[发明专利]微机械结构及制作方法

说明书

本申请公开了一种微机械结构及制作方法，该微机械结构包括衬底、第一牺牲层和主结构层，第一牺牲层位于衬底上，主结构层位于第一牺牲层上，第一牺牲层中形成有第一腔体；主结构层包括贯通主结构层上下表面的释放窗口以及位于所述释放窗口内的封堵结构；其中，第一腔体使主结构层的至少部分悬空，封堵结构使第一腔体实现密封，通过将释放窗口进行封堵，实现了特定范围内振动薄膜表面的完整，保证了第一腔体的密封性，进一步地，封堵结构还可在主结构层上形成了凸起，这种微小凸起可以防止主结构层在形变或者运动过程中与邻近结构发生粘附，减少器件因粘附而失效的可能。

技术领域

本发明涉及微电子器件技术领域，更具体地，涉及一种微机械结构及制作方法。

背景技术

微机电系统MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)其通常包括微机械结构以实现特定的功能。MEMS通常均包括牺牲层和结构层，通过刻蚀牺牲层(也称释放)，使结构层的下方形成释放空腔，从而使得结构层的部分悬空形成可动结构。一般对于表面加工工艺或者是结构层与牺牲层交替堆叠等类型的释放而言，释放主要沿牺牲层平面方向腐蚀推进，为了缩短释放长度，顺利实现结构释放，通常需要在结构层上设置贯穿结构层上下表面的多个并且分散的释放窗口以供刻蚀剂进入。

但结构层上的释放窗口破坏了结构层的完整性，且释放窗口将释放腔体与外界相连，无法使释放腔体内保有特定的气压或气体氛围，进一步地，在结构层上下浮动时，结构层还可能与邻近的结构发生粘连，进而导致结构层无法正常移动，造成器件的失效。

因此，亟需设计一种微机械结构以提升结构层的完整性，并减小结构层与邻近结构发生粘附的风险。

发明内容

本发明的目的是提供一种微机械结构及制作方法，以解决现有技术中存在的产品邻近结构粘连导致器件失效，以及无法满足特定需求等问题。提高该微机械机构的完整性、可靠性，并可使释放腔体中保有特定的气压或气体氛围，拓展了使用场景，降低了生产成本，提升了生产效率。

根据本发明的一方面，本发明提供一种微机械结构，其特征在于，包括：衬底；第一牺牲层，位于所述衬底上，所述第一牺牲层中形成有第一腔体；主结构层，位于所述第一牺牲层上，所述主结构层包括贯通所述主结构层上下表面的释放窗口以及位于所述释放窗口内的封堵结构；其中，所述第一腔体使所述主结构层的至少部分悬空，所述封堵结构将所述第一腔体密封。

优选地，所述封堵结构在所述释放窗口的至少一侧形成凸起。

优选地，所述释放窗口的侧壁具有预设的倾斜角度，所述释放窗口的上表面开口大于其下表面开口。

优选地，所述第一腔体内包括具有一定压力的气体。

优选地，所述衬底还包括凹坑，所述凹坑与所述第一腔体相连，以增大所述第一腔体的体积。

优选地，所述封堵结构具有特定的重量，所述封堵结构兼作所述主结构层的配重，通过调整所述封堵结构的重量调节所述主结构层的振动性能。

优选地，所述第一牺牲层的材料包括硅的氧化物或磷硅玻璃中的至少一种。

优选地，所述主结构层包括多晶硅、单晶硅、无定形硅、氮化硅中的至少一种。

优选地，所述第一腔体是通过所述主结构层上的释放窗口对所述第一牺牲层刻蚀形成，所述第一牺牲层的刻蚀工艺包括采用缓冲氧化物刻蚀剂的湿法刻蚀和采用氢氟酸的气相干法刻蚀中的至少一种。

优选地，所述封堵结构包括硅的氮化物，所述封堵结构通过化学气相沉积形成。

优选地，所述封堵结构通过等离子增强型化学气相沉积形成，所述封堵结构还包括在所述释放窗口下表面形成的凸起。

优选地，所述封堵结构通过低压化学气相沉积形成，所述封堵结构还包括覆盖所述第一腔体内表面的密封层。