[发明专利]MEMS器件及其制造方法

说明书

本申请公开了一种MEMS器件及其制造方法。该制造方法包括：在半导体衬底中形成空腔；在空腔上形成结构层；在结构层中形成至少一个感应电阻；以及经由结构层形成到达空腔的第二开口，其中，结构层与第二开口相邻的部分形成质量块，结构层分别与半导体衬底以及质量块相连的部分形成悬臂，感应电阻位于悬臂中。本申请通过半导体衬底中的空腔上方的结构层形成了质量块和悬臂，从而形成了可动结构，并通过在悬臂中形成感应电阻，以感应悬臂因质量块的活动产生的变化，可以用于制造加速度传感器。

技术领域

本公开涉及半导体技术领域，更具体地，涉及一种MEMS器件及其制造方法。

背景技术

随着微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)技术的发展，利用MEMS技术制造的加速度传感器、陀螺仪、角速度传感器等精度较高的器件已经广泛地应用到了汽车领域和消费电子的领域中。其中，例如加速度计和角速度计等惯性传感器均具有可动质量块。

具有可动质量块的加速度计一般利用压阻效应测量加速度。这种传感器在硅基的固定框架结构腔中具有可动质量块，可动质量块、固定框架通过悬臂梁连接，在悬臂梁的适当位置可以制造压阻。当质量块获得加速度时，作为弹性结构的的悬臂梁在质量块的惯性作用下变形，改变了压阻阻值，加速度计通过电桥测量电阻的变化，从而实现对加速度的测量。

由于压阻式加速度计或角速度计的灵敏度较低，满量程输出较小，因此需要较大的质量块。在现有技术中，为了实现较大的质量块，一般采用体加工深刻蚀和键合工艺。

然而这种制造方法难以与互补金属氧化物半导体(Complementary Metal OxideSemiconductor,CMOS)电路集成。同时，由于半导体体加工深槽刻蚀和键合工艺的引入，大大的降低了生产效率、增加了制造成本。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种MEMS器件及其制造方法，其中，利用半导体衬底中的空腔上方的结构层形成了质量块和悬臂，从而形成了可动结构。

根据本发明实施例的一方面，提供了一种MEMS器件的制造方法，包括：在半导体衬底中形成空腔；在所述空腔上形成结构层；在所述结构层中形成至少一个感应电阻；以及经由所述结构层形成到达所述空腔的第二开口，其中，所述结构层与所述第二开口相邻的部分形成质量块，所述结构层分别与所述半导体衬底以及所述质量块相连的部分形成悬臂，所述感应电阻位于所述悬臂中。

优选地，形成所述空腔的步骤包括：在半导体衬底中形成阱区，所述阱区围绕第一区域；在所述第一区域中形成第一掺杂区；在所述第一区域中形成围绕所述第一掺杂区的第二掺杂区；以及采用蚀刻相对于所述阱区、所述第一掺杂区以及所述第二掺杂区去除所述半导体衬底的一部分，在所述第一区域中形成所述空腔。

优选地，所述第一掺杂区与所述第二掺杂区位于所述空腔的上方，所述第一掺杂区与所述第二掺杂区包括到达所述空腔的多个第一开口。

优选地，所述第一掺杂区与所述第二掺杂区为网格形状，所述多个第一开口作为所述网格的网孔。

优选地，去除所述半导体衬底的一部分的步骤包括：采用电化学腐蚀将所述第一区域转变成多孔层，其中，所述阱区、所述第一掺杂区以及所述第二掺杂区分别连接电极；以及采用蚀刻相对于所述半导体衬底、所述阱区、所述第一掺杂区以及所述第二掺杂区去除所述多孔层。

优选地，在电化学腐蚀中采用的腐蚀溶液包括氢氟酸与选自甲醇、乙醇、丙醇和异丙醇中至少一种组成的混合溶液。

优选地，形成所述结构层的步骤包括在所述第一掺杂区与所述第二掺杂区上方形成外延层，其中，所述第一掺杂区与所述第二掺杂区横向外延，封闭所述第一开口。

优选地，在形成所述第二开口的步骤之前，还包括：在所述外延层上形成隔离层；以及在所述隔离层上形成布线层，所述布线层穿过所述隔离层与所述感应电阻连接。