简化的MEMS装置制造工序制造方法及图纸

提供了一种简化的MEMS制造工序和MEMS装置，允许制造更便宜和更轻的MEMS装置。该工序包括将多个孔或其它特征图案蚀刻到MEMS装置中，然后蚀刻掉下面的晶片，使得在蚀刻工序之后，MEMS装置是所需的厚度并且单独的模具被分离，从而避免晶片减薄和模具切割的额外步骤。通过将沟槽蚀刻到衬底晶片中，并用MEMS基材将其填充，具有较大力的精密较高的MEMS装置可以被制造。

Simplified MEMS manufacturing process

A simplified MEMS manufacturing process and MEMS device are provided, allowing for cheaper and lighter manufacturing of MEMS devices. The process involves etching multiple holes or other characteristic patterns into the MEMS device, and then etching the underlying wafer so that after the etching process, the MEMS device is the desired thickness and separate molds are separated, thereby avoiding additional steps for wafer thinning and die cutting. By etching grooves into substrate wafers and filling them with MEMS substrates, more powerful and more precise MEMS devices can be manufactured.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】简化的MEMS装置制造工序相关申请的交叉引用本专利申请要求先前于2015年9月30日递交的名称为“简化的MEMS装置制造工序”、申请号为14/872,094的美国专利申请的优先权。该专利申请的全部内容通过引用并入本文中。
所公开的技术一般涉及一种半导体装置制造，并且更具体地，一些实施方式涉及一种微机电系统(MEMS)的制造。
技术介绍
自20世纪后期以来，绝缘硅(SOI)晶片一直是用于制造微机电系统(MEMS)的梳状驱动装置的传统技术。SOI晶片包括设置在两层硅之间的二氧化硅层。作为绝缘体，二氧化硅或硅石可以减少微电子装置中的短沟道效应。它允许由薄装置层的单晶硅制造的可移动结构。为了释放机械结构，蚀刻的硅结构的侧壁被钝化。通过在处理晶片硅中使用各向同性蚀刻，然后结构被蚀刻并且其端部被释放。在此过程中，结构宽度决定结构是可移动还是保持固定。由于钝化层上的各向同性蚀刻的限制，结构或手高(fingerheight)通常很薄。
技术实现思路
根据所公开技术的各种实施方式，提供了一种制造MEMS装置的方法。该工序结合了可通过表面微加工获得的结构设计的灵活性与制造体积微加工的容易性。起始晶片可以是SOI晶片、腔SOI晶片或规律的大块衬底晶片。将深沟槽蚀刻到起始衬底晶片中并涂覆绝缘体，从而形成底部绝缘层，该底部绝缘层提供了下面的衬底晶片与待沉积的MEMS材料层之间的分隔。绝缘体与规律的钝化层不同，它是热生长氧化物，因此可以承受更长的蚀刻时间。通过以特定图案沉积薄层材料，MEMS装置被构建在SOI或cSOI晶片的晶片或装置晶片的顶部上。在沉积所有材料层之后(取决于设计)，在单个或多个阶段的蚀刻工序中蚀刻指定位置的晶片。蚀刻工序去除基部下方的晶片材料，将MEMS装置与下面的衬底晶片或处理晶片分离。在各种实施方式中，蚀刻工序还可以蚀刻掉材料的牺牲层，在整个MEMS装置与衬底晶片释放的同时或者作为蚀刻的第二阶段解放或“释放”MEMS结构。沟槽和蚀刻工序导致MEMS装置具有期望的厚度，减少了执行晶片减薄的需要。另外，分离工序可以将各个MEMS装置模具彼此分开，减少了对单独切割过程的需要。在一些实施方式中，各向异性蚀刻可被设计成蚀刻掉MEMS装置的牺牲层，释放诸如悬臂梁和梳形驱动器之类的结构。因此，复杂的MEMS装置制造被简化了，可以制造非常深的梳齿以提供更大的力。另外，根据本专利技术的各种实施方式针对一种微调MEMS装置的结构特性的方法。具有多种结构几何形状的MEMS网格可以通过在MEMS装置表面上的特定区域中蚀刻出孔而在制造过程中形成。构成MEMS网格的孔的布置、形状、尺寸和数量可以被配置为允许精确控制MEMS装置的结构特性。根据所公开技术的实施方式，提供了一种MEMS装置制造方法。该方法包括将多个孔各向异性地蚀刻到衬底晶片中，并且通过多个孔，各向同性地蚀刻到衬底晶片中，以将MEMS装置与衬底晶片释放。通过下面的详细描述并结合附图，所公开的技术的其它特征和方面将变得显而易见，其中附图作为示例示出了根据所公开的技术的实施方式的特征。
技术实现思路
不旨在限制本文所述的任何实施方式的范围，本专利技术保护的范围仅由所附权利要求限定。附图说明根据一个或多个各种实施方式，参照以下附图详细描述本文公开的技术。仅用于说明的目的而提供附图，并且仅描绘所公开的技术的典型或示例性实施方式。提供这些附图是为了便于读者理解所公开的技术，并且不应被视为限制其广度、范围或适用性。应该注意的是，为了清楚和易于说明，这些附图不一定按比例绘制。图1是根据本专利技术的用于MEMS装置的示例性制造方法的流程图。图2A、图2B和图2C示出了根据本专利技术的示例性制造方法的示例性沟槽蚀刻工序。图3A、图3B和图3C示出了根据本专利技术的示例性制造方法的示例性沟槽填充工序。图4A、图4B和图4C示出了根据本专利技术的示例性制造方法的示例性绝缘层图案化工序。图5A和图5B示出根据本专利技术的示例性制造方法的示例性沉积和图案化工序。图6A、图6B和图6C示出了根据本专利技术的示例性制造方法的示例性分离工序。图7A是根据本专利技术制造的示例性MEMS装置的一部分的顶视图。图7B是图7A的顶视图的横截面图。图8示出了根据本专利技术的边界沟槽的示例性蚀刻。图9A和图9B示出了根据本专利技术不同深度的沟槽形成的示例性工序。图10A、图10B和图10C示出了根据本专利技术的用于在与衬底晶片分离之后固定MEMS装置的示例性机构。图11A和图11B示出了根据本专利技术的用于在与衬底晶片分离之后固定MEMS装置的另一示例性机构。图12示出了根据本专利技术的示例性MEMS网格。图13示出了根据本专利技术的另一示例性MEMS网格。图14示出了根据本专利技术的另一示例性MEMS网格。图15示出了根据本专利技术的另一示例性MEMS网格。图16示出了根据本专利技术的另一示例性MEMS网格。图17示出了根据本专利技术的另一示例性MEMS网格。图18示出了根据本专利技术的另一示例性MEMS网格。图19示出了根据本专利技术的MEMS执行器中实现的具有用于孔的形状的组合的示例性MEMS网格。图20示出了根据本专利技术的示例性MEMS网格图案的俯视图。图21示出了根据本专利技术的将MEMS装置从下面的衬底晶片分离之后的示例性MEMS网格图案的另一俯视图。图22是根据本专利技术的具有多个路由层的示例性MEMS装置的横截面图。图23是根据本专利技术在MEMS装置中形成多个路由层的示例性方法的流程图。附图并非旨在穷举或将本专利技术限制于所公开的精确形式。应该理解的是，本专利技术可以通过修改和改变来实施，并且所公开的技术仅由权利要求及其等同物限制。具体实施方式本文公开的技术的实施方式针对用于制造MEMS装置的装置和方法。更具体地，本文公开的技术的各种实施方式涉及用于MEMS装置的配置和制造工序。如下面将更详细描述的，根据本专利技术的装置和方法减少了与MEMS装置制造相关联的成本、使得来自操作和处理的损害最小化、导致更轻的MEMS装置，并且允许微调MEMS装置的结构特征。传统上，MEMS装置的制造使用SOI晶片。SOI晶片为MEMS制造商提供制造技术上的灵活性。SOI晶片结合了体微加工的性能和制造方面的优势，其中通过蚀刻到衬底中形成结构，其中梳体结构和平面内操作(尤其是表面微加工)，其中通过在衬底的顶部上沉积薄层材料而形成该结构。MEMS制造商可以蚀刻到顶部硅层来形成结构，并且可以利用掩埋的绝缘层作为牺牲层来脱离梳状物和梳状结构。在其它情况下，MEMS制造商可以使用作为电隔离体的绝缘层来蚀刻到MEMS装置的两侧。SOI晶片为MEMS制造商提供控制MEMS制造的若干参数的能力。构成SOI晶片的上述层允许通过顶层和底层蚀刻和/或晶片减薄来精确控制膜厚度。此外，在制造过程期间，硅层提供额外的支撑以限制MEMS装置的扭曲，而二氧化硅绝缘层提供了以下的优点，例如内置牺牲材料层，以缓解MEMS装置的“释放”。而且，绝缘层提供对MEMS装置电阻率的附加控制。MEMS设计者可以使用绝缘层作为牺牲层，其在制造之后被蚀刻掉以“释放”MEMS结构，诸如悬臂梁。绝缘层(被掩埋)也起到自然蚀刻终止的作用，这意味着制造商可以选择具有特定顶层厚度的SOI晶片。此外，绝缘层在顶层和底层之间提供电隔离。对于具有或不具有空腔的SOI晶片，晶片减薄是必要的工序本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造MEMS装置的方法，包括：蚀刻到衬底晶片材料中以在衬底晶片中形成多个孔；以及通过所述多个孔蚀刻所述衬底晶片材料，其中通过所述多个孔的所述蚀刻所述衬底晶片材料去除所述MEMS装置下方的所述衬底晶片材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.30 US 14/872,0941.一种制造MEMS装置的方法，包括：蚀刻到衬底晶片材料中以在衬底晶片中形成多个孔；以及通过所述多个孔蚀刻所述衬底晶片材料，其中通过所述多个孔的所述蚀刻所述衬底晶片材料去除所述MEMS装置下方的所述衬底晶片材料。2.根据权利要求1所述的方法，其中通过所述多个孔蚀刻到所述衬底晶片中还包括：通过蚀刻所述MEMS装置的所述一个或多个运动结构与下层之间的牺牲层，来释放所述MEMS装置的一个或多个结构。3.根据权利要求1所述的方法，还包括将多个沟槽蚀刻到所述衬底晶片中。4.根据权利要求3所述的方法，其中蚀刻包括使用深反应离子蚀刻。5.根据权利要求3所述的方法，其中所述沟槽可以被配置为狭槽、周向沟槽或者两者的组合。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述多个孔被蚀刻到由所述周向沟槽围绕的区域中。7.根据权利要求3所述的方法，还包括用导电材料填充所述多个沟槽。8.根据权利要求7所述的方法，还包括：在所述衬底晶片上沉积一层或多层导电材料；在所述衬底晶片上施加一层或多层绝缘材料；将所述导电材料的层图案化，以在所述MEMS装置中形成一个或多个电路径；以及将所述绝缘材料的层图案化，以在所述一个或多个电路径之间形成隔离。9.根据权利要求1所述的方法，还包括将边界沟槽蚀刻到所述衬底晶片中，其中所述边界沟槽位于所述MEMS装置的外边界上。10.根据权利要求9所述的方法，其中通过所述多个孔蚀刻到所述衬底晶片中进一步去除所述边界沟槽下方的所述衬底晶片材料，从而将所述MEMS装置从所述衬底晶片释放。11.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括沿着所述MEMS装置的一个或多个拐角沉积一个或多个条带，使得所述一个或多个条带的每一端联结到所述衬底晶片，且牺牲层布置在所述一个或多个条带和所述MEMS装置之间。12.一种MEMS装置制造方法，包括：将多个沟槽蚀刻到衬底晶片中；将绝缘层施加到所述衬底晶片的表面；用ME...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗曼·古铁雷斯，托尼·唐，刘晓磊，马修·恩格，王桂芹，
申请(专利权)人：麦穆斯驱动有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US