【技术实现步骤摘要】
本申请涉及微电子，尤其是涉及到一种用于提高表面平整度的mems器件制作方法及mems器件。
技术介绍
1、微机电系统(mems,micro-electro-mechanical system)，也叫做微电子机械系统、微系统、微机械等，指尺寸在几毫米乃至更小的高科技装置。主要由传感器、作动器(执行器)和微能源三大部分组成。微机电系统涉及物理学、半导体、光学、电子工程、化学、材料工程、机械工程、医学、信息工程及生物工程等多种学科和工程技术，为智能系统、消费电子、可穿戴设备、智能家居、系统生物技术的合成生物学与微流控技术等领域开拓了广阔的用途。
2、mems侧重于超精密机械加工，涉及微电子、材料、力学、化学、机械学诸多学科领域。它的学科面涵盖微尺度下的力、电、光、磁、声、表面等物理、化学、机械学的各分支。mems是一个独立的智能系统，可大批量生产，其系统尺寸在几毫米乃至更小，其内部结构一般在微米甚至纳米量级。例如，常见的mems产品尺寸一般都在3mm×3mm×1.5mm，甚至更小。
3、mems器件采用单晶硅片/soi作为基底材料，使用薄膜淀积技术、金属微加工技术等工艺，硅基mems制备工艺与ic器件产业工艺相似，可对硅基底晶圆上进行光刻图形化工艺，包括薄膜淀积、干湿法刻蚀、离子注入扩散掺杂、化学机械抛光等。其材料性能优势有：1力学性能稳定，且与之配套的mems加工工艺成熟可控，成本低；2单晶硅具有较高的杨氏模量但低密度，可以使器件轻量化；3熔点高，较低的热膨胀系数能适应极端工作条件；4机械延滞低等而被广泛应用
4、通常压电mems微镜器件采用的是减法工艺，即先沉积各种薄膜层，在依次通过各种干法刻蚀和湿法刻蚀移除无用薄膜材料，最后一次性刻蚀底硅层，释放压电mems微镜器件，但是这种传统方法会使压电mems微镜器件的镜面表面张力大，镜面表面弯曲，使得压电mems微镜器件的镜面平整度和镜面粗糙度较差，影响压电器件的工作性能，因此采用传统的制造工艺将难以提高压电mems微镜器件的制造良率。
技术实现思路
1、有鉴于此，本申请实施例提供了一种用于提高表面平整度的mems器件制作方法及mems器件，通过在底硅上设计并精确刻蚀支撑结构，可以确保镜面结构在释放后能够稳定地悬浮在释放腔中，避免因为支撑不均匀而导致的表面不平整问题，提升了mems微镜器件的制造良率。
2、根据本申请的一个方面，提供了一种用于提高表面平整度的mems器件制作方法，其特征在于，所述方法包括：
3、获取基础soi片，在所述soi片上依次沉积金属底电极、压电材料和金属顶电极以得到衬底材料，其中，所述基础soi片由下至上依次包括底部氧化硅、底硅、埋氧层氧化硅、顶硅和顶部氧化硅；
4、利用离子束刻蚀方式刻蚀所述金属顶电极，以实现所述金属顶电极的图形化，利用湿法刻蚀方式刻蚀所述压电材料，以实现所述压电材料的图形化，以及利用离子束刻蚀方式刻蚀所述金属底电极，以实现所述金属底电极的图形化；
5、在图形化后的衬底材料上生长绝缘保护层，利用电感耦合等离子体刻蚀方式刻蚀所述绝缘保护层，并继续沉积金属布线层，利用离子束刻蚀方式或湿法刻蚀方式刻蚀所述金属布线层；
6、利用反应离子刻蚀方式刻蚀所述顶部氧化硅，利用深反应离子刻蚀方式刻蚀所述顶硅，利用反应离子刻蚀方式刻蚀所述埋氧层氧化硅，以及利用反应离子刻蚀方式刻蚀所述底部氧化硅；
7、对所述底硅进行两次深反应离子刻蚀，释放镜面结构，以完成mems器件的制作。
8、在本申请实施例中，可选地，对所述底硅进行两次深反应离子刻蚀，包括：
9、在镜面背面的支撑所对应的底硅位置处以预设图案涂胶后进行第一次深反应离子刻蚀，其中，第一次深反应离子刻蚀的刻蚀厚度为10um-30um；
10、对第一次刻蚀后的底硅的整个微镜背腔进行第二次深反应离子刻蚀，其中，第二次深反应离子刻蚀的刻蚀厚度为100um-500um。
11、在本申请实施例中，可选地，所述金属顶电极的厚度为50nm-200nm，所述金属顶电极的材料为pt、au、cu、ti中的一种，所述压电材料的厚度为1um-5um，所述压电材料为锆钛酸铅、氮化铝、氧化锌、镍酸锂中的一种，所述金属底电极的厚度为50nm-200nm，所述金属底电极的材料为pt、au、cu、ti中的一种。
12、在本申请实施例中，可选地，利用湿法刻蚀方式刻蚀所述压电材料，包括：
13、至少将缓冲氢氟酸蚀刻液和缓冲蚀刻液进行混合得到刻蚀液，基于所述刻蚀液利用湿法刻蚀方式刻蚀所述压电材料。
14、在本申请实施例中，可选地，在图形化后的衬底材料上生长绝缘保护层，包括：
15、利用等离子体增强化学气相沉积方式在图形化后的衬底材料上生长氮化硅作为绝缘保护层，其中，生长氮化硅得气体源为sih4和nh3，生长温度为200℃-400℃，所述绝缘保护层的厚度为300nm-500nm。
16、在本申请实施例中，可选地，利用电感耦合等离子体刻蚀方式刻蚀所述绝缘保护层，包括：
17、选择cf4及o2、或选择chf3、或选择c2f6、或选择sf6和he作为气体源，利用电感耦合等离子体刻蚀方式刻蚀所述绝缘保护层。
18、在本申请实施例中，可选地，继续沉积金属布线层，包括：
19、采用ag、au、cu、pt中的一种作为金属材料，利用磁控溅射沉积金属布线层，所述金属布线层的厚度为100nm-300nm。
20、在本申请实施例中，可选地，所述顶部氧化硅和所述埋氧层氧化硅的刻蚀厚度均为1um，所述顶硅的刻蚀厚度为5um-50um。
21、在本申请实施例中，可选地，利用反应离子刻蚀方式刻蚀所述底部氧化硅，包括：
22、选择chf3和sf6、或选择c2f6作为刻蚀源气体，利用反应离子刻蚀方式刻蚀所述底部氧化硅，刻蚀厚度为1um。
23、根据本申请的另一方面，提供了一种mems器件，通过上述的用于提高表面平整度的mems器件制作方法制作而成。
24、借由上述技术方案，本申请实施例提供的一种用于提高表面平整度的mems器件制作方法及mems器件，获取由底部氧化硅、底硅、埋氧层氧化硅、顶硅和顶部氧化硅组成的基础soi片；在顶硅上依次沉积金属底电极、压电材料和金属顶电极，形成衬底材料；利用离子束刻蚀方式刻蚀金属顶电极，实现其图形化；使用湿法刻蚀方式刻蚀压电材料，实现其图形化；再次利用离子束刻蚀方式刻蚀金属底电极，完成其图形化；在图形化后的衬底材料上生长绝缘保护层；利用电感耦合等离子体刻蚀方式刻蚀绝缘保护层，并沉积金属布线层；对金属布线层进行图形化，采用离子束刻蚀或湿法刻蚀本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于提高表面平整度的MEMS器件制作方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述底硅进行两次深反应离子刻蚀，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，利用湿法刻蚀方式刻蚀所述压电材料，包括：
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在图形化后的衬底材料上生长绝缘保护层，包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，利用电感耦合等离子体刻蚀方式刻蚀所述绝缘保护层，包括：
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，继续沉积金属布线层，包括：
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述顶部氧化硅和所述埋氧层氧化硅的刻蚀厚度均为1um，所述顶硅的刻蚀厚度为5um-50um。
9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，利用反应离子刻蚀方式刻蚀所述底部氧化硅，包括：
10.一种MEMS器件，其特征在于，通过如权利要求1至9中任一项所述的用于提高表面平整度的MEMS器件制作方法制作
...【技术特征摘要】
1.一种用于提高表面平整度的mems器件制作方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述底硅进行两次深反应离子刻蚀，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，利用湿法刻蚀方式刻蚀所述压电材料，包括：
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在图形化后的衬底材料上生长绝缘保护层，包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，利用电感耦合等离子体...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐杨，汪元杰，张晓伟，翟凡均，解婧，李超波，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：
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