微机电装置及其制作方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种微机电装置及其制作方法，包括：提供基板和半导体衬底，该半导体衬底上形成有控制电路；在所述基板上形成基板牺牲层；在所述基板牺牲层上形成半导体材料层；在所述半导体衬底上形成覆盖所述控制电路的层间介质层，所述层间介质层内形成有与所述控制电路电连接的互连结构；进行键合工艺，将所述层间介质层与半导体材料层键合在一起；去除所述基板牺牲层，将所述基板与所述半导体材料层分离；利用所述半导体材料层在所述半导体衬底上制作与所述互连结构电连接的微机电器件。本发明专利技术实施例提高了微机电装置的集成度，满足了应用中便携性的要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术实施例涉及半导体
，特别涉及。
技术介绍
MEMS (Micro Electro Mechanical System，微机电装置)技术是指对微米/纳米 (micro/nanotechnology)材料进行设计、加工、制造、测量和控制的技术。MEMS是由机械构件、光学系统、驱动部件、电控系统集成为一个整体单元的微型系统。MEMS技术通常应用在微机电器件的制作，所述微机电器件包括位置传感器、旋转装置或者惯性传感器，所述惯性传感器例如加速度传感器、陀螺仪和声音传感器。现有技术利用MEMS技术在一个半导体衬底上制作微机电器件，然后利用CMOS技术在另一半导体衬底上制作控制电路，然后利用引线框架(Leadframe)将控制电路与微机电器件电连接，从而形成微机电装置。因此，现有的微机电装置需要利用两个半导体芯片制作，从而使得现有的微机电装置的成本较高。通常，含有控制电路的半导体衬底与形成有微机电器件的半导体衬底是并列排布在引线框架内，因此，现有的微机电装置的体积较大，从而微机电装置的集成度不高，无法满足应用中便携性的要求。在公开号为CN1935630A的中国专利申请中还可以发现更多关于现有的微机电装置的信息。
技术实现思路
本专利技术实施例解决的问题是提供了一种微机电装置，提高了微机电装置的集成度，降低了微机电装置的集成度，满足了应用中便携性的要求。为解决上述问题，本专利技术实施例提供了一种微机电装置的制作方法，包括提供基板和半导体衬底，所述半导体衬底上形成有控制电路；在所述基板上形成基板牺牲层；在所述基板牺牲层上形成半导体材料层；在所述半导体衬底上形成覆盖所述控制电路的层间介质层，所述层间介质层内形成有互连结构，所述互连结构与所述控制电路电连接；进行键合工艺，将所述层间介质层与半导体材料层键合在一起；去除所述基板牺牲层，将所述基板与所述半导体材料层分离；利用所述半导体材料层在所述半导体衬底上制作微机电器件，所述微机电器件通过所述互连结构与上述控制电路电连接。可选地，所述半导体材料层为多晶硅层、非晶硅层、SiGe层、锗层或其组合中的任意一种。可选地，所述基板牺牲层的材质为非晶碳，所述基板牺牲层的去除方法为利用氧离子的等离子体进行灰化工艺，所述灰化工艺的温度范围为150 450摄氏度。可选地，所述键合工艺为阳极键合或直接键合。4可选地，所述阳极键合工艺包括将所述基板和半导体衬底放置于电场中，所述半导体材料层与所述层间介质层正对设置；对所述基板和半导体衬底进行加热。可选地，所述基板牺牲层和衬底牺牲层的材质为非晶碳，所述直接键合工艺包括对所述半导体材料层和层间介质层进行平坦化工艺；对平坦化工艺后的半导体材料层和层间介质层进行表面清洁；采用氢离子的等离子体活化所述半导体材料层和层间介质层的表面；将所述半导体材料层和层间介质层正对放置，使得所述基板和半导体衬底重合；将所述基板和半导体衬底放置于150 600摄氏度的高温环境中，热处理5 30 小时。可选地，所述层间介质层的制作方法包括在所述半导体衬底上形成第一介质层；在所述第一介质层内形成互连结构，所述互连结构与所述控制电路电连接；在所述第一介质层上形成第二介质层，所述第二介质层与第一介质层构成所述层间介质层；在所述第二介质层内形成衬底牺牲层，所述衬底牺牲层的位置与所述互连结构的位置对应。可选地，所述微机电器件的制作方法包括刻蚀所述半导体材料层，形成可动电极，所述可动电极内形成有通孔，所述通孔露出下方的衬底牺牲层；利用所述通孔去除所述衬底牺牲层，在所述第二介质层内形成空腔，所述可动电极悬置于所述空腔上。可选地，在所述基板上形成基板牺牲层之前，还包括在所述基板上形成第一缓冲层的步骤，所述第一缓冲层用于减小所述基板与所述基板牺牲层之间的应力。可选地，在所述基板牺牲层形成后，还包括在所述基板牺牲层上形成第二缓冲层的步骤，所述第二缓冲层用于减小所述基板牺牲层与所述半导体材料层之间的应力。可选地，在进行键合工艺前，还包括在所述层间介质层上制作第三缓冲层的步骤，所述第三缓冲层用于减小所述半导体材料层与所述层间介质层之间的应力。可选地，所述第一缓冲层、第二缓冲层和第三缓冲层的材料为绝缘材质，所述绝缘材质为氧化硅或氮氧化硅。相应地，本专利技术还提供一种微机电装置，包括半导体衬底，所述半导体衬底内形成有控制电路；层间介质层，位于所述半导体衬底上；互连结构，位于所述层间介质层内，所述互连结构与所述控制电路电连接；空腔，位于所述层间介质层内，所述空腔的位置与所述互连结构的位置对应；可动电极，所述可动电极的一端与所述互连结构电连接，所述可动电极另一端悬置于空腔上，所述可动电极的材质为半导体材质。可选地，所述半导体材料层为多晶硅层、非晶硅层、SiGe层、锗层或其组合中的任意一种。与现有技术相比，本专利技术实施例具有以下优点本专利技术实施例通过键合工艺将形成于基板上的半导体材料层与半导体衬底上的层间介质层键合在一起，然后通过将基板与半导体材料层之间的基板牺牲层去除，从而将所述半导体材料层与层间介质层键合在一起，将所述基板与所述半导体衬底分离；然后，利用所述半导体材料层制作微机电器件，从而在所述半导体衬底上制作微机电器件，现有技术的微机电装置的制作方法为提供两个半导体衬底，利用一个半导体衬底制作微机电器件，利用另一个半导体制作控制电路，将所述两个半导体衬底并列于同一引线框架内，现有技术的微机电装置的体积较大，与现有技术相比，本专利技术实施例将微机电器件与控制电路集成在同一半导体衬底上，不仅减小了微机电装置的制作成本，而且减小了微机电装置的体积，提高了微机电装置的集成度，从而满足了应用中便携性的要求。附图说明图1是本专利技术实施例的微机电装置制作方法流程示意图；图2 图7是本专利技术一个实施例的微机电装置的制作方法剖面结构示意图。具体实施例方式现有技术的微机电装置采用两个半导体衬底制作，其中一个半导体衬底用于制作控制电路，另一个半导体衬底用于制作微机电器件，然后将两个半导体衬底并列排布在引线框架内，因此，现有的微机电装置的体积较大，从而微机电装置的集成度不高，无法满足应用中便携性的要求。并且现有技术利用两个半导体衬底制作一个微机电装置，成本较高。由于微机电器件的可动电极的材质通常为半导体材料层，所述半导体材料层可以为多晶硅层，所述多晶硅层通常利用化学气相沉积工艺制作，所述化学气相沉积工艺的温度为高温，所述高温大于500摄氏度，所述高温会影响半导体衬底上的互连结构，因此，不能直接在形成有互连结构的半导体衬底上沉积多晶硅层。因此，专利技术人考虑提供一形成有半导体材料层的基板，所述半导体材料层可以为非晶硅层、多晶硅层、SiGe层、锗层或其组合中的任意一种，然后将该基板的半导体材料层与形成有控制电路的半导体衬底键合，然后将所述基板从半导体材料层上移除(即将所述基板与所述半导体材料层分离)，使得所述半导体材料层转移至半导体衬底，然后利用所述半导体材料层制作微机电器件，从而将微机电器件与控制电路集成在同一半导体衬底上， 不仅节约了一个半导体衬底，降低了微机电装置的制作成本，而且还可以提高微机电装置的集成度，提高了微机电装置的便携性。本专利技术考虑利用绝缘体上硅衬底(S0I衬底，包括硅衬底、位于硅衬底的绝缘层和位于所述绝缘层上的硅层本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种微机电装置的制作方法，其特征在于，包括：提供基板和半导体衬底，所述半导体衬底上形成有控制电路；在所述基板上形成基板牺牲层；在所述基板牺牲层上形成半导体材料层；在所述半导体衬底上形成覆盖所述控制电路的层间介质层，所述层间介质层内形成有互连结构，所述互连结构与所述控制电路电连接；进行键合工艺，将所述层间介质层与半导体材料层键合在一起；去除所述基板牺牲层，将所述基板与所述半导体材料层分离；利用所述半导体材料层在所述半导体衬底上制作微机电器件，所述微机电器件通过所述互连结构与上述控制电路电连接。

【技术特征摘要】
1.一种微机电装置的制作方法，其特征在于，包括 提供基板和半导体衬底，所述半导体衬底上形成有控制电路； 在所述基板上形成基板牺牲层；在所述基板牺牲层上形成半导体材料层；在所述半导体衬底上形成覆盖所述控制电路的层间介质层，所述层间介质层内形成有互连结构，所述互连结构与所述控制电路电连接；进行键合工艺，将所述层间介质层与半导体材料层键合在一起； 去除所述基板牺牲层，将所述基板与所述半导体材料层分离； 利用所述半导体材料层在所述半导体衬底上制作微机电器件，所述微机电器件通过所述互连结构与上述控制电路电连接。2.如权利要求1所述的微机电装置的制作方法，其特征在于，所述半导体材料层为多晶硅层、非晶硅层、锗硅化合物层、锗层或其组合中的任意一种。3.如权利要求1所述的微机电装置的制作方法，其特征在于，所述基板牺牲层的材质为非晶碳，所述基板牺牲层的去除方法为利用氧离子的等离子体进行灰化工艺，所述灰化工艺的温度范围为150 450摄氏度。4.如权利要求1所述的微机电装置的制作方法，其特征在于，所述键合工艺为阳极键合或直接键合。5.如权利要求4所述的微机电装置的制作方法，其特征在于，所述阳极键合工艺包括 将所述基板和半导体衬底放置于电场中，所述半导体材料层与所述层间介质层正对设置；对所述基板和半导体衬底进行加热。6.如权利要求4所述的微机电装置的制作方法，其特征在于，所述基板牺牲层和衬底牺牲层的材质为非晶碳，所述直接键合工艺包括对所述半导体材料层和层间介质层进行平坦化工艺；对平坦化工艺后的半导体材料层和层间介质层进行表面清洁；采用氢离子的等离子体活化所述半导体材料层和层间介质层的表面；将所述半导体材料层和层间介质层正对放置，使得所述基板和半导体衬底重合；将所述基板和半导体衬底放置于150 600摄氏度的高温环境中，热处理5 30小时。7.如权利要求1所述的微机电装置的制作方法，其特征在于，所述层间介质层的制作方法包括在所述半导体衬底上形成第一介质层；在所述第一介质层内形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛剑宏，唐德明，
申请(专利权)人：上海丽恒光微电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：31