MEMS器件及其制备方法与流程

本申请涉及微电子，具体涉及一种mems器件及其制备方法。

背景技术：

1、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。

2、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；另外一个方案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

1、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。

2、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，以及基于所述衬底层叠设置的第一电极层和第二电极层，其中：所述第二电极层包括相连接的锚点与横梁，所述锚点支撑在所述横梁的至少一个端部与所述第一电极层之间，所述横梁的中部悬空于所述第一电极层；所述锚点包括第一锚固部与第二锚固部，所述第一锚固部与所述第二锚固部间隔设置且分别固定在所述横梁的端部的相对两侧。

3、在其中一种可能的实现方式中，所述第一锚固部具有第一宽度，所述第二锚固部具有第二宽度，所述第一宽度与所述第二宽度之和为所述横梁的端部的宽度的10％～50％。

4、在其中一种可能的实现方式中，所述横梁具有对称面，所述第一锚固部与所述第二锚固部关于所述横梁的对称面对称。

5、在其中一种可能的实现方式中，所述第一锚固部远离所述第二锚固部的端面平齐于所述横梁的端部的端面；和/或，所述第二锚固部远离所述第一锚固部的端面平齐于所述横梁的端部的端面。

6、在其中一种可能的实现方式中，所述第一锚固部与所述第二锚固部均为多个，多个所述第一锚固部沿所述横梁的延伸方向间隔布置，多个所述第二锚固部沿所述横梁的延伸方向间隔布置。

7、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：

8、在衬底上形成第一电极层，并刻蚀所述第一电极层，形成贯穿所述第一电极层的第一凹槽；

9、在所述第一电极层上以及所述第一凹槽内形成牺牲层，并刻蚀所述牺牲层以形成第二凹槽，所述第二凹槽暴露出对应的第一电极层；

10、在所述牺牲层上以及所述第一电极层上形成第二电极层，并刻蚀所述第二电极层，以暴露出部分牺牲层；刻蚀后的所述第二电极层包括层叠设置的锚点与横梁，所述锚点填充于所述第二凹槽且与所述横梁的至少一个端部固定；所述锚点包括第一锚固部与第二锚固部，所述第一锚固部与所述第二锚固部间隔设置且分别固定在所述横梁的端部的相对两侧；

11、去除所述牺牲层，以释放所述横梁。

12、在其中一种可能的实现方式中，所述第一锚固部具有第一宽度，所述第二锚固部具有第二宽度，所述第一宽度与所述第二宽度之和为所述横梁的端部的宽度的10％～50％。

13、在其中一种可能的实现方式中，所述横梁具有对称面，所述第一锚固部与所述第二锚固部关于所述横梁的对称面对称。

14、在其中一种可能的实现方式中，所述第一锚固部远离所述第二锚固部的端面平齐于所述横梁的端部的端面；和/或，所述第二锚固部远离所述第一锚固部的端面平齐于所述横梁的端部的端面。

15、在其中一种可能的实现方式中，所述第一锚固部与所述第二锚固部均为多个，多个所述第一锚固部沿所述横梁的延伸方向间隔布置，多个所述第二锚固部沿所述横梁的延伸方向间隔布置。

16、采用本申请实施例中提供的mems器件，通过对连接两个电极的锚点结构和位置进行优化，将锚点间隔设置且分别固定在横梁的端部的相对两侧，能够有效避免横梁在温度变化时发生的明显形变，从而利于提高mems器件的性能。

17、特别是，通过控制锚点的尺寸等参数，能够进一步有效避免横梁因温度升高而导致的明显形变，从而进一步确保mems器件的性能。

18、本申请实施例中提供的mems器件的制备方法，采用多次薄膜沉积并刻蚀的平面工艺，因此能够与现有cmos工艺兼容，成本较低，且便于实际推广。

技术特征：

1.一种mems器件，其特征在于，包括衬底，以及基于所述衬底层叠设置的第一电极层和第二电极层，其中：

2.根据权利要求1所述的mems器件，其特征在于，所述第一锚固部具有第一宽度，所述第二锚固部具有第二宽度，所述第一宽度与所述第二宽度之和为所述横梁的端部的宽度的10％～50％。

3.根据权利要求2所述的mems器件，其特征在于，所述横梁具有对称面，所述第一锚固部与所述第二锚固部关于所述横梁的对称面对称。

4.根据权利要求1-3任一项所述的mems器件，其特征在于，所述第一锚固部远离所述第二锚固部的端面平齐于所述横梁的端部的端面；和/或，所述第二锚固部远离所述第一锚固部的端面平齐于所述横梁的端部的端面。

5.根据权利要求1-4任一项所述的mems器件，其特征在于，所述第一锚固部与所述第二锚固部均为多个，多个所述第一锚固部沿所述横梁的延伸方向间隔布置，多个所述第二锚固部沿所述横梁的延伸方向间隔布置。

6.根据权利要求1-5任一项所述的mems器件，其特征在于，所述mems器件包括mems谐振器。

7.一种mems器件的制备方法，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述第一锚固部具有第一宽度，所述第二锚固部具有第二宽度，所述第一宽度与所述第二宽度之和为所述横梁的端部的宽度的10％～50％。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述横梁具有对称面，所述第一锚固部与所述第二锚固部关于所述横梁的对称面对称。

10.根据权利要求7-9任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第一锚固部远离所述第二锚固部的端面平齐于所述横梁的端部的端面；和/或，所述第二锚固部远离所述第一锚固部的端面平齐于所述横梁的端部的端面。

11.根据权利要求7-10任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第一锚固部与所述第二锚固部均为多个，多个所述第一锚固部沿所述横梁的延伸方向间隔布置，多个所述第二锚固部沿所述横梁的延伸方向间隔布置。

12.根据权利要求7-11任一项所述的制备方法，其特征在于，所述mems器件包括mems谐振器。

技术总结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，以及层叠设置在所述衬底上的第一电极层和第二电极层，其中：所述第二电极层包括相连接的锚点与横梁，所述锚点支撑在所述横梁的至少一个端部与所述第一电极层之间，所述横梁的中部悬空于所述第一电极层；所述锚点包括第一锚固部与第二锚固部，所述第一锚固部与所述第二锚固部间隔设置且分别固定在所述横梁的端部的相对两侧。本申请实施例提供的MEMS器件具有避免温度变化时横梁弯曲，利于提高MEMS器件的性能的优点。技术研发人员：淮永进,韦仕贡,陈建鹏,张立明受保护的技术使用者：北京燕东微电子股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/13