MEMS器件及其制造方法技术

本发明专利技术的实施例提供了一种CMOS MEMS器件。该CMOS MEMS器件包括第一衬底、第二衬底、第一多晶硅以及第二多晶硅。第二衬底包括可移动部分，并且位于第一衬底上方。第一多晶硅穿透第二衬底且与第二衬底的可移动部分的第一侧邻近。第二多晶硅穿透第二衬底且与第二衬底的可移动部分的第二侧邻近。本发明专利技术的实施例还提供了一种制造CMOS‑MEMS器件结构的方法。

MEMS device and manufacturing method thereof

The embodiment of the invention provides a CMOS MEMS device. The CMOS MEMS device includes a first substrate, a second substrate, a first polysilicon and polysilicon second. The second substrate includes a movable portion and is located above the first substrate. The first polysilicon penetrates the second substrate and is adjacent to the first side of the movable portion of the second substrate. The second polysilicon penetrates the second substrate and is adjacent to the second side of the movable portion of the second substrate. The embodiment of the invention also provides a method of manufacturing a CMOS MEMS device structure.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的实施例总体涉及半导体领域，更具体地，涉及MEMS器件及其制造方法。
技术介绍
半导体集成电路(IC)工业已经历了快速的发展。IC材料和设计中的技术进步产生出了一代又一代IC，每代IC都比前一代IC更小且更复杂。在IC的发展进程中，随着几何尺寸(即，利用制造工艺可以形成的最小元件)减小，功能密度(即，每单位芯片面积的互连器件的数量)通常会增大。最近已开发了微机电系统(MEMS)器件。MEMS器件包括利用半导体技术制造的器件，以形成机械和电部件。MEMS器件施用于加速度计、压力传感器、麦克风、致动器、反射镜、加热器和/或打印机喷嘴中。在半导体制造工艺中形成的MEMS器件要求形成具有一定质量的可移动结构。在现有的方法中，提供薄膜层，并且薄膜层被图案化以形成通过弹性(flexible)支撑件连接至其余结构的可移动部分，该弹性支撑件允许可移动部分在某些方向上移动。然而，薄膜结构会导致对MEMS器件的残余应力，并且劣化MEMS器件的性能。需要研发具有替代薄膜结构的MEMS器件，以实现更好的性能。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供了一种半导体器件，包括：第一衬底；第二衬底，包括可移动部分并且所述第二衬底位于所述第一衬底上方；第一多晶硅，穿透所述第二衬底并且与所述第二衬底的所述可移动部分的第一侧邻近；第二多晶硅，穿透所述第二衬底并且与所述第二衬底的所述可移动部分的第二侧邻近。根据本专利技术的另一方面，提供了一种CMOS-MEMS器件结构，包括：器件晶圆，具有可移动部分；第一多晶硅，邻近于所述器件晶圆的所述可移动部分的第一侧；第二多晶硅，邻近于所述器件晶圆的所述可移动部分的第二侧，所述第二侧与所述第一侧相对；所述器件晶圆与所述第一多晶硅或所述第二多晶硅之间的距离小于约0.5μm。根据本专利技术的又一方面，一种制造CMOS-MEMS器件结构的方法，包括：提供第一衬底；在所述第一衬底的上方提供第二衬底；蚀穿所述第二衬底以形成可移动部分；形成穿透所述第二衬底且与所述第二衬底的所述可移动部分的第一侧邻近的第一多晶硅；以及形成穿透所述第二衬底且与所述第二衬底的所述可移动部分的所述第二侧邻近的第二多晶硅。附图说明根据具体描述结合参考附图可以更好地理解本专利技术。应该强调，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘出且仅用于示出的目的。事实上，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是根据某些实施例的MEMS器件的顶视图；图1B是根据某些实施例的图1A中所示的MEMS器件的截面图；图2是根据某些实施例的MEMS器件的截面图；图3A至3H是示出了根据某些实施例的制造图2中所示MEMS器件的制造步骤的一系列截面图。具体实施方式本专利技术的以下内容提供了许多用于实施不同实施例的不同特征的不同实施例或实例。以下描述组件和配置的具体实例以简化本专利技术。当然，这仅仅是实例，并不用于限制本专利技术。例如，第一部件形成在第二部件之上或者上可以包括第一部件和第二部件直接接触的实施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之间形成附加部件，从而使得第一部件和第二部件不直接接触的实施例。此外，本公开可在各个示例中重复参照数字和/或字母。该重复是为了简明和清楚，而且其本身没有规定所述各种实施例和/或结构之间的关系。进一步地，诸如“在…下面”、“在…下方”、“下”、“在…上方”、“上”等空间相对位置术语在本文中可以用于描述如附图所示的一个元件或部件与另一个(或另一些)元件或部件的关系。除了图中描述的方位外，这些空间相对位置术语旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。器件可以以其他方式定向(旋转90度或在其他方位上)，并因此对本文中使用的空间相对位置描述符进行同样的解释。尽管设定本专利技术广泛范围的数值范围和参数是近似值，但在具体实例中所提出的数值被尽可能精确地公布。然而，任何数值固有地包含某些误差，这些误差由相应的测试测量中发现的标准偏差必然产生。并且，正如此处使用的术语“约”一般指在给定值或范围的10％、5％、1％或0.5％内。可选地，术语“约”意味着在本领域普通的技术人员考虑到的可接受的平均数的标准误差内。除了在操作/工作的实例中，或除非另有明确规定，本专利技术公开的所有的数值范围、总额、数值和百分比，诸如用于材料数量、持续时间、温度、操作条件、数额比率等的那些，应该被理解为在所有情况下被术语“约”修改。因此，除非有相反规定，本专利技术和所附权利要求设定的数值参数可以是根据要求改变的近似值。每个数值参数应该至少根据记录的有效数字的个数以及应用普通的四舍五入技术来解释。这里范围可以被表示为从一个端点至另一个端点或在两个端点之间。这里公开的所有范围都包括端点，除非另有说明。本专利技术总体涉及MEMS器件。进行下述描述以使本领域的普通技术人员制造和使用本专利技术并且下述描述是在专利申请及其要求的背景下提出。对本文中描述的优选实施例以及通用原则和特征的各种修改对本领域的普通技术人员来说是显而易见的。因此，本专利技术不意在限于所示的实施例，而是应被赋予与本文所描述的原理和特征一致的最广范围。在所描述的实施例中，MEMS指的是使用类半导体工艺制造的并且呈现出诸如移动或变形能力的机械特性的一类结构或器件。MEMS通常但不总是与电信号相互作用。MEMS器件包括但不限于陀螺仪、加速计、磁力仪、压力传感器和射频部件。在一些实施例中，MEMS器件结构可以包括多个上述MEMS器件。包含MEMS器件或MEMS器件结构的硅晶圆被称为MEMS晶圆。在所描述的实施例中，MEMS器件可以是实现为微机电系统的半导体器件。MEMS器件结构可以是与多个MEMS器件的组件相关联的任何部件。设计的(engineered)绝缘体上硅(ESOI)晶圆可以是具有在硅器件层或衬底之下的腔体的SOI晶圆。覆盖晶圆或处理(handle)晶圆通常是用作绝缘体上硅晶圆中的较薄的硅感测衬底的载体的较厚衬底。覆盖衬底或处理衬底，以及覆盖晶圆或处理晶圆可以互换。在所描述的实施例中，腔体可以是衬底晶圆中的开口或凹槽，而外壳(enclosure)可指完全封闭的空间。图1示出了根据本专利技术实施例的MEMS器件的顶视图。MEMS器件1包括器件衬底20、多个多晶硅21a、21b、21c、21d、多个电极23a、23b、23c、23d以及导电层22。器件衬底20包括可移动元件20a。可移动元件20a的第一侧与多晶硅21a相邻，而可移动元件20a的与第一侧相对的第二侧与多晶硅21b相邻。在一个实施例中，可移动元件20a的第一侧与多晶硅21a之间的距离d1，或可移动元件20a的第二侧与多晶硅21b之间的距离d2小于约0.5μm。可移动元件20a可以在多晶硅21a和多晶硅21b之间水平移动。可移动元件20a与多晶硅21a限定电容器结构。电容器结构的电容由可移动元件20a与多晶硅21a之间的距离确定。相似地，可移动元件20a与多晶硅21b限定电容器结构。电容器结构的电容由可移动元件20a与多晶硅21b之间的距离确定。可移动元件20a的水平移动可以改变可移动元件20a与多晶硅21a或多晶硅21b之间电容器结构的电容。多晶硅21a、21b的导电率与移动元件20a导电率不同。在一个实施例中，可移动元件20a由晶体硅形成。导电层22位于可移动元件2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，包括：第一衬底；第二衬底，包括可移动部分并且所述第二衬底位于所述第一衬底上方；第一多晶硅，穿透所述第二衬底并且与所述第二衬底的所述可移动部分的第一侧邻近；第二多晶硅，穿透所述第二衬底并且与所述第二衬底的所述可移动部分的第二侧邻近。

【技术特征摘要】
2015.09.22 US 14/861,3461.一种半导体器件，包括：第一衬底；第二衬底，包括可移动部分并且所述第二衬底位于所述第一衬底上方；第一多晶硅，穿透所述第二衬底并且与所述第二衬底的所述可移动部分的第一侧邻近；第二多晶硅，穿透所述第二衬底并且与所述第二衬底的所述可移动部分的第二侧邻近。2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述第二衬底的所述可移动部分与所述第一多晶硅或所述第二多晶硅之间的距离小于约0.5μm。3.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述第二衬底的厚度在约20μm至约40μm的范围内。4.根据权利要求1所述的半导体器件，还包括：保护层，位于所述第一衬底和所述第二衬底之间。5.根据权利要求4所述的半导体器件，其中，所述保护层由低应力氮化物(LSN)形成。6.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述第一多晶硅和所述第二多晶硅的导电率与所述第二衬底的导电率不同。7.一种CMOS-MEMS器件结构，包括：器件晶圆，具有可移动...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘育嘉，朱家骅，郑钧文，
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