CN116692767A - 一种mems器件及其制造方法、电子装置 - Google Patents

一种mems器件及其制造方法、电子装置 Download PDF

Info

Publication number
CN116692767A
CN116692767A CN202310640176.2A CN202310640176A CN116692767A CN 116692767 A CN116692767 A CN 116692767A CN 202310640176 A CN202310640176 A CN 202310640176A CN 116692767 A CN116692767 A CN 116692767A
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
vibrating diaphragm
diaphragm
photoresist layer
mems device
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.)
Pending
Application number
CN202310640176.2A
Other languages
English (en)
Inventor
方羊
姚阳文
胡永宝
闾新明
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
Semiconductor Manufacturing Electronics Shaoxing Corp SMEC
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 Semiconductor Manufacturing Electronics Shaoxing Corp SMEC filed Critical Semiconductor Manufacturing Electronics Shaoxing Corp SMEC
Priority to CN202310640176.2A priority Critical patent/CN116692767A/zh
Publication of CN116692767A publication Critical patent/CN116692767A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R31/00Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of transducers or diaphragms therefor
    • H04R31/003Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of transducers or diaphragms therefor for diaphragms or their outer suspension
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B3/00Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
    • B81B3/0018Structures acting upon the moving or flexible element for transforming energy into mechanical movement or vice versa, i.e. actuators, sensors, generators
    • B81B3/0021Transducers for transforming electrical into mechanical energy or vice versa
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B7/00Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
    • B81B7/0009Structural features, others than packages, for protecting a device against environmental influences
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B7/00Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
    • B81B7/02Microstructural 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]
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81CPROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00015Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems
    • B81C1/00134Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems comprising flexible or deformable structures
    • B81C1/00158Diaphragms, membranes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81CPROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00436Shaping materials, i.e. techniques for structuring the substrate or the layers on the substrate
    • B81C1/00444Surface micromachining, i.e. structuring layers on the substrate
    • B81C1/00468Releasing structures
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/02Sensors
    • B81B2201/0257Microphones or microspeakers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Micromachines (AREA)

Abstract

一种MEMS器件及其制造方法、电子装置,该方法包括:提供基底,在基底上形成有器件结构层,器件结构层包括间隔的第一振膜和第二振膜,第一振膜远离基底,第二振膜与基底连接,在第一振膜和第二振膜之间形成有牺牲层,第一振膜的表面包括第一区域和第二区域,第一区域位于第一振膜的表面的边缘,第一区域环绕第二区域;在第一振膜的表面形成图案化的第一光刻胶层,其中,第一光刻胶层露出第二区域并覆盖第一区域,第一光刻胶层在第一区域具有第一厚度;在第二区域形成图案化的第二光刻胶层,第二光刻胶层具有第二厚度,其中,第二厚度小于第一厚度;以第二光刻胶层为掩膜刻蚀第一振膜,以形成多个释放孔,释放孔贯穿第一振膜并露出牺牲层。

Description

一种MEMS器件及其制造方法、电子装置
技术领域
本申请涉及半导体技术领域,具体而言涉及一种MEMS器件及其制造方法、电子装置。
背景技术
MEMS(Micro-Electro-Mechanical System,微机电系统)器件是指利用微电子和微机械加工技术制造出来的元件,它们具有微型化、集成化、智能化、多功能和低成本的特点。双振膜麦克风是一种利用MEMS技术制造的麦克风,它由两个相邻的振膜组成,当声波作用于振膜时,会产生不同的电容变化,从而转换为电信号。双振膜麦克风相比单振膜麦克风有更高的灵敏度和信噪比(>70dB),可以更好地捕捉声音细节和降低背景噪音,提高通话质量和语音识别效果。
双振膜麦克风的制造工艺中存在难度较大的一个关键步骤,即刻蚀用于牺牲层释放的释放孔(releasing hole)的过程中很容易破坏器件上器件结构层边缘的膜层,最终影响器件的结构和性能。
因此,有必要提出一种新的MEMS器件的制造方法及MEMS器件、电子装置,以至少部分地解决上述问题。
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。本申请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。
针对目前存在的问题,本申请提供一种MEMS器件的制造方法,包括:提供基底,在基底上形成有器件结构层,所述器件结构层包括间隔的第一振膜和第二振膜,所述第一振膜远离所述基底,所述第二振膜与所述基底连接,在所述第一振膜和第二振膜之间形成有牺牲层,所述第一振膜的表面包括第一区域和第二区域,所述第一区域位于所述第一振膜的表面的边缘,所述第一区域环绕所述第二区域;在所述第一振膜的表面形成图案化的第一光刻胶层,其中,所述第一光刻胶层露出所述第二区域并覆盖所述第一区域,所述第一光刻胶层在所述第一区域具有第一厚度;在所述第二区域形成图案化的第二光刻胶层,所述第二光刻胶层具有第二厚度,其中,所述第二厚度小于所述第一厚度;
以所述第二光刻胶层为掩膜刻蚀所述第一振膜,以形成多个释放孔,所述释放孔贯穿所述第一振膜并露出所述牺牲层。
示例地,所述器件结构层还包括:侧壁部,所述第一振膜、所述第二振膜和侧壁部合围形成内腔,所述牺牲层填充于所述内腔,所述第一光刻胶层还覆盖所述侧壁部。
示例地,所述第一厚度大于4.5μm,所述第二厚度小于2μm。
示例地,所述第一振膜包括第一绝缘层和电极层,所述电极层覆盖所述第一绝缘层,所述释放孔形成于所述第一绝缘层中,所述侧壁部包括第二绝缘层,所述第二绝缘层和所述第一绝缘层由同一绝缘材料层制成。
示例地,所述器件结构层还包括:
背板,设置于所述第一振膜和所述第二振膜之间,所述背板和第一振膜之间具有第一空腔,所述背板和所述第二振膜之间具有第二空腔,所述内腔包括所述第一空腔和所述第二空腔;
支撑杆,形成于所述内腔中,且贯穿所述背板并与所述第一振膜和所述第二振膜连接。
示例地,所述以所述第二光刻胶层为掩膜刻蚀所述第一振膜的步骤之后,所述MEMS器件的制造方法还包括:去除所述第一光刻层和所述第二光刻胶层。
示例地,所述以所述第二光刻胶层为掩膜刻蚀所述第一振膜的步骤之后,所述MEMS器件的制造方法还包括:经由所述释放孔,去除部分所述牺牲层。
本申请还提供了一种MEMS器件,所述MEMS器件采用上述任一项MEMS器件的制造方法制造获得。
示例地,所述MEMS器件包括双振膜麦克风。
本申请还提供了一种电子装置,包括前述的MEMS器件。
根据本申请提供的MEMS器件的制造方法,通过使用两种厚度不同的光刻胶层搭配的方法,既可以做到打开释放孔,又可以在刻蚀过程中保护器件结构层的边缘的膜层不被破坏,避免了对器件的结构和性能的负面影响。
附图说明
本申请的下列附图在此作为本申请的一部分用于理解本申请。附图中示出了本申请的实施例及其描述,用来解释本申请的原理。
图1示出了根据相关技术的MEMS器件的制造方法所获得的器件的截面结构示意图;
图2示出了根据本申请一实施例的MEMS器件的制造方法的示意性流程图;
图3A和3B示出了根据本申请一实施例的MEMS器件的制造方法依次实施所获得的器件的俯视结构示意图;
图4A和4B示出了根据本申请一实施例的MEMS器件的制造方法依次实施所获得的器件的截面结构示意图;
图5示出了根据本申请一实施例的MEMS器件的制造方法依次实施所获得的器件的截面结构示意图;
在附图中,
MEMS器件100,第一振膜110,第二振膜120,侧壁部130,光刻胶层111
MEMS器件300,第一振膜310,第一绝缘层3101,电极层3102,第一区域311,第二区域312,第一光刻胶层3110,第二光刻胶层3120,开孔3121,释放孔3122,第二振膜320,基底301,背板302,侧壁部330,支撑杆303,牺牲层304,第一厚度d1,第二厚度d2
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申请更为彻底的理解。然而,对于本领域技术人员而言显而易见的是,本申请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,为了避免与本申请发生混淆,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,本申请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,并且将本申请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,在不脱离本申请教导之下,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申请的限制。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。
目前,双振膜麦克风的制造工艺中存在难度较大的一个关键步骤,即刻蚀释放孔,根据相关技术的MEMS器件的制造方法所获得的MEMS器件100的截面结构示意图如图1所示,由于双振膜麦克风结构的要求,双振膜的高度(即第一振膜110与第二振膜120之间的距离)范围在10μm-12μm之间,释放孔的直径的范围在0.3μm-0.6μm之间,所以用于刻蚀释放孔的光刻胶层111必须要薄,但是带来的问题就是光刻胶层对第一振膜110的边缘和侧壁部130的保护不足(如图1所示),在刻蚀释放孔的时候会破坏第一振膜110的边缘和侧壁部130,最终影响MEMS器件的结构和性能。
为了解决相关技术中存在的技术问题,本申请提出一种MEMS器件的制造方法,该方法可以保护MEMS器件的振膜的边缘和侧壁部,而且不必改变MEMS器件的原有结构设计。下面结合图2至图4B进一步详细地描述和说明,其中,图2示出了根据本申请一实施例的MEMS器件的制造方法的示意性流程图;图3A和3B示出了根据本申请一实施例的MEMS器件的制造方法依次实施所获得的器件的俯视结构示意图;图4A和4B示出了根据本申请一实施例的MEMS器件的制造方法依次实施所获得的器件的截面结构示意图。
在一个实施例中,如图2所示,本申请提供的MEMS器件的制造方法,包括:
步骤S1:提供基底,在基底上形成有器件结构层,所述器件结构层包括间隔的第一振膜和第二振膜,所述第一振膜远离所述基底,所述第二振膜与所述基底连接,在所述第一振膜和第二振膜之间形成有牺牲层,所述第一振膜的表面包括第一区域和第二区域,所述第一区域位于所述第一振膜的表面的边缘,所述第一区域环绕所述第二区域;
步骤S2:在所述第一振膜的表面形成图案化的第一光刻胶层,其中,所述第一光刻胶层露出所述第二区域并覆盖所述第一区域,所述第一光刻胶层在所述第一区域具有第一厚度;
步骤S3:在所述第二区域形成图案化的第二光刻胶层,所述第二光刻胶层具有第二厚度,其中,所述第二厚度小于所述第一厚度;
步骤S4:以所述第二光刻胶层为掩膜刻蚀所述第一振膜,以形成多个释放孔,所述释放孔贯穿所述第一振膜并露出所述牺牲层。
具体地,图3A至图4B示出了根据本申请一实施例的MEMS器件的制造方法依次实施获得的MEMS器件300的截面结构示意图,需要指出的是,本申请中的附图仅示出了MEMS器件300的部分结构,并不旨在限定本申请的保护范围。如图3A至图4B所示,在基底301上形成有器件结构层,器件结构层包括间隔的第一振膜310和第二振膜320,第一振膜310远离基底301,第二振膜320与基底301连接,在第一振膜310和第二振膜320之间形成有牺牲层304,第一振膜310的表面包括第一区域311和第二区域312,第一区域311位于第一振膜310的表面的边缘,第一区域311环绕第二区域312;器件结构层还包括侧壁部330,第一振膜310、第二振膜320和侧壁部330合围形成内腔,牺牲层304填充于内腔,第一光刻胶层3110还覆盖侧壁部330。
在一些实施例中,基底301的材质可以是以下所提到的材料中的至少一种:锗、锗化硅、碳化硅、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。
在一些实施例中,第一振膜310和第二振膜320的材料包括以下所提到的材料中的至少一种:振膜的材料可以是各种导电材料,例如可以是Al、W或Cu等单一金属者由至少两种金属所形成的合金,还可以是掺杂的多晶硅,也可以是掺杂的非晶硅等。
在一个实施例中,第一振膜310包括第一绝缘层3101和电极层3102,电极层3102覆盖第一绝缘层3101,所述电极层3102用于所述第一振膜的引出电极,第一绝缘层3101用于隔离电极层。示例地,所述第一绝缘层3101的材料包括以下材料中的至少一种:氮化硅、碳化硅,或者其他任意适合的绝缘材料。
示例地,侧壁部330用于构成内腔的侧壁,并且还可以用于使第一振膜310和第二振膜320相互绝缘,侧壁部330可以包括第二绝缘层,第二绝缘层和所述第一绝缘层3101由同一绝缘材料层制成,或者由不同的绝缘材料制成,例如,第二绝缘层的材料包括以下材料中的至少一种:氮化硅、碳化硅,或者其他任意适合的绝缘材料。本申请一个具体实施例中,形成第一绝缘层3101和侧壁部330的方法包括:沉积形成绝缘材料层以覆盖牺牲层的表面和侧壁,对牺牲层的表面上的绝缘材料层用作第一绝缘层,侧壁上的绝缘材料层用作第二绝缘层。
在一些实施例中,如图3A至图4B所示,器件结构层还包括背板302和支撑杆303,其中:背板302设置于第一振膜310和第二振膜320之间,背板302和第一振膜310之间具有第一空腔,背板302和第二振膜之间具有第二空腔,所示内腔包括所述第一空腔和所述第二空腔;支撑杆303形成于内腔中,且贯穿背板302并与第一振膜310和第二振膜320连接。示例地,牺牲层304填充于第一空腔和第二空腔。
示例地,背板302采用三层复合层,三层复合层下层为背板下结构层,三层复合层中间层为背板导电层,三层复合层上层为背板上结构层,背板导电层的侧壁被背板上结构层覆盖,背板下结构层和背板上结构层均采用绝缘材料,背板导电层可以采用比如多晶硅或非晶硅材料,背板上结构层和下结构层可以采用比如氮化硅材料。
示例地,第一振膜310和第二振膜320之间设置有至少一个支撑杆303,支撑杆303穿过背板302中的通孔并与第一振膜310和第二振膜320连接,第一振膜310和第二振膜320与支撑杆303电绝缘,使第一振膜310与第二振膜320受外力后同步运动。
示例地,牺牲层304包括以下所提到的材料中的至少一种:氧化硅、硼硅玻璃、磷硅玻璃、硼磷硅玻璃等,牺牲层304通过热氧化或化学气相沉积(CVD)方式沉积;具体地,当牺牲层304为氧化硅时,可以使用热氧化或者CVD沉积,当牺牲层304为硼硅玻璃、磷硅玻璃或硼磷硅玻璃时,使用CVD沉积。
可以采用任意适合的方法形成上述器件结构层,在一个具体示例中,可以先在衬底的表面依次形成第二振膜320、第一牺牲层、背板302和第二牺牲层,再刻蚀形成贯穿第二牺牲层、背板302和第一牺牲层,并露出第二振膜320的开孔,使用例如多晶硅等填充材料填充该开孔形成支撑杆,之后,可以通过例如刻蚀去除衬底上的边缘区域的部分第二振膜320、第一牺牲层、背板302和第二牺牲层,以流出衬底的部分表面,之后再形成覆盖第二牺牲层的表面的第一绝缘层3101、覆盖第二振膜320的侧壁、第一牺牲层的侧壁、背板302的侧壁和第二牺牲层的侧壁的第二绝缘层,绝缘材料层还可能覆盖衬底的部分表面,其中,第一绝缘层和第二绝缘层可以由同一绝缘材料层制成,之后,在第一绝缘层的表面上形成电极材料层例如多晶硅层,并对该电极材料层进行图案化,以形成电极层3102。
在一些实施例中,第二振膜320可以包括自下而上层叠的第二电极层和第三绝缘层,其中第二电极层为图案化的电极层,在衬底中还形成有背腔,该背腔贯穿衬底,并露出部分第二振膜320,其中,该背腔和内腔上下至少部分重叠。
具体地,如图3A和4A所示,在器件结构层的第一表面形成图案化的第一光刻胶层3110,其中,第一光刻胶层3110露出第二区域312并覆盖第一区域311,第一光刻胶层3110延伸至基底301的至少部分区域同时覆盖了侧壁部330,其中,第一光刻胶层3110通过覆盖第一区域311和侧壁部330保护了第一振膜310的边缘和侧壁部330。
可选地,第一光刻胶层3110在第一区域311具有第一厚度d1,第一厚度d1的范围大于4.5μm,例如4.6μm、4.8μm、5.0μm、5.2μm、5.4μm,或者还可以是其他适合的尺寸。
可选地,第一光刻胶层3110在侧壁部330的表面上具有第三厚度,第三厚度的范围大于4.5μm,例如4.6μm、4.8μm、5.0μm、5.2μm、5.4μm,或者还可以是其他适合的尺寸。
在一些实施例中,如图3B和4B所示,在器件结构层的第一表面形成图案化的第一光刻胶层3110之后,继续在第二区域312形成图案化的第二光刻胶层3120,第二光刻胶层3120具有第二厚度d2,其中,第二厚度d2小于第一厚度d1
可选地,第二厚度d2的范围小于2μm,例如1.8μm、1.6μm、1.4μm、1.2μm、1.0μm,或者还可以是其他适合的尺寸,并且,第一光刻胶层3110的第一厚度d1大于第二光刻胶层3120的第二厚度d2,通过分别使用不同厚度的光刻胶层,较厚的第一光刻胶层3110用于保护振膜的边缘,较薄的第二光刻胶层3120用于后续的刻蚀释放孔3122的步骤,从而避免了单一的厚度较薄的光刻胶在刻蚀过程中无法保护振膜的边缘和侧壁部的问题。
继续参考图3B和图4B,第二光刻胶层3120设置有多个开孔3121,每个开孔3121定义预定形成的释放孔3122的位置,开孔3121的直径等于释放孔3122的直径。
示例地,可以采用任意适合的方法刻蚀释放孔3122,例如氢氟酸蒸气刻蚀或湿法刻蚀工艺等去除经由第二光刻胶层3120露出的第一振膜310。其中,以氢氟酸蒸气刻蚀去除绝缘层为例,氢氟酸蒸气刻蚀工艺是一种利用氢氟酸蒸气对硅片进行蚀刻的工艺,可以有效避免粘附问题,提高MEMS性能。该工艺的基本原理是:将器件基底放置在一个密闭的反应室内,通过加热产生氢氟酸蒸气。氢氟酸蒸气与衬底表面的例如二氧化硅的绝缘层反应,生成水和六氟硅酸。六氟硅酸与器件表面的硅反应,生成水和四氟化硅。四氟化硅是一种挥发性的气体,可以从反应室内排出,实现对绝缘层的蚀刻。由于第一光刻胶具有较厚的第一厚度,其覆盖了器件结构层的侧壁和边缘区域,因此在形成释放孔的过程中,其对器件结构层的侧壁上的膜层(例如侧壁部)和边缘区域的膜层(例如第一振膜的第一绝缘层)起到了保护作用,避免刻蚀对该些膜层的损伤。
在一些实施例中,如图5所示,释放孔3122贯穿第一振膜310并露出牺牲层304。在执行刻蚀步骤之后,MEMS器件的制造方法还包括:经由释放孔3122,去除部分牺牲层304,可选地,位于第一振膜边缘区域的部分牺牲层304可能会被保留下来,以起到对第一振膜的支撑作用,侧壁部还可以包括被保留下来的牺牲层和背板的边缘区域。MEMS器件通常需要使用一层或多层牺牲层来实现结构的悬浮或隔离,以形成内腔,但是在器件完成后,牺牲层就需要被去除,以保证器件的正常工作。示例地,有以下几种常用的去除牺牲层的方法:湿法腐蚀:湿法腐蚀是一种利用液体化学试剂来溶解或反应掉牺牲层的方法。干法刻蚀:干法刻蚀是一种利用等离子体或反应气体来刻蚀掉牺牲层的方法。超临界流体:超临界流体是一种介于气态和液态之间的物质状态,它具有高渗透性、高溶解性、低表面张力等特点。超临界流体可以用来去除牺牲层,同时清洗掉残留物,避免结构的塌陷或粘连。MEMS器件去除牺牲层的方法有多种,本领域技术人员可以根据具体的器件结构和要求来选择合适的方法。
在一些实施例中,在执行释放孔的刻蚀步骤之后,MEMS器件的制造方法还包括:去除第一光刻层和第二光刻胶层3120。光刻胶是一种用于光刻工艺的光敏材料,它可以在紫外光或X射线的照射下发生化学变化,从而形成所需的图案。光刻胶的去除是光刻工艺的一个重要步骤,它可以影响到后续工艺的质量和效率。示例地,可以采用常用的去除光刻胶的工艺,例如湿法去除、干法去除或热法去除去除光刻胶,其中湿法去除是一种利用有机溶剂或碱性溶液来溶解或剥离光刻胶的方法,干法去除是一种利用等离子体或氧化物蒸汽来氧化或分解光刻胶的方法,热热法去除是一种利用高温热源来热解或炭化光刻胶的方法。去除光刻胶的工艺有多种,本领域技术人员可以根据具体的基底材料和器件要求来选择合适的方法。
值得一提的是,可以先执行经由释放孔3122去除部分牺牲层304的步骤,再执行去除第一光刻层和第二光刻胶层3120的步骤,或者,也可以执行去除第一光刻层和第二光刻胶层3120的步骤,再执行经由释放孔3122去除部分牺牲层304的步骤。
在一些实施例中,本申请的方法还可以包括以下步骤:沉积绝缘材料层,填充释放孔。
值得一提的是,本申请中主要以双振膜麦克风为例对本申请的方法进行描述,但是可以理解的是,其他需要形成释放孔同时需要保护侧壁部的MEMS器件也可以适用本申请的方法,上述方法仅作为示例,并没有严格的先后顺序限定,在不矛盾的前提下,还可以交替进行或者调换顺序进行。
至此完成了本申请的方法的一些步骤的描述,对于形成完整的器件还可能包括其他步骤,在此不再赘述。
本申请提供的MEMS器件的制造方法具有以下有益效果:可以在不改变MEMS器件原有设计的基础上,通过连续两次光刻,使用两种厚度的光刻胶搭配的方法,既可以做到打开释放孔,又可以在刻蚀过程中保护振膜的边缘和侧壁部不被破坏,提高了MEMS器件的可靠性、性能和使用寿命。
本申请还提供一种MEMS器件,该MEMS器件可以由上述MEMS器件的制造方法制造而成。本申请提供的MEMS器件由于采用上述MEMS器件的制造方法,因此具有更好的性能、可靠性和使用寿命。
示例地,本申请提供的MEMS器件包括双振膜麦克风,双振膜麦克风是一种利用两个可移动膜来实现差分读出过程的电容式麦克风,具有高信噪比、低失真、高声学过载点等优点。
双振膜麦克风在电子装置中的应用主要有以下几个方面:远程语音识别:双振膜麦克风可以在七米以上的距离实现语音高识别率,非常适合用于电视、智能家电和其他人工智能物联网(AIoT)场景。主动降噪:双振膜麦克风可以为主动降噪系统提供高品质的声音信号输入,极大降低环境及本底噪音,使得系统更易找出其中可识别的内容特征。语音唤醒、声纹识别、声源定位等:双振膜麦克风可以提供高清晰度和真实度的声音信号,有利于提高这些功能的准确性和效率。高端人工智能语音识别:双振膜麦克风可以实现麦克风本征零机械噪声,极大提高信噪比到72dB以上,可应用在测量仪器、工业制造、音乐、安防、机器人等上的人工智能语音识别等高端领域。综上所述,双振膜麦克风是一种具有广泛应用前景的电子装置,可以为各种语音相关的功能提供高质量的声音输入和输出。
本申请还提供了一种电子装置,包括上述MEMS器件,其中,该MEMS器件为上述实施例描述的MEMS器件,或根据上述MEMS器件的制造方法制造的MEMS器件。
示例地,双振膜麦克风是一种高性能的电容式麦克风,可以为各种语音相关的功能提供高质量的声音输入和输出。示例地,有以下几种电子装置可以安装双振膜麦克风:智能手机:智能手机是麦克风最大的应用市场,双振膜麦克风可以提高语音识别、视频录制、声纹解锁等功能的效果。TWS蓝牙耳机:TWS蓝牙耳机需要用到高信噪比的麦克风,以实现主动降噪、远场通话、环境感知等功能。双振膜麦克风可以为主动降噪系统提供高品质的声音信号输入,极大降低环境及本底噪音,使得系统更易找出其中可识别的内容特征。智能音箱:智能音箱需要用到高信噪比的麦克风,以实现远程语音识别、语音唤醒、声源定位等功能。双振膜麦克风可以在七米以上的距离实现语音高识别率,非常适合用于电视、智能家电和其他人工智能物联网(AIoT)场景。电子装置还可以包括笔记本电脑、平板电脑、数字摄影机等,这些电子装置也可以设置有双振膜麦克风,以实现高质量的视频通话、录音、拍摄等功能。双振膜麦克风可以提供高清晰度和真实度的声音信号,有利于提高这些功能的准确性和效率。综上所述,本申请提供的电子装置,由于使用了上述MEMS器件,因而具有更好的性能、可靠性和使用寿命。
本申请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,而非意在将本申请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,本申请并不局限于上述实施例,根据本申请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申请所要求保护的范围以内。本申请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器件的制造方法,其特征在于,包括:
提供基底,在基底上形成有器件结构层,所述器件结构层包括间隔的第一振膜和第二振膜,所述第一振膜远离所述基底,所述第二振膜与所述基底连接,在所述第一振膜和第二振膜之间形成有牺牲层,所述第一振膜的表面包括第一区域和第二区域,所述第一区域位于所述第一振膜的表面的边缘,所述第一区域环绕所述第二区域;
在所述第一振膜的表面形成图案化的第一光刻胶层,其中,所述第一光刻胶层露出所述第二区域并覆盖所述第一区域,所述第一光刻胶层在所述第一区域具有第一厚度;
在所述第二区域形成图案化的第二光刻胶层,所述第二光刻胶层具有第二厚度,其中,所述第二厚度小于所述第一厚度;
以所述第二光刻胶层为掩膜刻蚀所述第一振膜,以形成多个释放孔,所述释放孔贯穿所述第一振膜并露出所述牺牲层。
2.根据权利要求1所述的MEMS器件的制造方法,其特征在于,所述器件结构层还包括:
侧壁部,所述第一振膜、所述第二振膜和所述侧壁部合围形成内腔,所述牺牲层填充于所述内腔,所述第一光刻胶层还覆盖所述侧壁部。
3.根据权利要求1所述的MEMS器件的制造方法,其特征在于,所述第一厚度大于4.5μm,所述第二厚度小于2μm。
4.根据权利要求2所述的MEMS器件的制造方法,其特征在于,所述第一振膜包括第一绝缘层和电极层,所述电极层覆盖所述第一绝缘层,所述释放孔形成于所述第一绝缘层中,所述侧壁部包括第二绝缘层,所述第二绝缘层和所述第一绝缘层由同一绝缘材料层制成。
5.根据权利要求1所述的MEMS器件的制造方法,其特征在于,所述器件结构层还包括:
背板,设置于所述第一振膜和所述第二振膜之间,所述背板和第一振膜之间具有第一空腔,所述背板和所述第二振膜之间具有第二空腔,所述内腔包括所述第一空腔和所述第二空腔;
支撑杆,形成于所述内腔中,且贯穿所述背板并与所述第一振膜和所述第二振膜连接。
6.根据权利要求1所述的MEMS器件的制造方法,其特征在于,所述以所述第二光刻胶层为掩膜刻蚀所述第一振膜的步骤之后,所述MEMS器件的制造方法还包括:去除所述第一光刻层和所述第二光刻胶层。
7.根据权利要求6所述的MEMS器件的制造方法,其特征在于,所述以所述第二光刻胶层为掩膜刻蚀所述第一振膜的步骤之后,所述MEMS器件的制造方法还包括:经由所述释放孔,去除部分所述牺牲层。
8.一种MEMS器件,其特征在于,所述MEMS器件采用如权利要求1至7中任一项所述的方法制造获得。
9.如权利要求8所述的MEMS器件,所述MEMS器件包括双振膜麦克风。
10.一种电子装置,其特征在于,包括如权利要求8或9所述的MEMS器件。
CN202310640176.2A 2023-05-31 2023-05-31 一种mems器件及其制造方法、电子装置 Pending CN116692767A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310640176.2A CN116692767A (zh) 2023-05-31 2023-05-31 一种mems器件及其制造方法、电子装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310640176.2A CN116692767A (zh) 2023-05-31 2023-05-31 一种mems器件及其制造方法、电子装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116692767A true CN116692767A (zh) 2023-09-05

Family

ID=87838596

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310640176.2A Pending CN116692767A (zh) 2023-05-31 2023-05-31 一种mems器件及其制造方法、电子装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116692767A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8955212B2 (en) Method for manufacturing a micro-electro-mechanical microphone
US11161735B2 (en) Double-membrane MEMS component and production method for a double-membrane MEMS component
CN108584863B (zh) Mems器件及其制造方法
US9938133B2 (en) System and method for a comb-drive MEMS device
CN106829846B (zh) 半导体器件及其制造方法
US20160112807A1 (en) Mems microphone structure and method of manufacturing the same
CN108600928B (zh) Mems器件及其制造方法
US8798291B2 (en) Structure of MEMS electroacoustic transducer and fabricating method thereof
US20100002543A1 (en) Micromechanical Structure for Receiving and/or Generating Acoustic Signals, Method for Producing a Micromechnical Structure, and Use of a Micromechanical Structure
US11533565B2 (en) Dual back-plate and diaphragm microphone
EP1904398A2 (en) A method of manufacturing a mems element
US11203522B2 (en) Sidewall stopper for MEMS device
WO2012122869A1 (zh) Mems麦克风及其形成方法
US9154886B2 (en) Capacitive transducer manufacturing method, and multi-function device
US20230234837A1 (en) Mems microphone with an anchor
US10177027B2 (en) Method for reducing cracks in a step-shaped cavity
CN111770422A (zh) 级联微型麦克风及其制造方法
KR100923296B1 (ko) 마이크로 폰 및 스피커로 사용되는 멤스(mems) 소자및 그 제조 방법
US11012789B2 (en) MEMS microphone system
CN202150936U (zh) 微机电传感器
CN111170268A (zh) Mems器件及其制造方法
CN116692767A (zh) 一种mems器件及其制造方法、电子装置
CN111434604B (zh) 微机电系统结构及其制作方法
CN212435926U (zh) 级联微型麦克风
CN110460942B (zh) 一种mems结构及其制造方法

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