;所述限位柱42的高度为I?2μπι。
[0134]可选地，所述第二介质层46和所述限位柱42 —体成型。
[0135]本实施例中，所述第二介质层46和限位柱42的材料为氮化硅(SiN)。氮化硅的材料较硬，因而在所述振动膜片44悬空端振动而击打所述限位柱42过程中，提高限位柱42的承受力的能力。
[0136]但除本实施例外的其他实施中，限位柱42的材料还可以是掺碳的氮化硅或是碳化硅等硬度较大的材料，本发明对所述限位柱42的材料以及形成工艺不做限定。
[0137]可选地，所述振动膜片44的材料为多晶硅或是锗硅材料。本发明对所述振动膜片44的材料及结构不做限定。
[0138]本实施例中，在所述空腔50内设有插塞45，所述插塞45—端位于在所述第二介质层46内，另一端与所述振动膜片44的固定端连接，从而将所述振动膜片44固定在所述空腔50的内壁上。
[0139]在MEMS器件中，所述插塞45还与所述半导体衬底内的半导体元件连接，且在振动膜片44振动时，用于传递通过电学性质变化而传递信号，上述结构为现有技术中的成熟技术，在此不再赘述。
[0140]本实施例中，在所述空腔50内设有电容片43，所述电容片43贴附在所述第二介质层的46的下表面上、后续形成的MEMS器件后，所述电容片43和所述振动膜片44组成电容器件的两块电容板。
[0141]使用过程中，通过所述振动膜片44振动以调整所述电容片18和振动膜片44之间距离，进而改变电容片43和振动膜片44之间形成的电容，产生信号。所述电容片44、振动膜片44以及插塞45的结构、以及连接关系为本领域成熟技术，在此不再限定。
[0142]本实施例提供的MEMS器件中，MEMS器件的第一介质层和第二介质层之间形成空腔，在所述空腔内设有振动膜片，所述振动膜片的一端悬空设置；在所述空腔内，位于所述振动膜片悬空端的上方设有限位柱，所述限位柱的一端固定在所述第二介质层上，另一端朝向所述振动膜片，且所述限位柱固定于所述第二介质层上的端面尺寸大于朝向所述振动膜片一端的端面尺寸。使用过程中，所述振动膜片振动过程中，振动膜片的悬空端触碰所述限位柱后弹回，避免所述振动膜片的悬空端粘附在所述空腔上端，而且所述限位柱固定于所述第二介质层上的端面尺寸大于朝向所述振动膜片一端的端面尺寸，在振动膜片振动过程中，上述结构的限位柱可提高所述限位柱朝向所述振动膜片一端的端面的抗击打能力，即提高限位柱的受力能力，降低基于振动膜片高频率振动击打而造成限位柱损伤程度，从而提尚后续形成的MEMS器件的性能。
[0143]虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
【主权项】
1.一种MEMS器件的形成方法，其特征在于，包括: 提供半导体基底； 在所述半导体基底上形成第一牺牲层； 在所述第一牺牲层上形成振动膜片； 在所述第一牺牲层以及振动膜片上形成第二牺牲层，并在所述第二牺牲层内形成第一开口，所述第一开口位于所述振动膜片一端的上方，且所述第一开口的上端开口尺寸大于下端开口尺寸； 在所述第一开口中以及所述第二牺牲层上形成介质层，填充于所述第一开口中的介质层用于形成限位柱； 去除所述介质层和振动膜片之间的第二牺牲层，以及部分第一牺牲层，在所述半导体基底和所述介质层之间形成空腔，且使所述振动膜片与所述限位柱对应的一端为悬空结构。2.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，在所述振动膜片上形成第二牺牲层，在所述第二牺牲层内形成第一开口的步骤包括: 在所述第二牺牲层上形成掩模层，并在所述掩模层内形成贯穿所述掩模层的第二开口，所述第二开口上端开口尺寸大于下端开口尺寸； 沿着所述第二开口刻蚀所述第二牺牲层，在所述第二牺牲层内形成所述第一开口。3.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，在所述振动膜片上形成第二牺牲层，在所述第二牺牲层内形成第一开口的步骤包括: 在所述第一牺牲层和振动膜片层上形成第三牺牲层； 在所述第三牺牲层上形成掩模层，并在所述掩模层内形成贯穿所述掩模层的第二开口，所述第二开口上端开口尺寸大于下端开口尺寸； 沿着所述第二开口刻蚀所述第三牺牲层，在所述第三牺牲层内形成第三开口，所述第三开口的上端开口尺寸大于下端开口尺寸； 在所述第三牺牲层上保型覆盖所述第二牺牲层，在所述第二牺牲层内形成与所述第二开口对应的第一开口，所述第一开口的侧壁与第一开口底部的间的夹角大于所述第二开口侧壁与第二开口底部间的夹角； 去除所述介质层和振动膜片之间的第二牺牲层，以及部分第一牺牲层，以形成空腔的步骤中还包括:去除所述第三牺牲层。4.如权利要求3所述的形成方法，其特征在于，形成掩模层，并在所述掩模层内形成贯穿所述掩模层的第二开口的步骤包括: 形成光刻胶层，以所述光刻胶层作为掩模层； 经曝光显影工艺后，在所述光刻胶层内形成第四开口 ； 进行加热软化工艺使得所述光刻胶层变软，且使所述第四开口侧壁倾斜以在所述光刻胶层内形成上端开口尺寸大于下端开口尺寸的第二开口； 在沿着所述第二开口刻蚀所述第三牺牲层，形成所述第三开口之后，去除所述光刻胶层，在所述第三牺牲层上保型覆盖所述第二牺牲层。5.如权利要求4所述的形成方法，其特征在于，所述光刻胶层的厚度为I?3μπι。6.如权利要求4所述的形成方法，其特征在于，所述加热软化工艺的步骤包括，控制加热温度为120°?160°。7.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述第一开口侧壁与第一开口底面的夹角为140?150°。8.如权利要求3或4所述的形成方法，其特征在于，所述第二开口侧壁与第二底面的夹角大于或等于120°。9.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，在形成所述介质层后，形成所述空腔之前，所述形成方法还包括: 刻蚀所述介质层和第二牺牲层，在所述介质层和第二牺牲层内形成露出所述振动膜片的通孔； 向所述通孔内填充导电材料，形成下端与所述振动膜片固定连接的插塞。10.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，去除所述介质层和振动膜片之间的第二牺牲层，以及部分第一牺牲层的步骤包括:采用湿法刻蚀工艺去除至少部分所述第一牺牲层和第二牺牲层。11.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，在所述第二牺牲层内形成第一开口后，形成介质层之前，所述形成方法还包括:在所述第二牺牲层表面形成电容片； 在所述第二牺牲层上形成介质层的步骤包括:所述介质层形成在所述电容片表面。12.一种MEMS器件，其特征在于，包括: 半导体基底； 位于所述半导体基底上的第一介质层，所述第一介质层中形成有开口 ； 位于所述第一介质层上的第二介质层，所述第二介质层与所述第一介质层在所述开口处围成一空腔； 位于所述空腔内的振动膜片，所述振动膜片一端固定在所述空腔的内壁，另一端悬空设置； 位于所述空腔内的限位柱，所述限位柱位于所述振动膜片悬空端的上方，所述限位柱的一端固定在所述第二介质层上，另一端朝向所述振动膜片，且所述限位柱固定于所述第二介质层上的端面尺寸大于朝向所述振动膜片一端的端面尺寸。13.如权利要求12所述的MEMS器件，其特征在于，所述限位柱在垂直半导体基底方向上的截面为倒梯形结构。14.如权利要求12所述的MEMS器件，其特征在于，所述第二介质层和所述限位柱为一体成型结构。15.如权利要求12所述的MEMS器件，其特征在于，所述限位柱侧壁与所述第二介质层间的夹角为140?150°。16.如权利要求12所述的MEMS器件，其特征在于，所述限位柱的高度为I?2μπι。17.如权利要求12所述的MEMS器件，其特征在于，所述限位柱的材料为氮化硅。18.如权利要求12所述的MEMS器件，其特征在于，所述空腔内设有插塞，所述插塞一端位于在所述第二介质层内，另一端与所述振动膜片的固定端连接，用于将所述振动膜片固定在所述空腔的内壁上。19.如权利要求12所述的MEMS器件，其特征在于，所述振动膜片为条形结构。20.如权利要求12所述的MEMS器件，其特征在于，所述第二介质层朝向所述空腔的表面上设有电容片，所述电容片与所述振动膜片对应设置。
【专利摘要】本发明提供一种MEMS器件及其形成方法。其中MEMS器件包括：位于半导体基底上的第一介质层，覆盖在第一介质层上的第二介质层，第一介质层内开设开口，所述第一介质层和第二介质层在所述开口处围成一空腔；在空腔内设有振动膜片，振动膜片的一端悬空设置；在空腔内，位于振动膜片悬空端的上方设有限位柱，限位柱的一端固定在第二介质层上，另一端朝向振动膜片，且限位柱固定于第二介质层上的端面尺寸大于朝向振动膜片一端的端面尺寸。上述结构的限位柱，在振动膜片振动过程中，可提高限位柱的受力能力，降低基于振动膜片高频率振动击打而造成限位柱损伤程度，从而提高后续形成的MEMS器件的性能。
【IPC分类】B81B3/00, B81C1/00, B81B7/02, H04R31/00
【公开号】CN105621346
【申请号】CN201410612412
【发明人】刘炼, 李卫刚, 郑超
【申请人】中芯国际集成电路制造(上海)有限公司
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2014年11月4日
[0134]可选地，所述第二介质层46和所述限位柱42 —体成型。
[0135]本实施例中，所述第二介质层46和限位柱42的材料为氮化硅(SiN)。氮化硅的材料较硬，因而在所述振动膜片44悬空端振动而击打所述限位柱42过程中，提高限位柱42的承受力的能力。
[0136]但除本实施例外的其他实施中，限位柱42的材料还可以是掺碳的氮化硅或是碳化硅等硬度较大的材料，本发明对所述限位柱42的材料以及形成工艺不做限定。
[0137]可选地，所述振动膜片44的材料为多晶硅或是锗硅材料。本发明对所述振动膜片44的材料及结构不做限定。
[0138]本实施例中，在所述空腔50内设有插塞45，所述插塞45—端位于在所述第二介质层46内，另一端与所述振动膜片44的固定端连接，从而将所述振动膜片44固定在所述空腔50的内壁上。
[0139]在MEMS器件中，所述插塞45还与所述半导体衬底内的半导体元件连接，且在振动膜片44振动时，用于传递通过电学性质变化而传递信号，上述结构为现有技术中的成熟技术，在此不再赘述。
[0140]本实施例中，在所述空腔50内设有电容片43，所述电容片43贴附在所述第二介质层的46的下表面上、后续形成的MEMS器件后，所述电容片43和所述振动膜片44组成电容器件的两块电容板。
[0141]使用过程中，通过所述振动膜片44振动以调整所述电容片18和振动膜片44之间距离，进而改变电容片43和振动膜片44之间形成的电容，产生信号。所述电容片44、振动膜片44以及插塞45的结构、以及连接关系为本领域成熟技术，在此不再限定。
[0142]本实施例提供的MEMS器件中，MEMS器件的第一介质层和第二介质层之间形成空腔，在所述空腔内设有振动膜片，所述振动膜片的一端悬空设置；在所述空腔内，位于所述振动膜片悬空端的上方设有限位柱，所述限位柱的一端固定在所述第二介质层上，另一端朝向所述振动膜片，且所述限位柱固定于所述第二介质层上的端面尺寸大于朝向所述振动膜片一端的端面尺寸。使用过程中，所述振动膜片振动过程中，振动膜片的悬空端触碰所述限位柱后弹回，避免所述振动膜片的悬空端粘附在所述空腔上端，而且所述限位柱固定于所述第二介质层上的端面尺寸大于朝向所述振动膜片一端的端面尺寸，在振动膜片振动过程中，上述结构的限位柱可提高所述限位柱朝向所述振动膜片一端的端面的抗击打能力，即提高限位柱的受力能力，降低基于振动膜片高频率振动击打而造成限位柱损伤程度，从而提尚后续形成的MEMS器件的性能。
[0143]虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
【主权项】
1.一种MEMS器件的形成方法，其特征在于，包括: 提供半导体基底； 在所述半导体基底上形成第一牺牲层； 在所述第一牺牲层上形成振动膜片； 在所述第一牺牲层以及振动膜片上形成第二牺牲层，并在所述第二牺牲层内形成第一开口，所述第一开口位于所述振动膜片一端的上方，且所述第一开口的上端开口尺寸大于下端开口尺寸； 在所述第一开口中以及所述第二牺牲层上形成介质层，填充于所述第一开口中的介质层用于形成限位柱； 去除所述介质层和振动膜片之间的第二牺牲层，以及部分第一牺牲层，在所述半导体基底和所述介质层之间形成空腔，且使所述振动膜片与所述限位柱对应的一端为悬空结构。2.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，在所述振动膜片上形成第二牺牲层，在所述第二牺牲层内形成第一开口的步骤包括: 在所述第二牺牲层上形成掩模层，并在所述掩模层内形成贯穿所述掩模层的第二开口，所述第二开口上端开口尺寸大于下端开口尺寸； 沿着所述第二开口刻蚀所述第二牺牲层，在所述第二牺牲层内形成所述第一开口。3.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，在所述振动膜片上形成第二牺牲层，在所述第二牺牲层内形成第一开口的步骤包括: 在所述第一牺牲层和振动膜片层上形成第三牺牲层； 在所述第三牺牲层上形成掩模层，并在所述掩模层内形成贯穿所述掩模层的第二开口，所述第二开口上端开口尺寸大于下端开口尺寸； 沿着所述第二开口刻蚀所述第三牺牲层，在所述第三牺牲层内形成第三开口，所述第三开口的上端开口尺寸大于下端开口尺寸； 在所述第三牺牲层上保型覆盖所述第二牺牲层，在所述第二牺牲层内形成与所述第二开口对应的第一开口，所述第一开口的侧壁与第一开口底部的间的夹角大于所述第二开口侧壁与第二开口底部间的夹角； 去除所述介质层和振动膜片之间的第二牺牲层，以及部分第一牺牲层，以形成空腔的步骤中还包括:去除所述第三牺牲层。4.如权利要求3所述的形成方法，其特征在于，形成掩模层，并在所述掩模层内形成贯穿所述掩模层的第二开口的步骤包括: 形成光刻胶层，以所述光刻胶层作为掩模层； 经曝光显影工艺后，在所述光刻胶层内形成第四开口 ； 进行加热软化工艺使得所述光刻胶层变软，且使所述第四开口侧壁倾斜以在所述光刻胶层内形成上端开口尺寸大于下端开口尺寸的第二开口； 在沿着所述第二开口刻蚀所述第三牺牲层，形成所述第三开口之后，去除所述光刻胶层，在所述第三牺牲层上保型覆盖所述第二牺牲层。5.如权利要求4所述的形成方法，其特征在于，所述光刻胶层的厚度为I?3μπι。6.如权利要求4所述的形成方法，其特征在于，所述加热软化工艺的步骤包括，控制加热温度为120°?160°。7.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述第一开口侧壁与第一开口底面的夹角为140?150°。8.如权利要求3或4所述的形成方法，其特征在于，所述第二开口侧壁与第二底面的夹角大于或等于120°。9.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，在形成所述介质层后，形成所述空腔之前，所述形成方法还包括: 刻蚀所述介质层和第二牺牲层，在所述介质层和第二牺牲层内形成露出所述振动膜片的通孔； 向所述通孔内填充导电材料，形成下端与所述振动膜片固定连接的插塞。10.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，去除所述介质层和振动膜片之间的第二牺牲层，以及部分第一牺牲层的步骤包括:采用湿法刻蚀工艺去除至少部分所述第一牺牲层和第二牺牲层。11.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，在所述第二牺牲层内形成第一开口后，形成介质层之前，所述形成方法还包括:在所述第二牺牲层表面形成电容片； 在所述第二牺牲层上形成介质层的步骤包括:所述介质层形成在所述电容片表面。12.一种MEMS器件，其特征在于，包括: 半导体基底； 位于所述半导体基底上的第一介质层，所述第一介质层中形成有开口 ； 位于所述第一介质层上的第二介质层，所述第二介质层与所述第一介质层在所述开口处围成一空腔； 位于所述空腔内的振动膜片，所述振动膜片一端固定在所述空腔的内壁，另一端悬空设置； 位于所述空腔内的限位柱，所述限位柱位于所述振动膜片悬空端的上方，所述限位柱的一端固定在所述第二介质层上，另一端朝向所述振动膜片，且所述限位柱固定于所述第二介质层上的端面尺寸大于朝向所述振动膜片一端的端面尺寸。13.如权利要求12所述的MEMS器件，其特征在于，所述限位柱在垂直半导体基底方向上的截面为倒梯形结构。14.如权利要求12所述的MEMS器件，其特征在于，所述第二介质层和所述限位柱为一体成型结构。15.如权利要求12所述的MEMS器件，其特征在于，所述限位柱侧壁与所述第二介质层间的夹角为140?150°。16.如权利要求12所述的MEMS器件，其特征在于，所述限位柱的高度为I?2μπι。17.如权利要求12所述的MEMS器件，其特征在于，所述限位柱的材料为氮化硅。18.如权利要求12所述的MEMS器件，其特征在于，所述空腔内设有插塞，所述插塞一端位于在所述第二介质层内，另一端与所述振动膜片的固定端连接，用于将所述振动膜片固定在所述空腔的内壁上。19.如权利要求12所述的MEMS器件，其特征在于，所述振动膜片为条形结构。20.如权利要求12所述的MEMS器件，其特征在于，所述第二介质层朝向所述空腔的表面上设有电容片，所述电容片与所述振动膜片对应设置。
【专利摘要】本发明提供一种MEMS器件及其形成方法。其中MEMS器件包括：位于半导体基底上的第一介质层，覆盖在第一介质层上的第二介质层，第一介质层内开设开口，所述第一介质层和第二介质层在所述开口处围成一空腔；在空腔内设有振动膜片，振动膜片的一端悬空设置；在空腔内，位于振动膜片悬空端的上方设有限位柱，限位柱的一端固定在第二介质层上，另一端朝向振动膜片，且限位柱固定于第二介质层上的端面尺寸大于朝向振动膜片一端的端面尺寸。上述结构的限位柱，在振动膜片振动过程中，可提高限位柱的受力能力，降低基于振动膜片高频率振动击打而造成限位柱损伤程度，从而提高后续形成的MEMS器件的性能。
【IPC分类】B81B3/00, B81C1/00, B81B7/02, H04R31/00
【公开号】CN105621346
【申请号】CN201410612412
【发明人】刘炼, 李卫刚, 郑超
【申请人】中芯国际集成电路制造(上海)有限公司
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2014年11月4日
再多了解一些
本文用于企业家、创业者技术爱好者查询，结果仅供参考。