一种mems锚区结构及其制备方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种MEMS锚区结构及其制备方法。
【背景技术】
[0002]在过去的30年里，微机电系统(MEMS)技术取得了长足发展，各种MEMS器件大量涌现，加速度传感器、硅麦克风、压力计、陀螺仪、磁场传感器、数字微镜等多种MEMS器件纷纷商业化成功，伴随着这一过程，MEMS加工方法也得到不断完善和革新。在众多MEMS加工方法中，释放工艺是使用最广泛的工艺之一。目前，在MEMS释放工艺中，由于器件结构区往往需要较大的释放长度，或者，牺牲层释放时腐蚀速度的误差也比较大，为了确保锚区牺牲层剩余面积，常用的做法是将锚区面积设计得尽量大一些。
[0003]但是，这种做法也带来两个问题:(I)锚区结构层悬空面积增加，有损器件结构强度；(2)芯片面积增加，不利于器件小型化封装应用及成本控制。
[0004]有鉴于上述缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种在器件结构区释放长度较大或者牺牲层释放腐蚀速率的误差也比较大的情况下，有效减少且精确控制腐蚀剂对锚区牺牲层材料的腐蚀量，从而可以不用增加锚区面积设计，有利于器件小型化及确保整体结构强度，使其更具有产业上的利用价值。
【发明内容】
[0005]为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种有效减少且精确控制腐蚀剂对锚区牺牲层材料的腐蚀量，从而可以不用增加锚区面积设计，有利于器件小型化及确保整体结构强度的MEMS锚区结构。
[0006]本发明的一种MEMS锚区结构，其特征在于:包括下结构层，以及依次设置在所述下结构层上的牺牲层和上结构层，所述上结构层中设有释放孔，所述牺牲层中嵌设有若干释放阻挡件，阻隔牺牲层的部分与所述释放孔的连通、形成保留区。
[0007]进一步的，所述牺牲层中嵌设有多个释放阻挡件，在所述牺牲层的周向内侧和/或周向外侧分别形成所述保留区。
[0008]进一步的，至少两个所述释放阻挡件形成所述保留区。
[0009]进一步的，所述下结构层为衬底。
[0010]进一步的，所述下结构层为硅或者多晶硅或者氮化硅。
[0011]进一步的，所述牺牲层为氧化硅。
[0012]进一步的，所述释放阻挡件为氮化硅。
[0013]进一步的，所述上结构层为多晶硅或者氮化硅。
[0014]本发明还提供上述任一方案所述的一种MEMS锚区结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤:
[0015](I)在所述下结构层沉积形成所述牺牲层，并在表面刻蚀用于填充所述释放阻挡件的若干凹槽，所述凹槽贯通所述牺牲层；
[0016](2)在所述牺牲层上沉积一层所述释放阻挡件的材料，保留凹槽内的释放阻挡件材料形成释放阻挡件，去除剩余部分；
[0017](3)在所述牺牲层上沉积形成所述上结构层，并刻蚀形成所述释放孔。
[0018]借由上述方案，本发明至少具有以下优点:
[0019]1、本发明的MEMS锚区结构，通过在牺牲层设置释放阻挡件，形成保留区，从而在器件结构区释放长度较大或者牺牲层释放腐蚀速率的误差也比较大的情况下，能有效减少且精确控制腐蚀剂对锚区牺牲层材料的腐蚀量，从而可以不用增加锚区面积设计，有利于器件小型化及确保整体结构强度。
[0020]2、尤其是在牺牲层中嵌设多个释放阻挡件，在牺牲层的周向内侧和/或周向外侧分别形成保留区，有利于提高器件强度。特别是牺牲层中设置至少两个释放阻挡件形成保留区，在释放过程中，可以灵活调整释放时间，实现器件不同区域的锚区牺牲层保留区面积差别化。
[0021]3、下结构层可以简单的设置为衬底，也可以是其它的MEMS层结构。
[0022 ] 4、本发明MEMS锚区结构的制备方法，简单易操作，与标准CMOS工艺完全兼容，极具产业价值且易于推广。
[0023]上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。
【附图说明】
[0024]图1是本发明优选实施例中MEMS锚区结构的截面图；
[0025]1、下结构层，2、牺牲层，21、保留区，22、保留区，3、释放阻挡件，31、释放阻挡件，32、释放阻挡件，33、释放阻挡件，4、上结构层，41、释放孔。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0027]参见图1，本发明一较佳实施例所述的一种MEMS锚区结构，包括下结构层1，以及依次设置在下结构层I上的牺牲层2和上结构层4，上结构层4中设有释放孔41，牺牲层2中嵌设有若干释放阻挡件，阻隔牺牲层2的部分与释放孔41的连通，形成保留区。
[0028]具体的，牺牲层2中嵌设有多个释放阻挡件，在牺牲层2的周向内侧和周向外侧分别形成保留区21和保留区22。更具体的，牺牲层2设置释放阻挡件3形成保留区21，设置释放阻挡件31、释放阻挡件32和释放阻挡件33形成保留区22。
[0029]本实施例中下结构层I为衬底，各释放阻挡件和牺牲层2的材料选择，以同种腐蚀剂对释放阻挡件的腐蚀速率小于对牺牲层2的腐蚀速率为准。具体的，下结构层I为硅，牺牲层2为氧化硅。释放阻挡件3、释放阻挡件31、释放阻挡件32和释放阻挡件33均为氮化硅。上结构层4则为多晶硅。
[0030]下面以上述实施例中MEMS锚区结构的制备方法为例来说明本发明MEMS锚区结构的制备方法，但并不对本发明的MEMS锚区结构及其制备方法构成限制:
[0031](I)在下结构层I沉积一层氧化硅形成牺牲层2，并在表面光刻刻蚀用于填充释放阻挡件的若干凹槽，凹槽贯通牺牲层2。
[0032](2)在牺牲层2上沉积一层释放阻挡件的材料一一氮化硅，保留凹槽内的氮化硅形成释放阻挡件，而去除剩余部分。剩余部分的去除方法具体可以是整体刻蚀或者化学机械抛光(CMP)。
[0033](3)在牺牲层2上沉积多晶硅形成上结构层4，并光刻刻蚀形成上结构层4图形及释放孔41。
[0034]工作时，液态或者气态腐蚀剂从上结构层4中的释放孔41向内腐蚀牺牲层2材料，当腐蚀剂腐蚀到释放阻挡件时，腐蚀速率会下降很多，释放完成时，锚区牺牲层2保留区域外围的释放阻挡件材料仅被部分腐蚀掉，锚区牺牲层2的保留区21、22得到保护，从而可以精确控制锚区牺牲层2剩余面积，不需要额外增加锚区面积设计，有利于器件小型化及确保整体结构强度。其中，释放阻挡件31、释放阻挡件32和释放阻挡件33宽度各不相等，实现器件不同区域锚区牺牲层2剩余面积差别化。
[0035]以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种MEMS锚区结构，其特征在于:包括下结构层，以及依次设置在所述下结构层上的牺牲层和上结构层，所述上结构层中设有释放孔，所述牺牲层中嵌设有若干释放阻挡件，阻隔牺牲层的部分与所述释放孔的连通、形成保留区。2.根据权利要求1所述的一种MEMS锚区结构，其特征在于:所述牺牲层中嵌设有多个释放阻挡件，在所述牺牲层的周向内侧和/或周向外侧分别形成所述保留区。3.根据权利要求2所述的一种MEMS锚区结构，其特征在于:至少两个所述释放阻挡件形成所述保留区。4.根据权利要求1所述的一种MEMS锚区结构，其特征在于:所述下结构层为衬底。5.根据权利要求1所述的一种MEMS锚区结构，其特征在于:所述下结构层为硅或者多晶硅或者氮化硅。6.根据权利要求1所述的一种MEMS锚区结构，其特征在于:所述牺牲层为氧化硅。7.根据权利要求1所述的一种MEMS锚区结构，其特征在于:所述释放阻挡件为氮化硅。8.根据权利要求1所述的一种MEMS锚区结构，其特征在于:所述上结构层为多晶硅或者氮化娃。9.根据权利要求1-8任一项所述的一种MEMS锚区结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)在所述下结构层沉积形成所述牺牲层，并在表面刻蚀用于填充所述释放阻挡件的若干凹槽，所述凹槽贯通所述牺牲层； (2)在所述牺牲层上沉积一层所述释放阻挡件的材料，保留凹槽内的释放阻挡件材料形成释放阻挡件，去除剩余部分； (3)在所述牺牲层上沉积形成所述上结构层，并刻蚀形成所述释放孔。
【专利摘要】本发明涉及一种MEMS锚区结构及其制备方法，该锚区结构包括下结构层，以及依次设置在所述下结构层上的牺牲层和上结构层，所述上结构层中设有释放孔，所述牺牲层中嵌设有若干释放阻挡件，阻隔牺牲层的部分与所述释放孔的连通、形成保留区。本发明的MEMS锚区结构，通过在牺牲层设置释放阻挡件，形成保留区，从而在器件结构区释放长度较大或者牺牲层释放腐蚀速率的误差也比较大的情况下，能有效减少且精确控制腐蚀剂对锚区牺牲层材料的腐蚀量，从而可以不用增加锚区面积设计，有利于器件小型化及确保整体结构强度。
【IPC分类】B81B1/00, B81C1/00
【公开号】CN105621341
【申请号】CN201511016396
【发明人】赵成龙
【申请人】苏州工业园区纳米产业技术研究院有限公司
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2015年12月29日