MEMS器件及其制备方法和MEMS微镜与流程

本技术涉及半导体mems，特别是涉及一种mems器件及其制备方法和mems微镜。

背景技术：

1、mems微镜是一种mems器件，其是一种基于微机电系统(micro-electro-mechanical system，mems)技术制造而成的微小可驱动反射镜。它可以在驱动作用下对光束进行偏转、调制、开启闭合及相位控制。mems微镜具有重量轻，体积小，易于大批量生产，生产成本较低，光学、机械性能和功耗方面表现优异的特点，因此广泛应用于投影、显示、光通信、激光雷达等场景中。

2、随着对mems微镜的功能和性能的要求不断提升，对器件的可动结构的转动角度也提出了更高的要求。目前，主要通过对可动结构背部执行额外的刻蚀工艺进行图案化，减轻可动结构的重量，以此实现更大的转动角度。并且，在图案化时，可动结构的背部会形成加强筋结构，在减轻重量的同时，不牺牲器件的刚性。

3、与此同时，对晶圆的厚度也提出了更高的要求。传统的mems器件为保证易加工、不易碎裂的特性，晶圆厚度通常控制在400μm，牺牲了部分性能。而为了实现高性能要求，晶圆厚度通常控制在100μm-200μm，但极薄晶圆在加工过程中极难处理，容易碎裂，很难实现量产。

4、因此，如何在保障器件的机械强度的同时，实现更好的性能，是本领域亟待解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本技术实施例为解决背景技术中存在的至少一个问题而提供一种mems器件及其制备方法和mems微镜。

2、第一方面，本技术实施例提供了一种mems器件的制备方法，所述方法包括：

3、提供衬底，所述衬底包括彼此相对的第一表面和第二表面；

4、在所述衬底的所述第一表面形成器件结构层，所述器件结构层的至少部分用于形成可动结构；

5、在所述衬底的所述第二表面形成向内部延伸的第一凹槽，以使所述衬底形成为包括位于所述第一凹槽底部的第一部分和未形成第一凹槽的第二部分；

6、在所述第一部分的表面形成向内部延伸的多个第二凹槽，位于相邻的所述第二凹槽之间的第一部分保留以形成加强筋结构，在垂直于所述第一表面和所述第二表面的方向上，所述加强筋结构位于所述可动结构的投影范围内；

7、其中，所述第二部分用于形成支撑结构，所述加强筋结构的厚度小于所述支撑结构的厚度。

8、可选地，所述衬底包括从所述第二表面至所述第一表面的方向依次层叠的第一半导体材料层、中间介质层和第二半导体材料层；所述第一凹槽延伸至所述第一半导体材料层内部；所述第二凹槽延伸至所述中间介质层。

9、可选地，所述在所述衬底的所述第二表面形成向内部延伸的第一凹槽，包括：在所述衬底的所述第二表面上形成第一掩膜层；在所述第一掩膜层内形成第一开口，在垂直于所述第一表面和所述第二表面的方向上，所述第一开口的投影覆盖所述可动结构的投影；以形成所述第一开口后的第一掩膜层为掩膜，在所述第二表面侧对所述衬底进行刻蚀，形成所述第一凹槽；

10、所述在所述第一部分的表面形成向内部延伸的多个第二凹槽，包括：在所述衬底的所述第二表面上形成第二掩膜层；在所述第二掩膜层内形成多个第二开口，在垂直于所述第一表面和所述第二表面的方向上，多个所述第二开口的投影均落入所述第一凹槽的投影范围内；以形成多个所述第二开口后的第二掩膜层为掩膜，在所述第二表面侧对所述衬底进行刻蚀，形成多个所述第二凹槽。

11、可选地，所述在所述衬底的所述第二表面形成向内部延伸的第一凹槽之前，所述方法还包括：在所述衬底的所述第二表面侧，对所述衬底进行减薄。

12、可选地，所述加强筋结构的厚度在100μm至200μm的范围内，所述支撑结构的厚度在300μm至400μm的范围内。

13、可选地，所述在所述衬底的所述第一表面形成器件结构层之后，所述方法还包括：在所述器件结构层中形成第三凹槽，所述第三凹槽界定出所述可动结构的区域；而后，形成所述第一凹槽和多个所述第二凹槽，且至少部分所述第二凹槽与所述第三凹槽贯通；或者，

14、所述在所述第一部分的表面形成向内部延伸的多个第二凹槽之后，所述方法还包括：在所述第二表面侧形成保护胶带；翻转所述衬底，以使所述第一表面朝上，在所述器件结构层中形成第三凹槽，所述第三凹槽界定出所述可动结构的区域，且所述第三凹槽与至少部分所述第二凹槽贯通；去除所述保护胶带。

15、可选地，所述在所述第一部分的表面形成向内部延伸的多个第二凹槽之后，所述方法还包括：进行划片处理，分割形成多个mems器件芯片。

16、可选地，所述mems器件为mems微镜；所述可动结构包括镜面和线圈。

17、第二方面，本技术实施例提供了一种mems器件，所述mems器件采用如上述第一方面中任意一项所述的mems器件的制备方法制备得到。

18、第三方面，本技术实施例提供了一种mems微镜，包括：

19、衬底，所述衬底包括依次层叠的第一半导体材料层、中间介质层和第二半导体材料层；

20、镜面和线圈，位于所述第二半导体材料层上；

21、第一凹槽，从所述第一半导体材料层的远离所述第二半导体材料层的一侧延伸至所述第一半导体材料层内部；

22、多个第二凹槽，从所述第一凹槽的槽底延伸至所述中间介质层；

23、位于相邻的所述第二凹槽之间的所述第一半导体材料层形成加强筋结构，在垂直于所述衬底平面的方向上，所述加强筋结构位于所述镜面和所述线圈的投影范围内；

24、所述第一半导体材料层的未形成所述第一凹槽的部分形成支撑结构，所述支撑结构的厚度大于所述加强筋结构的厚度。

25、可选地，所述加强筋结构的厚度在100μm至200μm的范围内，所述支撑结构的厚度在300μm至400μm的范围内。

26、一方面，本技术实施例所提供的mems器件的制备方法及采用该制备方法制备得到的mems器件，通过提供衬底；在衬底的第一表面形成器件结构层，器件结构层的至少部分用于形成可动结构；在衬底的第二表面形成向内部延伸的第一凹槽，以使衬底形成为包括位于第一凹槽底部的第一部分和未形成第一凹槽的第二部分；在第一部分的表面形成向内部延伸的多个第二凹槽，位于相邻的第二凹槽之间的第一部分保留以形成加强筋结构，在垂直于第一表面和第二表面的方向上，加强筋结构位于可动结构的投影范围内；其中，第二部分用于形成支撑结构，加强筋结构的厚度小于支撑结构的厚度；由此，通过减小加强筋结构的厚度，使得器件的可动结构的厚度减小，提升了产品性能，同时，支撑结构可以继续保持相对较大的厚度，降低了加工难度，保障了器件的刚性需求，降低了器件碎裂的风险，且更易于量产。另一方面，本技术实施例所提供的mems微镜，包括：衬底，衬底包括依次层叠的第一半导体材料层、中间介质层和第二半导体材料层；镜面和线圈，位于第二半导体材料层上；第一凹槽，从第一半导体材料层的远离第二半导体材料层的一侧延伸至第一半导体材料层内部；多个第二凹槽，从第一凹槽的槽底延伸至中间介质层；位于相邻的第二凹槽之间的第一半导体材料层形成加强筋结构，在垂直于衬底平面的方向上，加强筋结构位于镜面和线圈的投影范围内；第一半导体材料层的未形成第一凹槽的部分形成支撑结构，支撑结构的厚度大于加强筋结构的厚度；如此，在保障mems微镜的机械强度的同时，实现了更好的性能。

27、本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。