一种MEMS器件及电子装置的制作方法

本申请涉及半导体，具体而言涉及一种mems器件及电子装置。

背景技术：

1、mems(micro-electro-mechanical system，微机电系统)是指一种将机械构件、驱动部件、光学系统、电控系统集成为一个整体的微型系统。mems器件具有体积小、功耗低等优势，在智能手机、平板电脑、游戏机、汽车、无人机等多个领域具有广泛的应用场景。常用的mems芯片包括加速度计、陀螺仪、压力传感器、麦克风等。类似于集成电路，mems器件也在朝着高性能、小型化和低成本并集成化的方向发展。

2、随着对mems器件的功能和性能进行提升的要求，mems器件的结构设计也越来越复杂。具有静电驱动的梳齿结构的mems器件通过衬底与盖帽衬底的键合(bonding)工艺来实现上、下梳齿的交错集成，在mems器件的盖帽衬底与衬底键合之前，需要先在衬底上蚀刻出下梳齿结构，在mems器件的盖帽衬底与衬底键合之后，在盖帽衬底上蚀刻出上梳齿结构，其中mems器件的衬底和盖帽衬底分别使用绝缘体上硅(silicon-on-insulator，soi)。

3、盖帽衬底的绝缘体上硅包括基底层21、埋氧层22和结构层23，如图1a所示，为了精准控制mems器件的盖帽衬底的厚度的均一性(uniformity)，在键合后需要通过研磨(grinding)工艺对盖帽衬底进行减薄，得到如图1b所示的经减薄的盖帽衬底，以及将盖帽衬底(也即soi衬底)的基底层21和埋氧层22在随后的步骤中去除，然后蚀刻结构层23形成上梳齿结构，但是通过验证，在盖帽衬底经由研磨工艺变得越来越薄的过程中，盖帽衬底会出现下压并出现与衬底上的如图1c中所示的下梳齿11接触的情况，这会影响到下梳齿正常转动甚至使梳齿折断并发生剥离(peeling)。

4、因此，有必要提出一种新的mems器件及电子装置，以至少部分地解决上述问题。

技术实现思路

1、在技术实现要素：部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本申请的实用新型内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

2、针对目前存在的问题，本申请实施例一方面提供一种mems器件及电子装置，包括：

3、第一衬底，所述第一衬底的第一表面上形成有第一凹槽，所述第一凹槽内包括梳齿区域和虚拟区域，其中，所述第一凹槽的梳齿区域设置有多个间隔设置的第一梳齿，所述第一凹槽的虚拟区域设置有至少一个第一支撑梁；第二衬底，所述第二衬底的第一表面形成有第二凹槽，所述第二衬底的第一表面和所述第一衬底的第一表面相接合，并且，所述第一凹槽和所述第二凹槽围合成空腔，所述第二凹槽内设置有与所述第一支撑梁相对的第二支撑梁，在与所述第一衬底的第一表面垂直的方向上，所述第一支撑梁和所述第二支撑梁之间间隔第一预定距离，在与所述第一衬底的第一表面垂直的方向上，所述第二凹槽正对所述第一梳齿一侧的表面与所述第一梳齿之间间隔第二预定距离，所述第一预定距离小于所述第二预定距离。

4、示例地，所述mems器件还包括：多个第二梳齿，多个所述第二梳齿间隔设置于所述第二衬底，且相邻所述第二梳齿之间的间隔空隙贯穿所述第二衬底并与所述第二凹槽连通，所述间隔空隙分别对应一个所述第一梳齿，其中，在与所述第一衬底的第一表面垂直的方向上，所述第二梳齿和所述第一梳齿之间间隔所述第二预定距离。

5、示例地，所述间隔大于所述第二梳齿相对所述第一梳齿所能移动的最大位移。

6、示例地，所述第一衬底为soi衬底，所述soi衬底包括依次层叠的基底层、埋氧层和结构层，所述第一凹槽形成在所述结构层内，所述第一梳齿连接于所述埋氧层。

7、示例地，所述第一支撑梁的高度和所述第一梳齿的高度相同，或者，所述第一支撑梁的高度高于所述第一梳齿的高度。

8、示例地，所述第一支撑梁与所述第一梳齿的材质相同。

9、示例地，在所述第一梳齿的排列方向上，所述第一支撑梁的宽度尺寸大于任意一个所述第一梳齿的宽度尺寸。

10、示例地，所述虚拟区域的至少相对两侧均为所述梳齿区域。

11、本申请还介绍一种电子装置，包括上述任一项的mems器件。

12、根据本申请所提供的mems器件，通过在第一衬底的虚拟(dummy)区域设置第一支撑梁，在第二衬底设置第二支撑梁，第一支撑梁和第二支撑梁相对，从而能在研磨工艺中避免第二衬底下压引起第一梳齿折断的问题，以及解决研磨工艺过程中机械磨轮对梳齿的损伤，从而在研磨工艺的机械压力下，能够保护梳齿结构，提高了mems器件的生产良率和mems器件的性能及可靠性。

技术特征：

1.一种mems器件，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的mems器件，其特征在于，还包括：多个第二梳齿，多个所述第二梳齿间隔设置于所述第二衬底，且相邻所述第二梳齿之间的间隔空隙贯穿所述第二衬底并与所述第二凹槽连通，所述间隔空隙分别对应一个所述第一梳齿，其中，在与所述第一衬底的第一表面垂直的方向上，所述第二梳齿和所述第一梳齿之间间隔所述第二预定距离。

3.如权利要求2所述的mems器件，其特征在于，所述第一预定距离大于所述第二梳齿相对所述第一梳齿所能移动的最大位移。

4.如权利要求1所述的mems器件，其特征在于，所述第一衬底为soi衬底，所述soi衬底包括依次层叠的基底层、埋氧层和结构层，所述第一凹槽形成在所述结构层内，所述第一梳齿连接于所述埋氧层。

5.如权利要求1所述的mems器件，其特征在于，所述第一支撑梁的高度和所述第一梳齿的高度相同，或者，所述第一支撑梁的高度高于所述第一梳齿的高度。

6.如权利要求1所述的mems器件，其特征在于，所述第一支撑梁与所述第一梳齿的材质相同。

7.如权利要求6所述的mems器件，其特征在于，在所述第一梳齿的排列方向上，所述第一支撑梁的宽度尺寸大于任意一个所述第一梳齿的宽度尺寸。

8.根据权利要求1所述的mems器件，其特征在于，所述虚拟区域的至少相对两侧均为所述梳齿区域。

9.一种电子装置，其特征在于，包括权利要求1-8之一所述的mems器件。

技术总结一种MEMS器件及电子装置，该MEMS器件包括：第一衬底，第一衬底的第一表面形成有第一凹槽，第一凹槽内包括梳齿区域和虚拟区域，第一凹槽的梳齿区域设置有多个间隔设置的第一梳齿，第一凹槽的虚拟区域设置有至少一个第一支撑梁；第二衬底，第二衬底的第一表面形成有第二凹槽，第二衬底的第一表面和第一衬底的第一表面相接合，第一凹槽和第二凹槽围合成空腔，第二凹槽内设置有与第一支撑梁相对的第二支撑梁，在与第一衬底的第一表面垂直的方向上，第一支撑梁和第二支撑梁之间间隔第一预定距离，第二凹槽正对第一梳齿一侧的表面与第一梳齿之间间隔第二预定距离，第一预定距离小于第二预定距离。该MEMS器件设置的支撑梁能在研磨中避免衬底下压引起梳齿折断。技术研发人员：寇冬雨,王宇受保护的技术使用者：绍兴中芯集成电路制造股份有限公司技术研发日：20221230技术公布日：2024/1/12