MEMS器件及制备方法与流程

mems器件及制备方法
技术领域
1.本公开涉及mems器件技术领域，尤其涉及一种mems器件及制备方法。

背景技术：

2.微机电系统(micro-electro-mechanical system，简写为mems)是微电路和微机械按功能要求在芯片上的一种集成，有利于实现器件的集成化、小型化。微机电系统的制备涉及光刻、腐蚀等传统半导体技术，融入超精密机械加工，并结合力学、化学、光学等学科知识和技术基础，要求高、难度大。

技术实现要素：

3.有鉴于此，本公开的目的在于提出一种mems器件及制备方法，以解决功能层塌陷的问题。
4.基于上述目的，第一方面，本公开提供了一种mems器件，包括：
5.基板；以及
6.功能层，至少部分悬空设置于所述基板上；其中，所述功能层的厚度≥1μm且≤5μm。
7.进一步地，还包括牺牲层，所述牺牲层设置于所述基板和所述功能层之间；所述牺牲层和所述功能层的悬空结构无重叠。
8.进一步地，所述牺牲层的材料选自光刻胶、sinx、有机树脂、聚酰亚胺和金属中的至少一者。
9.进一步地，所述功能层包括动梳齿、定梳齿和电镀辅助结构；所述电镀辅助结构用于电镀时连接所述动梳齿和所述定梳齿。
10.进一步地，所述电镀辅助结构包括电镀辅助电极和第一电镀辅助线；其中，所述第一电镀辅助线能够被切割以断开所述电镀辅助电极和所述动梳齿、定梳齿的连接。
11.进一步地，所述电镀辅助结构包括电镀辅助第一子电极、电镀辅助第二子电极和连接两者的第二电镀辅助线；其中，所述第二电镀辅助线能够被切割以断开所述电镀辅助第一子电极和所述电镀辅助第二子电极间的连接。
12.进一步地，所述功能层包括第一功能子层和第二功能子层以及位于两者之间的增厚绝缘层。
13.进一步地，所述增厚绝缘层包括过孔，所述第一功能子层和所述第二功能子层通过所述过孔导通。
14.进一步地，所述增厚绝缘层的尺寸小于所述第一功能子层和所述第二功能子层的尺寸，以使所述第一功能子层和所述第二功能子层搭接导通。
15.进一步地，所述增厚绝缘层选自光刻胶、sinx、有机树脂和聚酰亚胺中的至少一者；和/或
16.所述增厚绝缘层和所述牺牲层的材料不同。
17.进一步地，所述增厚绝缘层的厚度为0.5～3.0μm。
18.进一步地，所述功能层的材料选自ito、mo、al、cu、ti、au中的至少一者。
19.进一步地，所述功能层的悬空结构的宽度≤4μm。
20.进一步地，所述基板为玻璃基板。
21.第二方面，本公开还提供了一种mems器件的制备方法，所述制备方法包括：
22.提供一基板；
23.在所述基板上形成牺牲层；
24.在所述牺牲层上形成功能层并图案化；其中，所述功能层的厚度≥1μm且≤5μm；
25.对所述牺牲层进行释放，以使所述功能层形成悬空结构。
26.进一步地，所述在所述基板上形成牺牲层的步骤，包括：
27.在所述基板上涂布光刻胶；以及利用第一掩模板对所述光刻胶进行图案化形成所述牺牲层；或者
28.在所述基板上溅射金属mo；以及通过光刻工艺或lift-off工艺，对金属mo图案化形成所述牺牲层。
29.进一步地，所述在所述牺牲层上形成功能层并图案化的步骤，具体包括：
30.在所述牺牲层上沉积种子层并图案化；其中，所述种子层包括动梳齿区、定梳齿区和电镀辅助结构区；所述电镀辅助结构区连接所述动梳齿区和所述定梳齿区；
31.采用电镀工艺，对所述种子层进行增厚形成所述功能层；其中，所述动梳齿区、所述定梳齿区和电镀辅助结构区分别形成动梳齿、定梳齿和电镀辅助结构。
32.进一步地，所述电镀辅助结构包括电镀辅助电极和第一电镀辅助线；
33.所述制备方法，还包括切割所述第一电镀辅助线；或者
34.所述电镀辅助结构包括电镀辅助第一子电极、电镀辅助第二子电极和连接两者的第二电镀辅助线；
35.所述制备方法，还包括切割所述第二电镀辅助线。
36.进一步地，所述在所述牺牲层上形成功能层并图案化的步骤，具体包括：
37.在所述牺牲层上沉积第一功能子层并图案化；
38.在所述第一功能子层上沉积增厚绝缘层；
39.在所述增厚绝缘层上沉积第二功能子层并图案化；以及
40.通过刻蚀对所述增厚绝缘层进行图案化。
41.进一步地，所述牺牲层的材料是非金属；
42.对所述增厚绝缘层进行干刻的气体选自六氟化硫sf6和四氟化碳cf4中的至少一者；对所述牺牲层进行释放的气体为氧气；或者
43.对所述增厚绝缘层进行干刻的气体为氧气；对所述牺牲层进行释放的气体选自六氟化硫sf6和四氟化碳cf4中的至少一者。
44.进一步地，还包括：
45.在所述增厚绝缘层上形成暴露所述第一功能子层的过孔，以导通所述第一功能子层和所述第二功能子层。
46.进一步地，还包括：
47.对所述增厚绝缘层进行图案化暴露所述第一功能子层的部分区域，所述第一功能
子层和所述第二功能子层通过所述部分区域搭接。
48.进一步地，所述功能层的材料是ito；
49.所述制备方法还包括：
50.在所述功能层图案后进行退火。
51.从上面所述可以看出，本公开提供的mems器件及制备方法，通过提高功能层的厚度为≥1μm且≤5μm，能够增加功能层悬空结构的强度从而有效避免其塌陷，同时也能满足mems器件对悬空结构进行驱动的要求。
附图说明
52.为了更清楚地说明本公开或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中，为了更好地理解和易于描述，可以夸大一些层和区域的厚度和形状。
53.图1为本公开实施例提供一种mems器件的部分结构侧视图；
54.图2为本公开实施例提供又一种mems器件的部分结构侧视图；
55.图3为本公开实施例提供又一种mems器件的部分结构侧视图；
56.图4为本公开实施例提供再一种mems器件的部分结构侧视图；
57.图5为本公开实施例提供再一种mems器件的部分结构侧视图；
58.图6为本公开实施例提供一种mems器件的部分结构的俯视示意图；
59.图7为本公开实施例提供又一种mems器件的部分结构的俯视示意图；
60.图8为本公开实施例提供的一种mems器件的制备方法的流程图；
61.图9a～图9b为本公开实施例提供一种牺牲层制备方法的中间结构示意图；
62.图10a～图10e为本公开实施例提供一种功能层制备方法的中间结构示意图；
63.图11a～图11h为本公开实施例提供另一种功能层制备方法的中间结构示意图；
64.图12a～图12c为本公开实施例提供导通第一功能子层和第二功能子层的一种方法的中间结构示意图；
65.图13a～图13c为本公开实施例提供导通第一功能子层和第二功能子层的又一种方法的中间结构示意图；
66.图14a～图14c为本公开实施例对不同厚度梳齿的塌陷模拟结果；其中，图14a对应100nm；图14b对应1μm；图14c对应2μm；
67.图15a～图15d为本公开实施例对不同梳齿长度的塌陷模拟结果；其中，图15a对应40μm；图15b对应20μm；图15c对应10μm；图15d对应5μm；
68.图16a～图16c为本公开实施例对不同梳齿厚度的塌陷模拟结果；其中，图16a对应50根；图16b对应30根；图16c对应15根；
69.图17为本公开实施例制备得到的mems器件的扫描图片。
具体实施方式
70.为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照
附图，对本公开进一步详细说明。
71.需要说明的是，除非另外定义，本公开实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
72.当使用诸如“上”、“上面”、“下面”和“旁边”的术语来描述两个部件之间的位置关系时，除非这些术语与术语“紧接地”或“直接地”一起使用，否则一个或更多个部件可以位于两个部件之间。
73.当一个元件或层被设置在另一个元件或层“上”时，另外的层或元件可以被直接地插入在该另一个元件上或它们之间。
74.本公开发明人在mems器件的制备过程中，发现功能层的悬空结构存在塌陷问题。本领域技术人员能够理解的，悬空结构在驱动电压的作用下，能够移动以实现信号传导等功能。若悬空结构出现塌陷，丧失端部移动的能力则无法其功能。示例性的，所述悬空结构包括动梳齿。
75.鉴于此，第一方面，本公开提供一种mems器件，以避免悬空结构塌陷的问题。
76.请参阅图1～图5，所述mems器件包括：
77.基板101；这里，基板101可以是由玻璃、石英、陶瓷、塑料等制成的绝缘基板。作为一个可选的实施例，所述基板101为玻璃基板。
78.功能层103，至少部分悬空设置于基板101上；其中，功能层103的厚度≥1μm且≤5μm。应当理解的是功能层103悬空的部分形成悬空结构，例如动梳齿。
79.示例性的，功能层103的厚度可以是1.0μm、2.0μm、2.5μm、3.0μm、3.2μm、4.0μm、4.6μm、5.0μm等。
80.这里，通过提高功能层的厚度为≥1μm，能够增加功能层悬空结构的强度从而有效避免其塌陷，同时也能满足mems器件对悬空结构进行驱动的要求。
81.在一些实施例中，如图2～图5所示，所述mems器件还包括牺牲层102，牺牲层102设置于基板101和功能层103之间；牺牲层102和功能层103的悬空结构无重叠。
82.需要说明的是，为了形成功能层103的悬空结构，在mems器件制作的过程中需要先形成牺牲层102，在牺牲层102上形成功能层103，再释放牺牲层102的方式才能在功能层103和基板101之间形成空隙，功能层103才能具有悬空结构。
83.如图1所示，若牺牲层102和功能层103非悬空结构的位置无重叠，则经过释放步骤后牺牲层102消失。如图2～图5所示，若牺牲层102和功能103非悬空结构的位置存在重叠，则经过释放步骤后牺牲层102将部分保留。
84.可选地，牺牲层102的材料选自光刻胶(photoresist，简称pr)、sinx、有机树脂、聚酰亚胺(polyimide，简写为pi)和金属中的至少一者。这里，金属可以是mo、al等。有机树脂可以是光学胶(optically clear adhesive，oca)，这里不做具体限定。
85.现有技术中沉积功能层103的工艺只能获得纳米级别的厚度，无法达到本公开功能层103的厚度≥1μm的设计要求。由此，本公开的发明人为了增加功能层103的厚度，采用先沉积种子层，在电镀的方式增加种子层厚度来制备功能层103。
86.然而，对于mems器件而言，动梳齿201和定梳齿202加电驱动，因此动梳齿201和定梳齿202之间不导通。为了便于将整个功能层103作为一个电极应用于电镀工艺，本公开的发明人进一步增加了电镀辅助结构203。
87.请参阅图6和图7，功能层103包括动梳齿201、定梳齿202和电镀辅助结构203；电镀辅助结构203用于电镀时连接动梳齿201和定梳齿202。
88.借助电镀辅助结构203连接动梳齿201和定梳齿202，使得功能层103能够作为一个电极进行电镀工艺，可操作性强，厚度可控等优势。
89.对于电镀辅助结构203的具体结构，本公开也提供了多个实施方式。
90.如图6所示，电镀辅助结构203包括电镀辅助电极2031和第一电镀辅助线2032；其中，第一电镀辅助线2032能够被切割以断开电镀辅助电极2031和动梳齿201、定梳齿202的连接。
91.本领域技术人员能够理解的是，第一电镀辅助线2032的一端连接动梳齿201或定梳齿202，另一端连接电镀辅助电极2031。电镀辅助结构203可以与动梳齿201、定梳齿202同时形成，完成电镀之后，按照图6中虚线的位置，对第一电镀辅助线2032进行切割，即可断开电镀辅助电极2031和动梳齿201、定梳齿202的连接，电镀辅助电极2031不会影响动梳齿201、定梳齿202的正常驱动，同时也不会增加mems器件的体积，有利于获得小体积的mems器件。
92.此外，功能层103还可以包括引线电极204，引线电极204可以分别与动梳齿201、定梳齿202连通。
93.作为一种可替换的实施例，如图7所示，电镀辅助结构203包括电镀辅助第一子电极2033、电镀辅助第二子电极2034和连接两者的第二电镀辅助线2035；其中，第二电镀辅助线2035能够被切割以断开电镀辅助第一子电极2033和电镀辅助第二子电极2034间的连接。
94.这样的技术方案，电镀辅助结构203具有两个子电极和第二电镀辅助线2035，当电镀完成后第二电镀辅助线2035被切割后(沿图7中虚线所示位置)，两个子电极相互独立，甚至可以通过两个子电极分别对动梳齿201、定梳齿202进行加电驱动，为动梳齿201、定梳齿202的驱动提供了更多的可能性，器件的灵活性更高。
95.除上述通过电镀增加功能层103的厚度的技术方案外，本公开还提供另一可替代的实施方式，详述如下：
96.请参阅图3～图5，功能层103包括第一功能子层1031和第二功能子层1033以及位于两者之间的增厚绝缘层1032。通过设置增厚绝缘层1032，利用增厚绝缘层1032提高功能层103的厚度，进而提高功能层103的强度，有效避免功能层103包括的悬空结构(例如动梳齿)塌陷，有效保障mems器件的质量。
97.在一些实施例中，增厚绝缘层103的厚度为0.5～3.0μm，例如0.5μm、0.7μm、1.0μm、1.5μm、1.8μm、2.4μm、3.0μm。应当理解的是，本领域技术人员可以根据设计需求对增厚绝缘层103的厚度进行合理选择。
98.可选地，增厚绝缘层103选自光刻胶、sinx、有机树脂和聚酰亚胺中的至少一者。
99.这里，增厚绝缘层和牺牲层的材料存在重复，为避免制备过程中释放牺牲层102影响增厚绝缘层1032，增厚绝缘层1032和牺牲层102的材料不同，有利于避免在增厚绝缘层1032图案化过程和牺牲层102释放过程两者相互影响。
100.本领域技术人员能够理解的，由于增厚绝缘层1032的加入，导致第一功能子层1031无法驱动，只能对第二功能子层1033进行驱动，导致功能层103整体的驱动性能不高。
101.为此，在一些实施例中，如图4所示，增厚绝缘层1032包括过孔(图4中箭头指向位置)，使得第一功能子层1031和第二功能子层1033通过所述过孔导通。通过设置过孔导通第一功能子层1031和第二功能子层1033，能够同时通过第一功能子层1031和第二功能子层1033进行驱动，从而有效提高了梳齿的驱动力。
102.作为一种可替换的实施方式，如图5所示，增厚绝缘层1032的尺寸小于第一功能子层1031和第二功能子层1033的尺寸，以使所述第一功能子层1031和所述第二功能子层1033搭接导通。
103.这里，通过调整增厚绝缘层1032的尺寸，使得第一功能子层1031和所述第二功能子层1033直接搭接导通，同样能够实现第一功能子层1031和第二功能子层1033同时进行驱动，从而有效提高了梳齿的驱动力。
104.可选地，第一功能子层1031和所述第二功能子层1033在端部搭接。
105.在一些实施例中，所述功能层的材料是导电材料，例如选自氧化铟锡(ito)、mo、al、cu、ti、au中的至少一者。当牺牲层102采用金属时，需要将功能层的材料和牺牲层的材料选择考虑，以两者不受影响为准则。
106.在一些实施例中，功能层103的悬空结构的宽度≤4μm。本领域技术人员能够理解的，悬空结构(例如梳齿)具有一定的延伸长度，相应的，与延伸方形垂直的方向具有一定的宽度。通过设定宽度≤4μm，结合牺牲层102的横向蚀刻深度≥2μm，能够确保牺牲层102无残留。
107.第二方面，本公开还提供一种mems器件的制备方法。如图8所述，所述制备方法包括：
108.步骤s801：提供一基板101；这里，基板可以是玻璃基板，通常需要对玻璃基板进行清洗。
109.步骤s802：在基板101上形成牺牲层102；这里，牺牲层102的厚度可以是0.3μm～3.0μm，例如0.5μm、0.8μm、1.5μm、2.1μm、2.6μm。可选地，牺牲层102的厚度是0.8μm～2.0μm。
110.在一些实施例中，通过涂布预定厚度的pr胶、光学胶、沉积sinx、溅射mo等形成牺牲层102。这样的方式下，牺牲层102覆盖整个玻璃基板，最终将形成如图2～图5所示的器件。
111.涂布pr胶、光学胶、溅射mo可以采用常规的工艺，这里不做具体限定。
112.可选地，采用薄膜封装化学气相沉积(thin film encapsulation chemical vapor deposition，tfecvd方法沉积sinx。
113.可选地，当牺牲层102的材料是sinx；形成牺牲层的工艺条件包括：沉积温度为190～210℃，例如200℃；沉积功率为1300～1500w，例如1400w；板间距1200～1300mil，例如1250mil；气压1100～1300mtorr，例如1200mtorr；sih4/nh3/n2的流量为160～200/700～750/2800～2950sccm，例如180/720/2880sccm；沉积厚度例如这
里，若单次沉积厚度为里，若单次沉积厚度为为了获取厚度为的牺牲层102，可以进行两次沉积。本领域技术人员能够理解的，若获取更大厚度的牺牲层，可以通过多次沉积来实现。
114.在一些替代的实施例中，通过对牺牲层进行图案化，牺牲层102将完全释放，形成如图1所示的器件。
115.可选地，如图9a～图9b所示，在基板101上涂布光刻胶(pr胶)(图9a)；以及利用第一掩模板对光刻胶进行图案化形成牺牲层102(图9b)。
116.需要说明的是，pr胶做牺牲层102，在上方沉积功能层可能出问题：牺牲层(pr)再经过后续的紫外曝光及加热后，内部会有水气释放，容易导致功能层103，例如ito层发生爆膜。因此，考虑采用将牺牲层改为金属mo、al等其它金属。
117.可选地，本公开提供一利用金属mo制备牺牲层的一个实施例。具体包括：在基板上溅射金属mo；以及通过光刻工艺或揭开一剥离工艺(lift-off工艺)，对金属mo图案化形成牺牲层102。
118.这里，lift-off工艺包括在基板上涂布光刻胶，然后将涂布在基板上的光刻胶进行图形化曝光，显影除去曝光的光刻胶，然后溅射金属mo进行成膜，最后将剩余光刻胶和其上面的成膜一起剥离，剩余在基板上的就是需要的牺牲层102。
119.步骤s803：在牺牲层102上形成功能层103并图案化；其中，功能层的厚度≥1μm且≤5μm。
120.这里，功能层103的材料可以是ito、mo、al、cu、ti、au中一者。
121.可选地，功能层的材料是ito；则制备方法还包括：在功能层图案后进行退火。通过退火，可以将ito由a-ito变为p-ito，金属湿刻不会对p-ito造成影响，有助于提高功能层103的稳定性。
122.在一些实施例中，如图10a～10e所示，在牺牲层102上形成功能层103并图案化所述具体包括：
123.图10a示出了基板101和位于其上的牺牲层102；在牺牲层102上沉积种子层并图案化；具体包括：首先，在牺牲层102上沉积种子层1034(如图10b)；示例性的，种子层厚度可以是200nm～400nm，例如300nm；这里，种子层1034的材料一般是导电材料，如ito，mo,al,cu,ti、au等；接着在种子层1034上旋涂pr胶，利用掩模板对pr胶进行曝光图案化(如图10c)；然后，对种子层1034进行刻蚀，剥离pr胶露出图案化种子层1034(如图10d)；最后，采用电镀工艺，对种子层1034进行增厚形成功能层103(如图10e)。这里pr胶可以是az azgxr-601正胶。
124.可选地，电镀的金属可以是cu、ni、zn、cr、ag、au等。
125.可选地，经过电镀的厚度可以是1μm～6μm，例如2μm、4μm、5μm等。
126.需要说明的是，请参阅图6和图7，电镀前，种子层1034包括动梳齿区、定梳齿区和电镀辅助结构区；电镀辅助结构区连接动梳齿区和定梳齿区；电镀完成后，动梳齿区、定梳齿区和电镀辅助结构区分别形成动梳齿201、定梳齿202和电镀辅助结构203。
127.可选地，电镀辅助结构203包括电镀辅助电极2031和第一电镀辅助线2032；则电镀完成后，还包括切割第一电镀辅助线2032的步骤。
128.可选地，电镀辅助结构203包括电镀辅助第一子电极2033、电镀辅助第二子电极2034和连接两者的第二电镀辅助线2035；则电镀完成后，还包括切割第二电镀辅助线2032的步骤。
129.需要说明的是，切割第一电镀辅助线2032或切割第二电镀辅助线2032可以是在电镀完成直接进行，也可以在牺牲层释放后进行，本公开对此不做具体限定。
130.可选地，切割第一电镀辅助线2032或切割第二电镀辅助线2032可以采用激光或者刀轮切割。本领域技术人员可以根据需要对具体的切割方式进行合理选择。
131.作为一个可替换的实施例，本公开还提供了另一种制备功能层103的方法。
132.请参阅图11a～图11h，在牺牲层上形成功能层并图案化的步骤，具体包括：
133.首先，图11a示出了基板101和位于其上的牺牲层102。
134.接着，在牺牲层102上沉积第一功能子层并图案化。具体包括：沉积第一功能子层1031(如图11b)；然后涂布pr胶，曝光、显影(如图11c)；接着刻蚀第一功能子层1031图案化(如图11d)。
135.然后，在第一功能子层1031上沉积增厚绝缘层1032(如图11e)；例如沉积sin
x 0.5-3.0μm；
136.接着，在增厚绝缘层上沉积第二功能子层1033并图案化；具体包括：沉积第二功能子层1033(如图11f)；然后涂布pr胶，曝光、显影；接着刻蚀第二功能子层1033图案化(如图11g)。
137.最后，通过刻蚀对增厚绝缘层1032进行图案化(如图11h)。可选地，采用干刻实现对增厚绝缘层1032的图案化。
138.需要说明的是，在上述技术方案中，采用一张掩模板即可实现对第一功能子层1031、增厚绝缘层1032和第二功能子层1033的图案化。
139.本领域技术人员能够理解的，采用这样的方式能够增加功能层103的厚度，避免悬空结构塌陷，但是由于中间增加了增厚绝缘层1032，导致仅第二功能子层1033能够被驱动，而第一功能子层1031无法被驱动，功能层103的驱动力受限。
140.由此，本公开实施例提出进一步地的改进方案。
141.请参阅图12a～12c，图12a示出了包括图案化后的第一功能子层1031的结构。接着，如图12b所示，形成增厚绝缘层1032并在增厚绝缘层1032上形成暴露第一功能子层的过孔(图中箭头指向位置)，以导通第一功能子层和第二功能子层；最后，沉积第二功能子层1033(如图12c)，第二功能子层1033由过孔延伸至第一功能子层1031，实现第一功能子层1031和实现第二功能子层1033的导通。
142.示例性的，通过掩膜版曝光蚀刻的方式可以制备所述过孔，这里不再赘述。
143.作为一种可替代的实施例，请参阅图13a～图13c，图13a示出了包括图案化后的第一功能子层1031的结构。接着，沉积增厚绝缘层1032进行图案化暴露第一功能子层的部分区域，第一功能子层和第二功能子层通过该部分区域搭接(如图13b)；最后，沉积第二功能子层1033(如图13c)，第二功能子层1033经由该部分区域延伸至第一功能子层1031，实现第一功能子层1031和实现第二功能子层1033的导通。
144.步骤s804：对牺牲层102进行释放，以使功能层103形成悬空结构。这里，对图10e的结构进行释放可以得到如图2所示的mems器件；对图11h的结构进行释放可以得到如图3所示的mems器件；对图12c的结构经图案化，释放牺牲层可以得到如图4所示的mems器件；对图13c的结构经图案化，释放牺牲层可以得到如图5所示的mems器件。
145.需要说明的是，对牺牲层的释放，可为湿法释放或干法释放。湿法释放为各向同性
释放，存在释放时间控制问题，通过释放时间控制刻蚀深度，需考虑湿法释放及后处理对悬空结构的破坏影响。可选地，若牺牲层102采用金属，例如mo，可以采用湿法蚀刻。
146.干法释放，对牺牲层通过反应离子刻蚀(reactive ion etching,简写rie)或氧气等离子体来解决。干法刻蚀要注意牺牲层横向干刻深度，确保最低横向刻蚀深度，例如≥2μm，以确保悬空结构对应的牺牲层无残留。示例性的，对于2μm厚度的sinx，采用rie的方法，3分钟可以单侧横向渗透2μm。
147.通常，若悬空结构的宽度为w，则单侧向刻蚀深度最低为w/2,一般会进行稍微过刻，也就是说＞w/2。
148.在一些实施例中，牺牲层的材料是非金属，例如pi、pr、oca；增厚绝缘层可以是sinx。
149.对增厚绝缘层进行干刻的气体选自六氟化硫sf6和四氟化碳cf4中的至少一者；对牺牲层进行释放的气体为氧气；或者
150.对增厚绝缘层进行干刻的气体为氧气；对牺牲层进行释放的气体选自六氟化硫sf6和四氟化碳cf4中的至少一者。
151.通过这样的方式，可以减少释放牺牲层和干刻增厚绝缘层时两者相互影响。
152.最后，采用本公开实施例的制备方法制备得到mems器件请参阅图17。图17示出了动梳齿和定梳齿，其中，左侧为定梳齿，右侧为动梳齿。由图可见，动梳齿和定梳齿结构精细均匀，满足设计要求。
153.需要说明的是，上述对本公开的一些实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于上述实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。
154.本公开还利用ansys软件对影响悬空结构塌陷的因素进行了研究，其研究请参阅图14a～图16c。应当理解的是，除了变化因素，其他因素均相同，也就是说，如果研究梳齿的厚度对塌陷的影响，则梳齿的长度、数量均保持不变。
155.具体地，图14a～图14c为本公开实施例对不同厚度梳齿的塌陷模拟结果，梳齿的数量是30根，梳齿的长度是40μm；其中，图14a对应厚度100nm，下陷2.34μm；图14b对应厚度1μm，下陷0.022μm；图14c对应厚度2μm，下陷0.0055μm。由此可见，增加梳齿厚度，也就是增加功能层的厚度可以显著改善塌陷量。
156.图15a～图15d为本公开实施例对不同梳齿长度的塌陷模拟结果；其中，图15a对应长度40μm，下陷66μm；图15b对应长度20μm，下陷17.3μm；图15c对应长度10μm，下陷14.9μm；图15d对应长度5μm，下陷14.6μm。由此可见，降低梳齿长度，也能够减少下陷程度，但是动齿重力塌陷量基本上在同一级别，改变较小。
157.图16a～图16c为本公开实施例对不同梳齿厚度的塌陷模拟结果；其中，图16a对应50根，下陷66μm；图16b对应30根，下陷2.34μm；图16c对应15根，下陷0.153μm。由此可见，减少梳齿数量可以显著改善塌陷量。
158.通过ansys软件的分析，明确本公开实施例提供的增加功能层厚度的技术方案能够显著改善悬空结构的塌陷程度。根据梳齿数量、长度的设计要求，可以选择匹配的功能层厚度，例如1μm、2μm，以避免以动梳齿为代表的悬空结构塌陷。
159.所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本公开的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本公开实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
160.另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本公开实施例难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(ic)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本公开实施例难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本公开实施例的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本公开的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本公开实施例。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。
161.尽管已经结合了本公开的具体实施例对本公开进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态ram(dram))可以使用所讨论的实施例。
162.本公开实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本公开实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

技术特征：

1.一种mems器件，其特征在于，包括：基板；以及功能层，至少部分悬空设置于所述基板上；其中，所述功能层的厚度≥1μm且≤5μm。2.根据权利要求1所述的mems器件，其特征在于，还包括牺牲层，所述牺牲层设置于所述基板和所述功能层之间；所述牺牲层和所述功能层的悬空结构无重叠。3.根据权利要求1所述的mems器件，其特征在于，所述功能层包括动梳齿、定梳齿和电镀辅助结构；所述电镀辅助结构用于电镀时连接所述动梳齿和所述定梳齿。4.根据权利要求3所述的mems器件，其特征在于，所述电镀辅助结构包括电镀辅助电极和第一电镀辅助线；其中，所述第一电镀辅助线能够被切割以断开所述电镀辅助电极和所述动梳齿、定梳齿的连接。5.根据权利要求3所述的mems器件，其特征在于，所述电镀辅助结构包括电镀辅助第一子电极、电镀辅助第二子电极和连接两者的第二电镀辅助线；其中，所述第二电镀辅助线能够被切割以断开所述电镀辅助第一子电极和所述电镀辅助第二子电极间的连接。6.根据权利要求1所述的mems器件，其特征在于，所述功能层包括第一功能子层和第二功能子层以及位于两者之间的增厚绝缘层。7.根据权利要求6所述的mems器件，其特征在于，所述增厚绝缘层包括过孔，所述第一功能子层和所述第二功能子层通过所述过孔导通。8.根据权利要求6所述的mems器件，其特征在于，所述增厚绝缘层的尺寸小于所述第一功能子层和所述第二功能子层的尺寸，以使所述第一功能子层和所述第二功能子层搭接导通。9.根据权利要求6所述的mems器件，其特征在于，所述增厚绝缘层选自光刻胶、sinx、有机树脂和聚酰亚胺中的至少一者；和/或所述增厚绝缘层和所述牺牲层的材料不同。10.根据权利要求6所述的mems器件，其特征在于，所述增厚绝缘层的厚度为0.5～3.0μm。11.根据权利要求1所述的mems器件，其特征在于，所述功能层的悬空结构的宽度≤4μm。12.一种mems器件的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：提供一基板；在所述基板上形成牺牲层；在所述牺牲层上形成功能层并图案化；其中，所述功能层的厚度≥1μm且≤5μm；对所述牺牲层进行释放，以使所述功能层形成悬空结构。13.根据权利要求12所述的制备方法，其特征在于，所述在所述基板上形成牺牲层的步骤，包括：在所述基板上涂布光刻胶；以及利用第一掩模板对所述光刻胶进行图案化形成所述牺牲层；或者在所述基板上溅射金属mo；以及通过光刻工艺或lift-off工艺，对金属mo图案化形成所述牺牲层。14.根据权利要求12所述的制备方法，其特征在于，所述在所述牺牲层上形成功能层并
图案化的步骤，具体包括：在所述牺牲层上沉积种子层并图案化；其中，所述种子层包括动梳齿区、定梳齿区和电镀辅助结构区；所述电镀辅助结构区连接所述动梳齿区和所述定梳齿区；采用电镀工艺，对所述种子层进行增厚形成所述功能层；其中，所述动梳齿区、所述定梳齿区和电镀辅助结构区分别形成动梳齿、定梳齿和电镀辅助结构。15.根据权利要求14所述的制备方法，其特征在于，所述电镀辅助结构包括电镀辅助电极和第一电镀辅助线；所述制备方法，还包括切割所述第一电镀辅助线；或者所述电镀辅助结构包括电镀辅助第一子电极、电镀辅助第二子电极和连接两者的第二电镀辅助线；所述制备方法，还包括切割所述第二电镀辅助线。16.根据权利要求12所述的制备方法，其特征在于，所述在所述牺牲层上形成功能层并图案化的步骤，具体包括：在所述牺牲层上沉积第一功能子层并图案化；在所述第一功能子层上沉积增厚绝缘层；在所述增厚绝缘层上沉积第二功能子层并图案化；以及通过刻蚀对所述增厚绝缘层进行图案化。17.根据权利要求16所述的制备方法，其特征在于，所述牺牲层的材料是非金属；对所述增厚绝缘层进行干刻的气体选自六氟化硫sf6和四氟化碳cf4中的至少一者；对所述牺牲层进行释放的气体为氧气；或者对所述增厚绝缘层进行干刻的气体为氧气；对所述牺牲层进行释放的气体选自六氟化硫sf6和四氟化碳cf4中的至少一者。18.根据权利要求16所述的制备方法，其特征在于，还包括：在所述增厚绝缘层上形成暴露所述第一功能子层的过孔，以导通所述第一功能子层和所述第二功能子层。19.根据权利要求16所述的制备方法，其特征在于，还包括：对所述增厚绝缘层进行图案化暴露所述第一功能子层的部分区域，所述第一功能子层和所述第二功能子层通过所述部分区域搭接。20.根据权利要求12所述的制备方法，其特征在于，所述功能层的材料是ito；所述制备方法还包括：在所述功能层图案后进行退火。

技术总结

本公开提供一种MEMS器件及制备方法。具体地，MEMS器件包括：基板；以及功能层，至少部分悬空设置于所述基板上；其中，所述功能层的厚度≥1μm且≤5μm。通过提高功能层的厚度为≥1μm且≤5μm，能够增加功能层悬空结构的强度从而有效避免其塌陷，同时也能满足MEMS器件对悬空结构进行驱动的要求。悬空结构进行驱动的要求。悬空结构进行驱动的要求。