Mems器件及其形成方法_2

文档序号:8378996阅读:来源:国知局
需要的MEMS器件。
【附图说明】
[0043]图1是现有一种MEMS电容式压力传感器的剖视图;
[0044]图2是本发明MEMS器件的形成方法一实施例的流程图;
[0045]图3至图13是本发明MEMS器件的形成方法各个步骤的示意图;
[0046]图14是本发明MEMS器件的俯视图;
[0047]图15是图14沿CC’线的剖视图。
【具体实施方式】
[0048]现有技术中MEMS电容式压力传感器为提高MEMS电容式压力传感器的灵敏度,需要增大MEMS电容式压力传感器所占的面积。
[0049]本发明提供一种MEMS器件及其形成方法,第一、第二电极板位于衬底上的感应膜层上表面,所述第一、第二电极板垂直于所述衬底表面方向,所述第一、第二电极板为包括主体部分和多个梳齿部分的梳状,所述梳状的第一电极板、第二电极板相对设置,并且梳状的第一电极板、第二电极板的梳齿部分互相交叉排列,通过这种排列模式,使得在占用衬底面积不增大的情况下,所述第一电极板、第二电极板形成的平板电容的面积有效增大,并且可以利用所述梳齿部分的形状来调节所述平板电容的大小,节约了所述MEMS器件所占的面积。
[0050]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
[0051]本发明首先提供一种MEMS器件的形成方法,图2是本发明一种MEMS器件的形成过程的流程图。参考图2,本发明一种MEMS器件的形成过程分为以下步骤:
[0052]步骤SI,提供衬底,在衬底中形成硅通孔;
[0053]步骤S2,在所述硅通孔及衬底表面及形成第一牺牲层;
[0054]步骤S3,在所述第一牺牲层及所述衬底表面覆盖感应膜层;
[0055]步骤S4,在位于所述第一牺牲层上的感应膜层表面形成第二牺牲层;
[0056]步骤S5,在第一牺牲层上的感应膜层上形成两个相对设置的梳状的第一电极板、第二电极板,第一电极板、第二电极板垂直于所述衬底表面方向,所述梳状的第一电极板、第二电极板分别包括主体部分和多个梳齿部分,所述主体部分位于感应膜表面且相对设置;所述梳齿部分位于第二牺牲层表面,第一电极板、第二电极板的梳齿部分在平行衬底表面方向交叉排布;
[0057]步骤S6,去除所述第一牺牲层、第二牺牲层,在所述第一牺牲层所在位置相应形成空腔,在第二牺牲层所在位置相应形成空隙。
[0058]图3至图11是本发明一种MEMS器件的形成过程的示意图,下面结合图3至图11对本发明一种MEMS器件的形成过程进行详细说明。
[0059]请参考图3,执行步骤SI,提供衬底100。本实施例中,衬底100为硅衬底。
[0060]在提供衬底之后在衬底100中形成硅通孔101,在本实施例中,所述硅通孔101在平行衬底100表面方向上为条状,形成硅通孔101的工艺与现有技术相同,在此不再赘述。
[0061]请参考图4,执行步骤S2,在所述衬底100表面及硅通孔101中形成第一牺牲层102,用于定义后续形成的空腔的位置和尺寸。在本实施例中,所述第一牺牲层102的材料为无定形碳,无定形碳的去除工艺简单,对其他层的影响较小,在其他实施例中所述第一牺牲层102的材料还可以为锗硅或有机抗蚀剂材料等其他材料。
[0062]具体地,形成第一牺牲层102的步骤包括:通过化学气相沉积法填充硅通孔101直至无定形碳覆盖衬底100表面;再通过光刻去除远离所述硅通孔101的无定形碳,形成露出远离娃通孔101的娃衬底表面的第一牺牲层102。
[0063]在本实施例中,所述第一牺牲层102在MEMS器件的剖面上为上宽下窄的“T”形,位于衬底100表面以上的第一牺牲层102的宽度大于硅通孔的宽度,这样的好处在于,后续形成的对应第一牺牲层102的空腔可以更好地反应MEMS器件所受的压力,但本发明对所述第一牺牲层102是否为上宽下窄的“T”形不做限制。
[0064]请参考图5,执行步骤S3,在所述第一牺牲层102及第一牺牲层102露出的衬底100表面覆盖感应膜层103。
[0065]位于所述第一牺牲层102上方的感应膜层构成MEMS器件中的感应膜片,所述感应膜片的作用是感应外界的压力而发生形变。
[0066]在本实施例中,感应膜层103材料为氧化硅,可以采用化学气相沉积法形成。
[0067]在其他实施例中,所述感应膜层103的材料还可以为包括氮化硅、碳化硅、氮氧化硅等其他绝缘材料,所述感应膜层103的结构可以为单层结构或堆叠结构。
[0068]请参考图6,执行步骤S4,在所述第一牺牲层102上的感应膜层103表面形成第二牺牲层104,所述第二牺牲层104在图6中平行所述衬底100方向上的宽度比所述第一牺牲层小,这样的好处在于,可以使得后续沿第二牺牲层104侧壁形成的两相对设置的电极板之间间距更小,提高MEMS器件的灵敏度。
[0069]第二牺牲层104的厚度对应后续第一电极板、第二电极板的多个梳齿部分下的空隙的高度,即梳齿部分下边缘与感应膜层103的距离,通过调节第二牺牲层104的厚度,可以调节梳齿部分下边缘与感应膜层103的距离,改变第一电极板、第二电极板之间相对面积的大小,以调节第一电极板、第二电极板形成的平板电容的大小;通过调节梳齿部分下边缘与感应膜层103的距离,还可以调节第一电极板、第二电极板因受到外力的牵扯而发生形变的灵敏度。
[0070]在本实施例中,所述第二牺牲层104的材料为无定形碳,无定形碳的去除工艺简单,对其他层的影响较小,在其他实施例中所述第二牺牲层104的材料还可以为锗硅或有机抗蚀剂材料等其他材料。
[0071]需要说明的是,在本实施例中,所述第一牺牲层102的材料与所述第二牺牲层104的材料相同,均为无定形碳,这样的好处在于,可以统一的去除所述第一牺牲层102与所述第二牺牲层104,简化了工艺,在其他实施例中,所述第一牺牲层102的材料与所述第二牺牲层104的材料也可以不相同。
[0072]请参考图7,图7示出了所述第二牺牲层104在平行所述衬底100表面平面上的形状,在本实施例中,所述第二牺牲层104在平行所述衬底100表面平面上呈带状。
[0073]结合参考图8、图9、图10以及图11,执行步骤S5,在第一牺牲层上的感应膜层上形成两个相对设置的梳状的第一电极板107、第二电极板108。
[0074]具体地,如图8所示,先在所述第二牺牲层104及所述感应膜层103表面覆盖电极层 105。
[0075]在本实施例中,所述电极层105的材料为铜,铜的韧性较好,可以承受比较大的压力而不损伤,在其他实施例中所述电极层105的材料还可以为其他金属,例如钨、铝;所述电极层105的材料还可以是多晶硅。
[0076]图9、图10示出了 MEMS器件的俯视图,图11为图10沿AA’线的剖视图,如图9所示,在所述电极层上形成图形化的掩模层,所述图形化的掩模层具有对应MEMS器件的第一、第二电极板的梳状图形201。
[0077]如图10、图11所示,以所述图形化的掩模层为掩模,对所述电极层105进行刻蚀,在梳状图形201覆盖下的电极层105被完整保留,形成两个垂直于所述衬底表面方向且相对设置的第一电极板107、第二电极板108。
[0078]将未在梳状图形201覆盖下的电极层105刻蚀掉一定深度,其中位于第一梳状图形201外侧的残余的电极层105构成具有一定厚度的第一支撑电极106A、第二支撑电极106B,其中梳状图形201内侧的电极层105被刻蚀干净,露出第二牺牲层104的表面。
[0079]所述第一支撑电极106A覆盖在第一牺牲层102外侧的感应膜层103表面,与第一电极板107相连;所述第二支撑电极106B覆盖在第
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