一种MEMS器件及其制作方法、显示基板与流程

本发明涉及mems器件技术领域，尤其涉及一种mems器件及其制作方法、显示基板。

背景技术：

目前mems(micro-electro-mechanicalsystem，微机电系统)器件主要以硅晶圆为衬底，由于硅晶圆衬底尺寸较小(主要为6寸和8寸)，因而难以制作大型阵列式mems器件。同时，由于硅晶圆衬底的尺寸较小，因而制作mems器件加工制造成本也会很高。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种mems器件及其制作方法、显示基板，用于解决现有的mems器件采用硅晶圆为衬底，无法制作大型阵列式mems器件，同时，采用硅晶圆为衬底制作mems器件加工制造成本高的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种mems器件的制作方法，包括：

提供玻璃基板；

在所述玻璃基板上形成mems元件，所述mems元件包括振膜层以及用于为所述振膜层提供振动空间的空腔。

可选的，所述玻璃基板的尺寸大于或等于预设尺寸。

可选的，所述预设尺寸为370mm×470mm。

可选的，所述在所述玻璃基板上形成mems元件包括：

在所述玻璃基板上形成牺牲层并对所述牺牲层进行图形化，形成所述牺牲层的图形；

在所述牺牲层的图形上形成支撑层并对所述支撑层进行图形化，形成所述支撑层的图形，所述支撑层的图形不覆盖所述牺牲层的图形或者覆盖部分所述牺牲层的图形；

在所述牺牲层的图形和所述支撑层的图形上形成振膜层并对所述振膜层进行图形化，形成释放孔，所述释放孔贯穿所述振膜层且暴露出部分所述牺牲层的图形；

通过所述释放孔去除所述牺牲层的图形，形成所述空腔。

可选的，所述通过所述释放孔去除所述牺牲层的图形，形成所述空腔之后还包括：

形成用于填充所述释放孔的填充图形。

可选的，所述mems元件为电容式mems元件，所述在所述玻璃基板上形成mems元件包括：

在所述玻璃基板上形成第一电极的图形；

在所述第一电极的图形上形成牺牲层并对所述牺牲层进行图形化，形成所述牺牲层的图形；

在所述牺牲层的图形上形成支撑层并对所述支撑层进行图形化，形成所述支撑层的图形，所述支撑层的图形不覆盖所述牺牲层的图形或者覆盖部分所述牺牲层的图形；

在所述牺牲层的图形和所述支撑层的图形上形成振膜层并对所述振膜层进行图形化，形成释放孔，所述释放孔贯穿所述振膜层且暴露出部分所述牺牲层的图形；

通过所述释放孔去除所述牺牲层的图形，形成所述空腔；

形成用于填充所述释放孔的填充图形；

在所述振膜层上形成第二电极的图形；

在所述第二电极的图形上形成保护层；

形成贯穿所述保护层、所述振膜层和所述支撑层并暴露出部分所述第一电极的第一连接孔，以及贯穿所述保护层并暴露出部分所述第二电极的第二连接孔。

可选的，所述mems元件为压电式mems元件，所述在所述玻璃基板上形成mems元件包括：

在所述玻璃基板上形成牺牲层并对所述牺牲层进行图形化，形成所述牺牲层的图形；

在所述牺牲层的图形上形成支撑层并对所述支撑层进行图形化，形成所述支撑层的图形，所述支撑层的图形不覆盖所述牺牲层的图形或者覆盖部分所述牺牲层的图形；

在所述牺牲层的图形和所述支撑层的图形上形成振膜层并对所述振膜层进行图形化，形成释放孔，所述释放孔贯穿所述振膜层且暴露出部分所述牺牲层的图形；

通过所述释放孔去除所述牺牲层的图形，形成所述空腔；

形成用于填充所述释放孔的填充图形；

在所述振膜层上形成第一电极的图形；

形成中间绝缘层的图形；

在所述第一电极的图形上形成压电材料层并进行图形化，形成压电材料层的图形；

在所述压电材料层的图形上形成第二电极的图形；

在所述第二电极的图形上形成保护层；

形成贯穿所述保护层并暴露出部分所述第一电极的第一连接孔，以及贯穿所述保护层并暴露出部分所述第二电极的第二连接孔。

可选的，所述mems元件为压阻式mems元件，所述在所述玻璃基板上形成mems元件包括：

在所述玻璃基板上形成牺牲层并对所述牺牲层进行图形化，形成所述牺牲层的图形；

在所述牺牲层的图形上形成支撑层并对所述支撑层进行图形化，形成所述支撑层的图形，所述支撑层的图形不覆盖所述牺牲层的图形或者覆盖部分所述牺牲层的图形；

在所述牺牲层的图形和所述支撑层的图形上形成振膜层并对所述振膜层进行图形化，形成释放孔，所述释放孔贯穿所述振膜层且暴露出部分所述牺牲层的图形；

通过所述释放孔去除所述牺牲层的图形，形成所述空腔；

形成用于填充所述释放孔的填充图形；

在所述振膜层上形成压阻材料层的图形和导电线的图形，所述压阻材料层与所述导电线相连；

在所述压阻材料层的图形和导电线的图形上形成保护层；

形成贯穿所述保护层并暴露出部分所述导电线的连接孔。

本发明实施例还提供一种mems器件，包括：

玻璃基板；

设置于所述玻璃基板上的mems元件，所述mems元件包括振膜层以及用于为所述振膜层提供振动空间的空腔。

可选的，所述玻璃基板的尺寸大于或等于预设尺寸。

可选的，所述预设尺寸为370mm×470mm。

可选的，所述mems元件为电容式mems元件，所述mems元件包括：

设置于所述玻璃基板上的第一电极的图形；

设置于所述第一电极上的支撑层的图形，所述支撑层的图形围成空腔；

设置于所述支撑层的图形和所述空腔上的振膜层的图形；

贯穿所述振膜层的释放孔以及填充于所述释放孔内的填充图形；

设置于所述振膜层上的第二电极的图形；

设置于所述第二电极的图形上的保护层；

贯穿所述保护层、所述振膜层和所述支撑层并暴露出所述第一电极的第一连接孔，贯穿所述保护层并暴露出部分所述第二电极的第二连接孔。

可选的，所述mems元件为压电式mems元件，所述mems元件包括：

设置于所述玻璃基板上的支撑层的图形，所述支撑层的图形围成空腔；

设置于所述支撑层的图形和所述空腔上的振膜层的图形；

贯穿所述振膜层的释放孔以及填充于所述释放孔内的填充图形；

设置于所述振膜层上的第一电极的图形；

中间绝缘层的图形；

设置于所述第一电极的图形上的压电材料层的图形；

设置于所述压电材料层的图形上的第二电极的图形；

设置于所述第二电极的图形上的保护层；

贯穿所述保护层并暴露出所述第一电极的第一连接孔，贯穿所述保护层并暴露出部分所述第二电极的第二连接孔。

可选的，所述mems元件为压阻式mems元件，所述mems元件包括：

设置于所述玻璃基板上的支撑层的图形，所述支撑层的图形围成空腔；

设置于所述支撑层的图形和所述空腔上的振膜层的图形；

贯穿所述振膜层的释放孔以及填充于所述释放孔内的填充图形；

设置于所述振膜层上的压阻材料层的图形和导电线的图形，所述压阻材料层与所述导电线相连；

设置于所述压阻材料层的图形和导电线的图形上的保护层；

贯穿所述保护层并暴露出所述导电线的连接孔。

本发明还提供一种显示基板，包括上述mems器件。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

本发明实施例中，能够在显示领域所用的玻璃基板上实现大型阵列式振膜类mems器件，降低mems器件制作成本，同时，也有利于振膜类mems器件与玻璃基板上的显示模组的集成。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的mems器件的制作方法的流程示意图；

图2为本发明实施例的在玻璃基板上形成mems元件的方法流程示意图；

图3a-3i为本发明一实施例的电容式mems器件的制作方法的流程示意图；

图3j为本发明另一实施例的电容式mems器件的结构示意图；

图4a-4k为本发明实施例的压电式mems器件的制作方法的流程示意图；

图5a-5h为本发明实施例的压阻式mems器件的制作方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本发明实施例的mems器件的制作方法的流程示意图，该制作方法包括：

步骤11：提供玻璃基板；

步骤12：在所述玻璃基板上形成mems元件，所述mems元件包括振膜层以及用于为所述振膜层提供振动空间的空腔。

本发明实施例中，所述玻璃基板为显示领域所用的玻璃基板，如显示领域不同世代线所用的玻璃基板，显示领域所用的玻璃基板的尺寸比硅晶圆衬底的尺寸(主要为6寸和8寸)要大很多，能够实现大型阵列式mems器件的制作。同时，由于显示领域所用的玻璃基板的尺寸较大，也可以降低制作mems器件的加工制造成本。

本发明实施例中，mems器件为振膜类mems器件，即能够在显示领域所用的玻璃基板上实现大型阵列式振膜类mems器件，降低mems器件制作成本，同时，也有利于振膜类mems器件与玻璃基板上的显示模组的集成。

本发明实施例中，可选的，所述玻璃基板的尺寸大于或等于预设尺寸。

可选的，所述玻璃基板为方形玻璃基板。

目前，显示领域所用的玻璃基板的最小尺寸为370mm×470mm(2.5代线所用的玻璃基板)，因而，可选地，所述预设尺寸为370mm×470mm。

下面对如何形成上述mems元件中的振膜层和空腔的方法进行详细说明。

请参考图2，图2为本发明实施例的在玻璃基板上形成mems元件的方法流程示意图，该方法包括：

步骤121：在所述玻璃基板上形成牺牲层并对所述牺牲层进行图形化，形成所述牺牲层的图形；

本发明实施例中，可以采用沉积工艺形成牺牲层。

步骤122：在所述牺牲层的图形上形成支撑层并对所述支撑层进行图形化，形成所述支撑层的图形，所述支撑层的图形不覆盖所述牺牲层的图形或者覆盖部分所述牺牲层的图形；

本发明实施例中，可以采用沉积工艺形成支撑层。

步骤123：在所述牺牲层的图形和所述支撑层的图形上形成振膜层并对所述振膜层进行图形化，形成释放孔，所述释放孔贯穿所述振膜层且暴露出部分所述牺牲层的图形；

本发明实施例中，可以采用沉积工艺形成振膜层。

步骤124：通过所述释放孔去除所述牺牲层的图形，形成所述空腔。

本发明实施例中，可以通过干法刻蚀或湿法腐蚀方式去除所述牺牲层的图形。

本发明实施例中，通过牺牲层形成用于为振膜层形成振动空间的空腔，实现过程方便简单。

本发明实施例中，可以根据具体需要选择牺牲层的材料，要求在去除牺牲层的过程中，不会对振膜层、支撑层等造成损害，牺牲层的材料可以是金属(如铝、钼、铜等)，也可以是金属氧化物(ito等)，也可以是绝缘材料(如二氧化硅、氮化硅、光刻胶等)等。

本发明实施例中，所述通过所述释放孔去除所述牺牲层的图形，形成所述空腔之后还可以包括：形成用于填充所述释放孔的填充图形，从而使得后续形成的膜层不会落入释放孔内，影响性能。

本发明实施例中，所述填充图形除了填充所述释放孔之外，还可以填充释放孔下方的部分空腔。

本发明实施例中的mems元件为电容式mems元件、压电式mems元件或压阻式mems元件，下面分别就不同类型的mems元件的制作方法进行详细说明。

请参考图3a-3i，图3a-3i为本发明一实施例的电容式mems器件的制作方法的流程示意图，该制作方法包括：

步骤31：请参考图3a，提供玻璃基板101；

步骤32：请参考图3b，在所述玻璃基板101上形成第一电极102的图形；

步骤33：请参考图3c，在所述第一电极102的图形上形成牺牲层103并对所述牺牲层103进行图形化，形成所述牺牲层103的图形；

步骤34：请参考图3d，在所述牺牲层103的图形上形成支撑层104并对所述支撑层104进行图形化，形成所述支撑层104的图形，所述支撑层104的图形不覆盖所述牺牲层103的图形；

在本发明的另外一些实施例中，支撑层104的图形也可以覆盖部分牺牲层103的图形。

步骤35：请参考图3e，在所述牺牲层103的图形和所述支撑层104的图形上形成振膜层105并对所述振膜层105进行图形化，形成释放孔106，所述释放孔106贯穿所述振膜层105且暴露出部分所述牺牲层103的图形；

步骤36：请参考图3f，通过所述释放孔106去除所述牺牲层103的图形，形成所述空腔107；

步骤37：请参考图3g，形成用于填充所述释放孔106的填充图形108；

步骤38：请参考图3h，在所述振膜层105上形成第二电极109的图形；

步骤39：请参考图3i，在所述第二电极109的图形上形成保护层110，并形成贯穿所述保护层110、所述振膜层105和所述支撑层104并暴露出部分所述第一电极102的第一连接孔111，以及贯穿所述保护层110并暴露出部分所述第二电极109的第二连接孔112。

在本发明的其他一些实施例中，如图3j所示，在形成牺牲层103之前，还可以在第一电极102的图形上形成腐蚀阻挡层113，避免在去除牺牲层103的过程中，对第一电极102造成影响。此时，第一连接孔111需要贯穿保护层110、所述振膜层105、所述支撑层104和腐蚀阻挡层113。

请参考图4a-4k，图4a-4k为本发明实施例的压电式mems器件的制作方法的流程示意图，该制作方法包括：

步骤41：请参考图4a，提供玻璃基板201；

步骤42：请参考图4b，在所述玻璃基板201上形成牺牲层202并对所述牺牲层202进行图形化，形成所述牺牲层202的图形；

步骤43：请参考图4c，在所述牺牲层202的图形上形成支撑层203并对所述支撑层203进行图形化，形成所述支撑层203的图形，所述支撑层203的图形不覆盖所述牺牲层202的图形；

在本发明的另外一些实施例中，支撑层203的图形也可以覆盖部分牺牲层202的图形。

步骤44：请参考图4d，在所述牺牲层202的图形和所述支撑层203的图形上形成振膜层204并对所述振膜层204进行图形化，形成释放孔205，所述释放孔205贯穿所述振膜层204且暴露出部分所述牺牲层202的图形；

步骤45：请参考图4e，通过所述释放孔205去除所述牺牲层202的图形，形成所述空腔206；

步骤46：请参考图4f，形成用于填充所述释放孔205的填充图形207；

步骤47：请参考图4g，在所述振膜层204上形成第一电极208的图形；

步骤48：请参考图4h，形成中间绝缘层209的图形；

步骤49：请参考图4i，在所述第一电极208的图形上形成压电材料层210并进行图形化，形成压电材料层210的图形；

步骤410：请参考图4j，在所述压电材料层210的图形上形成第二电极211的图形；

步骤411：请参考图4k，在所述第二电极211的图形上形成保护层212，并形成贯穿所述保护层212并暴露出部分所述第一电极208的第一连接孔213，以及贯穿所述保护层212并暴露出部分所述第二电极211的第二连接孔214。

请参考图5a-5h，图5a-5h为本发明实施例的压阻式mems器件的制作方法的流程示意图，该制作方法包括：

步骤51：请参考图5a，提供玻璃基板301；

步骤52：请参考图5b，在所述玻璃基板301上形成牺牲层302并对所述牺牲层302进行图形化，形成所述牺牲层302的图形；

步骤53：请参考图5c，在所述牺牲层302的图形上形成支撑层303并对所述支撑层303进行图形化，形成所述支撑层303的图形，所述支撑层303的图形不覆盖所述牺牲层302的图形；

在本发明的另外一些实施例中，支撑层303的图形也可以覆盖部分牺牲层302的图形。

步骤54：请参考图5d，在所述牺牲层302的图形和所述支撑层303的图形上形成振膜层304并对所述振膜层304进行图形化，形成释放孔305，所述释放孔305贯穿所述振膜层304且暴露出部分所述牺牲层302的图形；

步骤55：请参考图5e，通过所述释放孔305去除所述牺牲层302的图形，形成所述空腔306；

步骤56：请参考图5f，形成用于填充所述释放孔306的填充图形307；

步骤57：请参考图5g，在所述振膜层304上形成压阻材料层308的图形和导电线309的图形，所述压阻材料层308与所述导电线309相连；

步骤58：请参考图5h，在所述压阻材料层308的图形和导电线309的图形上形成保护层310，并形成贯穿所述保护层310并暴露出部分所述导电线309的连接孔311。

上述各实施例中，mems器件上的图形的形成所用的设备、材料和工艺条件，均是基于制作显示面板的条件来实施，与现有技术中采用硅基mems工艺不同。

上述各实施例中形成的mems器件可用作cmut(电容式微机械超声换能器)、pmut(压电式微机械超声换能器)、压力传感器、硅麦克风、加速度计、扬声器、微镜阵列等各类器件。

本发明实施例还提供一种mems器件，包括：

玻璃基板；

设置于所述玻璃基板上的mems元件，所述mems元件包括振膜层以及用于为所述振膜层提供振动空间的空腔。

本发明实施例中，所述玻璃基板为显示领域所用的玻璃基板，如显示领域不同世代线所用的玻璃基板，显示领域所用的玻璃基板的尺寸比硅晶圆衬底的尺寸(主要为6寸和8寸)要大很多，能够实现大型阵列式mems器件的制作。同时，由于显示领域所用的玻璃基板的尺寸较大，也可以降低制作mems器件的加工制造成本。

本发明实施例中，mems器件为振膜类mems器件，即能够在显示领域所用的玻璃基板上实现大型阵列式振膜类mems器件，降低mems器件制作成本，同时，也有利于振膜类mems器件与玻璃基板上的显示模组的集成。

本发明实施例中，可选的，所述玻璃基板的尺寸大于或等于预设尺寸。

可选的，所述玻璃基板为方形玻璃基板。

目前，显示领域所用的玻璃基板的最小尺寸为370mm×470mm(2.5代线所用的玻璃基板)，因而，可选地，所述预设尺寸为370mm×470mm。

在本发明的一些实施例中，所述mems元件为电容式mems元件，所请参考上述图3i，所述mems元件包括：

设置于所述玻璃基板101上的第一电极102的图形；

设置于所述第一电极102上的支撑层104的图形，所述支撑层104的图形围成空腔106；

设置于所述支撑层104的图形和所述空腔106上的振膜层105的图形；

贯穿所述振膜层105的释放孔以及填充于所述释放孔内的填充图形108；

设置于所述振膜层105上的第二电极109的图形；

设置于所述第二电极109的图形上的保护层110；

贯穿所述保护层110、所述振膜层105和所述支撑层104并暴露出所述第一电极102的第一连接孔111，贯穿所述保护层110并暴露出部分所述第二电极109的第二连接孔112。

在本发明的一些实施例中，所述mems元件为压电式mems元件，如上述图4k所示，所述mems元件包括：

设置于所述玻璃基板201上的支撑层203的图形，所述支撑层203的图形围成空腔206；

设置于所述支撑层203的图形和所述空腔206上的振膜层204的图形；

贯穿所述振膜层204的释放孔以及填充于所述释放孔内的填充图形207；

设置于所述振膜层204上的第一电极208的图形；

中间绝缘层209的图形；

设置于所述第一电极208的图形上的压电材料层210的图形；

设置于所述压电材料层210的图形上的第二电极211的图形；

设置于所述第二电极211的图形上的保护层212；

贯穿所述保护层212并暴露出所述第一电极208的第一连接孔213，贯穿所述保护层212并暴露出部分所述第二电极211的第二连接孔214。

在本发明的一些实施例中，所述mems元件为压阻式mems元件，如上述图5h所示，所述mems元件包括：

设置于所述玻璃基板301上的支撑层303的图形，所述支撑层303的图形围成空腔306；

设置于所述支撑层303的图形和所述空腔306上的振膜层304的图形；

贯穿所述振膜层304的释放孔以及填充于所述释放孔内的填充图形307；

设置于所述振膜层304上的压阻材料层308的图形和导电线309的图形，所述压阻材料层308与所述导电线309相连；

设置于所述压阻材料层308的图形和导电线309的图形上的保护层310；

贯穿所述保护层310并暴露出所述导电线309的连接孔311。

上述各实施例中的mems器件可用作cmut、pmut、压力传感器、硅麦克风、加速度计、扬声器、微镜阵列等各类器件。

本发明实施例还提供一种显示基板，包括上述任一实施例中的mems器件。

本发明实施例还提供一种显示装置，包括上述显示基板。

除非另作定义，本发明中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。