MEMS器件及其制造方法技术

本申请公开了一种MEMS器件及其制造方法，该制造方法包括：在第一衬底上形成牺牲层；在牺牲层上形成功能层；在功能层的表面的键合区上形成金属保护层；去除部分功能层形成第一通道；经由第一通道去除部分牺牲层形成空腔，以释放部分功能层形成可移动质量块；形成第一有机膜，第一有机膜覆盖金属保护层、功能层的表面、第一通道与空腔的内表面；加热第一有机膜，以使金属保护层上的第一有机膜的有机分子被破坏；以及去除金属保护层，以暴露键合区。该制造方法通过去除金属保护层将其上的有机膜去除，从而暴露出键合区，其他区域的有机膜被保留，兼顾了键合与保护的功能。兼顾了键合与保护的功能。兼顾了键合与保护的功能。

【技术实现步骤摘要】
MEMS器件及其制造方法


[0001]本申请涉及半导体制造
，更具体地，涉及一种MEMS器件及其制造方法。

技术介绍

[0002]MEMS(Micro Electromechanical System，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。它是在融合多种微细加工技术并应用现代信息技术的最新成果的基础上发展起来的高科技前沿技术。
[0003]MEMS技术的发展开辟了一个全新的
和产业，采用MEMS技术制作的微传感器、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、军事等领域中都有着十分广阔的应用前景。
[0004]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。未来5年MEMS器件的销售额将呈迅速增长之势，给机械电子工程、精密机械及仪器、半导体物理等学科的发展提供了极好的机遇和严峻的挑战。
[0005]因此，希望进一步优化MEMS器件的结构与制造方法，使得MEMS器件的性能更高。

技术实现思路

[0006]鉴于上述问题，本专利技术的目的在于提供一种MEMS器件及其制造方法，金属保护层覆盖功能层上的键合区，在形成有机膜之后，可以通过去除金属保护层将其上的有机膜去除，从而暴露出键合区，其他区域的有机膜被保留，兼顾了键合与保护的功能。
[0007]根据本专利技术实施例的一方面，提供一种MEMS器件的制造方法，包括：在第一衬底上形成牺牲层；在所述牺牲层上形成功能层；在所述功能层的表面的键合区上形成金属保护层；去除部分所述功能层形成第一通道；经由所述第一通道去除部分所述牺牲层形成空腔，以释放部分所述功能层构成的可移动质量块；形成第一有机膜，所述第一有机膜覆盖所述金属保护层和所述功能层的表面，还覆盖所述第一通道与所述空腔的内表面；加热所述第一有机膜，以使所述金属保护层上的第一有机膜的有机分子被破坏；以及去除所述金属保护层，以暴露所述键合区。
[0008]可选地，在加热所述第一有机膜的步骤中，位于所述功能层的表面、位于所述第一通道与所述空腔的内表面的第一有机膜的有机分子被保留。
[0009]可选地，在形成所述第一有机膜的步骤之前，所述制造方法还包括在所述功能层的表面形成外部焊盘，所述第一有机膜还覆盖所述外部焊盘，在加热所述第一有机膜的步骤中，所述外部焊盘上的第一有机膜的有机分子被破坏。
[0010]可选地，还包括：在第二衬底的表面形成键合焊盘，所述第二衬底具有凹槽；以及将所述键合焊盘与所述键合区相对，并将所述第一衬底和所述第二衬底键合。
[0011]可选地，在将所述第一衬底和所述第二衬底键合的步骤之前，所述制造方法还包括：形成第二有机膜，所述第二有机膜覆盖所述键合焊盘的表面与所述凹槽的内表面；加热
所述第二有机膜，以使所述键合焊盘上的第二有机膜的有机分子被破坏；以及去除部分所述键合焊盘，以去除所述键合焊盘上的第二有机膜。
[0012]可选地，所述键合焊盘包括：位于所述第二衬底的表面的第一金属层；以及位于所述第一金属层表面的第二金属层，去除部分所述键合焊盘的步骤包括去除部分所述第二金属层。
[0013]可选地，所述功能层的材料包括多晶硅，将所述第一衬底和所述第二衬底键合的步骤包括将所述第一金属层、所述第二金属层以及所述键合区的功能层共晶键合。
[0014]可选地，所述第一金属层的材料包括Al，所述第二金属层的材料包括Ge，所述第一金属层与所述第二金属层在共晶键合后形成Al/Ge共晶层。
[0015]可选地，所述第二衬底包括延伸部，在将所述第一衬底和所述第二衬底键合的步骤之后，所述延伸部覆盖所述外部焊盘，所述制造方法还包括去除所述延伸部以暴露所述外部焊盘。
[0016]可选地，在去除所述延伸部的步骤之后，所述制造方法还包括：去除部分未被所述第二衬底覆盖的功能层形成开口，以将被所述第二衬底覆盖的功能层与承载所述外部焊盘的功能层分隔。
[0017]可选地，所述第一衬底、所述牺牲层以及所述功能层的材料包括硅元素。
[0018]根据本专利技术实施例的另一方面，提供一种MEMS器件，采用如上所述的制造方法形成。
[0019]根据本专利技术实施例提供的MEMS器件及其制造方法，金属保护层覆盖功能层上的键合区，在形成有机膜之后，可以通过去除金属保护层将其上的有机膜去除，从而暴露出键合区，避免了有机膜对于键合工艺的影响，而其他区域的有机膜被保留，兼顾了键合与保护(防磨损/粘附)的功能。
[0020]根据本专利技术实施例提供的MEMS器件及其制造方法，由于器件内部结构表面均覆盖有机膜，进一步降低了器件表面的表面能，降低了可移动质量块的粘附概率，提高器件的可靠性。
[0021]此外，该方法采用常规的半导体工艺方法，与CMOS工艺兼容，方法简单，有利于大规模量产。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单介绍，显而易见地，下面的描述中的附图仅涉及本申请的一些实施例，而非对本申请的限制。
[0023]图1至图12示出了本专利技术实施例制造MEMS器件的方法在一些阶段的结构图。
具体实施方式
[0024]以下将参照附图更详细地描述本专利技术。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，可能未示出某些公知的部分。为了简明起见，可以在一幅图中描述经过数个步骤后获得的半导体结构。
[0025]应当理解，在描述器件的结构时，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，如果将器件翻转，该一层、一个区域将位于另一层、另一个区域“下面”或“下方”。
[0026]如果为了描述直接位于另一层、另一个区域上面的情形，本文将采用“直接在
……
上面”或“在
……
上面并与之邻接”等表述方式。
[0027]在下文中描述了本专利技术的许多特定的细节，例如器件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本专利技术。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专利技术。
[0028]本专利技术可以各种形式呈现，以下将描述其中一些示例。
[0029]在相关技术中，由于许多MEMS传感器具有较大的表面/体积比，此种结构在使用过程中易产生结构层间的磨损/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产生磨损/粘附现象。多晶硅是制造MEMS传感器常用的材料，而多晶硅层在空气中易于形成一层亲水性的自然氧化层。当暴露在潮湿的环境下时，亲水性的自然氧化层表面会覆盖一层水分子，多晶硅层间就会产生较强的毛细力，将导致粘附现象的发生。同时，多晶硅摩擦系数较高，弹性模量和机械硬度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MEMS器件的制造方法，其中，包括：在第一衬底上形成牺牲层；在所述牺牲层上形成功能层；在所述功能层的表面的键合区上形成金属保护层；去除部分所述功能层形成第一通道；经由所述第一通道去除部分所述牺牲层形成空腔，以释放部分所述功能层构成的可移动质量块；形成第一有机膜，所述第一有机膜覆盖所述金属保护层和所述功能层的表面，还覆盖所述第一通道与所述空腔的内表面；加热所述第一有机膜，以使所述金属保护层上的第一有机膜的有机分子被破坏；以及去除所述金属保护层，以暴露所述键合区。2.根据权利要求1所述的制造方法，其中，在加热所述第一有机膜的步骤中，位于所述功能层的表面、位于所述第一通道与所述空腔的内表面的第一有机膜的有机分子被保留。3.根据权利要求1所述的制造方法，其中，在形成所述第一有机膜的步骤之前，所述制造方法还包括在所述功能层的表面形成外部焊盘，所述第一有机膜还覆盖所述外部焊盘，在加热所述第一有机膜的步骤中，所述外部焊盘上的第一有机膜的有机分子被破坏。4.根据权利要求3所述的制造方法，其中，还包括：在第二衬底的表面形成键合焊盘，所述第二衬底具有凹槽；以及将所述键合焊盘与所述键合区相对，并将所述第一衬底和所述第二衬底键合。5.根据权利要求4所述的制造方法，其中，在将所述第一衬底和所述第二衬底键合的步骤之前，所述制造方法还包括：形成第二有机膜，所述第二有机膜覆盖所述键合焊盘的表面与所述凹槽的内表面；加热所述第二有机膜，以使所述键合焊盘上的第二有机膜的...

【专利技术属性】
技术研发人员：季锋，闻永祥，刘琛，吴仕剑，程燕，贺锦，
申请(专利权)人：杭州士兰集昕微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：