一种MEMS器件及其制备方法、电子装置与流程

文档序号:15453844发布日期:2018-09-15 00:36阅读:253来源:国知局

本发明涉及半导体领域,具体地,本发明涉及一种mems器件及其制备方法、电子装置。



背景技术:

随着半导体技术的不断发展,在传感器(motionsensor)类产品的市场上,智能手机、集成cmos和微机电系统(mems)器件日益成为最主流、最先进的技术,并且随着技术的更新,这类传动传感器产品的发展方向是规模更小的尺寸,高质量的电学性能和更低的损耗。

其中,mems传感器广泛应用于汽车电子:如tpms、发动机机油压力传感器、汽车刹车系统空气压力传感器、汽车发动机进气歧管压力传感器(tmap)、柴油机共轨压力传感器;消费电子:如胎压计、血压计、橱用秤、健康秤,洗衣机、洗碗机、电冰箱、微波炉、烤箱、吸尘器用压力传感器,空调压力传感器,洗衣机、饮水机、洗碗机、太阳能热水器用液位控制压力传感器;工业电子:如数字压力表、数字流量表、工业配料称重等,电子音像领域:麦克风等设备。

其中,mems麦克风基本结构是:一个振膜和一个背板,中间是间隙用来定义两极板之间的电容。通过电容的变化实现声音的传感。在目前的麦克风制造中,背板通常生长在sio2和多晶硅上,sio2在后续的制程中将会被boe蚀刻完,留下背板用为整个麦克风支架。麦克风的良率主要取决于背板和振膜之间的距离变化,所以作为背板支撑在产品中的作用将非常重要。

由于麦克风产品良率主要取决于背板和振膜之间的距离变化,所以对背板的有很高的要求,这样背板工艺的调整范围很有限。经过boe后的背板厚度损失一致性变差(sio2在各处厚度不一致)以及boe的蚀刻特性(boe通常通过增加过蚀刻来确保sio2蚀刻完全),背板厚度的变化影响了局部范围的应力及背板和振膜之间的距离,从而影响麦克风的良率。

为了解决上述问题需要对目前所述mems麦克风及其制备方法作进一步的改进。



技术实现要素:

在发明内容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。本发明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。

本发明提供了一种mems器件的制备方法,所述方法包括:

提供基底;

在所述基底上形成振膜;

在所述振膜的上方形成背板,所述振膜和所述背板之间形成有空腔,其中,所述背板包括依次层叠的背板电极、第一耐蚀刻层、背板材料层和第二耐蚀刻层。

可选地,所述背板电极形成于所述第一耐蚀刻层的底面的中心区域。

可选地,所述第一耐蚀刻层、背板材料层、第二耐蚀刻层的材质相同。

可选地,所述第一耐蚀刻层、背板材料层、第二耐蚀刻层的材质包括氮化硅。

可选地,形成所述背板的方法包括:

在所述基底和所述振膜上形成牺牲层,在所述牺牲层上形成图案化的所述背板电极;

执行第一沉积步骤,以在所述背板电极上形成所述第一耐蚀刻层;

执行第二沉积步骤,以在所述第一耐蚀刻层上形成所述背板材料层;

执行第三沉积步骤,以在所述背板材料层上形成所述第二耐蚀刻层;

所述第一沉积步骤、第二沉积步骤、第三沉积步骤在同一腔室中进行。

可选地,所述第一沉积步骤和所述第三沉积步骤的射频功率大于所述第二沉积步骤的射频功率。

可选地,所述第一沉积步骤、所述第二沉积步骤和所述第三沉积步骤的沉积气体均包括sih4、nh3和n2。

可选地,所述第一沉积步骤中,所述sih4和nh3的气体流量比为2:1~6:1;所述nh3和n2的气体流量比为1:43~1:53;

所述第二沉积步骤中,所述sih4和nh3的气体流量比为3:1~7:1;所述nh3和n2的气体流量比为1:48~1:58;

所述第三沉积步骤中,所述sih4和nh3的气体流量比为2:1~6:1;所述nh3和n2的气体流量比为1:43~1:53。

可选地,形成所述空腔的方法包括:

在所述基底和所述振膜上形成牺牲层,在所述牺牲层上形成所述背板;

图案化所述背板,以在所述背板中形成声孔开口并露出所述牺牲层;

通过所述声孔开口去除露出的所述振膜和所述背板之间的所述牺牲层,以形成所述空腔。

可选地,使用缓冲蚀刻工艺去除所述牺牲层。

可选地,形成所述背板之后所述方法还进一步包括蚀刻所述基底的背面,以形成露出所述振膜的背腔。

可选地,所述第一耐蚀刻层和所述第二耐蚀刻层的蚀刻速率均小于所述背板材料层的蚀刻速率。

本发明还提供了一种mems器件,所述mems器件包括:

基底;

振膜,位于所述基底的上方;

背板,位于所述振膜的上方,其中,所述背板包括依次层叠的背板电极、第一耐蚀刻层、背板材料层和第二耐蚀刻层;

空腔,位于所述振膜和所述背板之间。

可选地,所述第一耐蚀刻层、背板材料层、第二耐蚀刻层的材质相同。

可选地,所述第一耐蚀刻层、背板材料层、第二耐蚀刻层的材质包括氮化硅。

可选地,所述背板电极形成于所述第一耐蚀刻层的底面的中心区域。

可选地,所述背板中形成有若干位于所述空腔上方并与所述空腔连通的声孔开口。

可选地,所述衬底背面形成有露出所述振膜的背腔。

可选地,所述第一耐蚀刻层和所述第二耐蚀刻层的蚀刻速率均小于所述背板材料层的蚀刻速率。

本发明还提供了一种电子装置,所述电子装置包括上述的mems器件。

本发明为了解决现有技术中存在的问题,提供了一种mems器件及其制备方法,在所述mems器件制备过程中所述背板包括背板电极、第一耐蚀刻层、背板材料层和第二耐蚀刻层。由于所述第一耐蚀刻层的蚀刻速率和所述第二耐蚀刻层的蚀刻速率很低,因此在形成空腔的蚀刻过程中所述第一耐蚀刻层和所述第二耐蚀刻层起到保护作用,防止所述背板材料层被蚀刻,从而使所述背板的厚度均一,保证中间的背板材料层的厚度和应力的要求,从而提高麦克风产品良率。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述,用来解释本发明的装置及原理。在附图中,

图1为本发明一实施例中所述mems器件的制备工艺流程图;

图2a为本发明一实施例中所述mems器件的结构示意图;

图2b为图2a中圆圈标识部分的局部放大示意图;

图3a-3f为本发明一实施例中所述mems器件的制造方法的相关步骤形成的结构的剖视图;

图4为本发明中移动电话手机的示例的外部视图。

具体实施方式

在下文的描述中,给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而,对于本领域技术人员而言显而易见的是,本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中,为了避免与本发明发生混淆,对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

应当理解的是,本发明能够以不同形式实施,而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地,提供这些实施例将使公开彻底和完全,并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中,为了清楚,层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。

应当明白,当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时,其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层,或者可以存在居间的元件或层。相反,当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时,则不存在居间的元件或层。应当明白,尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分,这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此,在不脱离本发明教导之下,下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。

空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等,在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白,除了图中所示的取向以外,空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如,如果附图中的器件翻转,然后,描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此,示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时,单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式,除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”,当在该说明书中使用时,确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在,但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时,术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

为了彻底理解本发明,将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构,以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下,然而除了这些详细描述外,本发明还可以具有其他实施方式。

实施例一

本发明为了解决现有技术中存在的问题,提供了一种mems器件的制备方法,下面结合附图对所述方法作进一步的说明。其中,图1为本发明一实施例中所述mems器件的制备工艺流程图;图3a-3f为本发明一实施例中所述mems器件的制造方法的相关步骤形成的结构的剖视图。

图1为本发明中所述mems器件的制备工艺流程图,具体包括以下步骤:

步骤s1:提供基底;

步骤s2:在所述基底上形成振膜;

步骤s3:在所述振膜的上方形成背板,所述振膜和所述背板之间形成有空腔,其中,所述背板包括依次层叠的背板电极、第一耐蚀刻层、背板材料层和第二耐蚀刻层。

下面以附图1中的工艺流程图为基础,对所述方法展开进行详细说明。

执行步骤一,如图3a所示,提供基底201,在所述基底上形成振膜203。

具体地,所述基底201可以选用半导体衬底或者mems麦克风器件的衬底,例如所述基底201可以是以下所提到的材料中的至少一种:硅、绝缘体上硅(soi)、绝缘体上层叠硅(ssoi)、绝缘体上层叠锗化硅(s-sigeoi)、绝缘体上锗化硅(sigeoi)以及绝缘体上锗(geoi)等。

在所述基底201上形成所述振膜203,其中,所述振膜可以选用半导体,比如多晶硅;也可以是其他金属,比如铝、铜、钛或铬。此外,所述振膜也可以是其他材料,比如活性树脂bcb。

在该实施例中所述振膜203选用多晶硅。

其中,所述振膜可采用包括但不限于外延生长法、有机合成法、化学气相沉积(cvd)或等离子增强化学气相沉积法(pecvd)等沉积方法形成。

可选地,在形成所述振膜203之前在所述半导体衬底上还形成有第一牺牲材料层2051,其中,所述第一牺牲材料层可以选用与所述半导体衬底以及在所述第一牺牲材料层上形成的振膜具有较大蚀刻选择比的材料,例如可选用氧化物层,例如sio2和掺碳氧化硅(sioc)等材料,但并不局限于上述示例,以保证在形成背腔的过程中不会对所述振膜造成影响。

进一步,所述方法还可以进一步包括对所述振膜进行图案化的步骤,以得到目标形状的所述振膜203。

其中,所述振膜203的形状并不局限于某一种,例如为了提高所述振膜的抗冲击性能,对所述振膜的形状做了进一步改进,将现有技术中方形结构的振膜变为多边形结构(至少是五边形或以上)。

进一步,所述振膜203呈多边形结构时,在所述多边形结构的每个角上都形成有振膜锚部(图中未示出)。

具体地,在该实施例中在所述振膜中还可以设置有向上凸起的图案,以增强其抗震性能,防止其碎裂。

可选地,在该步骤中还可以在所述振膜203中形成开口,以调节形成的所述振膜中的应力。例如在所述振膜的边缘和/或中心区域形成若干开口,以释放所述振膜203中的应力。

执行步骤二,在所述基底和所述振膜上形成第二牺牲材料层。

具体地,如图3b所示,在所述第一牺牲材料层和所述振膜203上形成第二牺牲材料层2052,以覆盖所述第一牺牲材料层和所述振膜203。

其中,所述第二牺牲材料层2052可以与第一牺牲材料层选用相同的材料,例如sio2和掺碳氧化硅(sioc)等材料,以使所述第二牺牲材料层与所述半导体衬底以及在所述第一牺牲材料层上形成的振膜具有较大蚀刻选择比的材料。

所述第二牺牲材料层2052可以选用现有技术中常用的沉积方法,例如可以是通过化学气相沉积(cvd)法、物理气相沉积(pvd)法或原子层沉积(ald)法等形成的。本发明中优选原子层沉积(ald)法。

作为优选,为了防止振膜在振动过程中振幅过大造成碎裂,可以在所述mems麦克风中形成阻挡结构,为了形成所述阻挡结构204(如图2a所示),可以图案化所述第二牺牲材料层,以在所述第二牺牲材料层中形成若干相互间隔的凹槽,所述凹槽大都集中于所述第二牺牲材料层的中心区域。

其中,所述凹槽的形状可以为柱形结构,例如为圆柱形结构,其具有较大深度,而具有较小的开口,从而形成具有较大深宽比的凹槽。

为了形成所述具有较大深宽比的凹槽,在该步骤中选用深反应离子刻蚀(drie)的方法。在所述深反应离子刻蚀(drie)步骤中选用气体六氟化硅(sf6)作为工艺气体,施加射频电源,使得六氟化硅反应进气形成高电离,所述蚀刻步骤中控制工作压力为20mtorr-8torr,功率为600w,频率13.5mhz,直流偏压可以在-500v-1000v内连续控制,保证各向异性蚀刻的需要,选用深反应离子刻蚀(drie)可以保持非常高的刻蚀选择比。所述深反应离子刻蚀(drie)系统可以选择本领常用的设备,并不局限于某一型号。

执行步骤三,如图3c所示,在所述振膜的上方形成背板,其中,所述背板包括依次层叠的背板电极2024、第一耐蚀刻层2021、背板材料层2022和第二耐蚀刻层2023,其中,所述第一耐蚀刻层2021的蚀刻速率和所述第二耐蚀刻层2023的蚀刻速率均小于所述背板材料层2022的蚀刻速率。

具体地,为了防止在蚀刻牺牲层进而形成空腔的过程中所述背板的上下表面被蚀刻造成损失,从而引起厚度不均一的问题,所述背板包括蚀刻速率不同的材料层,在所述背板的上下表面形成蚀刻速率小的材料层,以防止其在形成空腔的步骤中被蚀刻。

例如在该实施例中,所述背板形成了第一耐蚀刻层2021-背板材料层2022-第二耐蚀刻层2023的夹心结构,如图3c和图2b所示,所述第一耐蚀刻层2021的蚀刻速率和所述第二耐蚀刻层2023的蚀刻速率均小于所述背板材料层2022的蚀刻速率。

优选地,所述第一耐蚀刻层2021和第二耐蚀刻层2023的蚀刻速率远远小于所述第一牺牲材料层和所述第二牺牲材料层的蚀刻速率,以在去除所述第一牺牲材料层和所述第二牺牲材料层时不会被蚀刻。

可选地,所述背板材料层2022的厚度远大于所述第一耐蚀刻层2021和第二耐蚀刻层2023的厚度,其中所述第一耐蚀刻层2021和第二耐蚀刻层2023仅起到保护和覆盖的作用,因此只要能较好的覆盖所述背板材料层2022不被蚀刻即可,其厚度范围并不局限于某一数值范围。所述背板材料层2022作为所述背板的主体需要具有较大的厚度,以满足作为背极支撑的要求,同时其具有一定的应力,以满足背板的需求。

例如在该实施例中,所述第一耐蚀刻层2021和第二耐蚀刻层2023的厚度为500埃-5000埃,所述背板材料层2022的厚度为20千埃-40千埃。

为了进一步简化工艺,所述第一耐蚀刻层2021-背板材料层2022-第二耐蚀刻层2023的夹心结构的形成在同一沉积腔室内完成,并且选用相同的反应气体,以避免更换反应腔室和反应气体。

具体地,所述背板的沉积包括以下步骤:

执行第一沉积步骤,以在所述第二牺牲材料上沉积形成所述第一耐蚀刻层2021;

执行第二沉积步骤,以在所述第一耐蚀刻层2021上形成背板材料层2022;

重复执行所述第一沉积步骤,以在所述背板材料层2022上形成所述第二耐蚀刻层2023。

在同一反应腔室中选用相同的反应气体并调节沉积时的参数,以使所述第一耐蚀刻层2021、第二耐蚀刻层2023与背板材料层2022具有不同的蚀刻速率。

例如所述第一沉积步骤的高频射频功率大于所述第二沉积步骤的高频射频功率;所述第三沉积步骤的高频射频功率大于所述第二沉积步骤的高频射频功率。

可选地,所述第一沉积步骤的高频射频功率等于所述第三沉积步骤的高频射频功率。

其中,对于每个步骤中的低频功率并没有特别的要求,可以根据实际需要进行选择,在此不再赘述。

可选地,所述第一沉积步骤的沉积气体为sih4、nh3和n2;

所述第二沉积步骤的沉积气体为sih4、nh3和n2;

所述第三沉积步骤的沉积气体为sih4、nh3和n2。

所述第一沉积步骤中,所述sih4和nh3的气体流量比为2:1~6:1;所述nh3和n2的气体流量比为1:43~1:53;

所述第二沉积步骤中,所述sih4和nh3的气体流量比为3:1~7:1;所述nh3和n2的气体流量比为1:48~1:58;

所述第三沉积步骤中,所述sih4和nh3的气体流量比为2:1~6:1;所述nh3和n2的气体流量比为1:43~1:53。

为了调整所述第一耐蚀刻层2021、背板材料层2022和所述第二耐蚀刻层2023的厚度,可以控制所述第一沉积步骤、所述第二沉积和所述第三沉积步骤的时间,例如所述第一沉积步骤的时间控制在8s-12s之间,例如10s,而在所述第二沉积步骤中控制所述沉积时间为195s-210s,以增加所述背板材料层2022的厚度,所述第三沉积步骤的时间控制在8s-12s之间,例如10s,如图2所示。

其中,在沉积过程中可以选择包含多个子腔室的沉积腔室,其中对每个子腔室可以分别进行控制,每个子腔室中的各个参数可以相同,也可以不同。

例如在该实施例中可以选择具有两个子腔室的沉积腔室沉积所述第一耐蚀刻层2021-背板材料层2022-第二耐蚀刻层2023,并且在沉积过程中不再改变沉积腔室,所述三个沉积步骤均在同一沉积腔室之内进行,仅通过所述沉积时间、功率和气体种类、流量对所述第一耐蚀刻层2021-背板材料层2022-第二耐蚀刻层2023的蚀刻速率进行调节。

需要说明的是,在沉积过程中不仅仅包含上述沉积参数,还可以通过调节其他的沉积参数进行调节,但是由于所述参数对蚀刻速率的影响较小,因此可以根据实际需要进行设置,在此不再赘述。

在该实施例中所述第一耐蚀刻层2021-背板材料层2022-第二耐蚀刻层2023选用sin材料层。

所述牺牲层可选为氧化物层,例如sio2和掺碳氧化硅(sioc)等材料,并不局限于某一种。

其中,所述背板电极2024选用导电材料或者掺杂的半导体材料,可选地,在该实施例中选用掺杂的硅。其中,所述掺杂离子并不局限于某一种,例如可以为b、p、n、as等,不再一一列举。

在该实施例中所述背板电极2024选用多晶硅。其中,所述背板电极2024形成于所述第二耐蚀刻层的底面的中心区域。

在沉积完所述背板202之后,所述背板会覆盖所述第二牺牲材料层,并填充所述第二牺牲材料层中的凹槽,并在所述凹槽中形成向下凸起的阻挡结构204,如图2a所示。

执行步骤四,去除所述振膜203和所述背板202之间的所述牺牲层,以在所述振膜和所述背板之间形成空腔。

具体地,形成所述空腔的步骤包括:

步骤1:图案化所述背板202,以在所述背板中形成声孔开口并露出所述第二牺牲材料层,如图3d所示;

步骤2:通过所述声孔开口去除所述振膜和所述背板之间的所述第二牺牲材料层,如图3e所示。

其中,所述声孔开口不仅用作去除所述牺牲层的开口,在去除所述牺牲层形成空腔之后,所述声孔开口还用于将声波传至所述振膜。

其中,所述牺牲层选用氧化物层时,可以选用缓冲蚀刻(bufferedoxideetch,boe)工艺去除所述牺牲材料层。

具体地,可以将蚀刻液滴入所述声孔开口中从而蚀刻露出的所述牺牲层。

所述boe蚀刻液的质量分数为0.1%-10%,所述湿法蚀刻温度为25℃-90℃,所述湿法蚀刻时间为100s~10000s,但是并不局限于该示例,还可以选用本领域常用的其他方法。

由于所述背板的表面为蚀刻速率较小的第一耐蚀刻层2021和第二耐蚀刻层2023,因此所述boe在蚀刻去除所述第二牺牲材料层时其保护内层的所述背板材料层2022不被蚀刻,防止所述背板的厚度发生变化。

优选地,所述boe对所述第一耐蚀刻层2021、第二耐蚀刻层2023和所述第二牺牲材料层具有较大蚀刻选择比。

在形成所述空腔之后,所述声孔开口位于所述空腔上方并与所述空腔连通。

其中,所述空腔位于所述振膜和所述背板之间,作为介电质。

可选地,在所述背板上方还可以形成保护层(图中未示出),所述保护层可以选用本领域常用的钝化材料,在该步骤中,所述保护层为选自pesin层、peteos层、sin层和多晶硅层中的一种或者多种。

执行步骤五,蚀刻所述基底,以形成露出所述振膜的背腔。

具体地,如图3f所示,在形成所述空腔之后所述方法还进一步包括图案化所述基底的背面,以在所述基底中形成背腔,以露出所述振膜。

形成所述背腔的方法可以选用本领域的常规方法,并不局限于某一种。

至此,完成了本发明实施例的mems器件制备的相关步骤的介绍。在上述步骤之后,还可以包括其他相关步骤,此处不再赘述。并且,除了上述步骤之外,本实施例的制备方法还可以在上述各个步骤之中或不同的步骤之间包括其他步骤,这些步骤均可以通过现有技术中的各种工艺来实现,此处不再赘述。

本发明为了解决现有技术中存在的问题,提供了一种mems器件及其制备方法,在所述mems器件制备过程中所述背板包括背板电极、第一耐蚀刻层、背板材料层和第二耐蚀刻层。由于所述第一耐蚀刻层的蚀刻速率和所述第二耐蚀刻层的蚀刻速率很低,因此在形成空腔的蚀刻过程中所述第一耐蚀刻层和所述第二耐蚀刻层起到保护作用,防止所述背板材料层被蚀刻,从而使所述背板的厚度均一,保证中间的背板材料层的厚度和应力的要求,从而提高麦克风产品良率。

实施例二

本发明还提供了一种mems器件,所述mems器件通过实施例一所述方法制备得到,具体地,如图2a-2b所示,所述mems器件包括:

基底201;

振膜203,位于所述基底的上方;

背板202,位于所述振膜的上方,其中,所述背板包括依次层叠的背板电极2024、第一耐蚀刻层2021、背板材料层2022和第二耐蚀刻层2023;

空腔,位于所述振膜和所述背板之间。

其中,所述第一耐蚀刻层2021的蚀刻速率和所述第二耐蚀刻层2023的蚀刻速率均小于所述背板材料层2022的蚀刻速率。

具体地,如图2a所示,所述基底201可以选用半导体衬底或者mems麦克风器件的衬底,例如所述基底201可以是以下所提到的材料中的至少一种:硅、绝缘体上硅(soi)、绝缘体上层叠硅(ssoi)、绝缘体上层叠锗化硅(s-sigeoi)、绝缘体上锗化硅(sigeoi)以及绝缘体上锗(geoi)等。

其中,所述振膜203可以选用半导体,比如多晶硅;也可以是其他金属,比如铝、铜、钛或铬。此外,所述振膜也可以是其他材料,比如活性树脂bcb。

在该实施例中所述振膜203选用多晶硅。

其中,所述振膜可采用包括但不限于外延生长法、有机合成法、化学气相沉积(cvd)或等离子增强化学气相沉积法(pecvd)等沉积方法形成。

其中,所述振膜203的形状并不局限于某一种,例如为了提高所述振膜的抗冲击性能,对所述振膜的形状做了进一步改进,将现有技术中方形结构的振膜变为多边形结构(至少是五边形或以上)。

进一步,所述振膜203呈多边形结构时,在所述多边形结构的每个角上都形成有振膜锚部(图中未示出)。

具体地,在该实施例中在所述振膜中还可以设置有向上凸起的图案,以增强其抗震性能,防止其碎裂。

可选地,在所述振膜203中还进一步形成有开口,以调节形成的所述振膜中的应力。例如在所述振膜的边缘和/或中心区域形成若干开口,以释放所述振膜203中的应力。

其中,所述背板包括背板材料层2022和设置于所述第一耐蚀刻层的上表面和下表面上的第一耐蚀刻层2021和第二耐蚀刻层2023,所述第一耐蚀刻层2021和第二耐蚀刻层2023的蚀刻速率小于所述背板材料层2022。

具体地,如图2a所示,为了防止在蚀刻过程中所述背板的上下表面被蚀刻造成损失,从而引起厚度不均一的问题,所述背板包括蚀刻速率不同的材料层,在所述背板的上下表面形成蚀刻速率小的材料层,以防止其在形成空腔的步骤中被蚀刻。

例如在该实施例中,所述背板形成了第一耐蚀刻层2021-背板材料层2022-第二耐蚀刻层2023的夹心结构,如图2b所示,所述第一耐蚀刻层2021和第二耐蚀刻层2023的蚀刻速率远远小于所述背板材料层2022的蚀刻速率。

优选地,所述第一耐蚀刻层2021和第二耐蚀刻层2023的蚀刻速率远远小于所述第一牺牲材料层和所述第二牺牲材料层的蚀刻速率,以在去除所述第一牺牲材料层和所述第二牺牲材料层时不会被蚀刻。

可选地,所述背板材料层2022的厚度远大于所述第一耐蚀刻层2021和第二耐蚀刻层2023的厚度,其中所述第一耐蚀刻层2021和第二耐蚀刻层2023仅起到保护和覆盖的作用,因此只要能较好的覆盖所述背板材料层2022不被蚀刻即可,其厚度范围并不局限于某一数值范围。所述背板材料层2022作为所述背板的主体需要具有较大的厚度,以满足作为背极支撑的要求,同时其具有一定的应力,以满足背板的需求。

为了进一步简化工艺,所述第一耐蚀刻层2021-背板材料层2022-和第二耐蚀刻层2023的夹心结构的形成在同一沉积腔室内完成,并且选用相同的反应气体,以避免更换反应腔室和反应气体。

在该实施例中所述第一耐蚀刻层2021-背板材料层2022-第二耐蚀刻层2023选用sin材料层。

所述背板电极2024形成于所述第二耐蚀刻层的底面的中心区域。所述背板电极2024选用导电材料或者掺杂的半导体材料,可选地,在该实施例中选用掺杂的硅。其中,所述掺杂离子并不局限于某一种,例如可以为b、p、n、as等,不再一一列举。

在该实施例中所述背板电极2024选用多晶硅。

作为优选,为了防止振膜在振动过程中振幅过大造成碎裂,可以在所述mems麦克风中形成阻挡结构204,所述阻挡结构204向下凸起,集中于所述第二牺牲材料层的中心区域。

在所述振膜和所述背板之间形成有空腔,作为介电质。

由于所述背板202的表面为蚀刻速率较小的第一耐蚀刻层2021和第二耐蚀刻层2023,因此所述boe蚀刻形成所述空腔的步骤中所述第一耐蚀刻层2021和第二耐蚀刻层2023保护内层的所述背板材料层2022不被蚀刻,防止所述背板的厚度发生变化。

在所述基底中形成有背腔,在底部露出所述振膜。

其中,所述mems器件还包括:保护层,位于所述背板上方;其中,所述保护层和所述背板中形成有若干位于所述空腔上方并与所述空腔连通的声孔开口。

在本发明中所述背板为固定电极,所述振膜为动电极,所述背板和所述振膜之间的空腔为介电质,振膜受到压力之后,振膜(membrane)产生形变,振膜的运动产生电容的变化,利用电容变化量进行运算和工作,通过振膜将声音信号转换成电信号。

本发明为了解决现有技术中存在的问题,提供了一种mems器件,所述mems器件包括:基底;振膜,位于所述基底的上方;背板,位于所述振膜的上方,其中,所述背板包括依次层叠的背板电极、第一耐蚀刻层、背板材料层和第二耐蚀刻层。由于所述第一耐蚀刻层的蚀刻速率和所述第二耐蚀刻层的蚀刻速率很低,因此在形成空腔的蚀刻过程中所述第一耐蚀刻层和所述第二耐蚀刻层起到保护作用,防止所述背板材料层被蚀刻,从而使所述背板的厚度均一,保证中间的背板材料层的厚度和应力的要求,从而提高麦克风产品良率。

实施例三

本发明还提供了一种电子装置,包括实施例二所述的mems器件,所述mems器件根据实施例一所述方法制备得到。

本实施例的电子装置,可以是手机、平板电脑、笔记本电脑、上网本、游戏机、电视机、vcd、dvd、导航仪、数码相框、照相机、摄像机、录音笔、mp3、mp4、psp等任何电子产品或设备,也可为任何包括电路的中间产品。本发明实施例的电子装置,由于使用了上述的mems器件,因而具有更好的性能。

其中,图3示出移动电话手机的示例。移动电话手机300被设置有包括在外壳301中的显示部分302、操作按钮303、外部连接端口304、扬声器305、话筒306等。

其中所述移动电话手机包括实施例一所述的mems器件,所述mems器件包括基底;振膜,位于所述基底的上方;背板,位于所述振膜的上方,其中,所述背板包括依次层叠的背板电极、第一耐蚀刻层、背板材料层和第二耐蚀刻层;空腔,位于所述振膜和所述背板之间。由于所述第一耐蚀刻层的蚀刻速率和所述第二耐蚀刻层的蚀刻速率很小,从而防止所述第而背板材料层被蚀刻,从而使所述背板的厚度均一,保证中间的背板材料层的厚度和应力的要求,从而提高麦克风产品良率。

本发明已经通过上述实施例进行了说明,但应当理解的是,上述实施例只是用于举例和说明的目的,而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是,本发明并不局限于上述实施例,根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改,这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

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