一种MEMS器件制造技术

本申请公开了一种MEMS器件，包括器件硅片、封帽硅片和防粘附层，器件硅片包括位于其第一表面的微机械结构区和第一键合层，封帽硅片包括位于其第二表面的第二键合层，第一键合层与第二键合层彼此接触且键合，防粘附层覆盖微机械结构区的暴露表面以及第一键合层的侧壁，第一键合层包括依次堆叠于器件硅片的第一表面的第一接触层、隔离层、第一金属层以及第二金属层，其中，第一金属层为铝金属层，第二金属层为锗金属层，当第一键合层和第二键合层接触时，直接将器件硅片上悬浮的防粘附层挤出，在器件硅片和封帽硅片的接触表面上实现无防粘附层的共晶键合，有利于提高MEMS器件的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种MEMS器件
本技术涉及微电子机械系统(MEMS)
，更具体地涉及一种MEMS器件。
技术介绍
MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystem，即微电子机械系统)是指集微型传感器、执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的微型机电系统。采用MEMS技术制造的微传感器、微执行器、微型构件、微机械光学器件、真空微电子器件、电力电子器件等在航空、航天、汽车、生物医学、环境监控、军事以及几乎人们所接触到的所有领域中都有着十分广阔的应用前景。目前MEMS市场的主导产品为压力传感器、加速度计、微陀螺仪和硬盘驱动头等。在以硅为基础的MEMS加工技术中，MEMS器件例如包括在硅衬底中形成的空腔、固定电极和可动电极等微型构件。由于MEMS器件的工作环境问题，因此部分产品例如加速度计、陀螺仪等需要对微机械的器件结构部分实施保护，这种保护的方法就是在器件上方采用空腔封帽保护结构，通过硅-硅直接键合、阳极键合、铝锗、金硅共晶键合、玻璃粉键合等各种键合工艺，使器件硅片和封帽硅片紧密结合在一起，这样使微机械的器件结构和外部环境得到隔离。此外，由于可动电极的至少一部分可以在空腔内或空气中自由移动，因此硅衬底的暴露表面在空气中易于形成一层亲水性的自然氧化层，在亲水性的自然氧化层表面会覆盖一层水分子。如果MEMS器件工作于潮湿的环境下，则多晶硅层间会产生较强的毛细力，导致粘附现象的发生。此外，多晶硅层的分子间范德华力、静摩擦力、残余应力也将导致发生粘附现象。此种结构在使用过程中易于产生结构层间的粘附现象，比如电容式加速度计、陀螺仪的可动梳齿之间就易于产生粘附现象。硅衬底的摩擦系数较高，弹性模量和机械硬度较低，存在着抗磨损能力不足的缺点。因此，摩擦、磨损和粘附问题已经成为影响MEMS性能和可靠性的主要因素。在MEMS器件中，微构件表面改性被认为是改善摩擦、降低磨损、提高系统稳定性的有效手段。例如，可以在硅衬底和电极的暴露表面涂覆一层疏水性薄膜。一种表面改性的方法包括在硅衬底和电极的暴露表面涂覆一层疏水性的自组装单分子层(Self-assembledmonolayer,SAM)，使表面曾疏水性，从而降低粘附现象。但是经过防粘附处理的MEMS器件的键合金属条上也会有防粘附层，会导致键合失效或其他的问题，最终导致整个MEMS器件的失效。因此有必要对现有的MEMS器件进行改进以提高MEMS器件的键合稳定性，继而提高整个MEMS器件的稳定性。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的目的在于提供一种MEMS器件，实现器件硅片和封帽硅片之间的无粘附层键合，提高MEMS器件的稳定性。根据本技术，提供了一种MEMS器件，包括：器件硅片，包括位于其第一表面的微机械结构区和第一键合层；封帽硅片，包括位于其第二表面的第二键合层，所述第一键合层与所述第二键合层彼此接触且键合；以及防粘附层，所述防粘附层覆盖所述微机械结构区的暴露表面以及所述第一键合层的侧壁，所述第一键合层包括依次堆叠于所述器件硅片的第一表面的第一接触层、隔离层、第一金属层以及第二金属层，其中，所述第一金属层为铝金属层，所述第二金属层为锗金属层。优选地，所述第二键合层包括依次堆叠于所述封帽硅片第二表面的第二接触层和第三金属层，其中，所述第三金属层为锗金属层。优选地，所述隔离层选自氮化钛或者氮化钽。优选地，所述第一接触层和第二接触层选自钛金属层或者钽金属层。优选地，所述微机械机构区包括：位于所述器件硅片中的第一空腔；以及位于所述第一空腔上的可动部件，其中，所述防粘附层覆盖所述可动部件以及所述第一空腔所暴露的器件硅片的侧壁表面。优选地，所述防粘附层为单层或者多层结构。优选地，所述防粘附层包括：种子层，至少覆盖所述可动部件以及所述第一空腔所暴露的器件硅片的侧壁表面；以及位于所述种子层上的单分子膜层。优选地，所述种子层选自有机氧化硅或者有机氧化钛。优选地，所述封帽硅片上还包括内凹的第二空腔，所述第二空腔的位置与所述第一空腔的位置相对应。优选地，所述第一接触层和所述第二接触层的厚度为优选地，所述隔离层的厚度为优选地，所述第一金属层的厚度为1～2微米，所述第二金属层的厚度为所述第三金属层的厚度为0.6～1.2微米。优选地，所述种子层和所述单分子膜层的厚度为优选地，所述MEMS器件选自加速度计、陀螺仪、硅电容麦克风中的任意一种。本技术实施例提供的MEMS器件具有以下有益效果。MEMS器件包括位于器件硅片表面的铝锗叠层结构，在器件硅片和封帽硅片键合时封帽硅片上的锗金属层直接和器件硅片上的铝金属层发生共晶接触，防粘附层只覆盖在微机械结构区的暴露表面以及第一键合层的侧壁，在器件硅片和封帽硅片的接触表面上实现无防粘附层的共晶键合。有利于提高器件硅片和封帽硅片之间的键合稳定性，继而提高了MEMS器件的稳定性。此外，这样可以省略了单独去除器件硅片的共晶键合条表面的防粘附层的步骤，改善了MEMS器件共晶键合的生产效率和工艺。在优选地实施例中，MEMS器件还包括分别位于器件硅片上的第一接触层和位于封帽硅片上的第二接触层，第一接触层和第二接触层的存在可以使得器件硅片和封帽硅片之间的键合质量更好，提高键合可靠性。在优选地实施例中，MEMS器件还包括位于第一接触层和铝锗叠层结构之间的隔离层，隔离层用于隔离器件硅片中的多晶硅进入到第一金属层中，避免引起键合孔洞。附图说明通过以下参照附图对本技术实施例的描述，本技术的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。图1示出根据本技术的MEMS器件的结构示意图；图2示出根据本技术的MEMS器件的制造方法的流程示意图；图3至图8分别示出根据本技术的MEMS器件的制造方法的各个阶段的截面示意图。具体实施方式以下将参照附图更详细地描述本技术。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。在下文中描述了本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，以便更清楚地理解本技术。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本技术。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，可以指直接位于另一层、另一个区域上面，或者在其与另一层、另一个区域之间还包含其它的层或区域。并且，如果将部件翻转，该一层、一个区域将位于另一层、另一个区域“下面”或“下方”。图1示出根据本技术的MEMS器件的结构示意图。所述MEMS器件选自加速度计、陀螺仪、硅电容麦克风中的任意一种。参照图1，本实施例的MEMS器件包括键合在一起的器件硅片100和封帽硅片200。需要说明的是，“硅片”仅是本领域的一种惯用说法，其材料不限于硅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种MEMS器件，其特征在于，包括：/n器件硅片，包括位于其第一表面的微机械结构区和第一键合层；/n封帽硅片，包括位于其第二表面的第二键合层，所述第一键合层与所述第二键合层彼此接触且键合；以及/n防粘附层，所述防粘附层覆盖所述微机械结构区的暴露表面以及所述第一键合层的侧壁，/n所述第一键合层包括依次堆叠于所述器件硅片的第一表面的第一接触层、隔离层、第一金属层以及第二金属层，/n其中，所述第一金属层为铝金属层，所述第二金属层为锗金属层。/n

【技术特征摘要】
1.一种MEMS器件，其特征在于，包括：
器件硅片，包括位于其第一表面的微机械结构区和第一键合层；
封帽硅片，包括位于其第二表面的第二键合层，所述第一键合层与所述第二键合层彼此接触且键合；以及
防粘附层，所述防粘附层覆盖所述微机械结构区的暴露表面以及所述第一键合层的侧壁，
所述第一键合层包括依次堆叠于所述器件硅片的第一表面的第一接触层、隔离层、第一金属层以及第二金属层，
其中，所述第一金属层为铝金属层，所述第二金属层为锗金属层。


2.根据权利要求1所述的MEMS器件，其特征在于，所述第二键合层包括依次堆叠于所述封帽硅片第二表面的第二接触层和第三金属层，其中，所述第三金属层为锗金属层。


3.根据权利要求1所述的MEMS器件，其特征在于，所述隔离层选自氮化钛或者氮化钽。


4.根据权利要求2所述的MEMS器件，其特征在于，所述第一接触层和第二接触层选自钛金属层或者钽金属层。


5.根据权利要求1所述的MEMS器件，其特征在于，所述微机械结构区包括：
位于所述器件硅片中的第一空腔；以及
位于所述第一空腔上的可动部件，
其中，所述防粘附层覆盖所述可动部件以及所述第一空腔所暴露的器件硅片的侧壁表面。


6.根据权利要求5所述的MEMS器件，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：闻永祥，季锋，刘琛，陈有鑫，张小丽，
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：新型
国别省市：浙江;33