一种mems器件及其制备方法、电子装置的制造方法_2

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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。
[0057]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。
[0058]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。
[0059]目前,所述MEMS器件的制备方法如图la-lh所示,首先提供基底101,在所述基底101上形成有第一牺牲材料层102和震荡膜(Membrane)材料层,如图la所示,然后图案化所述震荡膜(Membrane)材料层以形成震荡膜(Membrane) 103,以减小所述震荡膜(Membrane)的关键尺寸。
[0060]然后再次沉积第一牺牲材料层102,以覆盖所述震荡膜103,并图案化所述第一牺牲材料层102,以在所述震荡膜103的上方形成若干第一开口 10,露出所述震荡膜103,如图lb所示。
[0061]进一步,接着沉积第二牺牲材料层104,以填充所述第一开口 10,覆盖所述第一牺牲材料层102,同时在所述第二牺牲材料层中所述第一开口 10的上方形成凹槽11,如图lc所示。
[0062]然后在所述凹槽11之间的所述第二牺牲材料层104上形成定极板105,如图1d所示,其中所述定极板105和所述震荡膜103在后续步骤中形成电容器结构;接着在所述第二牺牲材料层104上形成限制层106,以填充所述凹槽11同时覆盖所述第二牺牲材料层104,如图le所示。
[0063]图案化所述基底101的背部,以形成第二开口,露出所述第一牺牲材料层102,如图1f所示,然后去除位于震荡膜103中间部位的上方和下方的第一牺牲材料层102和第二牺牲材料层104,以在所述震荡膜103和所述定极板105之间形成空腔,并露出所述震荡膜103上方的限制层106,如图lg所示。
[0064]当所述震荡膜103感受压力之后发生弯曲形变,其中所述限制层106可以避免震荡膜103过度形变,对所述震荡膜103起到保护作用,能够防止震荡膜(Membrane)由于震荡幅度太大而引起破裂,但是在震荡膜(Membrane)与限制层(Stop structure)冲击下,也会形成一些微弱损伤,造成MEMS器件提早失效。
[0065]实施例1
[0066]为了解决现有技术中存在的问题,本发明提供了一种MEMS器件的制备方法,下面结合附图2a_2i对所述方法做进一步的说明。
[0067]首先,执行步骤201,提供基底201,并在所述基底201上形成第一牺牲材料层202。
[0068]具体地,如图2a所示,其中所述基底201至少包括半导体衬底,所述半导体衬底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(SS0I)、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。半导体衬底上可以被定义有源区。
[0069]在所述基底上沉积第一牺牲材料层202,其中,所述第一牺牲材料层202可以选用与所述半导体衬底以及在所述第一牺牲材料层202上形成的震荡膜具有较大蚀刻选择比的材料,例如可选用氧化物层,例如Si02和掺碳氧化硅(S1C)等材料,但并不局限于上述示例。
[0070]执行步骤202,在所述第一牺牲材料层202上形成震荡膜材料层203并图案化,以在所述震荡膜材料层203中形成若干开口 20。
[0071]具体地,如图2a所示,在所述第一牺牲材料层202上沉积震荡膜材料层,以覆盖所述第一牺牲材料层202,其中,所述震荡膜材料层可以选用多晶硅、SiGe等材料,并不局限于某一种。在该实施例中,所述震荡膜材料层选用多晶硅。
[0072]在本申请中为了提高所述震荡膜的抗冲击性能,对所述震荡膜的形状做了进一步改进,将现有技术中方形结构的震荡膜变为多边形结构(至少是五边形或以上),例如图2i所示的六边形。
[0073]进一步,所述震荡膜材料层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震荡膜锚部。
[0074]图案化所述震荡膜材料层203,以形成若干开口 20具体地可以选用下述方法:在所述震荡膜材料层上形成掩膜层,所述掩膜层中形成有开口 20的图案,以所述掩膜层为掩膜蚀刻所述震荡膜材料层,以将所述开口 20的图案转移至所述震荡膜材料层中,形成所述开口 20,最后去除所述掩膜层。
[0075]在该步骤中,所述开口的形状为呈线形开口,所述线形开口为长条形,并且规则的排列,例如所述若干开口 20呈横向和/或纵向排列,以形成开口阵列,如图2i所示。
[0076]执行步骤203,沉积高K材料层并平坦化,以填充所述开口 20,形成震荡膜。
[0077]具体地,如图2b所示,在该步骤中,沉积高k材料层204以填充所述开口 20并覆盖所述震荡膜材料层203。
[0078]其中,所述高k材料层204可以选用诸如Ti02、A1203、Zr02、Hf02、Ta205、La203的高k电介质中的一种。或者所述高k材料层204还可以在Hf02中引入S1、Al、N、La、Ta等元素并优化各元素的比率来得到的高K材料等。
[0079]可选地,所述高k材料层204的形成方法可以是物理气相沉积工艺或原子层沉积工艺。
[0080]其中,所述高k材料层204的厚度并不局限于某一数值范围,能够完全填充所述开口 20即可。
[0081]然后执行平坦化步骤,在该步骤中平坦化所述高k材料层204至所述震荡膜材料层203,以露出所述震荡膜材料层203时停止,如图2c所示,在该步中可以使用半导体制造领域中常规的平坦化方法来实现表面的平坦化。该平坦化方法的非限制性实例包括机械平坦化方法和化学机械抛光平坦化方法。
[0082]执行步骤204,沉积第二牺牲材料层205,以覆盖所述震荡膜。
[0083]具体地,如图2d所示,在该步骤中步骤形成凹槽或者缺口,在后续的步骤中也不会形成限位件,以防止所述震荡膜振动幅度过大时碰到所述限位件,造成损坏。
[0084]在该步骤中选用共形沉积的方法沉积所述第二牺牲材料层205,其中,所述第二牺牲材料层205可以选用与所述半导体衬底以及所述震荡膜具有较大蚀刻选择比的材料,例如可选为氧化物层,例如Si02和掺碳氧化硅(S1C)等材料,并不局限于某一种。
[0085]可选地,所述第一牺牲材料层202和所述第二牺牲材料层205选用相同的材料。
[0086]执行步骤205,在所述第二牺牲材料层204上所述震荡膜的上方形成相互间隔的若干定极板206。
[0087]具体地,如图2e所示,在所述第二牺牲材料层205上形成若干定极板206,用于形成电容器的上电极,其中,所述定极板206可以选用本领域常用的导电材料,并不局限于某一种,在该实施例中可以选择多晶娃作为所述定极板206。
[0088]形成所述定极板206的方法包括但不局限于下述步骤:在所述第二牺牲材料层205上形成导电材料层;在所述导电材料层上形成图案化的掩膜层;以所述掩膜层为掩膜蚀刻所述导电材料层,以在所述震荡膜上方形成相互间隔的定极板206,最后去除所述掩膜层。
[0089]执行步骤206,沉积限制层207,以覆盖所述定极板206和所述第二牺牲材料层204。
[0090]如图2f所示,在所述定极板206和所述第二牺牲材料层205上沉积限制层207,其中所述限制层207可以选用氮化物层,例如SiN,但并不局限于该材料。
[0091]执行步骤207,图案化所述基底201的背面,以露出所述第一牺牲材料层202。
[0092]具体地,如图2g所示,在该步骤中反转所述基底201,以露出所述基底的背面,然后蚀刻所述基底的背面,以形成关键尺寸较大传感开口,露出所述第一牺牲材料层202。
[0093]其中,所述传感开口在后续的步骤中用于将外界压力传递至所述震荡膜,使所述震荡膜发生形变,以改变所述震荡膜和定极板之间的距离,从而改变两者之间的电容,对压力的变化做出定量的测量。
[0094]执行步骤208,去除所述震荡膜中间部位上方和下方的所述第一牺牲材料层202和所述第二牺牲材料层205,以形成空腔。
[0095]具体地,如图2h所示,在该步骤中选用双面蚀刻工艺,以同时去除所述震荡膜上方和下方的所述第一牺牲材料层202和所述第二牺牲材料层20。
[0096]其中,所述第一牺牲材料层202和所述第二牺牲材料层205均选用氧化物层时,可以选用TMAH的湿法蚀刻去除所述第一牺牲材料层202和所述第二牺牲材料层205。
[0097]所述TMAH溶液的质量分数为0.1 % -10%,所述湿
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