揭示一种提供CMOS‑MEMS结构的方法。本方法包含图型化MEMS致动器衬底上的第一顶端金属及CMOS衬底上的第二顶端金属。MEMS致动器衬底与CMOS衬底各于其上包括氧化层。本方法包括蚀刻MEMS致动器衬底及底座衬底上的各氧化层，利用第一接合步骤将MEMS致动器衬底的经图型化的第一顶端金属接合至底座衬底的经图型化的第二顶端金属。最后，本方法包括将致动器层蚀刻成MEMS致动器衬底，并且利用第二接合步骤将MEMS致动器衬底接合至MEMS握把衬底。
Manufacturing method and structure of integrated CMOS and MEMS sensor
Reveal a method of providing a CMOS MEMS structure. The method includes a first top metal on a patterned MEMS actuator substrate and a second top metal on a CMOS substrate. The MEMS actuator substrate and the CMOS substrate each include an oxide layer thereon. The method includes etching the MEMS substrate and the base substrate actuator on the oxide layer, the first bonding steps by the pattern of the top second metal patterning the first top metal bonded to the substrate with the base substrate MEMS actuator. Finally, the method includes etching an actuator layer into a MEMS actuator substrate and bonding the MEMS actuator substrate to the MEMS grip substrate using a second bonding step.
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请案交互参照本申请案主张2014年7月7日提出申请的专利技术名称为「INTEGRATEDCMOSANDMEMSSENSORFABRICATIONMETHODANDSTRUCTURE」的美国临时专利申请案第62/021,626号根据35USC119(e)的优先权，其全文引用合并于本文中。
本专利技术基本上是关于CMOS-MEMS集积式装置，且更尤指CMOS-MEMS集积式装置的制作方法。
技术介绍
传统上，为了提供具有至少一个凹穴于其中的CMOS-MEMS结构，在高温(400度以上)下需要用以将CMOS衬底有效接合至MEMS衬底的高接合力(等于或大于300psi)。高温在接合结构上造成高应力。另外，由于需要用以形成隔绝体的计时蚀刻(timedetch)，因此难以达成控制结构中的间隙高度的目的。从而需要一种用以解决以上所鉴别问题的系统及方法。本专利技术解决此一需求。
技术实现思路
揭示一种提供CMOS-MEMS结构的方法。本方法包含图型化MEMS致动器衬底上的第一顶端金属及CMOS衬底上的第二顶端金属。MEMS致动器衬底与CMOS衬底各于其上包括氧化层。本方法包括蚀刻MEMS致动器衬底及底座衬底上的各氧化层，利用第一接合步骤将MEMS致动器衬底的经图型化的第一顶端金属接合至底座衬底的经图型化的第二顶端金属。最后，本方法包括将致动器层蚀刻成MEMS致动器衬底，并且利用第二接合步骤将MEMS致动器衬底接合至MEMS握把衬底。附图说明图1为根据一具体实施例的CMOS-MEMS结构图。图2为根据一具体实施例的CMOS-MEMS结构制作程序流程的流程图。图3A至3F为根据图2的程序流程制作CMOS-MEMS结构的说明图。具体实施方式本专利技术基本上是关于CMOS-MEMS集积式装置，且更尤指CMOS-MEMS集积式装置的制作方法。以下说明可使所属领域技术人员能够制作并使用本专利技术，并且以下说明在专利申请及其要件的背景下所提供。所属领域技术人员将轻易明白较佳具体实施例的各种修改、以及本文所述的通用原理及特征。根据本专利技术的方法及系统并非意味着受限于所示的具体实施例，而是要符合与本文中所述原理及特征一致的最广范畴。在所述具体实施例中，微机电系统(MEMS)指一种使用似半导体制程制作并呈现如移动或变形能力之类的机械特性的结构或装置类别。MEMS通常(但非必然)与电信号交互作用。MEMS装置包括但不限于陀螺仪、加速仪、地磁仪、压力传感器、以及射频组件。含有MEMS结构的硅晶圆称为MEMS晶圆。在所述具体实施例中，MEMS装置可指称为实施成微机电系统的半导体装置。MEMS结构可指称为可为更大MEMS装置一部分的任何特征。工程硅绝缘体(ESOI)晶圆可指称为硅装置层或衬底下方具有凹穴的SOI晶圆。握把晶圆典型指当作载体使用的较厚衬底，供硅绝缘体晶圆中的较薄硅装置衬底使用。握把衬底及握把晶圆可互换。在所述具体实施例中，凹穴可指称为衬底晶圆中的开口或凹口，而围封可指称为完全包围的空间。接合室可为进行晶圆接合制程的一件接合设备中的围封。接合室中的空气组成(atmosphere)决定接合晶圆中密封的空气组成。另外，根据本专利技术的系统及方法描述RFMEMS装置、传感器、及致动器的类别，包括但不局限于开关、谐振器及可调式电容器，其气密封并接合至可使用电容感测与静电、磁性、或压电致动的集成电路。为了要将具有MEMS衬底的CMOS衬底接合至CMOS衬底以形成CMOS-MEMS集积式装置，因此利用提供两道步骤的制程。第一接合步骤将MEMS衬底的顶端金属层接合至CMOS衬底的顶端金属层，并且第二接合步骤将MEMS握把层接合至MEMS致动器层。这些接合步骤全都可在缩减压力及低温(摄氏150至400度)下进行。亦可利用这两道接合步骤对装置提供气密封。这种制程从而克服与高温接合制程有关联的一些问题。亦即，根据本专利技术的制程不需要CMOS衬底与MEMS衬底间传统共晶接合相关的高接合力，由于不需要高温，因此可将应力降低并且将接合结构的翘曲降到最小。另外，间隙高度控制相较于用于CMOS-MEMS集积式装置的习用接合制程得以改良。最后，使用根据本专利技术的制程，将不再需要用以在CMOS-MEMS集积式装置上形成隔绝体的计时蚀刻。下文所述制程提供的是，使用第一与第二低温接合步骤在MEMS与CMOS晶圆间建立密封围封来制作CMOS-MEMS集积式装置。第一接合步骤包含在MEMS衬底与CMOS衬底间提供电连接的金属对金属接合。第二接合步骤包含熔融接合，其使MEMS衬底的握把层耦合至MEMS衬底的致动器层并且不提供任何电气互连接合。下文提供一种可搭配根据本专利技术的方法及系统使用的作法，其在一个或多个具体实施例中整合此类装置以建立CMOS-MEMS集积式装置。在所述具体实施例中，可用任何合适的封盖(capping)晶圆或衬底取代CMOS晶圆。图1为根据一具体实施例的CMOS-MEMS结构图。关于本具体实施例，将领会CMOS-MEMS集积式装置100包含MEMS衬底102及CMOS衬底104。CMOS衬底104包括凸块止挡部119，其在一具体实施例中可由氧化层122所围绕的铜或镍之类的金属120组成。凸块止挡部119可电连接至下层金属或可电隔离。MEMS衬底102包括MEMS致动器层106及具有至少一个凹穴110的MEMS握把层108，凹穴110透过置于MEMS握把层108与MEMS致动器层106间的介电层112接合至MEMS致动器层106。MEMS致动器层106亦包括可动部分114。CMOS衬底104的顶端金属118及MEMS致动器层106的顶端金属120系用于先将CMOS衬底104接合至MEMS致动器层106。CMOS衬底104的顶端金属118包括由例如氮化钛(TiN)所组成的接触层124。在一具体实施例中，顶端金属118与120可由介于摄氏150度与400度之间的温度下接合的材料所制成，该材料包括但不限于铜(Cu)与镍(Ni)中任一者的材料。隔绝体130经由在CMOS衬底104及MEMS致动器层106上蚀刻氧化层122所形成。MEMS致动器层106经由第二接合耦合至MEMS握把层108及介电层112。在一具体实施例中，第一接合包含在范围摄氏150度至摄氏400度的温度下所提供用于金属对金属连接的压缩接合，而且第二接合包含亦在范围摄氏150度至摄氏400度的温度下所提供的熔融接合。在一具体实施例中，第一与第二接合利用已由ZiptronixInc.开发出来的直接接合互连(DBI)制程来实施，为了更详细描述本专利技术的特征，现请搭配附图阅读以下内容。图2为根据一具体实施例的CMOS-MEMS结构制作程序流程的流程图。图3A至3F为根据图2的程序流程制作CMOS-MEMS结构的说明图。请一起参阅图2及3A至3F，首先，经由步骤202，如图3A所示，在CMOS衬底104及MEMS致动器层106上图型化顶端金属118与120。其后，经由步骤204，如图3B所示而蚀刻CMOS衬底104及MEMS致动器层106上的氧化层以形成隔绝体130及凸块止挡部119。其后，经由步骤206，如图3C所示，使用低温接合将CMOS衬底104与MEMS致动器层106的顶端金属118与120接合。如前所述，在一具体实本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种提供CMOS‑MEMS结构的方法，其包含：图型化MEMS制动器层上的第一顶端金属及CMOS衬底上的第二顶端金属；其中该MEMS制动器层及该CMOS衬底各于其上包括氧化层；蚀刻该MEMS制动器层及该CMOS衬底上的各该氧化层；利用第一接合步骤将该MEMS制动器衬底的该经图型化的第一顶端金属接合至该CMOS衬底的该经图型化的第二顶端金属；蚀刻该MEMS制动器层以释离可动结构；以及利用第二接合步骤将该MEMS制动器衬底接合至MEMS握把衬底。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.07 US 62/021,626;2015.06.26 US 14/752,7181.一种提供CMOS-MEMS结构的方法，其包含：图型化MEMS制动器层上的第一顶端金属及CMOS衬底上的第二顶端金属；其中该MEMS制动器层及该CMOS衬底各于其上包括氧化层；蚀刻该MEMS制动器层及该CMOS衬底上的各该氧化层；利用第一接合步骤将该MEMS制动器衬底的该经图型化的第一顶端金属接合至该CMOS衬底的该经图型化的第二顶端金属；蚀刻该MEMS制动器层以释离可动结构；以及利用第二接合步骤将该MEMS制动器衬底接合至MEMS握把衬底。2.如权利要求1所述的方法，其中，蚀刻该氧化层的步骤包括在该CMOS衬底及该MEMS衬底上提供至少一个隔绝体。3.如权利要求2所述的方法，其中，该至少一个隔绝体包括该经图型化的顶端金属。4.如权利要求1所述的方法，其包括在该第一接合步骤之后将该MEMS致动器层研磨至所欲厚度。5.如权利要求4所述的方法，其中，该厚度介于1...
【专利技术属性】
技术研发人员：P·斯迈斯，
申请(专利权)人：因文森斯公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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