集成互补金属氧化物半导体-微型机电系统器件的制造方法技术方案

本发明专利技术提供了一种集成互补金属氧化物半导体-微型机电系统器件的制造方法，包括提供具有正面和背面的衬底。在所述衬底上形成有CMOS器件。MEMS器件也形成在所述衬底上。形成MEMS器件包括在所述衬底的正面上形成MEMS机械结构。然后释放所述MEMS机械结构。保护层形成在所述衬底的正面。保护层设置在释放的MEMS机械结构上(例如保护MEMS结构)。在将保护层设置到所述MEMS机械结构上的同时处理所述衬底的背面。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术通常涉及一种微型机电系统(MEMS)技术，尤其涉及使用互补金属氧化物半导体(CMOS)兼容工艺的MEMS器件制造。
技术介绍
随着对集成CMOS和MEMS器件到单个衬 底上，例如对片上系统(SOC)器件提供的益处，各种单片电路(例如单个衬底)CM0S-MEMS集成方法已经被开发出来。该集成可以提供更低的寄生效应(例如电阻、电感以及电容)、更低的成本以及/或者增加的性能。开发用于CMOS和MEMS器件集成和处理的一个方法包括使用典型的处理形成CMOS器件，并且然后形成MEMS器件。在该方法中，在MEMS形成过程中，衬底(例如晶片)的背面被处理后(例如，体硅微加工)，紧接着是对衬底前面的处理(例如表面微加工)。虽然该方法通过随后的处理目的在于产生优点，而不是损坏MEMS器件，但是它也包括缺点。该方法以及其他传统的制造工艺需要相当重要的晶片处理(例如，大量的加带(taping)、去带(de-taping)工艺)来形成最终的器件。这样的处理可以引起衬底破裂、胶合层老化以及/或者其他可能缺陷的危险。当蚀刻衬底背面(例如，体硅微加工)需要额外考虑蚀刻选择性、后蚀刻表面粗糙度问题和/或其他可能问题时，传统方法可能需要运用蚀刻停止层。因此，需要一种改善的集成CM0S-MEMS制造方法。
技术实现思路
本专利技术提供了一种MEMS器件及其制造方法。该制造方法用于制造位于和CMOS半导体器件在相同的衬底上的MEMS器件。该制造工艺包括传统的CMOS工艺和/或CMOS兼容工艺和/或材料。制造工艺的实施例允许牺牲层形成在衬底的正面。在处理(例如图案化)晶片背面的同时，牺牲层可以保护MEMS器件、部分的MEMS器件，例如MEMS机械结构，以及/或者其他可以形成在衬底上的器件。因此，在进一步的处理中，MEMS器件可以释放，并且随后由牺牲层所保护。制造工艺可以减少衬底的处理(例如加带/去带工艺)。在后续工艺中，例如蚀刻衬底的背面，牺牲层还提供了缓冲层，从而在晶片背面的图案化过程中，减少和/或消除了 MEMS器件或者部分衬底的过度蚀刻。本专利技术实施例的制造方法通过在制造工艺完成之后除去牺牲层，进行干蚀刻/清洁工艺来释放MEMS器件的活动结构。根据本专利技术的一个实施例提供了一种方法，该方法包括提供具有正面和背面的衬底。在所述衬底上形成有CMOS器件。MEMS器件也形成在所述衬底上。通过在所述衬底的正面形成MEMS机械结构(例如设计用来移动的元件)，形成MEMS器件。然后释放所述MEMS机械结构(例如除去包围材料，从而该结构能够移动)。保护层形成在所述衬底的正面，并设置在释放的MEMS机械结构上。在保护层沉积到所述MEMS机械结构上的同时处理(例如蚀刻)所述衬底的背面。根据本专利技术的另一个实施例的制造器件的方法，包括如下步骤提供具有正面和背面的衬底；在所述衬底的正面形成微型机电系统MEMS器件的可移动元件；释放所述可移动元件；在所述衬底的正面沉积牺牲层，其中所述牺牲层包围所述可移动元件；将所述衬底的正面附加到处理晶片上，其中所述附加所述衬底的正面的步骤包括施加胶合层到所述牺牲层上；在所述衬底的正面附加到所述处理晶片上的同时蚀刻所述衬底的背面；以及从所述衬底上除去所述处理晶片、所述胶合层以及所述牺牲层。根据本专利技术又一个实施例的方法，包括如下步骤提供包括正面和背面的衬底；在所述衬底的正面形成晶体管；在所述衬底的正面形成MEMS结构；蚀刻所述衬底的正面，以释放所述MEMS结构；在所述衬底的正面形成牺牲层，其中所述牺牲层形成在所述释放的MEMS结构上；平整化所述牺牲层，以形成第一表面；将所述第一表面附加到处理晶片上；蚀刻所述衬底的背面以曝光所述牺牲层；以及从所述衬底上除去所述牺牲层。附图说明 图I为本专利技术实施例的集成CM0S-MEMS制造方法流程图；图2-10为根据图I方法步骤显示器件实施例的剖视图；图11为利用传统工艺制造的MEMS器件实施例的剖视图；图12为可以使用图I的方法制造的MEMS器件实施例的剖视图；图13为集成(例如单片)CM0S-MEMS器件实施例的剖视图。具体实施例方式本专利技术通常涉及MEMS器件的形成，尤其涉及在包括CMOS电路的半导体衬底上形成MEMS器件的方法。但是，应当理解下文提供了许多不同的实施例或例子用于执行本专利技术的不同结构。下面将描述特定例子的部件和设置，以简化本专利技术公开。当然，这些仅仅是示例，并且不确定局限于此。此外，在不同例子中本专利技术公开可以重复参考数字和/或字母。这些重复是为了简化和清楚的目的，此外，关于第一层“在第二层上”、“覆盖在第二层上面”(及类似描述)的描述包括第一层与第二层直接接触的实施例，以及一个或多个层嵌入到第一层和第二层之间的实施例。本专利技术公开涉及MEMS器件，但是本领域普通技术人员将发现其他可以从本专利技术公开受益的可行技术例如纳米型机电系统(NEMS)器件。并且，阐述的MEMS器件结构或设计仅仅为示例性，目的不在于以任何方式限制于此。图I提供了制造MEMS器件的方法100的流程图。图2-10显示了根据图I方法的MEMS器件的实施例。方法100提供用于CM0S-MEMS集成制造工艺。本领域普通技术人员应当意识到，另外的步骤可以包含在方法100中和/或从方法100中省略。方法100和对应的图2-10仅为示例，目的不在于限制本专利技术。例如，图2-10描述的MEMS器件结构仅仅为例子，并且类似的方法可以用于形成MEMS器件。CMOS电路可以包含在图2-10描述的器件中。方法100开始是步骤102，该步骤中MEMS结构形成在衬底(例如半导体晶片)的正面。应当注意到，词语“前”和“后”仅仅是相对的，并非提供绝对方向。参考图2的例子，图中所示为其上形成有MEMS器件204 (全部或部分的MEMS器件)的衬底202。衬底202也可以包括一个或多个CMOS器件，例如晶体管(例如N型金属氧化半导体NMOS和/或P型金属氧化半导体PM0S)。衬底202可以包括与晶体管相关的电路，例如互连层(例如金属线和通孔)以及层间电介质层(ILD)。在一个实施例中，衬底202为结晶结构的硅。在替代实施例中，衬底202可以包括其他基本半导体，例如锗，或者包括化合物半导体，例如碳化硅、砷化镓、砷化铟以及磷化铟。衬底202可以包括绝缘体上硅(SOI)衬底。一个或多个绝缘结构可以形成在衬底202上。MEMS器件204包括多个形成在金属、多晶硅、电介质和/或其他公知的材料上的多种元件。MEMS器件204可以包括通常使用在传统CMOS制造工艺中的材料。在图示实施例中，MEMS器件204包括金属元件206和多晶硅元件208。电介质层210设置在衬底202上。在一个实施例中，电介质层210包括氧化物。但是，根据希望的功能性，任何配置的MEMS器件都是可行的。一个或多个描述的元件可以被设计用来提供MEMS器件的MEMS机械结构。MEMS机械结构包括操作用于机械运动的结构或元件(例如，选定的金属元件206)。MEMS器件204可以使用CMOS制造中所用的典型工艺形成，例如光刻、蚀 刻工艺(例如湿蚀刻、干蚀亥IJ、等离子体蚀刻)、沉积工艺、平整工艺和/或其他合适的工艺。方法100然后前进到步骤104，在该步骤中执行蚀刻工艺，以曝光MEMS器件或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造器件的方法，包括如下步骤：提供具有正面和背面的衬底；在所述衬底的正面形成微型机电系统MEMS器件的可移动元件；释放所述可移动元件；在所述衬底的正面沉积牺牲层，其中所述牺牲层包围所述可移动元件；将所述衬底的正面附加到处理晶片上，其中所述附加所述衬底的正面的步骤包括施加胶合层到所述牺牲层上；在所述衬底的正面附加到所述处理晶片上的同时蚀刻所述衬底的背面；以及从所述衬底上除去所述处理晶片、所述胶合层以及所述牺牲层。

【技术特征摘要】
2009.04.24 US 12/429,3051.一种制造器件的方法，包括如下步骤 提供具有正面和背面的衬底； 在所述衬底的正面形成微型机电系统MEMS器件的可移动元件； 释放所述可移动元件； 在所述衬底的正面沉积牺牲层，其中所述牺牲层包围所述可移动元件； 将所述衬底的正面附加到处理晶片上，其中所述附加所述衬底的正面的步骤包括施加胶合层到所述牺牲层上； 在所述衬底的正面附加到所述处理晶片上的同时蚀刻所述衬底的背面；以及 从所述衬底上除去所述处理晶片、所述胶合层以及所述牺牲层。2.如权利要求I所述的方法，还包括 在所述衬底的正面形成晶体管。3.如权利要求I所述的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁凯智，吴华书，彭利群，黃琮诚，刘醇明，沈育民，张华伦，
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：