具有集成CMOS电路的MEMS装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种制造MEMS装置的方法，所述MEMS装置包含可移动的微机电压电组件和被配置成与所述微机电组件导电连通的CMOS电路。在衬底上形成多个CMOS电路层以形成所述CMOS电路，所述多个CMOS电路层包含多个CMOS钝化层和金属化层。去除所述装置的组件区域中的所述多个CMOS钝化层和金属化层中的至少一个的部分。形成一个或多个组件区域层来代替所述组件区域中被去除的部分以形成所述可移动的微机电压电组件。所述一个或多个组件区域层与所述多个CMOS钝化层和金属化层中的所述至少一个的所述部分不同。所述部分不同。所述部分不同。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有集成CMOS电路的MEMS装置


[0001]本专利技术涉及一种具有集成CMOS电路的微机电系统MEMS装置以及制造该装置的方法。

技术介绍

[0002]MEMS装置用于多种应用中。通常，该装置包含使用控制电路控制或与感测电路接口的MEMS组件。MEMS组件的一种可能的类型是致动器，例如压电致动器。
[0003]压电致动器的一个应用是用于包括喷墨打印机的打印机，压电致动器还用于增材制造、纺织品、生物技术和制药应用。喷墨打印机通过将微滴喷射到打印介质上以用于在打印介质(例如纸)上重建数字图像。许多喷墨打印机结合了“按需喷墨”技术，其中控制了从打印头的喷墨喷嘴相继地喷射个别墨滴。墨滴以足够的动量喷射，使得它们粘附到该介质上。根据施加的驱动信号喷射每个微滴，该驱动信号将按需喷墨打印机与连续喷墨装置区分开，在连续喷墨装置中，通过微型喷嘴泵送墨水来生成连续的墨滴流。
[0004]成功的按需喷墨技术是压电喷墨打印机。压电喷墨打印机将压电致动器结合到流体腔的壁中。压电元件的变形使压电致动器发生偏转，引起存储在流体腔内的打印流体中的压力变化，从而使微滴通过喷嘴喷射。
[0005]WO 2018/054917 A1涉及一种用于打印头的微滴喷射器，其包含与衬底集成并与第一电极和第二电极电连接的电子组件，第一电极和第二电极之间设有压电致动器。形成喷嘴形成层的材料在电子组件上延伸，并且还限定了流体腔的流体腔出口。压电致动器覆盖喷嘴形成层。
[0006]US 2011/0169892 A1涉及一种用于注射式打印机的喷嘴，其包括限定了喷嘴端口的顶层、限定了支撑顶层的喷嘴腔壁的衬底层，以及附接到衬底的致动器组合件，致动器组合件包括支撑件、从支撑件悬伸出以终止于喷嘴腔壁内的活塞中的杠杆臂和设置在杠杆臂的与活塞的末端相对的末端处的螺线管，该螺线管包括可移动的磁极和与可移动的磁极间隔开的固定的磁极。
[0007]正是在这种背景下设计了本公开。

技术实现思路

[0008]根据本公开的一方面，提供了一种制造微机电系统MEMS装置的方法。MEMS装置包含微机电组件和被配置成与微机电组件导电连通的集成电路。该方法包含：在衬底上形成多个集成电路层以形成集成电路，多个集成电路层包含多个集成电路钝化层和金属化层；去除该装置的组件区域中的多个集成电路钝化层和金属化层中的至少一个的部分；以及形成一个或多个组件区域层来代替组件区域中被去除的部分以形成可移动的微机电组件，一个或多个组件区域层与多个集成电路钝化层和金属化层中的至少一个的部分不同。
[0009]因此，该组件不需要包括集成电路层的至少一些，选择这些电路层通常是为了它们在集成电路中的功能性而不是为了该组件，因此，可以具体地选择组件区域层以提供可
移动的微机电组件的预期特性。此类特性可以包括杨氏模量、厚度或密度。
[0010]此外，通过去除和替换组件区域中的功能冗余层，MEMS装置可以特别紧凑，这是因为该组件不需要包括冗余层的至少一些。
[0011]应当理解，该方法通常包含精确地去除多个集成电路钝化层和金属化层中的至少一个的部分。换句话说，不是去除至少一个层的全部。
[0012]还应当理解，集成电路层是为MEMS装置提供集成电路的层。类似地，应当理解，组件区域层是形成可移动的MEMS装置的部分的任何层，因此不形成MEMS装置的集成电路的部分。
[0013]多个集成电路层可以是多个CMOS电路层。
[0014]因此，根据本公开的另一方面，提供了一种制造微机电系统MEMS装置的方法。MEMS装置通常包含可移动的微机电组件和被配置成与微机电组件导电连通的CMOS电路。该方法包含：在衬底上形成多个CMOS电路层以形成CMOS电路，多个CMOS电路层包含多个CMOS电路钝化层和金属化层；去除该装置的组件区域中的多个CMOS电路钝化层和金属化层中的至少一个的部分；以及形成一个或多个组件区域层来代替组件区域中被去除的部分以形成可移动的微机电组件，一个或多个组件区域层与多个CMOS电路钝化层和金属化层中的至少一个的部分不同。
[0015]因此，组件区域不需要包括CMOS电路层的至少一些，选择这些电路层通常是为了它们在CMOS电路中的功能性而不是为了该组件，因此，可以具体地选择一个或多个组件区域层以提供可移动的微机电组件的预期特性。此类特性可以包括杨氏模量、厚度或密度。
[0016]一个或多个组件区域层可以各自具有大于10吉帕斯卡的杨氏模量。一个或多个组件区域层可以各自具有小于1,200吉帕斯卡的杨氏模量，例如小于700吉帕斯卡。
[0017]在一些实例中，一个或多个组件区域层的刚度小于(例如，小于一半)被去除的部分的刚度。换句话说，一个或多个组件区域层比它们替换的部分更有柔性。因此，增强了柔性。
[0018]在其它实例中，一个或多个组件区域层的刚度可以大于(例如，大于两倍)被去除的部分的刚度。因此，可以增强致动力。
[0019]此外，通过去除和替换组件区域中的冗余层，MEMS装置可以特别紧凑，这是因为该组件不需要包括冗余层的至少一些。
[0020]更进一步，该方法允许使用对材料特性和厚度具有特别好的容差控制的工艺来沉积作为组件区域层中的一个的MEMS钝化特征部件。应当理解，在形成期间，CMOS电路经受多个工艺步骤以优化电性能。此类工艺步骤可能损害对MEMS功能性重要的机械和结构方面。因此，有益的是，可以去除和替换形成MEMS组件的组件区域中的CMOS钝化层和金属化层中的至少一些。这对于多个MEMS组件装置的阵列特别重要。因此，该方法减少了工艺变化并提高了晶圆产量。
[0021]应当理解，多个集成电路钝化层和金属化层可以一起在多个集成电路层内形成一个或多个集成电路金属化特征部件，其由集成电路钝化区域包围。类似地，应当理解，多个CMOS钝化层和金属化层可以一起在多个CMOS电路层内形成一个或多个CMOS金属化特征部件，其由CMOS钝化区域包围。
[0022]多个CMOS钝化层和金属化层可以包含多个CMOS钝化层和多个CMOS金属化层。
[0023]一个或多个组件区域层至少部分地与一个或多个CMOS电路层中的至少一个的部分不同。
[0024]一个或多个组件区域层可以是多个至少两个不同的组件区域层。
[0025]在CMOS钝化层和金属化层的上下文中的金属化应当被理解为诸如CMOS电路的集成电路的基本任何区域，其提供集成电路的组件之间的互连，或者集成电路和集成电路的外部连接器之间的互连。金属化区域可以由金属形成，例如铝、铜、铝铜合金或任何其它合适的合金。
[0026]在CMOS钝化层和金属化层的上下文中的钝化应当被理解为诸如CMOS电路的集成电路的基本任何区域，其通过将集成电路的诸如晶体管表面的一个或多个组件与环境中的电条件和/或化学条件隔离来为集成电路提供电稳定性。钝化区域可以由绝缘材料形成，例如氧化物、氮化物、碳化物及其组合，例如它们的层压体。
[0027]衬本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种制造微机电系统MEMS装置的方法，所述MEMS装置包含可移动的微机电压电组件和被配置成与所述微机电组件导电连通的CMOS电路，所述方法包含：在衬底上形成多个CMOS电路层以形成所述CMOS电路，所述多个CMOS电路层包含多个CMOS钝化层和金属化层；去除所述装置的组件区域中的所述多个CMOS钝化层和金属化层中的至少一个的部分；以及形成一个或多个组件区域层来代替所述组件区域中被去除的部分以形成所述可移动的微机电压电组件，所述一个或多个组件区域层与所述多个CMOS钝化层和金属化层中的所述至少一个的所述部分不同。2.根据权利要求1所述的方法，其中去除所述多个CMOS钝化层和金属化层中的所述至少一个的所述部分包含去除所述装置的所述组件区域中的所述多个CMOS钝化层和金属化层中的每一个的所述部分。3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中去除所述多个CMOS钝化层和金属化层中的所述至少一个的所述部分包含蚀刻要去除的所述层。4.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述一个或多个组件区域层中的至少一个由与所述多个CMOS电路层中的邻近层不同的材料形成，所述邻近层与所述一个或多个组件区域层中的所述至少一个齐平。5.根据任一前述权利要求所述的方法，其中形成所述一个或多个组件区域层包含沉积MEMS钝化层来代替所述被去除的部分。6.一种制造微机电系统MEMS装置的方法，所述MEMS装置包含可移动的微机电压电组件和被配置成与所述微机电组件导电连通的CMOS电路，所述方法包含：在衬底上形成多个CMOS电路层以形成所述CMOS电路，一个或多个CMOS电路层包含多个CMOS钝化层和金属化层；去除所述装置的组件区域中的所述多个CMOS钝化层和金属化层中的至少一个的部分；以及形成一个或多个组件区域层来代替所述组件区域中被去除的部分以形成所述可移动的微机电压电组件，所述一个或多个组件区域层与所述一个或多个CMOS电路层中的所述至少一个的所述部分不同，其中形成所述一个或多个组件区域层包含沉积MEMS钝化层来代替所述被去除的部分，并且其中所述MEMS钝化层覆盖CMOS电路区域中的所述多个CMOS钝化层和金属化层。7.一种微机电系统MEMS装置，其包含：衬底，其具有与其一体提供的CMOS电路，所述CMOS电路由包括多个CMOS钝化层和金属化层的多个CMOS电路层形成，并且被设置在所述MEMS装置的CMOS电路区域中；以及可移动的微机电压电组件，其被配置成由所述CMOS电路控制并被设置在所述MEMS装置的组件区域中，所述组件区域与所述CMOS电路区域不同，其中所述组件区域包含包括所述微机电压电组件的一个或多个组件区域层，并且其中所述组件区域中的所述一个或多个组件区域层或所述一个或多个组件区域层中的每一个与所述CMOS电路区域的所述多个CMOS钝化层和金属化层中的每一个不同。
8.根据权利要求7所述的MEMS装置，其中所述一个或多个组件区域层中的一个是MEMS钝化层。9.根据权利要求8所述的MEMS装置，其中所述MEMS钝化层覆盖所述CMOS电...

【专利技术属性】
技术研发人员：G，
申请(专利权)人：三C项目管理有限公司，
类型：发明
国别省市：