CN106241731A - 一种平板电容mems器件电容间隙的控制制备方法 - Google Patents

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王鹏
郭群英
曹卫达
段宝明
何凯旋
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Abstract

本发明公开一种平板电容MEMS器件电容间隙的控制制备方法，包括以下步骤：S1）采用双抛硅片作为衬底，通过热氧化在衬底上制作第一氧化层，然后在氧化层上利用LPCVD制备氮化硅层；S2）制备衬底容腔，在衬底容腔上制备第二氧化层；S3）通过刻蚀去除衬底容腔以外的氮化硅层，并通过BOE漂去所有的氧化层，形成平板电容式MEMS器件的电容间隙；S4）将可动结构层与制备完电容间隙的衬底硅硅键合，再通过盖帽做晶圆级封装，得到平板电容式MEMS器件；利用高温形成的氧化层厚度控制电容间隙的厚度，由于高温形成的氧化层厚度在片内及片间均有良好的一致性，因此，可以保证平板电容式MEMS器件性能、片内及片间的一致性与重复性，加工工艺比较简单，适合大批量生产。

Description

一种平板电容MEMS器件电容间隙的控制制备方法
技术领域
本发明涉及微机械电子技术领域，具体是一种平板电容MEMS器件电容间隙的控制制备方法。
背景技术
微机械传感器中的惯性器件按工作方式主要分为压阻式，电容式，压电式，其中电容式以其分辨率高、动态范围大、温度特性好等优点，可以广泛应用在对性能要求较高的领域，如惯性导航、空间微重力测量及高精度勘探等。
平板电容式MEMS器件电容间隙是决定电容式器件性能的关键参数，目前平板电容式MEMS器件的电容间隙一般通过刻蚀或牺牲层形成，由于受刻蚀设备能力的限制，刻蚀形成的电容间隙在目标深度的精确控制以及片内、片间均会存在一定差异，造成器件性能一致性较差，而通过牺牲层的方法制备电容间隙，工艺复杂，工艺控制困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种平板电容MEMS器件电容间隙的控制制备方法，该方法可以精确控制电容间隙，并解决了电容间隙片内和片间一致性差的问题，提高了器件性能的一致性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种平板电容MEMS器件电容间隙的控制制备方法，包括以下步骤：
S1）采用双抛硅片作为衬底，通过热氧化在衬底上制作第一氧化层，然后在第一氧化层上利用LPCVD制备氮化硅层；
S2）采用光刻工艺形成容腔图形，再刻蚀去除容腔图形中的氮化硅层，利用BOE漂去容腔图形中的第一氧化层，得到衬底容腔；在衬底容腔上利用高温热氧化制备第二氧化层，第二氧化层的厚度作为平板电容MEMS器件的电容间隙厚度；
S3）通过刻蚀去除衬底容腔以外的氮化硅层，并通过BOE漂去所有的氧化层，形成平板电容MEMS器件的电容间隙；
S4）将可动结构层与制备完电容间隙的衬底硅硅键合，再通过盖帽做晶圆级封装，得到平板电容MEMS器件。
本发明的有益效果是，利用高温形成的氧化层厚度控制平板电容MEMS器件电容间隙的厚度，由于高温形成的氧化层厚度在片内及片间均有良好的一致性，因此，可以保证平板电容式MEMS器件性能、片内及片间的一致性与重复性，加工工艺比较简单，适合大批量生产。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
图1是本发明步骤S1的示意图；
图2是本发明步骤S2的示意图；
图3是本发明步骤S3的示意图；
图4是本发明制备得到的平板电容式MEMS器件结构示意图。
具体实施方式
本发明提供一种平板电容MEMS器件电容间隙的控制制备方法，包括以下步骤：
S1）如图1所示，采用双抛硅片作为衬底1，通过热氧化在衬底上制作第一氧化层2，然后在第一氧化层2上利用LPCVD制备氮化硅层3；本实施例第一氧化层2与氮化硅层3的厚度均选择为500埃；
S2）结合图2所示，采用光刻工艺形成容腔图形，再刻蚀去除容腔图形中的氮化硅层，利用BOE漂去容腔图形中的第一氧化层，得到衬底容腔；在衬底容腔上利用高温热氧化制备第二氧化层4，第二氧化层4的厚度作为平板电容MEMS器件的电容间隙厚度；
S3）通过刻蚀去除衬底容腔以外的氮化硅层，并通过BOE漂去所有的氧化层，即去除所有的第一氧化层2与第二氧化层4，形成平板电容MEMS器件的电容间隙5；
S4）将可动结构层6与制备完电容间隙的衬底硅硅键合，再通过盖帽7做晶圆级封装，得到平板电容MEMS器件。可动结构层6与盖帽7的制备均为常规工艺，在此不敖述。
本发明舍弃了传统的利用刻蚀或牺牲层制备平板电容MEMS器件电容间隙的方式，利用高温形成的氧化层厚度控制平板电容MEMS器件电容间隙的厚度，由于高温形成的氧化层厚度在片内及片间均有良好的一致性，因此，可以保证平板电容MEMS器件性能、片内及片间的一致性与重复性，加工工艺比较简单，适合大批量生产。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (1)

1.一种平板电容MEMS器件电容间隙的控制制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1）采用双抛硅片作为衬底，通过热氧化在衬底上制作第一氧化层，然后在氧化层上利用LPCVD制备氮化硅层；
S2）采用光刻工艺形成容腔图形，再刻蚀去除容腔图形中的氮化硅层，利用BOE漂去容腔图形中的第一氧化层，得到衬底容腔；在衬底容腔上制备第二氧化层，第二氧化层的厚度作为平板电容MEMS器件的电容间隙厚度；
S3）通过刻蚀去除衬底容腔以外的氮化硅层，并通过BOE漂去所有的氧化层，形成平板电容MEMS器件的电容间隙；
S4）将可动结构层与制备完电容间隙的衬底硅硅键合，再通过盖帽做晶圆级封装，得到平板电容MEMS器件。
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