微机电系统器件及其形成方法
阅读：1024发布：2020-07-22
专利汇可以提供微机电系统器件及其形成方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供一种微 机电系统 器件及其形成方法，所述 微机电系统 器件的形成方法，包括：提供第一 半导体 衬底；形成位于第一半导体衬底表面的牺牲层；形成贯穿所述牺牲层的活动 电极 结构，所述活动电极结构包括位于第一半导体衬底表面的 支撑 结构和位于支撑结构上的电极结构；形成位于牺牲层内且位于第一半导体衬底表面的限制结构；去除所述牺牲层，暴露出活动电极结构、限制结构及部分第一半导体衬底表面；提供第二半导体衬底，所述第二半导体衬底连接在第一半导体衬底表面并形成密闭空腔，活动电极结构及限制结构位于所述密闭空腔内部。限制结构限制了电极结构的最大活动距离，避免支撑结构发生过载断裂从而导致器件失效。，下面是微机电系统器件及其形成方法专利的具体信息内容。
1.一种微机电系统器件的形成方法，其特征在于，包括：
提供第一半导体衬底；
形成位于第一半导体衬底表面的牺牲层；
形成贯穿所述牺牲层的活动电极结构，所述活动电极结构包括位于第一半导体衬底表面的支撑结构和位于支撑结构上的电极结构；
形成位于牺牲层内且位于第一半导体衬底表面的限制结构；
去除所述牺牲层，暴露出活动电极结构、限制结构及部分第一半导体衬底表面；
提供第二半导体衬底，所述第二半导体衬底连接在第一半导体衬底表面并形成密闭空腔，活动电极结构及限制结构位于所述密闭空腔内部。
2.如权利要求1所述的微机电系统器件的形成方法，其特征在于，所述限制结构位于活动电极结构外围，限制结构适于保护活动电极结构中的支撑结构。
3.如权利要求2所述的微机电系统器件的形成方法，其特征在于，所述限制结构的数目至少为2个，且所述限制结构至少沿活动电极结构的活动方向分布于活动电极结构两侧。
4.如权利要求2所述的微机电系统器件的形成方法，其特征在于，所述限制结构与活动电极结构之间的间隙距离为
5.如权利要求2所述的微机电系统器件的形成方法，其特征在于，所述限制结构的材料为绝缘材料氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或者碳氧化硅。
6.如权利要求1所述的微机电系统器件的形成方法，其特征在于，所述活动电极结构包括第一活动电极结构及第二活动电极结构，第一活动电极结构和第二活动电极结构相邻但不互相接触，第一活动电极结构和第二活动电极结构的间隙距离为
7.如权利要求6所述的微机电系统器件的形成方法，其特征在于，所述第一活动电极结构包括位于第一半导体衬底表面的第一支撑结构和位于第一支撑结构上的第一电极结构，所述第二活动电极结构包括位于第一半导体衬底表面的第二支撑结构和位于第二支撑结构上的第二电极结构。
8.如权利要求6所述的微机电系统器件的形成方法，其特征在于，所述第一支撑结构和第二支撑结构的材料为硅、锗或者锗硅，所述第一电极结构和第二电极结构的材料为硅、锗或者锗硅。
9.如权利要求6所述的微机电系统器件的形成方法，其特征在于，所述第一活动电极结构的第一电极结构和第二活动电极结构的第二电极结构的活动方向平行于第一半导体衬底表面。
10.如权利要求1所述的微机电系统器件的形成方法，其特征在于，所述第一半导体衬底内形成有驱动电路，活动电极结构与所述驱动电路电连接。
11.如权利要求1所述的微机电系统器件的形成方法，其特征在于，所述去除牺牲层的工艺为灰化。
微机电系统器件及其形成方法
技术领域
背景技术
[0002] 微机电系统(Micro Electro Mechanical System，MEMS)是指集微型传感器、执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的微型机电系统。它以半导体制造技术为基础发展起来，其制造工艺与集成电路技术兼容，广泛采用了半导体技术中的光刻、腐蚀、薄膜等一系列的现有技术和材料，但微机电系统更侧重于超精密机械加工，其目标是通过系统的微型化、集成化来探索具有新原理、新功能的元件和系统。微机电系统器件具有微型化、智能化、多功能、高集成度和适于大批量生产的特点。
[0003] 现有的一类微机电系统器件将微型化的机械活动部件、电子线路、传感器等组件集成到一块硅板上，广泛应用于速度、压力、加速度、气体、磁、光、声、生物、化学等各种微机电感应器。由于微机电系统器件微米量级的特征尺寸，使得这些感应器可以完成某些传统机械传感器所不能实现的功能，例如在狭窄场所或者条件恶劣的地方使用，并且由于机械活动部件质量小，使得其高速运动成为可能。这类微机电系统器件由于尺寸小、应用功能特殊，同时受制造工艺的限制，系统组件尤其是机械活动部件容易在极端工作条件下失效且无法恢复功能。
发明内容
[0004] 本发明解决的问题是通过在活动电极结构外围分布形成若干限制结构，保护活动电极结构中电极结构不会因为活动位移量过大而使支撑所述电极结构运动的支撑结构发生不可恢复的过载断裂，从而降低了微机电系统器件的失效几率，延长器件的使用寿命。
[0005] 为解决上述问题，本发明提供了一种微机电系统器件的形成方法，包括：提供第一半导体衬底；形成位于第一半导体衬底表面的牺牲层；形成贯穿所述牺牲层的活动电极结构，所述活动电极结构包括位于第一半导体衬底表面的支撑结构和位于支撑结构上的电极结构；形成位于牺牲层内且位于第一半导体衬底表面的限制结构；去除所述牺牲层，暴露出活动电极结构、限制结构及部分第一半导体衬底表面；提供第二半导体衬底，所述第二半导体衬底连接在第一半导体衬底表面并形成密闭空腔，活动电极结构及限制结构位于所述密闭空腔内部。
[0006] 可选的，所述限制结构位于活动电极结构外围，限制结构适于保护活动电极结构中的支撑结构。
[0007] 可选的，所述限制结构的数目至少为2个，且所述限制结构至少沿活动电极结构的活动方向分布于活动电极结构两侧。
[0008] 可选的，所述限制结构与活动电极结构之间的间隙距离为
[0010] 可选的，所述活动电极结构包括第一活动电极结构及第二活动电极结构，第一活动电极结构和第二活动电极结构相邻但不互相接触，第一活动电极结构和第二活动电极结构的间隙距离为
[0011] 如可选的，所述第一活动电极结构包括位于第一半导体衬底表面的第一支撑结构和位于第一支撑结构上的第一电极结构，所述第二活动电极结构包括位于第一半导体衬底表面的第二支撑结构和位于第二支撑结构上的第二电极结构。
[0012] 可选的，所述第一支撑结构和第二支撑结构的材料为硅、锗或者锗硅，所述第一电极结构和第二电极结构的材料为硅、锗或者锗硅。
[0013] 可选的，所述第一活动电极结构的第一电极结构和第二活动电极结构的第二电极结构的活动方向平行于第一半导体衬底表面。
[0014] 可选的，所述第一半导体衬底内形成有驱动电路，活动电极结构与所述驱动电路电连接。
[0015] 可选的，所述去除牺牲层的工艺为灰化。
[0016] 本发明还提供了一种微机电系统器件，包括：第一半导体衬底；位于所述第一半导体衬底表面的活动电极结构，所述活动电极结构包括位于第一半导体衬底表面的支撑结构和位于支撑结构上的电极结构；位于所述第一半导体衬底表面的限制结构；位于所述第一半导体衬底表面的第二半导体衬底，所述第二半导体衬底与第一半导体衬底形成有密闭空腔，活动电极结构和限制结构位于所述密闭空腔内部。
[0017] 可选的，所述限制结构位于活动电极结构外围，限制结构适于保护活动电极结构中的支撑结构。
[0018] 可选的，所述限制结构的数目至少为2个，且所述限制结构至少沿活动电极结构的活动方向分布于活动电极结构两侧。
[0019] 可选的，所述限制结构与活动电极结构之间的间隙距离为
[0020] 可选的，所述限制结构的材料为绝缘材料氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或者碳氧化硅。
[0021] 可选的，所述活动电极结构包括第一活动电极结构及第二活动电极结构，第一活动电极结构和第二活动电极结构相邻但不互相接触，第一活动电极结构和第二活动电极结构的间隙距离为
[0022] 可选的，所述第一活动电极结构包括位于第一半导体衬底表面的第一支撑结构和位于第一支撑结构上的第一电极结构，所述第二活动电极结构包括位于第一半导体衬底表面的第二支撑结构和位于第二支撑结构上的第二电极结构。
[0023] 可选的，所述第一支撑结构和第二支撑结构的材料为硅、锗或者锗硅，所述第一电极结构和第二电极结构的材料为硅、锗或者锗硅。
[0024] 可选的，所述第一半导体衬底内形成有驱动电路，活动电极结构与所述驱动电路电连接。
[0025] 与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
[0026] 本发明提供一种微机电系统器件的形成方法实施例，通过在形成活动电极结构之后，在其外围分布形成若干限制结构，限制了活动电极结构中电极结构的最大活动距离，避免了支撑结构由于过载而断裂以及由此带来的活动电极结构不可恢复的损伤，从而降低了微机电系统器件的失效几率，延长器件的使用寿命。
[0027] 进一步地，限制结构的材料为绝缘材料且与第一半导体衬底无电连接，以此保证当活动电极结构中的电极结构位移量过大接触到限制结构时，活动电极结构的电荷及电容等电学参数不会受到影响，从而不会造成器件瞬时失效。
[0028] 本发明实施例提供的微机电系统器件，包含活动电极结构及分布在其外围的若干限制结构。所述限制结构限制了活动电极结构中电极结构的最大活动距离，避免了支撑结构由于过载而断裂以及由此带来的活动电极结构不可恢复的损伤。附图说明
[0029] 图1为本发明一实施例的微机电系统器件结构示意图；
[0030] 图2至图11为本发明另一实施例的微机电系统器件形成过程示意图；
[0031] 图12为本发明又一实施例的微机电系统器件结构示意图；
[0032] 图13为本发明再一实施例的微机电系统器件结构示意图；
[0033] 图14为本发明再一实施例的微机电系统器件结构示意图。
具体实施方式
[0034] 由背景技术可知，在现有技术中，微机电系统器件由于尺寸小、应用功能特殊，同时受制造工艺所限，微机电系统器件组件尤其是机械活动部件容易在极端工作条件下受损失效且无法恢复功能。
[0035] 为了进一步说明，本发明提供了一个微机电系统器件的实施例。
[0036] 请参考图1，本实施例的微机电系统器件，包括：
[0037] 第一半导体衬底11，所述第一半导体衬底11适于为微机电系统器件提供承载平台和工作平台；
[0038] 位于第一半导体衬底11内的驱动电路12，所述驱动电路12适于驱动与所述驱动电路12电连接的活动电极；
[0039] 位于驱动电路12表面的第一活动电极结构13和第二活动电极结构14，其中，第一活动电极结构13包括：与驱动电路12电连接的第一支撑结构13b，位于第一支撑结构13b上的第一电极结构13a；第二活动电极结构14包括：与驱动电路12电连接的第二支撑结构14b，位于第二支撑结构14b上的第二电极结构14a；
[0040] 位于所述第一半导体衬底11表面且与第一半导体衬底11构成密闭空腔16的第二半导体衬底15，所述第一活动电极结构13和第二活动电极结构14位于所述密闭空腔16内部。
[0041] 当所述驱动电路12对所述第一活动电极结构13和第二活动电极结构14施加一定电压时，所述第一活动电极结构13中的第一电极结构13a和第二活动电极结构14中的第二电极结构14a沿x轴方向在预定频率下移动，且所述第一活动电极结构13和第二活动电极结构14构成电容，通过电容值的变化可以判断器件的工作状态。
[0042] 对上述实施例进行研究发现，当器件处于一些非正常条件或者极端条件下时，第一活动电极结构13及第二活动电极结构14中的第一支撑结构13b和第二支撑结构14b有很大几率发生不可恢复的过载断裂，从而导致器件失效且无法恢复功能。以第一活动电极结构13做示范性说明，当器件正常工作时，第一电极结构13a会沿x轴方向做水平运动产生一定位移量，而第一支撑结构13b则固定连接在第一半导体衬底11表面并为第一电极结构13a提供回复力，驱使其回到初始位置，所述位移量越大则需要的回复力也越大。当第一电极结构13a的位移量达到某个临界值时，产生的回复力将超过第一支撑结构13b能够提供的极限，使得第一支撑结构13b有很大的几率发生过载断裂，导致第一活动电极结构13完全失效。因此当器件处于某些特殊情况下时，活动电极结构会有很大的几率失效且无法恢复功能。
[0043] 为解决上述问题，本发明提供了一种微机电系统的形成方法实施例，通过在形成活动电极结构之后，在其外围分布形成若干限制结构，限制了活动电极结构中电极结构的最大活动距离，避免了支撑结构由于过载而断裂以及由此带来的活动电极结构不可恢复的损伤，从而降低了微机电系统器件的失效几率，延长器件的使用寿命。
[0044] 为使本方法的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本方法的具体实施方式做详细的说明。在详述本发明实施例时，为便于说明，示意图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明的保护范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
[0045] 参考图2，提供第一半导体衬底101。
[0046] 其中，所述第一半导体衬底101为N型衬底、P型衬底或者SOI衬底，所述第一半导体衬底101内还可以形成有MOS管、无源器件、有源器件等。
[0047] 需要说明的是，所述第一半导体衬底101内形成有驱动电路102，所述驱动电路102为后续的活动电极结构提供电信号并接收活动电极结构的反馈信号。
[0048] 参考图3，形成位于第一半导体衬底101表面的牺牲层105。
[0049] 所述牺牲层105材料为无定形碳，厚度为 所述牺牲层的作用为在后续工艺中被去除从而暴露活动电极结构和限制结构。
[0050] 在本实施例中，所述牺牲层105为多层堆叠结构。
[0051] 请依旧参考图3，形成贯穿所述牺牲层105的活动电极结构，所述活动电极结构包括位于第一半导体衬底101表面的支撑结构和位于支撑结构上的电极结构。
[0052] 所述活动电极结构与第一半导体衬底101电连接，在本实施例中，活动电极结构与第一半导体衬底101内的驱动电路102电连接。
[0053] 当所述活动电极结构通过驱动电路102被施加一定电压时，所述活动电极结构中的电极结构沿x轴方向在预定频率下移动，所述支撑结构适于对电极结构的移动支撑并提供回复力。
[0054] 在本实施例中，所述活动电极结构包括第一活动电极结构103和第二活动电极结构104，所述第一活动电极结构103包括位于第一半导体衬底101表面的第一支撑结构103b和位于第一支撑结构103b上的第一电极结构103a，所述第二活动电极结构104包括位于第一半导体衬底101表面的第二支撑结构104b和位于第二支撑结构104b上的第二电极结构104a。
[0055] 所述第一活动电极结构103和第二活动电极结构104还构成电容，通过电容值的变化可以判断器件的工作状态。
[0056] 第一活动电极结构103和第二活动电极结构104的间隙距离为d，d的范围为[0057] 在本实施例中，所述牺牲层105和所述活动电极结构的具体形成步骤请参考图4至图7。
[0058] 请参考图4，在第一半导体衬底101表面形成第一牺牲层105a。
[0060] 请参考图5，在所述第一牺牲层105a内形成第一支撑结构103b和第二支撑结构104b，且第一支撑结构103b和第二支撑结构104b与驱动电路102电连接。
[0062] 第一支撑结构103b和第二支撑结构104b的厚度与第一牺牲层105a厚度相等为它们的作用是为后续形成的第一电极结构和第二电极结构提供支撑，并且在第一电极结构和第二电极结构移动时为其提供回复力。
[0063] 所述形成第一支撑结构103b和第二支撑结构104b的步骤包括：在所述第一牺牲层105a内形成第一支撑结构沟槽和第二支撑结构沟槽，填充满所述第一支撑结构沟槽和第二支撑结构沟槽并形成第一支撑结构103b和第二支撑结构104b。
[0064] 所述形成第一支撑结构沟槽和第二支撑结构沟槽的工艺为干法刻蚀，作为一个实施例，所述干法刻蚀的刻蚀气体包含CF4、CHF3、CH2F2、CH3F、SF6、NF3、Cl2、SO2、O2、N2、Ar和He中一种或几种，刻蚀气体的流量为50标况毫升每分～500标况毫升每分，偏压为100V～600V，功率为100W～600W，温度为30℃～70℃。
[0065] 请参考图6，在所述第一牺牲层105a表面形成覆盖所述第一支撑结构103b和第二支撑结构104b的第二牺牲层105b。
[0066] 所述第二牺牲层105b的材料为无定形碳，厚度为 形成工艺为化学气相沉积、物理气相沉积或者原子层沉积，所述第二牺牲层105b的作用也是为了在后续工艺中被去除从而暴露活动电极结构和限制结构。
[0067] 请参考图7，在所述第二牺牲层105b内形成第一电极结构103a和第二电极结构104a。
[0068] 第一电极结构103a和第二电极结构104a与第二牺牲层105b顶面齐平。
[0069] 第一电极结构103a和第二电极结构104a的材料都为硅、锗或者锗硅，形成工艺为物理气相沉积、化学气相沉积或者原子层沉积。第一电极结构103a和第二电极结构104a的厚度与第二牺牲层105b厚度相等为
[0070] 所述形成第一电极结构103a和第二电极结构104a的步骤包括：在所述第二牺牲层105b内形成第一电极结构沟槽和第二电极结构沟槽，填充满所述第一电极结构沟槽和第二电极结构沟槽并形成第一电极结构103a和第二电极结构104a。
[0071] 第一电极结构103a和第二电极结构104a的剖面宽度分别大于第一支撑结构103b和第二支撑结构104b的剖面宽度。同时，第一电极结构103a和第二电极结构104a沿平行于第一半导体衬底101表面方向的面积分别大于第一支撑结构103b和第二支撑结构104b沿平行于第一半导体衬底101表面方向的面积。
[0072] 所述形成第一电极结构沟槽和第二电极结构沟槽的工艺为干法刻蚀，作为一个实施例，所述干法刻蚀的刻蚀气体包含CF4、CHF3、CH2F2、CH3F、SF6、NF3、Cl2、SO2、O2、N2、Ar和He中一种或几种，刻蚀气体的流量为50标况毫升每分～500标况毫升每分，偏压为100V～600V，功率为100W～600W，温度为30℃～70℃。
[0073] 参考图8，形成位于牺牲层105内且位于第一半导体衬底101表面的限制结构106。
[0074] 所述限制结构的数目至少为2个，且至少沿活动电极结构的活动方向分布于活动电极结构两侧。参考图8，在本实施例中，以限制结构106的数目2个且沿x轴方向分布于第一活动电极结构103及第二活动电极结构104组成的活动电极结构外围为例做示范性说明。
[0075] 所述限制结构106的材料为绝缘材料氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或者碳氧化硅，形成工艺为物理气相沉积、化学气相沉积或者原子层沉积。
[0076] 限制结构106剖面形状的顶部尺寸可以大于、小于或者等于底部尺寸。作为一个实施例，限制结构106的剖面形状可以为矩形、顶部尺寸大于底部尺寸的梯形或者顶部尺寸小于底部尺寸的梯形等。
[0077] 限制结构106与第一活动电极结构103和第二活动电极结构104的间隙距离为s，s的范围为
[0078] 所述限制结构106的作用为限制第一活动电极结构103及第二活动电极结构104沿x轴方向的最大活动距离，保护第一支撑结构103b和第二支撑结构104b不断裂；限制结构106的材料为绝缘材料，在后续去除牺牲层105后，限制结构106与第一活动电极结构103或者第二活动电极结构104接触时，不会影响第一活动电极结构103或者第二活动电极结构
104的电荷及电容等参数。
104的电荷及电容等参数。
[0079] 形成所述限制结构106的步骤包括：在牺牲层105内形成暴露第一半导体衬底101部分表面的限制结构沟槽；填充满所述限制结构沟槽并形成限制结构106。
[0080] 所述形成限制结构沟槽的工艺为干法刻蚀，作为一个实施例，所述干法刻蚀的刻蚀气体包含CF4、CHF3、CH2F2、CH3F、SF6、NF3、Cl2、SO2、O2、N2、Ar和He中一种或几种，刻蚀气体的流量为50标况毫升每分～500标况毫升每分，偏压为100V～600V，功率为100W～600W，温度为30℃～70℃。
[0081] 参考图9，去除所述牺牲层，暴露出活动电极结构、限制结构106及部分第一半导体衬底101表面。
[0082] 所述去除牺牲层的工艺为灰化，采用N2和H2的混合气体，混合气体的流量为500标况毫升每分～3000标况毫升每分，功率为1000W～5000W，温度为50℃～400℃。
[0083] 所述灰化的工艺对活动电极结构、限制结构106和第一半导体衬底101都具有较高的选择比，所述选择比大于20，因此所述灰化工艺在去除牺牲层的同时不会对活动电极结构、限制结构106和第一半导体衬底101造成损伤。
[0084] 关于限制结构106能够保护第一支撑结构103b和第二支撑结构104b不断裂这个问题，接下来在第一活动电极结构103上做示范性说明。当器件工作时，第一活动电极结构103中的第一电极结构103a沿x轴方向水平位移产生一定位移量，而第一支撑结构103b固定连接在第一半导体衬底101表面并为第一电极结构103a提供回复力驱使其回到初始位置，所述位移量越大则所需的回复力也越大。在某些非正常工作情况或者极端条件下，第一电极结构103a的水平位移量会显著增加，如果第一电极结构103a的水平位移量达到了某个临界值，回复力将超过第一支撑结构103b所能够提供的极限，使得第一支撑结构103b有很大几率发生过载断裂。在本实施例中，限制结构106限制了第一活动电极结构103的最大活动范围，即限制了第一电极结构103a的水平位移量，当第一电极结构103a的水平位移量将要超过临界值时，限制结构106将阻挡其位移，强制使其停止，从而保护了第一支撑结构103b不会过载断裂，因此大大降低了器件的失效几率，提高了器件的使用寿命。
[0085] 另外，限制结构106采用了绝缘材料氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或者碳氧化硅，以此保证当活动电极结构位移量过大接触到限制结构时，活动电极结构的电荷及电容等电学参数不会受到影响，从而不会造成器件瞬时失效。
[0086] 参考图10和图11，图11为所述微机电系统的俯视图，图10为图11沿切割线AA’方向的剖面结构示意图，提供第二半导体衬底107，所述第二半导体衬底107连接在第一半导体衬底101表面并形成密闭空腔108，活动电极结构及限制结构106位于所述密闭空腔108内部。
[0087] 所述密闭空腔108为真空环境。
[0088] 形成密闭空腔108的步骤包括：在第二半导体衬底107的下表面形成凹槽；在真空环境下连接第二半导体衬底107和第一半导体衬底101。
[0089] 在第二半导体衬底107下表面形成凹槽的工艺为干法刻蚀，作为一个实施例，所述干法刻蚀的刻蚀气体包含CF4、CHF3、SF6、NF3、Cl2、HBr、O2、N2、Ar和He中一种或几种，刻蚀气体的流量为50标况毫升每分～500标况毫升每分，偏压为300V～700V，功率为300W～400W，温度为30℃～70℃。
[0090] 基于图2至图11所示的形成方法，本发明实施例还提供了一种微机电系统器件，参考图10和图11，包括：
[0091] 第一半导体衬底101，所述第一半导体衬底101在俯视图11中被第二半导体107覆盖而不可见；
[0092] 位于所述第一半导体衬底101表面的活动电极结构，所述活动电极结构包括位于第一半导体衬底101表面的支撑结构和位于支撑结构上的电极结构；
[0093] 在本实施例中，所述活动电极结构包括第一活动电极结构103和第二活动电极结构104，所述第一活动电极结构103包括位于第一半导体衬底101表面的第一支撑结构103b和位于第一支撑结构103b上的第一电极结构103a，所述第二活动电极结构104包括位于第一半导体衬底101表面的第二支撑结构104b和位于第二支撑结构104b上的第二电极结构104a。所述第一活动电极结构103和第二活动电极结构104在俯视图11中被第二半导体衬底
107覆盖而不可见，因此在图11中以虚线表示。
107覆盖而不可见，因此在图11中以虚线表示。
[0094] 位于所述第一半导体衬底101表面的限制结构106，限制结构106在俯视图11中被第二半导体衬底107覆盖而不可见，因此在图11中以虚线表示；
[0095] 位于所述第一半导体衬底101表面的第二半导体衬底107，所述第二半导体衬底107与第一半导体衬底101形成有密闭空腔108，活动电极结构和限制结构106位于所述密闭空腔内，所述密闭空腔108在俯视图11中被第二半导体衬底107覆盖而不可见，因此在图11中以虚线表示。
[0096] 需要说明的是，所述第一半导体衬底101内形成有驱动电路102，所述驱动电路102与第一活动电极结构103和第二活动电极结构104电连接，为第一活动电极结构103和第二活动电极结构104提供电信号并接收反馈电信号。所述驱动电路未在俯视图11中示出。
[0097] 第一活动电极结构103和第二活动电极结构104的间隙距离为d，参考图11，d的范围为
[0098] 限制结构106与第一活动电极结构103和第二活动电极结构104的间隙距离为s，参考图11，s的范围为
[0099] 第一支撑结构103b和第二支撑结构104b的材料相同，为硅、锗或者锗硅，第一支撑结构103b和第二支撑结构104b的厚度为
[0100] 第一电极结构103a和第二电极结构104a的材料相同，为硅、锗或者锗硅，第一电极结构103a和第二电极结构104a的厚度为
[0101] 第一活动电极结构103和第二活动电极结构104的活动方向平行于第一半导体衬底101表面，沿x轴方向。
[0102] 第一电极结构103a和第二电极结构104a的剖面宽度分别大于第一支撑结构103b和第二支撑结构104b的剖面宽度。同时，第一电极结构103a和第二电极结构104a沿平行于第一半导体衬底101表面方向的面积分别大于第一支撑结构103b和第二支撑结构104b沿平行于第一半导体衬底101表面方向的面积。
[0103] 限制结构106材料为绝缘材料氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或者碳氧化硅，限制结构106剖面形状的顶部尺寸可以大于、小于或者等于底部尺寸。作为一个实施例，限制结构106的剖面形状可以为矩形、顶部尺寸大于底部尺寸的梯形或者顶部尺寸小于底部尺寸的梯形等。
[0104] 密闭空腔108为真空环境。
[0105] 所述限制结构106的作用为限制第一活动电极结构103及第二活动电极结构104沿x轴方向的最大活动距离，保护第一支撑结构103b和第二支撑结构104b不断裂；限制结构106的材料为绝缘材料，在与第一活动电极结构103或者第二活动电极结构104接触时，不会影响第一活动电极结构103或者第二活动电极结构104的电荷及电容等参数。
[0106] 所述限制结构分布于活动电极结构外围，限制结构的数目为2个，沿x轴方向分布于第一活动电极结构103和第二活动电极结构104组成的活动电极结构两侧，x轴方向为第一活动电极结构103和第二活动电极结构104的活动方向。所述2个限制结构106在俯视图11中关于切割线AA’轴对称。
[0107] 本发明实施例还提供了另一种微机电系统器件，参考图12。本实施例的微机电系统器件结构与图11的实施例基本相同，不同的地方为限制结构106的分布位置。在本实施例中，限制结构106的数目为2个，沿x轴方向分布于第一活动电极结构103和第二活动电极结构104组成的活动电极结构两侧，x轴方向为第一活动电极结构103和第二活动电极结构104的活动方向。所述2个限制结构106在俯视图12中关于切割线BB’不对称。
[0108] 限制结构106的作用是限制第一活动电极结构103和第二活动电极结构104沿x轴方向的最大活动距离，本实施例的分布方法同样可以起到限制效果，并不局限于关于切割线BB’轴对称的情况。
[0109] 本发明实施例还提供了另一种微机电系统器件，参考图13。本实施例的微机电系统器件结构与图11的实施例基本相同，不同的地方为限制结构106的数目以及分布位置。在本实施例中，限制结构106的数目为3个，沿x轴方向分布，其中2个分布于活动电极结构中第一活动电极结构103一侧外围，剩下的1个分布于活动电极结构中第二活动电极结构104一侧外围，x轴方向为第一活动电极结构103和第二活动电极结构104的活动方向。
[0110] 限制结构106的作用是限制第一活动电极结构103和第二活动电极结构104沿x轴方向的最大活动距离，本实施例的方法同样可以起到限制效果，并不局限于活动电极结构两侧分布数目相等的限制结构106的情况。
[0111] 本发明实施例还提供了另一种微机电系统器件，本实施例的微机电系统器件结构与图11的实施例基本相同，不同的地方为限制结构106的数目以及分布位置。在本实施例中，限制结构的数目为m个，沿x轴方向分布，其中n个(n
[0112] 本发明实施例还提供了另一种微机电系统器件，参考图14，本实施例的微机电系统器件结构与图11的实施例基本相同，不同的地方为限制结构106的数目以及分布位置。在本实施例中，限制结构106的数目为4个，其中2个沿x轴方向分布于活动电极结构两侧，其余2个沿y轴方向分布于活动电极结构两侧。x轴方向为活动电极结构正常工作时的运动方向，y轴方向为活动电极结构非正常工作时的运动方向。
[0113] 在本实施例中，所述限制结构106同时沿x轴和y轴方向分布，沿y轴方向分布的限制结构起到辅助限制作用，尽管在正常条件下工作时活动电极结构的活动方向是沿x轴方向，但是在某些非正常条件或者极端条件下，活动电极结构的活动方向有可能发生改变到y方向且最大活动距离超过临界值，同样会导致器件失效。
[0114] 本发明实施例还提供了另一种微机电系统器件，本实施例的微机电系统器件结构与图11的实施例基本相同，不同的地方为限制结构106的数目以及分布位置。在本实施例中，限制结构的数目为大于4的自然数，沿x轴方向和y轴方向分布于活动电极结构外围，其中在每一个方向上，活动电极结构外侧至少分布有1个限制结构。x轴方向为活动电极结构正常工作时的运动方向，y轴方向为活动电极结构非正常工作时的运动方向，本实施例未作出示意图。
[0115] 综上，本发明实施例提供的微机电系统的形成方法，通过在形成活动电极结构之后，在其外围分布形成若干限制结构，限制了活动电极结构中电极结构的最大活动距离，避免了支撑结构由于过载而断裂以及由此带来的活动电极结构不可恢复的损伤，从而降低了微机电系统器件的失效几率，延长器件的使用寿命。
[0116] 本发明实施例提供的微机电系统，包含活动电极结构及分布在其外围区域的若干限制结构。所述限制结构限制了活动电极结构中电极结构的最大活动距离，避免了支撑结构由于过载而断裂以及由此带来的活动电极结构不可恢复的损伤。
| 标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
|---|---|---|
| 一种基于光纤的多焦点衍射透镜 | 2020-05-08 | 831 |
| 控制显示器上的隐私 | 2020-05-11 | 913 |
| 一种步态分类方法的再优化 | 2020-05-08 | 189 |
| 纳米多孔硅凸透镜组的制备方法 | 2020-05-08 | 816 |
| 力热耦合微机电系统、原位力学平台及制造方法 | 2020-05-08 | 618 |
| 打印头组件及打印的方法 | 2020-05-08 | 929 |
| 一种MEMS线性静电驱动技术 | 2020-05-08 | 319 |
| 一种标定装置和标定方法 | 2020-05-08 | 37 |
| 微机电系统传感器的封装方法和封装结构 | 2020-05-08 | 1002 |
| 一种新型压电旋转精密驱动平台 | 2020-05-08 | 932 |
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
分析报告
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈