一种mems器件及其制备方法、电子装置的制造方法_2

文档序号:9573333阅读:来源:国知局
件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层,或者可以存在居间的元件或层。相反,当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时,则不存在居间的元件或层。应当明白,尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分,这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此,在不脱离本发明教导之下,下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。
[0048]空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等,在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白,除了图中所示的取向以外,空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如,如果附图中的器件翻转,然后,描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此,示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(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。
[0049]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。
[0050]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。
[0051]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。
[0052]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。
[0053]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。
[0054]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。
[0055]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。
[0056]所述MEMS器件的工作原理为:当所述震荡膜103收到外界压力之后,发生弯曲形变,震荡膜(Membrane)的运动产生电容的变化,Membrane在正常工作时会上下震动,Membrane材料会在锚部(Anchor)区域(如图lh中虚线圆圈所示)发生摩擦、松动,更严重时导致Membrane脱落,从而造成器件失效,因此需要对目前所述方法做进一步的改进,以便消除上述问题。
[0057]实施例1
[0058]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_2h对所述方法做进一步的说明。
[0059]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。
[0060]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。
[0061]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。
[0062]执行步骤202,在所述第一牺牲材料层202上形成支撑材料层203以及位于所述支撑材料层203上的间隔设置的晶核种子。
[0063]具体地,如图2b所示,在所述第一牺牲材料层202上形成支撑材料层203,所述支撑材料层203选用无定型材料,例如在该实施例中选用无定型石圭。
[0064]可选地,所述晶核种子间隔设置于所述支撑材料层203上方,所述晶核种子呈凸起的粒状结构,选用和后续工艺中形成的震荡膜具有较大粘附力的材料,例如所述晶核种子可以选用和所述支撑材料层203相同的材料,例如所述晶核种子选用硅晶种子(S1-nuclei seed)。
[0065]其中,所述支撑材料层203以及所述晶核种子的形成方法可以选用本领域常用的沉积方法,并不局限于某一种。
[0066]执行步骤203,图案化所述支撑材料层203以及所述晶核种子,以在所述第一牺牲材料层上形成间隔设置的两个支撑材料叠层。
[0067]具体地,如图2c所示,图案化所述支撑材料层203的方法包括:在所述支撑材料层203以及所述晶核种子上形成图案化的光刻胶层,然后以所述光刻胶层为掩膜蚀刻所述支撑材料层203以及所述晶核种子,以在所述第一牺牲材料层202上形成相互间隔成两部分的支撑材料叠层,最后去除所述光刻胶层,如图2c所示。
[0068]可选地,所述支撑材料叠层的位置位于所要形成的震荡膜锚部区域中,以在后续的步骤中作为形成凸起状震荡膜锚部的掩膜图案。
[0069]然后执行退火步骤,在该步骤中通过退火将所述晶核种子变为具有一定形状的凸起,例如形成多边形的凸起,六边形或者八边形,由所述晶核种子的性质决定。
[0070]当所述支撑材料层203选用无定型材料,所述晶核种子选用娃晶种子(S1-nucleiseed)时,在退火步骤之后,所述无定型硅的晶核种子形成多晶硅的凸起。
[0071]其中所述退火温度选用800-1200°C,退火时间为10_60分钟,但是所述退火条件并不局限于该示例。
[0072]其中,在每个所述支撑材料叠层中至少包含两个晶核种子,以在退火步骤之后至少形成两个凸起,以在后续的步骤中形成具有至少两个凸起形状的震荡膜锚部。
[0073]其中,所述两个凸起之间的间隔并不局
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