微机电系统装置结构及其形成方法制造方法及图纸

提供微机电系统(MEMS)装置结构的形成方法，微机电系统装置结构包含微机电系统(MEMS)基底以及基底形成于微机电系统基底上方，基底包含半导体导通孔通过基底。微机电系统装置结构包含介电层形成于基底上方以及聚合物层形成于介电层上。微机电系统装置结构也包含导电层形成于介电层和聚合物层中，导电层电性连接至半导体导通孔，且聚合物层位于导电层与介电层之间。

Structure and Formation Method of Micro-electromechanical System Device

A method for forming the structure of micro-electro-mechanical system (MEMS) devices is provided. The structure of micro-electro-mechanical system devices consists of a micro-electro-mechanical system (MEMS) substrate and a substrate formed above the micro-electro-mechanical system substrate, which contains a semiconductor through-hole through the substrate. The structure of the microelectromechanical system device consists of a dielectric layer formed above the substrate and a polymer layer formed on the dielectric layer. The structure of the microelectromechanical system device also includes a conductive layer formed in a dielectric layer and a polymer layer. The conductive layer is electrically connected to a semiconductor through hole, and the polymer layer is located between the conductive layer and the dielectric layer.

【技术实现步骤摘要】
微机电系统装置结构及其形成方法
本专利技术实施例涉及半导体技术，且特别涉及微机电系统装置结构及其形成方法。
技术介绍
半导体装置用于各式各样的电子应用中，例如个人电脑、手机、数码相机和其他电子设备。半导体装置一般通过在半导体基底上按序地沉积绝缘层或介电层、导电层和半导体层材料，并使用光刻技术将各种材料层图案化，以形成电路组件和元件于其上。一般在单一半导体晶圆上制造许多集成电路，且通过在集成电路之间沿着切割道切割来单切出晶圆上的个别晶粒。最近已发展出微机电系统(Micro-electromechanicalsystem，MEMS)装置。微机电系统装置包含使用半导体技术制造的装置，以形成机械和电性部件。微机电系统装置的范例包含齿轮、把手、阀门和转轴。微机电系统装置实现于加速记、压力感测器、麦克风、致动器、镜子、加热器及/或印刷喷嘴中。虽然现有装置和用于形成微机电系统装置的方法已足以达到预期的目的，但是这些装置和方法在所有方面都不完全令人满意。
技术实现思路
在一些实施例中，提供微机电系统装置结构，其包含微机电系统基底；基底，形成于微机电系统基底上方，其中基底包含半导体导通孔通过基底；介电层，形成于基底上方；聚合物层，形成于介电层上；以及导电层，形成于介电层和聚合物层中，其中导电层电性连接至半导体导通孔，且聚合物层位于导电层与介电层之间。在一些其他实施例中，提供微机电系统装置结构，其包含基底，形成于微机电系统基底上方；聚合物层，形成于基底的顶表面上方；保护层，形成于聚合物层上方；导电层，形成于聚合物层和保护层中；凸块下金属化层，形成于导电层上；以及电连接器，形成于凸块下金属化层上方，其中电连接器通过凸块下金属化层电性连接至导电层。在另外一些实施例中，提供微机电系统装置结构的形成方法，其包含在微机电系统基底上方形成基底，其中基底包括半导体导通孔；在基底的顶表面上方形成介电层；在介电层上方形成聚合物层；将聚合物层图案化以形成开口，其中开口暴露出半导体导通孔；在开口中和聚合物层上方形成导电层；在导电层上形成凸块下金属化层；以及在凸块下金属化层上方形成电连接器，其中电连接器通过凸块下金属化层电性连接至半导体导通孔。附图说明根据以下的详细说明并配合说明书附图做完整公开。应注意的是，根据本产业的一般作业，图示中的各种部件并未必按照比例绘制。事实上，可能任意的放大或缩小各种部件的尺寸，以做清楚的说明。第1A-1M图显示依据本专利技术一些实施例的形成微机电系统(MEMS)装置结构的各种阶段的剖面示意代表图。图2A显示沿图1F的线a-a’截取的上视代表图。图2B显示沿图1G的线b-b’截取的上视代表图。第3A-3E图显示依据本专利技术一些实施例的形成微机电系统(MEMS)装置结构的各种阶段的剖面示意代表图。第4A-4F图显示依据本专利技术一些实施例的形成微机电系统(MEMS)装置结构的各种阶段的剖面示意代表图。附图标记说明100、200、300微机电系统装置结构102基底102a第一表面102b第二表面103沟槽104隔离层105、320空腔106多晶硅层106a第一部分106b第二部分107、125凹口108第一接合层116半导体导通孔120、316介电层121开口122光刻胶层124聚合物层126导电层128保护层130凸块下金属化层132电连接器202微机电系统基底202f固定元件202m可移动元件208第二接合层210贯穿硅导通孔302半导体基底310内连线结构312导通孔314导线H1第一高度H2第二高度T1第一厚度T2第二厚度W1第一宽度W2第二宽度W3第三宽度具体实施方式要了解的是本说明书以下的公开内容提供许多不同的实施例或范例，以实施公开内容的不同部件。而本说明书以下的公开内容是叙述各个构件及其排列方式的特定范例，以求简化公开内容的说明。当然，这些特定的范例并非用以限定本专利技术。例如，元件的尺寸并不局限于公开内容的范围或值，而可取决于装置的工艺条件及/或所需性质。再者，若是本说明书以下的公开内容叙述了将一第一部件形成于一第二部件的上或上方，即表示其包含了所形成的上述第一部件与上述第二部件是直接接触的实施例，亦包含了尚可将附加的部件形成于上述第一部件与上述第二部件之间，而使上述第一部件与上述第二部件可能未直接接触的实施例。另外，本专利技术的说明中不同范例可能使用重复的参考符号及/或用字。这些重复符号或用字为了简化与清晰的目的，并非用以限定各个实施例及/或所述外观结构之间的关系。以下描述了本专利技术实施例的一些变化。在各种视图和显示的实施例中，使用类似的参考符号来标记类似的元件。应当理解的是，可在提供的方法的前、期间以及的后提供额外的操作，且对于此方法的其他实施例，可取代或消除所描述的一些操作。提供了用于形成微机电系统(MEMS)装置结构的实施例。第1A-1M图显示依据本专利技术一些实施例的形成微机电系统(MEMS)装置结构100的各种阶段的剖面示意代表图。如图1A所示，提供基底102。在一些实施例中，基底102为帽盖基底。基底102包含第一表面102a和第二表面102b。在一些实施例中，基底102为晶圆。在一些实施例中，基底102由硅或其他元素半导体制成。在一些实施例中，基底102掺杂一些掺杂物来增加基底102的导电性。举例来说，掺杂物可为p型掺杂物(例如硼或BF2)及/或n型掺杂物(例如磷(P)或砷(As))。在一些实施例中，基底102由碳化硅、砷化镓、砷化铟、磷化铟或其他可应用的材料。之后，依据本专利技术一些实施例，如图1B所示，两个沟槽103形成于基底102中。更具体来说，沟槽103从第一表面102a沿伸进入基底102。每一沟槽103的深度大于基底102的厚度的一半。在一些实施例中，沟槽103通过蚀刻工艺形成，例如干蚀刻工艺或湿蚀刻工艺。接着，依据本专利技术一些实施例，如图1C所示，隔离层104形成于沟槽103的侧壁和底表面上以及基底102的第一表面102a上。隔离层104被用作阻障层或隔离层。在一些其他实施例中，隔离层104完全填满沟槽103。在一些实施例中，隔离层104由氮化硅、氮氧化硅、碳化硅、碳氧化硅、氮碳化硅或前述的组合制成。在一些实施例中，隔离层104通过化学气相沉积(chemicalvapordeposition，CVD)工艺、旋涂工艺、溅镀工艺或前述的组合形成。之后，依据本专利技术一些实施例，如图1D所示，多晶硅层106形成于沟槽103中和隔离层104上。接着，第一接合层108形成于多晶硅层106的顶表面上。多晶硅层106和第一接合层108通过光刻工艺和蚀刻工艺图案化。在一些其他实施例中，当沟槽103填充隔离层104时，多晶硅层106形成于基底102的第一表面102a上。在将多晶硅层106和第一接合层108图案化之后，多晶硅层106包含第一部分106a和第二部分106b。第一部分106a从与基底102相邻的第一位置沿伸至位于基底102的第一表面102a的第二位置。多晶硅层106的第一部分106a被用于提供与其他结构或装置的电性连接。第二部分106b形成于基底102的第一表面102a上。多晶硅层106的第二部分106b被用来连接并接合第一接合层108。光刻工艺包含光刻胶涂布(例如旋涂)、软烤、遮罩对准、曝光、曝光后烘烤、光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微机电系统装置结构，包括：一微机电系统基底；一基底，形成于该微机电系统基底上方，其中该基底包括一半导体导通孔通过该基底；一介电层，形成于该基底上方；一聚合物层，形成于该介电层上；以及一导电层，形成于该介电层和该聚合物层中，其中该导电层电性连接至该半导体导通孔，且该聚合物层位于该导电层与该介电层之间。

【技术特征摘要】
2017.06.30 US 62/527,453;2018.02.14 US 15/896,4051.一种微机电系统装置结构，包括：一微机电系统基底；一基底，形成于该微机电系统基底上方，其中该基底包括一半导体导通孔通过该基底；一介电层，形成于该基底上方；一聚合物层，形成于该介电层上；以及一导电层，形成于该介电层和该聚合物层中，其中该导电层电性连接至该半导体导通孔，且该聚合物层位于该导电层与该介电层之间。2.如权利要求1所述的微机电系统装置结构，还包括：一保护层，形成于该聚合物层上方；一凸块下金属化层，形成于该保护层中并形成于该导电层上；以及一电连接器，形成于该凸块下金属化层上方，其中该电连接器通过该凸块下金属化层电性连接至该导电层。3.如权利要求1所述的微机电系统装置结构，其中一隔离环围绕该半导体导通孔的侧壁。4.如权利要求3所述的微机电系统装置结构，其中该多晶硅层从与该半导体导通孔相邻的一第一位置延伸至位于该半导体导通孔的底表面的一第二位置。5.如权利要求1所述的微机电系统装置结构，其中该微机电系统基底包括一可移动元件，且该基底包括一空腔，其中该空腔位于该微机电系统基底的该可移动元件上方。6.如权利要求1所述的微机电系统装置结构，其中该微机电系统基底包括一贯穿硅导通孔，且该贯...

【专利技术属性】
技术研发人员：张凯峯，蔡连尧，吕联沂，
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