一種mems錨區(qū)結(jié)構(gòu)及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種MEMS錨區(qū)結(jié)構(gòu)及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在過去的30年里，微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)取得了長足發(fā)展，各種MEMS器件大量涌現(xiàn)，加速度傳感器、硅麥克風(fēng)、壓力計(jì)、陀螺儀、磁場傳感器、數(shù)字微鏡等多種MEMS器件紛紛商業(yè)化成功，伴隨著這一過程，MEMS加工方法也得到不斷完善和革新。在眾多MEMS加工方法中，釋放工藝是使用最廣泛的工藝之一。目前，在MEMS釋放工藝中，由于器件結(jié)構(gòu)區(qū)往往需要較大的釋放長度，或者，犧牲層釋放時(shí)腐蝕速度的誤差也比較大，為了確保錨區(qū)犧牲層剩余面積，常用的做法是將錨區(qū)面積設(shè)計(jì)得盡量大一些。
[0003]但是，這種做法也帶來兩個(gè)問題:(I)錨區(qū)結(jié)構(gòu)層懸空面積增加，有損器件結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；(2)芯片面積增加，不利于器件小型化封裝應(yīng)用及成本控制。
[0004]有鑒于上述缺陷，本設(shè)計(jì)人，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種在器件結(jié)構(gòu)區(qū)釋放長度較大或者犧牲層釋放腐蝕速率的誤差也比較大的情況下，有效減少且精確控制腐蝕劑對(duì)錨區(qū)犧牲層材料的腐蝕量，從而可以不用增加錨區(qū)面積設(shè)計(jì)，有利于器件小型化及確保整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，使其更具有產(chǎn)業(yè)上的利用價(jià)值。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種有效減少且精確控制腐蝕劑對(duì)錨區(qū)犧牲層材料的腐蝕量，從而可以不用增加錨區(qū)面積設(shè)計(jì)，有利于器件小型化及確保整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的MEMS錨區(qū)結(jié)構(gòu)。
[0006]本發(fā)明的一種MEMS錨區(qū)結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括下結(jié)構(gòu)層，以及依次設(shè)置在所述下結(jié)構(gòu)層上的犧牲層和上結(jié)構(gòu)層，所述上結(jié)構(gòu)層中設(shè)有釋放孔，所述犧牲層中嵌設(shè)有若干釋放阻擋件，阻隔犧牲層的部分與所述釋放孔的連通、形成保留區(qū)。
[0007]進(jìn)一步的，所述犧牲層中嵌設(shè)有多個(gè)釋放阻擋件，在所述犧牲層的周向內(nèi)側(cè)和/或周向外側(cè)分別形成所述保留區(qū)。
[0008]進(jìn)一步的，至少兩個(gè)所述釋放阻擋件形成所述保留區(qū)。
[0009]進(jìn)一步的，所述下結(jié)構(gòu)層為襯底。
[0010]進(jìn)一步的，所述下結(jié)構(gòu)層為硅或者多晶硅或者氮化硅。
[0011]進(jìn)一步的，所述犧牲層為氧化硅。
[0012]進(jìn)一步的，所述釋放阻擋件為氮化硅。
[0013]進(jìn)一步的，所述上結(jié)構(gòu)層為多晶硅或者氮化硅。
[0014]本發(fā)明還提供上述任一方案所述的一種MEMS錨區(qū)結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，包括如下步驟:
[0015](I)在所述下結(jié)構(gòu)層沉積形成所述犧牲層，并在表面刻蝕用于填充所述釋放阻擋件的若干凹槽，所述凹槽貫通所述犧牲層；
[0016](2)在所述犧牲層上沉積一層所述釋放阻擋件的材料，保留凹槽內(nèi)的釋放阻擋件材料形成釋放阻擋件，去除剩余部分；
[0017](3)在所述犧牲層上沉積形成所述上結(jié)構(gòu)層，并刻蝕形成所述釋放孔。
[0018]借由上述方案，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0019]1、本發(fā)明的MEMS錨區(qū)結(jié)構(gòu)，通過在犧牲層設(shè)置釋放阻擋件，形成保留區(qū)，從而在器件結(jié)構(gòu)區(qū)釋放長度較大或者犧牲層釋放腐蝕速率的誤差也比較大的情況下，能有效減少且精確控制腐蝕劑對(duì)錨區(qū)犧牲層材料的腐蝕量，從而可以不用增加錨區(qū)面積設(shè)計(jì)，有利于器件小型化及確保整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
[0020]2、尤其是在犧牲層中嵌設(shè)多個(gè)釋放阻擋件，在犧牲層的周向內(nèi)側(cè)和/或周向外側(cè)分別形成保留區(qū)，有利于提高器件強(qiáng)度。特別是犧牲層中設(shè)置至少兩個(gè)釋放阻擋件形成保留區(qū)，在釋放過程中，可以靈活調(diào)整釋放時(shí)間，實(shí)現(xiàn)器件不同區(qū)域的錨區(qū)犧牲層保留區(qū)面積差別化。
[0021]3、下結(jié)構(gòu)層可以簡單的設(shè)置為襯底，也可以是其它的MEMS層結(jié)構(gòu)。
[0022 ] 4、本發(fā)明MEMS錨區(qū)結(jié)構(gòu)的制備方法，簡單易操作，與標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝完全兼容，極具產(chǎn)業(yè)價(jià)值且易于推廣。
[0023]上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本發(fā)明的較佳實(shí)施例詳細(xì)說明如后。
【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中MEMS錨區(qū)結(jié)構(gòu)的截面圖；
[0025]1、下結(jié)構(gòu)層，2、犧牲層，21、保留區(qū)，22、保留區(qū)，3、釋放阻擋件，31、釋放阻擋件，32、釋放阻擋件，33、釋放阻擋件，4、上結(jié)構(gòu)層，41、釋放孔。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0027]參見圖1，本發(fā)明一較佳實(shí)施例所述的一種MEMS錨區(qū)結(jié)構(gòu)，包括下結(jié)構(gòu)層1，以及依次設(shè)置在下結(jié)構(gòu)層I上的犧牲層2和上結(jié)構(gòu)層4，上結(jié)構(gòu)層4中設(shè)有釋放孔41，犧牲層2中嵌設(shè)有若干釋放阻擋件，阻隔犧牲層2的部分與釋放孔41的連通，形成保留區(qū)。
[0028]具體的，犧牲層2中嵌設(shè)有多個(gè)釋放阻擋件，在犧牲層2的周向內(nèi)側(cè)和周向外側(cè)分別形成保留區(qū)21和保留區(qū)22。更具體的，犧牲層2設(shè)置釋放阻擋件3形成保留區(qū)21，設(shè)置釋放阻擋件31、釋放阻擋件32和釋放阻擋件33形成保留區(qū)22。
[0029]本實(shí)施例中下結(jié)構(gòu)層I為襯底，各釋放阻擋件和犧牲層2的材料選擇，以同種腐蝕劑對(duì)釋放阻擋件的腐蝕速率小于對(duì)犧牲層2的腐蝕速率為準(zhǔn)。具體的，下結(jié)構(gòu)層I為硅，犧牲層2為氧化硅。釋放阻擋件3、釋放阻擋件31、釋放阻擋件32和釋放阻擋件33均為氮化硅。上結(jié)構(gòu)層4則為多晶硅。
[0030]下面以上述實(shí)施例中MEMS錨區(qū)結(jié)構(gòu)的制備方法為例來說明本發(fā)明MEMS錨區(qū)結(jié)構(gòu)的制備方法，但并不對(duì)本發(fā)明的MEMS錨區(qū)結(jié)構(gòu)及其制備方法構(gòu)成限制:
[0031](I)在下結(jié)構(gòu)層I沉積一層氧化硅形成犧牲層2，并在表面光刻刻蝕用于填充釋放阻擋件的若干凹槽，凹槽貫通犧牲層2。
[0032](2)在犧牲層2上沉積一層釋放阻擋件的材料一一氮化硅，保留凹槽內(nèi)的氮化硅形成釋放阻擋件，而去除剩余部分。剩余部分的去除方法具體可以是整體刻蝕或者化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)。
[0033](3)在犧牲層2上沉積多晶硅形成上結(jié)構(gòu)層4，并光刻刻蝕形成上結(jié)構(gòu)層4圖形及釋放孔41。
[0034]工作時(shí)，液態(tài)或者氣態(tài)腐蝕劑從上結(jié)構(gòu)層4中的釋放孔41向內(nèi)腐蝕犧牲層2材料，當(dāng)腐蝕劑腐蝕到釋放阻擋件時(shí)，腐蝕速率會(huì)下降很多，釋放完成時(shí)，錨區(qū)犧牲層2保留區(qū)域外圍的釋放阻擋件材料僅被部分腐蝕掉，錨區(qū)犧牲層2的保留區(qū)21、22得到保護(hù)，從而可以精確控制錨區(qū)犧牲層2剩余面積，不需要額外增加錨區(qū)面積設(shè)計(jì)，有利于器件小型化及確保整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。其中，釋放阻擋件31、釋放阻擋件32和釋放阻擋件33寬度各不相等，實(shí)現(xiàn)器件不同區(qū)域錨區(qū)犧牲層2剩余面積差別化。
[0035]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，并不用于限制本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變型，這些改進(jìn)和變型也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種MEMS錨區(qū)結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括下結(jié)構(gòu)層，以及依次設(shè)置在所述下結(jié)構(gòu)層上的犧牲層和上結(jié)構(gòu)層，所述上結(jié)構(gòu)層中設(shè)有釋放孔，所述犧牲層中嵌設(shè)有若干釋放阻擋件，阻隔犧牲層的部分與所述釋放孔的連通、形成保留區(qū)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種MEMS錨區(qū)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述犧牲層中嵌設(shè)有多個(gè)釋放阻擋件，在所述犧牲層的周向內(nèi)側(cè)和/或周向外側(cè)分別形成所述保留區(qū)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種MEMS錨區(qū)結(jié)構(gòu)，其特征在于:至少兩個(gè)所述釋放阻擋件形成所述保留區(qū)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種MEMS錨區(qū)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述下結(jié)構(gòu)層為襯底。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種MEMS錨區(qū)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述下結(jié)構(gòu)層為硅或者多晶硅或者氮化硅。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種MEMS錨區(qū)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述犧牲層為氧化硅。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種MEMS錨區(qū)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述釋放阻擋件為氮化硅。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種MEMS錨區(qū)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述上結(jié)構(gòu)層為多晶硅或者氮化娃。9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的一種MEMS錨區(qū)結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)在所述下結(jié)構(gòu)層沉積形成所述犧牲層，并在表面刻蝕用于填充所述釋放阻擋件的若干凹槽，所述凹槽貫通所述犧牲層； (2)在所述犧牲層上沉積一層所述釋放阻擋件的材料，保留凹槽內(nèi)的釋放阻擋件材料形成釋放阻擋件，去除剩余部分； (3)在所述犧牲層上沉積形成所述上結(jié)構(gòu)層，并刻蝕形成所述釋放孔。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種MEMS錨區(qū)結(jié)構(gòu)及其制備方法，該錨區(qū)結(jié)構(gòu)包括下結(jié)構(gòu)層，以及依次設(shè)置在所述下結(jié)構(gòu)層上的犧牲層和上結(jié)構(gòu)層，所述上結(jié)構(gòu)層中設(shè)有釋放孔，所述犧牲層中嵌設(shè)有若干釋放阻擋件，阻隔犧牲層的部分與所述釋放孔的連通、形成保留區(qū)。本發(fā)明的MEMS錨區(qū)結(jié)構(gòu)，通過在犧牲層設(shè)置釋放阻擋件，形成保留區(qū)，從而在器件結(jié)構(gòu)區(qū)釋放長度較大或者犧牲層釋放腐蝕速率的誤差也比較大的情況下，能有效減少且精確控制腐蝕劑對(duì)錨區(qū)犧牲層材料的腐蝕量，從而可以不用增加錨區(qū)面積設(shè)計(jì)，有利于器件小型化及確保整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
【IPC分類】B81B1/00, B81C1/00
【公開號(hào)】CN105621341
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201511016396
【發(fā)明人】趙成龍
【申請(qǐng)人】蘇州工業(yè)園區(qū)納米產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院有限公司
【公開日】2016年6月1日
【申請(qǐng)日】2015年12月29日