[发明专利]具有抗裂膜结构的微机电系统器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明的实施例通常涉及微机电系统器件，更具体地说，涉及微机电系统(MEMS)压力传感器和其它封闭腔的MEMS器件以及制造这些MEMS器件的方法。

背景技术

微机电系统（MEMS）器件在各种不同的应用程序中被用作致动器、开关和传感器（例如，惯性传感器、压力传感器等等）。例如，很多电子器件利用MEMS电容压力传感器来检测周围流体（例如，空气）的压力变化。按照常见的设计，MEMS电容压力传感器通过测量包封了被密封地封闭的包含已知的参考压力的腔的至少一个柔性多晶硅膜片来运行。参考压力作用于柔性多晶硅膜片的内侧的面，而膜片的相对的面被暴露于对其进行压力测量的流体。在MEMS传感器操作期间，膜片随着外部压力的变化以及跨膜片的主体的压力差的相应的变化而发生偏转。膜片的下方提供有电极（通常被称为“底板”），并通过垂直间隙与膜片隔开。由于柔性膜也是由导电多晶硅材料制造的，膜就充当了与底板形成电容耦合的顶极板。该电容随着导电膜片朝向或远离底极板变形而发生变化。因此，通过测量该电容的变化，可以确定作用于膜片的暴露的面上的外部压力的变化。

发明内容

根据本公开的一个实施例，提供了一种制造微机电系统(MEMS)器件的方法，所述方法包括：在衬底上形成牺牲体；在所述衬底上制造多层膜结构，其中所述制造包括：在所述牺牲体上和周围形成基膜层使得所述基膜层有不平的上表面；从所述基膜层的顶部去除预定厚度的材料以赋予所述基膜层以平的上表面；在所述基膜层的所述平的上表面上形成盖膜层，所述盖膜层包括在所述盖膜层和所述基膜层之间的界面处的具有基本平行的晶粒取向的多晶硅；以及去除至少一部分所述牺牲体以在所述多层膜结构内形成内腔。

根据本公开的另一实施例，提供了一种制造微机电系统(MEMS)器件的方法，所述方法包括：在衬底上形成感测电极；在所述感测电极上沉积感测电介质层；在所述电介质层上形成牺牲体；通过形成多个多晶硅层和把要在其上沉积附加多晶硅层的至少一个多晶硅层平坦化，在所述牺牲体上构建多层多晶硅膜，使得至少所述多层多晶硅膜的最上层被赋予基本平行的晶粒结构；形成穿过所述多层多晶硅膜到达所述牺牲体的至少一个通道；去除至少一部分所述牺牲体以形成至少部分地被所述多层多晶硅膜包封的内腔；以及在所述至少一个通道中形成塞子以密封地封闭所述内腔。

附图说明

在下文中，将结合以下附图说明本发明的至少一个例子，其中类似的数字表示类似的元件，并且：

图1是根据现有技术所教之内容示出的MEMS电容压力传感器（部分地示出）的简化横截面图，所述传感器包括相邻的多晶硅膜结构，其中所述多晶硅膜结构各自包封被密封地封闭的腔；

图2是图1中所示出的多晶硅膜结构之一的外角区域的横截面图，其一般性地示出了不规则的或非平行的晶粒结构；

图3是图1中所示出的MEMS电容压力传感器的顶表面的光学显微镜图像，其示出了裂纹可能在多晶硅膜结构内形成并朝向附近的膜片区域的中心线扩展的一种方式；

图4-图11示出了根据本发明的第一示例实施例制造的有抗裂多层膜结构的MEMS电容压力传感器在不同制造阶段的横截面图；

图12是示出了图11中所示出的层膜结构的外角区域的基本平行的晶粒结构的横截面图，该结构可以抵抗裂纹的形成和扩展；

图13-图16示出了根据本发明的第二示例实施例制造的有抗裂多层膜结构的MEMS电容压力传感器的在不同制造阶段的横截面图；以及

图17是示出了图16中所示出的层膜结构的外角区域的基本平行的晶粒结构的横截面图，该结构可以抵抗裂纹。

为了说明的简便以及清晰，附图示出了一般性构造方式，并且在随后的“具体实施方式”部分中，可能省略众所周知的特征和技术的描述、说明以及细节，以避免不必要地模糊了本发明的示例性的而非限制性的实施例。此外，应了解附图中出现的特征或元件并不必然按比例绘制，除非以另外的方式明确说明。例如，附图中的一些元件或区域的尺寸可以相对于其它元件或区域夸大，以帮助提高对本发明实施例的理解。

具体实施方式

以下的详细说明仅仅是示例性的，并不意图用于限制本发明或本申请以及本发明的用途。在此被描述为示例性的任何实施方式不应被解释为优选于或优于其它实施。此外，本发明不应受先前的背景技术或以下的详细说明中所呈现的任何理论的限制。