MEMS器件及其制备方法与流程

本发明涉及半导体，特别涉及一种mems器件及其制备方法。

背景技术：

1、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。

2、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。

技术实现思路

1、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。

2、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。

3、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。

4、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。

5、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。

6、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。

7、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。

8、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。

9、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。

10、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。

11、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。

12、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。

13、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。

14、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。

15、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。

16、可选的，所述mems器件为mems麦克风。

17、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。

技术特征：

1.一种mems器件的制备方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的mems器件的制备方法，其特征在于，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。

3.如权利要求1所述的mems器件的制备方法，其特征在于，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。

4.如权利要求3所述的mems器件的制备方法，其特征在于，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。

5.如权利要求4所述的mems器件的制备方法，其特征在于，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；

6.如权利要求1所述的mems器件的制备方法，其特征在于，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。

7.如权利要求6所述的mems器件的制备方法，其特征在于，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；

8.如权利要求1所述的mems器件的制备方法，其特征在于，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。

9.如权利要求1所述的mems器件的制备方法，其特征在于，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；

10.如权利要求1-9任一项所述的mems器件的制备方法，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。

11.如权利要求10所述的mems器件的制备方法，其特征在于，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。

12.一种mems器件，其特征在于，包括：

13.如权利要求12所述的mems器件，其特征在于，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。

14.如权利要求12所述的mems器件，其特征在于，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；

15.如权利要求12所述的mems器件，其特征在于，所述mems器件为mems麦克风。

技术总结本发明提供了一种MEMS器件及其制备方法。在MEMS器件的制备方法中，通过预先形成的连接振动区和切割道区的第二牺牲层，用于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，从而释放出连通第一空腔和外界的流通通道，进而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。技术研发人员：李忠仁,徐泽洋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：技术公布日：2024/1/14