键合的晶片结构制造技术

本公开包括键合的晶片结构和形成键合的晶片结构的方法。形成键合的晶片结构的一个示例包括将经由具有与之相关联的预定晶片间隙(216，316)的键合工艺键合在一起的第一晶片(202，302)和第二晶片(204，304)，并在将第一晶片(202，302)与第二晶片(204，304)键合在一起之前，在第一晶片(202，302)上形成台面(215，315，415)，其中基于与键合的晶片结构相关联的目标元件间隙(217，317)确定台面(215，315，415)的高度(220，320，420)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本公开包括键合的晶片结构和形成键合的晶片结构的方法。形成键合的晶片结构的一个示例包括将经由具有与之相关联的预定晶片间隙(216，316)的键合工艺键合在一起的第一晶片(202，302)和第二晶片(204，304)，并在将第一晶片(202，302)与第二晶片(204，304)键合在一起之前，在第一晶片(202，302)上形成台面(215，315，415)，其中基于与键合的晶片结构相关联的目标元件间隙(217，317)确定台面(215，315，415)的高度(220，320，420)。【专利说明】键合的晶片结构
本公开一般地涉及微机电结构(MEMS)。更具体的，本公开涉及键合的晶片MEMS中的间隙控制。
技术介绍
微机电结构(MEMS)包括可使用半导体工艺技术制造的传感器和致动器(actuator)。多种MEMS器件(例如，传感器和致动器)包括用于影响和/或探测位置或表面间间隔的变化的静电、磁性和/或其它元件(例如电极)。例如通过将晶片键合在一起，可形成MEMS传感器和致动器。传感器和致动器的特性，例如灵敏度可依赖于相邻的晶片表面上的电极间的距离。【专利附图】【附图说明】图1示出键合的晶片结构的截面图。图2A和2B示出根据本公开的实施例的键合的晶片结构的截面图。图3A和3B示出根据本公开的实施例的键合的晶片结构的截面图。图4A-4C示出根据本公开的实施例的与形成部分晶片结构相关的处理步骤。图5是示出根据本公开的实施例的包括键合的晶片结构的MEMS传感器的示意图。【具体实施方式】本文描述了键合的晶片结构和形成键合的晶片结构的方法。形成键合的晶片结构的一个示例包括经由具有与其相关联的预定的晶片间隙的键合工艺提供将被键合在一起的第一晶片和第二晶片，并且在将第一晶片和第二晶片键合到一起之前，在第一晶片上形成台面(mesa)，其中基于与键合的晶片结构相关联的目标元件间隙确定台面的高度。本公开的实施例可提供多种益处，诸如增加与MEMS传感器和/或致动器相关联的致动的灵敏度和/或强度。作为示例，实施例可提供正确地、且精确地设置不同晶片表面上的相互作用的电极元件(例如传感和/或致动元件)间的间隙(例如元件间隙)的能力，该间隙独立于与键合特征相关联的键合的晶片间隙，该键合特征诸如是用于将晶片键合在一起的键合环和支架(standoff)特征。在传感和/或致动元件与键合的晶片结构的其他导电元件之间提供电连续时，实施例还可在没有与之前方法相关联的增加的工艺复杂性的情况下提供元件间隙的正确和精确控制。由于通过调节介电台面层的厚度，独立于键合工艺确定的晶片间隙而设置传感和致动间隙，在无其它设计、处理或结构变化的情况下可灵活并快速地调节传感和致动间隙以匹配不同的器件性能要求。如本公开所使用的，术语“晶片”和“衬底”可交替使用并将理解为包括但不局限于绝缘体上硅(SOI)或蓝宝石上硅(SOS)技术，掺杂的和未掺杂的半导体，通过基底半导体基础支撑的硅外延层，以及其他半导体结构。此外，当在如下描述中提及“晶片”或“衬底”时，以前的工艺步骤已经被利用来形成基底半导体结构或基础中的区域或结。而且，如本文使用的“多个”某物可指代一个或多个该物。图1示出键合的晶片结构的截面图。图1中所示的键合的晶片结构包括经由具有与其相关联的预定晶片间隙116的键合工艺键合在一起的第一晶片102和第二晶片104。例如，在图1所示的示例中，键合工艺包括键合环108和支架106的使用，其在相应晶片102和104的内表面间产生预定的晶片间隙116。晶片间隙116可以是约2到20微米并且可取决于例如诸如用于形成键合环108和或互连(未示出)的特殊材料(例如焊料)的因素。图1所示的示例中，键合的晶片结构是MEMS器件，包括形成在晶片102上形成的介电材料101上的多个传感和/或致动元件112 (例如电极)，以及形成在晶片104上的多个传感和/或致动元件110。也就是，键合的晶片结构是MEMS传感器或致动器，其包括形成在相应晶片102和104上的元件112和110的阵列。除了其他类型的用于影响或探测位置或表面(例如晶片102和104的表面)间的间隔的变化的传感和/或致动元件之外，元件112和110可以是静电或磁性元件。同样地，结构的灵敏度(例如输出强度)取决于传感和/或致动元件112和110之间的元件间隙114。在诸如图1所示的键合的晶片结构中，元件间隙114取决于并限于预定的晶片间隙116。例如，在不修改晶片键合工艺(例如通过修改特征106/108和/或用于形成它们的材料)本身的情况下难于修改元件间隙114。同样地，提供多种不同的元件间隙114可能包括必须为元件间隙114的每个不同目标值重设计和重特征化晶片键合工艺，其不灵活、工艺密集且不方便。另一选项是接受由预定晶片间隙116产生的特定的元件间隙114，其可以具有诸如降低可能的元件间隙114的范围和不能获得例如更窄的元件间隙114的缺点。其他方法可包括在介电堆叠上形成传感和/或致动元件112和/或110以修改元件间隙114。然而，介电堆叠具有陡峭的阶梯高度变化，其导致必须通过(一种或多种)介电堆叠材料形成通孔以便在分离的工艺金属层(例如介电堆叠的上表面上的金属层和堆叠的下表面下的金属层)之间提供电接触。同样地，该方法还可增加明显的额外的处理步骤以形成键合的晶片结构并且例如可能不灵活。图2A和2B示出根据本公开的实施例的键合的晶片结构的截面图。图2A示出在经由晶片键合工艺键合到一起之前的第一晶片202和第二晶片204，而图2B示出接下来键合到一起的晶片202和204。用于键合晶片202和204的键合工艺具有与其相关联的预定的晶片间隙216。例如，晶片204上的晶片键合特征208-1和晶片202上的晶片键合特征208-2可以是键合环材料和对应的键合焊盘材料，并且晶片键合特征206可以是支架。同样地，如图2B所示，支架206与特征208-1和208-2可形成键合环208，其产生键合的晶片间隙 216。在图2B所示的实施例中，键合的晶片结构是MEMS器件，包括在晶片202上形成的多个传感和/或致动元件212 (例如电极)以及在晶片204上形成的多个传感和/或致动元件210。也就是，键合的晶片结构是MEMS传感器或致动器，包括在相应晶片202和204上形成的元件212和210的阵列。例如，图2B中所示的MEMS器件可以是电容传感器，并且可用于感测多种物理量诸如加速度、位置、邻近度、流速和/或压力以及其他物理量。然而，实施例不局限于特定类型的MEMS传感和/或致动器件。在一个或多个实施例中，并且如图2A和2B所示，在将晶片键合在一起之前，可在至少一个晶片(例如晶片202和204)上形成一个或多个台面(例如215)。可由介电材料形成(一个或多个)台面且可基于与键合的晶片结构相关联的目标元件间隙(例如217)来确定(一个或多个)台面的高度(例如220)。也就是，可控制台面215的高度220以提供电极212和210之间特定的元件间隙(例如217)。同样地，在多个实施例中，台面220可用于提供不同于键合的晶片间隙216的元件间隙217。在多个实施例中，并且如图2A和2B所示的示例中，台面215具有倾斜的侧壁本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：R·L·阿利，D·J·米利根，
申请(专利权)人：惠普发展公司，有限责任合伙企业，
类型：
国别省市：