CN108217577A - 一种mems器件及制备方法、电子装置 - Google Patents

一种mems器件及制备方法、电子装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种MEMS器件及制备方法、电子装置。所述MEMS器件包括：基底；振动膜，位于所述基底的上方，其中，所述振动膜包括位于外侧的固定区域和位于中间的振动区域，所述固定区域中与所述振动区域相连接的部分呈锥形结构；背板，位于所述振动膜的上方；空腔，位于所述振动膜和所述背板之间。所述振动膜，不仅仅解决掉落测试(drop test)的振动膜(VP poly)破碎的问题。同时把振动膜的固定区域(VP anchor)安放在到基底上而不是氧化物(oxide)上面，解决BOE刻蚀的间隙底切问题(Gap under cut issue)，同时也增大了BOE的工艺窗口，降低了电化学效应影响(galvanic effect impact)。

Description

一种MEMS器件及制备方法、电子装置
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，具体而言涉及一种MEMS器件及制备方法、电子装置。
背景技术
随着半导体技术的不断发展，在传感器(motion sensor)类产品的市场上，智能手机、集成CMOS和微机电系统(MEMS)器件日益成为最主流、最先进的技术，并且随着技术的更新，这类传动传感器产品的发展方向是规模更小的尺寸，高质量的电学性能和更低的损耗。
其中，MEMS传感器广泛应用于汽车电子：如TPMS、发动机机油压力传感器、汽车刹车系统空气压力传感器、汽车发动机进气歧管压力传感器(TMAP)、柴油机共轨压力传感器；消费电子：如胎压计、血压计、橱用秤、健康秤，洗衣机、洗碗机、电冰箱、微波炉、烤箱、吸尘器用压力传感器，空调压力传感器，洗衣机、饮水机、洗碗机、太阳能热水器用液位控制压力传感器；工业电子：如数字压力表、数字流量表、工业配料称重等，电子音像领域：麦克风等设备。
MEMS麦克风是一种把声音能量转化为电信号的传感器件，电容器MEMS麦克风原理就是通过声压引起振动模的振动，进而改变电容。主要结构有振动膜(VP)，空气空腔(Gap)，背板以及金属焊盘(contact Pad)组成。声音通过声压使得振动膜发生形变，进而引起电容的改变。
麦克风被封装以后进行掉落测试(drop test)，以检测麦克风的整体机械结构强度，在进行掉落测试(drop test)时，会遭受振动膜碎裂(suffer VP broken issue，broken)的问题。
目前所述工艺存在的问题，亟需解决改变目前所述MEMS器件的制备工艺。
发明内容
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
为了克服目前存在的问题，本发明一方面提供了一种MEMS器件，所述MEMS器件包括：
基底；
振动膜，位于所述基底的上方，其中，所述振动膜包括位于外侧的固定区域和位于中间的振动区域，所述固定区域中与所述振动区域相连接的部分呈锥形结构；
背板，位于所述振动膜的上方；
空腔，位于所述振动膜和所述背板之间。
可选地，所述固定区域设置于所述基底上并且与所述基底直接接触。
可选地，所述固定区域中与所述基底直接接触的部位呈方形结构。
可选地，所述基底中形成有背腔，以露出部分所述振动膜。
本发明还提供了一种MEMS器件的制备方法，所述方法包括：
提供基底，在所述基底上形成有绝缘层，其中，所述绝缘层边缘侧壁的梯度平缓；
在所述绝缘层和所述基底上形成振动膜，其中，所述振动膜包括位于外侧的固定区域和位于中间的振动区域，所述固定区域中与所述振动区域相连接的部分呈锥形结构；
在所述振动膜的上方形成背板，其中，所述振动膜和所述背板之间形成有空腔。
可选地，形成所述振动膜的方法包括：
在所述基底边缘上和所述绝缘层上形成第一振动膜材料层，以覆盖所述绝缘层和所述基底；
图案化所述第一振动膜材料层，以去除所述绝缘层侧壁内侧的所述第一振动膜材料层；
在剩余的所述第一振动膜材料层和所述绝缘层上形成第二振动膜材料层，以覆盖所述第一振动膜材料层和所述绝缘层；
图案化所述第二振动膜材料层，以去除所述绝缘层侧壁内侧的所述第二振动膜材料层；
对所述第二振动膜材料层进行回流，以在所述绝缘层的侧壁上形成锥形结构；
在所述第二振动膜材料层和所述绝缘层上形成第三振动膜材料层，以形成具有锥形结构的所述固定区域。
可选地，形成所述绝缘层的步骤包括：
在所述基底上形成绝缘材料层，以覆盖所述基底；
对所述绝缘材料层进行图案化，以去除所述基底外侧的所述绝缘材料层；
对图案化后的所述绝缘材料层进行回流，以得到侧壁的轮廓梯度平缓的所述绝缘层。
可选地，在形成所述绝缘层之前所述方法还进一步包括在所述基底上形成若干凹槽的步骤。
可选地，所述方法还进一步包括：
在所述振动膜上形成牺牲层；
在所述牺牲层上形成背板，以覆盖所述牺牲层；
去除所述振动膜和所述背板之间的所述牺牲层，以在所述振动膜和所述背板之间形成空腔；
图案化所述基底的背面，以在所述基底中形成背腔并露出部分所述振动膜。
本发明还提供了一种电子装置，所述电子装置包括上述的MEMS器件。
本申请为了解决目前MEMS器件存在的问题，提供了一种MEMS器件及其制备方法，在所述制备方法中增加了两层光罩，通过光刻回流(Photo reflow)工艺，使得振动膜(VPpoly)的固定(anchor)区域和振动区域形成比较缓和梯度的轮廓(profile)，形成了比较抗摔的振动膜，解决了掉落测试(drop test)的振动膜(VP poly)破碎的问题，同时也解决了间隙底切问题(Gap under cut issue)。
在本申请中所述振动膜，位于所述基底的上方，其中，所述振动膜包括固定区域和振动区域，所述固定区域与所述振动区域相连接的部位呈锥形结构；所述振动膜，不仅仅解决掉落测试(drop test)的振动膜(VP poly)破碎的问题。同时把振动膜的固定区域(VPanchor)安放在到基底上而不是氧化物(oxide)上面，解决的BOE刻蚀的间隙底切问题(Gapunder cut issue)，同时也增大了BOE的工艺窗口，降低了电化学效应影响(galvaniceffect impact)。
附图说明
本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。
附图中：
图1示出了本发明所述MEMS器件的制备工艺流程图；
图2A至图2H示出了本发明一实施例中的一种MEMS器件的制造方法的相关步骤形成的结构的剖视图；
图3示出了根据本发明一实施方式中回流工艺的示意图；
图4示出了根据本发明一实施方式的电子装置的示意图。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。
应当明白，当元件或层被称为“在…上”、“与…相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在…上”、“与…直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本发明教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。
空间关系术语例如“在…下”、“在…下面”、“下面的”、“在…之下”、“在…之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在…下面”和“在…下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的结构以及步骤，以便阐释本发明提出的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
MEMS麦克风是一种把声音能量转化为电信号的传感器件，电容器MEMS麦克风原理就是通过声压引起振动模的振动，进而改变电容。主要结构有振动膜(VP)，空气空腔(Gap)，背板以及金属焊盘(contact Pad)组成。声音通过声压使得振动膜发生形变，进而引起电容的改变。
麦克风被封装以后进行掉落测试(drop test)，以检测麦克风的整体机械结构强度，在进行掉落测试(drop test)时，会遭受振动膜碎裂(suffer VP broken issue，broken)的问题，通过大量的实验和分析发现振动膜碎裂的区域都是在振动膜的固定(Anchor)边缘，振动膜的固定(Anchor)边缘不够坚韧，导致振动膜的机械强度降低。
为了解决该问题，发明人提供了一种MEMS器件，所述MEMS器件包括：
基底；
振动膜，位于所述基底的上方，其中，所述振动膜包括位于外侧的固定区域和位于中间的振动区域，所述固定区域中与所述振动区域相连接的部分呈锥形结构；
背板，位于所述振动膜的上方；
空腔，位于所述振动膜和所述背板之间。
其中，所述固定区域设置于所述基底上并且与所述基底直接接触。
其中，所述固定区域中与所述基底直接接触的部位呈方形结构。
其中，所述基底中形成有背腔，以露出部分所述振动膜。
在本申请中所述振动膜，位于所述基底的上方，其中，所述振动膜包括固定区域和振动区域，所述固定区域与所述振动区域相连接的部位呈锥形结构；所述振动膜，不仅仅解决掉落测试(drop test)的振动膜(VP poly)破碎的问题。同时把振动膜的固定区域(VPanchor)安放在到基底上而不是氧化物(oxide)上面，解决BOE刻蚀的间隙底切问题(Gapunder cut issue)，同时也增大了BOE的工艺窗口，降低了电化学效应影响(galvaniceffect impact)。
本发明还提供了一种MEMS器件的制备方法，所述方法包括：
提供基底，在所述基底上形成有绝缘层，其中，所述绝缘层边缘的侧壁的梯度平缓；
在所述绝缘层和所述基底上形成振动膜，其中，所述振动膜包括固定区域和振动区域，所述固定区域与所述振动区域相连接的部位呈锥形结构；
在所述振动膜的上方形成背板，其中，所述振动膜和所述背板之间形成有空腔。
可选地，形成所述振动膜的方法包括：
在所述基底边缘上和所述绝缘层上形成第一振动膜材料层，以覆盖所述绝缘层和所述基底；
图案化所述第一振动膜材料层，以去除所述绝缘层侧壁内侧的所述第一振动膜材料层；
在剩余的所述第一振动膜材料层和所述绝缘层上形成第二振动膜材料层，以覆盖所述第一振动膜材料层和所述绝缘层；
图案化所述第二振动膜材料层，以去除所述绝缘层侧壁内侧的所述第二振动膜材料层；
对所述第二振动膜材料层进行回流，以在所述绝缘层的侧壁上形成锥形结构；
在所述第二振动膜材料层和所述绝缘层上形成第三振动膜材料层，以形成具有锥形结构的所述固定区域的所述振动膜。
其中，所述振动膜包括固定区域和振动区域，所述固定区域与所述振动区域相连接的部位呈锥形结构；所述振动膜，不仅仅解决掉落测试(drop test)的振动膜(VP poly)破碎的问题。
可选地，形成所述绝缘层的步骤包括：
在所述基底上形成绝缘材料层，以覆盖所述基底；
对所述绝缘材料层进行图案化，以去除所述基底外侧的所述绝缘材料层；
对图案化的所述绝缘材料层进行回流，以得到侧壁的轮廓梯度平缓的所述绝缘层。
在本发明中光刻回流(PH reflow)工艺是光刻(PH)机台对光刻胶(PR)进行软化变形回流，然后干刻蚀之后形成比较平缓的轮廓，可以增加VP振动膜的柔软度符合性(compliance)。
在本申请中所述振动膜，位于所述基底的上方，其中，所述振动膜包括固定区域和振动区域，所述固定区域与所述振动区域相连接的部位呈锥形结构；所述振动膜，不仅仅解决掉落测试(drop test)的振动膜(VP poly)破碎的问题。同时把振动膜的固定区域(VPanchor)安放在到基底上而不是氧化物(oxide)上面，解决的BOE刻蚀的间隙底切问题(Gapunder cut issue)，同时也增大了BOE的工艺窗口，降低了电化学效应影响(galvaniceffect impact)。
实施例一
本发明还提供了一种MEMS器件，所述MEMS器件包括：
所述MEMS器件包括：
基底201；
振动膜206，位于所述基底的上方，其中，所述振动膜包括位于外侧的固定区域和位于中间的振动区域，所述固定区域中与所述振动区域相连接的部分呈锥形结构；
背板，位于所述振动膜的上方；
空腔，位于所述振动膜和所述背板之间。
如图2H所示，其中，所述基底201可以选用半导体衬底或者MEMS麦克风器件的衬底，例如所述基底201可以是以下所提到的材料中的至少一种：硅、绝缘体上硅(SOI)、绝缘体上层叠硅(SSOI)、绝缘体上层叠锗化硅(S-SiGeOI)、绝缘体上锗化硅(SiGeOI)以及绝缘体上锗(GeOI)等。
如图2H所示，在本申请中所述振动膜，位于所述基底的上方，其中，所述振动膜包括固定区域和振动区域，所述固定区域与所述振动区域相连接的部位呈锥形结构，使得振动膜(VP poly)的固定(anchor)区域和振动区域形成比较缓和梯度的轮廓(profile)，形成了比较抗摔的振动膜，所述振动膜不仅仅解决掉落测试(drop test)的振动膜(VP poly)破碎的问题。
同时把振动膜的固定区域(VP anchor)安放在到基底上而不是氧化物(oxide)上面，解决的BOE刻蚀的间隙底切问题(Gap under cut issue)，同时也增大了BOE的工艺窗口，降低了电化学效应影响(galvanic effect impact)。
其中，所述固定区域中与所述基底直接接触的部位呈方形结构，例如呈长方体或者正方体或者柱形结构。
其中，所述振动膜206选自半导体材料、金属材料和活性树脂中的一种。
其中，所述振动膜可以是半导体，比如多晶硅；也可以是其他金属，比如铝、铜、钛或铬。此外，所述振动膜也可以是其他材料，比如活性树脂BCB。
其中，所述振动膜可采用包括但不限于外延生长法、有机合成法、化学气相沉积(CVD)或等离子增强化学气相沉积法(PECVD)等沉积方法形成。
其中，所述背板选用导电材料或者掺杂的半导体材料，可选地，在该实施例中选用掺杂的硅。
其中，所述掺杂离子并不局限于某一种，例如可以为B、P、N、As等，不再一一列举。
在该步骤中所述背板通过共晶结合或者热键合的方法与所述牺牲层键合，以形成一体的结构。
在所述基底中形成有背腔，在底部露出所述振动膜。
在本发明中所述背板为固定电极，所述振动膜为动电极，所述背板和所述振动膜之间的空腔为介电质，振动膜受到压力之后，振动膜(Membrane)产生形变，振动膜的运动产生电容的变化，利用电容变化量进行运算和工作，通过振动膜将声音信号转换成电信号，所述振动膜中的所述固定区域与所述振动区域相连接的部位呈锥形结构，使得振动膜(VPpoly)的固定(anchor)区域和振动区域形成比较缓和梯度的轮廓(profile)，形成了比较抗摔的振动膜，解决了掉落测试(drop test)的振动膜(VP poly)破碎的问题。
实施例二
下面参考图1和图2A-2H对本发明的半导体器件的制备方法做详细描述，图1示出了本发明所述半导体器件的制备工艺流程图；图2A-2H示出了本发明所述半导体器件的制作方法的示意图。
图1为本发明中所述MEMS器件的制备工艺流程图，具体包括以下步骤：
步骤S1：提供基底，在所述基底上形成有绝缘层，其中，所述绝缘层边缘侧壁的梯度平缓；
步骤S2：在所述绝缘层和所述基底上形成振动膜，其中，所述振动膜包括位于外侧的固定区域和位于中间的振动区域，所述固定区域中与所述振动区域相连接的部分呈锥形结构；
步骤S3：在所述振动膜的上方形成背板，其中，所述振动膜和所述背板之间形成有空腔。
下面，对本发明的半导体器件的制备方法的具体实施方式做详细的说明。
首先，执行步骤一，提供基底201，在所述基底201上形成有绝缘层202，其中，所述绝缘层边缘的侧壁的梯度平缓.
具体地，如图2A所示，其中所述基底可以是以下所提到的材料中的至少一种：硅、绝缘体上硅(SOI)、绝缘体上层叠硅(SSOI)、绝缘体上层叠锗化硅(S-SiGeOI)、绝缘体上锗化硅(SiGeOI)以及绝缘体上锗(GeOI)等。
此外，基底上可以被定义有源区。在该有源区上还可以包含有其他的有源器件，为了方便，在所示图形中并没有标示。
其中，在所述基底上可以形成各种前端器件，所述前端器件可以包括有源器件、无源器件以及MEMS器件等。
例如在所述基底上可以形成各种晶体管用于构成各种电路，射频器件用于形成射频组件或模块，互连结构用于连接晶体管、射频器件以及前端器件中的其他组件。
其中，晶体管可以为普通晶体管、高k金属栅极晶体管、鳍型晶体管或其他合适的晶体管。互连结构可以包括金属层(例如铜层或铝层)、金属插塞等。射频器件可以包括电感(inductor)等器件。
除包括晶体管、射频器件和互连结构外，前端器件还可以包括其他各种可行的组件，例如电阻、电容、MEMS器件等，在此并不进行限定。
例如在本发明中可以在所述基底中形成MEMS麦克风，所述麦克风至少包括振动膜、背板和位于所述振动膜、背板之间的空腔，所述MEMS麦克风的工作原理是由振动膜(Membrane)的运动产生电容的变化，利用电容变化量进行运算和工作的。
当然在所述基底中还可以进一步形成其他器件，在此不再一一赘述。
形成所述绝缘层的步骤包括：
步骤1：在所述基底上形成绝缘材料层，以覆盖所述基底；
步骤2：对所述绝缘材料层进行图案化，以去除所述基底外侧的所述绝缘材料层；
步骤3：对图案化的所述绝缘材料层进行回流，以得到侧壁的轮廓梯度平缓的所述绝缘层。
在所述步骤1中，所述绝缘材料层为氧化物，例如为热氧化物，所述绝缘材料层可以通过热氧化形成。
在该实施例中所述氧化物层为SiO2层，所述SiO2层通过快速热氧化工艺(RTO)来形成，其厚度为8-50埃，但并不局限于该厚度。
在所述步骤2中对所述绝缘材料层进行图案化，以去除所述基底外侧的所述绝缘材料层，仅保留位于所述基底中间区域上的所述绝缘材料层。
在所述步骤3中，对图案化的所述绝缘材料层进行回流，以使所述绝缘层的侧壁的轮廓的梯度更加平缓，如图2B所示。
具体地，在本发明中光刻回流(PH reflow)工艺是光刻(PH)机台对光刻胶(PR)进行软化变形回流，然后干刻蚀之后形成比较平缓的轮廓。
可选地，在形成所述绝缘层之前还进一步包括对所述基底进行图案化的步骤，以在所述基底中形成凹槽。
其中，所述凹槽为若干相互间隔的方形凹槽，例如所述凹槽可以均匀的分布于所述基底。
其中，形成所述凹槽的方法包括：在所述基底形成光刻胶层并曝光显影，以形成掩膜，以所述光刻胶层为掩膜蚀刻所述基底，以在所述基底的表面形成所述凹槽，如图2A所示。
其中所述凹槽的深度并不局限于某一数值范围，可以根据需要进行设定。
在该步骤中可以选用干法蚀刻，干法蚀刻包括但不限于反应离子蚀刻(RIE)、离子束蚀刻或等离子体蚀刻。
在该步骤中选用O基蚀刻剂蚀刻所述基底，在本发明的一实施例中选用O2的气氛，还可以同时加入其它少量气体例如CF4、CO2、N2，所述蚀刻压力可以为50-200mTorr，优选为100-150mTorr，功率为200-600W，在本发明中所述蚀刻时间为5-80s，更优选10-60s，同时在本发明中选用较大的气体流量，作为优选，在本发明所述O2的流量为30-300sccm，更优选为50-100sccm。
执行步骤二，在所述绝缘层和所述基底上形成振动膜，其中，所述振动膜包括位于两侧的固定区域和位于中间的振动区域，所述固定区域与所述振动区域相连接的部位呈锥形结构。
具体地，形成所述振动膜的方法包括：
步骤1：在所述基底边缘上和所述绝缘层上形成第一振动膜材料层，以覆盖所述绝缘层和所述基底；
步骤2：图案化所述第一振动膜材料层，以去除所述绝缘层侧壁内侧的所述第一振动膜材料层；
步骤3：在剩余的所述第一振动膜材料层和所述绝缘层上形成第二振动膜材料层，以覆盖所述第一振动膜材料层和所述绝缘层；
步骤4：图案化所述第二振动膜材料层，以去除所述绝缘层侧壁内侧的所述第二振动膜材料层；
步骤5：对所述第二振动膜材料层进行回流，以在所述绝缘层的侧壁上形成锥形结构；
步骤6：在所述第二振动膜材料层和所述绝缘层上形成第三振动膜材料层，以形成具有锥形结构的所述固定区域的所述振动膜。
具体地，如图2C所示，在所述步骤1中在所述露出的基底上以及图案化后的所述绝缘层上形成第一振动膜材料层203。
所述第一振动膜材料层203可以是半导体，比如多晶硅；也可以是其他金属，比如铝、铜、钛或铬。此外，所述第一振动膜材料层203也可以是其他材料，比如活性树脂BCB。
在该实施例中所述第一振动膜材料层203选用多晶硅。
其中，所述第一振动膜材料层203可采用包括但不限于外延生长法、有机合成法、化学气相沉积(CVD)或等离子增强化学气相沉积法(PECVD)等沉积方法形成。
其中，所述第一振动膜材料层203的厚度可以为8K埃左右，但是并不局限于某一数值范围。
在所述步骤2中图案化所述第一振动膜材料层，以去除所述绝缘层侧壁内侧的所述第一振动膜材料层，仅保留位于所述绝缘层侧壁上以及所述绝缘层外侧的所述基底上的所述第一振动膜材料层，如图2D所示。
具体地，在该步骤中通过干法蚀刻所述振动膜材料层，在本发明中可以根据所选材料的不同来选择蚀刻气体，例如在本发明中可以选择CF4、CO2、O2、N2中的一种或者多种，所述蚀刻压力可以为20-300mTorr，优选为50-150mTorr，功率为200-600W。
在所述步骤3中所述第二振动膜材料层204可以是半导体，比如多晶硅；也可以是其他金属，比如铝、铜、钛或铬。此外，所述第二振动膜材料层204也可以是其他材料，比如活性树脂BCB。
在该实施例中所述第二振动膜材料层204选用多晶硅。
其中，所述第二振动膜材料层204可采用包括但不限于外延生长法、有机合成法、化学气相沉积(CVD)或等离子增强化学气相沉积法(PECVD)等沉积方法形成。
在所述步骤4中去除所述绝缘层侧壁内侧的所述第二振动膜材料层，如图2E所示。
在所述步骤5中在本发明中光刻回流(PH reflow)工艺是光刻(PH)机台对光刻胶(PR)进行软化变形回流，然后干刻蚀之后形成比较平缓的轮廓，可以增加VP振动膜的柔软度符合性(compliance)，如图2F和图3所示，其中图3左侧图形为没有进行回流工艺的侧壁形状，右侧图形为进行了回流工艺的侧壁形状，经过所述回流工艺所述振动膜的侧壁更加平缓。
在所述步骤6中在所述第二振动膜材料层和所述绝缘层上形成第三振动膜材料层，所述第三振动膜材料层可以是半导体，比如多晶硅；也可以是其他金属，比如铝、铜、钛或铬。此外，所述第三振动膜材料层也可以是其他材料，比如活性树脂BCB。
在该实施例中所述第三振动膜材料层206选用多晶硅。
在形成所述第三振动膜材料层206，可以形成具有锥形结构的所述固定区域的所述振动膜。
在该方法中增加了两层光罩，通过光刻回流(Photo reflow)工艺，使得振动膜(VPpoly)的固定(anchor)区域和振动区域形成比较缓和梯度的轮廓(profile)，形成了比较抗摔的振动膜，解决了掉落测试(drop test)的振动膜(VP poly)破碎的问题，同时也解决了间隙底切问题(Gap under cut issue)。
执行步骤三，在所述振动膜的上方形成背板，其中，所述振动膜和所述背板之间形成有空腔。
具体地，在所述基底上形成牺牲层，以覆盖所述振动膜，所述牺牲层通过使用诸如氧化硅层、氮化硅层、或氮氧化硅层的无机绝缘层，诸如包含聚乙烯苯酚、聚酰亚胺、或硅氧烷等的层的绝缘层等来形成。此外，聚乙烯苯酚、聚酰亚胺、或硅氧烷可有效地通过微滴排放法、印刷术或旋涂法形成。
所述牺牲层可以选用现有技术中常用的沉积方法，例如可以是通过化学气相沉积(CVD)法、物理气相沉积(PVD)法或原子层沉积(ALD)法等形成的。本发明中优选原子层沉积(ALD)法。
该步骤中形成背板，以在后续的步骤中形成固定电极。
因此所述背板选用导电材料或者掺杂的半导体材料，可选地，在该实施例中选用掺杂的硅。
其中，所述掺杂离子并不局限于某一种，例如可以为B、P、N、As等，不再一一列举。
在该步骤中所述背板通过共晶结合或者热键合的方法与所述牺牲层键合，以形成一体的结构。
接着去除所述振动膜和所述背板之间的所述牺牲层，以在所述振动膜和所述背板之间形成空腔，如图2H所示。
具体地，形成所述空腔的步骤包括：
步骤1：在所述基底、所述振动膜和所述牺牲层上形成保护层，以覆盖所述牺牲层；
步骤2：图案化所述保护层和所述振动膜，以在所述保护层和所述振动膜中形成开口并露出所述牺牲层；
步骤3：去除所述振动膜和所述背板之间的所述牺牲层。
在所述背板晶圆上形成保护层，以覆盖所述背板晶圆。
具体地，如图2H所示，所述保护层可以选用本领域常用的钝化材料，在该步骤中，所述保护层为选自PESIN层、PETEOS层、SiN层和多晶硅层中的一种或者多种。
图案化所述保护层和所述背板，以形成开口，露出所述牺牲层。
其中，所述牺牲层选用氧化物层时，可以选用BOE的湿法蚀刻去除所述牺牲材料层。
所述BOE蚀刻液的质量分数为0.1％-10％，所述湿法蚀刻温度为25-90℃，所述湿法蚀刻时间为100～10000s，但是并不局限于该示例，还可以选用本领域常用的其他方法。
在形成所述空腔之后还可以进一步包括对所述MEMS器件进行清洗的步骤。
所述方法还进一步包括形成背腔的步骤，以露出所述第一牺牲层，并去除所述第一牺牲层。
至此，完成了本发明实施例的MEMS器件的制备方法的相关步骤的介绍。所述方法还可以包括形成晶体管的步骤以及其他相关步骤，此处不再赘述。并且，除了上述步骤之外，本实施例的制备方法还可以在上述各个步骤之中或不同的步骤之间包括其他步骤，这些步骤均可以通过目前工艺中的各种工艺来实现，此处不再赘述。
本申请为了解决目前MEMS器件存在的问题，提供了一种MEMS器件及其制备方法，在所述制备方法中增加了两层光罩，通过光刻回流(Photo reflow)工艺，使得振动膜(VPpoly)的固定(anchor)区域和振动区域形成比较缓和梯度的轮廓(profile)，形成了比较抗摔的振动膜，解决了掉落测试(drop test)的振动膜(VP poly)破碎的问题，同时也解决了间隙底切问题(Gap under cut issue)。
实施例三
本发明的另一个实施例提供一种电子装置，其包括MEMS器件，该MEMS器件为前述实施例一中的MEMS器件，或根据实施例二所述的MEMS器件的制备方法所制得的MEMS器件。
该电子装置，可以是手机、平板电脑、笔记本电脑、上网本、游戏机、电视机、VCD、DVD、导航仪、照相机、摄像机、录音笔、MP3、MP4、PSP等任何电子产品或设备，也可以是具有上述MEMS器件的中间产品，例如：具有该集成电路的手机主板等。
由于包括的MEMS器件具有更高的性能，该电子装置同样具有上述优点。
其中，图4示出移动电话手机的示例。移动电话手机300被设置有包括在外壳301中的显示部分302、操作按钮303、外部连接端口304、扬声器305、话筒306等。
其中所述移动电话手机包括前述的MEMS器件，或根据实施例一所述的MEMS器件的制备方法所制得的MEMS器件，所述MEMS器件包括基底；振动膜，位于所述基底的上方，其中，所述振动膜包括固定区域和振动区域，所述固定区域与所述振动区域相连接的部位呈锥形结构；背板，位于所述振动膜的上方；空腔，位于所述振动膜和所述背板之间。在本申请中所述振动膜，位于所述基底的上方，其中，所述振动膜包括固定区域和振动区域，所述固定区域与所述振动区域相连接的部位呈锥形结构；所述振动膜，不仅仅解决掉落测试(droptest)的振动膜(VP poly)破碎的问题。同时把振动膜的固定区域(VP anchor)安放在到基底上而不是氧化物(oxide)上面，解决的BOE刻蚀的间隙底切问题(Gap under cut issue)，同时也增大了BOE的工艺窗口，降低了电化学效应影响(galvanic effect impact)。
本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (10)

1.一种MEMS器件，其特征在于，所述MEMS器件包括：
基底；
振动膜，位于所述基底的上方，其中，所述振动膜包括位于外侧的固定区域和位于中间的振动区域，所述固定区域中与所述振动区域相连接的部分呈锥形结构；
背板，位于所述振动膜的上方；
空腔，位于所述振动膜和所述背板之间。
2.根据权利要求1所述的MEMS器件，其特征在于，所述固定区域设置于所述基底上并且与所述基底直接接触。
3.根据权利要求1所述的MEMS器件，其特征在于，所述固定区域中与所述基底直接接触的部位呈方形结构。
4.根据权利要求1所述的MEMS器件，其特征在于，所述基底中形成有背腔，以露出部分所述振动膜。
5.一种MEMS器件的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
提供基底，在所述基底上形成有绝缘层，其中，所述绝缘层边缘侧壁的梯度平缓；
在所述绝缘层和所述基底上形成振动膜，其中，所述振动膜包括位于外侧的固定区域和位于中间的振动区域，所述固定区域中与所述振动区域相连接的部分呈锥形结构；
在所述振动膜的上方形成背板，其中，所述振动膜和所述背板之间形成有空腔。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，形成所述振动膜的方法包括：
在所述基底边缘上和所述绝缘层上形成第一振动膜材料层，以覆盖所述绝缘层和所述基底；
图案化所述第一振动膜材料层，以去除所述绝缘层侧壁内侧的所述第一振动膜材料层；
在剩余的所述第一振动膜材料层和所述绝缘层上形成第二振动膜材料层，以覆盖所述第一振动膜材料层和所述绝缘层；
图案化所述第二振动膜材料层，以去除所述绝缘层侧壁内侧的所述第二振动膜材料层；
对所述第二振动膜材料层进行回流，以在所述绝缘层的侧壁上形成锥形结构；
在所述第二振动膜材料层和所述绝缘层上形成第三振动膜材料层，以形成具有锥形结构的所述固定区域。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，形成所述绝缘层的步骤包括：
在所述基底上形成绝缘材料层，以覆盖所述基底；
对所述绝缘材料层进行图案化，以去除所述基底外侧的所述绝缘材料层；
对图案化后的所述绝缘材料层进行回流，以得到侧壁的轮廓梯度平缓的所述绝缘层。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在形成所述绝缘层之前所述方法还进一步包括在所述基底上形成若干凹槽的步骤。
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还进一步包括：
在所述振动膜上形成牺牲层；
在所述牺牲层上形成背板，以覆盖所述牺牲层；
去除所述振动膜和所述背板之间的所述牺牲层，以在所述振动膜和所述背板之间形成空腔；
图案化所述基底的背面，以在所述基底中形成背腔并露出部分所述振动膜。
10.一种电子装置，其特征在于，所述电子装置包括权利要求1至4之一所述的MEMS器件。
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