MEMS器件、器件和MEMS热传感器的制造方法技术

公开了微电子机械系统(MEMS)热传感器的结构以及用于制造MEMS热传感器的方法。一种制造MEMS热传感器的方法包括：在衬底上形成分别具有第一电极指和第二电极指的第一感测电极和第二感测电极，以及形成在一对第一电极指之间具有矩形横截面的图案化层。第一电极指和第二电极指以交叉指型配置形成并且悬置于衬底之上。该方法还包括改性图案化层以在该对第一电极指之间具有弯曲横截面，在改性图案化层上形成弯曲的感测元件以耦合到该对第一电极指，以及去除改性图案化层。本发明专利技术的实施例还涉及MEMS器件和器件的制造方法。

Manufacturing methods of MEMS devices, devices and MEMS Thermal Sensors

【技术实现步骤摘要】
MEMS器件、器件和MEMS热传感器的制造方法
本专利技术的实施例涉及MEMS器件、器件和MEMS热传感器的制造方法。
技术介绍
微电子机械系统(MEMS)用于各种传感器器件，诸如加速计、压力传感器、热传感器和位置传感器。MEMS传感器器件的操作可以基于电容感测技术，电容感测技术将感测元件的机械运动转换成电信号。机械运动可以响应于由MEMS传感器器件的感测元件接收或施加至MEMS传感器器件的感测元件的输入。电信号可以用于测量由感测元件感测的输入的特性。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种制造微电子机械系统(MEMS)热传感器的方法，包括：在衬底上形成分别具有第一电极指和第二电极指的第一感测电极和第二感测电极，其中，所述第一电极指和所述第二电极指以交叉指型配置形成并且悬置于所述衬底之上；形成在一对第一电极指之间具有矩形横截面的图案化层；改性所述图案化层以在所述一对第一电极指之间具有弯曲横截面；在改性图案化层上形成弯曲的感测元件以耦合到所述一对第一电极指；以及去除所述改性图案化层。本专利技术的另一实施例提供了一种制造器件的方法，包括：在衬底上形成分别具有可移动的第一电极指和第二电极指的第一感测电极和第二感测电极，其中，所述第一电极指和所述第二电极指以交叉指型配置形成；在一对第一电极指之间形成具有弯曲横截面的图案化层；在所述图案化层上形成弯曲的支撑元件以耦合到所述一对第一电极指；在所述弯曲的支撑元件上形成弯曲的感测元件；以及去除所述图案化层。本专利技术的又一实施例提供了一种微电子机械系统(MEMS)器件，包括：具有多个第一电极指的第一感测电极；具有多个第二电极指的第二感测电极，其中，所述多个第一电极指和所述多个第二电极指以交叉指型配置布置并且悬置于衬底上方；弯曲的感测元件，耦合到所述多个第一电极指的相邻的第一电极指，其中，所述弯曲的感测元件配置为响应于由所述弯曲的感测元件感测的温度而移动所述相邻的第一电极指并且改变所述第一感测电极和所述第二感测电极之间的电容；以及电路，耦合到所述第一感测电极和所述第二感测电极，并且配置为基于所述第一感测电极和所述第二感测电极之间的所述电容来测量所述温度。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。应该强调，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制并且仅用于说明的目的。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至图1C分别示出了根据一些实施例的MEMS热传感器的等距视图、截面图和顶视图。图2至图3示出了根据一些实施例的具有测量接触焊盘的各种配置的MEMS热传感器的顶视图。图4至图5示出了根据一些实施例的具有电极指的各种结构的MEMS热传感器的顶视图。图6至图14示出了根据一些实施例的感测元件的各种顶视图。图15至图20示出了根据一些实施例的具有感测元件的各种配置的MEMS热传感器的截面图。图21至图28示出了根据一些实施例的具有感测元件和电极指的各种配置的MEMS热传感器的等距视图。图29示出了根据一些实施例的MEMS热传感器的截面图。图30示出了根据一些实施例的MEMS热传感器的顶视图。图31是根据一些实施例的用于制造MEMS热传感器的方法的流程图。图32A至图44A示出了根据一些实施例的MEMS热传感器在其制造工艺的各个阶段的等距视图。图32B至图44B示出了根据一些实施例的MEMS热传感器在其制造工艺的各个阶段的截面图。现在将参考附图描述示例性实施例。在附图中，相同的附图标记通常表示相同的、功能相似的和/或结构相似的元件。具体实施方式以下公开内容提供了许多用于实现本专利技术的不同特征不同的实施例或实例。下面描述了组件和布置的具体实施例或实例以简化本专利技术。当然这些仅是实例而不旨在限制。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。如本文使用的，在第二部件上形成第一部件是指形成与第二部件直接接触的第一部件。此外，本专利技术可以在各个示例中重复参考数字和/或字母。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。此外，为了便于描述，本文中可以使用诸如“在…下方”、“在…下面”、“下部”、“在…上面”、“上部”等的空间关系术语，以描述如图中所示的一个元件或部件与另一元件或部件的关系。除了图中所示的方位外，空间关系术语旨在包括器件在使用或操作工艺中的不同方位。装置可以以其它方式定位(旋转90度或在其它方位)，并且在本文中使用的空间关系描述符可以同样地作相应地解释。应注意，说明书中对“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”、“示例性”等的引用指的是所描述的实施例可以包括特定部件、结构或特性，但是每个实施例可以不必包括特定的部件、结构或特性。而且，这些短语不一定指的是同一实施例。此外，当结合实施例描述特定部件、结构或特性时，无论是否明确描述，结合其他实施例实现这样的部件、结构或特性将在本领域技术人员的知识范围内。应理解，本文中的措辞或术语是出于描述而非限制的目的，使得本说明书的术语或措辞将由相关领域的技术人员鉴于本文的教导解释。如本文所使用的，术语“约”表示可以基于与主题半导体器件相关联的特定技术节点而变化的给定量的值。在一些实施例中，基于特定技术节点，术语“约”可以指示在例如值的5-30％内变化的给定量的值(例如，值的±5％、±10％、±20％或±30％)。如本文所使用的，术语“基本上”表示可以基于与主题半导体器件相关联的特定技术节点而变化的给定量的值。在一些实施例中，基于特定技术节点，术语“基本上”可以指示在例如目标(或预期)值的±5％内变化的给定量的值。本专利技术提供了MEMS热传感器的示例结构以及用于制造MEMS热传感器的示例方法。MEMS热传感器可配置为基于电容感测技术来测量温度。在一些实施例中，MEMS热传感器可以具有一对电容感测电极，其中交叉指型电极指连接到弯曲感测元件。感测元件可以配置为感测温度并在电极指中产生机械运动，这可以导致感测电极之间的电容变化。基于感测电极之间的电容，MEMS热传感器可以测量由感测元件感测的温度。与具有非弯曲(例如，平坦)感测元件的传感器相比，本文公开的感测元件的弯曲配置实现电极指的双向机械运动，并且因此响应于由弯曲感测元件感测的温度，在横向方向上产生更宽范围的机械运动。在一些实施例中，与具有非弯曲感测元件的传感器相比，耦合到弯曲感测元件的每个电极指的机械运动范围增加约10％至约50％(例如，约15％、约20％、约25％、约30％、约35％、约40％或约45％)。在一些实施例中，耦合到弯曲感测元件的每个电极指的机械运动范围可以是约1nm至约100μm(例如，约5nm、约10nm、约20nm、约50nm、约100nm、约200nm本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造微电子机械系统(MEMS)热传感器的方法，包括：/n在衬底上形成分别具有第一电极指和第二电极指的第一感测电极和第二感测电极，其中，所述第一电极指和所述第二电极指以交叉指型配置形成并且悬置于所述衬底之上；/n形成在一对第一电极指之间具有矩形横截面的图案化层；/n改性所述图案化层以在所述一对第一电极指之间具有弯曲横截面；/n在改性图案化层上形成弯曲的感测元件以耦合到所述一对第一电极指；以及/n去除所述改性图案化层。/n

【技术特征摘要】
20180927 US 62/737,439;20190510 US 16/408,7691.一种制造微电子机械系统(MEMS)热传感器的方法，包括：
在衬底上形成分别具有第一电极指和第二电极指的第一感测电极和第二感测电极，其中，所述第一电极指和所述第二电极指以交叉指型配置形成并且悬置于所述衬底之上；
形成在一对第一电极指之间具有矩形横截面的图案化层；
改性所述图案化层以在所述一对第一电极指之间具有弯曲横截面；
在改性图案化层上形成弯曲的感测元件以耦合到所述一对第一电极指；以及
去除所述改性图案化层。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，改性所述图案化层包括退火所述图案化层。


3.根据权利要求1所述的方法，其中，形成所述第一感测电极和所述第二感测电极包括：
在所述衬底中形成凹槽；
将晶圆接合到具有所述凹槽的所述衬底的侧面上的凸起区域；以及
减薄接合的晶圆。


4.根据权利要求3所述的方法，还包括：
在所述凹槽中形成第一牺牲层；
在所述第一牺牲层上与所述第一电极指和所述第二电极指之间的空间内形成第二牺牲层；以及
在去除所述改性图案化层之后去除所述第一牺牲层和所述第二牺牲层。


5.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述弯曲的感测元件和所述改性图案化层之间形成支撑元件。


6.根据权利要求1所述的方法，其中，形成所述弯曲的感测元件包括：
形成所述弯曲的感测元件的第一元件；以及
在形成所述第一元件之后形成所述弯曲...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪蔡豪，郭仕奇，
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