具体实施方式

承如背景技术所述，在目前的MEMS器件的制备方法中，通常是在形成第一固定梳齿结构和第二固定梳齿结构的同时，还在第一固定梳齿结构和第二固定梳齿结构之间形成空腔，接着将第二衬底键合在第一衬底上。此时，即会导致第二衬底具有较大的悬空区域，从而无法承受较大压力，进而导致第二衬底中容易产生有裂痕，甚至发生断裂。

为此，本发明提供了一种的MEMS器件的形成方法，以改善第二衬底容易被破坏的问题。例如参考图2所示，所述半导体器件的形成方法包括：

步骤S100，提供第一衬底，所述第一衬底上形成有一器件结构层，所述器件结构层包括第一固定梳齿结构和第二固定梳齿结构，以及所述第一固定梳齿结构和所述第二固定梳齿结构之间还具有支撑部；

步骤S200，提供第二衬底，并将所述第二衬底键合在所述第一衬底的所述器件结构层上；

步骤S300，在所述第二衬底远离所述第一衬底的表面上形成反射镜面层，所述反射镜面层位于所述第一固定梳齿结构和第二固定梳齿结构之间；

步骤S400，从所述第一衬底背离所述第二衬底的一侧刻蚀所述第一衬底，去除所述支撑部以形成空腔；

步骤S500，刻蚀所述第二衬底以形成第一可动梳齿结构和第二可动梳齿结构，所述第一可动梳齿结构和所述第二可动梳齿结构分别对应在所述第一固定梳齿结构和所述第二固定梳齿结构的上方。

即，本发明提供的形成方法中，在键合第二衬底时，第一衬底中还未形成有空腔，从而可以更好的支撑第二衬底，提高第二衬底的机械性能，有效改善第二衬底容易被破坏的问题。

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的MEMS器件及其形成方法作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

图3a～图3i为本发明一实施例中的MEMS器件的形成方法在其制备过程中的结构示意图。

在步骤S100中，具体参考图3a所示，提供第一衬底100，所述第一衬底100上形成有一器件结构层，所述器件结构层包括第一固定梳齿结构110a和第二固定梳齿结构110b，以及所述第一固定梳齿结构110a和所述第二固定梳齿结构110b之间还具有支撑部110c。

可选的方案中，所述器件结构层还包括绝缘层140。具体的，在形成所述器件结构层之前，在所述第一衬底100上形成所述绝缘层140；以及，在形成所述绝缘层140之后，在所述绝缘层140上形成所述器件结构层。其中，所述绝缘层140的材料例如包括氧化硅。

进一步的，所述器件结构层中，所述第一固定梳齿结构110a、所述第二固定梳齿结构110b和所述支撑部110c可均采用同一材料层形成。

本实施例中，所述器件结构层的形成方法可包括如下步骤。

第一步骤，提供形成有绝缘层140和第一导电材料层110的第一衬底100。所述第一导电材料层110的材料例如为离子掺杂后的硅材料，以及所述第一导电材料层110的阻值例如介于0.01Ω～0.02Ω。

其中，形成有绝缘层140和第一导电材料层110的第一衬底100可以为绝缘体上硅衬底(SOI衬底)；或者，也可以是在硅衬底上形成第一导电材料层，以构成所述第一衬底100。

第二步骤，对所述第一导电材料层110执行图形化工艺，以分别形成所述第一固定梳齿结构110a和所述第二固定梳齿结构110b，并保留所述第一固定梳齿结构110a和第二固定梳齿结构110b之间的导电材料，以构成所述支撑部110c。

继续参考图3a所示，所述器件结构层还具有引线区，用于在所述引线区电性引出所述第一固定梳齿结构110a和第二固定梳齿结构110b。其中，所述第一导电材料层110中位于所述第一固定梳齿结构110a远离所述支撑部110c一侧的部分可构成所述引线区，后续工艺中即可在所述引线区上制备电极，以实现对固定梳齿结构的电性引出；当然，所述第一导电材料层110中位于所述第二固定梳齿结构110b远离所述支撑部110c一侧的部分也可构成所述引线区。

本实施例中，所述器件结构层还包括第一电极130，所述第一电极130形成在所述引线区上，此时，所述第一电极130即可以形成在所述第一固定梳齿结构110a和/或所述第二固定梳齿结构110b上。其中，所述第一电极130可采用金属材料形成，更具体的，所述第一电极130的材料可包括铝等。

具体的，所述第一电极130的形成步骤可优先于所述第一导电材料层110的图形化步骤。即，所述第一电极130和所述第一导电材料层110的图形化过程可包括如下步骤。

第一步骤，在所述第一导电材料层110上形成第一电极130。

第二步骤，在所述第一导电材料层110上形成第一掩模层120，所述第一掩模层120定义出第一固定梳齿结构和第二固定梳齿结构的图形，以及所述第一掩模层120覆盖所述第一电极130，并且还覆盖所述第一固定梳齿结构和第二固定梳齿结构之间的区域，以定义出所述支撑部的图形。其中，所述第一掩模层120的材料例如包括氧化硅。

第三步骤，以所述第一掩模层120为掩模刻蚀所述第一导电材料层110，以形成所述第一固定梳齿结构110a、第二固定梳齿结构110b和支撑部110c。

在步骤S200中，具体参考图3b所示，提供第二衬底200，并将所述第二衬底200键合在所述第一衬底100的所述器件结构层上。其中，所述第二衬底200可用于在后续工艺中进一步形成可动梳齿结构。

需要说明的是，所述第一固定梳齿结构110a和第二固定梳齿结构110b之间具有支撑部110c，基于此，则在键合所述第二衬底200时，即可增加第二衬底200的键合表面，提高第二衬底200键合在第一衬底100上的键合强度。

本实施例中，在形成所述固定梳齿结构之后，保留所述第一掩模层120，以及所述第二衬底200键合在所述第一掩模层120上。需要说明的是，通过保留所述第一掩模层120，不仅可以利用所述第一掩模层120实现所述第二衬底200键合至所述第一衬底100上(尤其是，本实施例中的第一掩模层120的材料包括氧化硅，将更有利于提高第二衬底200在所述第一衬底100上的键合强度)；并且，在后续刻蚀第二衬底200以形成可动梳齿结构时，还可利用所述第一掩模层120构成刻蚀停止层，此将在后续工艺进行详细说明；此外，基于所述第一掩模层120的存在，还可以进一步确保固定梳齿结构和后续形成的可动梳齿结构能够相互间隔。

进一步的，在所述第一衬底100上，所述第一电极130的顶表面突出于所述第一导电材料层110的顶表面，即，对应于所述第一电极的区域构成凸起。基于此，所述第二衬底200中与所述第一电极130位置对应的部分形成有凹槽200a，从而在所述第一衬底100和所述第二衬底200相互键合时，所述凹槽200a用于容纳所述凸起。

重点参考图3b所示，所述第二衬底200包括第二导电材料层，所述第二导电材料层面对所述第一衬底100键合在所述第一衬底100上，以用于在后续工艺中形成可动梳齿结构。

可选的方案中，所述第二衬底200可包括基底以及形成在所述基底上的第二导电材料层，此时，在键合所述第二衬底200之后，还可以进一步减薄所述第二衬底200，以去除所述第二衬底200的基底，并暴露出所述第二导电材料层。

需要说明的是，在键合所述第二衬底200并减薄所述第二衬底200之后，相应的使得剩余的第二衬底200的厚度较薄。此时，若第一衬底100的器件结构层中已经形成有空腔，则会导致减薄后的第二衬底很容易发生断裂。然而，本实施例中，第一衬底100的器件结构层中保留有支撑部110c，而未形成有空腔，从而可以对第二衬底200进行较大强度的支撑，有利于缓解减薄后的第二衬底200容易破裂的问题。

在步骤S300中，具体参考图3c～图3e所示，在所述第二衬底200远离所述第一衬底100的表面上形成反射镜面层300，所述反射镜面层300位于所述第一固定梳齿结构110a和第二固定梳齿结构110b之间。

本实施例中，可以采用剥离工艺形成所述反射镜面层300。具体的，所述反射镜面层300的形成方法例如包括如下步骤。

步骤一，具体参考图3d所示，在所述第二衬底200远离所述第一衬底100的表面上形成光阻层310，所述光阻层310中形成有开窗，所述开窗暴露出第一固定梳齿结构110a和第二固定梳齿结构110b之间的区域。即，所述开窗位于所述支撑部110c的上方。

其中，所述光阻层310的所述开窗的宽度尺寸由下至上依次减小，以使所述开窗的侧壁为倾斜侧壁。具体的，所述光阻层310的开窗的截面形状例如为梯形。如此一来，在后续形成金属层时，即可有效减少覆盖在所述光阻层310侧壁上的金属材料，以利于降低光阻层310的剥离难度。

步骤二，继续参考图3d所示，形成金属层，所述金属层形成在所述光阻层310的所述开窗中以构成第一部分300a，以及所述金属层还覆盖所述光阻层310的顶表面以构成第二部分300b。其中，所述金属层例如可采用电子束蒸镀工艺形成，以及所述金属层的材料例如包括铬铂金或钛钨金等。

如上所述，本实施例中，所述光阻层310的开窗为倾斜侧壁，从而在蒸镀金属层的过程中，有效防止了导电材料附着在光阻层的侧壁上，有利于实现金属层的第一部分300a和第二部分300b相互分断，如此一来，后续即能够更容易的去除所述光阻层310，并且在去除所述光阻层310时还可以避免牵扯第一部分的300a。

步骤三，具体参考图3e所示，剥离所述光阻层310，以去除所述金属层覆盖所述光阻层310的第二部分，并保留所述第一部分，以构成所述反射镜面层300。

具体的，在剥离所述光阻层310的过程中，通常是利用剥离液以较大的喷洒压力喷洒于所述光阻层310上，进而实现光阻层310的剥离过程。需要说明的是，本实施例的第一衬底100中，第一固定梳齿结构110a和第二固定梳齿结构110b之间具有支撑部110c，避免了第二衬底200存在有较大的悬空区域，使得第二衬底200能够被很好的支撑，因此，在利用高强度的喷洒压力的剥离液剥离所述光阻层时，可有效改善第二衬底200容易发生断裂的问题。基于此，在可选的方案中，则可以进一步增大剥离液的喷洒压力，以提高所述光阻层的去除效率。

此外，由于所述金属层的第一部分300a和第二部分300b相互分断，如此，即可以进一步降低光阻层310的剥离难度，并避免在光阻层310的剥离过程中牵扯所述第一部分300a，保障所形成的反射镜面层300的品质。

在后续工艺中，通过对所述第二衬底200执行图形化工艺以形成可动梳齿结构。具体的，可利用一第二掩模层定义出可动梳齿结构的图形，其中第二掩模层可以在制备所述反射镜面层300之前形成。即，所述反射镜面层300在形成所述第二掩模层之后制备，如此即可避免第二掩模层的制备工艺会对镜面反射层300造成损伤。

具体参考图3c所示，本实施例中，在制备所述反射镜面层300之前，在所述第二衬底200远离所述第一衬底100的表面上形成第二掩模层220，所述第二掩模层220中形成有第一可动梳齿结构和第二可动梳齿结构的图形。进一步的，所述第二掩模层220中还形成有开口220a，所述开口220a位于所述第一电极130的上方，从而在后续工艺中，可以去除对应在所述开口220a中的第二衬底的衬底材料，以利于暴露出所述第一电极130。

需要说明的是，所述第一电极130用于与第一衬底100中的固定梳齿结构电性连接，以及MEMS器件的形成方法还包括：形成第二电极210，以用于与所述第二衬底200中的可动梳齿结构电性连接。其中，所述第一电极130和所述第二电极210可以采用相同的材料形成。

具体参考图3c所示，本实施例中，在形成所述第二掩模层220之前，在所述第二衬底200上形成第二电极210，其中，所述第二电极210和所述第一电极130可相对设置。例如，本实施例中，所述第一电极130设置在所述第一固定梳齿结构110a远离支撑部110c的一侧，以及所述第二电极210设置在所述第二固定梳齿结构110b远离支撑部110c的一侧。

以及，在形成所述第二掩模层220时，所述第二掩模层220则相应的覆盖所述第二电极210，如此一来，在后续执行剥离工艺制备反射镜面层300时，即可利用所述第二掩模层220保护所述第二电极210。

应当认识到，基于第一衬底100的器件结构层中形成有支撑部110c，可以实现对第二衬底200的稳固支撑，如此，不仅在制备所述反射镜面层300时可以避免第二衬底200发生断裂，在制备第二掩模层220和第二电极210时同样也可以防止第二衬底200在压力作用下产生裂痕。

在步骤S400中，具体参考图3f和图3g所示，从所述第一衬底100背离所述第二衬底200的一侧刻蚀所述第一衬底100，去除所述第一固定梳齿结构110a和第二固定梳齿结构110b之间的支撑部110c，以形成空腔500。

进一步的，在去除所述支撑部110c以形成所述空腔500之前，还包括：首先，在所述第二衬底200背离所述第一衬底100的表面上贴附保护膜；接着，执行翻转操作以翻转衬底结构，从而将所述第二衬底200翻转至第一衬底100的下方，并相应的使所述第一衬底100翻转至第二衬底200的上方；接着，从所述第一衬底100背离所述第二衬底200的一侧减薄所述第一衬底100。

需要说明的是，在翻转衬底结构后并执行减薄工艺时，所述第二衬底200在第一衬底100的下方从而以朝向承载台面的方向将键合后的衬底结构放置在承载台面上，从而使得第二衬底200会承受来自承载台面的压力。应当认识到，由于第一衬底100中存在有支撑部110c，因此即使所述第二衬底200在减薄过程中会承受来自承载台面的较大作用力，仍能够避免第二衬底200会产生破裂的问题。

具体的，所述空腔500的形成方法包括：

首先，参考图3f所示，在所述第一衬底100背离所述第二衬底200的表面上形成第三掩模层400，所述第三掩模层400暴露出所述第一固定梳齿结构110a和所述第二固定梳齿结构110b之间的区域；

接着，参考图3g所示，以所述第三掩模层400为掩模，刻蚀所述第一衬底100，以形成背腔510；

接着，去除暴露在所述背腔510中的绝缘层140，并暴露出所述第一导电材料层110的支撑部；

接着，去除所述支撑部，以形成位于所述第一固定梳齿结构和第二固定梳齿结构之间的空腔520，此时所述空腔520即和所述背腔510位置对应；

接着，去除所述第三掩模层。

在步骤S500中，具体参考图3h所示，刻蚀所述第二衬底200以形成第一可动梳齿结构230a和第二可动梳齿结构230b，所述第一可动梳齿结构230a和所述第二可动梳齿结构230b分别对应在所述第一固定梳齿结构110a和所述第二固定梳齿结构110b的上方。

本实施例中，以所述第二掩模层220为掩模，刻蚀所述第二衬底200，以将所述第二掩模层220中的可动梳齿结构的图形复制至所述第二衬底200中。此外，在刻蚀所述第二衬底200时还包括：去除暴露在所述第二掩模层220的开口220a中的第二衬底的衬底材料。即，通过去除所述第二衬底200中位于所述第一电极130正上方的部分，以利于暴露出所述第一电极130。

需要说明的是，所述第一衬底100的所述器件结构层和所述第二衬底200之间间隔有所述第一掩模层120，基于此，在刻蚀所述第二衬底200时，即能够以所述第一掩模层120为刻蚀停止层，刻蚀停止在所述第一掩模层120上，从而有利于实现对第二衬底200的刻蚀工艺的精确控制。此时，即可相应的暴露出所述第一掩模层120。

进一步的方案中，具体参考图3i所示，至少去除所述第一掩模层120中位于固定梳齿结构和可动梳齿结构之间的部分，以使固定梳齿结构和可动梳齿结构之间间隔有空隙。本实施例中，还去除所述第一掩模层120中覆盖所述第一电极130的部分，以进一步暴露出所述第一电极130。

继续参考图3i所示，本实施例中，所述第一掩模层120和所述第二掩模层220可以采用相同的材料形成，例如均包括氧化硅。如此一来，在至少部分去除所述第一掩模层120的同时，还可以至少部分去除所述第二掩模层220，以暴露出所述第二电极210。

本实施例中，所述第二电极210相应的位于所述第一可动梳齿结构230a远离所述空腔520的一侧，和/或位于所述第二可动梳齿结构230b远离所述空腔520的一侧。

基于如上所述的形成方法，本实施例中还提供了一种MEMS器件，具体可参考图3i所示，所述MEMS器件包括：

衬底(即，第一衬底100)，所述衬底中形成背腔510；

第一固定梳齿结构110a和第二固定梳齿结构110b，形成在所述衬底上并分别位于所述背腔510的两侧，以及所述第一固定梳齿结构110a和所述第二固定梳齿结构110b之间间隔有空腔520，所述空腔520和所述背腔510位置对应；

第一可动梳齿结构230a和第二可动梳齿结构230b，分别对应在所述第一固定梳齿结构110a和所述第二固定梳齿结构110b的上方；以及，

镜面反射层300，形成在所述第一可动梳齿结构230a和所述第二可动梳齿结构230b之间的连接部上。

继续参考图3i所示，所述MEMS器件还包括第一电极130和第二电极210。其中，所述第一电极130形成在与固定梳齿结构连接的第一导电材料层上，所述第二电极210形成在与可动梳齿结构连接的第二导电材料层上。

进一步的，所述第一可动梳齿结构230a的底表面高于所述第一固定梳齿结构110a的顶表面，以使所述第一可动梳齿结构230a和所述第一固定梳齿结构110a之间间隔有空隙。同样的，所述第二可动梳齿结构230b的底表面高于所述第二固定梳齿结构110b的顶表面，以使所述第二可动梳齿结构230b和所述第二固定梳齿结构110b之间间隔有空隙。通过设置空隙，即可确保可动梳齿结构能够和固定梳齿结构相互间隔。

综上所述，本实施例提供的MEMS器件的形成方法中，保留第一固定梳齿结构和第二固定梳齿结构之间的支撑部，从而在键合第二衬底时即可以增加第二衬底的键合表面，保障后续工艺中第二衬底在第一衬底上的稳定性。并且，由于支撑部的存在，从而可以对所述第二衬底提供较大强度的支撑，使得第二衬底可以承受较大的压力，有效缓解了后续工艺中第二衬底容易发生断裂的问题。

例如，在第二衬底上制备第二电极和第二掩模层的过程中，可以有效避免在第二衬底中产生隐裂，从而可防止第二衬底进一步发生断裂。尤其是，在第二衬底上利用剥离工艺制备反射镜面层时，使得第二衬底能够承受制备过程中的高强度喷洒压力，保障光阻层可以被有效去除。甚至还可以进一步提高剥离液的喷洒压力，大大提升光阻层的去除效率。

此外，在翻转衬底结构，以对第一衬底的背面进行减薄并刻蚀时，也相应的使第二衬底能够承受来自承载台面的作用力，避免由于承载台面的压力而发生破损。

需要说明的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围。

还应当理解的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。

此外还应该认识到，此处描述的术语仅仅用来描述特定实施例，而不是用来限制本发明的范围。必须注意的是，此处的以及所附权利要求中使用的单数形式“一个”和“一种”包括复数基准，除非上下文明确表示相反意思。例如，对“一个步骤”或“一个装置”的引述意味着对一个或多个步骤或装置的引述，并且可能包括次级步骤以及次级装置。应该以最广义的含义来理解使用的所有连词。以及，词语“或”应该被理解为具有逻辑“或”的定义，而不是逻辑“异或”的定义，除非上下文明确表示相反意思。此外，本发明实施例中的方法和/或设备的实现可包括手动、自动或组合地执行所选任务。