MEMS器件及其制作方法与流程

本发明涉及微机电，特别涉及一种mems器件及其制作方法。

背景技术：

1、mems(micro-electro-mechanical system，微机电系统)器件是指利用微电子和微机械加工技术制造出来的元件，它们具有微型化、集成化、智能化、多功能和低成本的优点。

2、图1至图8为现有的一种mems器件的制作方法的分步骤结构示意图。该mems器件的制作方法包括以下步骤：如图1所示，在衬底101的顶面上形成第一氧化物层102；如图2所示，在第一氧化物层102上形成多晶硅振膜103；如图3所示，在多晶硅振膜103上形成第二氧化物层104，且第二氧化物层104覆盖露出的第一氧化物层102；如图4所示，在第二氧化物层104上形成第三氧化物层105，第三氧化物层105覆盖第二氧化物层104；如图4所示，在第三氧化物层105上形成背极导电层106；如图5所示，在背极导电层106上形成背极绝缘层107，背极导电层106的部分从背极绝缘层107侧边露出，且背极绝缘层107中形成有露出第三氧化物层105的释放孔107a；如图5所示，去除部分第三氧化物层105和部分第二氧化物层104，露出部分多晶硅振膜103；如图6所示，在露出的多晶硅振膜103上形成第一导电层108，以及在露出的背极导电层106上形成第二导电层109；如图7所示，从衬底101的背面刻蚀衬底101形成背腔101a，背腔101a贯穿衬底101；如图8所示，通过背腔101a以及释放孔107a去除部分第一氧化物层102、部分第二氧化物层104和部分第三氧化物层105，释放多晶硅振膜103。

3、利用上述的mems器件的制作方法制作出的mems器件存在以下问题：由于振膜的材质为多晶硅，多晶硅振膜的残余应力高且一致性较差，导致振膜的灵敏度较低，进而导致mems器件的灵敏度低；多晶硅振膜103与氧化物层的固定取决于膜层之间的结合力，mems器件在承受较大的压强时，多晶硅振膜103与氧化物层之间容易分层，影响mems器件的可靠性。

技术实现思路

1、本发明的目的之一是提供一种mems器件及其制作方法，可以提高mems器件的灵敏度和可靠性。

2、为了实现上述目的，本发明一方面提供的mems器件的制作方法包括：提供衬底；在所述衬底内形成埋层，所述埋层与所述衬底的顶面之间具有预定距离，以所述埋层上方的所述衬底作为振膜；从所述衬底的背面一侧刻蚀所述衬底并停止在所述埋层表面，形成位于所述衬底中的背腔；以及通过所述背腔至少去除部分所述埋层形成第一空腔，所述第一空腔释放所述振膜靠近所述背腔的表面。

3、可选的，在所述衬底内形成埋层的方法包括：通过离子注入工艺将氧注入到所述衬底中，再对所述衬底进行退火，形成所述埋层。

4、可选的，在所述衬底内形成埋层的步骤中，所述埋层的宽度小于所述衬底的宽度。

5、可选的，所述mems器件的制作方法还包括：在所述衬底内形成埋层之后、形成位于所述衬底中的背腔之前，在所述衬底的顶面上形成牺牲层，所述牺牲层覆盖所述埋层所在的区域；在所述牺牲层上形成背极导电层；以及在所述背极导电层上形成背极绝缘层，所述背极绝缘层覆盖部分所述背极导电层且另一部分所述背极导电层从所述背极绝缘层的侧边露出，所述背极绝缘层中还具有多个释放孔，所述释放孔贯穿所述背极绝缘层且露出所述牺牲层。

6、可选的，所述mems器件的制作方法还包括：形成位于所述衬底中的背腔之后，通过多个所述释放孔去除部分所述牺牲层，在所述背极导电层与所述振膜之间形成第二空腔，所述第二空腔释放所述振膜远离所述背腔的表面。

7、可选的，在所述衬底的顶面上形成牺牲层的方法包括：在所述衬底的顶面上形成第一牺牲层，所述第一牺牲层覆盖所述衬底的顶面；在所述第一牺牲层中形成第一凹槽，所述第一凹槽的底面位于所述衬底的顶面；以及在所述第一牺牲层上形成第二牺牲层，所述第二牺牲层覆盖所述第一牺牲层且在所述第一凹槽的位置形成第二凹槽。

8、可选的，在所述背极导电层上形成背极绝缘层的步骤中，所述背极绝缘层填满所述第二凹槽，以背极绝缘层中填充所述第二凹槽的部分作为阻挡块，所述阻挡块在所述振膜的振动过程中阻止所述振膜接触所述背极导电层。

9、可选的，所述mems器件的制作方法还包括：在所述背极导电层上形成背极绝缘层之后、形成位于所述衬底中的背腔之前，从所述衬底的顶面一侧去除部分所述牺牲层，暴露所述衬底的部分顶面；以及在从所述背极绝缘层的侧边露出的所述背极导电层上形成第一导电层，以及在所述衬底暴露的顶面上形成第二导电层，所述第一导电层与所述背极导电层电连接，所述第二导电层与所述振膜电连接。

10、可选的，所述衬底的材质为单晶硅。

11、本发明的另一方面还提供一种mems器件，所述mems器件包括衬底，所述衬底中具有第一空腔以及背腔，所述第一空腔位于所述衬底内部，所述背腔位于所述第一空腔靠近所述衬底背面的一侧，所述背腔与所述第一空腔贯通且所述背腔贯穿所述衬底的背面，所述衬底顶部的部分跨越在所述第一空腔上方，以所述衬底顶部的跨越在所述第一空腔上方的部分作为所述mems器件的振膜。

12、本发明提供的mems器件及其制作方法中，在衬底内形成埋层，埋层与衬底的顶面之间具有预定距离，以埋层上方的衬底作为振膜，再从衬底的背面一侧刻蚀衬底并停止在埋层表面，形成位于衬底中的背腔，接着通过背腔至少去除部分埋层形成第一空腔，第一空腔释放振膜靠近背腔的表面。如此以衬底顶部的一部分作为振膜，或者说振膜和衬底为一体式结构，与振膜设置在氧化物层之间的结构相比，可以降低振膜分层的概率，提高mems器件的可靠性。此外，由于单晶硅晶片结构有序排列且是长程有序，而多晶硅内是一个个小颗粒有序排列，小颗粒之间有晶界，存在微晶和杂质的缺陷，从而与多晶硅相比，单晶硅晶片的残余应力小且一致性好；通常衬底的材质为单晶硅，本发明以衬底部分作为振膜，获得的振膜残余应力小且一致性好，使得振膜的灵敏度高，进而可以提高mems器件的灵敏度。

技术特征：

1.一种mems器件的制作方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的mems器件的制作方法，其特征在于，在所述衬底内形成埋层的方法包括：通过离子注入工艺将氧注入到所述衬底中，再对所述衬底进行退火，形成所述埋层。

3.如权利要求1所述的mems器件的制作方法，其特征在于，在所述衬底内形成埋层的步骤中，所述埋层的宽度小于所述衬底的宽度。

4.如权利要求1所述的mems器件的制作方法，其特征在于，还包括：

5.如权利要求4所述的mems器件的制作方法，其特征在于，还包括：

6.如权利要求4所述的mems器件的制作方法，其特征在于，在所述衬底的顶面上形成牺牲层的方法包括：

7.如权利要求6所述的mems器件的制作方法，其特征在于，在所述背极导电层上形成背极绝缘层的步骤中，所述背极绝缘层填满所述第二凹槽，以背极绝缘层中填充所述第二凹槽的部分作为阻挡块，所述阻挡块在所述振膜的振动过程中阻止所述振膜接触所述背极导电层。

8.如权利要求4所述的mems器件的制作方法，其特征在于，还包括：

9.如权利要求1至8任一项所述的mems器件的制作方法，其特征在于，所述衬底的材质为单晶硅。

10.一种mems器件，其特征在于，包括衬底，所述衬底中具有第一空腔以及背腔，所述第一空腔位于所述衬底内部，所述背腔位于所述第一空腔靠近所述衬底背面的一侧，所述背腔与所述第一空腔贯通且所述背腔贯穿所述衬底的背面，所述衬底顶部的部分跨越在所述第一空腔上方，以所述衬底顶部的跨越在所述第一空腔上方的部分作为所述mems器件的振膜。

技术总结本发明提供一种MEMS器件及其制作方法。所述MEMS器件的制作方法包括：提供衬底；在衬底内形成埋层，埋层与衬底的顶面之间具有预定距离，以埋层上方的衬底作为振膜；从衬底的背面一侧刻蚀衬底并停止在埋层表面，形成位于衬底中的背腔；以及通过背腔至少去除部分埋层形成第一空腔，第一空腔释放振膜靠近背腔的表面。如此振膜和衬底为一体式结构，可以降低振膜分层的概率，提高MEMS器件的可靠性且可以提高MEMS器件的灵敏度。所述MEMS器件的衬底中具有第一空腔以及背腔，第一空腔位于衬底内部，背腔位于第一空腔靠近衬底背面的一侧且与第一空腔贯通，衬底顶部的部分跨越在第一空腔上方，以衬底顶部的跨越在第一空腔上方的部分作为MEMS器件的振膜。技术研发人员：徐思遥,胡永宝,秦岩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：2024/1/15