技术特征：
1.一种自对准多晶硅单晶硅混合mems垂直电极，其特征在于：由单晶硅可动电极、多晶硅固定电极、空腔、单晶硅衬底、单晶硅固定柱和边缘键合区构成，多晶硅固定电极通过二氧化硅层固定在单晶硅固定柱上，与单晶硅固定柱通过接触孔电连接；单晶硅固定柱键合在单晶硅衬底上，单晶硅固定柱与单晶硅衬底间有绝缘层；单晶硅可动电极连接mems功能结构；单晶硅可动电极与多晶硅固定电极间具有水平间距w，单晶硅可动电极底部低于多晶硅可动电极底部，高度差为d1，多晶硅固定电极顶部高于单晶硅可动电极，高度差为d2；单晶硅可动电极和多晶硅固定电极与单晶硅衬底间存在有空腔室，为单晶硅可动电极自由运动提供空间。2.根据权利要求1所述的自对准多晶硅单晶硅混合mems垂直电极，其特征在于：所述的mems功能结构是反光镜、质量块或振子。3.根据权利要求1或2所述的自对准多晶硅单晶硅混合mems垂直电极，其特征在于：多晶硅固定电极与单晶硅固定柱间存留有二氧化硅。4.一种自对准多晶硅单晶硅混合mems垂直电极的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在单晶硅圆片表面通过光刻胶掩模刻蚀单晶硅，形成第一凹腔、边缘键合区和固定键合柱；(2)在第一凹腔内通过光刻胶掩模刻蚀形成深沟槽，单晶硅圆片在水平方向上被深沟槽分割成单晶硅可动电极柱、单晶硅固定柱和边缘区，单晶硅固定柱上蚀刻形成第一凹腔台阶和固定键合柱，边缘区蚀刻形成边缘台阶；在垂直方向上被分割为衬底层和mems结构层；(3)氧化步骤(2)处理后的单晶硅圆片，生成二氧化硅层，然后在第一凹腔台阶上通过光刻胶掩模刻蚀二氧化硅层，形成接触孔；(4)步骤(3)处理后的在单晶硅圆片表面通过原位参杂的cvd方法淀积多晶硅层并退火；(5)无掩模返刻多晶硅层，除去一部分多晶硅层，形成多晶硅第二表面，露出单晶硅固定柱和边缘区的二氧化硅层第一表面，多晶硅第二表面低于二氧化硅层第一表面；(6)用光刻胶掩模覆盖单晶硅固定柱，刻蚀多晶硅层，光刻胶掩模保护下的多晶硅未被刻蚀掉，形成多晶硅固定区，边缘台阶上的多晶硅被刻蚀掉，露出二氧化硅，深沟槽内的多晶硅被部分刻蚀掉，形成多晶硅第三表面，多晶硅第三表面低于单晶硅可动电极柱第一表面，深沟槽中剩余的多晶硅构成mems结构层的固定电极；(7)腐蚀掉步骤(6)处理过的单晶硅圆片的表面二氧化硅层，露出单晶硅可动电极柱第一表面和边缘键合区第一表面；然后除去光刻胶掩模，腐蚀除去固定键合柱表面的二氧化硅层，露出固定键合柱第一表面，形成结构圆片；(8)将步骤(7)的结构圆片键合到底板圆片上，形成键合圆片，所述的底板圆片由单晶硅衬底和绝缘层组成；(9)去除衬底层，露出深沟槽背面的二氧化硅层，用光刻胶掩模覆盖键合圆片的单晶硅固定柱和边缘键合区，刻蚀单晶硅，单晶硅可动电极柱被刻蚀，形成单晶硅可动电极柱第二表面，单晶硅可动电极柱第二表面低于深沟槽背面上的二氧化硅层第二表面；(10)除去键合圆片上的光刻胶，腐蚀掉多晶硅层与单晶硅可动电极柱之间的二氧化硅
层，释放单晶硅可动电极柱，形成单晶硅可动电极，深沟槽中的多晶硅形成多晶硅固定电极。5.根据权利要求4所述的自对准多晶硅单晶硅混合mems垂直电极的制造方法，其特征在于：步骤(3)也可以先热氧化单晶硅圆片，在所有表面都形成薄二氧化硅层，腐蚀掉薄二氧化硅层后，再热氧化单晶硅圆片，形成二氧化硅层。6.根据权利要求4所述的自对准多晶硅单晶硅混合mems垂直电极的制造方法，其特征在于：步骤(5)还可以是：先减薄多晶硅层，直至刚好露出第一凹腔台阶，再形成接触孔，然后二次淀积多晶硅层并退火，最后再减薄第二次淀积的多晶硅层。7.根据权利要求4所述的自对准多晶硅单晶硅混合mems垂直电极的制造方法，其特征在于：步骤(7)中单晶硅可动电极柱与多晶硅固定区之间的二氧化硅的腐蚀量大于多晶硅固定区与单晶硅固定柱之间的二氧化硅的腐蚀量。8.根据权利要求4所述的自对准多晶硅单晶硅混合mems垂直电极的制造方法，其特征在于：步骤(10)中多晶硅固定电极与单晶硅固定柱间存留有二氧化硅。9.根据权利要求4所述的自对准多晶硅单晶硅混合mems垂直电极的制造方法，其特征在于：单晶硅可动电极和多晶硅固定电极间的水平间距由步骤(3)生成的二氧化硅层的厚度决定。10.根据权利要求5所述的自对准多晶硅单晶硅混合mems垂直电极的制造方法，其特征在于：单晶硅可动电极和多晶硅固定电极间的水平间距由再热氧化单晶硅圆片生成的二氧化硅层的厚度决定。
技术总结
本发明公开一种自对准多晶硅单晶硅混合MEMS垂直电极及其制造方法，通过在单晶硅圆片上刻蚀多个深槽、氧化单晶硅圆片、淀积多晶硅的方法，形成多晶硅单晶硅混合MEMS垂直电极，单晶硅晶格完美、物理特性好，可用于制造可动电极和功能结构；多晶硅固定在单晶硅固定柱上作为固定电极。单晶硅可动电极和多晶硅固定电极通过一次光刻/刻蚀的图形决定，实现自对准，电极间水平方向的电极间距由二氧化硅层的厚度决定，本发明的多晶硅单晶硅混合MEMS垂直电极具有尺寸精度高、加工重复性好、性能一致性好，加工工艺简单的优点，而且由于不需要用到价格较高的SOI圆片，也降低了成本。也降低了成本。也降低了成本。
技术研发人员：华亚平 苏佳乐
受保护的技术使用者：北京芯动致远微电子技术有限公司
技术研发日：2022.12.27
技术公布日：2023/3/14