截面形状为圆形，所述防粘结构沿垂直与所述第二功能层表面方向的截面形状为梯形。
[0022]可选地，所述防粘结构与所述第二功能层的交界面为圆弧形，所述防粘结构的侧面与暴露的圆表面的交界处为圆弧形。
[0023]可选地，还包括：声孔，所述声孔贯穿所述背极板，所述空腔经由所述声孔与外界连通。
[0024]本专利技术提供的MEMS器件，在振膜或背极板靠近空腔的一侧表面上，形成有防粘结构，防粘结构采用倒梯形结构，可减少防粘结构和背极板或振膜的接触面积，减少表面吸附力，使得振膜在发生大形变后更容易恢复至初始状态。
[0025]在优选地实施例中，防粘结构的表面与侧面的交界处为圆弧形过渡，防粘结构的侧面与背极板或振膜接触的交界处也为圆弧形过渡，相比于棱角形状，圆弧形进一步降低了在振膜发生大形变时，与防粘结构接触时的应力集中，减少MEMS器件的失效。
[0026]在优选的实施例中，多个防粘结构的高度根据位置的不同有所不同，其中，位于外围区域的防粘结构的高度大于位于中心区域的防粘结构的高度，这是由于振膜在发生形变时，中心区域的变形大，边缘区域的变形小，所以不同高度的防粘结构可以充分的和振膜或背极板接触，防止振膜在受到大的变形时和背极板发生吸合而导致器件失效，因而可以较少器件的吸膜风险，进而减低产品的失效率和生产成本。
[0027]在优选地实施例中，采用两层不同材料的牺牲层形成防粘结构，其中，第一牺牲层采用低密度的材料，在蚀刻中容易形成凹槽，第二牺牲层沉积在第一牺牲层上，采用更为致密的材料，通过材料沉积时的保形性，使得第二牺牲层在形成后也具有凹槽，但是第二牺牲层中的凹槽相比于第一牺牲层中的凹槽，在拐角部分会更为圆滑，从而形成交界处圆弧形过渡的防粘结构，进而降低了在振膜发生大形变时，与防粘结构接触时的应力集中，减少MEMS器件的失效。
[0028]在优选地实施例中，背极板采用一整层的氮化硅材料，能够起到电学隔离的作用，
而防粘结构位于振膜上，与背极板一起形成双面防粘防粘的结构，进一步降低了振膜在受到大的变形时和背极板发生吸合而导致器件失效，因而可以较少器件的吸膜风险，进而减低产品的失效率和生产成本。
附图说明
[0029]通过以下参照附图对本专利技术实施例的描述，本专利技术的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
[0030]图1a至图1d示出了本专利技术第一实施例的MEMS器件的制造方法的各阶段截面图；
[0031]图2a至图2f示出了本专利技术第二实施例的MEMS器件的制造方法的各阶段截面图。
具体实施方式
[0032]以下将参照附图更详细地描述本专利技术。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，可能未示出某些公知的部分。为了简明起见，可以在一幅图中描述经过数个步骤后获得的半导体结构。
[0033]应当理解，在描述器件的结构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MEMS器件的制造方法，包括：形成第一功能层；在所述第一功能层上形成第一牺牲层；在所述第一牺牲层中形成通孔，所述通孔贯穿所述第一牺牲层；在所述第一牺牲层上形成第二牺牲层，所述第二牺牲层中具有凹槽；在所述第二牺牲层上形成第二功能层，所述第二功能层填充所述第二牺牲层中的凹槽形成防粘结构，其特征在于，所述第一牺牲层采用低密度氧化硅材料，所述第二牺牲层采用高密度氧化硅材料。2.根据权利要求1所述制造方法，其特征在于，所述第一功能层为振膜，所述第二功能层为背极板。3.根据权利要求1所述制造方法，其特征在于，所述第一功能层为背极板，所述第二功能层为振膜。4.根据权利要求2或3所述制造方法，其特征在于，形成背极板包括：形成下背极板；在所述下背极板上形成多晶硅层，并去除非工作区域的多晶硅层；在所述下背极板和所述多晶硅层的表面上形成上背极板，所述上背极板工作区域的表面高于非工作区域的表面。5.根据权利要求4所述制造方法，其特征在于，在形成上背极板的步骤之后，还包括：在所述上背极板上形成第三牺牲层；通过化学机械研磨去除部分第三牺牲层，使得工作区域的所述上背极板的表面暴露。6.根据权利要求5所述制造方法，其特征在于，在所述第一牺牲层中形成通孔时，非工作区域的所述通孔贯穿所述第一牺牲层以及所述第三牺牲层的一部分。7.根据权利要求6所述制造方法，其特征在于，所述工作区域的所述通孔的高度与所述第二牺牲层的厚度一致，所述非工作区域的所述通孔的高度大于工作区域所述通孔的高度。8.根据权利要求7所述制造方法，其特征在于，所述非工作区域的所述防粘结构的高度大于所述工作区域的所述防粘结构的高度。9.根据权利要求2或3所述制造方法，其特征在于，还包括：在所述背极板中形成声孔；经由所述声孔去除中间区域的第一牺牲层和第二牺牲层，形成空腔。10.根据权利要求1所述制造方法，其特征在于，所述第二牺牲层的厚度为所述第一牺牲层厚度的3
...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟燕子，荣根兰，孙恺，胡维，
申请(专利权)人：苏州敏芯微电子技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：