[發明專利]電容系統及其制備方法

在審

• 申請號: 202010631458.2
• 申請日: 2020-07-03
• 公開（公告）號: CN111825053A
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 但強;陶澤;李楊
• 申請（專利權）人: 瑞聲科技（南京）有限公司
• 主分類號: B81B5/00
• 分類號: B81B5/00;B81B7/00;B81C1/00
• 代理公司: 深圳中細軟知識產權代理有限公司 44528
• 代理人: 彭佳偉

本發明提供了一種電容系統及其制備方法，電容系統包括依次層疊的第一晶圓、介質層、第一靜電極層、動電極層和第二晶圓；所述動電極層包括設置在所述第一靜電極層上的動電極塊，所述動電極塊與所述第一靜電極層在豎直方向上分離，從而使得所述動電極塊可相對于所述第一靜電極層在水平方向上來回運動；所述動電極塊上設有絕緣空腔，所述絕緣空腔將所述動電極塊在水平方向上分隔。這種電容系統的層疊的動電極塊與第一靜電極層之間只發生水平方向上的相對運動，由于垂直方向上的變形剛度可以遠大于水平方向，這就避免了動電極塊與第一靜電極層之間大位移下的相對碰撞，從而解決了基于梳齒結構的大位移碰撞可靠性問題。

【技術領域】

本發明涉及電容技術領域，尤其涉及一種電容系統及其制備方法。

【背景技術】

MEMS器件中的面內運動一般是指運動部件的運動方向在晶圓的平面內，對于這種平面內運動的檢測或驅動，通常是制備沿著與平面方向垂直的梳齒結構的電容系統來實現，通過動梳齒和靜梳齒在平面方向上的相對運動，導致動梳齒和靜梳齒之間的電容變化。

然而，受到工藝極限的限制，梳齒的深寬比一般控制在20：1以內，梳齒對的間距也會大于1μm，這都導致需要制備極多數量的梳齒結構才能滿足驅動力的要求。

并且，梳齒的間距都是通過深反應離子刻蝕工藝(DRIE)制備的，這種工藝的側壁都具有典型Scallop結構(博世工藝典型特征)，以及側壁并不是90°垂直基板(間距不均勻)，這些都會給梳齒電容系統帶來問題。

此外，梳齒對結構不適合用于大位移情況，動梳齒在左右運動的時候是靠導向結構(一般是U型梁)導向的，很難嚴格保證動梳齒完全水平方向運動(會存在上下的運動偏差)，加上梳齒制備工藝帶來的結構上的缺陷，大位移下容易發生動梳齒與靜梳齒的碰撞，引起可靠性問題。

【發明內容】

基于此，有必要提供一種可以解決上述問題的電容系統。

此外，還有必要提供一種上述電容系統的制備方法。

一種電容系統，包括依次層疊的第一晶圓、介質層、第一靜電極層、動電極層和第二晶圓；

所述動電極層包括設置在所述第一靜電極層上的動電極塊，所述動電極塊與所述第一靜電極層在豎直方向上分離，從而使得所述動電極塊可相對于所述第一靜電極層在水平方向上來回運動；

所述第一靜電極層設有第一絕緣空腔，所述第一絕緣空腔位于所述動電極塊的下方，所述第一絕緣空腔將所述第一靜電極層在水平方向上分隔；或者，所述動電極塊上設有絕緣空腔，所述絕緣空腔將所述動電極塊在水平方向上分隔。

一種電容系統的制備方法，包括如下步驟：

在第一晶圓上依次形成介質層和第一靜電極層；

刻蝕所述第一靜電極層，從而在所述第一靜電極層形成第一絕緣空腔，其中，所述第一絕緣空腔將所述第一靜電極層在水平方向上分隔形成彼此絕緣的不同區域；

在所述第一靜電極層上依次形成犧牲層和運動電極層；

刻蝕所述運動電極層，使得所述運動電極層轉變為設置在所述犧牲層上的動電極塊，所述動電極塊形成動電極層，并且所述第一絕緣空腔設置在所述動電極塊的下方；

釋放所述犧牲層，使得所述動電極塊與所述第一靜電極層在豎直方向上分離，從而使得所述動電極塊可相對于所述第一靜電極層在水平方向上來回運動，得到半成品；以及

將第二晶圓和所述半成品鍵合，使得所述第二晶圓層疊在所述動電極層上，得到所述的電容系統。

一種電容系統的制備方法，包括如下步驟：

在第一晶圓上依次形成介質層、第一靜電極層和犧牲層；