MEMS器件及其制造方法技术

本申请公开了一种MEMS器件及其制造方法。该制造方法包括在第一衬底上形成牺牲层；在牺牲层上形成质量块；去除部分质量块形成第一凹槽；经由第一凹槽去除部分牺牲层形成到达第一衬底的表面的空腔；在质量块上形成第一键合区；形成保护膜，保护膜覆盖第一键合区、质量块与第一衬底的表面以及第一凹槽的侧壁；以及去除部分保护膜，其中，在去除保护膜的步骤中，位于第一凹槽的侧壁的保护膜、位于质量块与第一衬底相对的表面的保护膜以及位于第一衬底表面的保护膜因被质量块遮挡而被保留。该制造方法在去除保护膜的步骤中，清洁第一键合区上的保护膜，达到了提高封装质量的目的。

MEMS Devices and Their Manufacturing Method

This application discloses a kind of MEMS device and its manufacturing method. The manufacturing method includes forming a sacrificial layer on the first substrate; forming a mass block on the sacrificial layer; removing part of the mass block to form a first groove; removing part of the sacrificial layer through the first groove to form a cavity reaching the surface of the first substrate; forming a first bonding area on the mass block; forming a protective film covering the first bonding area, the surface of the mass block and the first substrate, and the first bonding area. The side wall of a groove; and the removal of a partial protective film, in which the protective film on the side wall of the first groove, the protective film on the surface opposite the mass block to the first substrate and the protective film on the surface of the first substrate are retained due to the mass block occlusion in the removal step. In the process of removing the protective film, the manufacturing method cleans the protective film on the first bonding area, and achieves the purpose of improving the packaging quality.

【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器件领域，更具体地，涉及一种MEMS器件及其制造方法。
技术介绍
在微机电系统(MEMS,Micro-Electro-MechanicalSystem)材料表面制备出单或者多分子层的超薄膜可以在不降低其承载能力的情况下，显著降低MEMS材料表面的摩擦系数，甚至出现超滑状态，是解决MEMS系统润滑问题的有效手段。用于MEMS表面润滑作用的分子膜主要有(langmuir-Blodgett,LB)膜和自组装单层(self-assembeldmonolayer,SAM)膜等。利用LB膜技术在材料表面通过单分子组装，可构成分子有序体系，具有性能稳定，摩擦系数低，厚度可控等优点，现已用于磁记录系统的润滑问题，但由于LB膜制备方法复杂且与基底以范德华力结合，降低了膜的热稳定性和动力学稳定性，而一定程度上限制了其应用。SAM膜是近年发展起来的新型有机超薄膜。SAM膜具有结构稳定且堆积紧密，具有防腐蚀、减小摩擦、降低磨损等作用，在解决MEMS系统的润滑问题方面有着较大的发展潜力。然而，一些MEMS传感器中需进行晶圆(Wafer)级封装工艺，在晶圆表面淀积SAM膜材料将严重影响晶圆级封装，导致封装质量明显下降、出现空洞、漏气等现象。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种MEMS器件及其制造方法，其中，在去除保护膜的步骤中，清除了第一键合区上的保护膜，达到了提高封装质量的目的。根据本专利技术的一方面，提供了一种MEMS器件的制造方法，包括：在第一衬底上形成牺牲层；在所述牺牲层上形成质量块；去除部分所述质量块形成第一凹槽；经由所述第一凹槽去除部分所述牺牲层形成到达所述第一衬底的表面的空腔；在所述质量块上形成第一键合区；形成保护膜，所述保护膜覆盖所述第一键合区、所述质量块与所述第一衬底的表面以及所述第一凹槽的侧壁；以及去除部分所述保护膜，其中，在去除所述保护膜的步骤中，位于所述第一凹槽的侧壁的所述保护膜、位于所述质量块与所述第一衬底相对的表面的所述保护膜以及位于所述第一衬底表面的所述保护膜因被所述质量块遮挡而被保留。优选地，所述保护膜还覆盖所述牺牲层的侧壁，在去除所述保护膜的步骤中，位于所述牺牲层的侧壁的所述保护膜因被所述质量块遮挡而被保留。优选地，去除所述保护膜的步骤包括：利用低压石英汞灯产生紫外线；以及采用所述紫外线照射所述保护膜至预定时间，其中，所述紫外线与所述MEMS器件呈预设角度。优选地，去除所述保护膜的方法包括紫外线-臭氧清洗。优选地，所述预设角度的范围包括5°至60°。优选地，所述预设角度包括40°至50°。优选地，所述预定时间的范围包括10至60分钟。优选地，所述紫外线的波长选自254nm与185nm中的至少一种。优选地，所述第一凹槽的深度与宽度之比不小于5。优选地，所述第一凹槽的深度与宽度之比的范围包括5至30。优选地，所述保护膜的材料选自有机硅烷类有机膜与有机硅氧烷类有机膜中的至少一种。优选地，所述保护膜的材料选自FOTS(CF3(CF2)5(CH2)2SiCl3)、OTS(CH3(CH2)17SiCl3)、DDMS(Cl2Si(CH3)2)、MTOS(CH3Si(OCH3)3)、FOTES(CF3(CF2)5(CH2)2Si(OC2H5)3)、FOMDS(CF3(CF2)5(CH2)2Si(CH3)Cl2)、FOMMS(CF3(CF2)5(CH2)2Si(CH3)2Cl)、PFDA(C10HF19O2)、DMS(SiO(CH3)2)以及FDTS(CF3(CF2)7(CH2)2SiCl3)中的至少一种。优选地，所述保护膜的厚度范围包括至优选地，还包括：形成MEMS传感器，所述MEMS传感器包括第二键合区；以及键合所述第一键合区与所述第二键合区。优选地，形成所述MEMS传感器的步骤包括在第二衬底上形成第二凹槽，所述第二凹槽与所述第一凹槽的位置对应。优选地，所述第一凹槽与所述第二凹槽以及所述空腔连通。优选地，键合所述第一键合区与所述第二键合区的方式选自共晶键合、玻璃粉键合、阳极键合中的至少一种。优选地，所述第一键合区的材料包括Al，所述第二键合区的材料包括Ge。优选地，键合所述第一键合区与所述第二键合区的方式包括Al/Ge共晶键合。根据本专利技术的另一方面，提供了一种MEMS器件，包括：第一衬底；牺牲层，位于所述第一衬底上；质量块，位于所述牺牲层上；第一凹槽，位于所述质量块中；空腔，经由所述第一凹槽暴露所述第一衬底的表面；第一键合区，位于所述质量块上；以及保护膜，覆盖所述第一凹槽的侧壁、所述质量块与所述第一衬底相对的表面以及所述第一衬底的表面。优选地，所述保护膜还覆盖所述牺牲层的侧壁。优选地，所述第一凹槽的深度与宽度之比不小于5。优选地，所述第一凹槽的深度与宽度之比的范围包括5至30。优选地，所述保护膜的材料选自有机硅烷类有机膜与有机硅氧烷类有机膜中的至少一种。优选地，所述保护膜的厚度范围包括至优选地，还包括MEMS传感器，所述MEMS传感器包括第二键合区，所述第一键合区与所述第二键合区键合。优选地，所述MEMS传感器还包括位于第二衬底上的第二凹槽，所述第二凹槽与所述第一凹槽的位置对应。优选地，所述第一凹槽与所述空腔以及所述第二凹槽连通。优选地，所述第一键合区的材料包括Al，所述第二键合区的材料包括Ge。根据本专利技术提供的MEMS器件的制造方法，其中，在去除保护膜的步骤中，位于第一凹槽的侧壁的保护膜、位于质量块与第一衬底相对的表面的保护膜以及位于第一衬底表面的保护膜因被质量块遮挡而被保留，而位于第一键合区上的保护膜被清除，使MEMS器件的第一键合区可以更好地与其它结构键合，从而达到了提高晶圆级封装质量的目的。此外，本专利技术提供的MEMS器件的制造方法，在去除保护膜的步骤中由于质量块可以将被保留的保护膜遮挡，选择性地去除了键合区的保护膜，不需要在此步骤中添加遮罩，既节省了成本，还提高了生产效率。本专利技术通过预设角度代替了现有方案的掩膜版，既能去掉键合区表面的保护膜，利于后续的工艺步骤，又不破坏槽内及悬浮质量块下面底部的保护，达到保护的目的。现有工艺中利用掩膜版的方法存在对位、模板尺寸精度不高等问题。同时，掩膜版工艺会破坏带可动结构的MEMS器件，影响了产品的良率。附图说明为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单介绍，显而易见地，下面的描述中的附图仅涉及本公开的一些实施例，而非对本公开的限制。图1a示出了本专利技术实施例的MEMS器件的制造方法示意图。图1b示出了本专利技术实施例的MEMS器件的MEMS结构的制造方法示意图。图2至图8示出了本专利技术实施例的MEMS器件的制造方法中一部分阶段的截面示意图。具体实施方式以下将参照附图更详细地描述专利技术。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，在图中可能未示出某些公知的部分。在下文中描述了专利技术的许多特定的细节，例如部件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解专利技术。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现专利技术。应当理解，在描述部件的结构时，当将一层、一个区域称为位于另一层、另一个区域“上面”或“上方”时，可以指直接位于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种MEMS器件的制造方法，包括：在第一衬底上形成牺牲层；在所述牺牲层上形成质量块；刻蚀所述质量块形成第一凹槽；经由所述第一凹槽去除部分所述牺牲层形成空腔；在所述质量块上形成第一键合区；形成保护膜，所述保护膜覆盖所述第一键合区、所述质量块与所述第一衬底的表面以及所述第一凹槽的侧壁；以及去除部分所述保护膜，其中，在去除所述保护膜的步骤中，位于所述第一凹槽的侧壁的所述保护膜、位于所述质量块与所述第一衬底相对的表面的所述保护膜以及位于所述第一衬底表面的所述保护膜因被所述质量块遮挡而被保留。

【技术特征摘要】
1.一种MEMS器件的制造方法，包括：在第一衬底上形成牺牲层；在所述牺牲层上形成质量块；刻蚀所述质量块形成第一凹槽；经由所述第一凹槽去除部分所述牺牲层形成空腔；在所述质量块上形成第一键合区；形成保护膜，所述保护膜覆盖所述第一键合区、所述质量块与所述第一衬底的表面以及所述第一凹槽的侧壁；以及去除部分所述保护膜，其中，在去除所述保护膜的步骤中，位于所述第一凹槽的侧壁的所述保护膜、位于所述质量块与所述第一衬底相对的表面的所述保护膜以及位于所述第一衬底表面的所述保护膜因被所述质量块遮挡而被保留。2.根据权利要求1所述的制造方法，其中，所述保护膜还覆盖所述牺牲层的侧壁，在去除所述保护膜的步骤中，位于所述牺牲层的侧壁的所述保护膜因被所述质量块遮挡而被保留。3.根据权利要求1所述的制造方法，其中，去除所述保护膜的步骤包括：利用低压石英汞灯产生紫外线；以及采用所述紫外线照射所述保护膜至预定时间，其中，所述紫外线与所述MEMS器件呈预设角度。4.根据权利要求3所述的制造方法，其中，去除所述保护膜的方法包括紫外线-臭氧清洗。5.根据权利要求3所述的制造方法，其中，所述预设角度的范围包括5°至60°。6.根据权利要求3所述的制造方法，其中，所述预设角度包括40°至50°。7.根据权利要求3所述的制造方法，其中，所述预定时间的范围包括10至60分钟。8.根据权利要求3所述的制造方法，其中，所述紫外线的波长选自254nm与185nm中的至少一种。9.根据权利要求1所述的制造方法，其中，所述第一凹槽的深度与宽度之比不小于5。10.根据权利要求9所述的制造方法，其中，所述第一凹槽的深度与宽度之比的范围包括5至30。11.根据权利要求1所述的制造方法，其中，所述保护膜的材料选自有机硅烷类有机膜与有机硅氧烷类有机膜中的至少一种。12.根据权利要求1所述的制造方法，其中，所述保护膜的材料选自FOTS(CF3(CF2)5(CH2)2SiCl3)、OTS(CH3(CH2)17SiCl3)、DDMS(Cl2Si(CH3)2)、MTOS(CH3Si(OCH3)3)、FOTES(CF3(CF2)5(CH2)2Si(OC2H5)3)、FOMDS(CF3(CF2)5(CH2)2Si(CH3)Cl2)、FOMMS(CF3(CF2)5(CH2)2Si(CH3)2Cl)、PFDA(C10HF19O2)、DMS(SiO(CH3)2)以及FDTS(CF3(CF2)...

【专利技术属性】
技术研发人员：季锋，刘琛，葛俊山，闻永祥，
申请(专利权)人：杭州士兰集成电路有限公司，杭州士兰微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33