集成互补金属氧化物半导体-微机电系统器件及其制法技术方案

集成互补金属氧化物半导体‑微机电系统器件包括互补金属氧化物半导体结构、顶盖结构及微机电系统结构。互补金属氧化物半导体结构制作于第一衬底上且包括至少一个传导层。顶盖结构包括穿过顶盖结构的通孔且具有沉积在顶盖结构的第一侧上的隔离层且具有沉积在顶盖结构的第二侧上的导电布线层。微机电系统结构沉积在第一衬底与顶盖结构之间。集成互补金属氧化物半导体‑微机电系统器件还包括导电连接件，导电连接件穿过通孔中的一者且穿过顶盖结构上的隔离层中的开口。导电连接件将顶盖结构上的导电布线层中的导电路径与互补金属氧化物半导体结构的至少一个传导层进行导电连接。

Integrated complementary metal oxide semiconductor MEMS devices and their fabrication

【技术实现步骤摘要】
集成互补金属氧化物半导体-微机电系统器件及其制法
本专利技术的实施例是有关于集成互补金属氧化物半导体-微机电系统器件及其制法。
技术介绍
微机电系统(microelectromechanicalsystem，MEMS)器件(例如加速度计、压力传感器及陀螺仪)已在许多现代电子器件中得到广泛使用。举例来说，MEMS加速度计通常存在于汽车(例如，存在于气囊展开系统(airbagdeploymentsystem)中)、平板计算机或智能手机中。对于许多应用来说，MEMS器件电连接到互补金属氧化物半导体(CMOS)器件以形成完整的MEMS系统。通常，所述连接是通过打线结合形成，但是也可存在其他方式。
技术实现思路
本公开的一些方面涉及一种集成CMOS-MEMS器件。所述集成CMOS-MEMS器件包括CMOS结构、顶盖结构及MEMS结构。所述CMOS结构制作于第一衬底上且包括至少一个CMOS器件及至少一个传导层。所述顶盖结构包括穿过所述顶盖结构的通孔且具有沉积在顶盖结构的第一侧上的隔离层且具有沉积在顶盖结构的第二侧上的导电布线层。所述MEMS结构沉积在所述第一衬底与所述顶盖结构之间且包括至少一个MEMS器件。所述集成CMOS-MEMS器件还包括导电连接件，所述导电连接件穿过所述通孔中的一者且穿过所述顶盖结构上的所述隔离层中的开口。所述导电连接件将所述顶盖结构上的所述导电布线层中的导电路径与所述CMOS结构的所述至少一个传导层进行导电连接。本公开的其他方面涉及一种制作集成CMOS-MEMS器件的方法。所述方法包括：制作包括CMOS结构及MEMS结构的CMOS-MEMS结构。所述CMOS结构包括至少一个CMOS器件及至少一个传导层。所述方法包括通过对顶盖晶片的第一侧进行刻蚀以形成一个或多个空腔来制作顶盖结构，在所述顶盖晶片的所述第一侧上形成有隔离层。所述方法包括将所述顶盖结构结合到所述CMOS-MEMS结构以及在所述顶盖晶片的第二侧处刻蚀一个或多个沟槽。所述方法还包括朝所述顶盖晶片的所述第二侧及所述一个或多个沟槽的表面沉积导电材料，以形成导电接触件，所述导电接触件穿过所述顶盖晶片的所述第二侧处的所述沟槽中的一者且导电连接到所述CMOS结构的所述至少一个传导层。本公开的其他方面涉及一种制作集成CMOS-MEMS器件的方法。所述方法包括：在第一衬底上制作CMOS结构，所述CMOS结构包括至少一个CMOS器件及至少一个传导层。所述方法包括从顶盖晶片制作顶盖结构，其中所述制作所述顶盖结构包括对所述顶盖晶片的第一侧进行刻蚀以形成一个或多个空腔，在所述顶盖晶片的所述第一侧上沉积有隔离层。所述方法包括将所述顶盖结构结合到MEMS晶片以及形成至少延伸穿过所述MEMS晶片的至少一个硅插塞，所述至少一个硅插塞的第一侧结合到所述顶盖晶片的所述第一侧上的所述隔离层。所述方法包括将所述MEMS晶片共晶结合到所述第一衬底以及在所述顶盖晶片的第二侧处刻蚀一个或多个沟槽。所述方法还包括朝所述顶盖晶片的所述第二侧及所述一个或多个沟槽的内表面沉积导电材料，以形成导电接触件，所述导电接触件穿过所述顶盖晶片的所述第二侧处的所述沟槽中的一者且导电连接到所述至少一个硅插塞。附图说明结合附图阅读以下详细说明，会最好地理解本公开的各个方面。应注意，根据本行业中的标准惯例，各种特征并非按比例绘制。事实上，为论述清晰起见，可任意增大或减小各种特征的尺寸。图1是根据一些实施例的具有穿通芯片通孔连接的集成CMOS-MEMS器件的剖视图。图2A到图2D是示出根据一些实施例的制作集成CMOS-MEMS器件的方法的流程图，所述集成CMOS-MEMS器件具有用于将CMOS结构与其他器件进行电连接的穿通芯片通孔。图3A到图3O是用于示出根据一些实施例的制作集成CMOS-MEMS器件的方法的器件结构的剖视图。图4是根据一些实施例的具有改善的穿通芯片通孔连接的另一CMOS-MEMS器件的剖视图。图5是示出根据一些实施例的制作集成CMOS-MEMS器件的方法的流程图，所述集成CMOS-MEMS器件具有用于将CMOS结构与其他器件进行电连接的穿通芯片通孔。图6A到图6N是用于示出根据一些实施例的制作集成CMOS-MEMS器件的方法的器件结构的剖视图。图7是根据一些实施例的CMOS-MEMS器件的剖视图，所述CMOS-MEMS器件具有用于将顶盖结构上的传导层与CMOS结构中的传导层进行连接的穿通芯片通孔。图8A到图8B是示出根据一些实施例的制作集成CMOS-MEMS器件的方法的流程图，所述集成CMOS-MEMS器件具有用于将CMOS结构与其他器件进行电连接的穿通芯片通孔。图9A到图9J是用于示出根据一些实施例的制作集成CMOS-MEMS器件的方法的器件结构的剖视图。图10是根据一些实施例的另一CMOS-MEMS器件的剖视图，所述另一CMOS-MEMS器件具有用于将顶盖结构上的传导层与CMOS结构中的传导层进行连接的穿通芯片通孔。图11A到图11B是示出根据一些实施例的制作集成CMOS-MEMS器件的方法的流程图，所述集成CMOS-MEMS器件具有用于将CMOS结构与其他器件进行电连接的穿通芯片通孔。图12A到图12L是用于示出根据一些实施例的制作集成CMOS-MEMS器件的方法的器件结构的剖视图。具体实施方式以下公开内容提供用于实施所提供主题的不同特征的许多不同的实施例或实例。以下阐述组件及排列的具体实例以简化本公开。当然，这些仅为实例而非旨在进行限制。举例来说，在以下说明中，在第二特征之上或第二特征上形成第一特征可包括其中第一特征与第二特征被形成为直接接触的实施例，且也可包括其中第一特征与第二特征之间可形成附加特征从而使得第一特征与第二特征可不直接接触的实施例。另外，本公开在各种实例中可重复使用参考编号和/或字母。这种重复使用是为了简明及清晰起见，且自身并不表示所论述的各个实施例和/或配置之间的关系。另外，为易于说明，本文中可能使用例如“位于…下方(beneath)”、“位于…下面(below)”、“下部的(lower)”、“位于…上方(above)”、“上部的(upper)”等空间相对性用语来阐述图中所示的一个元件或特征与另一(其他)元件或特征的关系。所述空间相对性用语旨在除图中所绘示的取向外还囊括器件在使用或操作中的不同取向。装置可具有其他取向(旋转90度或处于其他取向)，且本文中所用的空间相对性描述语可同样相应地进行解释。在越来越大的程度上，现代电子器件与微机电系统(MEMS)器件相结合以用于许多应用。为了多种应用，MEMS器件电连接到应用专用集成电路(application-specificintegratedcircuit，ASIC)且与ASIC封装在一起。这些ASIC可具有充当MEMS器件与其他电子器件之间的接口的功能。MEMS器件可制作于MEMS晶片上，而ASIC可制作于CMOS晶片上。另外，在制作工艺中还提供顶盖晶片。顶盖晶片的底表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集成互补金属氧化物半导体-微机电系统器件，其特征在于，包括：/n互补金属氧化物半导体结构，制作于第一衬底上，包括至少一个互补金属氧化物半导体器件及至少一个传导层；/n顶盖结构，包括穿过所述顶盖结构的通孔，具有位在所述顶盖结构的第一侧上的隔离层且具有位在所述顶盖结构的第二侧上的导电布线层；/n微机电系统结构，位在所述第一衬底与所述顶盖结构之间，包括至少一个微机电系统器件；以及/n导电连接件，穿过所述通孔中的一者且穿过所述顶盖结构上的所述隔离层中的开口，并且将所述顶盖结构上的所述导电布线层中的导电路径与所述互补金属氧化物半导体结构的所述至少一个传导层进行导电连接。/n

【技术特征摘要】
20181030 US 62/752,545;20190523 US 16/420,5141.一种集成互补金属氧化物半导体-微机电系统器件，其特征在于，包括：
互补金属氧化物半导体结构，制作于第一衬底上，包括至少一个互补金属氧化物半导体器件及至少一个传导层；
顶盖结构，包括穿过所述顶盖结构的通孔，具有位在所述顶盖结构的第一侧上的隔离层且具有位在所述顶盖结构的第二侧上的导电布线层；
微机电系统结构，位在所述第一衬底与所述顶盖结构之间，包括至少一个微机电系统器件；以及
导电连接件，穿过所述通孔中的一者且穿过所述顶盖结构上的所述隔离层中的开口，并且将所述顶盖结构上的所述导电布线层中的导电路径与所述互补金属氧化物半导体结构的所述至少一个传导层进行导电连接。


2.根据权利要求1所述的集成互补金属氧化物半导体-微机电系统器件，其特征在于，其中所述至少一个传导层是所述互补金属氧化物半导体结构的顶部金属层。


3.根据权利要求1所述的集成互补金属氧化物半导体-微机电系统器件，其特征在于，其中所述导电连接件所穿过的所述通孔中的所述一者在内表面上涂布有隔离材料。


4.根据权利要求1所述的集成互补金属氧化物半导体-微机电系统器件，其特征在于，其中所述微机电系统结构位在所述互补金属氧化物半导体结构与所述顶盖结构之间，且其中所述导电连接件包括：
传导垫，位在所述微机电系统结构的面对所述顶盖结构上的所述隔离层的表面上，且导电连接到所述互补金属氧化物半导体结构的所述至少一个传导层；以及
导电接触件，穿过所述通孔中的所述一者且穿过所述顶盖结构上的所述隔离层中的所述开口，并且将所述导电布线层中的所述导电路径与所述传导垫进行导电连接。


5.根据权利要求1所述的集成互补金属氧化物半导体-微机电系统器件，其特征在于，其中所述微机电系统结构制作于位于所述第一衬底与所述顶盖结构之间的微机电系统晶片中，且其中所述导电连接件包括：
硅插塞，穿过所述微机电系统晶片且延伸到所述顶盖结构上的所述隔离层中，且导电连接到所述互补金属氧化物半导体结构的所述至少一个传导层；以及
导电接触件，穿过所述通孔中的所述一者且穿过所述顶盖结构上的所述隔离层中的所述开口，并且将所述导电布线层中的所述导电路径与所述硅插塞进行导电连接。


6.根据权利要求1所述的集成互补金属氧化物半导体-微机电系统器件，其特征在于，其中所述微机电系统结构与所述互补金属氧化物半导体结构二者制作于所述第一衬底上，且其中所述导电连接件包括：
导电接触件，穿过所述通孔中的所述一者且穿过所述顶盖结构上的所述隔离层中的所述开口，并且导电连接到所述互补金属氧化物半导体结构的所述至...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑钧文，朱家骅，郭文政，毛威智，
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