【技術實現步驟摘要】
本申請涉及微電子，尤其是涉及到一種用于提高表面平整度的mems器件制作方法及mems器件。
技術介紹
1、微機電系統(mems,micro-electro-mechanical?system)，也叫做微電子機械系統、微系統、微機械等，指尺寸在幾毫米乃至更小的高科技裝置。主要由傳感器、作動器(執行器)和微能源三大部分組成。微機電系統涉及物理學、半導體、光學、電子工程、化學、材料工程、機械工程、醫學、信息工程及生物工程等多種學科和工程技術，為智能系統、消費電子、可穿戴設備、智能家居、系統生物技術的合成生物學與微流控技術等領域開拓了廣闊的用途。
2、mems側重于超精密機械加工，涉及微電子、材料、力學、化學、機械學諸多學科領域。它的學科面涵蓋微尺度下的力、電、光、磁、聲、表面等物理、化學、機械學的各分支。mems是一個獨立的智能系統，可大批量生產，其系統尺寸在幾毫米乃至更小，其內部結構一般在微米甚至納米量級。例如，常見的mems產品尺寸一般都在3mm×3mm×1.5mm，甚至更小。
3、mems器件采用單晶硅片/soi作為基底材料，使用薄膜淀積技術、金屬微加工技術等工藝，硅基mems制備工藝與ic器件產業工藝相似，可對硅基底晶圓上進行光刻圖形化工藝，包括薄膜淀積、干濕法刻蝕、離子注入擴散摻雜、化學機械拋光等。其材料性能優勢有：1力學性能穩定，且與之配套的mems加工工藝成熟可控，成本低；2單晶硅具有較高的楊氏模量但低密度，可以使器件輕量化；3熔點高，較低的熱膨脹系數能適應極端工作條件；4機械延滯低等而被廣泛應用
4、通常壓電mems微鏡器件采用的是減法工藝，即先沉積各種薄膜層，在依次通過各種干法刻蝕和濕法刻蝕移除無用薄膜材料，最后一次性刻蝕底硅層，釋放壓電mems微鏡器件，但是這種傳統方法會使壓電mems微鏡器件的鏡面表面張力大，鏡面表面彎曲，使得壓電mems微鏡器件的鏡面平整度和鏡面粗糙度較差，影響壓電器件的工作性能，因此采用傳統的制造工藝將難以提高壓電mems微鏡器件的制造良率。
技術實現思路
1、有鑒于此，本申請實施例提供了一種用于提高表面平整度的mems器件制作方法及mems器件，通過在底硅上設計并精確刻蝕支撐結構，可以確保鏡面結構在釋放后能夠穩定地懸浮在釋放腔中，避免因為支撐不均勻而導致的表面不平整問題，提升了mems微鏡器件的制造良率。
2、根據本申請的一個方面，提供了一種用于提高表面平整度的mems器件制作方法，其特征在于，所述方法包括：
3、獲取基礎soi片，在所述soi片上依次沉積金屬底電極、壓電材料和金屬頂電極以得到襯底材料，其中，所述基礎soi片由下至上依次包括底部氧化硅、底硅、埋氧層氧化硅、頂硅和頂部氧化硅；
4、利用離子束刻蝕方式刻蝕所述金屬頂電極，以實現所述金屬頂電極的圖形化，利用濕法刻蝕方式刻蝕所述壓電材料，以實現所述壓電材料的圖形化，以及利用離子束刻蝕方式刻蝕所述金屬底電極，以實現所述金屬底電極的圖形化；
5、在圖形化后的襯底材料上生長絕緣保護層，利用電感耦合等離子體刻蝕方式刻蝕所述絕緣保護層，并繼續沉積金屬布線層，利用離子束刻蝕方式或濕法刻蝕方式刻蝕所述金屬布線層；
6、利用反應離子刻蝕方式刻蝕所述頂部氧化硅，利用深反應離子刻蝕方式刻蝕所述頂硅，利用反應離子刻蝕方式刻蝕所述埋氧層氧化硅，以及利用反應離子刻蝕方式刻蝕所述底部氧化硅；
7、對所述底硅進行兩次深反應離子刻蝕，釋放鏡面結構，以完成mems器件的制作。
8、在本申請實施例中，可選地，對所述底硅進行兩次深反應離子刻蝕，包括：
9、在鏡面背面的支撐所對應的底硅位置處以預設圖案涂膠后進行第一次深反應離子刻蝕，其中，第一次深反應離子刻蝕的刻蝕厚度為10um-30um；
10、對第一次刻蝕后的底硅的整個微鏡背腔進行第二次深反應離子刻蝕，其中，第二次深反應離子刻蝕的刻蝕厚度為100um-500um。
11、在本申請實施例中，可選地，所述金屬頂電極的厚度為50nm-200nm，所述金屬頂電極的材料為pt、au、cu、ti中的一種，所述壓電材料的厚度為1um-5um，所述壓電材料為鋯鈦酸鉛、氮化鋁、氧化鋅、鎳酸鋰中的一種，所述金屬底電極的厚度為50nm-200nm，所述金屬底電極的材料為pt、au、cu、ti中的一種。
12、在本申請實施例中，可選地，利用濕法刻蝕方式刻蝕所述壓電材料，包括：
13、至少將緩沖氫氟酸蝕刻液和緩沖蝕刻液進行混合得到刻蝕液，基于所述刻蝕液利用濕法刻蝕方式刻蝕所述壓電材料。
14、在本申請實施例中，可選地，在圖形化后的襯底材料上生長絕緣保護層，包括：
15、利用等離子體增強化學氣相沉積方式在圖形化后的襯底材料上生長氮化硅作為絕緣保護層，其中，生長氮化硅得氣體源為sih4和nh3，生長溫度為200℃-400℃，所述絕緣保護層的厚度為300nm-500nm。
16、在本申請實施例中，可選地，利用電感耦合等離子體刻蝕方式刻蝕所述絕緣保護層，包括：
17、選擇cf4及o2、或選擇chf3、或選擇c2f6、或選擇sf6和he作為氣體源，利用電感耦合等離子體刻蝕方式刻蝕所述絕緣保護層。
18、在本申請實施例中，可選地，繼續沉積金屬布線層，包括：
19、采用ag、au、cu、pt中的一種作為金屬材料，利用磁控濺射沉積金屬布線層，所述金屬布線層的厚度為100nm-300nm。
20、在本申請實施例中，可選地，所述頂部氧化硅和所述埋氧層氧化硅的刻蝕厚度均為1um，所述頂硅的刻蝕厚度為5um-50um。
21、在本申請實施例中，可選地，利用反應離子刻蝕方式刻蝕所述底部氧化硅，包括：
22、選擇chf3和sf6、或選擇c2f6作為刻蝕源氣體，利用反應離子刻蝕方式刻蝕所述底部氧化硅，刻蝕厚度為1um。
23、根據本申請的另一方面，提供了一種mems器件，通過上述的用于提高表面平整度的mems器件制作方法制作而成。
24、借由上述技術方案，本申請實施例提供的一種用于提高表面平整度的mems器件制作方法及mems器件，獲取由底部氧化硅、底硅、埋氧層氧化硅、頂硅和頂部氧化硅組成的基礎soi片；在頂硅上依次沉積金屬底電極、壓電材料和金屬頂電極，形成襯底材料；利用離子束刻蝕方式刻蝕金屬頂電極，實現其圖形化；使用濕法刻蝕方式刻蝕壓電材料，實現其圖形化；再次利用離子束刻蝕方式刻蝕金屬底電極，完成其圖形化；在圖形化后的襯底材料上生長絕緣保護層；利用電感耦合等離子體刻蝕方式刻蝕絕緣保護層，并沉積金屬布線層；對金屬布線層進行圖形化，采用離子束刻蝕或濕法刻蝕本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種用于提高表面平整度的MEMS器件制作方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，對所述底硅進行兩次深反應離子刻蝕，包括：
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，
4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，利用濕法刻蝕方式刻蝕所述壓電材料，包括：
5.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，在圖形化后的襯底材料上生長絕緣保護層，包括：
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，利用電感耦合等離子體刻蝕方式刻蝕所述絕緣保護層，包括：
7.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，繼續沉積金屬布線層，包括：
8.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述頂部氧化硅和所述埋氧層氧化硅的刻蝕厚度均為1um，所述頂硅的刻蝕厚度為5um-50um。
9.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，利用反應離子刻蝕方式刻蝕所述底部氧化硅，包括：
10.一種MEMS器件，其特征在于，通過如權利要求1至9中任一項所述的用于提高表面平整度的MEMS器件制作方法制作
...【技術特征摘要】
1.一種用于提高表面平整度的mems器件制作方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，對所述底硅進行兩次深反應離子刻蝕，包括：
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，
4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，利用濕法刻蝕方式刻蝕所述壓電材料，包括：
5.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，在圖形化后的襯底材料上生長絕緣保護層，包括：
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，利用電感耦合等離子體...
【專利技術屬性】
技術研發人員：唐楊，汪元杰，張曉偉，翟凡均，解婧，李超波，
申請(專利權)人：中國科學院微電子研究所，
類型：發明
國別省市：
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