微机电系统装置及其形成方法及微机电系统结构制造方法及图纸

各种实施例涉及一种微机电系统(MEMS)装置及其形成方法及微机电系统结构，所述微机电系统装置包括设置在衬底与微机电系统衬底之间的导电接合结构。内连结构上覆在衬底上。微机电系统衬底上覆在内连结构上且包括可移动的膜。介电结构设置在内连结构与微机电系统衬底之间。所述导电接合结构夹置在内连结构与微机电系统衬底之间。导电接合结构在介电结构的侧壁之间在侧向上间隔开。导电接合结构、微机电系统衬底及内连结构至少局部地界定空腔。可移动的膜上覆在空腔上且在导电接合结构的侧壁之间在侧向上间隔开。

【技术实现步骤摘要】
微机电系统装置及其形成方法及微机电系统结构
本专利技术实施例涉及一种微机电系统装置及其形成方法及微机电系统结构。
技术介绍
微机电系统(microelectromechanicalsystem，MEMS)装置(例如，加速度计、压力传感器、麦克风及换能器(transducer))已广泛地用于许多现代电子装置中。举例来说，MEMS加速度计及换能器通常存在于汽车(例如，气囊展开系统(airbagdeploymentsystem))、平板电脑或医疗装置中。MEMS装置可具有用于检测运动并将运动转换成电信号的可移动的部件。举例来说，MEMS加速度计包括将加速移动转化成电信号的可移动的部件。换能器包括将声波转化成电信号的可移动的膜(moveablemembrane)。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种微机电系统装置，其包括衬底、内连结构、微机电系统衬底、介电结构以及导电接合结构。内连结构上覆在衬底上。微机电系统衬底上覆在内连结构上，其中微机电系统衬底包括可移动的膜。介电结构设置在内连结构与微机电系统衬底之间。导电接合结构夹置在内连结构与微机电系统衬底之间。导电接合结构在介电结构的侧壁之间在侧向上间隔开。导电接合结构、微机电系统衬底及内连结构至少局部地界定第一空腔，其中可移动的膜上覆在第一空腔上且在导电接合结构的侧壁之间在侧向上间隔开。本专利技术实施例提供一种微机电系统结构，其包括衬底、内连结构、微机电系统衬底、导电接合环结构以及介电结构。内连结构上覆在衬底上，其中内连结构包括导电接合层。微机电系统衬底上覆在内连结构上，其中微机电系统衬底包括可移动的膜。导电接合环结构夹置在内连结构与微机电系统衬底之间。导电接合环结构接触内连结构的导电接合层。导电接合环结构、微机电系统衬底及内连结构至少局部地界定第一空腔。可移动的膜上覆在第一空腔上且在导电接合环结构的侧壁之间在侧向上间隔开。介电结构夹置在内连结构与微机电系统衬底之间。导电接合环结构在介电结构的内侧壁之间在侧向上间隔开。介电结构的厚度小于导电接合环结构的厚度。本专利技术实施例提供一种形成微机电系统装置的方法，方法包括：在衬底之上形成内连结构；在内连结构之上形成具有第一厚度的介电层堆叠；将介电层堆叠图案化，以沿内连结构的上表面界定介电结构及一个或多个停止件结构；在微机电系统衬底上形成可移动的膜；在微机电系统衬底之上形成隔离介电层；在微机电系统衬底之上形成导电接合环结构，其中导电接合环结构具有比第一厚度大的第二厚度；以及执行共晶接合工艺，以将导电接合环结构接合到内连结构，其中共晶接合工艺密封设置在导电接合环结构的内侧壁之间的第一空腔。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，为使论述清晰起见，可任意增大或减小各种特征的尺寸。图1示出具有被介电结构环绕的导电接合结构的微机电系统(MEMS)装置的一些实施例的剖视图。图2A到图2B示出图1所示MEMS装置的一些替代实施例的俯视图。图3示出包括MEMS装置的集成芯片的一些实施例的剖视图，MEMS装置具有在侧向上环绕导电接合结构的介电结构。图4示出图3所示MEMS装置的一些替代实施例的俯视图。图5A示出具有上覆在空腔上的可移动的膜的MEMS装置的一些实施例的剖视图。图5B到图5C示出图5A所示MEMS装置的部分的一些实施例的剖视图。图6示出具有被介电结构环绕的导电接合结构的MEMS装置的一些实施例的剖视图，其中导电接合结构在侧向上包围电极。图7到图13示出形成具有被介电结构环绕的导电接合结构的MEMS装置的方法的一些实施例的剖视图。图14示出形成具有被介电结构环绕的导电接合结构的MEMS装置的方法的一些实施例。具体实施方式本公开提供用于实施本公开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，以下说明中将第一特征形成在第二特征之上或第二特征上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有附加特征从而使得所述第一特征与所述第二特征可不直接接触的实施例。另外，本公开可能在各种实例中重复使用参考编号和/或字母。这种重复使用是出于简明及清晰的目的，而不是自身指示所论述的各种实施例和/或配置之间的关系。此外，为易于说明，本文中可能使用例如“在...之下(beneath)”、“在...下方(below)”、“下部的(lower)”、“在...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装置在使用或操作中的不同取向。设备可具有其他取向(旋转90度或处于其他取向)，且本文中所使用的空间相对性描述语可同样相应地进行解释。用于声学应用的微机电系统(MEMS)装置(例如，电容式微机械超声换能器(capacitivemicro-machinedultrasonictransducer，CMUT))常常包括设置在空腔上方和/或空腔内的可移动的膜。空腔是界定在MEMS衬底与载体衬底之间。MEMS衬底包括位于空腔之上的可移动的膜以及设置在可移动的膜下方的空腔电极。在运行期间，超声波可使可移动的膜朝空腔电极或远离空腔电极移动，使得可检测到膜电极与空腔电极之间的电容变化。电容的此种变化可被转换成电信号且可被转移到与空腔电极和/或膜电极电耦合的接触电极。可被MEMS装置感测到的电容值的范围由空腔(即，感测间隙)的高度界定。MEMS装置的感测间隙可针对每一应用而为特定的，其中具有不准确的感测间隙可能会对MEMS装置的性能和/或灵敏度产生不利影响。在MEMS装置的制作期间，上述结构可能会出现挑战。MEMS衬底可通过设置在MEMS衬底与载体衬底之间的介电接合结构而熔合接合到载体衬底。介电接合结构的厚度可界定空腔和/或感测间隙的高度。由于当前处理工具的限制，可能难以准确地界定介电接合结构的期望厚度。在介电接合结构的制作期间，在载体衬底之上沉积多个介电层。在沉积所述多个介电层之后，对所述多个介电层执行平坦化工艺(例如，化学机械平坦化(chemicalmechanicalplanarization，CMP)工艺)，以实现介电接合结构的期望厚度并界定介电接合结构的实质上平的上表面。实质上平的上表面被配置成有利于MEMS衬底与介电接合结构之间的强的接合。然而，由于处理工具的限制，可能难以控制平坦化工艺来界定具有期望厚度(例如，介于约2,400埃到2,800埃的范围内)及实质上平的上表面的介电接合结构。举例来说，所述多个介电层可具有实质上大于期望厚度的初始厚度(例如，大于6,000埃)。平坦化工艺可具有约1,000埃的公差(tolerance)，使得在执行平坦化工艺之后，介电接合结构的厚度可介于约1,600埃到3,600埃的范围本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微机电系统装置，包括：/n衬底；/n内连结构，上覆在所述衬底上；/n微机电系统衬底，上覆在所述内连结构上，其中所述微机电系统衬底包括可移动的膜；/n介电结构，设置在所述内连结构与所述微机电系统衬底之间；以及/n导电接合结构，夹置在所述内连结构与所述微机电系统衬底之间，其中所述导电接合结构在所述介电结构的侧壁之间在侧向上间隔开，其中所述导电接合结构、所述微机电系统衬底及所述内连结构至少局部地界定第一空腔，其中所述可移动的膜上覆在所述第一空腔上且在所述导电接合结构的侧壁之间在侧向上间隔开。/n

【技术特征摘要】
20190627 US 62/867,446;20191015 US 16/601,7491.一种微机电系统装置，包括：
衬底；
内连结构，上覆在所述衬底上；
微机电系统衬底，上覆在所述内连结构上，其中所述微机电系统衬底包括可移动的膜；
介电结构，设置在所述内连结构与所述微机电系统衬底之间；以及
导电接合结构，夹置在所述内连结构与所述微机电系统衬底之间，其中所述导电接合结构在所述介电结构的侧壁之间在侧向上间隔开，其中所述导电接合结构、所述微机电系统衬底及所述内连结构至少局部地界定第一空腔，其中所述可移动的膜上覆在所述第一空腔上且在所述导电接合结构的侧壁之间在侧向上间隔开。


2.根据权利要求1所述的微机电系统装置，其中所述导电接合结构直接接触设置在所述内连结构内的导电接合层，其中所述导电接合层的上表面界定所述第一空腔的底表面。


3.根据权利要求1所述的微机电系统装置，其中，还包括：
第二空腔，界定在所述导电接合结构的外周边与所述介电结构的内侧壁之间。


4.根据权利要求1所述的微机电系统装置，还包括：
空腔介电层，沿所述内连结构的上表面设置，其中所述空腔介电层邻接所述第一空腔且位于所述可移动的膜之下。


5.一种微机电系统结构，包括：
衬底；
内连结构，上覆在所述衬底上，其中所述内连结构包括导电接合层；
微机电系统衬底，上覆在所述内连结构上，其中所述微机电系统衬底包括可移动的膜；
导电接合环结构，夹置在所述内连结构与所述微机电系统衬底之间，其中所述导电接合环结构接触所述内连结构的所述导电接合层，其中所述导电接合环结构、所述微机电系统衬底及所述内连结构至少局部地界定第一空腔，其中所述可移动的膜上覆在所述第一空腔上且在所述导电接合环结构的侧壁之间在侧向上...

【专利技术属性】
技术研发人员：林宏桦，洪嘉明，黄信华，谢元智，
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