[發(fā)明專利]一種MEMS器件及其制備方法、電子裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611176621.0
• 申請日: 2016-12-19
• 公開（公告）號: CN108203075B
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 俞宏俊
• 申請（專利權(quán)）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司;中芯國際集成電路制造（北京）有限公司
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00;B81B7/02
• 代理公司: 北京市磐華律師事務(wù)所 11336
• 代理人: 高偉;馮永貞

本發(fā)明涉及一種MEMS器件及其制備方法、電子裝置。所述MEMS器件包括：基底；振膜，位于所述基底的上方；背板，位于所述振膜的上方；空腔，位于所述振膜和所述背板之間；其中，在與所述振膜相對的所述背板的表面上形成有若干向所述振膜方向延伸的停止結(jié)構(gòu)，所述停止結(jié)構(gòu)呈中空的環(huán)形形狀。本發(fā)明中新的停止結(jié)構(gòu)設(shè)計(design Stopper)采用更細(xì)的環(huán)形結(jié)構(gòu)，能有效的減少整體的接觸面積。減少粘合力，在振膜(下極板)靈敏度相同的情況下，新結(jié)構(gòu)的可靠性更好。此外，本申請還優(yōu)化了停止結(jié)構(gòu)的圖樣的密度設(shè)計，四周密集的分布，中間的稀疏分布，能更有效的防止下極板中間區(qū)域的失效。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種MEMS器件及其制備方法、電子裝置。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，在傳感器(motion sensor)類產(chǎn)品的市場上，智能手機、集成CMOS和微機電系統(tǒng)(MEMS)器件日益成為最主流、最先進(jìn)的技術(shù)，并且隨著技術(shù)的更新，這類傳動傳感器產(chǎn)品的發(fā)展方向是規(guī)模更小的尺寸，高質(zhì)量的電學(xué)性能和更低的損耗。

其中，MEMS傳感器廣泛應(yīng)用于汽車電子：如TPMS、發(fā)動機機油壓力傳感器、汽車剎車系統(tǒng)空氣壓力傳感器、汽車發(fā)動機進(jìn)氣歧管壓力傳感器(TMAP)、柴油機共軌壓力傳感器；消費電子：如胎壓計、血壓計、櫥用秤、健康秤，洗衣機、洗碗機、電冰箱、微波爐、烤箱、吸塵器用壓力傳感器，空調(diào)壓力傳感器，洗衣機、飲水機、洗碗機、太陽能熱水器用液位控制壓力傳感器；工業(yè)電子：如數(shù)字壓力表、數(shù)字流量表、工業(yè)配料稱重等，電子音像領(lǐng)域：麥克風(fēng)等設(shè)備。

其中，麥克風(fēng)是一種能把聲音能量轉(zhuǎn)化為電能的傳感器件，電容器(Condenser)MEMS麥克風(fēng)原理就是通過聲壓引起振動模的振動，進(jìn)而改變電容而引起電壓的改變。當(dāng)今，隨著科技的發(fā)展與需求的不斷增長，人們對電容器(Condenser)MEMS麥克風(fēng)的需求量也越來越多，特別是高靈敏度的麥克風(fēng)需求。

MEMS麥克風(fēng)主要結(jié)構(gòu)有振膜(VP)、空氣間隙(Gap)和背板組成，其中背板有電極PE(形成電容的電極)和SiN(固定背板以及形成停止結(jié)構(gòu)Stopper)組成，其中停止結(jié)構(gòu)(stopper)(SIN材料)作用是防止振膜在振動時與背板粘連，保護(hù)振膜。

在麥克風(fēng)產(chǎn)品HTB可靠性測試中，發(fā)現(xiàn)靈敏度越高的樣品，其失效率會越高。進(jìn)行3D輪廓(profile)分析失效的樣品，發(fā)現(xiàn)振膜下極板已經(jīng)與上極板完全貼合。測試中由于外加偏壓的作用，會使得電容器上下極板由于電場的作用相互吸引而發(fā)生形變(平行板執(zhí)行器原理)，當(dāng)上下極板的電壓達(dá)到18V時(吸合電壓為18V)，VP會接觸上極板的停止結(jié)構(gòu)(stopper)，當(dāng)粘合力大于下極板回復(fù)力時，與停止結(jié)構(gòu)(stopper)接觸后發(fā)生粘連無法恢復(fù)，造成可靠性失效。下極板靈敏度越高其回復(fù)力就越小，越容易導(dǎo)致粘連，所以為了穩(wěn)定的產(chǎn)品可靠性，大大限制了產(chǎn)品的靈敏度窗口(window)。

為了解決上述問題需要對目前所述MEMS麥克風(fēng)及其制備方法作進(jìn)一步的改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容

在發(fā)明內(nèi)容部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在具體實施方式部分中進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護(hù)的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護(hù)的技術(shù)方案的保護(hù)范圍。

本發(fā)明提供了一種MEMS器件，所述MEMS器件包括：

基底；

振膜，位于所述基底的上方；

背板，位于所述振膜的上方；

空腔，位于所述振膜和所述背板之間；

其中，在與所述振膜相對的所述背板的表面上形成有若干向所述振膜方向延伸的停止結(jié)構(gòu)，所述停止結(jié)構(gòu)呈中空的環(huán)形形狀。