一种CMEMS器件及其制备方法、电子装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种CMEMS器件及其制备方法、电子装置，所述方法包括步骤S1：提供半导体衬底并执行CMOS工艺，以形成CMOS器件，其中，在所述CMOS器件的顶部形成有顶部金属层和第一钝化层，所述第一钝化层包括焊盘区域和密封环区域；步骤S2：图案化所述第一钝化层，以在所述焊盘区域中形成若干第一开口，露出所述顶部金属层；步骤S3：沉积焊盘材料层，以填充所述第一开口并覆盖所述第一钝化层，其中位于所述第一开口区域的焊盘材料层的表面高于所述第一钝化层的表面；步骤S4：执行平坦化步骤，以焊盘材料层的表面齐平；步骤S5：图案化所述焊盘材料层以形成若干焊盘，同时形成密封环；步骤S6：执行MEMS工艺，以在所述CMOS器件上方形成MEMS器件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体领域，具体地，本专利技术涉及一种CMEMS器件及其制备方法、电子装置。
技术介绍
随着半导体技术的不断发展，在传感器(sensor)类产品的市场上，智能手机、集成CMOS和微机电系统(MEMS)器件日益成为最主流、最先进的技术，并且随着技术的更新，并朝尺寸小、性能高和功耗低的方向发展。为了提高半导体器件的性能，可以将CMOS工艺和MEMS工艺集成，得到CMOS MEMS(CMEMS)器件，CMOS MEMS器件突破在单晶片中整合互补式金属氧化物半导体(CMOS)及微机电系统(MEMS)电路的技术挑战，正在逐步打破石英晶体在频率控制和定时产品领域的完全垄断局面，与任何其他集成MEMS的方法相比，CMOS MEMS技术可以在CMOS电路上直接进行MEMS器件的模块化后处理，具有任何其他工艺所不具备的优点。由于CMOS MEMS器件需要在真空环境下工作，以提高器件的性能以及高频率稳定性，因此需要形成覆盖晶圆，如何将覆盖晶圆接合至所述CMOSMEMS器件成为制备工艺中一个很大的挑战，其中典型的问题是密封环和金属焊盘的制备，现有技术中所述CMOS MEMS器件的制备方法如图1a-1d所示，首先如图1a-1b所示，执行CMOS工艺形成CMOS器件10，然后在所述CMOS器件的顶部形成顶部金属层和钝化层101，接着图案化所述钝化层101，以形成第一开口并填充焊盘材料，以在所述顶部金属层上形成金属焊盘103，同时形成密封环102，其中，所述金属焊盘103位于所述密封环102的外侧，如图1a所示，所述密封环和所述金属焊盘分别用于键合和与外部电源相连接；接着执行MEMS工艺，如图1c所示，在所述MEMS工艺中形成若干MEMS器件，例如在所述密封环102和所述金属焊盘103上形成若干个包括粘结层的接触塞104；在完成所述MEMS工艺之后，形成硬掩膜层105并图案化以将所述金属焊盘以及密封环打开，实现覆盖晶圆的接合和外部电源的连接，在该过程中，由于所述密封环和所述金属焊盘不在同一水平面上，将会导致
以下两种问题：(1)在所述打开过程中如果蚀刻至所述密封环表面，所述接触塞104表面的粘结层很难蚀刻，同时所述金属焊盘的表面更低，如图1b所示，具有高度差H，这将导致在所述金属焊盘的表面形成氧化物残留，如图1d所示，所述氧化物残留会导致器件可靠性的降低。(2)如果蚀刻残留的所述氧化物，则所述密封环的表面则会产生很多的腐蚀缺陷，同时降低所述密封环的厚度，从而使所述密封环的厚度偏小，导致在覆盖晶圆接合中出现问题。现有技术中通常通过两个步骤来进行蚀刻，首先确保在在第一次蚀刻之后在所述密封环区域中的接触塞上仍保留接触塞材料SiGe，然后进行第二次蚀刻，以确保正常的焊盘区域中没有氧化物残留，但是所述方法的工艺窗口非常难以控制。因此，需要对目前所述CMOS MEMS器件的制备方法作进一步的改进，以便消除上述问题，进一步提高器件的可靠性。
技术实现思路
在
技术实现思路
部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本专利技术的
技术实现思路
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。本专利技术为了克服目前存在问题，提供了一种CMEMS器件的制备方法，包括：步骤S1：提供半导体衬底并执行CMOS工艺，以形成CMOS器件，其中，在所述CMOS器件的顶部形成有顶部金属层和第一钝化层，所述第一钝化层包括焊盘区域和密封环区域；步骤S2：图案化所述第一钝化层，以在所述焊盘区域中形成若干第一开口，露出所述顶部金属层；步骤S3：沉积焊盘材料层，以填充所述第一开口并覆盖所述第一钝化层，其中位于所述第一开口区域的焊盘材料层的表面高于所述第一钝化层的表面；步骤S4：执行平坦化步骤，以使位于所述第一开口区域的焊盘材料层的表面与位于所述密封环区域上的焊盘材料层的表面齐平；步骤S5：图案化所述焊盘材料层以在所述焊盘区域形成若干焊盘，同时在所述密封环区域形成密封环；步骤S6：执行MEMS工艺，以在所述CMOS器件上方形成MEMS器件。可选地，在所述步骤S3中，所述焊盘位于所述密封环的外侧。可选地，形成所述MEMS器件之后所述步骤S6还包括：步骤S61：沉积第二钝化层，以覆盖所述密封环和所述焊盘；步骤S62：图案化所述第二钝化层，以形成若干第二开口；步骤S63：在所述第二开口中填充SiGe材料层。可选地，所述步骤S63中在沉积所述导电材料之前还包括在所述第二开口的表面形成粘结层的步骤。可选地，所述方法还进一步包括：步骤S7：打开所述密封环区域和所述焊盘区域，以露出部分所述焊盘和部分所述密封环；步骤S8：通过露出的所述密封环将所述CMEMS器件与覆盖晶圆接合，并将露出的所述焊盘与外部电源连接。可选地，所述步骤S7包括：步骤S71：在第二钝化层上形成硬掩膜层和图案化的光刻胶层；步骤S72：以所述光刻胶层为掩膜蚀刻所述硬掩膜层，以在所述硬掩膜层中形成第三开口；步骤S73：以所述硬掩膜层为掩膜进行蚀刻，以去除露出的部分接触孔和所述第二钝化层并形成第四开口，以露出部分所述密封环和部分所述焊盘。可选地，在所述步骤S3中，所述焊盘材料层选用金属Al。可选地，在所述步骤S1中，所述钝化层包括依次沉积的SiN层、TEOS层和SiON层。本专利技术还提供了一种上述的方法制备得到的CMEMS器件。本专利技术还提供了一种电子装置，包括上述的CMEMS器件。本专利技术为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种CMEMS器件的制备方法，在所述方法中在沉积焊盘材料层之后之后执行平坦化的步骤，以使图案化之后得到的所述密封环和所述金属焊盘具有相同的高度，在同一水平面上，可以极大的扩大工艺窗口，更加容易控制，提高了CMEMS器件的可靠性。本专利技术的优点在于：(1)在所述金属焊盘区域中没有氧化物残留。(2)所述密封环区域可以避免腐蚀缺陷。附图说明本专利技术的下列附图在此作为本专利技术的一部分用于理解本专利技术。附图中示出了本专利技术的实施例及其描述，用来解释本专利技术的装置及原理。在附图中，图1a-1d为现有技术中所述CMEMS器件的制备过程示意图；图2a-2d为本专利技术一具体实施方式中所述CMEMS器件的制备过程示意图；图3为本专利技术一具体实施方式中所述CMEMS器件的制备工艺流程图。具体实施方式在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本专利技术更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本专利技术可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本专利技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。应当理解的是，本专利技术能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本专利技术的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种CMEMS器件的制备方法，包括：步骤S1：提供半导体衬底并执行CMOS工艺，以形成CMOS器件，其中，在所述CMOS器件的顶部形成有顶部金属层和第一钝化层，所述第一钝化层包括焊盘区域和密封环区域；步骤S2：图案化所述第一钝化层，以在所述焊盘区域中形成若干第一开口，露出所述顶部金属层；步骤S3：沉积焊盘材料层，以填充所述第一开口并覆盖所述第一钝化层，其中位于所述第一开口区域的焊盘材料层的表面高于所述第一钝化层的表面；步骤S4：执行平坦化步骤，以使位于所述第一开口区域的焊盘材料层的表面与位于所述密封环区域上的焊盘材料层的表面齐平；步骤S5：图案化所述焊盘材料层以在所述焊盘区域形成若干焊盘，同时在所述密封环区域形成密封环；步骤S6：执行MEMS工艺，以在所述CMOS器件上方形成MEMS器件。

【技术特征摘要】
1.一种CMEMS器件的制备方法，包括：步骤S1：提供半导体衬底并执行CMOS工艺，以形成CMOS器件，其中，在所述CMOS器件的顶部形成有顶部金属层和第一钝化层，所述第一钝化层包括焊盘区域和密封环区域；步骤S2：图案化所述第一钝化层，以在所述焊盘区域中形成若干第一开口，露出所述顶部金属层；步骤S3：沉积焊盘材料层，以填充所述第一开口并覆盖所述第一钝化层，其中位于所述第一开口区域的焊盘材料层的表面高于所述第一钝化层的表面；步骤S4：执行平坦化步骤，以使位于所述第一开口区域的焊盘材料层的表面与位于所述密封环区域上的焊盘材料层的表面齐平；步骤S5：图案化所述焊盘材料层以在所述焊盘区域形成若干焊盘，同时在所述密封环区域形成密封环；步骤S6：执行MEMS工艺，以在所述CMOS器件上方形成MEMS器件。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述焊盘位于所述密封环的外侧。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，形成所述MEMS器件之后所述步骤S6还包括：步骤S61：沉积第二钝化层，以覆盖所述密封环和所述焊盘；步骤S62：图案化所述第二钝化层，以形成若干第二开口；步骤S63：在所述第二开口中填充SiGe材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：何昭文，李杨珍，
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