衬底结构、半导体结构及其制造方法技术

本发明专利技术提供了用于微电子机械系统(MEMS)器件的衬底结构、半导体结构及其制造方法。在各个实施例中，用于MEMS器件的衬底结构包括衬底、MEMS器件和抗粘层。MEMS器件位于衬底上方。抗粘层位于MEMS器件的表面上，并且包括非晶碳、聚四氟乙烯、氧化铪、氧化钽、氧化锆或它们的组合。

【技术实现步骤摘要】
衬底结构、半导体结构及其制造方法
本专利技术的实施例涉及集成电路，更具体地，涉及衬底结构、半导体结构及其制造方法。
技术介绍
微电子机械系统(MEMS)是通常称为小型化器件的技术，该小型化器件结合电子和机械组件。MEMS器件用于各种环境中，诸如加速计、压力传感器、陀螺仪、罗盘、振荡器、驱动器、反射镜、加热器和打印机喷头，并且近来发展为被合并入集成电路(IC)器件。通常地，MEMS结构包括具有MEMS器件的衬底结构和盖结构，并且MEMS器件定位在衬底结构和盖结构之间。随着技术的进步，期望具有带有增强的灵敏度的MEMS结构，这可以通过易活动的MEMS器件实现。然而，易活动的MEMS器件在使用期间易于粘在MEMS结构的衬底上。因此，对具有改进的抗粘性能的MEMS结构存在需求。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种用于微电子机械系统(MEMS)器件的衬底结构，包括：衬底；MEMS器件，位于所述衬底上方；以及抗粘层，位于所述MEMS器件的表面上，并且包括非晶碳、聚四氟乙烯、氧化铪、氧化钽、氧化锆或它们的组合。本专利技术的另一实施例提供了一种半导体结构，包括：第一衬底，具有第一部分；第二衬底，基本上平行于所述第一衬底，并且具有与所述第一部分基本上对准的第二部分；MEMS器件，位于所述第一部分和所述第二部分之间；凸块结构，位于所述第二部分上；以及抗粘层，位于面向所述第二部分的所述MEMS器件的表面上、或位于所述第二部分的表面上、或位于面向所述第二部分的所述MEMS器件的表面和所述第二部分的表面上，并且所述抗粘层包括非晶碳、聚四氟乙烯、氧化铪、氧化钽、氧化锆或它们的组合。本专利技术的又一实施例提供了一种用于制造半导体结构的方法，所述方法包括：提供第一衬底；在所述第一衬底上方形成MEMS衬底；图案化所述MEMS衬底以形成MEMS器件；提供第二衬底，在所述第二衬底上具有凸块结构；在面向所述第二衬底的所述MEMS器件的表面上、或在面向所述MEMS器件的所述第二衬底的表面上、或在面向所述第二衬底的所述MEMS器件的表面和面向所述MEMS器件的所述第二衬底的表面上形成抗粘层，并且所述抗粘层包括非晶碳、聚四氟乙烯、氧化铪、氧化钽、氧化锆或它们的组合；以及将所述第一衬底与所述第二衬底接合。附图说明当结合附图进行阅读时，从以下详细描述可最佳理解本专利技术的各方面。应该注意，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各个部件的尺寸可以任意地增大或减小。图1是根据一些实施例的用于微电子机械系统(MEMS)器件的衬底结构的示意性截面图。图2A是根据一些实施例的半导体结构的示意性截面图。图2B是根据一些实施例的半导体结构的示意性截面图。图2C是根据一些实施例的半导体结构的示意性截面图。图3是根据一些实施例的示出用于制造半导体结构的方法的流程图。图4A至图4J是根据一些实施例的处于制造半导体结构的各个阶段的截面图。图5A至图5I是根据一些实施例的处于制造半导体结构的各个阶段的截面图。图6A至图6I是根据一些实施例的处于制造半导体结构的各个阶段的截面图。具体实施方式以下公开内容提供了许多用于实现所提供主题的不同特征的不同实施例或实例。下面描述了组件和布置的具体实例以简化本专利技术。当然，这些仅仅是实例，而不旨在限制本专利技术。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接触形成的实施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之间可以形成额外的部件，从而使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。此外，本专利技术可在各个实例中重复参考标号和/或字符。该重复是为了简单和清楚的目的，并且其本身不指示所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。而且，为便于描述，在此可以使用诸如“在…之下”、“在…下方”、“下部”、“在…之上”、“上部”等的空间相对术语，以描述如图所示的一个元件或部件与另一个(或另一些)元件或部件的关系。除了图中所示的方位外，空间相对术语旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。装置可以以其他方式定向(旋转90度或在其他方位上)，而本文使用的空间相对描述符可以同样地作相应的解释。如上所述，改进具有增强的灵敏度的微电子机械系统(MEMS)结构的抗粘性能变得更具挑战性。为了增强MEMS结构的灵敏度，MEMS结构内的MEMS器件必须易活动以更灵敏地移动。然而，在MEMS结构的使用期间容易发生易活动的MEMS器件粘在MEMS结构的衬底上。MEMS器件的粘滞作用的发生取决于毛细作用力、范德华力、MEMS器件和衬底的表面的静电力、以及MEMS器件的恢复力。MEMS器件的恢复力必须大于毛细作用力、范德华力和静电力的总和以使MEMS器件回到之前位置而不粘在衬底上。当前，在MEMS结构中施加自组装单层(SAM)涂层以防止MEMS器件粘在MEMS结构的衬底上。SAM涂层具有疏水和低粘合力的抗粘性能，并且有益于减小衬底的毛细作用力。然而，SAM涂层对热工艺以及在形成SAM涂层之后在高温下实施的大多数工艺具有较差的抗性，诸如接合工艺和封装工艺。在热工艺之后，SAM涂层的抗粘性能会降低。因此，需要不断发展具有改进的抗粘性能的MEMS结构。为了解决上述问题，本专利技术提供了用于MEMS器件的衬底结构、半导体结构及其制造方法。衬底结构和半导体结构包括抗粘层，抗粘层可以防止MEMS器件在半导体结构的使用期间粘在衬底上。图1是根据一些实施例的用于MEMS器件的衬底结构10的示意性截面图。衬底结构10包括衬底110、MEMS器件130和抗粘层150。MEMS器件130位于衬底110上方。抗粘层150位于MEMS器件130的表面上，并且包括非晶碳(α-碳)、聚四氟乙烯(铁氟龙)、氧化铪(HfO2)、氧化钽(Ta2O5)、氧化锆(ZrO2)或它们的组合。衬底110可以包括硅衬底或诸如陶瓷衬底的非硅衬底。在一些实施例中，衬底110包括元素半导体，诸如晶体结构、多晶结构和非晶结构的硅或锗；化合物半导体，诸如碳化硅、砷化镓、磷化镓、磷化铟、砷化铟和锑化铟；合金半导体，诸如SiGe、GaAsP、AlInAs、AlGaAs、GaInAs、GaInP和GaInAsP；或它们的组合。在一些实施例中，衬底结构10包括位于衬底110上方的接合环112以接合衬底110和用于MEMS器件130的另一衬底(未示出)。衬底结构还可以包括位于面向MEMS器件的衬底上的蚀刻停止层。MEMS器件130可以是任何合适的器件。MEMS器件130的实例包括但不限于弹簧、质量检测器、驱动器、传感器、阀、齿轮、陀螺仪、控制杆和铰链。MEMS器件130的通常应用可以包括加速计、压力传感器、陀螺仪、罗盘、麦克风、振荡器、驱动器、反射镜、加热器和打印机喷头。抗粘层150包括诸如非晶碳和铁氟龙的疏水材料或者诸如非晶碳、氧化铪(HfO2)、氧化钽(Ta2O5)和氧化锆(ZrO2)的具有低粘合力的材料。因此，位于MEMS器件130上的抗粘层150可以防止MEMS器件130粘在用于MEMS器件130的另一衬底上。此外，抗粘层150的材料是高耐热的，并且因此可以在随后的接合和封装工艺之后保持抗粘层150的疏水和/或低粘合力的性能。抗粘层150可以减小抗粘层150所沉积的表面(即，MEMS器件130的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于微电子机械系统(MEMS)器件的衬底结构，包括：衬底；MEMS器件，位于所述衬底上方；以及抗粘层，位于所述MEMS器件的表面上，并且包括非晶碳、聚四氟乙烯、氧化铪、氧化钽、氧化锆或它们的组合。

【技术特征摘要】
2015.01.16 US 14/599,2181.一种用于微电子机械系统MEMS器件的衬底结构，包括：第一衬底；MEMS器件，位于所述第一衬底上方；接合环，包括接合锚，其中，所述接合锚和所述MEMS器件从同一MEMS衬底蚀刻而来；以及抗粘层，仅位于所述MEMS器件的上表面上但不设置在所述MEMS器件的侧壁表面上，并且所述接合环的上表面比所述抗粘层的上表面更加突出于所述MEMS器件的上表面，并且包括非晶碳、氧化铪、氧化钽、氧化锆或它们的组合。2.根据权利要求1所述的衬底结构，还包括：蚀刻停止层，位于所述第一衬底上。3.一种半导体结构，包括：第一衬底，具有第一部分；第二衬底，平行于所述第一衬底，并且具有与所述第一部分基本上对准的第二部分；MEMS器件，位于所述第一部分和所述第二部分之间；接合环，包括接合锚，其中，所述接合锚和所述MEMS器件从同一MEMS衬底蚀刻而来，并且所述MEMS衬底与所述第二衬底接合；凸块结构，位于所述第二部分上；以及抗粘层，仅位于面向所述第二部分的所述MEMS器件的上表面上、或仅位于面向所述第二部分的所述MEMS器件的上表面和所述第二部分的表面上但不设置在所述MEMS器件的侧壁表面上，所述接合环的上表面比所述抗粘层的上表面更加突出于所述MEMS器件的上表面，并且所述抗粘层包括非晶碳、氧化铪、氧化钽、氧化锆或它们的组合。4.根据权利要求3所述的半导体结构，还包括：蚀刻停止层，位于所述第一部分上。5.根据权利要求3所述的半导体结构，还包括：接合焊盘，位于所述第二衬底上方并且与所述接合环接合。6.根据权利要求5所述的半导体结构，其中，所述接合环包括第一金属层，所述接合焊盘包括第二金属层，并且所述第一金属层和所述第二金属层由不同的材料制成。7.根据权利要求6所述的半导体结构，其中，所述第一金属层由锗制成，并且所述第二金属层由铝铜制成。8.根据权利要求5所述的半导体结构，其中，所述接合环包括第一金属层，所述接合焊盘包括第二金属层以及夹在所述第一金属层和所述第二金属层之间的第三金属层，其中，所述第一金属层和所述第二金属层...

【专利技术属性】
技术研发人员：张仪贤，吴咨亨，郑创仁，林诗玮，杜荣国，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71