一種mems器件及其制備方法、電子裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種MEMS器件及其制備方法、電子裝置。所述器件包括半導(dǎo)體襯底；背板，位于所述半導(dǎo)體襯底的上方，其中所述背板中設(shè)置有若干相間隔的穿孔；振膜，位于所述背板上方；犧牲層，位于所述振膜和所述背板之間；其中，所述振膜與所述背板之間形成有空腔，所述空腔下方的所述半導(dǎo)體襯底中形成有若干相間隔的背腔。本發(fā)明采用多個(gè)背腔設(shè)計(jì)，背腔之間的間隔作為背板的支撐，這種設(shè)置具有以下優(yōu)點(diǎn)：由于背板受到支撐，其剛度提高，可以減小背板的厚度以減小空氣阻尼，MEMS麥克風(fēng)的信噪比和靈敏度都得到提高；本設(shè)計(jì)沒有增加工藝步驟和工藝難度，只需要更改背腔刻蝕的光照即可；背腔的設(shè)計(jì)可以靈活更改以滿足MEMS麥克風(fēng)的性能要求。
【專利說明】
一種MEMS器件及其制備方法、電子裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種MEMS器件及其制備方法、電子
目.ο
【背景技術(shù)】
[0002]隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，在傳感器(sensor)類產(chǎn)品的市場上，智能手機(jī)、集成CMOS和微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)器件日益成為最主流、最先進(jìn)的技術(shù)，并且隨著技術(shù)的更新，并朝尺寸小、性能高和功耗低的方向發(fā)展。
[0003]其中，MEMS傳感器廣泛應(yīng)用于汽車電子:如TPMS、發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油壓力傳感器、汽車剎車系統(tǒng)空氣壓力傳感器、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管壓力傳感器(TMAP)、柴油機(jī)共軌壓力傳感器；消費(fèi)電子:如胎壓計(jì)、血壓計(jì)、櫥用秤、健康秤，洗衣機(jī)、洗碗機(jī)、電冰箱、微波爐、烤箱、吸塵器用壓力傳感器，空調(diào)壓力傳感器，洗衣機(jī)、飲水機(jī)、洗碗機(jī)、太陽能熱水器用液位控制壓力傳感器；工業(yè)電子:如數(shù)字壓力表、數(shù)字流量表、工業(yè)配料稱重等，電子音像領(lǐng)域:麥克風(fēng)等設(shè)備。
[0004]在MEMS領(lǐng)域中，電容式MEMS器件的工作原理是由振膜(Membrane)的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電容的變化，利用電容變化量進(jìn)行運(yùn)算和工作的，現(xiàn)有常用的MEMS麥克風(fēng)包括振膜、背板及位于背板下方的背腔組成。通過振膜將聲音信號轉(zhuǎn)換成電信號。由于MEMS麥克風(fēng)具有體積小、與IC電路工藝兼容、支持回流焊、功耗低等優(yōu)點(diǎn)而迅速取代駐極體電容器麥克風(fēng)(Electret Capacitance Microphone，ECM)麥克風(fēng)。
[0005]目前為了提高M(jìn)EMS麥克風(fēng)的性能，通常在所述背板中設(shè)置若干穿孔，當(dāng)背板中的穿孔尺寸和大小一定時(shí)，背板的厚度越厚，空氣阻尼就越大，導(dǎo)致MEMS麥克風(fēng)的信噪比和靈敏度下降。如果增加背板中穿孔的數(shù)量或尺寸會使MEMS麥克風(fēng)背板的有效剛度下降，背板也容易在聲壓的作用下變形。此外，使背板的厚度減小也容易使背板的有效剛度下降。
[0006]因此，如何在不降低所述麥克風(fēng)背板剛度的情況下，提高所述MEMS麥克風(fēng)的信噪比和靈敏度成為需要解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]在
【發(fā)明內(nèi)容】
部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在【具體實(shí)施方式】部分中進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
部分并不意味著要試圖限定出所要求保護(hù)的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護(hù)的技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
[0008]本發(fā)明為了克服目前存在問題，提供了一種MEMS器件，包括:
[0009]半導(dǎo)體襯底；
[0010]背板，位于所述半導(dǎo)體襯底的上方，其中所述背板中設(shè)置有若干相間隔的穿孔；
[0011]振膜，位于所述背板上方；
[0012]犧牲層，位于所述振膜和所述背板之間；
[0013]其中，所述振膜與所述背板之間形成有空腔，所述空腔下方的所述半導(dǎo)體襯底中形成有若干相間隔的背腔。
[0014]可選地，所述背板的厚度為10_30um。
[0015]可選地，所述背板選用Al、Si或SiGe。
[0016]可選地，所述背腔的數(shù)目大于或等于2。
[0017]可選地，所述背板和所述振膜上分別形成有電極。
[0018]可選地，所述半導(dǎo)體襯底和所述背板之間設(shè)置有絕緣層。
[0019]可選地，所述犧牲材料層選用Si02、C或BARC。
[0020]可選地，所述MEMS器件為MEMS麥克風(fēng)。
[0021]本發(fā)明還提供了一種電子裝置，包括上述的MEMS器件。
[0022]本發(fā)明還提供了一種MEMS器件的制備方法，包括:
[0023]步驟S1:提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上形成有背板，其中所述背板中形成有若干相間隔的穿孔；
[0024]步驟S2:沉積犧牲材料層，以覆蓋所述背板；
[0025]步驟S3:在所述犧牲材料層上形成振膜；
[0026]步驟S4:在所述振膜上接合操作晶圓；
[0027]步驟S5:反轉(zhuǎn)所述步驟S4中得到元件，并圖案化所述半導(dǎo)體襯底，以形成若干相間隔的露出所述背板的背腔，并去除所述振膜與所述背板之間的所述犧牲材料層，以形成空腔；
[0028]步驟S6 ??反轉(zhuǎn)步驟S5中得到的元件，去除所述操作晶圓。
[0029]可選地，在所述步驟SI中，所述背板的厚度為10-30um。
[0030]可選地，在所述步驟SI中，所述背板選用Al、Si或SiGe。
[0031]可選地，在所述步驟S5中，所述背腔的數(shù)目大于或等于2。
[0032]可選地，所述步驟SI包括:
[0033]步驟Sll:提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上依次形成絕緣層和背板；
[0034]步驟S12:圖案化所述背板，以在所述背板中形成若干相間隔的穿孔。
[0035]可選地，在所述步驟S3中，所述犧牲材料層選用Si02、C或BARC。
[0036]可選地，在所述步驟S3和所述步驟S4之間還進(jìn)一步包括以下步驟:
[0037]圖案化所述振膜和所述犧牲材料層，以露出部分所述背板；
[0038]在所述振膜和露出的所述背板上分別形成電極。
[0039]可選地，在所述步驟S4中，在所述振膜與所述操作晶圓之間還形成有鈍化層。
[0040]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的背板穿孔和剛度之間的矛盾，采用多個(gè)背腔設(shè)計(jì)，背腔之間的間隔作為背板的支撐，使得背板的剛度增加，不僅能夠減小背板的厚度以減小空氣阻尼，并增加背板的固有頻率以避免共振現(xiàn)象。
[0041]本發(fā)明采用多個(gè)背腔設(shè)計(jì)，背腔之間的間隔作為背板的支撐，這種設(shè)置具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0042](I)由于背板受到支撐，其剛度提高，可以減小背板的厚度以減小空氣阻尼，MEMS麥克風(fēng)的信噪比和靈敏度都得到提高；
[0043](2)背板的厚度減小可以提尚背板的固有頻率，有利于避免在工作頻率范圍(20-20kHz)內(nèi)產(chǎn)生共振；
[0044](3)本設(shè)計(jì)沒有增加工藝步驟和工藝難度，只需要更改背腔刻蝕的光照即可；
[0045](4)背腔的設(shè)計(jì)可以靈活更改以滿足MEMS麥克風(fēng)的性能要求。
【附圖說明】
[0046]本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例及其描述，用來解釋本發(fā)明的裝置及原理。在附圖中，
[0047]圖1a-1g本發(fā)明一【具體實(shí)施方式】中MEMS器件的制備過程示意圖；
[0048]圖2為本發(fā)明一【具體實(shí)施方式】中MEMS器件的制備工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0049]在下文的描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便提供對本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是，本發(fā)明可以無需一個(gè)或多個(gè)這些細(xì)節(jié)而得以實(shí)施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進(jìn)行描述。
[0050]應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明能夠以不同形式實(shí)施，而不應(yīng)當(dāng)解釋為局限于這里提出的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例將使公開徹底和完全，并且將本發(fā)明的范圍完全地傳遞給本領(lǐng)域技術(shù)人員。在附圖中，為了清楚，層和區(qū)的尺寸以及相對尺寸可能被夸大。自始至終相同附圖標(biāo)記表示相同的元件。
[0051]應(yīng)當(dāng)明白，當(dāng)元件或?qū)颖环Q為“在...上”、“與...相鄰”、“連接至IJ”或“耦合至IJ”其它元件或?qū)訒r(shí)，其可以直接地在其它元件或?qū)由稀⑴c之相鄰、連接或耦合到其它元件或?qū)樱蛘呖梢源嬖诰娱g的元件或?qū)印Ｏ喾?，?dāng)元件被稱為“直接在...上”、“與...直接相鄰”、“直接連接到”或“直接耦合到”其它元件或?qū)訒r(shí)，則不存在居間的元件或?qū)?。?yīng)當(dāng)明白，盡管可使用術(shù)語第一、第二、第三等描述各種元件、部件、區(qū)、層和/或部分，這些元件、部件、區(qū)、層和/或部分不應(yīng)當(dāng)被這些術(shù)語限制。這些術(shù)語僅僅用來區(qū)分一個(gè)元件、部件、區(qū)、層或部分與另一個(gè)元件、部件、區(qū)、層或部分。因此，在不脫離本發(fā)明教導(dǎo)之下，下面討論的第一元件、部件、區(qū)、層或部分可表示為第二元件、部件、區(qū)、層或部分。
[0052]空間關(guān)系術(shù)語例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在這里可為了方便描述而被使用從而描述圖中所示的一個(gè)元件或特征與其它元件或特征的關(guān)系。應(yīng)當(dāng)明白，除了圖中所示的取向以外，空間關(guān)系術(shù)語意圖還包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附圖中的器件翻轉(zhuǎn)，然后，描述為“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征將取向?yàn)樵谄渌蛱卣鳌吧稀薄Ｒ虼?，示例性術(shù)語“在...下面”和“在...下”可包括上和下兩個(gè)取向。器件可以另外地取向(旋轉(zhuǎn)90度或其它取向)并且在此使用的空間描述語相應(yīng)地被解釋。
[0053]在此使用的術(shù)語的目的僅在于描述具體實(shí)施例并且不作為本發(fā)明的限制。在此使用時(shí)，單數(shù)形式的“一”、“一個(gè)”和“所述/該”也意圖包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文清楚指出另外的方式。還應(yīng)明白術(shù)語“組成”和/或“包括”，當(dāng)在該說明書中使用時(shí)，確定所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一個(gè)或更多其它的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、部件和/或組的存在或添加。在此使用時(shí)，術(shù)語“和/或”包括相關(guān)所列項(xiàng)目的任何及所有組合。
[0054]為了徹底理解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細(xì)的步驟以及詳細(xì)的結(jié)構(gòu)，以便闡釋本發(fā)明的技術(shù)方案。本發(fā)明的較佳實(shí)施例詳細(xì)描述如下，然而除了這些詳細(xì)描述外，本發(fā)明還可以具有其他實(shí)施方式。
[0055]實(shí)施例1
[0056]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供了一種MEMS器件，下面結(jié)合附圖對所述MEMS器件做進(jìn)一步的說明，其中圖1g本發(fā)明一【具體實(shí)施方式】中MEMS器件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0057]首先，參照圖lg，所述MEMS器件，包括:
[0058]半導(dǎo)體襯底101 ;
[0059]背板103，位于所述半導(dǎo)體襯底上方，其中所述背板中設(shè)置有若干相間隔的穿孔；
[0060]振膜105，位于所述背板上方；
[0061]犧牲層，位于所述振膜105和所述背板103之間；
[0062]其中，所述振膜105與所述背板103之間形成有空腔，所述空腔下方的所述半導(dǎo)體襯底中形成有若干相間隔背腔。
[0063]本發(fā)明中所述MEMS器件為MEMS麥克風(fēng)。
[0064]在所述MEMS麥克風(fēng)中，所述半導(dǎo)體襯底101可以是以下所提到的材料中的至少一種:硅、絕緣體上硅(SOI)、絕緣體上層疊硅(SSOI)、絕緣體上層疊鍺化硅(S-SiGeOI)、絕緣體上鍺化硅(SiGeOI)以及絕緣體上鍺(GeOI)等。
[0065]所述背板103可以選用Al、Si或SiGe，但是并不局限于所列舉的材料。
[0066]其中，為了降低所述背板的空氣阻尼，提高M(jìn)EMS麥克風(fēng)的信噪比和靈敏度，在本發(fā)明中所述背板103具有較小的厚度，可選地，所述背板103的厚度為10-30um，而常規(guī)的背板的厚度通常為50-100um，甚至更厚，因此相對于現(xiàn)有技術(shù)本申請中所述背板的厚度的減小是非常顯著的。
[0067]可選地，所述背板和所述半導(dǎo)體襯底之間還可以進(jìn)一步形成絕緣層102。
[0068]可選地，所述絕緣層102可以選用SiN，但不局限于所述材料。
[0069]為了進(jìn)一步提高M(jìn)EMS麥克風(fēng)的信噪比和靈敏度，所述背板103中設(shè)置有若干相互間隔的穿孔，所述穿孔穿透所述背板103，因此所述穿孔為犧牲材料層的釋放孔，同樣作為聲音穿孔(acoustic holes)。
[0070]本發(fā)明中所述背板具有較小的厚度，還具有較多的穿孔，因此為了保持MEMS麥克風(fēng)背板的有效剛度，避免背板也在聲壓的作用下變形，對所述MEMS麥克風(fēng)的背腔進(jìn)行了改進(jìn)，如圖1g所示，在本發(fā)明中所述背腔的數(shù)目為2個(gè)或者2個(gè)以上，如圖1f右側(cè)圖形所示，分別為2個(gè)或4個(gè)背腔，其中所述相互間隔的背腔能夠露出所述背板以及穿孔，同時(shí)所述背腔之間的半導(dǎo)體襯底間隔可以作為背板的支撐，以提高所述背板的有效剛度，由于背板受到支撐，其剛度提高，從而可以減小背板的厚度以減小空氣阻尼，MEMS麥克風(fēng)的信噪比和靈敏度都得到提高，解決了靈敏度和背板剛度之間的矛盾。
[0071]其中所述背腔可以呈規(guī)則的排列，例如為若干行、若干列對齊的排列，如圖1f右側(cè)圖形所示。
[0072]可選地，所述犧牲材料層104選用Si02、C或BARC。
[0073]進(jìn)一步，為了簡便，其中所述背板103和所述振膜105上分別形成有電極106，用于測量電信號。
[0074]可選地，所述電極分別位于所述背板103和所述振膜105的一端，但是并不局限于所述示例。
[0075]其中，背腔位于所述空腔的下方，所述背板、振膜以及背板和振膜之間的所述空腔形成電容器，當(dāng)所述MEMS麥克風(fēng)接受到聲音之后，在聲壓的作用下使所述振膜發(fā)生形變，由此引起所述振膜和所述背板之間距離的變化，同時(shí)產(chǎn)生電容的變化，利用電極對所述電容變化量進(jìn)行測量，最后進(jìn)行運(yùn)算和工作。
[0076]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供了一種新的MEMS麥克風(fēng)，在所述MEMS麥克風(fēng)中采用多個(gè)背腔設(shè)計(jì)，背腔之間的間隔作為背板的支撐，這種設(shè)置具有以下優(yōu)占.V.
[0077](I)由于背板受到支撐，其剛度提高，可以減小背板的厚度以減小空氣阻尼，MEMS麥克風(fēng)的信噪比和靈敏度都得到提高；
[0078](2)背板的厚度減小可以提尚背板的固有頻率，有利于避免在工作頻率范圍(20-20kHz)內(nèi)產(chǎn)生共振；
[0079](3)本設(shè)計(jì)沒有增加工藝步驟和工藝難度，只需要更改背腔刻蝕的光照即可；
[0080](4)背腔的設(shè)計(jì)可以靈活更改以滿足MEMS麥克風(fēng)的性能要求。
[0081]實(shí)施例2
[0082]本發(fā)明還提供了一種所述MEMS器件的制備方法，下面結(jié)合圖1a-1g對所述方法做進(jìn)一步的說明，所述Ia-1g為該實(shí)施方式中MEMS器件的制備過程示意圖。
[0083]首先，執(zhí)行步驟201，提供半導(dǎo)體襯底101，并在所述半導(dǎo)體襯底101上形成絕緣層102。
[0084]具體地，如圖1a所示，在該步驟中，所述半導(dǎo)體襯底101可以是以下所提到的材料中的至少一種:硅、絕緣體上硅(SOI)、絕緣體上層疊硅(SSOI)、絕緣體上層疊鍺化硅(S-SiGeOI)、絕緣體上鍺化硅(SiGeOI)以及絕緣體上鍺(GeOI)等。
[0085]然后在所述半導(dǎo)體襯底101上形成絕緣層102，可選地，所述絕緣層102可以選用SiN，但不局限于所述材料。
[0086]執(zhí)行步驟202，在所述絕緣層102上形成背板103，并圖案化所述背板，以在所述背板中形成若干穿孔。
[0087]具體地，如圖1b所示，在該步驟中，所述背板選用Al、Si或SiGe，但并不局限于所述材料。
[0088]為了降低所述背板的空氣阻尼，提高M(jìn)EMS麥克風(fēng)的信噪比和靈敏度，在本發(fā)明中所述背板103具有較小的厚度，可選地，所述背板103的厚度為10-30um，而常規(guī)的背板的厚度通常為50-100um，甚至更厚，因此相對于現(xiàn)有技術(shù)本申請中所述背板的厚度的減小是非常顯著的。
[0089]為了進(jìn)一步提高M(jìn)EMS麥克風(fēng)的信噪比和靈敏度，圖案化所述背板103，以在所述背板103中形成若干相互間隔的穿孔，所述穿孔穿透所述背板103，因此所述穿孔為犧牲材料層的釋放孔，同樣作為聲音穿孔(acoustic holes)。
[0090]在該步驟中可以選用干法蝕刻或者濕法蝕刻，并不局限于某一種，可以根據(jù)需要進(jìn)行選擇。
[0091 ] 執(zhí)行步驟203，沉積犧牲材料層104，以覆蓋所述背板103并填充所述穿孔。
[0092]具體地，如圖1c所示，在該步驟中所述犧牲材料層104可以選用Si02、C或BARC。
[0093]其中所述犧牲材料層104可以選用現(xiàn)有技術(shù)中常用的沉積方法，例如可以是通過化學(xué)氣相沉積(CVD)法、物理氣相沉積(PVD)法或原子層沉積(ALD)法等形成的。
[0094]所述犧牲材料層104的厚度并不局限于某一數(shù)值范圍，但至少要完全覆蓋所述背板103并填充所述穿孔。
[0095]執(zhí)行步驟204，在所述犧牲材料層104上形成振膜105。
[0096]具體地，如圖1d所示，在該步驟中沉積振膜，以完全覆蓋所述犧牲材料層104。
[0097]其中，所述振膜105可以選用Si或者SiGe，其中所述振膜作為MEMS麥克風(fēng)中電容器的電極，其并不局限于所列舉的材料，可以根據(jù)具體需要進(jìn)行選擇。
[0098]執(zhí)行步驟205，圖案化所述振膜105和所述犧牲材料層，以露出部分所述背板，并在所述振膜和露出的所述背板上分別形成電極。
[0099]具體地，如圖1d所示，在該步驟中圖案化所述振膜105和所述犧牲材料層，以露出所述背板的一端，或者一端的部分區(qū)域。
[0100]作為示例，圖案化方法包括:在所述振膜105上形成光刻膠層，然后曝光顯影，露出所述振膜的一端，以所述光刻膠層為掩膜蝕刻所述振膜105和所述犧牲材料層，以去除部分所述振膜和所述犧牲材料層，露出背板的一端。
[0101]然后去除所述光刻膠層，并在露出的所述背板以及所述振膜的一端沉積導(dǎo)電層，以分別作為所述振膜和所述背板的電極。
[0102]執(zhí)行步驟206，在所述振膜上依次形成鈍化層107和操作晶圓108。
[0103]具體地，如圖1e所示，所述鈍化層和所述操作晶圓選用與所述振膜具有較大蝕刻選擇比的材料，以在去除所述鈍化層和所述操作晶圓的過程中不會對所述振膜造成損壞。
[0104]在該步驟中，所述鈍化層107為選自PESIN層、PETEOS層、SiN層和TEOS層中的一種或者多種，其厚度并不據(jù)局限于某一數(shù)值范圍。
[0105]其中，所述操作晶圓108作為保護(hù)層，因此所述操作晶圓108可以選用Si或者其他常用的半導(dǎo)體材料。
[0106]由于本發(fā)明中所述背板具有較小的厚度，同樣具有較多的穿孔，所述背板的剛度會受到影響，為了解決該問題，執(zhí)行步驟207，反轉(zhuǎn)所述步驟206中得到元件，并圖案化所述半導(dǎo)體襯底，以形成若干相間隔的露出所述背板的背腔，并去除所述振膜105與所述背板之間的所述犧牲材料層，以形成空腔。
[0107]具體地，如圖1f所示，在該步驟中首先圖案化所述半導(dǎo)體襯底，以在所述半導(dǎo)體襯底中形成若干相互間隔的背腔，其中所述背腔的數(shù)目為2個(gè)或以上。如圖1f右側(cè)圖形所示，分別為2個(gè)或4個(gè)背腔，其中所述相互間隔的背腔能夠露出所述背板以及穿孔，同時(shí)所述背腔之間的半導(dǎo)體襯底間隔可以作為背板的支撐，以提高所述背板的有效剛度，由于背板受到支撐，其剛度提高，從而可以減小背板的厚度以減小空氣阻尼，MEMS麥克風(fēng)的信噪比和靈敏度都得到提高，解決了靈敏度和背板剛度之間的矛盾。
[0108]其中所述背腔可以呈規(guī)則的排列，例如為若干行、若干列對齊的排列，如圖1f右側(cè)圖形所示。
[0109]然后選用雙面蝕刻工藝，以同時(shí)去除所述背板上方和下方的所述牲材料層104，以在所述背板和所述振膜之間形成空腔，同時(shí)露出所述穿孔，如圖1g所示。
[0110]其中，所述犧牲材料層104選用氧化物層時(shí)，可以選用TMAH的濕法蝕刻去除所述犧牲材料層。
[0111]所述TMAH溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1 % -10 %，所述濕法蝕刻溫度為25_90°C，所述濕法蝕刻時(shí)間為lOs-lOOOs，但是并不局限于該示例，還可以選用本領(lǐng)域常用的其他方法。
[0112]執(zhí)行步驟208，去除所述鈍化層107和所述操作晶圓108，露出所述振膜和所述電極。
[0113]具體地，如圖1g所示，在該步驟中首先反轉(zhuǎn)所述器件，然后去除所述鈍化層107和所述操作晶圓108，具體地去除方法可以選用本領(lǐng)域常用的方法，在此不再贅述。
[0114]在該步驟中形成的背腔位于所述空腔的下方，所述背板、振膜以及背板和振膜之間的所述空腔形成電容器，當(dāng)所述MEMS麥克風(fēng)接受到聲音之后，在聲壓的作用下所述振膜發(fā)生形變，由此引起所述振膜和所述背板之間距離的變化，同時(shí)產(chǎn)生電容的變化，利用電極對所述電容變化量進(jìn)行測量，最后進(jìn)行運(yùn)算和工作。
[0115]至此，完成了本發(fā)明實(shí)施例的MEMS器件制備的相關(guān)步驟的介紹。在上述步驟之后，還可以包括其他相關(guān)步驟，此處不再贅述。并且，除了上述步驟之外，本實(shí)施例的制備方法還可以在上述各個(gè)步驟之中或不同的步驟之間包括其他步驟，這些步驟均可以通過現(xiàn)有技術(shù)中的各種工藝來實(shí)現(xiàn)，此處不再贅述。
[0116]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的背板穿孔和剛度之間的矛盾，采用多個(gè)背腔設(shè)計(jì)，背腔之間的間隔作為背板的支撐，使得背板的剛度增加，不僅能夠減小背板的厚度以減小空氣阻尼，并增加背板的固有頻率以避免共振現(xiàn)象。
[0117]本發(fā)明采用多個(gè)背腔設(shè)計(jì)，背腔之間的間隔作為背板的支撐，這種設(shè)置具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0118](I)由于背板受到支撐，其剛度提高，可以減小背板的厚度以減小空氣阻尼，MEMS麥克風(fēng)的信噪比和靈敏度都得到提高；
[0119](2)背板的厚度減小可以提高背板的固有頻率，有利于避免在工作頻率范圍(20-20kHz)內(nèi)產(chǎn)生共振；
[0120](3)本設(shè)計(jì)沒有增加工藝步驟和工藝難度，只需要更改背腔刻蝕的光照即可；
[0121](4)背腔的設(shè)計(jì)可以靈活更改以滿足MEMS麥克風(fēng)的性能要求。
[0122]圖2為本發(fā)明一【具體實(shí)施方式】中所述MEMS器件的制備工藝流程圖，具體包括以下步驟:
[0123]步驟S1:提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上形成有背板，其中所述背板中形成有若干相間隔的穿孔；
[0124]步驟S2:沉積犧牲材料層，以覆蓋所述背板；
[0125]步驟S3:在所述犧牲材料層上形成振膜；
[0126]步驟S4:在所述振膜上接合操作晶圓；
[0127]步驟S5:反轉(zhuǎn)所述步驟S4中得到元件，并圖案化所述半導(dǎo)體襯底，以形成若干相間隔的露出所述背板的背腔，并去除所述振膜與所述背板之間的所述犧牲材料層，以形成空腔；
[0128]步驟S6 ??反轉(zhuǎn)步驟S5中得到的元件，去除所述操作晶圓。
[0129]實(shí)施例3
[0130]作為本發(fā)明的一種替換實(shí)施方式，其中所述背板和所述振膜的位置可以互換，例如所述振膜位于所述半導(dǎo)體襯底的上方，所述背板位于所述振膜的上方，所述振膜中形成有若干穿孔，在所述半導(dǎo)體襯底中形成有若干露出所述振膜的背腔，通過背腔之間的間隔來支撐所述振膜。
[0131]所述MEMS器件以及制備方法均可以參照實(shí)施例1和2，不同的是將所述背板和所述振膜的位置互換。
[0132]實(shí)施例4
[0133]本發(fā)明還提供了一種電子裝置，包括實(shí)施例1所述的MEMS器件。其中，半導(dǎo)體器件為實(shí)施例1所述的MEMS器件，或根據(jù)實(shí)施例2所述的制備方法得到的MEMS器件。
[0134]本實(shí)施例的電子裝置，可以是手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦、上網(wǎng)本、游戲機(jī)、電視機(jī)、V⑶、DVD、導(dǎo)航儀、照相機(jī)、攝像機(jī)、錄音筆、MP3、MP4、PSP等任何電子產(chǎn)品或設(shè)備，也可為任何包括所述MEMS器件的中間產(chǎn)品。本發(fā)明實(shí)施例的電子裝置，由于使用了上述的MEMS器件，因而具有更好的性能。
[0135]本發(fā)明已經(jīng)通過上述實(shí)施例進(jìn)行了說明，但應(yīng)當(dāng)理解的是，上述實(shí)施例只是用于舉例和說明的目的，而非意在將本發(fā)明限制于所描述的實(shí)施例范圍內(nèi)。此外本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)還可以做出更多種的變型和修改，這些變型和修改均落在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍以內(nèi)。本發(fā)明的保護(hù)范圍由附屬的權(quán)利要求書及其等效范圍所界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種MEMS器件，包括: 半導(dǎo)體襯底； 背板，位于所述半導(dǎo)體襯底的上方，其中所述背板中設(shè)置有若干相間隔的穿孔； 振膜，位于所述背板上方； 犧牲層，位于所述振膜和所述背板之間； 其中，所述振膜與所述背板之間形成有空腔，所述空腔下方的所述半導(dǎo)體襯底中形成有若干相間隔的背腔。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS器件，其特征在于，所述背板的厚度為10-30um。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS器件，其特征在于，所述背板選用Al、Si或SiGe。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS器件，其特征在于，所述背腔的數(shù)目大于或等于2。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS器件，其特征在于，所述背板和所述振膜上分別形成有電極。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS器件，其特征在于，所述半導(dǎo)體襯底和所述背板之間設(shè)置有絕緣層。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS器件，其特征在于，所述犧牲材料層選用S12、C或BARC08.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一所述的MEMS器件，其特征在于，所述MEMS器件為MEMS麥克風(fēng)。9.一種MEMS器件的制備方法，包括: 步驟S1:提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上形成有背板，其中所述背板中形成有若干相間隔的穿孔； 步驟S2:沉積犧牲材料層，以覆蓋所述背板； 步驟S3:在所述犧牲材料層上形成振膜； 步驟S4:在所述振膜上接合操作晶圓； 步驟S5:反轉(zhuǎn)所述步驟S4中得到元件，并圖案化所述半導(dǎo)體襯底，以形成若干相間隔的露出所述背板的背腔，并去除所述振膜與所述背板之間的所述犧牲材料層，以形成空腔； 步驟S6:反轉(zhuǎn)步驟S5中得到的元件，去除所述操作晶圓。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，在所述步驟SI中，所述背板的厚度為10_30um。11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，在所述步驟SI中，所述背板選用Al、Si或 SiGe012.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，在所述步驟S5中，所述背腔的數(shù)目大于或等于2。13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述步驟SI包括: 步驟Sll:提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上依次形成絕緣層和背板； 步驟S12:圖案化所述背板，以在所述背板中形成若干相間隔的穿孔。14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，在所述步驟S3中，所述犧牲材料層選用Si02、C 或 BARC015.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，在所述步驟S3和所述步驟S4之間還進(jìn)一步包括以下步驟: 圖案化所述振膜和所述犧牲材料層，以露出部分所述背板； 在所述振膜和露出的所述背板上分別形成電極。16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，在所述步驟S4中，在所述振膜與所述操作晶圓之間還形成有鈍化層。17.一種電子裝置，包括權(quán)利要求1-8之一所述的MEMS器件。
【文檔編號】B81C1/00GK105848075SQ201510021534
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年1月15日
【發(fā)明人】何昭文
【申請人】中芯國際集成電路制造(上海)有限公司