MEMS器件及其制备方法、电子设备与流程

本申请涉及半导体制造，具体涉及一种mems器件及其制备方法、电子设备。

背景技术：

1、微机电系统(micro-electro-mechanical systems，简称：mems)材料经常以薄膜的形式存在于基底上，或与其他材料构成复合材料，其内部结构一般在微米甚至纳米量级。mems材料可应用于半导体固态器件领域的rf-mems开关，rf-mems开关在隔离度、功耗、插入损耗以及线性度方面有很好的潜在优势，但同时显示出rf-mems开关具有驱动电压过高的缺陷。

2、rf-mems开关按结构可分为固定梁结构和悬臂梁结构，在固定梁rf-mems开关的制备过程中，减小梁厚可实现降低驱动电压的效果，但与此同时，由于膜梁自身形成的中部空腔结构，膜梁过薄会导致其内部产生残余应力，从而使膜梁容易发生弯曲、翘曲，极端情况下甚至导致膜梁中部与基底表面或基底上的其他膜层接触，从而使rf-mems开关失效。此外，残余应力导致的弯曲翘曲还会缩短膜梁结构的疲劳寿命。

3、因此，亟需一种可减轻膜梁弯曲或翘曲程度的低驱动电压mems器件。

技术实现思路

1、本申请针对现有技术的缺点，提出一种mems器件及其制备方法、电子设备，用以解决现有技术中缺乏一种可减轻膜梁弯曲或翘曲程度的低驱动电压mems器件的技术问题。

2、根据本申请实施例的第一方面，提供一种mems器件。mems器件包括：基底、膜桥和应力消除构件。其中，膜桥设置于基底的一侧，包括中间区和中间区两边的边缘区，膜桥的两端与基底之间的距离小于膜桥的中间区与基底之间的距离；应力消除构件设置于膜桥的中间区远离基底的一侧；应力消除构件沿膜桥的两端连线方向上的长度小于膜桥两端之间的距离。

3、根据上述实施例可知，一方面，通过在膜桥的中部远离基底的一侧设置应力消除构件，能够在减薄膜桥厚度以实现低驱动电压的同时，有效吸收膜桥中部的残余应力，提高膜桥的抗弯刚度，减轻其弯曲的程度，避免其与基底或布设于基底上的其他膜层相接触从而导致mems器件失效，同时延长膜桥的疲劳寿命，保护膜桥自身不发生过度变形甚至断裂，提高半导体封装结构的机械可靠性。

4、另一方面，通过在膜桥的中部远离基底的一侧设置应力消除构件，能够分散膜桥两端受到的应力，减轻或消除膜桥边缘发生翘曲的风险，提高膜桥自身的强度和刚性。

5、同时，应力消除构件在一定程度上增加了膜桥对基底的压力，增强了膜桥和基底结构之间的结合力，提高膜桥与基底结构之间的稳定性，从而提升产品的可靠性能。

6、在一个实施例中，膜桥远离基底的一侧设有应力消除构件时，膜桥的中间区靠近基底的一侧与基底靠近膜桥的一侧之间的间距为第一距离；膜桥远离基底的一侧未设有应力消除构件时，膜桥的中间区靠近基底的一侧与基底靠近膜桥的一侧之间的间距为第二距离；第一距离大于第二距离。

7、在一个实施例中，mems器件还包括第一地线、第二地线和信号传输结构。第一地线设置于膜桥的一端靠近基底的一侧；第二地线设置于膜桥的另一端靠近基底的一侧；信号传输结构位于膜桥与基底之间形成的空腔内，设置于基底靠近膜桥的中间区的一侧；信号传输结构包括信号线和隔离层；信号线设置于基底靠近膜桥的中间区的一侧，隔离层设置于信号线远离基底的一侧。

8、在一个实施例中，应力消除构件在基底平铺状态下的正投影与信号传输结构在基底平铺状态下的正投影至少部分重合。

9、在一个实施例中，应力消除构件在基底平铺状态下的正投影为多边形、圆形或椭圆形。

10、在一个实施例中，应力消除构件在基底平铺状态下的正投影为矩形、回形、h形、i形或x形。

11、在一个实施例中，应力消除构件和膜桥的材质相同。

12、在一个实施例中，应力消除构件的数量为至少两个，应力消除构件间隔或阵列分布于膜桥的中间区远离基底的一侧。

13、在一个实施例中，膜桥的边缘区具有凹槽。

14、在一个实施例中，膜桥的边缘区具有通孔。

15、在一个实施例中，膜桥的边缘区具有凹槽和通孔。

16、根据本申请实施例的第二方面，提供一种包括本申请实施例第一方面的mems器件的制备方法，包括以下步骤：

17、提供基底；

18、在基底的一侧形成牺牲层；

19、在牺牲层远离基底的一侧形成膜桥和应力消除构件，膜桥包括中间区和中间区两侧的两个边缘区，膜桥的两端与基底之间的距离小于膜桥的中间区与基底之间的距离；应力消除构件沿膜桥的两端连线方向上的长度小于膜桥两端之间的距离；

20、去除牺牲层。

21、根据上述实施例可知，在mems表面微机械加工工艺中，在形成牺牲层之后，分步对膜桥和应力消除构件进行沉积和刻蚀，沉积和刻蚀完成后，再进行牺牲层的释放，可以避免现有技术中未设置应力消除构件时因牺牲层释放导致的膜桥弯曲或翘曲问题。

22、在一个实施例中，在去除牺牲层之前还包括：在膜桥的边缘区形成凹槽和/或通孔。

23、在一个实施例中，在牺牲层远离基底的一侧形成膜桥和应力消除构件之前还包括：

24、在基底靠近膜桥的一端的一侧形成第一地线；

25、在基底靠近膜桥的另一端的一侧形成第二地线；

26、在基底靠近膜桥的中间区的一侧形成信号传输结构，信号传输结构包括：信号线和隔离层；在基底靠近膜桥的中间区的一侧形成信号线，在信号线远离基底的一侧形成隔离层。

27、根据本申请实施例的第三方面，提供一种包括本申请实施例第一方面的mems器件的电子设备。

28、本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

技术特征：

1.一种mems器件，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的mems器件，其特征在于，

3.根据权利要求1或2所述的mems器件，其特征在于，所述mems器件还包括：

4.根据权利要求3所述的mems器件，其特征在于，所述应力消除构件在所述基底平铺状态下的正投影与所述信号传输结构在所述基底平铺状态下的正投影至少部分重合。

5.根据权利要求1所述的mems器件，其特征在于，所述应力消除构件在所述基底平铺状态下的正投影为多边形、圆形或椭圆形。

6.根据权利要求5所述的mems器件，其特征在于，所述应力消除构件在所述基底平铺状态下的正投影为矩形、回形、h形、i形或x形。

7.根据权利要求1所述的mems器件，其特征在于，所述应力消除构件和所述膜桥的材质相同。

8.根据权利要求1所述的mems器件，其特征在于，所述应力消除构件的数量为至少两个，所述应力消除构件间隔或阵列分布于所述膜桥的中间区远离所述基底的一侧。

9.根据权利要求1所述的mems器件，其特征在于，所述膜桥的边缘区具有凹槽和/或通孔。

10.一种如权利要求1～9任一项所述的mems器件的制备方法，其特征在于，包括：

11.根据权利要求10所述的mems器件的制备方法，其特征在于，在去除所述牺牲层之前还包括：

12.根据权利要求10或11所述的mems器件的制备方法，其特征在于，在所述牺牲层远离所述基底的一侧形成膜桥和应力消除构件之前还包括：

13.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1～9任一项所述的mems器件。

技术总结本申请提供一种MEMS器件及其制备方法、电子设备。MEMS器件包括基底、膜桥和应力消除构件。其中，膜桥设置于基底的一侧，包括中间区和中间区两边的边缘区，膜桥的两端与基底之间的距离小于膜桥的中间区与基底之间的距离。应力消除构件设置于膜桥的中间区远离基底的一侧，应力消除构件沿膜桥的两端连线方向上的长度小于膜桥两端之间的距离。可以实现，在减薄膜桥厚度以实现低驱动电压的同时，有效吸收膜桥中部的残余应力，提高膜桥的抗弯刚度，减轻其弯曲的程度，避免其与基底或布设于基底上的其他膜层相接触从而导致MEMS器件失效，同时延长膜桥的疲劳寿命，保护膜桥自身不发生过度变形甚至断裂，提高半导体封装结构的机械可靠性。技术研发人员：史迎利,王迎姿,李延钊受保护的技术使用者：北京京东方技术开发有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/8