[发明专利]一种微机械凸起结构及其制备方法

说明书

本发明涉及一种微机械凸起结构及其制备方法，所述凸起结构的材料为单一绝缘材料或是绝缘材料与导电材料构成的复合层材料，用于防止可动结构运动时相邻结构相互粘合。制备方法的步骤为：沉积下结构薄膜材料并进行图形化；沉积牺牲层，光刻刻蚀形成凹坑；沉积凸起结构薄膜材料，填充牺牲层表面凹坑，形成凸起结构；利用CMP进行表面平坦化并局部定义凸起结构：若凸起结构为复合材料，CMP磨平至复合层下层材料表面，再光刻刻蚀去除无效复合层下层材料；若凸起结构为单一材料，CMP磨平至牺牲层表面；沉积上结构薄膜材料；通过释放孔释放牺牲层得到凸起结构。本发明实现了通过凸起结构防止相邻结构粘合，同时，选用导电材料设计增加电容元件的灵敏度。

技术领域

本发明涉及MEMS(微电子机械系统)领域，特别涉及一种MEMS(微电子机械系统)运动结构上的一种微机械凸起结构及其制备方法。

背景技术

MEMS(微电子机械系统)运动结构在外界声压/气压或外加电压出现较大变化时，可动结构运动幅度变大，相邻结构容易发生粘合。

微机械凸起结构是MEMS传感器用来实现防止微结构运动粘合的技术，现有微机械凸起结构通常是由绝缘材料来构成且普遍工艺制作方式是采取整层绝缘材料与整层结构材料紧密相连堆叠；包含微机械凸起结构的整层绝缘材料位于整层结构层材料下层，或是预先于整层结构层材料定义微机械凸起结构开孔位置后再沉积整层绝缘材料，紧密相连于整层结构层材料上层，但其中微机械凸起结构通过开孔延伸至结构层材料下方,整层的绝缘材料存在残余应力：无论在结构层材料的上层或是下层都对结构层材料形成额外的约束力，这样使得结构层的运动状态受限，对于有上下结构层如电容传感器的致动应用，会造成运动受限而导致电容传感器灵敏度下降，性能降低。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有MEMS(微电子机械系统)中运动结构在运动幅度较大时导致相邻结构发生粘合，从而提供一种微机械凸起结构及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种微机械凸起结构，所述凸起结构的材料为单一绝缘材料或为绝缘材料与导电材料构成的复合层材料，用于防止可动结构运动时相邻结构相互粘合；所述凸起结构的材料为绝缘材料与导电材料构成的复合层材料时，所述导电材料设置在绝缘材料的内部，用于在电容器中防止极板间粘合、漏电，同时改变电容器的电容。

作为上述技术方案的改进之一，所述导电材料为多晶硅或非晶硅。

作为上述技术方案的改进之一，所述绝缘材料为氮化硅。

作为上述技术方案的改进之一，所述凸起结构和内部的导电材料呈柱体、锥体、台体或倒火山口形状。

本发明提出了一种上述之一所述微机械凸起结构的制备方法，包括以下步骤：

a)沉积下结构层薄膜材料，利用光刻刻蚀进行图形化；

b)沉积牺牲层，光刻刻蚀牺牲层，形成辅助实现后续凸起结构的凹坑；

c)沉积凸起结构薄膜材料，填充牺牲层表面凹坑，形成凸起结构；

d)利用化学机械抛光CMP进行表面平坦化；

e)沉积上结构层薄膜材料，利用光刻刻蚀定义结构与释放孔图形；

f)利用干法或湿法腐蚀通过释放孔释放牺牲层后得到凸起结构。

作为上述技术方案的改进之一，所述下结构层薄膜的材料为硅、多晶硅、非晶硅的单一材料或多晶硅和氮化硅的复合层或非晶硅和氮化硅的复合层；所述上结构层薄膜材料为硅、多晶硅、非晶硅的单一或复合层材料。