MEMS传感器及其制备方法技术

本发明专利技术公开的一种MEMS传感器及其制备方法，通过采用深反应离子刻蚀工艺部分刻蚀键合在氧化物层上表面的硅片至顶部金属层的上表面，形成一闭合的隔离沟槽，并于该隔离沟槽中填充氧化物后，继续在被该隔离沟槽所包围的区域中刻蚀部分剩余的硅片至上述金属层的上表面，形成接触孔，由于已充满氧化物的隔离沟槽取代了直接于接触孔中填充的氧化物层，从而避免了沉积氧化物形成隔离层时造成的接触孔顶部开口变小的情况，使得MEMS传感器的接触孔连接侧壁绝缘工艺更加简单，实践更加容易，进而有效改善了钨填充时会出现空隙以及硅片和接触孔之间发生的漏电现象。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造
，尤其涉及一种MEMS传感器及其制备方法。
技术介绍
MEMS传感器如加速度计，陀螺仪等，其接触孔(contactvia)具有高深宽比(HighAspectRatio)，在于接触孔侧壁沉积氧化物(DEPOX)形成隔离层(isolation)时容易造成接触孔顶部开口明显变小，从而使得金属钨填充时，接触孔的顶部被封，以致填充金属钨后形成大的空隙(void)，从而使得接触电阻明显增大。目前解决钨沉积造成的接触孔顶部被封的方法如图1a-1b中，101为衬底、102为氧化物层、103为金属层(TopMetal，简称TM)、104为硅片层(即MEMSStructureLayer)，向接触孔内沉积隔离氧化物层105后，接触孔顶部开口明显变小，如图1a所示的结构，然后进行氧化物刻蚀(SCCMET)将接触孔顶部的开口拉大，如图1b所示的结构，之后填充金属钨，如图1c所示的结构；这样解决钨沉积造成的接触孔顶部被封的方法存在两个问题，第一个问题是刻蚀的次数增加、刻蚀之后后聚合物残留(polymerremain)严重，使得湿法清洗(WET)的负载(load)太重，可能无法完全去除接触孔底部的聚合物，从而造成钨和顶部金属的上表面接触不良的现象(contactshort)。第二个问题是虽然SCCMET后顶部CD在一定程度上拉大，但是还是无法解决钨沉积形成的空隙，如图1c所示，且钨需要分两步沉积，中间需要采用不加掩膜的刻蚀工艺(blankET)来将顶部封住的口打开，从而使得工艺流程更加复杂化。
技术实现思路
针对上述存在的问题，本专利技术公开一种MEMS传感器及其制备方法，以克服现有技术中由于接触孔具有较高的深宽比，在于接触孔侧壁沉积氧化物层形成隔离层时容易造成接触孔顶部开口明显变小，从而使得金属钨填充时，接触孔的顶部被封，以致填充金属钨后形成大的空隙(void)，进而导致接触电阻明显增大的问题。为了实现上述目的，本申请记载了一种MEMS传感器的制备方法，包括以下步骤：提供一半导体衬底，并于该半导体衬底的上表面制备内嵌有金属层的氧化物层；将一硅片键合于所述氧化物层的上表面后，研磨所述硅片至预设的厚度后形成硅片层；继续刻蚀所述硅片层至所述金属层的上表面，形成一闭合的隔离沟槽；于所述隔离沟槽中填充氧化物后，继续在被所述隔离沟槽所包围的区域中刻蚀部分剩余的硅片层至所述金属层的上表面，形成一接触孔；继续于所述接触孔中填充金属。上述的MEMS传感器的制备方法，其中，所述半导体衬底内形成有CMOS器件。上述的MEMS传感器的制备方法，其中，所述金属层的厚度为7-11μm。上述的MEMS传感器的制备方法，其中，所述金属层的上表面至所述氧化物层的上表面的距离为1-3μm。上述的MEMS传感器的制备方法，其中，所述硅片为厚度大于35μm的N型硅。上述的MEMS传感器的制备方法，其中，所述预设的厚度的值为25-35μm。上述的MEMS传感器的制备方法，其中，采用深反应离子刻蚀工艺刻蚀所述硅片层至所述金属层的上表面，形成一闭合的隔离沟槽。上述的MEMS传感器的制备方法，其中，在被所述隔离沟槽所包围的区域中采用深反应离子刻蚀工艺刻蚀部分剩余的硅片层至所述金属层的上表面，形成一接触孔。上述的MEMS传感器的制备方法，其中，形成所述接触孔后，按照从下至上的顺序依次沉积TEOS层、Ti层以及TiN层覆盖所述接触孔的底部及其侧壁，并继续沉积金属充满所述接触孔。本申请还记载了一种MEMS传感器，包括：半导体衬底；氧化物层，覆盖在所述半导体衬底的上表面，且该氧化物层中内嵌有金属层；硅片层，覆盖在所述氧化物层的上表面；隔离结构，贯穿所述硅片层至所述金属层的上表面；接触孔结构，贯穿被所述隔离结构所包围的硅片层至所述金属层的上表面；其中，所述隔离结构将所述接触孔结构与部分所述硅片层及部分氧化物层隔离。上述的MEMS传感器，其中，所述半导体衬底内设置有CMOS器件。上述的MEMS传感器，其中，所述金属层的厚度为7-11μm。上述的MEMS传感器，其中，所述金属层的上表面至所述氧化物层上表面的距离为1-3μm。上述的MEMS传感器，其中，所述硅片层为厚度为25-35μm的N型硅。上述的MEMS传感器，其中，所述隔离结构的材质为氧化物。上述的MEMS传感器，其中，所述接触孔结构包括一接触孔、覆盖该接触孔侧壁以及下表面的夹层结构、充满所述接触孔的金属；所述夹层结构包括TEOS层、Ti层、TiN层，所述TEOS层覆盖所述接触孔的侧壁以及下表面，所述Ti层隔离该TEOS氧化物层和所述TiN层。上述专利技术具有如下优点或者有益效果：本专利技术公开的一种MEMS传感器及其制备方法，通过采用深反应离子刻蚀工艺部分刻蚀键合在氧化物层上表面的硅片至顶部金属层的上表面，形成一闭合的隔离沟槽，并于该隔离沟槽中填充氧化物后，继续在被该隔离沟槽所包围的区域中刻蚀部分剩余的硅片至上述金属层的上表面，形成接触孔，由于已充满氧化物的隔离沟槽取代了直接于接触孔中填充的氧化物层，从而避免了沉积氧化物形成隔离层时造成的接触孔顶部开口变小的情况，使得MEMS传感器的接触孔连接侧壁绝缘工艺更加简单，实践更加容易，进而有效改善了钨填充时会出现空隙以及硅片和接触孔(Sitovia)之间发生的漏电现象。具体附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未可以按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。图1a-1c是本专利技术
技术介绍
中于接触孔中填充金属的流程示意图；图2a-2j是本专利技术实施例中制备MEMS传感器的流程结构示意图；图3是本专利技术实施例中MEMS传感器的结构示意图；图3a是本专利技术一个实施例中MEMS传感器的俯视图；图3b是本专利技术另一个实施例中MEMS传感器的俯视图。具体实施方式下面结合附图和具体的实施例对本专利技术作进一步的说明，但是不作为本专利技术的限定。图2a-2j是本专利技术实施例中制备MEMS传感器的流程结构示意图；如图2a-2j所示：本实施例涉及一种MEMS传感器的制备方法，具体包括以下步骤：S1，提供一半导本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种MEMS传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：提供一半导体衬底，并于该半导体衬底的上表面制备内嵌有金属层的氧化物层；将一硅片键合于所述氧化物层的上表面后，研磨所述硅片至预设的厚度后形成硅片层；继续刻蚀所述硅片层至所述金属层的上表面，形成一闭合的隔离沟槽；于所述隔离沟槽中填充氧化物后，继续在被所述隔离沟槽所包围的区域中刻蚀部分剩余的硅片层至所述金属层的上表面，形成一接触孔；继续于所述接触孔中填充金属。

【技术特征摘要】
1.一种MEMS传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供一半导体衬底，并于该半导体衬底的上表面制备内嵌有金属
层的氧化物层；
将一硅片键合于所述氧化物层的上表面后，研磨所述硅片至预设
的厚度后形成硅片层；
继续刻蚀所述硅片层至所述金属层的上表面，形成一闭合的隔离
沟槽；
于所述隔离沟槽中填充氧化物后，继续在被所述隔离沟槽所包围
的区域中刻蚀部分剩余的硅片层至所述金属层的上表面，形成一接触
孔；
继续于所述接触孔中填充金属。
2.如权利要求1所述的MEMS传感器的制备方法，其特征在于，
所述半导体衬底内形成有CMOS器件。
3.如权利要求1所述的MEMS传感器的制备方法，其特征在于，
所述金属层的厚度为7-11μm。
4.如权利要求1所述的MEMS传感器的制备方法，其特征在于，
所述金属层的上表面至所述氧化物层的上表面的距离为1-3μm。
5.如权利要求1所述的MEMS传感器的制备方法，其特征在于，
所述硅片为厚度大于35μm的N型硅。
6.如权利要求1所述的MEMS传感器的制备方法，其特征在于，
所述预设的厚度的值为25-35μm。
7.如权利要求1所述的MEMS传感器的制备方法，其特征在于，

\t采用深反应离子刻蚀工艺刻蚀所述硅片层至所述金属层的上表面，形
成一闭合的隔离沟槽。
8.如权利要求1所述的MEMS传感器的制备方法，其特征在于，
在被所述隔离沟槽所包围的区域中采用深反应离子刻蚀工艺刻蚀部
分剩余的硅片层至所述金属层的上表面，形成一接触孔。
9.如权利要求1所述的MEMS传感器的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴萍，刘国安，徐伟，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31