CN112408312A - Mems器件的制造方法及mems器件 - Google Patents

Mems器件的制造方法及mems器件 Download PDF

Info

Publication number
CN112408312A
CN112408312A CN202110072164.5A CN202110072164A CN112408312A CN 112408312 A CN112408312 A CN 112408312A CN 202110072164 A CN202110072164 A CN 202110072164A CN 112408312 A CN112408312 A CN 112408312A
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
contact hole
mems device
groove
plate material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110072164.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112408312B (zh
Inventor
徐希锐
魏丹珠
鲁列微
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semiconductor Manufacturing Electronics Shaoxing Corp SMEC
Original Assignee
SMIC Manufacturing Shaoxing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SMIC Manufacturing Shaoxing Co Ltd filed Critical SMIC Manufacturing Shaoxing Co Ltd
Priority to CN202110072164.5A priority Critical patent/CN112408312B/zh
Publication of CN112408312A publication Critical patent/CN112408312A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112408312B publication Critical patent/CN112408312B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B7/00—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
    • B81B7/02—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems containing distinct electrical or optical devices of particular relevance for their function, e.g. microelectro-mechanical systems [MEMS]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00015—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00349—Creating layers of material on a substrate
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00436—Shaping materials, i.e. techniques for structuring the substrate or the layers on the substrate
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00436—Shaping materials, i.e. techniques for structuring the substrate or the layers on the substrate
    • B81C1/00523—Etching material
    • B81C1/00539—Wet etching

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Micromachines (AREA)

Abstract

本发明提供了一种MEMS器件的制造方法及MEMS器件，其板极引出部的至少一个接触孔外围的上极板材料层的上表面上形成有环形阻挡结构，所述环形阻挡结构包括凸起和/或凹槽，相应的接触焊盘填充于所述接触孔中并延伸到所述环形阻挡结构上，且至少覆盖环形阻挡结构的凸起远离接触孔的一侧的侧壁或者至少覆盖环形阻挡结构的凹槽靠近所述接触孔的一侧的侧壁，由此一方面利用环形阻挡结构增大了接触焊盘的边缘与下方膜层的接触面积，另一方面利用环形阻挡结构使得接触焊盘的边缘起伏不平，因此，可以使得接触焊盘能够阻挡湿法刻蚀液渗入到接触孔底部，防止接触孔底部的材料被电化学腐蚀，提高器件性能。

Description

MEMS器件的制造方法及MEMS器件
技术领域
本发明涉及集成电路制作技术领域，特别涉及一种MEMS器件的制造方法及MEMS器件。
背景技术
随着技术的发展，MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，微机电系统)器件，例如麦克风、微型化的惯性传感器、压力传感器、加速度传感器、热偶传感器等，向着更小的尺寸、高质量的电学性能和更低的损耗的方向发展。
请参考图1，现有的一种MEMS器件的典型结构一般包括衬底100、下极板101、上极板103、支撑围墙102、接触焊盘(contact Pad) 104a和104b以及空腔105，支撑围墙102将上极板103支撑在下极板101和衬底100上，并围出空腔105，接触焊盘104a、104b用来对MEMS器件封装时对外形成电连接，具体地，接触焊盘104a用于将下极板101向外电性引出，接触焊盘104并用于将上极板103向外电性引出，上极板103一般包括多晶硅层（未图示）和覆盖在多晶硅层上的顶介电层（未图示）。其中，当MEMS器件为麦克风时，下极板101也称为振膜，上极板103也称为背板。上极板103、空腔105和下极板101构成一个电容，该电容的大小能够随着空腔105的空间大小变化而变化，由此可以产生相应的电信号。
上述的MEMS器件的制作过程中，通常是在上极板103上形成接触焊盘104a、104b之后，通过湿法刻蚀工艺（例如采用由49%氢氟酸与水或氟化铵与水混合而成的BOE缓冲刻蚀液）去除上极板103和下极板101之间的牺牲层，来形成空腔105。然而，随着技术的发展，器件尺寸越来越小，接触孔及接触焊盘的设计尺寸有限，导致接触焊盘104a、104b覆盖接触孔外围的膜层的面积较小，由此导致BOE刻蚀液有机会从接触焊盘104a、104b的边缘渗入到接触孔底部，进而导致接触孔底部的多晶硅层（即上极板103的一部分）被电化学腐蚀，进而影响器件性能。
此外，由于受到器件设计要求的限制，接触孔不能做小，接触孔外围的膜层的面积不能做大，在接触孔尺寸不变情况下，接触孔尺寸和接触焊盘覆盖接触孔外围膜层的面积是此增彼减关系，显然，在接触孔尺寸不变情况下，无法通过减小接触孔尺寸来增加接触焊盘覆盖接触孔外围的面积，以阻挡湿法刻蚀液渗入到接触孔底部。
发明内容
本发明的目的在于提供一种MEMS器件的制造方法及MEMS器件，能够在湿法释放上、下极板之间的多余材料以形成空腔的过程中，使得接触焊盘能够阻挡湿法刻蚀液渗入到接触孔底部，防止接触孔底部下方的导电材料被电化学腐蚀，提高器件性能。
为解决实现上述问题，本发明提供一种MEMS器件的制造方法，包括：
提供一MEMS器件衬底，所述MEMS器件衬底上形成有下极板以及至少对所述下极板部分覆盖的第一绝缘介质层；
形成图形化的上极板材料层，所述上极板材料层至少堆叠在所述第一绝缘介质层上并包括依次层叠的导电层和顶介电层，所述上极板材料层包括上极板以及位于所述上极板外围的极板引出部，所述极板引出部的顶介电层中形成有暴露出所述导电层表面的至少一个接触孔，至少一个所述接触孔外围的所述上极板材料层的表面具有环绕所述接触孔的环形阻挡结构，所述环形阻挡结构包括凸起和/或凹槽；
形成接触焊盘，所述接触焊盘填充所述接触孔，并延伸到所述环形阻挡结构上，且至少覆盖所述凸起远离所述接触孔一侧的侧壁，或者，至少覆盖所述凹槽靠近所述接触孔一侧的侧壁；
对所述第一绝缘介质层进行湿法刻蚀，以在所述上极板和所述下极板之间形成空腔。
可选地，形成所述环形阻挡结构的方法包括：
刻蚀所述上极板材料层，以形成所述环形阻挡结构所需的至少部分凸起和/或至少部分凹槽；和/或，
刻蚀所述上极板材料层下方的相应膜层以形成凸起和/或凹槽，当所述上极板材料层覆盖在所述第一绝缘介质层上后，能随着所述膜层的凸起和/或凹槽的形状，形成所述环形阻挡结构所需的至少部分凸起和/或至少部分凹槽。
基于同一发明构思，本发明还提供一种MEMS器件，包括：
下极板；
位于所述下极板上方且图形化的上极板材料层，所述上极板材料层主要由自下而上依次层叠的导电层和顶介电层构成，所述上极板材料层具有上极板以及位于所述上极板外围的极板引出部，所述极板引出部的顶介电层中形成有暴露出所述导电层的接触孔，所述接触孔外围的上极板材料层的表面具有环绕所述接触孔的环形阻挡结构，所述环形阻挡结构包括凸起和/或凹槽；
空腔，所述空腔设置在所述上极板和所述下极板之间；
接触焊盘，所述接触焊盘填充于所述接触孔中，且在所述环形阻挡结构处的所述接触焊盘还延伸到所述环形阻挡结构上，并至少覆盖所述环形阻挡结构中的所述凸起远离所述接触孔一侧的侧壁，或者，至少覆盖所述环形阻挡结构中的所述凹槽靠近所述接触孔一侧的侧壁。
与现有技术相比，本发明的技术方案至少具有以下有益效果之一：
1、在上极板外围的板极引出部的至少一个接触孔外围环绕设置主要由凹槽和/或凸起组成的环形阻挡结构，且填充于所述接触孔中的接触焊盘还延伸到所述环形阻挡结构上，并至少覆盖所述环形阻挡结构中的所述凸起远离所述接触孔一侧的侧壁或者至少覆盖所述凹槽靠近所述接触孔一侧的侧壁，一方面利用环形阻挡结构增大该接触焊盘的边缘与下方膜层的接触面积，另一方面利用环形阻挡结构阻挡刻蚀液渗入，由此，在湿法去除上、下极板之间的多余材料以形成空腔的过程中，可以使得接触焊盘能够阻挡湿法刻蚀液渗入到接触孔底部，防止接触孔底部的材料被电化学腐蚀，提高器件性能。
2、无需减小接触孔尺寸，避免因采用接触孔尺寸减小的方案来增大接触焊盘与周围膜层的接触面积而引起的其他问题。
3、环形阻挡结构可以通过仅刻蚀上极板材料层本身来形成，也可以通过仅刻蚀上极板材料层下方的相应膜层并使得上极板材料层在覆盖第一绝缘介质层后能随形而成，还可以是通过刻蚀上极板材料层下方的相应膜层并使得上极板材料层随形而成一部分结构，并进一步刻蚀上极板材料层本身来形成另一部分结构，因此，环形阻挡结构的形成方法相对灵活，能够给工艺实施提供更多便利性和可行性。
4、本发明的技术方案，不仅适用于仅有上空腔的MEMS器件和接触焊盘不向外伸出的MEMS器件，还适用于具有上空腔和下背腔的MEMS器件以及具有伸出型接触焊盘的MEMS器件。
附图说明
图1是现有技术中一种MEMS器件的剖面结构示意图。
图2是本发明具体实施例的MEMS器件的制造方法的流程图。
图3至图6是本发明一实施例的MEMS器件的制造方法中的器件剖面结构示意图。
图7至图8是本发明另一实施例的MEMS器件的制造方法中的器件剖面结构示意图。
图9至图10是本发明又一实施例的MEMS器件的制造方法中的器件剖面结构示意图。
图11至图17是本发明再一实施例的MEMS器件的制造方法中的器件结构示意图。
图18至图19是本发明其他实施例的MEMS器件的制造方法中的器件结构示意图。
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"、"连接到"其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、连接其它元件或层，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"、"直接连接到"其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。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……之下”、“在下面”、“下面的”、“在……之上”、“在上面”、“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……之下”、“在下面”、“下面的”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。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，除非上下文清楚的指出另外的方式。还应明白术语“包括”用于确定可以特征、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、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。
以下结合附图2至附图19和具体实施例对本发明提出的技术方案作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
请参考图2，本发明一实施例提供一种MEMS器件的制造方法，包括以下步骤：
S1，提供一MEMS器件衬底，所述MEMS器件衬底上形成有下极板以及至少对所述下极板部分覆盖的第一绝缘介质层；
S2，形成图形化的上极板材料层，所述上极板材料层至少堆叠在所述第一绝缘介质层上并包括依次层叠的导电层和顶介电层，所述上极板材料层包括上极板以及位于所述上极板外围的极板引出部，所述极板引出部的顶介电层中形成有暴露出所述导电层表面的至少一个接触孔，至少一个所述接触孔外围的所述上极板材料层的表面具有环绕所述接触孔的环形阻挡结构，所述环形阻挡结构包括凸起和/或凹槽；
S3，形成接触焊盘，所述接触焊盘填充所述接触孔，并延伸到所述环形阻挡结构上，且至少覆盖所述凸起远离所述接触孔一侧的侧壁，或者，至少覆盖所述凹槽靠近所述接触孔一侧的侧壁；
S4，对所述第一绝缘介质层进行湿法刻蚀，以在所述上极板和所述下极板之间形成空腔。
请参考图3，在步骤S1中，提供MEMS器件衬底200，所述MEMS器件衬底上形成有下极板202以及至少对所述下极板202部分覆盖的第一绝缘介质层203。其中，下极板202和MEMS器件衬底200之间还具有第二绝缘介质层201。MEMS器件衬底200及其上方的第二绝缘介质层201、下极板202以及第一绝缘介质层203的选材和结构，均取决于待制造的MEMS器件的要求，例如下极板202可以是MEMS麦克风的振膜，也可以是MEMS压力传感器和加速度传感器等MEMS传感器的下极板，并不局限于上述举例。
作为一种示例，在步骤S1中，形成第二绝缘介质层201、下极板202以及第一绝缘介质层203的具体过程包括：
首先，提供MEMS器件衬底200，所述MEMS器件衬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。
其次，在所述MEMS器件衬底200上形成图案化的第二绝缘介质层201，具体地，通过沉积或涂覆等合适工艺方法，在所述MEMS器件衬底200上覆盖牺牲材料膜层，其材质可以是氧化硅层、氮化硅层、或氮氧化硅层的无机绝缘层，可以是包含聚乙烯苯酚、聚酰亚胺或硅氧烷等有机绝缘层，并进一步通过光刻和刻蚀工艺，刻蚀该牺牲材料膜层至暴露出MEMS器件衬底200的表面，以形成图案化的第二绝缘介质层201。本实施例中，第二绝缘介质层201的材料为氧化硅。本步骤中，对第二绝缘介质层201进行图案化的目的可以是定义出下极板202的形成区域，和/或，定义出第二绝缘介质层201用于形成背腔的部分以及用于最后被保留下来作为支撑结构的部分。此外，本发明中，第二绝缘介质层201的材料并不仅仅限于上述举例，可以是本领技术人员所熟知的任意合适材料。
接着，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)法等合适的工艺，在所述MEMS器件衬底200和第二绝缘介质层201的表面上覆盖下极板材料层（未图示），并通过光刻和刻蚀工艺，将下极板材料层图案化，以形成下极板202，下极板202暴露出第二绝缘介质层201的部分表面。其中，所述下极板202的材料可以选用金属或者磷等N型离子掺杂的多晶硅或硼等P型离子掺杂的多晶硅等，并不局限于某一种。在该实施例中，所述下极板202选用N型离子掺杂的多晶硅。此外，本发明中，下极板202的材料并不仅仅限于上述举例，可以是本领技术人员所熟知的任意合适材料。
然后，在所述MEMS器件衬底200、第二绝缘介质层201和下极板202上形成图案化的第一绝缘介质层203，具体地，通过沉积或涂覆等合适工艺方法，在所述MEMS器件衬底200、第二绝缘介质层201和下极板202上覆盖牺牲材料膜层，其材质可以是氧化硅层、氮化硅层、或氮氧化硅层的无机绝缘层，可以是包含聚乙烯苯酚、聚酰亚胺或硅氧烷等有机绝缘层，并进一步通过光刻和刻蚀工艺，刻蚀牺牲材料膜层，以在第二绝缘介质层201外围形成暴露出MEMS器件衬底的部分表面的沟槽（未图示），并形成暴露出下极板202的边缘的部分表面的开口203c，由此形成图案化的第一绝缘介质层203。本步骤中，对第一绝缘介质层203进行图案化的目的可以是定义出用于暴露出下极板的开口203c等结构的形成区域，和/或，定义出第一绝缘介质层203用于形成空腔的部分以及用于最后被保留下来作为支撑结构的部分。此外，所述第一绝缘介质层203和所述第二绝缘介质层201可以选用相同的材料以及相同的沉积或涂覆方法，由此简化工艺。本实施例中，第一绝缘介质层203的材料为氧化硅层。
需要说明的是，图案化的第二绝缘介质层201和下极板202的形成方法，也不仅仅限于上述举例，本领域技术人员可以采用所熟知的任意合适的方法，来在MEMS器件衬底200上形成图案化的第二绝缘介质层201和下极板202。例如，先通过牺牲材料膜层沉积、光刻和刻蚀，在第二绝缘介质层201中形成沟槽（未图示），然后通过材料沉积、平坦化等工艺，形成填充于第二绝缘介质层201的沟槽中的下极板202；又例如，先通过光刻和刻蚀工艺，在MEMS器件衬底200中形成沟槽（未图示），并通过牺牲材料沉积结合化学机械抛光（CMP）和/或回刻蚀，在MEMS器件衬底200的沟槽中形成所需的第二绝缘介质层201，之后通过再通过下极板材料沉积、结合光刻、化学机械抛光（CMP）和/或回刻蚀等，形成位于第二绝缘介质层201和MEMS器件衬底200上的下极板202。
请继续参考图3，在步骤S2中，首先，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)法等合适的工艺，在第一绝缘介质层203及其暴露出的所述MEMS器件衬底200和下极板202的表面上覆盖导电层2041，导电层2041覆盖第一绝缘介质层203的开口203c。其中，所述导电层2041的材料可以选用金属或者磷等N型离子掺杂的多晶硅或硼等P型离子掺杂的多晶硅等，并不局限于某一种。在该实施例中，所述导电层2041选用N型离子掺杂的多晶硅。然后，通过光刻和刻蚀工艺，将导电层2041图案化，由此将导电层2041限定为用作上极板的第一部分（未图示）、将下极板202电性引出的第二部分（未图示）以及将上极板电性引出的第三部分（未图示），且导电层2041的第一部分和第二部分相互分离，第三部分和第一部分连接在一起，此时，导电层2041中可以形成有用于隔开导电层2041的第一部分和第二部分的狭缝（未图示）。接着，通过化学气相沉积等合适的工艺，在导电层2041及其暴露出的第一绝缘介质层203、MEMS器件衬底200的表面上覆盖顶介电层2042，并进一步通过至少两步光刻结合刻蚀的工艺，来在顶介电层2042中形成凹槽2050以及接触孔205a、205b，由此形成堆叠在第一绝缘介质层203、下极板202以及MEMS器件衬底200上的图案化的上极板材料层204。所述图案化的上极板材料层204包括上极板204a、下极板引出部204b以及上极板引出部204c；上极板204a至少部分与所述下极板202重叠，用于提供形成空腔的区域；下极板引出部204b位于上极板204a外围且下极板引出部204b的导电层2041与上极板204a的导电层2041相互分离，下极板引出部204b与所述下极板202通过导电层2041电性接触，用于将下极板203电性引出；上极板引出部204c位于上极板204a外围且上极板引出部204c的导电层2041与所述上极板204a的导电层2041连接，以用于将上极板204a电性引出。此时，接触孔205a形成在下极板引出部204b的顶介电层2042中并暴露出下方的部分导电层2041，且接触孔205a外围的顶介电层2042中形成有凹槽2050，下极板引出部204b还延伸覆盖在第一绝缘介质层203的开口203c的内表面上，接触孔205b形成在上极板引出部204c的顶介电层2042中并暴露出下方的部分导电层2041，且接触孔205b外围的顶介电层2042中也形成有凹槽2050。由于下极板引出部204b和上极板引出部204c均位于上极板204a的外围，因此接触孔205a、205b均位于待形成空腔的区域外围。
本实施例中，接触孔205a、205b的外围的顶介电层2042中均形成有至少一个凹槽2050，每个凹槽2050为环绕相应的接触孔205a、205b一周的封闭的环形凹槽（即闭环结构，可以参考图18），每个接触孔205a外围的所有凹槽2050组合形成相应的环形阻挡结构，当某个接触孔外围有多圈凹槽2050时，此时接触孔205a的环形阻挡结构为半径逐渐增大的多层环形凹槽结构，如图18所示。每个凹槽2050均未贯穿顶介电层2042，即未暴露出导电层2041的表面。凹槽2050的纵向截面可以是U型、V型等任意形状。
本步骤中，接触孔205a、205b和凹槽2050可以通过不同的光刻结合刻蚀的工艺来先后形成。且在形成接触孔205a、205b或者凹槽2050的过程中，可以通过额外的一道光刻和刻蚀工艺，在上极板材料层204中形成贯穿导电层2041和顶介电层2042的释放孔（或者声孔）205c，以暴露出第一绝缘介质层203的部分表面，从而在后续能够通过释放孔205c去除上极板204a和下极板202之间多余的第一绝缘介质层203。当待制造的MEMS器件为MEMS麦克风时，释放孔205c为声孔。作为一种示例，可以至少有部分释放孔205c分布在上极板204a中。
需要说明的是，在本发明的其他实施例中，在第一绝缘介质层203上形成导电层2041之前，还可以先形成一层底介电层（未图示，可参考图12中的2043），该底介电层可以在后续步骤S4中作为刻蚀停止层，并保护导电层2041，进而保证形成的上极板的性能。顶介电层2042和底介电层优选为在后续步骤S4中形成空腔的湿法刻蚀工艺中能与第一绝缘介质层203有较高的刻蚀选择比的材料。例如当第一绝缘介质层203为氧化硅时，顶介电层2042和底介电层均为氮化硅。
请参考图4和图5，在步骤S3中，首先，通过合适的工艺在顶介电层2042及其暴露的导电层2041、MEMS器件衬底200上覆盖金属层206，该金属层206在环形阻挡结构处能够随形形成凹凸不平且围绕在接触孔外围的闭环结构，本实施例中，该金属层在凹槽2050处随凹槽2050的形状起伏而形成环状的凹陷；然后，通过光刻和刻蚀工艺，刻蚀金属层206，并保留接触孔205a、205b外围的金属层206的环状凹陷，以形成具有起伏不平的边缘2060的接触焊盘206a、206b，并重新暴露出释放孔205c，且接触焊盘206a填充在接触孔205a中并延伸覆盖到其外围的凹槽2050的内表面以及该凹槽2050外围的顶介电层2042的部分表面上，接触焊盘206a能够通过接触孔205a底部暴露出的导电层2041与下极板202电性连接，接触焊盘206b填充在接触孔205b中并延伸覆盖到其外围的凹槽2050的内表面以及该凹槽2050外围的顶介电层2042的部分表面上，接触焊盘206b能够通过接触孔205b底部暴露出的导电层2041与上极板204a电性连接。接触焊盘206a、206b均因为其外围的凹槽2050的存在而具有环状凹凸不平的边缘2060。
需要说明的是，图4至图5中，虽然示出了接触焊盘206a、206b均为单层膜，但是本发明的技术方案并不仅仅限定于此，在本发明的其他实施例中，所述接触焊盘206a、206b包括自下而上依次堆叠的粘附层、扩散阻挡层以及金属层，且金属层可以是单层金属，也可以是多层金属堆叠的结构。所述粘附层可以是钛或钽，所述扩散阻挡层可以是钛、钽、氮化钛和氮化钽中的至少中，金属层的材料可以包括铜、铝、钨、金、钴、镍等金属中的至少一种。无论是接触焊盘206a、206b是单层膜还是多层膜堆叠而成，其整体膜层厚度的数量级在千埃米级（即零点几个微米，例如2千埃米~3千埃米），因此接触焊盘206a、206b的上表面实际上也能随其下表面的形状起伏而起伏不平。此外，上述实施例中，虽然通过膜层沉积、光刻和刻蚀来形成接触焊盘206a、206b，但是本发明的技术方案并不仅仅限定于此，在本发明的其他实施例中，也可以通过金属剥离（lift-off）工艺来制作接触焊盘206a、206b，具体地，先在顶介电层2042上形成能够暴露出接触孔205a、205b及其外围的环形阻挡结构的图形化的光刻胶，然后通过蒸镀、溅射等沉积工艺在光刻胶和接触孔中沉积相应的金属材料，然后去除光刻胶，以形成接触焊盘206a、206b。
请参考图5和图6，在步骤S4中，首先，可以采用光刻结合干法刻蚀的工艺，从背面刻蚀MEMS器件衬底200，以打开MEMS器件衬底200，形成贯穿MEMS器件衬底200并暴露出部分第二绝缘介质层201的开口（未图示）；之后，向释放孔205c和MEMS器件衬底200的开口中渗入湿法刻蚀液，对第一绝缘介质层203和第二绝缘介质层201均进行湿法刻蚀，进而去除导电层2041和下极板202之间的多余的第一绝缘介质层203，以形成空腔207，同时去除下极板202与MEMS器件衬底200之间的多余第二绝缘介质层201，以形成背腔208。剩余的第二绝缘介质层201a用作支撑架，将下极板202固定在MEMS器件衬底200上，剩余的第一绝缘介质层203a用作支撑围墙，用于将上极板204a固定到下极板202、剩余的第二绝缘介质层201a以及MEMS器件衬底200上，并维持空腔207的结构和性能。
本实施例中，选用缓冲刻蚀(Buffered Oxide Etch，BOE)液作为湿法刻蚀剂去除多余的第一绝缘介质层203和第二绝缘介质层201，以形成空腔207和背腔208。BOE刻蚀液可以是氢氟酸HF与氟化铵NH4F、水以相应的比例混合而成，其中，HF为主要的刻蚀液，NH4F则作为缓冲剂使用，利用NH4F固定H+的浓度，使之保持一定的刻蚀率。BOE刻蚀液对第一绝缘介质层203和第二绝缘介质层201具有很大蚀刻速率，而对所述下极板202、导电层2041、顶介电层2042、MEMS器件衬底以及接触焊盘206a、206b等则具有很低的蚀刻速率，因此所述BOE刻蚀液具有很大的刻蚀选择比。
在本发明的其他实施例中，当在步骤S2中，没有在上极板材料层中形成释放孔205c时，在步骤S4中，在从背面刻蚀MEMS器件衬底200之前，可以先通过光刻结合刻蚀的工艺，刻蚀顶介电层2042和导电层2041等组成的上极板材料层204，以在上极板材料层204中形成暴露出第一绝缘介质层203的部分表面的若干释放孔205c。
本实施例中，通过在接触孔外围的上极板材料层中形成包括凹槽的环形阻挡结构，接触焊盘填充于所述接触孔中并延伸覆盖到所述环形阻挡结构的表面上，且随所述环形阻挡结构的形状而起伏，由此一方面利用上极板材料层中的环形阻挡结构增大了接触焊盘的边缘与下方膜层的接触面积，另一方面利用接触焊盘边缘处的起伏不平的环状结构阻挡刻蚀液渗入，因此，可以使得接触焊盘能够阻挡湿法刻蚀液渗入到接触孔底部，防止接触孔底部的材料被电化学腐蚀，提高器件性能。此外，本实施例的方案，无需减小接触孔尺寸，能避免因采用接触孔尺寸减小的方案来增大接触焊盘与周围膜层的接触面积而引起的其他问题。
需要说明的是，虽然上述实施例中，通过刻蚀顶介电层2042，在顶介电层2042的各个接触孔周围形成凹槽2050，来制造接触孔外围的环形阻挡结构，但是本发明的技术方案并不仅仅限于此。
在本发明的其他实施例中，也可以通过刻蚀顶介电层2042及覆盖顶介介电层2042的上方膜层，在顶介电层2042的接触孔周围形成至少一个凸起（未图示，可以参考图10和图18），各个凸起均为环绕接触孔一周的闭环结构，且相对其他区域的顶介电层的顶面突出，且所述凸起可以是通过对顶介电层2042的表层进行刻蚀形成，也可以是通过在顶介电层2042形成新的介质层并刻蚀该新的介质层来形成。具体形成过程在此不再赘述，本领域技术人员可以按照常规的凸起的制作工艺来形成所需的凸起。这种方案也能达到与上述实施例相同的技术效果。
在本发明的其他实施例中，也可以通过刻蚀顶介电层2042及覆盖顶介电层2042的上方膜层，在顶介电层2042的接触孔周围形成至少一个凸起（未图示）和至少一个凹槽的组合结构（未图示，可以参考图18），以形成所需的环形阻挡结构。一种实现方式是，每个凸起（例如为图18中的环形阻挡结构的内圈圆环）环绕接触孔一周，每个凹槽（例如为图18中的环形阻挡结构的外圈圆环）也环绕接触孔一周，通过凸起和凹槽的组合形成所需的环形阻挡结构。另一种实现方式是，在相应的接触孔的一侧的顶介电层2042上形成开环（即非闭合）的凸起，在该接触孔的另一侧的顶介电层2042中形成开环的凹槽，凸起和凹槽相接，组合成一个闭环结构，以形成所需的环形阻挡结构。作为一种示例，图18中最内圈的环形阻挡结构，在竖直虚线左侧的部分为凸起，在竖直虚线右侧的部分为凹槽，虚线两侧的凸起和凹槽相接，形成环绕中心的接触孔一周的闭环结构。
上述各实施例中，上极板材料层204中用于形成环形阻挡结构的凸起和/或凹槽的刻蚀工艺在顶介电层2042及以上的膜层中进行，顶介电层2042为用于形成环形阻挡结构的刻蚀工艺的刻蚀停止点，但是本发明的技术方案并不仅仅限定于此。在本发明的其他实施例中，可以将上极板材料层204中用于形成环形阻挡结构的凸起或凹槽的刻蚀工艺的刻蚀停止点下移至导电层2041。具体地，通过刻蚀导电层2041来形成对应于环形阻挡结构的凹槽和/或凸起，并使得顶介电层2042覆盖在导电层2041的凹槽和/或凸起上并随形形成相应的凸起和/或凹槽，进而获得所需的环形阻挡结构。此外应当注意的是，当导电层2041中有用于形成环形阻挡结构的凹槽时，该凹槽未贯穿所述导电层。
在本发明的其他实施例中，当上极板材料层204具有位于导电层2041下方的底介电层时，还可以将上极板材料层204中用于形成环形阻挡结构的刻蚀工艺的刻蚀停止点下移至底介电层。具体地，通过刻蚀底介电层来形成对应于对应于环形阻挡结构的凹槽或凸起，此时导电层2041和顶介电层2042依次覆盖在底介电层的凹槽或凸起上并随形形成相应的凸起或者凹槽，进而获得所需的环形阻挡结构。
在本发明的其他实施例中，由于上极板材料层至少由导电层2041和顶介电层2042两层膜堆叠而成，因此，上极板材料层204中用于形成环形阻挡结构的刻蚀工艺的刻蚀停止点可以是至少两层膜层的组合，具体地，可以在上极板材料层中的一个膜层中形成环形阻挡结构的一部分结构，在上极板材料层中的另一个膜层中形成环形阻挡结构的另一部分结构，上极板材料层的所有膜层组合出所需的环形阻挡结构。这种组合可以有以下两种组合方式，第一种方式是上下交叠组合的方式，具体地，上极板材料层的所有膜层中有至少两层用于形成环形阻挡结构，且这些膜层中的各层对应环形阻挡结构的凸起或者凹槽均为围绕接触孔一周的闭合结构，作为一种示例，请参考图18，刻蚀导电层2041对应接触孔周围的区域，以在导电层2041中形成一个能环绕接触孔一周的环形凸起（例如为图18中的环形阻挡结构的内圈圆环），且顶介电层2042在导电层2041的环形凸起处随形形成一环形凸起，进一步刻蚀顶介电层2042，以在顶介电层2042中形成环绕接触孔一周的环形凹槽（例如为图18中的环形阻挡结构的外圈圆环），由此通过顶介电层204因随形导电层2041的凸起而成的环形凸起和顶介电层2042本身刻蚀而成的环形凹槽组合形成所需的环形阻挡结构；第二种方式是上下交叠并进一步结合左右拼接的方式，上极板材料层的所有膜层中有至少两层用于形成环形阻挡结构，且这些膜层中的各层对应环形阻挡结构的凸起或者凹槽均为开环结构，其并没有围绕接触孔一周设置，但是所有这些膜层的用于形成环形阻挡结构的凸起或凹槽组合作用后，能使得顶介电层2042的上表面组合出相应的闭环结构，作为一种示例，沿图18的虚线将环形阻挡结构分为左右两侧，刻蚀虚线左侧的导电层2041，以在导电层2041中形成凸起和/或凹槽，顶介电层2042覆盖在导电层2041的凹槽或凸起上并随形形成相应的凸起或者凹槽（定义为第一环形阻挡部分），刻蚀虚线右侧的顶介电层2042，以形成在顶介电层2042中直接形成凸起和/或凹槽（定义为第二环形阻挡部分），第一环形阻挡部分和第二环形阻挡部分在顶介电层2042的上表面上相接为一体，组合出环状结构。由此可见，本发明中，不管何种方式来制作环形阻挡结构，其最终的结果能够使得接触孔外围的顶介电层2042的上表面上形成有环绕接触孔一周的闭环形式的环状阻挡结构，该环状阻挡结构能够起到增大接触焊盘的边缘与下方膜层的接触面积且能够阻挡药液渗入的效果即可。
因此，本发明的技术方案并不仅仅限于上述各实施例中对上极板材料层中的某一层或者某几层进行刻蚀，以在接触孔外围的形成上极板材料层的上表面上所需的环形阻挡结构的方式，用于形成环形阻挡结构的刻蚀工艺的刻蚀停止点可以继续下移至所述上极板材料层下方相应的膜层中，例如下移至第一绝缘介质层的上表面或者下极板的上表面或者第二绝缘介质层的上表面或者基底的上表面等等。也就是说，形成上极板材料层的上表面上所需的环形阻挡结构的方法包括：刻蚀所述上极板材料层中的一层或多层，以形成所述环形阻挡结构所需的至少部分凸起和/或至少部分凹槽；和/或，刻蚀所述上极板材料层下方相应的膜层以形成凸起和/或凹槽，当所述上极板材料层覆盖在所述第一绝缘介质层上后，能随着所述膜层的凸起和/或凹槽的形状，形成所述环形阻挡结构所需的至少部分凸起和/或至少部分凹槽。
例如，可以对第一绝缘介质层对应接触孔外围的区域中的结构进行刻蚀形成凸起和/或凹槽，然后使得上极板材料层覆盖此处并在此处随着第一绝缘介质层的形状而起伏不平，最终在接触孔外围的顶介电层的上表面上形成环绕接触孔外周的闭环形式的环状阻挡结构。以下结合相应的附图和具体示例来详细说明。
请参考图2、图7和图8，本发明的另一实施例的MEMS器件的制造方法，也具有如图2所示的步骤S1~S4。其中，在步骤S1中，在图案化第一绝缘介质层203时，在第一绝缘介质层203对应每个待形成接触焊盘的区域中形成至少一个未贯穿第一绝缘介质层203的环形的凹槽203b。在步骤S2中，依次沉积导电层2041和顶介电层2042作为上极板材料层204，且导电层2041和顶介电层2042均在凹槽203b处随着凹槽203b的形状而形成凹槽，导电层2041和顶介电层2042的凹槽组合形成上极板材料层204上表面上所需的环形阻挡结构，进而在进一步通过光刻和刻蚀工艺，对导电层2041和顶介电层2042图案化，并保留导电层2041和顶介电层2042形成的环形阻挡结构，以形成图案化的上极板材料层204，其包括上极板204a、下极板引出部204b和上极板引出部204c，且下极板引出部204b和上极板引出部204c中分别形成暴露出导电层2041的接触孔，且各个接触孔分别位于上极板材料层204中相应的环形阻挡结构（此时为凹槽）所围区域的中心。在步骤S3中通过金属层沉积、光刻和刻蚀后形成的接触焊盘206a、206b的边缘2060均随着上极板材料层204相应的环形阻挡结构的形状而起伏不平。该实施例的MEMS器件的制造方法中的其他步骤均与上述实施例中的相对步骤相同，在此不再赘述。该实施例中，一方面利用第一绝缘介质层203中的环形的凹槽来形成上极板材料层204中的环形阻挡结构，增大了接触焊盘的边缘与下方膜层的接触面积，另一方面利用接触焊盘的起伏不平的边缘2060阻挡刻蚀液渗入，因此，可以使得接触焊盘206a、206b均能够阻挡湿法刻蚀液渗入到接触孔底部，防止接触孔底部的材料被电化学腐蚀，提高器件性能。
请参考图2、图9和图10，本发明的又一实施例的MEMS器件的制造方法，也具有如图2所示的步骤S1~S4。其中，在步骤S1中，在图案化第一绝缘介质层203时，在第一绝缘介质层203对应每个待形成接触焊盘的区域中形成至少一个闭合环形状的凸起203d。在步骤S2，依次沉积导电层2041和顶介电层2042作为上极板材料层204，且导电层2041和顶介电层2042均在凸起203d处随着凸起203d的形状而形成凸起，导电层2041和顶介电层2042的凸起组合形成上极板材料层204上表面上所需的环形阻挡结构，进一步通过光刻和刻蚀工艺，对导电层2041和顶介电层2042图案化，并保留导电层2041和顶介电层2042的凸起，进而以形成图案化的上极板材料层204，其包括上极板204a、下极板引出部204b和上极板引出部204c，且下极板引出部204b和上极板引出部204c的环形阻挡结构所围的顶介电层2042中分别形成有暴露出导电层2041表面的接触孔。在步骤S3中通过金属层沉积、光刻和刻蚀而形成的接触焊盘206a、206b的边缘2060（此时为凸起）均随着所述环形阻挡结构的形状而起伏不平。该实施例的MEMS器件的制造方法中的其他步骤均与上述实施例中的相对步骤相同，在此不再赘述。该实施例中，一方面利用第一绝缘介质层的凸起形成了上极板材料层中的凸起状的环形阻挡结构，进而增大了接触焊盘的边缘与下方膜层的接触面积，另一方面利用接触焊盘的起伏不平的边缘阻挡刻蚀液渗入，因此，可以使得接触焊盘206a、206b均能够阻挡湿法刻蚀液渗入到接触孔底部，防止接触孔底部的材料被电化学腐蚀，提高器件性能。
请参考图11至图16，本发明的再一实施例的MEMS器件的制造方法，也具有如图2所示的步骤S1~S4。其中，在步骤S1中，在图案化第一绝缘介质层203时，在第一绝缘介质层203中形成暴露出部分下极板202的开口203c、用于形成空腔的牺牲部分203f、用于形成上极板引出部上表面的环形阻挡结构的凹槽203b以及其他部分，且此时的凹槽203b也为闭合的环形凹槽，且其相对附图7中的凹槽203b，深度更深，线宽更大。其中，作为一种示例，如图11所示，凹槽203b可以贯穿第一绝缘介质层203，以使得第一绝缘介质层203对应于后续形成的所述上极板引出部的部分203e形成为孤岛，该孤岛可以与其外围的第一绝缘介质层203的用于形成空腔的牺牲部分203f及其他部分完全分离。作为另一种示例，如图12所示，凹槽203b也可以不贯穿第一绝缘介质层203，以在凹槽203底部保留一定厚度的第一绝缘介质层203，进而在后续利用凹槽203底部保留的第一绝缘介质层203实现上极板引出部204c和下极板202之间的绝缘隔离，即此时第一绝缘介质层203对应于后续形成的所述上极板引出部的部分203e，其顶部与其外围的第一绝缘介质层203的用于形成空腔的牺牲部分203f及其他部分分离，而底部与其外围第一绝缘介质层203的用于形成空腔的牺牲部分203f和其他部分相连的结构。在步骤S2中，如图13所示，先沉积底介电层2043，底介电层2043此时覆盖第一绝缘介质层203对应于后续形成的所述上极板引出部的部分203e的侧壁和顶面，然后至少刻蚀去除开口203c中的底介电层2043，以暴露出下极板202的表面，接着依次沉积导电层2041和顶介电层2042，此时导电层2041和顶介电层2042在第一绝缘介质层203的部分203e处，随第一绝缘介质层203的部分203e及其外围结构的形状而起伏形成环形阻挡结构，进一步通过光刻和刻蚀工艺，至少对顶介电层2042和导电层2041进行刻蚀，去除多余的顶介电层2042和导电层2041，以形成图案化的上极板材料层204，此时上极板材料层204为底介电层2043、导电层2041和顶介电层2042三层堆叠而成的结构，其包括上极板204a、下极板引出部204b和上极板引出部204c，上极板204a为底介电层2043、导电层2041和顶介电层2042三层堆叠而成的结构，其中可以形成有相应的释放孔205c，下极板引出部204b在开口203c和上极板204a之间的区域中形成有暴露出导电层2041的顶面的接触孔205a，接触孔205a外围的顶介电层2042中形成有凹槽2050，凹槽2050的底部未暴露出导电层2041，从而形成下极板引出部204b中的环形阻挡结构，上极板引出部204c覆盖第一绝缘介质层203的部分203e的侧壁和顶面，从而形成上极板引出部204c中所需的环形阻挡结构，且在第一绝缘介质层203的部分203e的顶面上的顶介电层2042中形成有暴露出导电层2041的接触孔205b。在步骤S3中，通过金属层沉积、光刻和刻蚀后，形成接触焊盘206a、206b，且接触焊盘206a的边缘2060（即此时为凹槽）随着凹槽2050的形状而起伏不平，接触焊盘206b对第一绝缘介质层203的部分203e的侧壁和顶面进行全面包围，且接触焊盘206b的边缘实际上也随第一绝缘介质层203的部分203e的形状而起伏不平，也就是说，此时接触焊盘206a和接触焊盘206b的边缘的形状不同。该实施例的MEMS器件的制造方法中的其他步骤均与上述实施例中的相对步骤相同，在此不再赘述。该实施例中，一方面利用顶介电层2042中的凹槽2050和第一绝缘介质层203中的凹槽203b，分别形成了上极板材料层上表面上的环形阻挡结构，继而使得接触焊盘206a、206b的边缘起伏不平，增大了接触焊盘206a、206b的边缘与下方膜层的接触面积，另一方面利用接触焊盘206a、206b的起伏不平的边缘阻挡刻蚀液渗入，因此，可以使得接触焊盘206a、206b均能够阻挡湿法刻蚀液渗入到接触孔底部，防止接触孔底部的材料被电化学腐蚀，提高器件性能。
另外，虽然该实施例中示出了上极板材料层204是三层膜层构成，且在凹槽203b的底部保留了底介电层2043，但是本发明的技术方案并不仅仅限定于此。在本发明的其他实施例中，当利用在第一绝缘介质层中形成凹槽203b的方法解决上极板引出部204c的接触孔处刻蚀液渗入而造成下方的导电层2041电化学腐蚀的问题时，只要上极板引出部204c不造成上极板204a和下极板202短路的情况下，上极板材料层204中可以省去底介电层2043，或者，使得上极板引出部204c的导电层2041直接与下极板202的相应部分直接接触。例如，基于在图12所示的第一绝缘介质层刻蚀后的情况，上极板材料层204中可以省去底介电层2043，即沉积的上极板材料层204可以仅有导电层2041和顶介电层2042。再例如，请参考图17，下极板202具有相互断开的有效部分202a和无效部分202b，其中，有效部分202a包括与上极板204a正对的部分以及用于与下极板引出部204b电性接触的部分，无效部分202b位于有效部分202a的外围，并无效部分202b与上极板引出部204c至少部分对准，此时，可以有以下三种实施方式：第一种，上极板材料层204为底介电层2043、导电层2041和顶介电层2042三层堆叠而成的结构，且底介电层2043在凹槽203b对应无效部分202b的区域的底部处被打开，导电层2041和下极板202的无效部分202b直接接触；第二种，上极板材料层204为底介电层2043、导电层2041和顶介电层2042三层堆叠而成的结构，且底介电层2043覆盖凹槽203b的内表面，导电层2041和下极板202的无效部分202b之间夹着底介电层2043；第三种，上极板材料层204中完全省略底介电层2043，导电层2041直接和下极板202的无效部分202b电性接触。
应当注意的是，本发明的技术方案并不限于上述实施例的举例说明，本领域技术人员可以在上述实施例所公开的内容基础上，进行适应性的变形或组合，来形成上极板材料层所需的环形阻挡结构，例如，仅在上极板引出部的接触孔外围制作环形阻挡结构，或者仅在下极板引出部的接触孔外围制作环形阻挡结构。再例如，针对同一个接触孔外围所需的环形阻挡结构，可以在第一绝缘介质层中形成对应环形阻挡结构的一部分结构，在上极板材料层中制作对应环形阻挡结构的另一部分结构，两者组合，使得上极板材料层的上表面能够形成所需的环形阻挡结构。也就是说，在本发明的各实施例中，在用于制作所述环形阻挡结构所需的所述上极板材料层的各膜层以及所述上极板材料层下方的各膜层中，单个膜层中的用于形成所述环形阻挡结构的凸起或者凹槽可以为环绕所述接触孔一周的闭环结构；或者，至少两层膜层中的用于形成所述环形阻挡结构的凸起或者凹槽共同组合成一个环绕所述接触孔一周的闭环结构。
作为一种示例，请参考图18，针对同一个接触孔外围所需的环形阻挡结构，可以在第一绝缘介质层中形成对应环形阻挡结构的外圈结构（可以是闭合环形的凸起或凹槽），上极板材料层覆盖在第一绝缘介质层上后，能够随着第一绝缘介质层的外圈结构的形状而形成相应的环形圈结构，进一步刻蚀上极板材料层，以制作对应环形阻挡结构的内圈结构，两者组合，使得上极板材料层的上表面能够形成所需的具有多圈环形的环形阻挡结构。
作为另一种示例，请参考图18，针对同一个接触孔外围所需的环形阻挡结构，可以在第一绝缘介质层中形成对应环形阻挡结构的一圈环形结构的部分结构（可以是半圈的凸起或者凹槽），上极板材料层覆盖在第一绝缘介质层上后，能够随着第一绝缘介质层在此处的所述部分结构的形状形成相应的结构，进一步刻蚀上极板材料层，以制作对应环形阻挡结构的所述一圈环形结构的另一部分结构，两者组合，使得上极板材料层的上表面能够形成所需的具有所述一圈环形结构的环形阻挡结构。具体地，请结合图18和图19，在制作接触焊盘206a处的上极板材料层204上表面的环形阻挡结构时，图18中虚线左侧的部分对应开口203c，虚线右侧的部分对应顶介电层2042中的凹槽，开口203c通过刻蚀第一绝缘介质层203形成，导电层2041和顶介电层2042覆盖开口203c的内表面及其外围的第一绝缘介质层203，且随着开口203c处的形状而形成凹槽，虚线右侧的顶介电层2042中的凹槽通过刻蚀顶介电层2042形成，且虚线右侧的顶介电层2042中的凹槽与虚线左侧的顶介电层2042随着开口203c处的形状而形成凹槽在虚线处相接且连通，由此组合出一圈围绕接触孔的环形阻挡结构。接触焊盘206a至少覆盖开口203c靠近接触孔的一侧的侧壁以及至少覆盖虚线右侧的顶介电层2042中的凹槽靠近该接触孔的一侧的侧壁。这种方式，能够利用相应膜层中原本的具有较大尺寸或者较大深度的开口或者凸起来制作环形阻挡结构的一部分结构，由此在不增大接触孔尺寸以及不影响相应膜层中原本的开口或凸起的基本功能的前提下，尽可能地使得接触焊盘边缘与下方膜层的接触面积增大，进而实现最大程度的阻挡作用。
此外，请参考图18，当所述环形阻挡结构具有多圈凸起或凹槽时，所述接触焊盘的边缘至少覆盖所述环形阻挡结构中最内圈环形结构的侧壁，当最内圈环形结构为凸起时，所述接触焊盘的边缘至少覆盖该凸起远离所述接触孔一侧的侧壁，当最内圈环形结构为凹槽时，所述接触焊盘的边缘至少覆盖所述凹槽靠近所述接触孔一侧的侧壁。作为一种示例，当环形阻挡结构为两圈结构，且内圈为凸起，外圈为凹槽时，所述接触焊盘的边缘可以延伸至内圈的凸起远离接触孔的一侧的侧壁（即凸起面向外圈的凹槽的侧壁），也可以覆盖内圈的凸起的顶面和侧壁并延伸至外圈的凹槽面向凸起的一侧的侧壁。
应当注意的是，上述各实施例中，形成的接触焊盘206a可以是常规的与下极板202重叠的焊垫，也可以是从下极板202的一侧向外伸出的伸出型的引脚结构，其大部分结构与下极板202不重叠。和/或，形成的接触焊盘206b可以是常规的与上极板204a重叠的焊垫，也可以是从上极板204a的一侧向外伸出的伸出型的引脚结构，其大部分结构与上极板204a不重叠。
另外，需要说明的是，由于本发明中可以通过任意合适的方式，在相应的接触孔外围形成环形阻挡结构，因此环形阻挡结构的凸起高度和凹槽深度取决于环形阻挡结构的形成工艺，其可以小于接触孔的深度，也可以大于接触孔的深度，其中接触孔的深度数量级在千埃米级或者千埃米级以下，例如为1千埃米~2千埃米）。
基于同一发明构思，请参考图3至图19，本发明一实施例还提供一种采用上述任一实施例所述的MEMS器件的制造方法形成的MEMS器件，包括下极板202、上极板材料层204、空腔207以及接触焊盘206a、206b。所述上极板材料层204具有自下而上依次层叠的导电层2041和顶介电层2042。所述空腔207设置在所述上极板204a和所述下极板202之间。
其中，所述上极板材料层204至少被划分为三部分：上极板204a以及位于所述上极板204a外围的下极板引出部204b和上极板引出部204c。所述下极板引出部204b的导电层2041与所述下极板202电性接触，并且与所述上极板204a的导电层2041相互分离，所述上极板引出部204c的导电层2041与所述上极板204a的导电层2041电性连接，所述下极板引出部204b和所述上极板引出部204c中均形成有暴露出所述导电层2041的接触孔205a、205b，所述接触孔205a、205b中的至少一个接触孔的外围的上极板材料层204的上表面形成有环形阻挡结构，所述环形阻挡结构包括凹槽和/或凸起。
所述接触焊盘206a、206b填充于相应的所述接触孔205a、205b中，且在所述环形阻挡结构处的所述接触焊盘的边缘还延伸到所述环形阻挡结构上，并至少覆盖所述环形阻挡结构中的所述凸起远离所述接触孔一侧的侧壁，或者，至少覆盖所述环形阻挡结构中的所述凹槽靠近所述接触孔一侧的侧壁。
此外，所述的MEMS器件还包括MEMS器件衬底200和第一绝缘介质层203，所述第一绝缘介质层203形成在所述下极板202暴露出的MEMS器件衬底200上，并覆盖所述下极板202的边缘区域，以围绕在所述空腔207的外围。
需要说明的是，上极板材料层204上表面上的所述环形阻挡结构并不仅仅依靠刻蚀上极板材料层204形成凸起和/或凹槽来获得，其还可以通过对上极板材料层204下方相应的膜层进行刻蚀来形成对应于所述环形阻挡结构的凸起和/或凹槽，所述上极板材料层204覆盖在所述第一绝缘介质层203上后能随着所述膜层的凸起和/或凹槽的形状，形成所述环形阻挡结构所需的至少部分结构。其中，用于制作所述环形阻挡结构的所述上极板材料层204的各膜层以及所述上极板材料层204下方的各膜层中，单个膜层中的用于形成所述环形阻挡结构的凸起或者凹槽为环绕所述接触孔一周的闭环结构；或者，所述上极板材料层204的各膜层以及所述上极板材料层204下方的各膜层中，两层以上膜层中的用于形成所述环形阻挡结构的凸起或者凹槽共同组合成一个环绕所述接触孔一周的闭环结构。
可选地，所述上极板材料层204本身所具有的凸起或者凹槽仅形成在所述顶介电层2042中，且所述顶介电层2042中的所述至少部分凹槽未暴露出所述导电层2041的表面；或者，所述上极板材料层204本身所具有的凸起或者凹槽仅形成在所述导电层2041中，且所述至少部分凹槽未贯穿所述导电层2041，顶介电层2042能覆盖导电层2041的凸起或凹槽处并随形形成环形阻挡结构所需的凸起或者凹槽；或者，所述上极板材料层204本身所具有的凸起或者凹槽的一部分结构形成在所述顶介电层2042中，另一部分结构形成在所述导电层2041中，所述顶介电层2042中本身具有的凸起或者凹槽与其因覆盖导电层2041的凸起或凹槽处随形而成的凸起或凹槽进行组合，形成环形阻挡结构所需的凸起或者凹槽。
可选地，所述上极板材料层204还包括位于所述第一绝缘介质层203和所述导电层2041之间的底介电层2043。所述上极板材料层204本身所具有的凸起或者凹槽的至少部分结构形成在所述底介电层2043中。
可选地，所述第一绝缘介质层203中具有与所述环形阻挡结构相对应的凹槽203b，所述凹槽203b贯穿所述第一绝缘介质层203，以使得所述接触孔下方的所述第一绝缘介质层203形成为孤岛；或者，所述凹槽203b未贯穿所述第一绝缘介质层203，以使得所述接触孔下方的所述第一绝缘介质层203最终被保留下来并实现所述下极板202和所述上极板引出部204c之间的绝缘隔离。
可选地，所述上极板材料204层的各膜层以及所述第一绝缘介质层203中，单个膜层中的用于形成所述环形阻挡结构的凸起或者凹槽为环绕所述接触孔一周的闭环结构；或者，所述上极板材料层204的各膜层以及所述第一绝缘介质层203中，至少两层膜层中的用于形成所述环形阻挡结构的凸起或者凹槽共同组合成一个环绕所述接触孔一周的闭环结构。
可选地，所述MEMS器件衬底200还具有基底（未图示）、第二绝缘介质层201a和背腔208，所述第二绝缘介质层201a形成在所述基底和所述下极板202之间，并用于围绕在所述背腔208的外围。
作为一种示例，请参考图6，所述上极板材料层204具有依次层叠在所述第一绝缘介质层203a和空腔207上方的导电层2041和顶介电层2042，所述顶介电层2042中具有主要由凹槽和/或凸起组合而成的环形阻挡结构，且当所述上极板材料层204的环形阻挡结构具有凹槽时，所述凹槽形成在顶介电层2042中且未暴露出所述导电层2041的表面。
作为另一种示例，请参考图8和图10，所述第一绝缘介质层203a具有凹槽203b和/或凸起203d，所述上极板材料层204中的环形阻挡结构通过覆盖所述第一绝缘介质层203a的凹槽203b和/或凸起203d并随所述第一绝缘介质层203a的凹槽203b和/或凸起203d的形状而成。
作为又一种示例，请参考图16，所述第一绝缘介质层203a具有环形的凹槽203b，上极板材料层204的上极板引出部204c在凹槽203b处随形而成相应接触孔外围的环形阻挡结构，上极板材料层204的下极板引出部204b的顶介电层2042中具有凹槽作为环形阻挡结构。
接触焊盘206a可以是常规的与下极板202重叠的焊垫，也可以是从下极板202的一侧向外伸出的伸出型的引脚结构，其大部分结构与下极板202不重叠。和/或，接触焊盘206b可以是常规的与上极板204a重叠的焊垫，也可以是从上极板204a的一侧向外伸出的伸出型的引脚结构，其大部分结构与上极板204a不重叠。
本发明的MEMS器件，由于接触孔外围的上极板材料层上表面上的环形阻挡结构使得接触焊盘的边缘起伏不平，因此可以在不减小接触孔的尺寸的前提下，可以增加接触焊盘和周围膜层的接触面积，并提高接触焊盘对刻蚀液等的阻挡作用，进而可以避免接触孔底部的膜层被电化学腐蚀，提高了器件性能。
应当注意的是，上述各实施例中，下极板和上极板均通过上极板材料层中相应的板极引出部来向外引出，但是本发明的技术方案并不仅仅限定于此，在本发明的其他实施例中，上极板材料层在图形化形成上极板时，可以仅仅形成上极板引出部或者仅仅形成下极板引出部，另一极板的引出可以通过本领域技术人员所熟知的其他任意合适的方式来向外引出，例如，通过从背面对MEMS器件衬底进行打孔并制作接触插塞的方式，将下极板向外引出。
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，均属于本发明技术方案的范围。

Claims (16)

1.一种MEMS器件的制造方法，其特征在于，包括：
提供一MEMS器件衬底，所述MEMS器件衬底上形成有下极板以及至少对所述下极板部分覆盖的第一绝缘介质层；
形成图形化的上极板材料层，所述上极板材料层至少堆叠在所述第一绝缘介质层上并包括依次层叠的导电层和顶介电层，所述上极板材料层包括上极板以及位于所述上极板外围的极板引出部，所述极板引出部的顶介电层中形成有暴露出所述导电层表面的至少一个接触孔，至少一个所述接触孔外围的所述上极板材料层的表面具有环绕所述接触孔的环形阻挡结构，所述环形阻挡结构包括凸起和/或凹槽；
形成接触焊盘，所述接触焊盘填充所述接触孔，并延伸到所述环形阻挡结构上，且至少覆盖所述凸起远离所述接触孔一侧的侧壁，或者，至少覆盖所述凹槽靠近所述接触孔一侧的侧壁；
对所述第一绝缘介质层进行湿法刻蚀，以在所述上极板和所述下极板之间形成空腔。
2.如权利要求1所述的MEMS器件的制造方法，其特征在于，形成所述环形阻挡结构的方法包括：
刻蚀所述上极板材料层，以形成所述环形阻挡结构所需的至少部分凸起和/或至少部分凹槽；和/或，
刻蚀所述上极板材料层下方的相应膜层以形成凸起和/或凹槽，当所述上极板材料层覆盖在所述第一绝缘介质层上后，能随着所述膜层的凸起和/或凹槽的形状，形成所述环形阻挡结构所需的至少部分凸起和/或至少部分凹槽。
3.如权利要求2所述的MEMS器件的制造方法，其特征在于，用于制作所述环形阻挡结构的所述上极板材料层的各膜层以及所述上极板材料层下方的各膜层中，单个膜层中的用于形成所述环形阻挡结构的凸起或者凹槽为环绕所述接触孔一周的闭环结构；或者，所述上极板材料层的各膜层以及所述上极板材料层下方的各膜层中，两层以上膜层中的用于形成所述环形阻挡结构的凸起或者凹槽共同组合成一个环绕所述接触孔一周的闭环结构。
4.如权利要求1~3中任一项所述的MEMS器件的制造方法，其特征在于，所述上极板材料层还包括位于所述第一绝缘介质层和所述导电层之间的底介电层。
5.如权利要求2或3所述的MEMS器件的制造方法，其特征在于，刻蚀所述第一绝缘介质层以形成与所述环形阻挡结构相对应的第一绝缘介质层的凹槽时，所述第一绝缘介质层的凹槽贯穿所述第一绝缘介质层，以使得所述接触孔下方的所述第一绝缘介质层形成为孤岛；或者，所述第一绝缘介质层的凹槽未贯穿所述第一绝缘介质层，以使得所述接触孔下方的所述第一绝缘介质层最终被保留下来并实现所述下极板和所述极板引出部之间的绝缘隔离。
6.如权利要求1~3中任一项所述的MEMS器件的制造方法，其特征在于，与所述上极板电性连接的所述接触焊盘为从所述上极板一侧伸出的引脚结构，和/或，与所述下极板电性连接的所述接触焊盘为从所述下极板一侧伸出的引脚结构。
7.如权利要求1~3中任一项所述的MEMS器件的制造方法，其特征在于，在形成所述图形化的上极板材料层的步骤中，还形成释放孔，所述释放孔贯穿所述上极板材料层并暴露出所述第一绝缘介质层；在对所述第一绝缘介质层进行湿法刻蚀以形成所述空腔时，通过所述释放孔刻蚀去除多余的所述第一绝缘介质层。
8.如权利要求1~3中任一项所述的MEMS器件的制造方法，其特征在于，所述MEMS器件衬底具有依次位于所述下极板的下方的第二绝缘介质层和基底；所述制造方法，在形成所述接触焊盘之后且形成在所述空腔之前或者之后，还包括：从所述基底的下表面刻蚀所述基底，以形成暴露出所述第二绝缘介质层的开口；通过所述开口至少去除部分所述第二绝缘介质层，以形成位于所述基底和所述下极板之间的背腔。
9.一种MEMS器件，其特征在于，包括：
下极板；
位于所述下极板上方且图形化的上极板材料层，所述上极板材料层主要由自下而上依次层叠的导电层和顶介电层构成，所述上极板材料层具有上极板以及位于所述上极板外围的极板引出部，所述极板引出部的顶介电层中形成有暴露出所述导电层的至少一个接触孔，至少一个所述接触孔外围的上极板材料层的表面具有环绕所述接触孔的环形阻挡结构，所述环形阻挡结构包括凸起和/或凹槽；
空腔，所述空腔设置在所述上极板和所述下极板之间；
接触焊盘，所述接触焊盘填充于所述接触孔中，且在所述环形阻挡结构处的所述接触焊盘还延伸到所述环形阻挡结构上，并至少覆盖所述环形阻挡结构中的所述凸起远离所述接触孔一侧的侧壁，或者，至少覆盖所述环形阻挡结构中的所述凹槽靠近所述接触孔一侧的侧壁。
10.如权利要求9所述的MEMS器件，其特征在于，还包括MEMS器件衬底和第一绝缘介质层，所述第一绝缘介质层形成在所述下极板暴露出的MEMS器件衬底上，并覆盖所述下极板的边缘区域，以围绕在所述空腔的外围。
11.如权利要求10所述的MEMS器件，其特征在于，所述环形阻挡结构所需的至少部分凸起和/或至少部分凹槽为所述上极板材料层本身刻蚀而成的凸起或者凹槽；和/或，所述上极板材料层下方相应的膜层中具有对应于所述环形阻挡结构的凸起和/或凹槽，所述上极板材料层覆盖在所述第一绝缘介质层上后能随着所述膜层的凸起和/或凹槽的形状，形成所述环形阻挡结构所需的至少部分结构。
12.如权利要求11所述的MEMS器件，其特征在于，用于制作所述环形阻挡结构的所述上极板材料层的各膜层以及所述上极板材料层下方的各膜层中，单个膜层中的用于形成所述环形阻挡结构的凸起或者凹槽为环绕所述接触孔一周的闭环结构；或者，所述上极板材料层的各膜层以及所述上极板材料层下方的各膜层中，两层以上膜层中的用于形成所述环形阻挡结构的凸起或者凹槽共同组合成一个环绕所述接触孔一周的闭环结构。
13.如权利要求10~12中任一项所述的MEMS器件，其特征在于，所述上极板材料层还包括位于所述第一绝缘介质层和所述导电层之间的底介电层。
14.如权利要求11或12所述的MEMS器件，其特征在于，所述第一绝缘介质层中具有与所述环形阻挡结构相对应的凹槽，所述凹槽贯穿所述第一绝缘介质层，以使得所述接触孔下方的所述第一绝缘介质层形成为孤岛；或者，所述凹槽未贯穿所述第一绝缘介质层，以使得所述接触孔下方的所述第一绝缘介质层最终被保留下来并实现所述下极板和所述极板引出部之间的绝缘隔离。
15.如权利要求9~12中任一项所述的MEMS器件，其特征在于，与所述上极板电性连接的所述接触焊盘为从所述上极板一侧伸出的引脚结构，和/或，与所述下极板电性连接的所述接触焊盘为从所述下极板一侧伸出的引脚结构。
16.如权利要求10~12中任一项所述的MEMS器件，其特征在于，所述MEMS器件衬底具有依次位于所述下极板的下方的第二绝缘介质层和基底，所述基底和所述下极板之间形成有背腔，所述第二绝缘介质层围绕在所述背腔的外围。
CN202110072164.5A 2021-01-20 2021-01-20 Mems器件的制造方法及mems器件 Active CN112408312B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110072164.5A CN112408312B (zh) 2021-01-20 2021-01-20 Mems器件的制造方法及mems器件

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110072164.5A CN112408312B (zh) 2021-01-20 2021-01-20 Mems器件的制造方法及mems器件

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112408312A true CN112408312A (zh) 2021-02-26
CN112408312B CN112408312B (zh) 2021-05-14

Family

ID=74783046

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110072164.5A Active CN112408312B (zh) 2021-01-20 2021-01-20 Mems器件的制造方法及mems器件

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112408312B (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070154040A1 (en) * 2005-12-30 2007-07-05 Industrial Technology Research Institute Capacitive microphone and method for making the same
CN103281661A (zh) * 2013-05-09 2013-09-04 上海集成电路研发中心有限公司 一种mems麦克风结构及其制造方法
CN203721709U (zh) * 2013-12-27 2014-07-16 中芯国际集成电路制造(北京)有限公司 键合结构
US20160190077A1 (en) * 2014-12-26 2016-06-30 United Microelectronics Corp. Semiconductor structure with ubm layer and method of fabricating the same
CN106115602A (zh) * 2016-07-01 2016-11-16 杭州士兰集成电路有限公司 Mems器件及其制造方法
CN111170265A (zh) * 2018-11-13 2020-05-19 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 Mems器件及其制造方法
CN112104960A (zh) * 2020-11-19 2020-12-18 中芯集成电路制造(绍兴)有限公司 Mems麦克风器件及其形成方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070154040A1 (en) * 2005-12-30 2007-07-05 Industrial Technology Research Institute Capacitive microphone and method for making the same
CN103281661A (zh) * 2013-05-09 2013-09-04 上海集成电路研发中心有限公司 一种mems麦克风结构及其制造方法
CN203721709U (zh) * 2013-12-27 2014-07-16 中芯国际集成电路制造(北京)有限公司 键合结构
US20160190077A1 (en) * 2014-12-26 2016-06-30 United Microelectronics Corp. Semiconductor structure with ubm layer and method of fabricating the same
CN106115602A (zh) * 2016-07-01 2016-11-16 杭州士兰集成电路有限公司 Mems器件及其制造方法
CN111170265A (zh) * 2018-11-13 2020-05-19 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 Mems器件及其制造方法
CN112104960A (zh) * 2020-11-19 2020-12-18 中芯集成电路制造(绍兴)有限公司 Mems麦克风器件及其形成方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112408312B (zh) 2021-05-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9305937B1 (en) Bottom recess process for an outer blocking dielectric layer inside a memory opening
CN102290425B (zh) 具有三维层叠结构的半导体器件的制造方法
JP6272329B2 (ja) 密閉されたｍｅｍｓデバイスと関連した埋め込み下部電極を形成するためのシステムおよび方法
US9596528B2 (en) Capacitive micromachined ultrasonic transducer and method of fabricating the same
US20100194407A1 (en) MEMS sensor
JP2015527211A5 (zh)
CN111146186B (zh) 具有混合电容器的半导体器件
CN111225329B (zh) 麦克风及其制备方法和电子设备
US11316164B2 (en) Microbattery with through-silicon via electrodes
CN112567514A (zh) 存储器结构及其形成方法
US11418887B2 (en) MEMS device with enhanced membrane structure and method of forming the same
US10177027B2 (en) Method for reducing cracks in a step-shaped cavity
CN110098054B (zh) 电容器组件
CN113130343B (zh) 芯片间的导电桥及其制造方法、芯片测试方法
US11402288B2 (en) Membrane-based sensor having a plurality of spacers extending from a cap layer
JP2018157110A (ja) 半導体装置およびその製造方法
KR20000065670A (ko) 반도체 소자 및 그 제조 방법
CN112408312B (zh) Mems器件的制造方法及mems器件
JP2004335918A (ja) 半導体記憶装置およびその製造方法
EP1170786B1 (en) Silicon-on-insulator (SOI) semiconductor structure
CN114267676A (zh) 动态随机存储器及其制造方法
CN1307708C (zh) 半导体装置及制造半导体装置的电容器的方法
CN105963857B (zh) 一种神经电极结构及其制造方法
US8163583B2 (en) Manufacturing method of micro electronic mechanical system structure
JP2024115245A (ja) 半導体装置およびその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CP01 Change in the name or title of a patent holder
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: 518 Shaoxing Road, Zhejiang Province

Patentee after: Shaoxing SMIC integrated circuit manufacturing Co.,Ltd.

Address before: 518 Shaoxing Road, Zhejiang Province

Patentee before: SMIC manufacturing (Shaoxing) Co.,Ltd.