MEMS器件及MEMS器件形成方法技术

本发明专利技术公开了一种包括内含微机电系统(MEMS)器件的MEMS晶圆的器件。所述MEMS器件包括可移动元件，以及在所述MEMS晶圆中的第一开口。所述可移动元件设置在所述第一开口中。载体晶圆接合到MEMS晶圆。所述载体晶圆包括连接到所述第一开口的第二开口，其中所述第二开口包括自所述载体晶圆的表面延伸入所述载体晶圆的入口部分，以及比所述入口部分宽的内部部分，其中所述内部部分在所述载体晶圆中比所述入口部分深。本发明专利技术还公开了微机电系统(MEMS)器件以及MEMS器件形成方法。

【技术实现步骤摘要】
MEMS器件及MEMS器件形成方法
本专利技术涉及半导体
，更具体地，涉及微机电系统(MEMS)器件以及MEMS器件形成方法。
技术介绍
微机电系统(MEMS)器件可用于各种应用中，例如麦克风、加速计、喷墨式打印机等。常用类型的MEMS器件包括具有可移动元件(有时称作质量块(proof mass))作为一个电容板，以及固定的元件作为另一个电容板的的MEMS电容器。可移动元件的移动会导致电容器的电容量的变化。电容量的变化可转变为电信号的变化，因而MEMS器件可用于麦克风、加速计或相类似物。当操作MEMS器件时，MEMS器件的可移动元件可在气腔(air_cavity)中移动。在气腔中空气(或来自相应芯片的脱气气体)对可移动元件的阻力是较小的。阻力与气腔中的压力相关。为减少阻力，气腔中的压力应该为小。通过提高腔的体积可实现空气压力的减小。然而，这种方法存在工艺方面的困难。气腔可形成在MEMS器件所处的MEMS晶圆中。当腔扩大时，然而用于将MEMS晶圆接合到另一个晶圆的接合面积却减少了，这是因为接合形成在未形成腔的MEMS晶圆的部分上。减少接合面积可导致牺牲了接合的可靠性。气腔也可形成在用来保护MEMS晶圆的帽式晶圆中。然而，为了对接合焊盘进行引线接合，需要去除帽式晶圆的一部分以便暴露出MEMS晶圆中的接合焊盘。去除帽式晶圆的这些部分以及在帽式晶圆中形成腔需要独立的光刻掩模，因而导致高生产成本。
技术实现思路
为了解决现有技术中所存在的问题，根据本专利技术的一个方面，提供了一种器件，包括:微机电系统(MEMS)晶圆，其中包括MEMS器件，所述MEMS器件包括:可移动元件；位于所述MEMS晶圆中的第一开口，所述可移动元件位于所述第一开口中；接合到所述MEMS晶圆的载体晶圆，其中所述载体晶圆包括连接到所述第一开口的第二开口，所述第二开口包括:自所述载体晶圆的表面延伸进所述载体晶圆的入口部分；以及，比所述入口部分宽的内部部分，其中所述内部部分在所述载体晶圆中比所述入口部分深。在可选实施例中，所述第二开口的入口部分包括基本垂直的侧壁，所述侧壁与所述载体晶圆的表面基本垂直，以及所述第二开口的内部部分的侧壁是弯曲的。在可选实施例中，所述载体晶圆在其中没有互补金属氧化物半导体(CMOS)器件。[0011 ] 在可选实施例中，所述器件还包括接合到所述MEMS晶圆的CMOS晶圆，所述CMOS晶圆和所述载体晶圆位于所述MEMS晶圆的相对侧，并且所述CMOS晶圆在其中包括CMOS器件。在可选实施例中，所述CMOS晶圆包括接合焊盘，所述载体晶圆不与所述接合焊盘对准，并且与所述接合焊盘相邻的所述载体晶圆的边缘基本上是直的。在可选实施例中，所述CMOS晶圆包括接合焊盘，所述载体晶圆不与所述接合焊盘对准，并且与所述接合焊盘相邻的所述载体晶圆的边基本上是弯曲弯曲的。在可选实施例中，所述载体晶圆是帽式晶圆，所述帽式晶圆包括:盖子部分；以及连接到所述盖子部分的环形边缘，其中，所述盖子部分与所述MEMS器件对准，所述盖子部分和环形边缘限定了所述第二开口，所述盖子部分包括暴露给所述第二开口的内表面，以及所述边缘部分包括暴露给所述第二开口的内部边缘，并且所述内表面以及所述边缘部分是弯曲的。在可选实施例中，所述载体晶圆是CMOS晶圆，所述CMOS晶圆包括:半导体衬底；以及，互连结构，包括:介电层；和位于所述介电层中的金属线和通孔，其中，所述第二开口延伸进所述介电层以及所述半导体衬底。根据本专利技术的另一个方面，还提供了一种器件，包括:微机电系统(MEMS)晶圆，其中包括MEMS器件，所述MEMS器件包括:可移动元件；和，位于所述MEMS晶圆中的第一开口，所述可移动元件位于所述第一开口中；位于所述MEMS晶圆下方并接合到所述MEMS晶圆的载体晶圆，其中所述载体晶圆包括连接到所述第一开口的第二开口，并且所述第二开口包括:自所述载体晶圆的表面延伸进所述截体晶圆的入口部分，其中所述入口部分具有基本直立的侧壁；和，在所述载体晶圆中比所述入口部分深的内部部分，所述内部部分包括弯曲的底部和弯曲的侧壁；以及位于所述MEMS晶圆上方并连接到所述MEMS晶圆的互补金属氧化物半导体(CMOS)晶圆，所述CMOS晶圆以及所述载体晶圆位于所述MEMS晶圆的相对侧，所述CMOS晶圆在其中包括CMOS器件。在可选实施例中，所述内部部分具有大于所述入口部分的第二横向尺寸的第一横向尺寸。在可选实施例中，所述载体晶圆还包括覆盖所述第二开口的内部部分并位于所述MEMS器件下方的悬置部分。在可选实施例中，所述悬置部分包括半导体材料。在可选实施例中，所述器件还包括介电层，所述介电层包括位于所述悬置部分的相对侧并接触所述悬置部分的部分，其中所述介电层延伸进所述第二开口的内部部分。在可选实施例中，所述CMOS晶圆包括接合焊盘,所述载体晶圆不与所述接合焊盘对准，并且与所述接合焊盘相邻的所述载体晶圆的边缘是弯曲边缘。根据本专利技术的另一方面，还提供了一种方法，包括:对载体晶圆进行各向异性蚀刻以形成包括基本垂直的侧壁的多个第一开口 ；在所述多个第一开口中形成保护层，其中，所述保护层包括位于所述多个第一开口的基本垂直的侧壁上的侧壁部分，并且所述多个第一开口的底部不被所述保护层覆盖；进行各向同性蚀刻以扩大所述多个第一开口，其中所述多个第一开口中的每一个都包括:自所述载体晶圆的表面延伸进所述载体晶圆的入口部分；和，比所述入口部分宽的内部部分，其中所述内部部分在所述载体晶圆中比所述入口部分深；将另一晶圆接合到所述载体晶圆；以及蚀刻所述另一晶圆以在所述另一晶圆中形成微机电系统(MEMS)器件，其中所述MEMS器件位于包括所述多个第一开口的腔中。[0031 ] 在可选实施例中，在所述各向同性蚀刻后，所述多个第一开口相互互连。在可选实施例中，所述的方法还包括将互补金属氧化物半导体(CMOS)晶圆连接到所述MEMS晶圆，其中所述CMOS晶圆以及所述载体晶圆位于所述MEMS晶圆的相对侧，其中所述方法还包括焊盘开放步骤，所述焊盘开放步骤包括:去除所述载体晶圆的边缘部分以露出所述CMOS晶圆的接合焊盘。在可选实施例中，所述方法还包括:将互补金属氧化物半导体(CMOS)晶圆接合到所述MEMS晶圆，其中，所述CMOS晶圆以及所述载体晶圆位于所述MEMS晶圆的相对侧，其中所述方法还包括焊盘开放步骤，所述焊盘开放步骤包括:将所述载体晶圆减薄以去除所述载体晶圆的一部分，从而露出所述CMOS晶圆的接合焊盘。在可选实施例中，在所述各向同性蚀刻之后，所述载体晶圆位于所述多个第一开口和所述MEMS器件之间的部分未被蚀刻。在可选实施例中，所述载体晶圆包括CMOS晶圆，所述CMOS晶圆进一步包括:半导体衬底；以及互连结构，该互连结构包括:介电层；和位于所述介电层中的金属线和通孔，其中在所述各向异性蚀刻期间，所述介电层被蚀刻，而在所述各向同性蚀刻期间，所述介电层被所述保护层所保护。【附图说明】为更完整地理解实施例及其优点，现将结合附图进行的以下描述作为参考，其中:图1A到图1I是根据一些不例性实施例的在生产包括微机电系统(MEMS)器件的封装件的中间阶段的截面图以及俯视图，其中通过各向异性蚀刻后进行各向同性蚀刻在MEMS晶圆中形成气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种器件，包括：微机电系统(MEMS)晶圆，其中包括MEMS器件，所述MEMS器件包括：可移动元件；位于所述MEMS晶圆中的第一开口，所述可移动元件位于所述第一开口中；接合到所述MEMS晶圆的载体晶圆，其中所述载体晶圆包括连接到所述第一开口的第二开口，所述第二开口包括：自所述载体晶圆的表面延伸进所述载体晶圆的入口部分；以及比所述入口部分宽的内部部分，其中所述内部部分在所述载体晶圆中比所述入口部分深。

【技术特征摘要】
2012.08.09 US 13/571,2581.一种器件，包括: 微机电系统(MEMS)晶圆，其中包括MEMS器件，所述MEMS器件包括: 可移动元件； 位于所述MEMS晶圆中的第一开口，所述可移动元件位于所述第一开口中； 接合到所述MEMS晶圆的载体晶圆，其中所述载体晶圆包括连接到所述第一开口的第二开口，所述第二开口包括: 自所述载体晶圆的表面延伸进所述载体晶圆的入口部分；以及 比所述入口部分宽的内部部分，其中所述内部部分在所述载体晶圆中比所述入口部分深。2.根据权利要求1所述的器件，其中，所述第二开口的入口部分包括基本垂直的侧壁，所述侧壁与所述载体晶圆的表面基本垂直，以及所述第二开口的内部部分的侧壁是弯曲的。3.根据权利要求1所述的器件，其中，所述载体晶圆在其中没有互补金属氧化物半导体(CMOS)器件。4.根据权利要求3所述的器件，还包括接合到所述MEMS晶圆的CMOS晶圆，所述CMOS晶圆和所述载体晶圆位于所述MEMS晶圆的相对侧，并且所述CMOS晶圆在其中包括CMOS器件。5.一种器件，包括: 微机电系统(MEMS)晶圆，其中包括MEMS器件，所述MEMS器件包括: 可移动元件；和 位于所述MEMS晶圆中的第一开口，所述可移动元件位于所述第一开口中； 位于所述MEMS晶圆下方并接合到所述MEMS晶圆的载体晶圆，其中所述载体晶圆包括连接到所述第一开口的第二开口，并且所述第二开口包括: 自所述载体晶圆的表面延伸进所述截体晶圆的入口部分，其中所述入口部分具有基本直立的侧壁；和 在所述载体晶圆中比所述入口部分深的内部部分，所述内部部分包括弯曲的底部和弯曲的侧壁；以及 位于所述MEMS晶圆上方并连接到所述MEMS晶圆的互补金属氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱家骅，郑钧文，李德浩，林宗贤，
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：