Mems靜電驅(qū)動(dòng)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種MEMS靜電驅(qū)動(dòng)器的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]MEMS微驅(qū)動(dòng)器(actuator)，也稱為執(zhí)行器或致動(dòng)器，是在控制信號的作用下將能量轉(zhuǎn)換為可控運(yùn)動(dòng)和功率輸出的器件。微驅(qū)動(dòng)器是一種重要的MEMS器件，在光學(xué)、通信、生物醫(yī)學(xué)、微流體等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。微驅(qū)動(dòng)器的核心包括把電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的換能器，以及執(zhí)行能量輸出的微結(jié)構(gòu)。根據(jù)能量的來源，執(zhí)行器可以分為電、磁、熱、光、機(jī)械、聲，以及化學(xué)和生物執(zhí)行器，常用的驅(qū)動(dòng)方式包括靜電、電磁、電熱、壓電、記憶合金、電致伸縮、磁致伸縮等。靜電驅(qū)動(dòng)器利用帶電導(dǎo)體之間的靜電引力實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)。靜電驅(qū)動(dòng)在小尺寸(1-10微米)時(shí)效率很高，并且容易實(shí)現(xiàn)、控制精確、不需要特殊材料，是應(yīng)用最廣泛的驅(qū)動(dòng)方式。靜電驅(qū)動(dòng)器包括平板電容結(jié)構(gòu)、梳狀叉指結(jié)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)靜電馬達(dá)，以及線形長距離執(zhí)行器等，分別利用到垂直和平行方向的靜電力。平板電容驅(qū)動(dòng)器是常用的靜電驅(qū)動(dòng)器，電容的下極板固定，上極板在彈性結(jié)構(gòu)的支撐下可以移動(dòng)，當(dāng)上下極板間施加驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)，極板間的靜電引力驅(qū)動(dòng)上極板整體垂直運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)輸出。傳統(tǒng)方法通常采用多晶硅和犧牲層來制作微驅(qū)動(dòng)器，容易實(shí)現(xiàn)與CMOS電路的集成。但是在表面微加工中，淀積薄膜和去除犧牲層都會(huì)引起薄膜的殘余應(yīng)力，使已經(jīng)加工平整的器件變形，從而影響器件性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]基于此，有必要提供一種MEMS靜電驅(qū)動(dòng)器的制造方法，該MEMS靜電驅(qū)動(dòng)器的制造方法可以制作出減少薄膜殘余應(yīng)力對器件性能的影響。
[0004]—種MEMS靜電驅(qū)動(dòng)器的制造方法，包括步驟:
[0005]提供第一基片和第二基片；
[0006]在所述第一基片的正面形成第一金屬層并圖形化以形成第一金屬板、連接線和第一接觸電極，第一金屬板和第一接觸電極通過連接線連接，第一金屬板和第一基片作為第一電極板；
[0007]在所述第二基片的背面刻蝕出與所述第一金屬板、連接線和第一接觸電極大小對應(yīng)的凹部；
[0008]將所述第一基片的正面和所述第二基片的背面相對鍵合，使所述第一金屬板、連接線和第一接觸電極對應(yīng)落在所述凹部范圍中；
[0009]對所述第二基片進(jìn)行正面減薄；
[0010]在所述第二基片的正面形成第三金屬層并圖形化以形成第二接觸電極；
[0011]在所述第二基片的正面與所述第一金屬板對應(yīng)的區(qū)域刻蝕出與所述第一金屬板位置對應(yīng)的第二電極板、以及刻蝕出連接第二電極板和第二基片其他部分的懸臂梁，并刻蝕所述第二基片的正面所述第一接觸電極對應(yīng)的區(qū)域以暴露所述第一接觸電極。
[0012]在其中一個(gè)實(shí)施例中，在將所述第一基片的正面和所述第二基片的背面相對鍵合的步驟之前還包括:在所述凹部上形成第二金屬層并圖形化以形成第二金屬板；所述第二金屬板與所述第一金屬板位置對應(yīng)，所述第二電極板包含所述第二金屬板。
[0013]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一基片為玻璃。
[0014]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第二基片為電阻率為0.001 Ω.cm?0.01 Ω.cm的硅片。
[0015]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第二基片為單晶硅。
[0016]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述凹部深I(lǐng)?100微米。
[0017]在其中一個(gè)實(shí)施例中，在所述第二基片的正面刻蝕時(shí)采用干法刻蝕工藝。
[0018]在其中一個(gè)實(shí)施例中，通過淀積工藝形成所述第一金屬層、第二金屬層、第三金屬層中至少之一。
[0019]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一金屬層、第二金屬層、第三金屬層中至少之一為鋁層或金層。
[0020]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一金屬層、第二金屬層、第三金屬層中至少之一厚
0.4?I微米。
[0021]上述MEMS靜電驅(qū)動(dòng)器的制造方法，通過鍵合和刻蝕結(jié)合的工藝來制作上電極板(第二電極板)和下電極板(第一電極板)結(jié)構(gòu)，避免了傳統(tǒng)方法中需用到的淀積薄膜和去除犧牲層的工藝，減少了器件薄膜(上電極板)的殘余應(yīng)力，避免已經(jīng)加工平整的器件變形，提高了器件的性能。
【附圖說明】
[0022]圖1是一實(shí)施例MEMS靜電驅(qū)動(dòng)器的制造方法的流程圖；
[0023]圖2另一實(shí)施例MEMS靜電驅(qū)動(dòng)器的制造方法的流程圖；
[0024]圖3是在第一基片圖形化第一金屬層后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖4是在第一基片圖形化第一金屬層后的俯視示意圖；
[0026]圖5是在第二基片刻蝕出凹部后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖6是在第二基片刻蝕出凹部后的俯視示意圖；
[0028]圖7是在凹部形成第二金屬板后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖8是在凹部形成第二金屬板后的俯視示意圖；
[0030]圖9是在將第一基片和第二基片鍵合并減薄第二基片后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖10是對第二基片正面刻蝕后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖11是對第二基片正面刻蝕后的俯視示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對本發(fā)明進(jìn)行更全面的描述。附圖中給出了本發(fā)明的較佳實(shí)施例。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實(shí)現(xiàn)，并不限于本文所描述的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例的目的是使對本發(fā)明的公開內(nèi)容的理解更加透徹全面。
[0034]除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實(shí)施例的目的，不是旨在限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語“和/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。
[0035]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0036]圖1是一實(shí)施例MEMS靜電驅(qū)動(dòng)器的制造方法的流程圖。
[0037]—種MEMS靜電驅(qū)動(dòng)器的制造方法，包括步驟:
[0038]步驟SllO:提供第一基片100和第二基片200。在本實(shí)施例中，第一基片100為玻璃，第二基片200為電阻率為0.001 Ω.cm?0.01 Ω.cm的低阻硅片，當(dāng)硅片的電阻率比較低時(shí)，可以直接用作導(dǎo)電材料。第二基片200還可以為單晶硅，單晶硅在殘余應(yīng)力和表面光潔度等方面都容易符合MEMS靜電驅(qū)動(dòng)器的制作需求。
[0039]步驟S120:在第一基片100的正面形成第一金屬層并圖形化以形成第一金屬板310、連接線320和第一接觸電極330。通過淀積工藝形成第一金屬層，第一金屬層厚0.4?I微米，可以是鋁層或金層。第一金屬板310為四方形，第一金屬板310和第一接觸電極330通過細(xì)小的連接線320連接。第一金屬板310和第一基片100作為第一電極板，第一接觸電極330作為連接第一金屬板310和外界電路的連接點(diǎn)。見圖3和圖4，圖3是在第一基片圖形化第一金屬層后的結(jié)構(gòu)示意圖，圖4是在第一基片圖形化第一金屬層后的俯視示意圖。
[0040]步驟S130:在第二基片200的背面刻蝕出與第一金屬板310、連接線320和第一接觸電極330大小對應(yīng)的凹部210。凹部210的大小可以比第一金屬板310、連接線320和第一接觸電極330的整體圖形稍大以留出后續(xù)正面刻蝕步驟所需的空隙。凹部210的形狀可以與第一金屬板310、連接線320和第一接觸電極330的整體圖形形狀對應(yīng)，也可大致對應(yīng)，只需確保第一金屬板310、連接線320和第一接觸電極330的整體圖形能夠落在凹部210的范圍中。凹部210深I(lǐng)?100微米，由所需要制作的MEMS靜電驅(qū)動(dòng)器的電容間隙確定。見圖5和圖6，圖5是在第二基片刻蝕出凹部后的結(jié)構(gòu)示意圖，圖6是在第二基片刻蝕出凹部后的俯視不意圖。
[0041]步驟S140:將第一基片100的正面和第二基片200的背面相對鍵合，使第一金屬板310、連接線320和第一接觸電極330對應(yīng)落在凹部210范圍中。
[0042]步驟S150:對第二基片200進(jìn)行正面減薄。將第二基片200減薄到使第二電極板所需的厚度符合需求。見圖9，圖9是在將第一基片和第二基片鍵合并減薄第二基片后的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0043]步驟S160:在第二基片200的正面形成第三金屬層并圖形化以形成第二接觸電極400。通過淀積工藝形成第三金屬層，第一金屬層厚0.4?I微米，可以是鋁層或金層。在第二基片200的正面第一金屬層圖形對應(yīng)的區(qū)域以外形成第二接觸電極400，第二接觸電極400作為連接第二電極板230和外界電路的連接點(diǎn)。
[0044]步驟S170:通過干法刻蝕工藝，在第二基片200的正面與第一金屬板310對應(yīng)的區(qū)域刻蝕出與第一金屬板310位置對應(yīng)的第二電極板230、以及刻蝕出連接第二電極板230和第二基片其他部分240的懸臂梁250，并刻蝕第二基片200的正面第一接觸電極330對應(yīng)的區(qū)域260以暴露第一接觸電極330。