集成芯片及其制造方法技术

一种集成芯片，包括位于器件衬底之上的顶盖结构。器件衬底包括第一微机电系统(MEMS)器件及相对于第一微机电系统器件在横向上偏置开的第二微机电系统器件。顶盖结构包括上覆在第一微机电系统器件上的第一空腔及上覆在第二微机电系统器件上的第二空腔。第一空腔具有第一气体压力且第二空腔具有与第一空腔不同的第二气体压力。释气层邻接第一空腔。释气层包含具有释气物质的释气材料。释气材料是非晶态的。

【技术实现步骤摘要】
集成芯片及其制造方法
本专利技术实施例是有关于一种集成芯片及其制造方法。
技术介绍
微机电系统(microelectromechanicalsystems，MEMS)是一种将微型化的机械元件及机电元件(electro-mechanicalelement)集成在集成芯片上的技术。MEMS器件常常使用微制作技术制成。近年来，MEMS器件已得到广泛应用。举例来说，MEMS器件存在于手机(例如加速度计、陀螺仪、数字罗盘)、压力传感器、微流体元件(例如阀、泵)、光学开关(例如反射镜)等。对于许多应用，MEMS器件电连接到应用专用集成电路(application-specificintegratedcircuit，ASIC)，且电连接到外部电路系统，以形成完整的MEMS系统。通常，连接是通过打线结合(wirebonding)形成的，但是也可使用其他方法。
技术实现思路
本申请提供一种集成芯片，所述集成芯片包括：器件衬底，具有第一微机电系统器件及相对于所述第一微机电系统器件在横向上偏置开的第二微机电系统器件；顶盖结构，上覆在所述器件衬底上，其中所述顶盖结构包括上覆在所述第一微机电系统器件上的第一空腔及上覆在所述第二微机电系统器件上的第二空腔，其中所述第一空腔具有第一气体压力，且其中所述第二空腔具有与所述第一空腔不同的第二气体压力；以及释气层，邻接所述第一空腔，其中所述释气层包含具有释气物质的释气材料，且其中所述释气材料是非晶态的。本申请提供一种集成芯片，所述集成芯片包括：半导体衬底，包含第一材料；内连结构，上覆在所述半导体衬底上；钝化结构，上覆在所述内连结构上；微机电系统(MEMS)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第一可移动元件及相对于所述第一可移动结构在横向上偏置开的第二可移动元件；顶盖衬底，上覆在所述微机电系统衬底上，其中所述顶盖衬底包括上覆在所述第一可移动结构上的第一空腔及上覆在所述第二可移动结构上的第二空腔，其中所述第一空腔具有第一气体压力且所述第二空腔具有第二气体压力，且其中所述顶盖衬底包含所述第一材料；获得层，设置在所述第二空腔内，其中所述获得层被配置成从所述第二空腔吸收释气物质；以及释气层，设置在所述钝化结构内且邻接所述第一空腔，其中所述释气层被配置成将所述释气物质释放到所述第一空腔中，使得所述第一气体压力大于所述第二气体压力，其中所述释气层包含第二材料，且其中所述第二材料是所述第一材料的非晶体形式。本申请提供一种制造集成芯片的方法，所述方法包括：在半导体衬底之上形成内连结构；在所述内连结构之上形成钝化结构；在所述钝化结构中形成释气层，其中所述释气层包含释气材料，所述释气材料具有释气耗尽温度；形成包括第一空腔及第二空腔的顶盖结构；形成包括第一可移动元件及第二可移动元件的微机电系统(MEMS)衬底；执行第一结合工艺以将所述微机电系统衬底结合到所述顶盖结构，其中所述第一结合工艺达到比所述释气耗尽温度低的第一最大结合温度；以及执行第二结合工艺以将所述微机电系统衬底结合到所述内连结构，其中所述第一空腔上覆在所述第一可移动元件上且所述第二空腔上覆在所述第二可移动元件上，其中所述第二结合工艺达到比所述释气耗尽温度低的第二最大结合温度，且其中所述第二结合工艺以第一气体压力密封所述第一空腔且以第二气体压力密封所述第二空腔。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示出集成芯片的一些实施例的剖视图，所述集成芯片具有设置在第一空腔内的释气层(outgaslayer)及第一微机电系统(MEMS)器件以及设置在第二空腔内的获得层(getterlayer)及第二微机电系统器件。图2到图4示出根据图1所示集成芯片的一些替代实施例的集成芯片的剖视图。图5A到图5B示出微机电系统加速度计的一些实施例。图6A到图6B示出微机电系统陀螺仪的一些实施例。图7到图22示出形成集成芯片的方法的一些实施例的剖视图，所述集成芯片具有设置在第一空腔内的释气层及第一微机电系统器件以及设置在第二空腔内的获得层及第二微机电系统器件。图23示出形成集成芯片的一些实施例的方法，所述集成芯片具有设置在第一空腔内的释气层及第一微机电系统器件以及设置在第二空腔内的获得层及第二微机电系统器件。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实施例或实例。以下阐述组件及布置的具体实例以简化本公开。当然，这些仅为实例且不旨在进行限制。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洁及清晰的目的，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器件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。微机电系统器件可用于各种各样的应用中，举例来说，运动传感器用于消费电子产品(consumerelectronics)(例如智能手机、平板电脑、游戏机、智能电视及汽车碰撞探测系统)中的运动激活用户界面(motion-activateduserinterface)。为了在三维空间内捕捉完整的运动范围，可将多个微机电系统器件集成到单个集成芯片上。举例来说，运动传感器常常将加速度计与陀螺仪结合使用。加速度计探测线性运动。陀螺仪探测角运动。为了满足消费者对低成本、高品质及小的器件占用面积(devicefootprint)的需求，加速度计及陀螺仪可由一起集成在同一衬底上的微机电系统(MEMS)器件形成。加速度计与陀螺仪尽管共享同一衬底且因此制造工艺相同，但它们利用不同的操作条件。举例来说，陀螺仪常常封装在真空中以获得最佳性能。相反，加速度计则常常封装在预定的压力(例如，1个大气压)下以产生平滑的频率响应。因此，本公开涉及一种具有一起集成在单个衬底上的两个或更多个微机电系统器件的集成电路。根据用于形成集成电路的一些工艺，在半导体衬底之上形成内连结构。在内连结构的第一区中形成包含释气物质的释气层且在内连结构的相对于第一区在横向上偏置开的第二区中形成获得层。将包括用于第一微机电系统器件的一个或多个可移动元件以及用于第二微机电系统器件的一个或多个可移动元件的微机电系统衬底结合到内连结构。将包括第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集成芯片，包括：/n器件衬底，包括第一微机电系统器件及相对于所述第一微机电系统器件在横向上偏置开的第二微机电系统器件；/n顶盖结构，上覆在所述器件衬底上，其中所述顶盖结构包括上覆在所述第一微机电系统器件上的第一空腔及上覆在所述第二微机电系统器件上的第二空腔，其中所述第一空腔具有第一气体压力，且其中所述第二空腔具有与所述第一空腔不同的第二气体压力；以及/n释气层，邻接所述第一空腔，其中所述释气层包含具有释气物质的释气材料，且其中所述释气材料是非晶态的。/n

【技术特征摘要】
20190923 US 16/579,7131.一种集成芯片，包括：
器件衬底，包括第一微机电系统器件及相对于所述第一微机电系统器件在横向上偏置开的第二微机电系统器件；
顶盖结构，上覆在所述器件衬底上，其中所述顶盖结构包括上覆在所述第一微机电系统器件上的第一空腔及上覆在所述第二微机电系统器件上的第二空腔，其中所述第一空腔具有第一气体压力，且其中所述第二空腔具有与所述第一空腔不同的第二气体压力；以及
释气层，邻接所述第一空腔，其中所述释气层包含具有释气物质的释气材料，且其中所述释气材料是非晶态的。


2.根据权利要求1所述的集成芯片，其中所述器件衬底包括：
半导体衬底；
内连结构，上覆在所述半导体衬底上，其中所述内连结构包括内连介电结构及沿着所述内连介电结构的上表面设置的上部导电配线层；
钝化结构，上覆在所述内连介电结构上；
微机电系统衬底，设置在所述内连结构与所述顶盖结构之间，其中所述微机电系统衬底包括所述第一微机电系统器件的第一可移动元件以及所述第二微机电系统器件的第二可移动元件；且
其中所述释气层在垂直方向上在所述上部导电配线层上方设置在所述钝化结构内。


3.根据权利要求2所述的集成芯片，还包括：
获得层，邻接所述第二空腔，其中所述获得层被配置成从所述第二空腔吸收所述释气物质；且
其中所述释气层被配置成将所述释气物质释放到所述第一空腔中以使得所述第一气体压力大于所述第二气体压力。


4.根据权利要求2所述的集成芯片，还包括：
第一停止件结构，设置在所述第一空腔内且位于所述第一可移动元件之下；以及
第二停止件结构，设置在所述第二空腔内且位于所述第二可移动元件之下。


5.一种集成芯片，包括：
半导体衬底，包含第一材料；
内连结构，上覆在所述半导体衬底上；
钝化结构，上覆在所述内连结构上；
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第一可移动元件及相对于所述第一可移动元件在横向上偏置开的第二可移动元件；
顶盖衬底，上覆在所述微机电系统衬底上，其中所述顶盖衬底包括上覆在所述第一可移动元件上的第一空腔及上覆在所述第二可移动元件上的第二空腔，其中所述第一空腔具有第一气体压力且所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：王怡人，潘兴强，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