CN110357031B - Mems器件及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种MEMS器件及其制备方法，在基底的正面形成第一绝缘层，对第一绝缘层进行图形化形成第一凹槽，在第一凹槽内形成第一支撑层，第一支撑层位于第二区域内且与第一区域相邻，第一支撑层呈环形包围第一区域，在后续形成背腔时，可以完全去除被第一支撑层包围的第一绝缘层，即在对第一绝缘层刻蚀过程中无需进行精确的尺寸控制，只需在形成第一支撑层时对其位置精度进行控制即可，从而降低了工艺难度，降低了制作成本；同时第一支撑层与第二支撑层在基底上的投影之和与第三支撑层在所述基底上的投影重合，使得振动膜上方与下方的支撑层的尺寸相同，从而输出稳定的结果，提高了MEMS器件的精度。

Description

MEMS器件及其制备方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种MEMS器件及其制备方法。

背景技术

MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，微机电系统)技术是指一种可将机械构件、驱动部件、光学系统、电控系统集成为一个整体的微型系统，它用微电子技术和微加工技术(如硅体微加工、硅表面微加工、晶片键合等)相结合的制造工艺，制造出各种性能优异、价格低廉、微型化的传感器(例如惯性传感器、压力传感器、加速度传感器等)、执行器、驱动器和微系统。

现有的MEMS器件一般包括基底，所述基底具有正面与背面，且所述基底具有贯穿正面与背面的背腔，在基底的正面上形成有振动膜，振动膜覆盖背腔，在振动膜上形成有极板，极板与振动膜绝缘隔离且两者之间具有间隙，在极板上形成有若干相互隔开的连通所述间隙的通孔。在MEMS器件工作时，声音从通孔进入间隙，引起振动膜的振动，所述振动膜与极板相对构成一个电容，使得声音信号转换成电信号。

在所述振动膜的边缘一般会设置有一个或两个支撑层，用于支撑所述振动膜，当设置有一个支撑层(所述支撑层位于所述振动膜的上方或下方，即位于基底与振动膜之间或振动膜与极板之间)时，所述振动膜容易发生横向运动，导致可靠性验证中所述振动膜不稳定，并且容易发生振动膜损伤甚至破裂的问题，降低了MEMS器件的使用寿命和性能。当设置有两个支撑层时，两个支撑层分别位于振动膜的上方与下方，能够避免振动膜的横向运动，但是两个支撑层在不同的步骤中形成，其尺寸难以控制，使得所述振动膜向上或向下振动时，受到的力学阻力并不相同，导致输出的结果并不稳定，影响所述MEMS器件的精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种MEMS器件及其制备方法，提高MEMS器件的精度。

为实现上述目的，本发明提供一种MEMS器件的制备方法，包括以下步骤：

提供一基底，所述基底具有正面与背面，且所述基底包括第一区域与第二区域，所述第二区域包围所述第一区域；

在所述基底的正面形成第一绝缘层，对所述第一绝缘层进行图形化形成第一凹槽，所述第一凹槽暴露出部分所述基底，所述第一凹槽位于所述第二区域内且与所述第一区域相邻，所述第一凹槽呈环形包围所述第一区域；

在所述第一凹槽内形成第一支撑层，在所述第一支撑层与所述第一绝缘层上依次形成振动膜、第二绝缘层与极板，所述第二绝缘层覆盖所述振动膜，所述极板暴露出所述第二绝缘层的边缘；

在所述极板上形成多个通孔，所述通孔暴露出所述第二绝缘层；通过所述通孔去除所述第一区域内的所述第二绝缘层，在所述振动膜与极板之间形成间隙，所述第二区域内的所述第二绝缘层构成第三支撑层；

对所述基底的背面及第一绝缘层进行图形化，形成背腔，所述背腔暴露出所述振动膜且背向所述间隙，所述第二区域内的所述第一绝缘层构成第二支撑层，且所述第一支撑层与第二支撑层在基底上的投影之和与所述第三支撑层在所述基底上的投影重合。

可选的，形成所述第一支撑层的步骤包括：

在所述第一绝缘层上形成振动膜材料层，所述振动膜材料层填充所述第一凹槽并覆盖所述第一绝缘层，以在所述第一凹槽内形成第一支撑层。

可选的，形成所述振动膜的步骤包括：

对所述振动膜材料层进行图形化，暴露出所述第一绝缘层的边缘，形成覆盖所述第一支撑层与所述第一绝缘层的振动膜。

可选的，形成所述极板的步骤包括：

形成所述第二绝缘层之后，所述第二绝缘层覆盖所述振动膜与所述第一绝缘层，对所述第二绝缘层与所述第一绝缘层进行图形化，暴露出所述基底的边缘，且在所述第二绝缘层内形成多个第二凹槽，所述第二凹槽的深度小于所述第二绝缘层的厚度；

形成一极板材料层，所述极板材料层填满所述第二凹槽并覆盖所述第二绝缘层与所述基底；

对所述极板材料层进行图形化，暴露出所述基底的边缘以及所述第二绝缘层的边缘，形成极板。

可选的，形成所述通孔的步骤包括：

形成一第三绝缘层，所述第三绝缘层覆盖所述极板、所述第二绝缘层以及所述基底；

对所述第三绝缘层与所述极板进行图形化，形成暴露所述第二绝缘层的多个所述通孔。

可选的，形成所述极板之后，形成所述第三绝缘层之前，所述MEMS器件的制备方法还包括：

对所述第二绝缘层进行图形化，形成暴露所述振动膜的第四凹槽，所述第四凹槽在所述基底上的投影与所述第一凹槽在所述基底上的投影重合；

形成所述第三绝缘层之后，所述第三绝缘层填满所述第四凹槽，形成第四支撑层。

可选的，形成所述间隙的步骤包括：

通过所述通孔对所述第二绝缘层进行刻蚀，直至完全去除被所述第四支撑层包围的所述第二绝缘层，在所述极板与所述振动膜之间形成间隙。

可选的，形成所述背腔的步骤包括：

对所述基底的背面进行图形化，形成暴露所述第一绝缘层的一第三凹槽，所述第三凹槽背向所述间隙；

通过所述第三凹槽对所述第一绝缘层进行刻蚀，直至完全去除被所述第一支撑层包围的所述第一绝缘层，暴露出所述振动膜，形成所述背腔。

可选的，对所述第一绝缘层进行刻蚀形成所述背腔的步骤与对所述第二绝缘层进行刻蚀形成所述间隙的步骤在同一工艺步骤中进行。

可选的，在形成所述通孔之后，在形成所述第三凹槽之前，所述MEMS器件的制备方法还包括：形成一第四绝缘层，所述第四绝缘层覆盖所述基底的正面；

在形成所述间隙的过程中，去除所述第四绝缘层。

相应的，本发明还提供一种MEMS器件，包括：

一基底，具有正面与背面，且所述基底包括第一区域与第二区域，所述第二区域包围所述第一区域；

位于所述基底的正面的第一支撑层，所述第一支撑层位于所述第二区域内且与所述第一区域相邻，所述第一支撑层呈环形包围所述第一区域；

位于所述第一支撑层外围的所述第二区域上的第二支撑层；

位于所述第一区域与第二区域上的振动膜，所述振动膜的边缘位于所述第一支撑层上且位于部分所述第二支撑层上；

位于所述第二支撑层与所述振动膜之上的第三支撑层，所述第一支撑层与第二支撑层在基底上的投影之和与所述第三支撑层在所述基底上的投影重合；

位于所述振动膜上方的极板，所述极板与所述振动膜绝缘隔离且在两者之间形成有间隙，在所述极板中形成有连通所述间隙的通孔；以及

位于所述基底的背面的背腔，所述背腔暴露出所述振动膜且背向所述间隙。

可选的，所述第三支撑层包括：

位于所述振动膜之上的第四支撑层，所述第四支撑层在所述基底上的投影与所述第一支撑层在所述基底上的投影重合；

位于所述第四支撑层外围的第五支撑层，所述第五支撑层位于所述第二支撑层与所述振动膜之上。

可选的，所述MEMS器件还包括：绝缘层，所述绝缘层位于所述基底的正面，包围所述第二支撑层、第三支撑层以及所述极板，且在所述绝缘层上形成有连通所述间隙的通孔。

与现有技术相比，本发明提供的MEMS器件及其制备方法具有以下有益效果：

1、在基底的正面形成第一绝缘层，对第一绝缘层进行图形化形成第一凹槽，在第一凹槽内形成第一支撑层，所述第一支撑层位于所述第二区域内且与所述第一区域相邻，所述第一支撑层呈环形包围所述第一区域，在后续形成背腔时，可以完全去除被所述第一支撑层包围的所述第一绝缘层，即在对第一绝缘层刻蚀过程中无需进行精确的尺寸控制，只需在形成所述第一支撑层时对其位置精度进行控制即可，从而降低了工艺难度，降低了制作成本；同时，位于所述第一支撑层外围的第一绝缘层构成第二支撑层，在通过通孔对第二绝缘层进行刻蚀之后，剩余的第二区域内的第二绝缘层构成第三支撑层，所述第一支撑层与第二支撑层在基底上的投影之和与所述第三支撑层在所述基底上的投影重合，使得振动膜上方与下方的支撑层的尺寸相同，从而输出稳定的结果，提高了MEMS器件的精度；并且，在所述振动膜的上方与下方都具有支撑层，从而能够避免振动膜的横向运动，避免所述振动膜的损失甚至破裂，提高了MEMS器件的使用寿命和性能。

2、在形成极板之后，对极板边缘暴露出的第二绝缘层进行图形化，形成暴露所述振动膜的第三凹槽，形成第三绝缘层之后，在所述第三凹槽内形成第四支撑层，在后续形成间隙时，可以完全去除被所述第四支撑层包围的所述第二绝缘层，即在对第三绝缘层刻蚀过程中无需进行精确的尺寸控制，只需在形成所述第四支撑层时对其位置精度进行控制即可，在保证振动膜上方与下方的支撑层的尺寸相同的基础上，进一步降低了工艺难度，节省了制作成本。

附图说明

图1为一MEMS器件的剖面结构示意图。

图2为本发明一实施例所提供的MEMS器件的制备方法的流程图。

图3～图9为本发明实施例一所提供的MEMS器件的制备方法的各步骤剖面结构示意图。

图10～图13为本发明实施例二所提供的MEMS器件的制备方法的各步骤剖面结构示意图。

图14为本发明实施例一所提供的MEMS器件中支撑层的俯视示意图。

图15为本发明实施例二所提供的MEMS器件中支撑层的俯视示意图。

具体实施方式

图1为一MEMS器件的结构示意图，如图1所示，所述MEMS器件包括：基底10，所述基底10具有正面S1与背面S2，在所述基底10的正面形成有振动膜11与极板12，在所述基底10的边缘上形成有支撑部13用于支撑所述振动膜11，并且所述支撑部13包围所述振动膜11的边缘，所述极板12与所述振动膜11通过所述支撑部13绝缘隔离且在两者之间形成有间隙15，在所述基底10、所述支撑部13以及所述极板12上形成有绝缘层14，在所述绝缘层14与所述极板12中形成有连通所述间隙15的通孔141；在所述基底10的背面形成有背腔16，所述背腔16贯穿所述基底10，暴露出所述振动膜11且背向所述间隙15。

在所述振动膜11的边缘包围有支撑层13，即相当于所述振动膜11的上方与下方均形成有支撑层，当上方与下方的支撑层的尺寸一致时，才能保证所述MEMS器件具有稳定的输出。但是，所述振动膜11下方的支撑层(即所述振动膜11与所述基底之间的支撑层)是通过对所述基底10的背面刻蚀形成的，需要对刻蚀进行精确控制才能得到预定尺寸的支撑层，而所述振动膜11上方的支撑层(即所述振动膜11与所述绝缘层14之间的支撑层)是通过所述通孔141对所述极板12与所述振动膜11之间的绝缘层进行刻蚀形成的，也需要对刻蚀进行精确的控制才能得到预定尺寸的支撑层，同时要保证上方的支撑层与下方的支撑层的尺寸相同，对工艺的要求比较高，在一定程度上增加了工艺难度，增加了制作成本。

针对上述问题，本申请发明人提出了一种MEMS器件的制备方法，包括：提供一基底，所述基底具有正面与背面，且所述基底包括第一区域与第二区域，所述第二区域包围所述第一区域；在所述基底的正面形成第一绝缘层，对所述第一绝缘层进行图形化形成第一凹槽，所述第一凹槽暴露出部分所述基底，所述第一凹槽位于所述第二区域内且与所述第一区域相邻，所述第一凹槽呈环形包围所述第一区域；在所述第一凹槽内形成第一支撑层，在所述第一支撑层与所述第一绝缘层上依次形成振动膜、第二绝缘层与极板，所述第二绝缘层覆盖所述振动膜，所述极板暴露出所述第二绝缘层的边缘；在所述极板上形成多个通孔，所述通孔暴露出所述第二绝缘层；通过所述通孔去除所述第一区域内的所述第二绝缘层，在所述振动膜与极板之间形成间隙，所述第二区域内的所述第二绝缘层构成第三支撑层；对所述基底的背面及第一绝缘层进行图形化，形成背腔，所述背腔暴露出所述振动膜且背向所述间隙，剩余的所述第二区域内的所述第一绝缘层构成第二支撑层，且所述第一支撑层与第二支撑层在基底上的投影之和与所述第三支撑层在所述基底上的投影重合。

本发明提供的MEMS器件的制备方法中，在基底的正面形成第一绝缘层，对第一绝缘层进行图形化形成第一凹槽，在基底的正面形成第一绝缘层，对第一绝缘层进行图形化形成第一凹槽，在第一凹槽内形成第一支撑层，所述第一支撑层位于所述第二区域内且与所述第一区域相邻，所述第一支撑层呈环形包围所述第一区域，在后续形成背腔时，可以完全去除被所述第一支撑层包围的所述第一绝缘层，即在对第一绝缘层刻蚀过程中无需进行精确的尺寸控制，只需在形成所述第一支撑层时对其位置精度进行控制即可，从而降低了工艺难度，降低了制作成本；同时，位于所述第一支撑层外围的第一绝缘层构成第二支撑层，在通过通孔对第二绝缘层进行刻蚀之后，剩余的第二区域内的第二绝缘层构成第三支撑层，所述第一支撑层与第二支撑层在基底上的投影之和与所述第三支撑层在所述基底上的投影重合，使得振动膜上方与下方的支撑层的尺寸相同，从而输出稳定的结果，提高了MEMS器件的精度；并且，在所述振动膜的上方与下方都具有支撑层，从而能够避免振动膜的横向运动，避免所述振动膜的损失甚至破裂，提高了MEMS器件的使用寿命和性能。

为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容做进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。

其次，本发明利用示意图进行了详细的表述，在详述本发明实例时，为了便于说明，示意图不依照一般比例局部放大，不应对此作为本发明的限定。

本发明提供一种MEMS器件的制备方法，如图2所示，包括以下步骤：

步骤S100：提供一基底，所述基底具有正面与背面，且所述基底包括第一区域与第二区域，所述第二区域包围所述第一区域；

步骤S200：在所述基底的正面形成第一绝缘层，对所述第一绝缘层进行图形化形成第一凹槽，所述第一凹槽暴露出部分所述基底，所述第一凹槽位于所述第二区域内且与所述第一区域相邻，所述第一凹槽呈环形包围所述第一区域；

步骤S300：在所述第一凹槽内形成第一支撑层，在所述第一支撑层与所述第一绝缘层上依次形成振动膜、第二绝缘层与极板，所述第二绝缘层覆盖所述振动膜，所述极板暴露出所述第二绝缘层的边缘；

步骤S400：在所述极板上形成多个通孔，所述通孔暴露出所述第二绝缘层；通过所述通孔去除所述第一区域内的所述第二绝缘层，在所述振动膜与极板之间形成间隙，所述第二区域内的所述第二绝缘层构成第三支撑层；

步骤S500：对所述基底的背面及第一绝缘层进行图形化，形成背腔，所述背腔暴露出所述振动膜且背向所述间隙，所述第二区域内的所述第一绝缘层构成第二支撑层，且所述第一支撑层与第二支撑层在基底上的投影之和与所述第三支撑层在所述基底上的投影重合。

图3～图9为本发明实施例一所提供的MEMS器件的制备方法的各步骤的剖面结构示意图，图10～图13为本发明实施例二所提供的MEMS器件的制备方法的各步骤剖面结构示意图。其中图3～图6所示的各步骤剖面结构示意图为两个实施例所共有的，以下首先对实施例一进行说明。

【实施例一】

请参考图2所示，并结合图3～图9，详细说明本发明实施例一提出的MEMS器件的制备方法：

如图3所示，在步骤S100中，提供一基底100，所述基底100具有正面S1与背面S2，且所述基底100包括第一区域I与第二区域II，所述第二区域II包围所述第一区域I。

所述基底100的材质可以为硅基底，也可以是锗、锗硅、砷化镓基底或绝缘体上硅基底。本领域技术人员可以根据需要选择基底，因此基底的类型不应限制本发明的保护范围。本实施例中的基底100优选为硅基底。所述基底100的正面S1与背面S2位于所述基底100的相对两侧。

所述基底100包括第一区域I与第二区域II，所述第二区域II围绕所述第一区域I，后续在所述基底100的第一区域I上将形成MEMS麦克风的振动区，而在所述基底100的第二区域II上将形成MEMS麦克风的支撑区或外围电路。

在步骤S200中，在所述基底100的正面S1形成第一绝缘层110，对所述第一绝缘层110进行图形化形成第一凹槽111，所述第一凹槽111暴露出部分所述基底100，所述第一凹槽111位于所述第二区域II内且与所述第一区域I相邻，所述第一凹槽111呈环形包围所述第一区域I，形成如图3所示的结构。

具体的，在所述基底100的正面S1上沉积第一绝缘层110，在所述第一绝缘层110上形成光刻胶层(未图示)，对所述光刻胶层进行曝光与显影，形成图形化的光刻胶层，暴露出所述第一绝缘层110上预定形成第一凹槽的位置，以所述图形化的光刻胶层为掩膜对所述第一绝缘层110进行刻蚀，至暴露出所述基底100，在所述第一绝缘层110内形成所述第一凹槽111，最后通过灰化工艺去除所述图形化的光刻胶层。可选的，所述第一绝缘层110的材质为氧化硅、氮化硅或氧化硅与氮化硅的叠层，或本领域技术人员已知的其他材料。

所述第一凹槽111位于所述第二区域II内且与所述第一区域I相邻，即所述第一凹槽111位于第二区域II与第一区域I交界的地方，且所述第一凹槽111位于所述第二区域II内。所述第一凹槽111呈环形，包围所述第一区域I，即形成所述第一凹槽111之后，所述第一凹槽111包围所述第一区域I上的第一绝缘层110，而所述第二区域II上的第一绝缘层110包围所述第一凹槽111。

在步骤S300中，在所述第一凹槽111内形成第一支撑层121，在所述第一支撑层121与所述第一绝缘层110上依次形成振动膜120、第二绝缘层130与极板140，所述第二绝缘层130覆盖所述振动膜120，所述极板140暴露出所述第二绝缘层130的边缘，形成如图6所示的结构。

首先，执行步骤S301，在所述第一凹槽111内形成第一支撑层121，在所述第一支撑层121与所述第一绝缘层110上形成振动膜120，如图4所示。

具体的，在所述第一绝缘层110上形成振动膜材料层，所述振动膜材料层填充所述第一凹槽111并覆盖所述第一绝缘层110，在所述第一凹槽111内形成第一支撑层121；然后，对所述振动膜材料层进行图形化，暴露出所述第一绝缘层110的边缘，形成覆盖所述第一支撑层121与所述第一绝缘层110的振动膜120。

所述振动膜120后续作为MEMS器件的振动电极，所述振动膜120的材料可以选择多晶硅、锗硅、锗或其他具有弹性的金属或半导体材料，确保振动膜受到声音或惯性力等的作用力而振动变形后还能回复原状，并且确保振动膜具有良好的导电性。

接着，执行步骤S302，在所述振动膜120上形成第二绝缘层130与极板140，所述第二绝缘层130包围所述振动膜120，所述极板140暴露出所述第二绝缘层120的边缘，形成如图6所示的结构。

具体的，首先，在所述振动膜120上形成第二绝缘层130，所述第二绝缘层130覆盖所述振动膜120与所述第一绝缘层110；接着，对所述第二绝缘层130与所述第一绝缘层110进行图形化，具体的，在所述第二绝缘层130上形成图形化的光刻胶层，以所述图形化的光刻胶层为掩膜，对所述第二绝缘层130与所述第一绝缘层110进行刻蚀，暴露出所述基底100的边缘(此时剩余的所述第二绝缘层130仍旧包围所述振动膜120)，并且在所述第二绝缘层130内形成多个第二凹槽131，所述第二凹槽131的深度小于所述第二绝缘层130的厚度，即所述第二凹槽131并未暴露出所述振动膜120，如图5所示。

可选的，所述第二凹槽131均匀分布于所述第二绝缘层130上，且所述第二凹槽131与所述振动膜120相对应，即所述振动膜120在所述基底100上的投影覆盖所述第二凹槽131在所述基底100上的投影。可选的，所述第二绝缘层130的材质为氧化硅、氮化硅或氧化硅与氮化硅的叠层，或本领域技术人员已知的其他材料。所述第二绝缘层130的材质可以与所述第一绝缘层110的材质相同，也可以不同。

接着，形成一极板材料层，所述极板材料层填满所述第二凹槽131并覆盖所述第二绝缘层130以及所述基底100。最后，对所述极板材料层进行图形化，即在所述极板材料层上形成图形化的光刻胶层，以所述图形化的光刻胶层为掩膜，对所述极板材料层进行刻蚀，暴露出所述基底100的边缘以及所述第二绝缘层130的边缘，形成极板140，如图6所示。所述极板140的材料可选择多晶硅、锗硅或锗，还可以为其他金属如铝，或者本领域技术人员已知的其他材料。

在步骤S400中，在所述极板140上形成多个通孔151，所述通孔151暴露出所述第二绝缘层130；通过所述通孔151去除所述第一区域I内的所述第二绝缘层130，在所述振动膜120与极板140之间形成间隙160，所述第二区域II内的所述第二绝缘层130构成第三支撑层132，形成如图9所示的结构。

在步骤S500中，对所述基底100的背面S2及第一绝缘层110进行图形化，形成背腔170，所述背腔170暴露出所述振动膜120且背向所述间隙160，所述第二区域II内的所述第一绝缘层110构成第二支撑层112，且所述第一支撑层121与第二支撑层112在基底100上的投影之和与所述第三支撑层132在所述基底100上的投影重合，形成如图9所示的结构。

在步骤S400与步骤S500中，某些工艺步骤并不分先后，可以同时进行，或者也可以先进行步骤S400中的一些工艺，再进行步骤S500中的一些工艺，最后再进行步骤S400中的另外一些工艺。本发明对此并不做限定，以下给出本实施例的优选的工艺顺序。

首先执行步骤S401，形成通孔，即在所述极板140上形成通孔151，如图7所示。

具体的，首先，形成一第三绝缘层150，所述第三绝缘层150覆盖所述极板140、所述第二绝缘层130以及所述基底100；然后，对所述第三绝缘层150与所述极板140进行图形化，形成暴露出所述第二绝缘层130的多个通孔151。例如可以通过在所述第三绝缘层150上形成图形化的光刻胶层，暴露出预定形成的通孔在所述第三绝缘层上的位置，然后以图形化的光刻胶层为掩膜，对所述第三绝缘层150以及所述极板140进行刻蚀，直至暴露出所述第二绝缘层130，在所述第三绝缘层150以及所述极板140中形成多个通孔151。所述第三绝缘层150的材料优选为氧化硅、氮化硅或氧化硅/氮化硅的叠层结构，或本领域技术人员已知的其他材料。

接着，可选的，在所述基底100的正面S1上形成第四绝缘层(未图示)，所述第四绝缘层填充所述通孔151，并覆盖所述第三绝缘层150以及所述基底100，亦即所述第四绝缘层覆盖所述基底100的正面S1。避免后续对所述基底100的背面进行操作时对所述基底100的正面的结构造成影响。所述第四绝缘层的材料优选为氧化硅、氮化硅或氧化硅/氮化硅的叠层结构，或本领域技术人员已知的其他材料。

然后执行步骤S501，形成第三凹槽，即在所述基底100的背面S2上形成第三凹槽101，如图8所示。具体的，对所述基底100的背面S2进行图形化，形成暴露所述第一绝缘层110的第三凹槽101，所述第三凹槽101背向所述间隙。

然后同时执行步骤S402与步骤S502，形成间隙与背腔，即在所述极板140与所述振动膜120之间形成间隙160，在所述第三凹槽101内形成背腔170，形成如图9所示的结构。

具体的，采用BOE(Buffered Oxide Etch，缓冲氧化物刻蚀)法，将上一步骤中形成的结构放置于氧化物刻蚀液中，刻蚀液通过所述第三凹槽101对所述第一绝缘层110进行刻蚀至暴露出所述振动膜120，在所述基底100的背面形成背腔170。在刻蚀液对所述第一绝缘层110进行刻蚀的过程中，所述刻蚀液同时对所述第四绝缘层进行刻蚀，去除所述第四绝缘层之后，通过所述通孔151对所述第二绝缘层130进行刻蚀，去除部分所述第二绝缘层130，形成位于所述振动膜120与极板140之间的间隙160。也就是说，所述第四绝缘层的去除、所述间隙160的形成与所述背腔170的形成，是在同一工艺步骤(即BOE)中进行的。

当然，在其他实施例中，所述第四绝缘层的去除、所述间隙160的形成与所述背腔170的形成可以不在同一步骤中进行，本发明对此并不做限定。

通过所述第三凹槽101对所述第一绝缘层110进行刻蚀，直至完全去除被所述第一支撑层121包围的所述第一绝缘层110，暴露出所述振动膜120，形成所述背腔170。由于只需要去除被所述第一支撑层121包围的所述第一绝缘层110，因此在刻蚀过程中并不需要对所述第一绝缘层110的刻蚀量进行精确的尺寸控制，而只需要在步骤S301中控制第一凹槽111的位置，即控制所述第一支撑层121的位置即可，从而降低了工艺难度。

对所述第一绝缘层110进行刻蚀之后，第一区域I内的所述第一绝缘层110被刻蚀去除，剩余的所述第一绝缘层110位于所述第二区域II内，且位于所述第一支撑层121的外围，构成第二支撑层112，所述第二支撑层112与所述第一支撑层121位于同一层，且所述第二支撑层112包围所述第一支撑层121。

通过所述通孔151对所述第二绝缘层130进行刻蚀，去除所述第一区域I内的所述第二绝缘层130，剩余的位于所述第二区域II内的第二绝缘层130构成第三支撑层132，所述第一支撑层121与第二支撑层112在基底100上的投影之和与所述第三支撑层132在所述基底100上的投影重合，因此，在同时执行步骤S402与步骤S502的过程中，只需要精确控制所述第二绝缘层130的刻蚀，使得所述第一区域I内的所述第二绝缘层130被完全刻蚀，使得振动膜120上方与下方的支撑层的尺寸相同，从而输出稳定的结果，提高了MEMS器件的精度；并且，在所述振动膜120的上方与下方都具有支撑层，从而能够避免振动膜120的横向运动，避免所述振动膜的损失甚至破裂，提高了MEMS器件的使用寿命和性能。

【实施例二】

实施例二与实施例一的不同之处在于步骤S400与步骤S500的不同，实施例二中的步骤S100至步骤S300的执行可以参考实施例一，以下仅对步骤S400与步骤S500进行详细介绍。

首先执行步骤S401，对所述第二绝缘层130进行图形化，形成暴露所述振动膜120的第四凹槽134，所述第四凹槽134在所述基底100上的投影与所述第一凹槽111在所述基底100上的投影重合，形成如图10所示的结构。

具体的，在形成所述极板140之后，在所述极板140上形成一光刻胶层(未图示)，所述光刻胶层覆盖所述极板140、所述第二绝缘层130以及所述基底100，对所述光刻胶层进行曝光与显影，形成图形化的光刻胶层，暴露出预定形成第三凹槽的所述第二绝缘层130，然后以所述图形化的光刻胶层为掩膜，对所述第二绝缘层130进行刻蚀，至暴露出所述振动膜120，形成第四凹槽134，最后通过灰化工艺去除所述图形化的光刻胶层。所述第四凹槽134在所述基底100上的投影与所述第一凹槽111在所述基底100上的投影重合，即所述第四凹槽134在所述基底100上的投影与所述第一支撑层121在所述基底100上的投影重合。也就是说，所述第四凹槽134呈环形，将所述第三绝缘层130分为两个部分，一部分所述第三绝缘层130位于所述第一区域I，被所述第四凹槽134所包围，另一部分所述第三绝缘层位于所述第二区域II，包围所述第四凹槽134。

接着，执行步骤S402，形成通孔，即在所述极板140上形成通孔151，如图11所示。

具体的，首先，形成一第三绝缘层150，所述第三绝缘层150填满所述第四凹槽134，并覆盖所述极板140、所述第二绝缘层130以及所述基底100，在所述第四凹槽134内形成第四支撑层152；然后，对所述第三绝缘层150与所述极板140进行图形化，形成暴露出所述第二绝缘层130的多个通孔151。例如可以通过在所述第三绝缘层150上形成图形化的光刻胶层，暴露出预定形成的通孔在所述第三绝缘层上的位置，然后以图形化的光刻胶层为掩膜，对所述第三绝缘层150以及所述极板140进行刻蚀，直至暴露出所述第二绝缘层130，在所述第三绝缘层150以及所述极板140中形成多个通孔151。所述第三绝缘层150的材料优选为氧化硅、氮化硅或氧化硅/氮化硅的叠层结构，或本领域技术人员已知的其他材料。

接着，可选的，在所述基底100的正面S1上形成第四绝缘层(未图示)，所述第四绝缘层填充所述通孔151，并覆盖所述第三绝缘层150以及所述基底100，亦即所述第四绝缘层覆盖所述基底100的正面S1。避免后续对所述基底100的背面进行操作时对所述基底100的正面的结构造成影响。所述第四绝缘层的材料优选为氧化硅、氮化硅或氧化硅/氮化硅的叠层结构，或本领域技术人员已知的其他材料。

然后执行步骤S501，形成第三凹槽，即在所述基底100的背面S2上形成第三凹槽101，如图12所示。具体的，对所述基底100的背面S2进行图形化，形成暴露所述第一绝缘层110的第三凹槽101，所述第三凹槽101背向所述间隙。

然后同时执行步骤S403与步骤S502，形成间隙与背腔，即在所述极板140与所述振动膜120之间形成间隙160，在所述第三凹槽101内形成背腔170，形成如图13所示的结构。

具体的，采用BOE(Buffered Oxide Etch，缓冲氧化物刻蚀)法，将上一步骤中形成的结构放置于氧化物刻蚀液中，刻蚀液通过第三凹槽101对所述第一绝缘层110进行刻蚀至暴露出所述振动膜120，在所述基底100的背面形成背腔170。在刻蚀液对所述第一绝缘层110进行刻蚀的过程中，所述刻蚀液同时对所述第四绝缘层进行刻蚀，去除所述第四绝缘层之后，通过所述通孔151对所述第二绝缘层130进行刻蚀，去除部分所述第二绝缘层130，形成位于所述振动膜120与极板140之间的间隙160。也就是说，所述第四绝缘层的去除、所述间隙160的形成与所述背腔170的形成，是在同一工艺步骤(即BOE)中进行的。

当然，在其他实施例中，所述第四绝缘层的去除、所述间隙160的形成与所述背腔170的形成可以不在同一步骤中进行，本发明对此并不做限定。

通过所述第三凹槽101对所述第一绝缘层110进行刻蚀，直至完全去除被所述第一支撑层121包围的所述第一绝缘层110，暴露出所述振动膜120，形成所述背腔170。由于只需要去除被所述第一支撑层121包围的所述第一绝缘层110，因此在刻蚀过程中并不需要所述第一绝缘层110的刻蚀量进行精确的尺寸控制，而只需要在步骤S301中控制第一凹槽111的位置，即控制所述第一支撑层121的位置即可，从而降低了工艺难度。

对所述第一绝缘层110进行刻蚀之后，第一区域I内的所述第一绝缘层110被刻蚀去除，剩余的所述第一绝缘层110位于所述第二区域II内，且位于所述第一支撑层121的外围，构成第二支撑层112，所述第二支撑层112与所述第一支撑层121位于同一层，且所述第二支撑层112包围所述第一支撑层121。

通过所述通孔151对所述第二绝缘层130进行刻蚀，只需完全去除被所述第四支撑层152包围的所述第一区域I内的所述第二绝缘层130，剩余的位于所述第二区域II内的第二绝缘层130构成第五支撑层133，由于只需要去除被所述第四支撑层152包围的所述第二绝缘层130，因此在刻蚀过程中并不需要对所述第二绝缘层130的刻蚀量进行精确的尺寸控制，而只需要在步骤S401中控制第四凹槽134的位置，即控制所述第四支撑层152的位置即可，从而进一步降低了工艺难度。

所述第四支撑层152与所述第五支撑层133构成了第三支撑层，所述第一支撑层121与第二支撑层112在基底100上的投影之和与所述第三支撑层在所述基底100上的投影重合，因此，在本实施例中，只需要精确控制所述第一凹槽111与所述第四凹槽134的位置即可，在同时执行步骤S403与步骤S502的过程中，并不需要对第一绝缘层110与第二绝缘层130的刻蚀量进行精确的控制，只需要保证所述第一支撑层121所包围的所述第一绝缘层110与所述第四支撑层152所包围的所述第二绝缘层130被完全去除即可。与实施例一相比，不仅对第一绝缘层110进行刻蚀时不需要精确控制，对所述第二绝缘层130进行刻蚀时也不需要进行精确控制，进一步降低了工艺难度，可以进一步节省制作成本。

图14为本发明实施例一所提供的MEMS器件中支撑层的俯视示意图(即图9所示的MEMS器件中支撑层的俯视示意图)，图15为本发明实施例二所提供的MEMS器件中支撑层的俯视示意图(即图13所示的MEMS器件中支撑层的俯视示意图)。从图14中可以看出，在所述振动膜与所述第二支撑层的上方仅存在有第三支撑层132，从图15中可以看出，在所述振动膜与所述第二支撑层的上方存在的第三支撑层包括第四支撑层152与第五支撑层133，所述第五支撑层133位于所述第四支撑层152的外围，并包围所述第四支撑层152。图14中的第三支撑层132的位置需要通过BOE刻蚀工艺来精确控制，而图15中的所述第四支撑层152通过刻蚀凹槽并填充的方法形成，并不需要通过BOE刻蚀工艺来精确控制，进一步降低了工艺难度，节省了制作成本。

本实施例所提供的MEMS器件的制备方法中，在形成极板140之后，对极板140边缘暴露出的第二绝缘层130进行图形化，形成暴露所述振动膜120的第四凹槽134，形成第三绝缘层150之后，在所述第四凹槽134内形成第四支撑层152，在后续形成间隙160时，可以完全去除被所述第四支撑层152包围的所述第二绝缘层130，在刻蚀过程中无需对第二绝缘层的刻蚀量进行精确的控制，只需在形成所述第四支撑层152时对其位置精度进行控制即可，在保证振动膜120上方与下方的支撑层的尺寸相同的基础上，进一步降低了工艺难度，节省了制作成本。

相应的，本发明还提供一种MEMS器件，采用如上所述的MEMS器件的制备方法制备而成。如图9与13所示，本发明提供的MEMS器件，包括：

一基底100，具有正面S1与反面S2，且所述基底100包括第一区域I与第二区域II，所述第二区域II包围所述第一区域I；

位于所述基底100上正面S1的第一支撑层121，所述第一支撑层121位于所述第二区域II内且与所述第一区域I相邻，所述第一支撑层121呈环形包围所述第一区域I；

位于所述第一支撑层121外围的所述第二区域II上的第二支撑层112；

位于所述第一区域I与第二区域II上的振动膜120，所述振动膜120的边缘位于所述第一支撑层121上且位于部分所述第二支撑层112上；

位于所述第二支撑层112与所述振动膜120之上的第三支撑层，所述第一支撑层121与第二支撑层112在基底100上的投影之和与所述第三支撑层在所述基底100上的投影重合；

位于所述振动膜120上方的极板140，所述极板140与所述振动膜120绝缘隔离且在两者之间形成有间隙160，在所述极板140中形成有连通所述间隙160的通孔151；以及

位于所述基底100的背面S2的背腔170，所述背腔170暴露出所述振动膜120且背向所述间隙160。

具体的，所述第一支撑层121位于所述第二区域II且与所述第一区域I相邻，所述第一支撑层121呈环形包围所述第一区域I；所述第二支撑层112位于所述第一支撑层121外围的所述第二区域II上，即所述第一支撑层121与所述第二支撑层121位于同一层，且所述第一支撑层121包围所述第二支撑层121。

所述振动膜120的边缘位于所述第一支撑层121上且位于部分所述第二支撑层112上，是指所述振动膜120位于所述第一支撑层121与所述第二支撑层121的上方，且所述第一支撑层121的顶表面与所述振动膜120完全接触，而所述第二支撑层112的顶表面与所述振动膜120部分接触，还有一部分所述第二支撑层112的顶表面与所述第三支撑层相接触。

请参考图9所示，第三支撑层132位于所述第二支撑层112与所述振动膜120之上，所述第一支撑层121与第二支撑层112在基底100上的投影之和与所述第三支撑层132在所述基底100上的投影重合。

请参考图13所示，第三支撑层包括：位于所述振动膜120之上的第四支撑层152，所述第四支撑层152在所述基底100上的投影与所述第一支撑层121在所述基底100上的投影重合；位于所述第四支撑层152外围的第五支撑层133，所述第五支撑层133位于所述第二支撑层112与所述振动膜120之上。

进一步的，请参考图9与图13所示，所述MEMS器件还包括：第三绝缘层150，所述第三绝缘层150位于所述基底100的正面，包围所述第二支撑层112、第三支撑层以及所述极板140，且在所述第三绝缘层150上形成有连通所述间隙160的通孔151。

综上所述，本发明提供的MEMS器件及其制备方法中，在基底的正面形成第一绝缘层，对第一绝缘层进行图形化形成第一凹槽，在第一凹槽内形成第一支撑层，所述第一支撑层位于所述第二区域内且与所述第一区域相邻，所述第一支撑层呈环形包围所述第一区域，在后续形成背腔时，可以完全去除被所述第一支撑层包围的所述第一绝缘层，即在对第一绝缘层刻蚀过程中无需进行精确的尺寸控制，只需在形成所述第一支撑层时对其位置精度进行控制即可，从而降低了工艺难度，降低了制作成本；同时，位于所述第一支撑层外围的第一绝缘层构成第二支撑层，在通过通孔对第二绝缘层进行刻蚀之后，剩余的第二区域内的第二绝缘层构成第三支撑层，所述第一支撑层与第二支撑层在基底上的投影之和与所述第三支撑层在所述基底上的投影重合，使得振动膜上方与下方的支撑层的尺寸相同，从而输出稳定的结果，提高了MEMS器件的精度；并且，在所述振动膜的上方与下方都具有支撑层，从而能够避免振动膜的横向运动，避免所述振动膜的损失甚至破裂，提高了MEMS器件的使用寿命和性能。

在形成极板之后，对极板边缘暴露出的第二绝缘层进行图形化，形成暴露所述振动膜的第三凹槽，形成第三绝缘层之后，在所述第三凹槽内形成第四支撑层，在后续形成间隙时，可以完全去除被所述第四支撑层包围的所述第二绝缘层，即在对第三绝缘层刻蚀过程中无需进行精确的尺寸控制，只需在形成所述第四支撑层时对其位置精度进行控制即可，在保证振动膜上方与下方的支撑层的尺寸相同的基础上，进一步降低了工艺难度，节省了制作成本。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (13)

1.一种MEMS器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供一基底，所述基底具有正面与背面，且所述基底包括第一区域与第二区域，所述第二区域包围所述第一区域；

在所述基底的正面形成第一绝缘层，对所述第一绝缘层进行图形化形成第一凹槽，所述第一凹槽暴露出部分所述基底，所述第一凹槽位于所述第二区域内且与所述第一区域相邻，所述第一凹槽呈环形包围所述第一区域；

在所述第一凹槽内形成第一支撑层，在所述第一支撑层与所述第一绝缘层上依次形成振动膜、第二绝缘层与极板，所述第二绝缘层覆盖所述振动膜，所述极板暴露出所述第二绝缘层的边缘；

在所述极板上形成多个通孔，所述通孔暴露出所述第二绝缘层；通过所述通孔去除所述第一区域内的所述第二绝缘层，在所述振动膜与极板之间形成间隙，所述第二区域内的所述第二绝缘层构成第三支撑层；

对所述基底的背面及第一绝缘层进行图形化，形成背腔，所述背腔暴露出所述振动膜且背向所述间隙，所述第二区域内的所述第一绝缘层构成第二支撑层，且所述第一支撑层与第二支撑层在基底上的投影之和与所述第三支撑层在所述基底上的投影重合。

2.如权利要求1所述的MEMS器件的制备方法，其特征在于，形成所述第一支撑层的步骤包括：

在所述第一绝缘层上形成振动膜材料层，所述振动膜材料层填充所述第一凹槽并覆盖所述第一绝缘层，以在所述第一凹槽内形成第一支撑层。

3.如权利要求2所述的MEMS器件的制备方法，其特征在于，形成所述振动膜的步骤包括：

对所述振动膜材料层进行图形化，暴露出所述第一绝缘层的边缘，形成覆盖所述第一支撑层与所述第一绝缘层的振动膜。

4.如权利要求3所述的MEMS器件的制备方法，其特征在于，形成所述极板的步骤包括：

形成所述第二绝缘层之后，所述第二绝缘层覆盖所述振动膜与所述第一绝缘层，对所述第二绝缘层与所述第一绝缘层进行图形化，暴露出所述基底的边缘，且在所述第二绝缘层内形成多个第二凹槽，所述第二凹槽的深度小于所述第二绝缘层的厚度；

形成一极板材料层，所述极板材料层填满所述第二凹槽并覆盖所述第二绝缘层与所述基底；

对所述极板材料层进行图形化，暴露出所述基底的边缘以及所述第二绝缘层的边缘，形成极板。

5.如权利要求4所述的MEMS器件的制备方法，其特征在于，形成所述通孔的步骤包括：

形成一第三绝缘层，所述第三绝缘层覆盖所述极板、所述第二绝缘层以及所述基底；

对所述第三绝缘层与所述极板进行图形化，形成暴露所述第二绝缘层的多个所述通孔。

6.如权利要求5所述的MEMS器件的制备方法，其特征在于，形成所述极板之后，形成所述第三绝缘层之前，所述MEMS器件的制备方法还包括：

对所述第二绝缘层进行图形化，形成暴露所述振动膜的第四凹槽，所述第四凹槽在所述基底上的投影与所述第一凹槽在所述基底上的投影重合；

形成所述第三绝缘层之后，所述第三绝缘层填满所述第四凹槽，形成第四支撑层。

7.如权利要求6所述的MEMS器件的制备方法，其特征在于，形成所述间隙的步骤包括：

通过所述通孔对所述第二绝缘层进行刻蚀，直至完全去除被所述第四支撑层包围的所述第二绝缘层，在所述极板与所述振动膜之间形成间隙。

8.如权利要求7所述的MEMS器件的制备方法，其特征在于，形成所述背腔的步骤包括：

对所述基底的背面进行图形化，形成暴露所述第一绝缘层的一第三凹槽，所述第三凹槽背向所述间隙；

通过所述第三凹槽对所述第一绝缘层进行刻蚀，直至完全去除被所述第一支撑层包围的所述第一绝缘层，暴露出所述振动膜，形成所述背腔。

9.如权利要求8所述的MEMS器件的制备方法，其特征在于，对所述第一绝缘层进行刻蚀形成所述背腔的步骤与对所述第二绝缘层进行刻蚀形成所述间隙的步骤在同一工艺步骤中进行。

10.如权利要求9所述的MEMS器件的制备方法，其特征在于，在形成所述通孔之后，在形成所述第三凹槽之前，所述MEMS器件的制备方法还包括：形成一第四绝缘层，所述第四绝缘层覆盖所述基底的正面；

在形成所述间隙的过程中，去除所述第四绝缘层。

11.一种MEMS器件，其特征在于，包括：

一基底，具有正面与背面，且所述基底包括第一区域与第二区域，所述第二区域包围所述第一区域；

位于所述基底的正面的第一支撑层，所述第一支撑层位于所述第二区域内且与所述第一区域相邻，所述第一支撑层呈环形包围所述第一区域；

位于所述第一支撑层外围的所述第二区域上的第二支撑层；

位于所述第一区域与第二区域上的振动膜，所述振动膜的边缘位于所述第一支撑层上且位于部分所述第二支撑层上；

位于所述第二支撑层与所述振动膜之上的第三支撑层，所述第一支撑层与第二支撑层在基底上的投影之和与所述第三支撑层在所述基底上的投影重合；

位于所述振动膜上方的极板，所述极板与所述振动膜绝缘隔离且在两者之间形成有间隙，在所述极板中形成有连通所述间隙的通孔；以及

位于所述基底的背面的背腔，所述背腔暴露出所述振动膜且背向所述间隙。

12.如权利要求11所述的MEMS器件，其特征在于，所述第三支撑层包括：

位于所述振动膜之上的第四支撑层，所述第四支撑层在所述基底上的投影与所述第一支撑层在所述基底上的投影重合；

位于所述第四支撑层外围的第五支撑层，所述第五支撑层位于所述第二支撑层与所述振动膜之上。

13.如权利要求12所述的MEMS器件，其特征在于，所述MEMS器件还包括：绝缘层，所述绝缘层位于所述基底的正面，包围所述第二支撑层、第三支撑层以及所述极板，且在所述绝缘层上形成有连通所述间隙的通孔。

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