CN113460952A - Mems器件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种MEMS器件及其制造方法，方法包括：形成第一功能层；在所述第一功能层上形成第一牺牲层；在所述第一牺牲层中形成通孔，所述通孔贯穿所述第一牺牲层；在所述第一牺牲层上形成第二牺牲层，所述第二牺牲层中具有凹槽；在所述第二牺牲层上形成第二功能层，所述第二功能层填充所述第二牺牲层中的凹槽形成防粘结构，其中，所述第一牺牲层采用低密度氧化硅材料，所述第二牺牲层采用高密度氧化硅材料。本申请的MEMS器件的制造方法中，在振膜或背极板靠近空腔的一侧表面上形成有防粘结构，该防粘结构采用两层牺牲层形成，具有更加圆滑的形貌，在振膜发生大形变时，降低了振膜的应力集中，进而降低了MEMS器件的失效和产品的成本。

Description

MEMS器件及其制造方法

技术领域

本发明涉及半导体器件制造技术领域，特别涉及一种MEMS器件及其制造方法。

背景技术

随着MEMS器件应用和技术的成熟，市场对MEMS器件的可靠性和灵敏度提出了更高的要求。对于电容式麦克风，其结构主要是由背极板和振膜构成，通过电路测量电容变化来检测声音信号。麦克风产品在日常使用中可能会发生跌落、撞击或承受较大的电压，使得麦克风的振膜发生大的变形，如果没有防粘结构，振膜和背极板层会在表面黏附力的作用下继续吸合，如无外力影响，振膜和背板将无法分开，导致产品失效，此种失效也长见于麦克风芯片释放工艺后。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种MEMS器件，该MEMS器件中的振膜或背极板靠近空腔的一侧表面上形成有防粘结构，该防粘结构采用两层牺牲层形成，具有更加圆滑的形貌，在与振膜或背极板相接触时，不容易导致振膜或背极板损伤。

根据本发明的一方面，提供一种MEMS器件的制造方法，包括：形成第一功能层；在所述第一功能层上形成第一牺牲层；在所述第一牺牲层中形成通孔，所述通孔贯穿所述第一牺牲层；在所述第一牺牲层上形成第二牺牲层，所述第二牺牲层中具有凹槽；在所述第二牺牲层上形成第二功能层，所述第二功能层填充所述第二牺牲层中的凹槽形成防粘结构，其中，所述第一牺牲层采用低密度氧化硅材料，所述第二牺牲层采用高密度氧化硅材料。

可选地，所述第一功能层为振膜，所述第二功能层为背极板。

可选地，所述第一功能层为背极板，所述第二功能层为振膜。

可选地，形成背极板包括：形成下背极板；在所述下背极板上形成多晶硅层，并去除非工作区域的多晶硅层；在所述下背极板和所述多晶硅层的表面上形成上背极板，所述上背极板工作区域的表面高于非工作区域的表面。

可选地，在形成上背极板的步骤之后，还包括：在所述上背极板上形成第三牺牲层；通过化学机械研磨去除部分第三牺牲层，使得工作区域的所述上背极板的表面暴露。

可选地，在所述第一牺牲层中形成通孔时，非工作区域的所述通孔贯穿所述第一牺牲层以及所述第三牺牲层的一部分。

可选地，工作区域的所述通孔的高度与所述第二牺牲层的厚度一致，非工作区域的所述通孔的高度大于工作区域所述通孔的高度。

可选地，所述非工作区域的所述防粘结构的高度大于所述工作区域的所述防粘结构的高度。

可选地，还包括：在所述背极板中形成声孔；经由所述声孔去除中间区域的第一牺牲层和第二牺牲层，形成空腔。

可选地，所述第二牺牲层的厚度为所述第一牺牲层厚度的3-5倍。

可选地，所述防粘结构沿平行于所述振膜表面方向的截面形状为圆形，所述防粘结构沿垂直与所述振膜表面方向的截面形状为梯形。

根据本发明的另一方面，提供一种MEMS器件，包括：第一功能层；第一牺牲层，位于所述第一功能层上，具有第一空腔；第二牺牲层，位于所述第一牺牲层上，具有第二空腔；第二功能层，位于所述第二牺牲层上，所述第二功能层的至少一部分由第二牺牲层支撑；其中，所述第二功能层面向所述空腔的一侧表面上形成有多个防粘结构；所述第一牺牲层采用低密度氧化硅材料，所述第二牺牲层采用高密度氧化硅材料。

可选地，所述第一功能层为振膜，所述第二功能层为背极板。

可选地，所述第一功能层为背极板，所述第二功能层为振膜。

可选地，所述背极板包括下背极，上背极板，以及位于所述上背极板和下背极板之间的多晶硅层，所述多晶硅层位于工作区域。

可选地，还包括：第三牺牲层，位于非工作区域所述第一牺牲层与所述上背极板之间。

可选地，位于非工作区域的所述防粘结构的高度大于位于工作区域的所述防粘结构的高度。

可选地，所述防粘结构沿平行于所述第二功能层表面方向的截面形状为圆形，所述防粘结构沿垂直与所述第二功能层表面方向的截面形状为梯形。

可选地，所述防粘结构与所述第二功能层的交界面为圆弧形，所述防粘结构的侧面与暴露的圆表面的交界处为圆弧形。

可选地，还包括：声孔，所述声孔贯穿所述背极板，所述空腔经由所述声孔与外界连通。

本发明提供的MEMS器件，在振膜或背极板靠近空腔的一侧表面上，形成有防粘结构，防粘结构采用倒梯形结构，可减少防粘结构和背极板或振膜的接触面积，减少表面吸附力，使得振膜在发生大形变后更容易恢复至初始状态。

在优选地实施例中，防粘结构的表面与侧面的交界处为圆弧形过渡，防粘结构的侧面与背极板或振膜接触的交界处也为圆弧形过渡，相比于棱角形状，圆弧形进一步降低了在振膜发生大形变时，与防粘结构接触时的应力集中，减少MEMS器件的失效。

在优选的实施例中，多个防粘结构的高度根据位置的不同有所不同，其中，位于外围区域的防粘结构的高度大于位于中心区域的防粘结构的高度，这是由于振膜在发生形变时，中心区域的变形大，边缘区域的变形小，所以不同高度的防粘结构可以充分的和振膜或背极板接触，防止振膜在受到大的变形时和背极板发生吸合而导致器件失效，因而可以较少器件的吸膜风险，进而减低产品的失效率和生产成本。

在优选地实施例中，采用两层不同材料的牺牲层形成防粘结构，其中，第一牺牲层采用低密度的材料，在蚀刻中容易形成凹槽，第二牺牲层沉积在第一牺牲层上，采用更为致密的材料，通过材料沉积时的保形性，使得第二牺牲层在形成后也具有凹槽，但是第二牺牲层中的凹槽相比于第一牺牲层中的凹槽，在拐角部分会更为圆滑，从而形成交界处圆弧形过渡的防粘结构，进而降低了在振膜发生大形变时，与防粘结构接触时的应力集中，减少MEMS器件的失效。

在优选地实施例中，背极板采用一整层的氮化硅材料，能够起到电学隔离的作用，而防粘结构位于振膜上，与背极板一起形成双面防粘防粘的结构，进一步降低了振膜在受到大的变形时和背极板发生吸合而导致器件失效，因而可以较少器件的吸膜风险，进而减低产品的失效率和生产成本。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1a至图1d示出了本发明第一实施例的MEMS器件的制造方法的各阶段截面图；

图2a至图2f示出了本发明第二实施例的MEMS器件的制造方法的各阶段截面图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，可能未示出某些公知的部分。为了简明起见，可以在一幅图中描述经过数个步骤后获得的半导体结构。

应当理解，在描述器件的结构时，当将一层、一个区域称为位于另一层、另一个区域“上面”或“上方”时，可以指直接位于另一层、另一个区域上面，或者在其与另一层、另一个区域之间还包含其它的层或区域。并且，如果将器件翻转，该一层、一个区域将位于另一层、另一区域“下面”或“下方”。

如果为了描述直接位于另一层、另一区域上面的情形，本文将采用“直接在……上面”或“在……上面并与之邻接”的表述方式。

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

图1a至图1d示出了本发明第一实施例的MEMS器件的制造方法的各阶段截面图。其中，图1d示出了本发明第一实施例的MESM器件的结构图。

参考图1d，MEMS器件100包括第一功能层110，第二功能层140，以及位于第一功能层110和第二功能层140之间的第一牺牲层120和第二牺牲层130。其中，第二功能层140上阵列分布着多个贯穿第二功能层140的声孔103，第二功能层140在靠近第一功能层110一侧的第二表面上的相邻声孔103之间，形成有多个防粘结构141，且第一牺牲层120和第二牺牲层130在中心区域被去除形成空腔104，防粘结构141位于空腔104中。在该实施例中，第一功能层110为振膜110，第二功能层140为背极板140，以下将按照振膜110和背极板140对第一实施例进行描述。

在该实施例中，第一牺牲层120和第二牺牲层130的空腔104所对应位置的振膜110为可动区域。

在振膜110远离空腔104的另一侧，还具有衬底(图中未示出)，衬底的中心区域也具有空腔，与振膜110的可动区域相对应，使得振膜110的第二表面可以经由衬底的空腔与外界接触，同时，也使得振膜110能够发生形变。

其中，防粘结构141位于背极板140的第二表面上，即背极板140靠近振膜一侧的表面上，且防粘结构141位于第一牺牲层120和第二牺牲层130的空腔中。防粘结构141大致为倒梯形形状，其中，防粘结构141圆面积较大的下表面与背极板140的第二表面连接，同时与背极板140的连接交界处为圆弧过渡，防粘结构141圆面积较小的上表面朝向振膜110，同时防粘结构141的侧面与上表面的交界处也为圆弧过渡，这样的结构使得防粘结构141不仅能够与背极板140的连接稳固，同时也能降低在振膜发生大形变时，与防粘结构141接触时的应力集中，减少MEMS器件的失效。

在其他实施例中，振膜110和背极板140的位置可以互换，即第一功能层110为背极板，第二功能层140为振膜。

图1a至图1d示出了本发明第一实施例的MEMS器件的制造方法的各阶段截面图。

参考图1a，在振膜110的第一表面上形成第一牺牲层120，并在第一牺牲层120中形成多个第一通孔101。

在该步骤中，采用原子层沉积(ALD)，物理气相沉积(PVD)或化学气相沉积(CVD)等沉积工艺，在振膜110的第一表面上沉积第一牺牲层120，第一牺牲层120的材料例如为氧化硅，且该氧化硅为低密度的氧化硅，例如为LP TEOS，从而便于在第一牺牲层120中形成第一通孔101。

进一步地，采用各向异性蚀刻工艺在第一牺牲层120的第一表面中蚀刻形成第一通孔101，第一通孔101贯穿第一牺牲层120，使得第一通孔101的深度与第一牺牲层120的厚度一致。各向异性蚀刻工艺例如采用干法蚀刻，包括：离子铣蚀刻、反应离子蚀刻、激光烧蚀等。在该实施例中，例如采用振膜110作为蚀刻停止层，使得蚀刻在第一通孔101的深度达到振膜110的第一表面时停止。

在该实施例中，第一通孔101的形状例如为倒梯形，即第一通孔101沿垂直于第一牺牲层120表面方向上的截面形状为梯形，沿平行于第一牺牲层120表面方向上的截面形状为圆形。其中，第一通孔101在第一牺牲层120第一表面上的截面圆形大于第一通孔101在第一牺牲层120第二表面上的截面圆形，第一牺牲层120的第二表面与振膜110的第一表面相接触。多个第一通孔101阵列式分布在第一牺牲层120的中心区域。

进一步地，在第一牺牲层120的表面形成第二牺牲层130，如图1b所示。

在该步骤中，采用原子层沉积(ALD)，物理气相沉积(PVD)或化学气相沉积(CVD)等沉积工艺，在第一牺牲层120的第一表面上沉积第二牺牲层130，第二牺牲层130的材料例如为氧化硅，且该氧化硅为高密度的氧化硅，例如为热氧化硅等。

在该实施例中，第二牺牲层130的厚度为第一牺牲层120厚度的3-5倍，同时由于沉积工艺的保形性，使得第二牺牲层130在沉积后，第一表面中也形成有倒梯形的凹槽102，此外由于第二牺牲层130采用高密度的氧化硅，在沉积形成凹槽102时，该凹槽102的形貌更圆滑，特别是凹槽102的拐角处，从而使得后续形成的防粘结构的形貌更圆滑，不易造成振膜的破碎。

在该实施例中，凹槽102阵列式分布在第二牺牲层130的中心区域。

进一步地，在第二牺牲层130的第一表面上形成背极板140，并在背极板140上形成声孔103，如图1c所示。

在该步骤中，采用原子层沉积(ALD)，物理气相沉积(PVD)或化学气相沉积(CVD)等沉积工艺，在第二牺牲层130的第一表面上沉积背极板140，背极板140填充第二牺牲层130中的凹槽102后在第二牺牲层130的第一表面上沉积，从而形成带有防粘结构141的背极板140，其中，背极板140的材料为氮化硅，防粘结构141由位于第二牺牲层130的凹槽102中的部分背极板形成。

在该步骤中，还包括采用化学机械研磨(CMP)工艺对背极板140的第一表面进行平坦化处理，使得背极板140的第一表面平整化。进一步还包括采用各向异性蚀刻工艺在背极板140中蚀刻形成多个阵列式分布的声孔103。各向异性蚀刻工艺例如采用干法蚀刻，包括：离子铣蚀刻、反应离子蚀刻、激光烧蚀等。在该实施例中，例如采用第二牺牲层130作为蚀刻停止层，使得蚀刻在声孔103的深度达到第二牺牲层130的第一表面时停止。

在该实施例中，防粘结构141与背极板140一体形成，能够确保防粘结构141与背极板连接的稳固性，同时防粘结构141采用倒梯形的形状，圆面积较大的一侧表面与背极板140连接，圆面积较小的一侧表面朝向振膜110，保证了在振膜110发生大形变时与振膜110的接触面积，从而降低了振膜110与背极板140的吸合风险，降低了MEMS器件的失效。

在该实施例中，防粘结构141的侧面与背极板140的连接过渡处采用圆弧形状，且防粘结构141的侧面与圆面积较小的表面的连接交界处也采用圆弧过渡，因此可以进一步降低振膜110发生大形变与防粘结构141接触时可能导致的吸合风险以及破膜风险，从而提高器件的可靠性。

在其他实施例中，背极板140至少包括上背极板和下背极板，防粘结构141可以位于与空腔104接触的背极板140的表面上。

进一步地，通过背极板140上的声孔103，去除中心区域的第一牺牲层120和第二牺牲层130，如图1d所示。

在该步骤中，将半导体结构浸入蚀刻液体中，蚀刻剂先经由声孔103与第二牺牲层130接触，从而对第二牺牲层130进行蚀刻，此外蚀刻剂还经由声孔103与第一牺牲层120接触，从而对第一牺牲层120进行蚀刻。在该实施例中，例如通过控制蚀刻时间进而控制蚀刻过程。

在该实施例中，第一牺牲层120和第二牺牲层130的中间区域被蚀刻，形成空腔104，使得振膜110的第一表面经由空腔104，以及声孔103与外界连通。蚀刻后的第一牺牲层120和第二牺牲层130只剩余边缘部分，用于支撑振膜110。

在该实施例中，空腔104使得振膜110的中间区域形成可动区域。

第一实施例提供的MEMS器件及其制造方法中，在背极板靠近空腔的一侧表面上，形成有防粘结构，防粘结构采用梯形结构，可减少防粘结构和振膜的接触面积，减少表面吸附力，使得振膜在发生大形变后更容易恢复至初始状态。

在优选地实施例中，防粘结构的表面与侧面的交界处为圆弧形过渡，防粘结构的侧面与背极板或振膜接触的交界处也为圆弧形过渡，相比于棱角形状，圆弧形进一步降低了在振膜发生大形变时，与防粘结构接触时的应力集中，减少MEMS器件的失效。

图2a至图2f示出了本发明第二实施例的MEMS器件的制造方法的各阶段截面图。其中，图2f示出了本发明第二实施例的MESM器件的结构图。与实施例一的MEMS器件相比，实施例二的MEMS器件中位于第二功能层270上的防粘结构271，根据所处位置的不同具有不同的高度。

参考图2f，第二实施例的MEMS器件200包括第一功能层，第二功能层270，以及位于第一功能层和第二功能层270之间的第一牺牲层250和第二牺牲层260。其中，第一功能层上阵列分布着多个贯穿第一功能层的声孔203，第二功能层270在靠近第一功能层一侧的第二表面上，形成有多个防粘结构271，且第一牺牲层250和第二牺牲层260在中心区域被去除形成空腔204，防粘结构271位于空腔204中。在该实施例中，第一功能层为背极板，具体包括下背极板210，多晶硅层220以及上背极板230，第二功能层270为振膜270，以下将按照振膜270和下背极板210，多晶硅层220以及上背极板230对第二实施例进行描述。

在该实施例中，防粘结构271位于振膜270面向空腔204的一侧表面上，同时，位于中心区域的防粘结构271的高度小于位于边缘区域的防粘结构271的高度，这是由于振膜在发生形变时，中心区域的变形大，边缘区域的变形小，所以不同高度的防粘结构可以充分的和振膜或背极板接触，防止振膜在受到大的变形时和背极板发生吸合而导致器件失效，因而可以较少器件的吸膜风险，进而减低产品的失效率和生产成本。

为了形成不同高度的防粘结构，第一功能层中还包括第三牺牲层240。参考图2f，在MEMS器件200中，第一功能层中的多晶硅层220位于上背极板230以及下背极板210之间，且仅位于工作区域，第三牺牲层240位于上背极板230上的非工作区域，同时，第三牺牲层240的表面与工作区域的上背极板230的表面高度相同。

图2a至图2f示出了本发明第二实施例的MEMS器件的制造方法的各阶段截面图。

参考图2a，形成下背极板210，并在下背极板210上形成多晶硅层220。

在该步骤中，采用原子层沉积(ALD)，物理气相沉积(PVD)或化学气相沉积(CVD)等沉积工艺，形成下背极板210，并在在下背极板210的第一表面上形成多晶硅层220，并通过蚀刻工艺去除非工作区域的多晶硅层220，仅保留工作区域的多晶硅层220。其中，蚀刻工艺例如采用干法蚀刻，包括：离子铣蚀刻、反应离子蚀刻、激光烧蚀等。

进一步地，在下背极板210和多晶硅层220的表面上形成上背极板230和第三牺牲层240，以及对第三牺牲层240进行回蚀刻，暴露上背极板230的上表面，如图2b所示。

在该步骤中，采用原子层沉积(ALD)，物理气相沉积(PVD)或化学气相沉积(CVD)等沉积工艺，在下背极板210和多晶硅层220的第一表面上形成上背极板230，由于多晶硅层220的非工作区域被去除，因此非工作区域的上背极板230位于下背极板210上，工作区域的上背极板230位于多晶硅层220上，且由于沉积工艺的保形性，工作区域的上背极板230的表面高度高于非工作区域的上背极板230的表面高度。

进一步在上背极板230的表面上沉积形成第三牺牲层240，该步骤中，采用原子层沉积(ALD)，物理气相沉积(PVD)或化学气相沉积(CVD)等沉积工艺形成第三牺牲层240，且由于沉积工艺的保形性，中心区域的第三牺牲层240的表面高度高于边缘区域的第三牺牲层240的表面高度。

在该实施例中，上背极板230和下背极板210的材料采用氮化硅，第三牺牲层240的材料采用低密度氧化硅，例如LP TEOS，便于后续形成高度不同的防粘结构。

在沉积第三牺牲层240后，采用化学机械研磨(CMP)工艺对第三牺牲层240进行研磨，直到工作区域的上背极板230的上表面暴露。在该实施例中，工作区域的第三牺牲层240被去除，而在非工作区域的上背极板230的表面上还沉积第三牺牲层240，此时，第三牺牲层240的表面高度与工作区域的上背极板230的表面高度一致。

进一步地，在第三牺牲层240和上背极板230的表面上沉积第一牺牲层250，并在第一牺牲层250中形成凹槽201，如图2c所示。

在该步骤中，采用原子层沉积(ALD)，物理气相沉积(PVD)或化学气相沉积(CVD)等沉积工艺，在第三牺牲层240和上背极板230的表面上沉积第一牺牲层250，第一牺牲层250的材料例如为低密度氧化硅，例如为LP TEOS，便于蚀刻形成通孔201。

进一步地，采用各向异性蚀刻工艺在第一牺牲层250的第一表面中蚀刻形成通孔201，通孔201贯穿第一牺牲层250，使得通孔201的深度与第一牺牲层250的厚度一致。进一步地，由于非工作区域中第一牺牲层250和第三牺牲层240的材料一致，因此在蚀刻完第一牺牲层250后第三牺牲层240也被蚀刻部分，从而使得非工作区域的通孔201的深度大于工作区域的通孔201的深度。在该步骤中，各向异性蚀刻工艺例如采用干法蚀刻，包括：离子铣蚀刻、反应离子蚀刻、激光烧蚀等。在该实施例中，工作区域例如采用上背极板230作为蚀刻停止层，使得中心区域的蚀刻在通孔201的深度达到上背极板230的第一表面时停止；非工作区域例如通过控制蚀刻时间，使得蚀刻在到达第三牺牲层240中后停止。

在该实施例中，由于工作区域的通孔201的深度为第一牺牲层250的厚度，而非工作区域的通孔201的深度则大于第一牺牲层250的厚度，因此通孔201为从边缘到中心深度逐渐降低的。

在其他实施例中，可以不使用第三牺牲层240，而是在形成第一牺牲层250时，第一牺牲层250同时沉积在非工作区域的上背极板230上，最后通过化学机械研磨，获得表面平整的第一牺牲层250，同时在形成通孔201时，非工作区域的通孔201的深度也会大于工作区域的通孔201的深度。

进一步地，在第一牺牲层250上形成第二牺牲层260，如图2d所示。

在该步骤中，采用原子层沉积(ALD)，物理气相沉积(PVD)或化学气相沉积(CVD)等沉积工艺，在第一牺牲层250的第一表面上沉积第二牺牲层260，第二牺牲层260的材料例如为高密度氧化硅，例如为热氧化硅。

在该实施例中，第二牺牲层260的厚度为第三牺牲层240或第一牺牲层250厚度的3-5倍，同时由于沉积工艺的保形性，使得第二牺牲层260在沉积后，第一表面中也形成有凹槽202，该凹槽202的高度从边缘向中心降低。同时，由于第二牺牲层260采用高密度的氧化硅，在沉积后的凹槽拐角处具有圆滑的过度，使得形成的防粘结构不易造成振膜破碎或背极板损伤。

进一步地，在第二牺牲层260上形成振膜270，如图2e所示。

在该步骤中，采用原子层沉积(ALD)，物理气相沉积(PVD)或化学气相沉积(CVD)等沉积工艺，在第二牺牲层260的第一表面上沉积振膜270，振膜270填充第二牺牲层260中的凹槽202后在第二牺牲层260的第一表面上沉积，从而形成带有防粘结构271的振膜270，其中，防粘结构271由位于第二牺牲层260的凹槽202中的部分振膜形成。

在该实施例中，由于第二牺牲层260中的凹槽202的高度不一致，因此在振膜270上形成的防粘结构271页具有不同的高度。具体的，位于中心区域的防粘结构271的高度小于位于边缘区域的防粘结构271的高度，这是由于振膜在发生形变时，工作区域的变形大，非工作区域的变形小，所以不同高度的防粘结构可以充分的和背极板接触，防止振膜在受到大的变形时和背极板发生吸合而导致器件失效，因而可以较少器件的吸膜风险，进而减低产品的失效率和生产成本。

在该步骤中，还包括采用化学机械研磨(CMP)工艺对振膜270的第一表面进行平坦化处理，使得振膜270的第一表面平整化。

在该实施例中，防粘结构271与振膜270一体形成，能够确保防粘结构271与振膜270连接的稳固性，同时防粘结构271采用倒梯形的形状，圆面积较大的一侧表面与振膜270连接，圆面积较小的一侧表面朝向背极板，保证了在振膜270发生大形变时与背极板的接触面积，从而降低了振膜270与背极板的吸合风险，降低了MEMS器件的失效。

在该实施例中，防粘结构271的侧面与振膜270的连接过渡处采用圆弧形状，且防粘结构271的侧面与圆面积较小的表面的连接交界处也采用圆弧过渡，因此可以进一步降低振膜270发生大形变时防粘结构271与背极板接触时可能导致的吸合风险以及破膜风险，从而提高器件的可靠性。

在该实施例中，防粘结构271位于振膜270上，同时上背极板230采用一整层的氮化硅结构，能够起到电学隔离的作用，因此振膜270上的防粘结构271，与上背极板230一起形成双面防粘结构，从而可以进一步降低振膜与背极板的吸膜风险。

进一步地，形成贯穿上背极板230和下背极板210以及多晶硅层220的声孔203，并去除部分第三牺牲层240，第一牺牲层250以及第二牺牲层260，在振膜270和背极板之间形成空腔204，如图2f所示。

在该步骤中，采用各向异性蚀刻工艺在背极板(包括上背极板230，多晶硅层220以及下背极板210)中蚀刻形成多个阵列式分布的声孔203。各向异性蚀刻工艺例如采用干法蚀刻，包括：离子铣蚀刻、反应离子蚀刻、激光烧蚀等。在该实施例中，例如采用第三牺牲层240(边缘区域)和第一牺牲层250(中心区域)作为蚀刻停止层，使得蚀刻在声孔203的深度达到第三牺牲层240(边缘区域)和第一牺牲层250(中心区域)的第一表面时停止。

在形成声孔203后还包括，将半导体结构浸入蚀刻液体中，蚀刻剂先经由声孔203与第三牺牲层240、第一牺牲层250以及第二牺牲层260接触，从而对第三牺牲层240、第一牺牲层250以及第二牺牲层260进行蚀刻。在该实施例中，例如通过控制蚀刻时间进而控制蚀刻过程。

在该实施例中，第三牺牲层240，第一牺牲层250以及第二牺牲层260的中间区域被蚀刻，形成空腔204，使得振膜270的第二表面经由空腔204，以及声孔203与外界连通。蚀刻后的第三牺牲层240、第一牺牲层250以及第二牺牲层260只剩余边缘部分，用于支撑振膜270和背极板。

在其他实施例中，背极板包括上背极板230和下背极板210，防粘结构271可以位于与空腔204接触的背极板的表面上。

本发明提供的MEMS器件，在振膜或背极板靠近空腔的一侧表面上，形成有防粘结构，防粘结构采用倒梯形结构，可减少防粘结构和背极板或振膜的接触面积，减少表面吸附力，使得振膜在发生大形变后更容易恢复至初始状态。

在优选地实施例中，防粘结构的表面与侧面的交界处为圆弧形过渡，防粘结构的侧面与背极板或振膜接触的交界处也为圆弧形过渡，相比于棱角形状，圆弧形进一步降低了在振膜发生大形变时，与防粘结构接触时的应力集中，减少MEMS器件的失效。

在优选的实施例中，多个防粘结构的高度根据位置的不同有所不同，其中，位于外围区域的防粘结构的高度大于位于中心区域的防粘结构的高度，这是由于振膜在发生形变时，中心区域的变形大，边缘区域的变形小，所以不同高度的防粘结构可以充分的和振膜或背极板接触，防止振膜在受到大的变形时和背极板发生吸合而导致器件失效，因而可以较少器件的吸膜风险，进而减低产品的失效率和生产成本。

在优选地实施例中，采用两层不同材料的牺牲层形成防粘结构，其中，第一牺牲层采用低密度的材料，在蚀刻中容易形成凹槽，第二牺牲层沉积在第一牺牲层上，采用更为致密的材料，通过材料沉积时的保形性，使得第二牺牲层在形成后也具有凹槽，但是第二牺牲层中的凹槽相比于第一牺牲层中的凹槽，在拐角部分会更为圆滑，从而形成交界处圆弧形过渡的防粘结构，进而降低了在振膜发生大形变时，与防粘结构接触时的应力集中，减少MEMS器件的失效。

在优选地实施例中，背极板采用一整层的氮化硅材料，能够起到电学隔离的作用，而防粘结构位于振膜上，与背极板一起形成双面防粘防粘的结构，进一步降低了振膜在受到大的变形时和背极板发生吸合而导致器件失效，因而可以较少器件的吸膜风险，进而减低产品的失效率和生产成本。

依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (20)

1.一种MEMS器件的制造方法，包括：

形成第一功能层；

在所述第一功能层上形成第一牺牲层；

在所述第一牺牲层中形成通孔，所述通孔贯穿所述第一牺牲层；

在所述第一牺牲层上形成第二牺牲层，所述第二牺牲层中具有凹槽；

在所述第二牺牲层上形成第二功能层，所述第二功能层填充所述第二牺牲层中的凹槽形成防粘结构，

其特征在于，所述第一牺牲层采用低密度氧化硅材料，所述第二牺牲层采用高密度氧化硅材料。

2.根据权利要求1所述制造方法，其特征在于，所述第一功能层为振膜，所述第二功能层为背极板。

3.根据权利要求1所述制造方法，其特征在于，所述第一功能层为背极板，所述第二功能层为振膜。

4.根据权利要求2或3所述制造方法，其特征在于，形成背极板包括：

形成下背极板；

在所述下背极板上形成多晶硅层，并去除非工作区域的多晶硅层；

在所述下背极板和所述多晶硅层的表面上形成上背极板，所述上背极板工作区域的表面高于非工作区域的表面。

5.根据权利要求4所述制造方法，其特征在于，在形成上背极板的步骤之后，还包括：

在所述上背极板上形成第三牺牲层；

通过化学机械研磨去除部分第三牺牲层，使得工作区域的所述上背极板的表面暴露。

6.根据权利要求5所述制造方法，其特征在于，在所述第一牺牲层中形成通孔时，非工作区域的所述通孔贯穿所述第一牺牲层以及所述第三牺牲层的一部分。

7.根据权利要求6所述制造方法，其特征在于，所述工作区域的所述通孔的高度与所述第二牺牲层的厚度一致，所述非工作区域的所述通孔的高度大于工作区域所述通孔的高度。

8.根据权利要求7所述制造方法，其特征在于，所述非工作区域的所述防粘结构的高度大于所述工作区域的所述防粘结构的高度。

9.根据权利要求2或3所述制造方法，其特征在于，还包括：

在所述背极板中形成声孔；

经由所述声孔去除中间区域的第一牺牲层和第二牺牲层，形成空腔。

10.根据权利要求1所述制造方法，其特征在于，所述第二牺牲层的厚度为所述第一牺牲层厚度的3-5倍。

11.根据权利要求1所述制造方法，其特征在于，所述防粘结构沿平行于所述振膜表面方向的截面形状为圆形，所述防粘结构沿垂直与所述振膜表面方向的截面形状为梯形。

12.一种MEMS器件，包括：

第一功能层；

第一牺牲层，位于所述第一功能层上，具有第一空腔；

第二牺牲层，位于所述第一牺牲层上，具有第二空腔；

第二功能层，位于所述第二牺牲层上，所述第二功能层的至少一部分由第二牺牲层支撑；

其特征在于，所述第二功能层面向所述空腔的一侧表面上形成有多个防粘结构；所述第一牺牲层采用低密度氧化硅材料，所述第二牺牲层采用高密度氧化硅材料。

13.根据权利要求12所述的MEMS器件，其特征在于，所述第一功能层为振膜，所述第二功能层为背极板。

14.根据权利要求12所述的MEMS器件，其特征在于，所述第一功能层为背极板，所述第二功能层为振膜。

15.根据权利要求13或14所述的MEMS器件，其特征在于，所述背极板包括下背极，上背极板，以及位于所述上背极板和下背极板之间的多晶硅层，所述多晶硅层位于工作区域。

16.根据权利要求15所述的MEMS器件，其特征在于，还包括：第三牺牲层，位于非工作区域所述第一牺牲层与所述上背极板之间。

17.根据权利要求16所述的MEMS器件，其特征在于，位于非工作区域的所述防粘结构的高度大于位于工作区域的所述防粘结构的高度。

18.根据权利要求12所述的MEMS器件，其特征在于，所述防粘结构沿平行于所述第二功能层表面方向的截面形状为圆形，所述防粘结构沿垂直与所述第二功能层表面方向的截面形状为梯形。

19.根据权利要求18所述的MEMS器件，其特征在于，所述防粘结构与所述第二功能层的交界面为圆弧形，所述防粘结构的侧面与暴露的圆表面的交界处为圆弧形。

20.根据权利要求13或14所述的MEMS器件，其特征在于，还包括：声孔，所述声孔贯穿所述背极板，所述空腔经由所述声孔与外界连通。

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