[发明专利]MEMS器件的薄膜制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及微机电系统技术领域，具体来说，本发明涉及一种MEMS器件的薄膜制造方法。

背景技术

悬空的薄膜结构是微机电系统(MEMS)器件最常用的结构之一，它已广泛地用于压力传感器、声学传感器、声学执行器和光学微镜阵列等器件。而薄膜的尺寸和厚度往往直接制约着器件的性能，比如压力传感器中压敏薄膜的尺寸和厚度就决定了器件的灵敏度等主要性能参数。

目前薄膜的制作方式灵活多样，按照加工工艺主要可以分为三类：钻蚀、背面腐蚀和硅片键合及结构转移的混合加工。为了有效地控制薄膜厚度，使用背面腐蚀加工工艺时一般采用LPCVD氮化硅或者重掺杂进行腐蚀自停止，但缺点是薄膜上不能形成有效的压敏电阻，所以不能用在压力传感器上。而硅片键合及结构转移这种混合加工工艺也存在同样的问题，键合得到的薄膜往往不是硅材料，不能形成有效的压阻，而且工艺繁琐。

为了提高薄膜的均匀性和完整性，需要在保证腔体完成释放的前提下，薄膜上钻蚀的窗口尺寸越小越好，数目越少越好。与{100}相比，{111}硅上各向异性的湿法腐蚀过程比较复杂，得到的腔体也不是十分规整简单的几何体，为最优化的版图设计增加了难度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种MEMS器件的薄膜制造方法，能够采用最少的窗口图形(最大间距)来完成薄膜和腔体的制作。

为解决上述技术问题，本发明提供一种MEMS器件的薄膜制造方法，包括步骤：

提供{111}方向的硅基底，其上形成有多个凹槽，所述凹槽具有第一深度；

在多个所述凹槽的侧壁形成侧壁保护层；

进一步刻蚀多个所述凹槽，在所述硅基底中形成多个深槽，所述深槽相比所述凹槽加深第二深度；

采用湿法腐蚀法腐蚀多个所述深槽，在所述硅基底内部形成腔体；

采用填充材料将多个所述凹槽完全填充，形成封闭的腔体和厚度等于所述第一深度的薄膜；

其中，多个所述凹槽的窗口之间的最大行间距和最大列间距的计算公式如下：

d1=h2×(2/4),]]>d2=b×(3/3)]]>

其中，d1为多个所述凹槽的窗口的最大行间距，d2为多个所述凹槽的窗口的最大列间距，h2为多个所述深槽对多个所述凹槽加深的第二深度，b为所述薄膜垂直于版图平边<110>方向的尺寸。

可选地，若所述窗口任何一边均不与所述平边<110>方向平行，则在计算多个所述凹槽的窗口之间的最大行间距和最大列间距之前还包括步骤：

用三对平行的<110>晶向的直线对所述窗口作最大外接图形；

以多个所述最大外接图形之间的最大行间距和最大列间距映射为所述窗口之间的最大行间距和最大列间距。

可选地，所述凹槽的窗口为正方形、三角形、多边形、圆形或者其他任何封闭图形。

可选地，所述湿法腐蚀法采用各向异性的腐蚀工艺，在所述硅基底内部形成所述腔体。

可选地，所述湿法腐蚀的溶液为KOH、TMAH、EDP、NaOH、CsOH或NH₄OH。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明在{111}晶圆上采用钻蚀加工工艺，利用湿法腐蚀液在{111}面上的各向异性刻蚀来精确控制硅薄膜的尺寸和厚度。本发明基于此，提出了一套相应的版图设计方法，采用最少的窗口图形(最大间距)来完成薄膜和腔体的制作，并提出了明确的设计规则以指导不同需求的版图设计。

附图说明