Mems器件及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及MEMS技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種利用犧牲層形成防粘附突點的MEMS器 件及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] MEMS技術(shù)被譽為21世紀(jì)帶有革命性的高新技術(shù)，其發(fā)展始于20世紀(jì)60年代， MEMS是英文MicroElectroMechanicalSystem的縮寫，即微電子機械系統(tǒng)。微電子機械 系統(tǒng)（MEM巧是近年來發(fā)展起來的一種新型多學(xué)科交叉的技術(shù)，該技術(shù)將對未來人類生活 產(chǎn)生革命性的影響。MEMS的基礎(chǔ)技術(shù)主要包括娃各向異性刻蝕技術(shù)、謹(jǐn)娃鍵合技術(shù)、表面 微機械技術(shù)、LIGA技術(shù)等，運些技術(shù)已成為研制生產(chǎn)MEMS必不可少的核屯、技術(shù)。
[0003] 在W娃為基礎(chǔ)的MEMS加工技術(shù)中，部分產(chǎn)品如慣性傳感器中的加速度計、巧螺儀 等微機械器件，其微型結(jié)構(gòu)部分的特征尺寸為IOOnm~1mm，在該尺寸下微型結(jié)構(gòu)的表面積 與體積之比有所提高，使得范德華力、表面張力、靜電力等與微型結(jié)構(gòu)件表面積相關(guān)的表面 作用逐漸增強。在微型結(jié)構(gòu)的制造和應(yīng)用過程中，當(dāng)表面吸附力大于微型結(jié)構(gòu)的彈性恢復(fù) 力時，相鄰的微型結(jié)構(gòu)（或稱為可動質(zhì)量塊）或微型結(jié)構(gòu)與襯底之間將發(fā)生粘連，從而導(dǎo)致 器件失效，使成品率下降。
[0004] 粘連已成為微機械加工和應(yīng)用過程中產(chǎn)生成品報廢的主要原因，嚴(yán)重制約了MEMS 技術(shù)的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)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(guān)系。當(dāng)微型結(jié)構(gòu)面積較大時，兩者之間容易發(fā)生粘連現(xiàn)象，而 當(dāng)一個微結(jié)構(gòu)的接觸面積很小時，如一個很小的突點，運樣即使有接觸，其微型結(jié)構(gòu)的彈性 恢復(fù)力遠(yuǎn)大于小突點的表面吸附力，因此就不會發(fā)生粘連?；谠撛恚话愕膽T性傳感器 設(shè)計和制造過程中，微型結(jié)構(gòu)件的平面方向狂和Y方向）可W通過版圖設(shè)計，在圖形布局 時事先設(shè)計好防粘附的小突點，W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。但是，現(xiàn)有技術(shù)并未解決如何在微型結(jié)構(gòu)件的垂直方向上設(shè)置防粘連的小 突點的問題。因此，器件在工作過程中，還容易發(fā)生垂直方向上的運動失效，最后導(dǎo)致使整 個器件失效。

【發(fā)明內(nèi)容】
陽0化]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種MEMS器件及其制造方法，運動質(zhì)量塊具有 向下方空腔突出的突點，減小了運動質(zhì)量塊與布線圖形、基底之間的接觸面積，可W有效減 少或防止粘連。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種MEMS器件，包括： 陽0〇7] 基底；
[0008] 布線埋層，位于所述基底上，所述布線埋層圖形化為一個或多個布線圖形；
[0009] 犧牲層，位于所述基底上，所述犧牲層中具有空腔，所述布線圖形的至少一部分位 于所述空腔內(nèi)；
[0010] 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犧牲層支撐，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。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述犧牲層的材料為氧化材料。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述犧牲層的材料為氧化娃。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述基底包括半導(dǎo)體襯底和位于所述半導(dǎo)體襯底上的 隔離層，所述布線埋層和犧牲層位于所述隔離層上。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述突點自所述運動質(zhì)量塊朝向所述空腔的表面突出 的高度為0. 5Jim至0. 8Jim。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，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/或用于與封帽娃片鍵合的鍵合區(qū)。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述犧牲層中具有通孔，所述運動質(zhì)量塊層經(jīng)由所述 通孔與所述布線圖形連接。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述布線埋層和/或運動質(zhì)量塊層的材料為多晶娃。 [001引為了解決上述問題，本發(fā)明還提供了一種MEMS器件的制造方法，包括：
[0019] 提供基底；
[0020] 在所述基底上形成布線埋層并圖形化，W形成一個或多個布線圖形；
[0021] 形成覆蓋所述布線埋層的犧牲層；
[0022] 對所述犧牲層的上表面進(jìn)行刻蝕W形成凹坑；
[0023] 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；
[0024] 對所述運動質(zhì)量塊層進(jìn)行圖形化W形成運動質(zhì)量塊，并在所述運動質(zhì)量塊層中形 成深槽，所述深槽底部露出所述犧牲層；
[00巧]通過所述深槽對所述犧牲層進(jìn)行腐蝕W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。
[00%] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述犧牲層的材料為氧化材料。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述犧牲層的材料為氧化娃。
[0028] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，采用HF酸熏蒸的方式對所述犧牲層進(jìn)行腐蝕。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供基底包括：
[0030] 提供半導(dǎo)體襯底；
[0031] 在所述半導(dǎo)體襯底上形成隔離層，所述布線埋層和犧牲層位于所述隔離層上。
[0032] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述凹坑的深度為0. 5ym至0. 8ym。
[0033] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在對所述運動質(zhì)量塊層進(jìn)行圖形化之前所述方法還包 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(jìn)行圖形化W形成引線和/或用 于與封帽娃片鍵合的鍵合區(qū)。
[0034] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，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)由所述通孔與所述布線圖形連接。
[0035] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述布線埋層和/或運動質(zhì)量塊層的材料為多晶娃。
[0036] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，形成所述凹坑之前所述方法還包括：對所述犧牲層的 上表面進(jìn)行平坦化。
[0037]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有W下優(yōu)點： 陽03引本發(fā)明實施例的MEMS器件中，運動質(zhì)量塊在朝向下方空腔的表面上具有突點，該 突點可W有效地減小運動指令塊與空腔內(nèi)的布線圖形或基底的接觸面積，從而減少或防止 粘連，避免器件失效。
[0039] 此外，本發(fā)明實施例的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)量塊與布線圖形或基底的接觸面積，從而可W減少或防 止粘連，避免器件失效。
【附圖說明】 W40] 圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的MEMS器件的制造方法的流程示意圖；
[0041] 圖2至圖10是根據(jù)本發(fā)明實施例的MEMS器件的制造方法中各個步驟對應(yīng)的器件 剖面示意圖。
【具體實施方式】
[0042] 下面結(jié)合具體實施例和附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不應(yīng)W此限制本發(fā)明的保 護(hù)范圍。
[0043] 參考圖1，根據(jù)本實施例的MEMS器件的制造方法可W包括如下步驟：
[0044] 步驟SlOl，提供基底；
[0045] 步驟S102,在所述基底上形成布線埋層并圖形化，W形成一個或多個布線圖形；
[0046] 步驟S103,形成覆蓋所述布線埋層的犧牲層；
[0047] 步驟S104,對所述犧牲層的上表面進(jìn)行刻蝕W形成凹坑；
[0048] 步驟S105,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；
[0049] 步驟S106,對所述運動質(zhì)量塊層進(jìn)行圖形化W形成運動質(zhì)量塊，并在所述運動質(zhì) 量塊層中形成深槽，所述深槽底部露出所述犧牲層；
[0050] 步驟S107,通過所述深槽對所述犧牲層進(jìn)行腐蝕W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。
[0051] 下面參考圖2至圖10進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0052] 參考圖2,首先提供基底10。作為一個優(yōu)選的例子，該基底10可W包括半導(dǎo)體襯 底101W及位于半導(dǎo)體襯底101上的隔離層102。更加具體而言，半導(dǎo)體襯底101可W是常 規(guī)半導(dǎo)體工藝中的娃襯底，例如可W是晶向為<100〉的P型娃襯底。隔離層102的材料可 W是常規(guī)半導(dǎo)體工藝中的絕緣材料，例如氧化娃。例如，可W使用熱氧化、低壓化學(xué)氣相淀 積（LPVCD)或者等離子增強型化學(xué)氣相淀積（PECVD)等方法在半導(dǎo)體襯底101上形成氧化 娃材質(zhì)的隔離層102。隔離層102的典型厚度可W是2ym至3ym。
[0053] 參考圖3,在隔離層102上形成布線埋層103并圖形化，W形成一個或多個布線圖 形。布線埋層103的材料通?？蒞是導(dǎo)電材料，例如多晶娃或滲雜的多晶娃。在一個非限 制性的例子中，可W通過低壓化學(xué)氣相淀積（LPVCD)的方法在隔離層102上淀積布線埋層 103,淀積溫度可W是570°C至630°C，該布線埋層103的厚度可W是0.6ym至l.Oym。通 過對布線埋層103的圖形化，可W形成一個或多個布線圖形，該布線圖形例如可W是布線、 電容極板等。
[0054] 參考圖4,形成覆蓋布線埋層103的犧牲層104。該犧牲層104的材料可W是氧化 材料，優(yōu)選為氧化娃。在一個非限制性的例子中，可W通過低壓化學(xué)氣相淀積（LPVCD)的方 法形成氧化娃材質(zhì)的犧牲層104,其厚度通?？蒞是1. 0Jim至2. 0Jim。 陽化5] 在形成犧牲層104后，可W對其上表面進(jìn)行平坦化。例如，可W通過常規(guī)半導(dǎo)體工 藝中的化學(xué)機械拋光（CM巧或者勻膠后再各向同性回刻的方法進(jìn)行平坦化。平坦化之后， 犧牲層104具有