MEMS器件及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种MEMS器件及其制造方法，其中用于制造MEMS器件的方法，包括在第一晶圆上形成深槽，所述深槽与可动结构图案相配合；将所述第一晶圆与结构层晶圆相连接；在所述结构层晶圆上形成可动结构后舍弃所述第一晶圆，从而解决了现有体硅工艺中出现的结构层背面损失的问题，同时也不会出现现有硅表面工艺中可动结构加工过程中的钻蚀问题。

【技术实现步骤摘要】
MEMS器件及其制造方法
本专利技术涉及半导体制造领域，尤其涉及一种MEMS器件及其制造方法。
技术介绍
MEMS(MicroElectroMechanicalSystem，微机电系统)器件由于其体积小、成本低、集成性好等特点，已被越来越广泛地应用在如消费电子、医疗、汽车等产品中。其中电容式MEMS陀螺仪，在成本、尺寸、功耗方面远小于其他传统技术的陀螺仪，目前已被广泛用于手机拍照防抖、无人机、机器人和车辆的姿态控制等领域。典型的MEMS器件通常包含机械结构和电路两部分，其中机械结构部分作为执行器或敏感单元，通常为可动结构，能够与外界通过力、声、光、电、热、磁等效应间接互动。作为执行器时，可将电信号导致的机械结构运动转化成各种其他物理量的变化；作为敏感单元时，反之将各种物理量的变化导致的机械结构运动转化成电学参数，再通过电路读取出来。MEMS器件中核心的可动结构部分，通常由微加工技术在硅晶圆上制备，最常见的加工方式有体硅工艺和硅表面工艺两种。上述两种工艺流程均采用干法刻蚀形成可动结构，该步刻蚀决定了核心机械结构的加工精度，对整个MEMS器件的性能影响重大。由于器件结构通常需要较大的深宽比，该步刻蚀通常采用DRIE(DeepReactiveIonEtching，深反应离子刻蚀)。当前DRIE工艺的一个固有问题是无法保证整片晶圆上各区域的刻蚀速率一致。对应于MEMS器件的高深宽比结构，由于所需加工时间较长，刻蚀速率的区别会表现为刻蚀相同时间后，晶圆内部不同区域刻蚀深度不同。因此，为了确保晶圆内所有结构层都被有效刻穿，通常总刻蚀时间会设定为保证刻蚀速率最慢的区域也能被刻穿。在这样的设定下，刻蚀速率快的区域结构层被刻穿后，刻蚀仍会继续进行一段时间，这在采用体硅工艺时会对该区域的可动结构的背面造成损伤，在采用硅表面工艺时会对该区域已经刻蚀完成的沟槽底部造成钻蚀，此外上述损伤和缺陷由于位于可动结构的背面或底部，因此会造成在线监测未能及时发现，从而继续流片，导致浪费后续加工步骤的成本。
技术实现思路
鉴于现有技术中的问题，本专利技术提供一种用于制造MEMS器件的方法，其包括在第一晶圆上形成深槽，所述深槽与可动结构图案相配合；将所述第一晶圆与结构层晶圆相连接；在所述结构层晶圆上形成可动结构后舍弃所述第一晶圆。进一步地，通过设置所述深槽的深度来改善所述可动结构形成过程中刻蚀工艺对所述可动结构的损伤。进一步地，所述结构层晶圆上的可动结构形成后，先将所述结构层晶圆与第二晶圆相连接，再舍弃所述第一晶圆。进一步地，所述第一晶圆与所述结构层晶圆通过第一键合工艺相连接；所述第二晶圆与所述结构层晶圆通过第二键合工艺相连接；所述第一键合工艺与所述第二键合工艺不相同。进一步地，所述结构层晶圆与第二晶圆相连接后，基于所述第一键合工艺与所述第二键合工艺的区别，采用相应工艺使所述第一晶圆与所述结构层晶圆间的键合脱离，而保持所述第二晶圆与所述结构层晶圆间的键合，从而舍弃所述第一晶圆。进一步地，基于所述第一键合工艺所采用的键合介质与所述第二键合工艺所采用的键合介质的刻蚀选择比，通过湿法腐蚀工艺使所述第一晶圆与所述结构层晶圆间的键合脱离，而保持所述第二晶圆与所述结构层晶圆间的键合。进一步地，所述第一键合工艺所采用的键合介质包括氧化硅；所述第二键合工艺所采用的键合介质包括金属。进一步地，所述第一晶圆与所述结构层晶圆相连接后，先在所述结构层晶圆上形成其与所述第二晶圆的键合接触点，再形成所述可动结构。进一步地，在所述结构层晶圆上形成其与所述第二晶圆的键合接触点前，先对所述结构层晶圆进行减薄。本专利技术还提供了一种MEMS器件，其采用上述的方法制备。本申请中的名称“深槽”旨在于指代MEMS器件中的相应结构而采用的半导体制程中的常用名称，其不对槽的深度做特别限定，不应理解为对槽本身深度上限或/和下限的限制。技术效果：本专利技术的用于MEMS器件的制造方法，相比于现有技术，可以有效地改善甚至消除体硅工艺中MEMS器件的可动结构形成过程中，深反应离子刻蚀对可动结构背面局部区域所造成的损伤，即使造成了轻微损伤，也可以通过在线检验及时发现，从而不致于浪费后续加工步骤的成本；并且本专利技术的方法不会发生如硅表面工艺中深反应离子刻蚀对可动结构形成过程中已刻蚀完成的沟槽造成钻蚀这一问题。同时本专利技术的方法通过采用临时晶圆来制作可动结构所正对的深槽，从而使深槽深度不受限制，并且易于调整，工艺实现简单。以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。附图说明图1至图6是典型的体硅工艺加工MEMS器件可动结构过程中的各步骤的截面示意图；图7是体硅工艺加工MEMS器件可动结构过程中产生损伤的示意图；图8至图14是典型的表面工艺加工MEMS器件可动结构过程中的各步骤的截面示意图；图15是表面工艺加工MEMS器件可动结构过程中产生钻蚀的示意图；图16至图26是本专利技术的一个实施例在加工MEMS器件可动结构过程中的各步骤的截面示意图。具体实施方式在本专利技术的实施方式的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对专利技术的限制。附图为原理图或者概念图，各部分厚度与宽度之间的关系，以及各部分之间的比例关系等等，与其实际值并非完全一致。图1至图6示出了典型的体硅工艺加工MEMS器件可动结构过程中的截面示意图，具体流程包括：如图1所示，提供晶圆100，晶圆100可以是例如硅晶圆。如图2所示，在晶圆100上形成深槽101，深槽101的图案与后续需要加工的可动结构的图案相配合，后续可动结构的刻蚀主要是位于深槽101所在的区域。此外，深槽101的深度是需要受到限制的，由于其会影响整个芯片的厚度，为了控制芯片厚度以适应各种薄型产品的需求，如超薄手机、平板，柔性PCB等，从而深槽101的深度不宜太深。如图3所示，在晶圆100表面沉积键合介质层102。如图4所示，将作为结构层的晶圆110与晶圆100键合连接。如图5所示，将晶圆110减薄至预定厚度。如图6所示，在晶圆110正对深槽101的区域采用DRIE形成可动结构111。如前所述，当前DRIE工艺的一个固有问题是无法保证整片晶圆上各区域的刻蚀速率一致。对应于MEMS器件的高深宽比结构，由于所需加工时间较长，刻蚀速率的区别会表现为刻蚀相同时间后，晶圆110内部不同区域刻蚀深度不同。因此，为了确保晶圆100内所有结构层都被有效刻穿，通常总刻蚀时间会设定为保证刻蚀速率最慢的区域也能被刻穿。在这样的设定下，刻蚀本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制造MEMS器件的方法，其特征在于，在第一晶圆上形成深槽，所述深槽与可动结构图案相配合；将所述第一晶圆与结构层晶圆相连接；在所述结构层晶圆上形成可动结构后舍弃所述第一晶圆。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于制造MEMS器件的方法，其特征在于，在第一晶圆上形成深槽，所述深槽与可动结构图案相配合；将所述第一晶圆与结构层晶圆相连接；在所述结构层晶圆上形成可动结构后舍弃所述第一晶圆。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过设置所述深槽的深度来改善所述可动结构形成过程中刻蚀工艺对所述可动结构的损伤。


3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述结构层晶圆上的可动结构形成后，先将所述结构层晶圆与第二晶圆相连接，再舍弃所述第一晶圆。


4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一晶圆与所述结构层晶圆通过第一键合工艺相连接；所述第二晶圆与所述结构层晶圆通过第二键合工艺相连接；所述第一键合工艺与所述第二键合工艺不相同。


5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述结构层晶圆与第二晶圆相连接后，基于所述第一键合工艺与所述第二键合工艺的区别，采用相应工艺使所述第一晶圆与所述结构层晶圆间的键合脱离...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹波，郭梅寒，
申请(专利权)人：深迪半导体上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31