本實用新型屬于MEMS技術領域，更具體地，涉及一種利用犧牲層形成防粘附突點以及在運動質(zhì)量塊層和多晶埋層或襯底之間形成三氧化鋁粘附層的MEMS器件。

背景技術：

MEMS技術被譽為21世紀帶有革命性的高新技術，其發(fā)展始于20世紀60年代，MEMS是英文Micro Electro Mechanical System的縮寫，即微電子機械系統(tǒng)。微電子機械系統(tǒng)(MEMS)是近年來發(fā)展起來的一種新型多學科交叉的技術，該技術將對未來人類生活產(chǎn)生革命性的影響。MEMS的基礎技術主要包括硅各向異性刻蝕技術、硅鍵合技術、表面微機械技術、LIGA技術等，這些技術已成為研制生產(chǎn)MEMS必不可少的核心技術。

在以硅為基礎的MEMS加工技術中，部分產(chǎn)品如慣性傳感器中的加速度計、陀螺儀等微機械的器件，其微型結構部分的特征尺寸為100nm～1mm，在該尺寸下微型結構的表面積與體積之比有所提高，范德華力、表面張力、靜電力等與微型結構件表面積相關的表面作用逐漸增強，在微型結構制造和應用過程中，當表面吸附力大于微結構的彈性恢復力時，相鄰的微型結構(或稱為可動質(zhì)量塊)或微型結構與襯底之間將發(fā)生粘連，從而導致器件失效，使成品率下降。

粘連已成為微機械加工和應用過程中產(chǎn)生成品報廢的主要原因，嚴重制約了MEMS技術的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化應用。在實際的微機械成品開發(fā)過程中，由于范德華力等表面作用力和相對接觸面積近似成正比關系，當微結構面積較大時，兩者之間容易發(fā)生粘連現(xiàn)象，而當一個微結構的接觸面積很小時，如一個很小的突點，這樣即使有接觸，其微結構的彈性恢復力遠大于小突點的表面吸附力，因此就不會發(fā)生粘連，基于該原理，一般的慣性傳感器設計和制造過程中，微型結構件的平面方向(X和Y方向)可以通過版圖設計，在圖形布局時事先設計好防粘附的小突點，以減少水平運動方向的接觸面積從而防止運動過程中水平方向發(fā)生粘連，但垂直Z方向上一般沒有該防粘連的小突點設計，即使有防粘連的小突點，器件運動部件在工作過程中，還容易發(fā)生粘附的運動失效，最后導致使整個器件失效。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種利用犧牲層形成防粘附突點以及在運動質(zhì)量塊層和多晶埋層或襯底之間形成三氧化鋁粘附層的MEMS器件。

根據(jù)本實用新型的一方面，提供一種MEMS器件，包括：基底；多晶埋層，位于所述基底上，所述多晶埋層圖形化一個或多個多晶圖形；犧牲層，位于所述多晶埋層上，所述犧牲層中具有空腔，所述多晶圖形的至少一部分位于所述空腔內(nèi)；運動質(zhì)量塊層，所述運動質(zhì)量塊層的至少一部分由所述多晶埋層支撐，所述運動質(zhì)量塊層包括位于所述空腔上方的運動質(zhì)量塊，所述運動質(zhì)量塊朝向所述空腔的表面具有向所述空腔突出的突點；其中，所述MEMS器件還包括：防粘附層，位于所述多晶埋層與所述運動質(zhì)量塊層之間的裸露表面上。

優(yōu)選地，所述犧牲層的材料為氧化材料。

優(yōu)選地，所述犧牲層的材料為氧化硅。

優(yōu)選地，所述基底包括半導體襯底和位于所述半導體襯底上的隔離層，所述多晶埋層和犧牲層位于所述隔離層上。

優(yōu)選地，所述突點的形狀為方形或V型，所述突點自所述運動質(zhì)量塊層朝向所述空腔的表面突出的高度為0.5μm至0.8μm。

優(yōu)選地，所述MEMS器件還包括：金屬層，位于所述運動質(zhì)量塊層上，所述金屬層包括引線和/或用于與封帽硅片鍵合的鍵合區(qū)。

優(yōu)選地，所述運動質(zhì)量塊層中具有通孔，所述運動質(zhì)量塊層經(jīng)由所述通孔與所述多晶埋層相連接。

優(yōu)選地，所述多晶埋層和/或所述運動質(zhì)量塊層的材料為多晶硅。

優(yōu)選地，所述防粘附層的材料為三氧化鋁。

優(yōu)選地，所述防粘附層的厚度為2nm～10nm。

根據(jù)本實用新型的另一方面，提供一種MEMS器件的制造方法，包括：提供基底；在所述基底上形成多晶埋層并圖形化，以形成一個或多個多晶圖形；形成覆蓋所述多晶埋層的犧牲層；對所述犧牲層的上表面進行刻蝕以形成凹坑；在所述犧牲層的上表面形成運動質(zhì)量塊層，所述運動質(zhì)量塊層填充所述凹坑；對所述運動質(zhì)量塊層進行圖形化以形成運動質(zhì)量塊，并在所述運動質(zhì)量塊層形成深槽，所述深槽底部露出所述犧牲層；通過所述深槽對所述犧牲層進行腐蝕以在所述運動質(zhì)量塊下方的犧牲層中形成空腔，填充在所述凹坑中的運動質(zhì)量塊層向所述空腔突出；在所述多晶埋層與所述運動質(zhì)量塊層之間的裸露表面上形成防粘附層。

優(yōu)選地，所述犧牲層的材料為氧化材料。

優(yōu)選地，所述犧牲層的材料為氧化硅。

優(yōu)選地，提供基底包括：提供半導體襯底；在所述半導體襯底上形成隔離層，所述多晶埋層和犧牲層位于所述隔離層上。

優(yōu)選地，所述凹坑的形狀為方形或V型，深度為0.5μm至0.8μm。

優(yōu)選地，采用HF酸熏蒸的方式對所述犧牲層進行腐蝕。

優(yōu)選地，在對所述運動質(zhì)量塊層進行圖形化之前還包括：在所述運動質(zhì)量塊層上形成金屬層，并對所述金屬層進行圖形化以形成引線和/或用于與封帽硅片鍵合的鍵合區(qū)。

優(yōu)選地，在形成所述運動質(zhì)量塊層之前還包括：在所述犧牲層中形成通孔，所述運動質(zhì)量塊層經(jīng)由所述通孔與所述多晶埋層連接。

優(yōu)選地，所述多晶埋層和/或運動質(zhì)量塊層的材料為多晶硅。

優(yōu)選地，所述防粘附層的材料為三氧化鋁。

優(yōu)選地，所述防粘附層的厚度為2nm～10nm。

本實用新型實施例的MEMS器件中，運動質(zhì)量塊層在朝向下方空腔的表面上具有突點，該突點可以有效地減小運動質(zhì)量塊層與多晶埋層的接觸面積，從而減少或防止粘連，避免器件失效；運動質(zhì)量塊層與多晶埋層之間裸露的表面上形成三氧化鋁防粘附層，由于三氧化鋁的疏水性和低表面粘附力，既起到雙重防粘附的目的，又不影響器件性能。

此外，本實用新型實施例的MEMS器件的制造方法中，在犧牲層的上表面形成凹坑，而運動質(zhì)量塊層形成于犧牲層上并填充凹坑，在將犧牲層部分移除后，填充在凹坑內(nèi)的運動質(zhì)量塊層形成突點，減小了運動質(zhì)量塊與多晶埋層的接觸面積，從而可以減少或防止粘連，避免器件失效；在運動質(zhì)量塊與多晶埋層之間裸露的表面上形成三氧化鋁防粘附層，由于三氧化鋁的疏水性和低表面粘附力，既起到雙重防粘附的目的，又不影響器件性能。

附圖說明

通過以下參照附圖對本實用新型實施例的描述，本實用新型的上述以及其他目的、特征和優(yōu)點將更為清楚，在附圖中：

圖1是根據(jù)本實用新型實施例的MEMS器件的制造方法的流程示意圖；

圖2至圖11是根據(jù)本實用新型實施例的MEMS器件的制造方法中各個步驟對應的器件剖面示意圖。

具體實施方式

以下將參照附圖更詳細地描述本實用新型的各種實施例。在各個附圖中，相同的元件采用相同或類似的附圖標記來表示。為了清楚起見，附圖中的各個部分沒有按比例繪制。

本實用新型可以各種形式呈現(xiàn)，以下將描述其中一些示例。

圖1是根據(jù)本實用新型實施例的MEMS器件的制造方法的流程示意圖。如圖1所示，根據(jù)本實施例的MEMS器件的制造方法可以包括如下步驟。

在步驟S101中，提供基底。

在步驟S102中，在所述基底上形成多晶埋層并圖形化，以形成一個或多個多晶圖形。

在步驟S103中，形成覆蓋所述多晶埋層的犧牲層。

在步驟S104中，對所述犧牲層的上表面進行刻蝕以形成凹坑。

在步驟S105中，在所述犧牲層的上表面形成運動質(zhì)量塊層，所述運動質(zhì)量塊層填充所述凹坑。

在步驟S106中，對所述運動質(zhì)量塊層進行圖形化以形成運動質(zhì)量塊，并在所述運動質(zhì)量塊層形成深槽，所述深槽底部露出所述犧牲層。

在步驟S107中，通過所述深槽對所述犧牲層進行腐蝕以在所述運動質(zhì)量塊下方的犧牲層中形成空腔，填充在所述凹坑中的運動質(zhì)量塊層向所述空腔突出。

在步驟S108中，在所述多晶埋層與所述運動質(zhì)量塊層之間的裸露表面上形成防粘附層。

下面參照圖2至圖11進行詳細說明。

如圖2所示，首先提供基底10，然后在所述基底10上形成隔離層102。作為一個優(yōu)選的例子，該基底10可以為半導體襯底101。更加具體而言，半導體襯底101可以是常規(guī)半導體工藝中的硅襯底，例如可以是晶向為<100>的N型硅襯底。隔離層102的材料可以是常規(guī)半導體工藝中的絕緣材料，例如氧化硅。例如，可以使用熱氧化、低壓化學氣相淀積(LPVCD)或者等離子增強型化學氣相淀積(PECVD)等方法在半導體襯底101上形成氧化硅材質(zhì)的隔離層102。隔離層102的典型厚度可以是2μm至3μm。

如圖3所示，在所述隔離層102上形成多晶埋層103并圖形化，以形成一個或多個多晶圖形。多晶埋層103的材料例如可以是多晶硅或摻雜的多晶硅，但并不限于此。

進一步而言，通過低壓化學氣相淀積(LPVCD)在所述隔離層102上形成摻雜的多晶硅，并對其圖形化。淀積時的溫度可以是570℃至630℃，淀積形成的多晶層的厚度可以是0.6μm至1.0μm。然后，通過半導體業(yè)界的光刻和刻蝕工藝形成包括釋放孔在內(nèi)的圖形化。多晶埋層103可用作器件下層布線或用作電容極板。

如圖4所示，形成覆蓋所述多晶埋層103的犧牲層104。所述犧牲層104的材料可以是氧化材料，優(yōu)選為氧化硅。例如，可以通過低壓化學氣相淀積(LPVCD)或等離子增強型化學氣相淀積(PECVD)的方法形成氧化硅材質(zhì)的犧牲層104，其厚度通?？梢允?.0μm至2.0μm。

如圖5所示，對所述犧牲層104的上表面進行刻蝕以形成凹坑A。進一步而言，可以采用常規(guī)半導體工藝中的光刻工藝，在犧牲層104的上表面形成凹坑A的圖形窗口，然后通過干法刻蝕或濕法刻蝕等方法形成凹坑A。凹坑A的深度即為后續(xù)形成的突點的高度，優(yōu)選地，凹坑103的深度為0.5μm至0.8μm。凹坑103的平面形狀和尺寸可以根據(jù)實際需要進行設定，例如方形或V型等。優(yōu)選地，凹坑A的圖形窗口的大小為1μm至4μm。作為一個非限制性的例子，凹坑A的平面形狀可以是4μm*0.6μm的方形。

如圖6所示，對所述犧牲層104進行刻蝕，以形成通孔B，通孔B的底部露出所述多晶埋層103。

進一步而言，可以采用常規(guī)半導體的光刻工藝，在犧牲層104上形成通孔B的窗口，之后通過干法刻蝕或濕法刻蝕等方法形成通孔B。通孔B的深度使得通孔B底部暴露出多晶埋層103。通孔B可用作后續(xù)運動質(zhì)量塊層105與多晶埋層103相連接的引線孔。

如圖7所示，在所述犧牲層104的上表面形成運動質(zhì)量塊層105，所述運動質(zhì)量塊層填充所述凹坑。該運動質(zhì)量塊層105的材料例如可以是多晶硅或摻雜的多晶硅，但并不限于此。

進一步而言，可以使用低壓化學氣相淀積(LPVCD)的方法，在犧牲層104上淀積摻雜的多晶硅，用作種子多晶層。淀積時的溫度可以是570℃至630℃，淀積形成的種子多晶層的厚度可以是0.6μm至1.0μm。然后，然后通過常規(guī)半導體工藝外延的方法，使該種子多晶層生長到15～25u厚度，通過CMP拋光的方法，使其表面平坦化，從而形成運動質(zhì)量塊層105。在運動質(zhì)量塊層105的底部，運動質(zhì)量塊層105還填充凹坑A。其中，填充在凹坑A的部分形成后續(xù)的突點，可以防止粘連。通孔B使運動質(zhì)量塊層105與多晶埋層103相連接。

如圖8所示，在所述運動質(zhì)量塊層10上形成金屬層106，并對所述金屬層106圖形化形成引線。進一步而言，可以采用常規(guī)半導體工藝中的濺射或蒸發(fā)工藝，在運動質(zhì)量塊層10上沉積金屬層106，其厚度可以是1μm～2μm，其材料可以是純鋁(Al)、鋁硅(Al-Si1％)、或者Ti+TiN+Al-Si。之后，通過半導體業(yè)界的光刻和刻蝕工藝對金屬層106進行圖形化，可作為器件的引線層及和封帽硅片的共晶鍵合金屬層。

如圖9所示，對所述運動質(zhì)量塊層105進行圖形化以形成運動質(zhì)量塊，并在所述運動質(zhì)量塊層105形成深槽，所述深槽底部露出所述犧牲層104。

進一步而言，通過常規(guī)半導體光刻工藝方法，使所述運動質(zhì)量塊層105形成運動質(zhì)量塊圖形，通過專門的深槽刻蝕機，一般可以選用美國Alcatel公司的AMS200深槽刻蝕機等刻蝕設備，利用MEMS業(yè)界常規(guī)Bosch工藝，刻蝕深槽。

如圖10所示，通過所述深槽對所述犧牲層104進行腐蝕以在所述運動質(zhì)量塊下方的犧牲層104中形成空腔，填充在所述凹坑中的運動質(zhì)量塊層105向所述空腔突出。

進一步而言，對于氧化硅材質(zhì)的犧牲層104，可以采用HF酸氣相熏蒸的方式，將運動質(zhì)量塊層105和基底10之間的犧牲層104腐蝕移除，使得運動質(zhì)量塊層105被釋放，得到運動質(zhì)量塊。釋放后的運動質(zhì)量塊層105在運動時，至少部分會進入犧牲層104中的空腔。在犧牲層104被部分移除后，位于凹坑A內(nèi)的運動質(zhì)量塊層105暴露出來，形成了突點。該突點可以減小運動質(zhì)量塊層105與多晶埋層103之間的接觸面積或者與或基底10之間的接觸面積，如此，即使發(fā)生接觸，由于彈性恢復力遠大于突點的表面吸附力，因此并不會發(fā)生粘連。

如圖11所示，在所述基底10和所述運動質(zhì)量塊層105之間的裸露表面上形成防粘附層。所述防粘附層的材料為三氧化鋁。

進一步而言，利用原子層淀積(ALD)設備，通過三甲基鋁和水作為淀積源，控制反應室溫度在100℃～400℃的范圍內(nèi)，壓力在數(shù)個毫巴內(nèi)，在所述基底10和所述運動質(zhì)量塊層105之間的裸露表面上淀積三氧化鋁層111，其厚度可以是2nm～10nm。三氧化鋁的疏水性和低表面粘附力，既起到雙重防粘附的目的，又不影響器件性能。

本實用新型實施例的MEMS器件中，運動質(zhì)量塊層在朝向下方空腔的表面上具有突點，該突點可以有效地減小運動質(zhì)量塊層與多晶埋層的接觸面積，從而減少或防止粘連，避免器件失效；運動質(zhì)量塊層與多晶埋層之間裸露的表面上形成三氧化鋁防粘附層，由于三氧化鋁的疏水性和低表面粘附力，既起到雙重防粘附的目的，又不影響器件性能。

此外，本實用新型實施例的MEMS器件的制造方法中，在犧牲層的上表面形成凹坑，而運動質(zhì)量塊層形成于犧牲層上并填充凹坑，在將犧牲層部分移除后，填充在凹坑內(nèi)的運動質(zhì)量塊層形成突點，減小了運動質(zhì)量塊與多晶埋層的接觸面積，從而可以減少或防止粘連，避免器件失效；在運動質(zhì)量塊與多晶埋層之間裸露的表面上形成三氧化鋁防粘附層，由于三氧化鋁的疏水性和低表面粘附力，既起到雙重防粘附的目的，又不影響器件性能。

依照本實用新型的實施例如上文所述，這些實施例并沒有詳盡敘述所有的細節(jié)，也不限制該實用新型僅為所述的具體實施例。顯然，根據(jù)以上描述，可作很多的修改和變化。本說明書選取并具體描述這些實施例，是為了更好地解釋本實用新型的原理和實際應用，從而使所屬技術領域技術人員能很好地利用本實用新型以及在本實用新型基礎上的修改使用。本實用新型的保護范圍應當以本實用新型權利要求所界定的范圍為準。