微机电装置及其制造方法与流程

本发明涉及微机电(mems)装置，特别是包含空腔的微机电装置及其制造方法。

背景技术：

1、近年来，微机电(micro-electro-mechanical systems，mems)装置已经是能够实现的技术，并且在各种产业上也越来越受到关注。mems装置包含可移动的部分和至少一其他元件，例如压力传感器、致动器(actuator)或共振器，其是使用微机械加工制程来选择性地蚀刻掉晶圆的一些部分而形成，此晶圆可包含附加的结构层，并且可由例如硅的半导体材料制成。

2、大多数的mems装置是将由弹性材料、电极和压电材料组成的膜层设置在空腔上方，藉此释放装置并提高mems装置的性能。一般而言，可以藉由使用空腔晶圆与绝缘体上覆硅(silicon-on-insulator，soi)晶圆键合、蚀刻晶圆的背面、或者蚀刻掉埋设在晶圆中的牺牲材料，以形成膜层下方的空腔。然而，现有的形成空腔的方法难以控制空腔的尺寸，此外，soi晶圆的成本高，且soi晶圆与空腔晶圆键合的制造过程费时。因此，业界亟需改善mems装置及其制造方法，以克服上述问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的一实施例提供了改良的微机电(mems)装置及其制造方法，mems装置其目的之一为具有精确控制的空腔尺寸，藉此提升mems装置的性能、提高生产良率、增加产品调整的灵活度(flexibility)以及节省制造mems装置的周期时间和成本。

2、根据本发明的一实施例，提供一种微机电装置，包括：一支撑基板；一空腔，设置在所述支撑基板中；一停止部件，设置在所述支撑基板与所述空腔之间，且该停止部件的一内侧壁与所述空腔接触；其中该停止部件包括一填充材料和一衬层，所述填充材料围绕所述空腔的周边，所述衬层包裹所述填充材料；以及一微机电结构，设置在所述空腔上方，且附接在所述停止部件和所述支撑基板上。

3、根据本发明的另一实施例，提供一种微机电装置的制造方法，包括：提供一支撑基板；蚀刻所述支撑基板以形成一沟槽，其中该沟槽围绕所述支撑基板的一部分；在所述沟槽内形成一衬层；用一填充材料填充所述沟槽，以形成一停止部件，其中该停止部件包括所述衬层和所述填充材料；在所述停止部件和所述支撑基板上形成一微机电结构，其中该微机电结构包括一贯穿孔洞；以及通过所述贯穿孔洞提供一蚀刻剂来蚀刻所述支撑基板的所述部分，以形成一空腔，其中所述停止部件与所述空腔接触。

4、与现有的制造方法相比，本发明实施例的mems装置的制造方法耗时更少、制造成本更低、制造良率高、空腔的尺寸控制精确、且空腔的深度调整更具有灵活度(flexibility)。

技术特征：

1.一种微机电装置，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的微机电装置，其特征在于，所述支撑基板包括一核心基板、位于该核心基板上的一底部停止部件以及位于该底部停止部件上的一半导体层，且所述停止部件沿着所述半导体层的一内侧壁设置。

3.如权利要求2所述的微机电装置，其特征在于，所述底部停止部件设置于所述停止部件下方，且所述底部停止部件接触所述停止部件和所述空腔。

4.如权利要求2所述的微机电装置，其特征在于，所述半导体层包括多晶硅层，且包裹所述核心基板和所述底部停止部件。

5.如权利要求2所述的微机电装置，其特征在于，所述半导体层包括非晶硅层或单晶硅层。

6.如权利要求1所述的微机电装置，其特征在于，所述衬层包括氧化硅层，所述填充材料包括多晶硅或介电材料，且部分的所述填充材料包含空隙。

7.如权利要求1所述的微机电装置，其特征在于，所述空腔的深度与所述停止部件的高度相同。

8.如权利要求1所述的微机电装置，其特征在于，所述停止部件的深宽比在10到20之间，且所述空腔的深度在20微米到300微米之间。

9.如权利要求1所述的微机电装置，其特征在于，所述微机电结构包括与所述空腔接触的一贯穿孔洞。

10.如权利要求1所述的微机电装置，其特征在于，所述衬层从位于所述填充材料的底部的一第一区延伸到位于所述填充材料的一侧壁和所述支撑基板之间的一第二区，并且延伸到位于所述填充材料的另一侧壁和所述空腔之间的一第三区。

11.一种微机电装置的制造方法，其特征在于，包括：

12.如权利要求11所述的微机电装置的制造方法，其特征在于，形成所述衬层包括热生长制程或使用四乙氧基硅烷的电浆增强型化学气相沉积制程，以在所述支撑基板上和所述沟槽内顺向性地形成一介电层。

13.如权利要求12所述的微机电装置的制造方法，其特征在于，用所述填充材料填充所述沟槽以形成所述停止部件包括：在所述介电层上沉积一填充材料层，以及将该填充材料层和所述介电层平坦化，直到所述停止部件的顶面与所述支撑基板的顶面齐平，其中所述填充材料层包括多晶硅或介电材料，且所述沟槽中的部分的该填充材料包含空隙。

14.如权利要求11所述的微机电装置的制造方法，其特征在于，在蚀刻所述支撑基板的所述部分以形成所述空腔之前，所述支撑基板包括一核心基板和位于该核心基板的一表面上的一半导体层，并且所述停止部件被形成在所述半导体层中。

15.如权利要求14所述的微机电装置的制造方法，其特征在于，所述支撑基板还包括位于所述半导体层和所述核心基板之间的一底部停止部件，且蚀刻所述支撑基板的所述部分以形成所述空腔是停止在所述底部停止部件上。

16.如权利要求15所述的微机电装置的制造方法，其特征在于，形成所述底部停止部件包括在所述核心基板的所述表面上沉积一介电层。

17.如权利要求16所述的微机电装置的制造方法，其特征在于，形成所述半导体层包括沉积多晶硅层，以包裹所述核心基板和所述底部停止部件。

18.如权利要求15所述的微机电装置的制造方法，其特征在于，形成所述底部停止部件包括热氧化制程，以形成一氧化层包裹所述核心基板。

19.如权利要求18所述的微机电装置的制造方法，其特征在于，形成所述半导体层包括在所述底部停止部件上沉积一非晶硅层。

20.如权利要求11所述的微机电装置的制造方法，其特征在于，所述支撑基板包括一半导体基板、在该半导体基板上的一绝缘层以及在该绝缘层上的一半导体层；其中在蚀刻所述支撑基板的所述部分以形成所述空腔之前，在所述半导体层中形成所述停止部件，并且所述绝缘层为位于所述停止部件下方的一底部停止部件。

技术总结本发明公开了一种微机电装置及其制造方法，该微机电装置包括：一支撑基板；一空腔，设置在所述支撑基板中；一停止部件，设置在所述支撑基板与所述空腔之间，且该停止部件的一内侧壁与所述空腔接触；其中该停止部件包括一填充材料和一衬层，所述填充材料围绕所述空腔的周边，所述衬层包裹所述填充材料；以及一微机电结构，设置在所述空腔上方，且附接在所述停止部件和所述支撑基板上。技术研发人员：拉奇许·昌德,苏素轩,穆尼安迪·顺穆甘,拉玛奇德拉玛尔斯·彼拉迪·叶蕾哈卡受保护的技术使用者：世界先进积体电路股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/16