一种MEMS器件及其加工方法技术

本发明专利技术提供了一种MEMS器件及其加工方法，包括可动组件，所述可动组件的表面依次设置有电介质层和疏水层。所述MEMS器件的加工方法，包括：形成可动结构层，所述可动结构层包括可动组件；沉积电介质层；沉积疏水层。

【技术实现步骤摘要】
一种MEMS器件及其加工方法
本专利技术涉及半导体制造领域，尤其涉及一种MEMS器件及其加工方法。
技术介绍
MEMS(MicroElectroMechanicalSystem，微机电系统)器件由于其体积小、成本低、集成性好等特点，已得以越来越广泛的应用在如消费电子、医疗、汽车等产品中。常见的MEMS器件包括但不限于压力传感器、磁传感器、麦克风、加速度计、陀螺仪、红外传感器等。在MEMS晶圆制作的过程中,许多可动组件，如梳齿，会因毛细现象、晃动，而产生接触；同样地，在实际使用过程中,上述梳齿会因加速度而产生接触。这些接触如果无法自行恢复分离,即称为发生沾黏(stiction)，如图1所示，这会造成MEMS器件失效或芯片短路烧毁。常见的解决方法是在硅结构表面利用自组装膜(Self-AssemblyMonolayer，SAM)的方式使用硅烷基长碳链高分子(如Perfluorodecyltrichlorosilane、FDTS)对表面进行疏水改质。这些化学分子改变硅表面化学特性，降低表面化学能，能让沾黏发生的机率下降。然而这层化学薄膜并不能避免在使用过程中，因梳齿触碰导致的短路问题，同时其热稳定性也不佳,常常在后续工艺流程中产生断裂使得沾黏发生的机率增加并且影响腔体真空度，如图2所示。
技术实现思路
鉴于现有技术中的不足，本专利技术提供一种MEMS器件，包括可动组件，所述可动组件的表面依次设置有电介质层和疏水层。进一步地，所述电介质层采用氧化硅。进一步地，所述电介质层采用SiOx，其中x＝0.1～2。进一步地，所述电介质层的厚度范围为1～10000埃。进一步地，所述疏水层采用金属氧化物或金属氮化物。进一步地，所述疏水层采用HfOx，其中x＝0.1～2。进一步地，所述疏水层的厚度范围为1～10000埃。本专利技术还提供了一种MEMS器件加工方法，其包括：形成可动结构层，所述可动结构层包括可动组件；沉积电介质层；沉积疏水层。进一步地，提供第一晶圆，所述可动结构层被设置为与所述第一晶圆相连接。进一步地，所述第一晶圆为所述MEMS器件的盖帽晶圆或互连晶圆。进一步地，所述电介质层采用氧化硅。进一步地，所述电介质层采用SiOx，其中x＝0.1～2。进一步地，所述电介质层的厚度范围为1～10000埃。进一步地，所述疏水层采用金属氧化物或金属氮化物。进一步地，所述疏水层采用HfOx，其中x＝0.1～2。进一步地，所述疏水层的厚度范围为1～10000埃。技术效果：本专利技术利用半导体常见的氧化物在硅片表面形成一电介质层/疏水层之双层结构，如氧化硅/氧化铪(SiOx/HfOx)，让表面既可维持疏水特性，HfOx表面水接触角可大于100度,同时SiOx可作为短路屏障。本专利技术的双层薄膜相较于传统SAM所使用的化学分子有着更佳的热稳定性和表面覆盖率，能有效地降低制造过程以及使用过程中所造成的表面化学特性衰减。以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。附图说明图1是MEMS器件中梳齿结构发生沾黏的示意图；图2是利用FDTS对MEMS器件中梳齿结构表面进行化学改质的示意图；图3是本专利技术的一个较佳实施例的结构示意图；图4是图3中A处的结构示意图；图5至图8是本专利技术的一个实施例的加工过程中的各结构示意图；图9至图11是本专利技术的另一个实施例的加工过程中的各结构示意图；图12是以图8结构为例的局部放大结构示意图，其中示例性地示出了两组介质层覆盖情况不同的梳齿结构。具体实施方式在本专利技术的实施方式的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对专利技术的限制。附图为原理图或者概念图，各部分厚度与宽度之间的关系，以及各部分之间的比例关系等等，与其实际值并非完全一致。图3示出了本实施例的MEMS器件，其中包括可动结构层100、晶圆200和晶圆300。可动结构层100上制作有可动组件101，如梳齿等；晶圆200上设置有深槽201，可动组件101被设置在与深槽201相配合的位置；晶圆300上制作有用于与可动结构层100上的结构互连的电路和线路。晶圆300、可动结构层100和晶圆200依次层叠设置，可动结构层100分别与晶圆200和晶圆300相连接，如采用键合工艺将其与晶圆进行连接。如图4所示，可动结构层100的可动组件101上设置有双层薄膜，分别为电介质层102和疏水层103。电介质层102被设置在可动组件101表面，疏水层103被设置在电介质层102远离可动组件101的表面上。本实施例中，电介质层102采用氧化硅SiOx，其中x＝0.1～2，厚度范围为1～10000埃。疏水层103可以采用半导体制程工艺中的常见金属氧化物或金属氮化物，如Al2O3、Ta2O3、TiN等。本实施例中，疏水层103采用氧化铪HfOx，其中x＝0.1～2，厚度范围为1～10000埃。本实施例的MEMS器件设置了降低梳齿沾黏、短路的双层表面结构。通过在结构表面上生长双层介质层以达到绝缘和表面改质来同时实现防短路和防沾黏的功用。本实施例的MEMS器件的一种加工方法，包括：提供晶圆200，晶圆200可以是例如硅晶圆。在晶圆200上形成深槽201，深槽201的图案与后续需要加工的可动组件101的图案相配合，后续形成可动组件101的刻蚀主要是位于深槽201所在的区域。以上深槽201的形成是通过在晶圆200上执行光刻/刻蚀工艺完成的，如涂布光刻胶后曝光显影形成深槽201的图案，再通过刻蚀将曝露的晶圆200刻蚀至预定深度，再执行去胶工艺，从而形成深槽201。鉴于深槽201的深度较深，也可采用湿法腐蚀以缩短加工时间。在一些实施例中，也可以采用硬掩膜作为刻蚀阻挡层，即先在晶圆200上沉积硬掩膜层，如氧化硅、氮化硅等，通过光刻/刻蚀工艺将硬掩膜层图案化，形成深槽201的图案，再进行刻蚀工艺，如湿法腐蚀，将曝露的晶圆200刻蚀至预定深度，从而形成深槽201。提供晶圆400，晶圆400用于形成可动结构层100。如图5所示，将晶圆200与晶圆400键合连接，具体可以是先在晶圆200表面沉积键合介质层，本实施例中采用二氧化硅作为键合介质层，通过采用硅-二氧化硅熔融键合将晶圆200与晶圆400相连接。将晶圆400减薄至预定厚度，即形成了可动结构层100。在可动结构层100正对深槽201的区域采用深反应离子刻蚀(DeepReactiveIonEtc本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种MEMS器件，包括可动组件，其特征在于，所述可动组件的表面依次设置有电介质层和疏水层。/n

【技术特征摘要】
1.一种MEMS器件，包括可动组件，其特征在于，所述可动组件的表面依次设置有电介质层和疏水层。


2.如权利要求1所述的MEMS器件，其特征在于，所述电介质层采用氧化硅。


3.如权利要求1所述的MEMS器件，其特征在于，所述电介质层采用SiOx，其中x＝0.1～2。


4.如权利要求1所述的MEMS器件，其特征在于，所述电介质层的厚度范围为1～10000埃。


5.如权利要求1所述的MEMS器件，其特征在于，所述疏水层采用金属氧化物或金属氮化物。


6.如权利要求1所述的MEMS器...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹波，陈义洋，
申请(专利权)人：深迪半导体上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31