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。该衬底结构包括盖和微电子机械系统(MEMS)衬底。该盖具有腔，并且MEMS衬底设置在盖上。MEMS衬底具有暴露腔的多个孔洞，并且该孔洞的纵横比大于30。本发明专利技术的实施例还涉及半导体结构及其制造方法。

Substrate structure, semiconductor structure and manufacturing method thereof

The present invention provides a substrate structure for a microelectronic mechanical system (MEMS) device. The substrate structure includes a cover and a microelectronic mechanical system (MEMS) substrate. The cap has a cavity and the MEMS substrate is disposed on the lid. The MEMS substrate has a plurality of apertures exposing the cavity, and the aspect ratio of the hole is greater than 30. Embodiments of the present invention also relate to semiconductor structures and methods of manufacture.

【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器件，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
集成电路(IC)的制造已经大大地受到增加半导体器件中形成的集成电路的密度的需求的驱动。这通常是通过实施更多积极的设计规则以允许形成的IC器件的更大的密度来完成。然而，诸如晶体管的IC器件的增加的密度也已经增加了处理具有减小的部件尺寸的半导体器件的复杂性。微电子机械系统(MEMS)是一种通常称为微型机械和电子机械元件(即，器件和结构)(使用微制造技术制成)的技术。近年来，MEMS结构是在集成电路技术的领域中发展起来的，其中，在衬底上形成的MEMS器件以机械和电部件为特征。MEMS器件包括诸如传感器、阀门、齿轮、致动器、反光镜、加热器、打印机喷嘴等。一般地，MEMS结构包括具有MEMS器件和盖结构的衬底结构，并且MEMS器件放置在盖结构之间。在MEMS结构的制造工艺中，进一步改进是在按比例缩小工艺中不断满足性能需求所必需的。
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：盖，具有腔；以及微电子机械系统(MEMS)衬底，设置在所述盖上，所述MEMS衬底具有暴露所述腔的多个孔洞，并且所述孔洞的纵横比大于30。本专利技术的另一实施例提供了一种制造半导体结构的方法，所述方法包括：在第一衬底中形成沟槽；将具有第二子孔洞的第二衬底堆叠在所述第一衬底上，并且所述第二子孔洞暴露所述沟槽；将具有腔的盖接合在所述第二衬底上；以及减小所述第一衬底的厚度以将所述沟槽转变为第一子孔洞。本专利技术的又一实施例提供了一种制造半导体结构的方法，所述方法包括：接收具有腔的盖；在所述腔中填充第一支撑层；形成第一衬底以覆盖所述第一支撑层；在所述第一衬底中形成第一子孔洞以暴露所述第一支撑层；在所述第一子孔洞中填充第二支撑层；形成第二衬底以覆盖所述第二支撑层；在所述第二衬底中形成第二子孔洞以暴露所述第二支撑层；以及去除所述第一支撑层和所述第二支撑层。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个方面。应该指出，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1A是根据一些实施例的MEMS衬底的示意性顶视图。图1B是根据一些实施例的用于MEMS器件的衬底结构的示意性截面图。图1C是根据一些实施例的半导体结构的示意性截面图。图2示出了根据各个实施例的制造半导体结构的方法的流程图。图3A至图3E是根据各个实施例的处于制造的中间阶段的图1C中的半导体结构的截面图。图4示出了根据各个实施例的制造半导体结构的另一方法的流程图。图5A至图5G是根据各个实施例的处于制造的中间阶段的图1C中的半导体结构的截面图。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，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例。此外，本专利技术可在各个实施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)原件或部件的关系。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出相应的解释。一般地，抛光晶圆至期望的厚度，并且在晶圆中形成孔洞以限定诸如弹簧和加速度计的不同的微电子机械系统(MEMS)结构。由于MEMS结构的尺寸随着半导体器件的部件尺寸的减小而减小，因此MEMS结构的厚度必须增大以满足MEMS结构的需求(诸如加速度计的质量和弹簧的强度)。然而，MEMS结构的厚度受到加工能力限制。具体地，通过本技术形成的孔洞的纵横比限于小于30的值，并且因此该孔洞不能穿透具有更大厚度的晶圆以及限定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。该衬底结构和半导体结构包括孔洞，并且孔洞的纵横比大于30以满足下一代的半导体结构的需求。图1A是根据一些实施例的MEMS衬底120的示意性顶视图。如图1A所示，MEMS衬底120包括多个孔洞122以限定不同的MEMS结构124。具体地，图1A中的MEMS结构124是弹簧124a、加速度计124b和电容器极板124c，但是不限于此。弹簧124a支撑加速度计124b并且允许加速度计124b在不同的方向上移动(例如，+x、-x、+y、-y、+z或–z方向上)。此外，加速度计124b和电容器极板124c都是导电的，并且因此形成电容器。在一些实施例中，MEMS衬底120是加速计。如果MEMS衬底120不感测加速度，则加速度计124b位于平衡点处。当MEMS衬底120在一个方向上感测加速度时，加速度计124b移动至与加速度方向相对的方向上。因此，相应地改变了加速度计124b和电容器极板124c之间的电容。通过测量电容的改变，计算加速度率和加速度方向。在各个实施例中，MEMS结构124是任何合适的结构。MEMS结构124的实例还可以包括但是不限于致动器、传感器、阀门、齿轮、陀螺仪、杠杆和铰链。MEMS结构124的共同应用还包括压力传感器、陀螺仪、罗盘、扩音器、振荡器、致动器、反光镜、加热器和打印机喷嘴。图1B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包括盖110和MEMS衬底120。盖110包括腔112，并且MEMS衬底120设置在盖110上。腔112通过MEMS衬底120的孔洞122暴露，并且孔洞122的纵横比大于30。孔洞122的纵横比是孔洞122的深度D和孔洞122的宽度W的比率。在一些实施例中，孔洞122的宽度W在从约1μm至约2μm的范围内。在一些实施例中，孔洞122的深度D在从约60μm至约90μm的范围内。在一些实施例中，衬底结构10还包括设置在盖110和MEMS衬底120之间的蚀刻停止层。用不同的方式解释为，蚀刻停止层位于朝向MEMS衬底120的盖110的表面上。在各个实施例中，孔洞122的纵横比为35、40、45、50、55、60、65、70、75、75、80、85、90，但是不限于此。在一些实施例中，盖110和MEMS衬底120是块状硅衬底。在各个实施例中，盖110和MEMS衬底120包括元素半导体，包括单晶、多晶和/或非晶结构的硅或锗。在各个实施例中，盖110和MEMS衬底120包括化合物半导体，包括碳化硅、砷化镓、磷化镓、磷化铟、砷化铟和/或锑化铟。在各个实施例中，盖110和MEMS衬底120包括合金半导体，包括SiGe、GaAsP、AlInAs、AlGaAs、GaInAs、GaInP和/或GaInAsP；任何其它合适的材料；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：盖，具有腔；以及微电子机械系统(MEMS)衬底，设置在所述盖上，所述MEMS衬底具有暴露所述腔的多个孔洞，并且所述孔洞的纵横比大于30。

【技术特征摘要】
2015.10.28 US 14/925,8671.一种用于微电子机械系统(MEMS)器件的衬底结构，包括：盖，具有腔；以及微电子机械系统(MEMS)衬底，设置在所述盖上，所述MEMS衬底具有暴露所述腔的多个孔洞，并且所述孔洞的纵横比大于30。2.根据权利要求1所述的衬底结构，还包括：蚀刻停止层，设置在所述盖和所述MEMS衬底之间。3.根据权利要求1所述的衬底结构，其中，所述孔洞的宽度在从1μm至2μm的范围内。4.根据权利要求1所述的衬底结构，其中，所述孔洞的深度在从60μm至90μm的范围内。5.根据权利要求1所述的衬底结构，其中，所述MEMS衬底还包括多个MEMS结构。6.根据权利要求5所述的衬底结构，其中，所述MEMS结构包括加速度计、弹簧和电容器极板。7.根据权利要求1所述的衬底结构，其中，所述盖和所述MEMS衬底是其中无有源...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪蔡豪，郭仕奇，李宗宪，刘陶承，
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