一种MEMS器件及其制备方法和电子装置与流程

本申请涉及半导体，具体而言涉及一种mems器件及其制备方法和电子装置。

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、多功能和低成本的特点。mems加工工艺中，一些产品需要形成空腔结构，空腔释放孔在空腔内牺牲材料释放后需要封闭起来，使空腔形成特定环境（如真空，特殊气体填充等），这就要求空腔释放孔有良好的封闭性。

2、相关技术中，通过沉积封体结构材料，对释放窗口（也即释放孔）进行封口处理，再沉积保护结构材料，加强封口外部边缘保护，利用干法刻蚀工艺去除释放窗口以外的保护结构薄膜材料，形成密封恒压腔体。但是该封体结构密封性效果较差，且封体结构容易脱落，使得腔体真空度失真或者漏气，导致器件失效。

3、鉴于上述技术问题的存在，需要提供一种新的mems器件及其制备方法。

技术实现思路

1、在技术实现要素：部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本申请的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

2、针对目前存在的问题，本申请提供一种mems器件的制备方法，包括：提供衬底，在所述衬底上形成牺牲层；刻蚀所述牺牲层，以暴露出所述衬底的部分表面；在所述牺牲层的外表面上沉积空腔覆盖材料，其中，所述空腔覆盖材料覆盖所述牺牲层的顶表面和侧表面；刻蚀所述空腔覆盖材料以形成释放孔和至少一个连接槽，其中，所述释放孔贯穿所述空腔覆盖材料并露出部分所述牺牲层，所述连接槽位于所述释放孔的外侧，所述连接槽从所述空腔覆盖材料表面延伸至所述空腔覆盖材料内部；通过所述释放孔，刻蚀去除至少部分所述牺牲层，以形成被所述空腔覆盖材料包围的空腔；形成释放孔填充材料，以填充所述释放孔以及所述连接槽，形成封帽结构。

3、示例性地，所述连接槽的深度小于所述释放孔的深度。

4、示例性地，至少一个所述连接槽在所述衬底的表面投影为环形。

5、示例性地，所述环形为：圆环、多边形环或不规则环。

6、示例性地，当所述连接槽的数量为多个时，多个所述连接槽和对应的一个所述释放孔共轴，并且多个所述连接槽间隔设置。

7、示例性地，所述刻蚀所述空腔覆盖材料以形成释放孔和至少一个连接槽，包括：在所述空腔覆盖材料上沉积硬掩模材料层，并对所述硬掩模材料层进行图案化，以在所述硬掩模材料层中定义出所述连接槽的图形以及第一子释放孔的图形；在所述硬掩模材料层上形成图案化的光刻胶层，并以所述图案化的光刻胶层为掩模刻蚀所述空腔覆盖材料形成第二子释放孔，所述图案化的光刻胶层定义出预定形成的所述第二子释放孔的图案；去除所述光刻胶层；以所述硬掩模材料层为掩模，刻蚀所述空腔覆盖材料形成所述连接槽以及刻蚀所述第二子释放孔外侧部分深度的所述空腔覆盖材料以形成所述第一子释放孔，其中，所述第一子释放孔的径向尺寸大于所述第二子释放孔的径向尺寸，且所述第一子释放孔和位于所述第一子释放孔下方的第二子释放孔共同构成所述释放孔。

8、示例性地，所述刻蚀所述空腔覆盖材料形成所述连接槽之后，所述方法还包括去除所述硬掩模材料层的步骤。

9、示例性地，所述形成封帽结构后还包括：形成封帽保护结构，以覆盖所述封帽结构。

10、示例性地，形成封帽保护结构，以覆盖所述封帽结构，包括：刻蚀所述封帽结构外侧的所述空腔覆盖材料，以形成卡槽；形成封帽保护材料，覆盖所述封帽结构、所述封帽结构外侧露出的所述空腔覆盖材料以及填充所述卡槽；刻蚀所述封帽保护材料露出所述空腔覆盖材料的部分表面，以形成所述封帽保护结构。

11、示例性地，所述卡槽在所述衬底的表面投影为环形。

12、示例性地，所述卡槽包括至少一个子卡槽，所述子卡槽在所述衬底的表面投影为条形，当所述子卡槽的数量为多个时，多个所述子卡槽围绕对应的一个所述封帽结构的外周间隔排布。

13、本申请还提供一种mems器件，包括：衬底；空腔覆盖材料，所述空腔覆盖材料位于所述衬底上方，所述空腔覆盖材料包括释放孔和至少一个连接槽，其中，所述释放孔贯穿所述空腔覆盖材料，所述连接槽位于所述释放孔的外侧，所述连接槽从所述空腔覆盖材料表面延伸至所述空腔覆盖材料内部；空腔，所述空腔位于所述衬底和所述空腔覆盖材料之间，所述空腔覆盖材料包围所述空腔；封帽结构，所述封帽结构填充所述释放孔和所述连接槽。

14、示例性地，所述连接槽的深度小于所述释放孔的深度。

15、示例性地，所述释放孔包括第一子释放孔和第二子释放孔，其中，所述第一子释放孔的径向尺寸大于所述第二子释放孔的径向尺寸，所述第二子释放孔位于所述第一子释放孔下方。

16、示例性地，至少一个所述连接槽在所述衬底的表面投影为环形。

17、示例性地，当所述连接槽的数量为多个时，多个所述连接槽和一个所述释放孔共轴，并且多个所述连接槽间隔设置。

18、示例性地，所述器件还包括封帽保护结构，所述封帽保护结构覆盖所述封帽结构，其中，所述封帽保护结构包括主体覆盖层和与所述主体覆盖层连接的卡扣部，所述封帽结构外侧的所述空腔覆盖材料中形成有与所述卡扣部匹配的卡槽，所述主体覆盖层覆盖所述封帽结构，所述卡扣部连接所述卡槽。

19、示例性地，所述卡槽在所述衬底的表面投影为环形。

20、示例性地，所述卡槽包括至少一个子卡槽，所述子卡槽在所述衬底的表面投影为条形，当所述子卡槽的数量为多个时，多个所述子卡槽围绕对应的一个所述封帽结构的外周间隔排布。

21、本申请还提供一种电子装置，所述电子装置包括前述的mems器件。

22、本申请提供的mems器件及其制备方法和电子装置，通过在空腔覆盖材料形成位于释放孔外侧的连接槽，再利用封帽结构填充释放孔以及连接槽，通过连接槽能够有效增加与封帽结构与空腔覆盖材料间的接触面积，改变接触面的形貌，同时形成卡扣结构，能够有效改善空腔的密封性和封帽结构与空腔覆盖材料之间的结合强度，降低由于封帽结构脱落而使得空腔真空度失真或者漏气的风险，进而提高器件良率和稳定性。

技术特征：

1.一种mems器件的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述连接槽的深度小于所述释放孔的深度。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，至少一个所述连接槽在所述衬底的表面投影为环形。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述环形为：圆环、多边形环或不规则环。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当所述连接槽的数量为多个时，多个所述连接槽和对应的一个所述释放孔共轴，并且多个所述连接槽间隔设置。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述刻蚀所述空腔覆盖材料以形成释放孔和至少一个连接槽，包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述刻蚀所述空腔覆盖材料形成所述连接槽之后，所述方法还包括去除所述硬掩模材料层的步骤。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述形成封帽结构后还包括：形成封帽保护结构，以覆盖所述封帽结构。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，形成封帽保护结构，以覆盖所述封帽结构，包括：

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述卡槽在所述衬底的表面投影为环形。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述卡槽包括至少一个子卡槽，所述子卡槽在所述衬底的表面投影为条形，当所述子卡槽的数量为多个时，多个所述子卡槽围绕对应的一个所述封帽结构的外周间隔排布。

12.一种mems器件，其特征在于，所述器件包括：

13.根据权利要求 12所述的器件，其特征在于，所述连接槽的深度小于所述释放孔的深度。

14.根据权利要求 12或13所述的器件，其特征在于，所述释放孔包括第一子释放孔和第二子释放孔，其中，所述第一子释放孔的径向尺寸大于所述第二子释放孔的径向尺寸，所述第二子释放孔位于所述第一子释放孔下方。

15.根据权利要求 12或13所述的器件，其特征在于，至少一个所述连接槽在所述衬底的表面投影为环形。

16.根据权利要求15所述的器件，其特征在于，当所述连接槽的数量为多个时，多个所述连接槽和一个所述释放孔共轴，并且多个所述连接槽间隔设置。

17.根据权利要求12所述的器件，其特征在于，所述器件还包括封帽保护结构，所述封帽保护结构覆盖所述封帽结构，其中，所述封帽保护结构包括主体覆盖层和与所述主体覆盖层连接的卡扣部，所述封帽结构外侧的所述空腔覆盖材料中形成有与所述卡扣部匹配的卡槽，所述主体覆盖层覆盖所述封帽结构，所述卡扣部连接所述卡槽。

18.根据权利要求17所述的器件，其特征在于，所述卡槽在所述衬底的表面投影为环形。

19.根据权利要求17所述的器件，其特征在于，所述卡槽包括至少一个子卡槽，所述子卡槽在所述衬底的表面投影为条形，当所述子卡槽的数量为多个时，多个所述子卡槽围绕对应的一个所述封帽结构的外周间隔排布。

20.一种电子装置，其特征在于，所述电子装置包括如权利要求12-19中任一项所述的mems器件。

技术总结本申请提供了一种MEMS器件及其制备方法和电子装置，所述方法包括：提供衬底，在所述衬底上形成牺牲层；刻蚀所述牺牲层，以暴露出所述衬底的部分表面；在所述牺牲层的外表面上沉积空腔覆盖材料，其中，所述空腔覆盖材料覆盖所述牺牲层的顶表面和侧表面；刻蚀所述空腔覆盖材料以形成释放孔和至少一个连接槽，其中，所述释放孔贯穿所述空腔覆盖材料并露出部分所述牺牲层，所述连接槽位于所述释放孔的外侧，所述连接槽从所述空腔覆盖材料表面延伸至所述空腔覆盖材料内部；通过所述释放孔，刻蚀去除至少部分所述牺牲层，以形成被所述空腔覆盖材料包围的空腔；形成释放孔填充材料，以填充所述释放孔以及所述连接槽，形成封帽结构。技术研发人员：徐希锐受保护的技术使用者：芯联越州集成电路制造（绍兴）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/29