一種mems釋放輔助結(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釋放輔助結(jié)構(gòu)及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]20世紀(jì)90年代以來，微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)發(fā)展迅猛，加速度計(jì)、硅麥克風(fēng)、壓力傳感器、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，并逐步替代同類傳統(tǒng)器件，意味著傳感器已經(jīng)進(jìn)入MEMS時代。在MEMS加工方法中，釋放工藝是使用最為廣泛的加工工藝之一。目前在犧牲層釋放，特別是大面積犧牲層釋放時，為了縮短釋放長度，減少腐蝕時間，通常的做法是在釋放區(qū)域的結(jié)構(gòu)層上設(shè)計(jì)一些腐蝕孔，這樣液態(tài)或者氣態(tài)腐蝕劑可以同時沿著這些腐蝕孔向內(nèi)腐蝕犧牲層材料。
[0003]但是這些腐蝕孔或多或少會對器件的性能產(chǎn)生不利影響，比如，光反射器上的腐蝕孔不但會降低器件的反射系數(shù)，而且會導(dǎo)致衍射效應(yīng)。所以在某些情況下，設(shè)計(jì)腐蝕孔并不是最佳選擇，甚至不允許采用腐蝕孔。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是在縮短釋放長度，減少腐蝕時間的同時，有效減少釋放時結(jié)構(gòu)層需要設(shè)計(jì)的腐蝕孔數(shù)量，甚至可以不用設(shè)計(jì)腐蝕孔。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種可以在縮短釋放長度，減少腐蝕時間的同時，有效減少釋放時結(jié)構(gòu)層需要設(shè)計(jì)的腐蝕孔數(shù)量，甚至可以不用設(shè)計(jì)腐蝕孔的MEMS釋放輔助結(jié)構(gòu)。
[0005]本發(fā)明的一種MEMS釋放輔助結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括底層，以及依次設(shè)置在所述底層上的第二犧牲層和第二結(jié)構(gòu)層，所述底層靠近第二犧牲層的一側(cè)設(shè)有若干凹槽，所述第二犧牲層延伸到所述凹槽中、并在各對應(yīng)凹槽中分別形成空腔，且所述空腔中氣壓小于腐蝕環(huán)境中氣壓，所述第二結(jié)構(gòu)層上設(shè)有連通外界和所述第二犧牲層的若干腐蝕劑入口，至少一種所述腐蝕劑入口為結(jié)構(gòu)層通孔或釋放輔助孔，所述底層為襯底或者在所述襯底上依次形成第一犧牲層和第一結(jié)構(gòu)層而成。
[0006]進(jìn)一步的，一種所述腐蝕劑入口為結(jié)構(gòu)層通孔，另一種所述腐蝕劑入口為釋放輔助孔。
[0007]進(jìn)一步的，所述空腔內(nèi)為真空。
[0008]進(jìn)一步的，所述凹槽至少部分位于所述腐蝕劑入口的下方。
[0009]進(jìn)一步的，所述凹槽為平行于底層延伸的條狀。
[0010]進(jìn)一步的，所述空腔順著對應(yīng)的凹槽也形成為條狀。
[0011]進(jìn)一步的，所述襯底為硅，所述第一、第二犧牲層為氧化硅，所述第一結(jié)構(gòu)層為多晶硅或者氮化硅，所述第二結(jié)構(gòu)層也為多晶硅或者氮化硅。
[0012]本發(fā)明還提供一種根據(jù)上述任一方案所述的一種MEMS釋放輔助結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，包括如下步驟:
[0013](I)在所述底層上刻蝕所述凹槽；
[0014](2)在所述底層刻蝕有凹槽的一側(cè)生長所述第二犧牲層，第二犧牲層覆蓋所述凹槽并形成對應(yīng)的所述空腔；
[0015](3)在所述第二犧牲層的上方沉積形成所述第二結(jié)構(gòu)層，刻蝕形成所述腐蝕劑入
□O
[0016]進(jìn)一步的，步驟(I)之前，先在襯底上沉積形成第一犧牲層，然后在第一犧牲層上沉積形成第一結(jié)構(gòu)層，從而形成所述底層，步驟(I)中通過在第一結(jié)構(gòu)層上刻蝕貫通孔構(gòu)成所述底層的凹槽。
[0017]借由上述方案，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0018]1、本發(fā)明的MEMS釋放輔助結(jié)構(gòu)，腐蝕劑從腐蝕劑入口向內(nèi)腐蝕第二犧牲層的材料，當(dāng)腐蝕到空腔時，因空腔內(nèi)的氣壓相對較低，氣壓差導(dǎo)致腐蝕劑迅速擴(kuò)散填滿整條空腔，繼而向空腔的四周腐蝕，由于空腔分布在第二結(jié)構(gòu)層下方，使得腐蝕劑可以同時向各個方向腐蝕第二犧牲層材料，有效縮短釋放長度，減少腐蝕時間。
[0019]當(dāng)?shù)讓佑梢r底上依次覆蓋第一犧牲層和第一結(jié)構(gòu)層而成時，腐蝕劑在腐蝕第二犧牲層的同時也會相應(yīng)的腐蝕第一犧牲層。
[0020]2、空腔內(nèi)為真空，氣壓遠(yuǎn)小于腐蝕劑所處的環(huán)境氣壓，可進(jìn)一步增加腐蝕劑的擴(kuò)散速率。
[0021]3、設(shè)置凹槽至少部分位于對應(yīng)腐蝕劑入口的下方，則相應(yīng)的空腔也形成在對應(yīng)腐蝕劑入口的下方，從而使得腐蝕劑快速到達(dá)空腔，并且可以更好的向各個方向腐蝕第二犧牲層材料，更有效的縮短釋放長度，減少腐蝕時間。
[0022]4、凹槽為平行于底層延伸的條狀，同時令形成的空腔也為條狀，覆蓋到更多的第二犧牲層面積，從而有利于腐蝕劑更佳均勻的腐蝕第二犧牲層材料。
[0023]5、本發(fā)明MEMS釋放輔助結(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)價值且易于推廣。
[0024]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】
[0025]圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的截面圖；
[0026]圖2是本發(fā)明實(shí)施例1的俯視圖；
[0027]圖3是本發(fā)明實(shí)施例2的截面圖；
[0028]其中:1、襯底，11、凹槽，2、第二犧牲層，21、空腔，3、第二結(jié)構(gòu)層，31、邊界開口，32、
釋放輔助孔，4、第一犧牲層，5、第一結(jié)構(gòu)層，51、貫通孔。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合實(shí)施例，對本發(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。
[0030]實(shí)施例1
[0031 ]如圖1-2，一種MEMS釋放輔助結(jié)構(gòu)，包括底層，以及依次設(shè)置在底層上的第二犧牲層2和第二結(jié)構(gòu)層3，底層靠近第二犧牲層2的一側(cè)設(shè)有三道凹槽，第二犧牲層2延伸到凹槽中、并在各對應(yīng)凹槽中分別形成空腔21，且空腔21中氣壓小于腐蝕環(huán)境中氣壓，第二結(jié)構(gòu)層3上設(shè)有連通外界和第二犧牲層2的兩種各一個腐蝕劑入口，一個腐蝕劑入口具體為結(jié)構(gòu)層通孔，另一個腐蝕劑入口具體為釋放輔助孔32。其中結(jié)構(gòu)層通孔更具體來說在本實(shí)施例中為邊界開口 31。
[0032]這里釋放輔助孔32的設(shè)計(jì)對具有邊界開口31的器件，在縮短釋放長度方面起到錦上添花的作用。
[0033]具體的，底層為襯底I，凹槽具體為開設(shè)在襯底I上的凹槽11，空腔21內(nèi)為真空，各凹槽11位于對應(yīng)邊界開口 31的下方或者位于對應(yīng)釋放輔助孔32的下方。凹槽11具體為平行于底層延伸的條狀，而空腔21順著對應(yīng)的凹槽11延伸方向也形