[发明专利]一种基于三维硅微结构的MEMS电容器及其制造方法

权利要求书

1.一种基于三维硅微结构的MEMS电容器，其特征在于：包括硅基底（1）；硅基底（1）上表面加工有大比表面积三维深槽结构（7）；硅基底（1）上表面和大比表面积三维深槽结构（7）内腔表面形成有电学绝缘层（2）；电学绝缘层（2）上表面形成有下电极层（3）；下电极层（3）上表面形成有电介质层（4）；电介质层（4）上表面形成有上电极层（5）；下电极层（3）部分曝露于上电极层（5）外；大比表面积三维深槽结构（7）的微孔隙中填充有填充层（6）。

2.根据权利要求1所述的一种基于三维硅微结构的MEMS电容器，其特征在于：所述硅基底（1）的材料为单晶硅；所述电学绝缘层（2）的材料为SiO₂；所述下电极层（3）的材料为Pt、TaN、TiN、Al、Pt-Ti合金中的一种或组合；所述电介质层（4）的材料为SiO ₂、Ta₂O₅、TiO₂、金属氧化物、金属聚合物中的一种或组合；所述上电极层（5）的材料为Pt、TaN、TiN、Al、Pt-Ti合金中的一种或组合；所述填充层（6）的材料为金属浆料或胶体浆料。

3.一种基于三维硅微结构的MEMS电容器的制造方法，其特征在于：该方法是采用如下步骤实现的：

a.选择硅基底（1）；

b.在硅基底（1）上表面涂上光刻胶（8）；

c.在光刻胶（8）上表面光刻形成窗口（9）；

d.沿窗口（9）在硅基底（1）上表面形成大比表面积三维深槽结构（7）；

e.在硅基底（1）上表面和大比表面积三维深槽结构（7）内腔表面形成电学绝缘层（2）；

f.在电学绝缘层（2）上表面形成下电极层（3）；

g.在下电极层（3）上表面形成电介质层（4）；

h.在电介质层（4）上表面形成上电极层（5）；

i.在上电极层（5）上表面依次进行光刻、刻蚀，使下电极层（3）部分曝露于上电极层（5）外；

j.在大比表面积三维深槽结构（7）的微孔隙中填充形成填充层（6）。

4.根据权利要求3所述的一种基于三维硅微结构的MEMS电容器的制造方法，其特征在于：所述步骤a中，硅基底（1）的材料为单晶硅。

5.根据权利要求3所述的一种基于三维硅微结构的MEMS电容器的制造方法，其特征在于：所述步骤d中，沿窗口（9）在硅基底（1）上表面形成大比表面积三维深槽结构（7）的方法为：深反应离子刻蚀。

6.根据权利要求3所述的一种基于三维硅微结构的MEMS电容器的制造方法，其特征在于：所述步骤e中，电学绝缘层（2）的材料为SiO₂；在硅基底（1）上表面和大比表面积三维深槽结构（7）内腔表面形成电学绝缘层（2）的方法为：热氧化生长。

7.根据权利要求3所述的一种基于三维硅微结构的MEMS电容器的制造方法，其特征在于：所述步骤f中，下电极层（3）的材料为Pt、TaN、TiN、Al、Pt-Ti合金中的一种或组合；在电学绝缘层（2）上表面形成下电极层（3）的方法为：原子层沉积。

8.根据权利要求3所述的一种基于三维硅微结构的MEMS电容器的制造方法，其特征在于：所述步骤g中，电介质层（4）的材料为SiO ₂、Ta₂O₅、TiO₂、金属氧化物、金属聚合物中的一种或组合；在下电极层（3）上表面形成电介质层（4）的方法为：原子层沉积。

9.根据权利要求3所述的一种基于三维硅微结构的MEMS电容器的制造方法，其特征在于：所述步骤h中，上电极层（5）的材料为Pt、TaN、TiN、Al、Pt-Ti合金中的一种或组合；在电介质层（4）上表面形成上电极层（5）的方法为：原子层沉积。

10.根据权利要求3所述的一种基于三维硅微结构的MEMS电容器的制造方法，其特征在于：所述步骤j中，填充层（6）的材料为金属浆料或胶体浆料；在大比表面积三维深槽结构（7）的微孔隙中填充形成填充层（6）的方法为：深槽微孔隙填充。