Mems器件的形成方法_2

文档序号:9740826阅读:来源:国知局
发生破碎;最后沿已切割的该个晶圆的切割道对三层堆叠晶圆进行切割,形成各个MEMS器件。可以看出,由于采用了第一至第三支撑板,获得了完整且体积小的MEMS器件。
[0033]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
[0034]图1至图11是本发明一实施例中的MEMS器件形成过程的结构示意图。以下结合图1至图11所示,详细介绍制作方法。
[0035]本实施例以形成两个MEMS器件为例进行说明。
[0036]首先,参照图1所示,提供第一晶圆I与第三晶圆3,并对两者键合。第一晶圆I用于形成MEMS器件的衬底,包括半导体基底10以及半导体基底10表面的介质层11,介质层11用于将形成在半导体基底10正面的MOS晶体管(未图示)、金属互连结构等电绝缘。图1中示出两个金属线图案113,该两个金属线图案113分别与半导体基底10正面的若干MOS晶体管电连接。此外,介质层11内还形成有第一沟槽111,以及电极板112,其中,第一沟槽111暴露部分电极板112。
[0037]本实施例中,第三晶圆3只具有半导体基底,材质例如为硅。
[0038]上述键合采用熔胶键合(Fus1n bonding),即对第三晶圆3的正面与第一晶圆I正面的氧化硅层(Silicon d1xide)进行化学处理,使得两者之间产生吸附力,具体工艺参数参照现有技术中的熔胶键合参数。上述氧化硅层为金属互连结构的一部分。第一沟槽111可以采用光刻、干法刻蚀形成。
[0039]本步骤中,第一晶圆I与第三晶圆3的厚度为常规晶圆的厚度,一个实施例中,大约 725 μ m0
[0040]接着,参照图2所示,对键合后的第三晶圆3进行切边、后进行减薄工序。
[0041]上述减薄的目的是减小MEMS器件的尺寸。由于常规晶圆的边缘为弧形,切边可以防止上述弧形导致的晶圆减薄过程中所出现的破碎问题。
[0042]在具体实施过程中,上述切边的尺寸大约为2mm?4mm。一个实施例中,减薄后的第三晶圆3的厚度范围为20 μ m?50 μ m。
[0043]参照图3,在减薄后的第三晶圆3上制作可动电极31、所述可动电极31的制作过程可以为光刻、干法刻蚀。
[0044]在制作可动电极31前,还减薄后的第三晶圆3上制作了若干穿硅通孔,具体地,本实施例中的穿硅通孔包括:第一穿硅通孔,第二穿硅通孔以及第三穿硅通孔。其中,第一穿硅通孔的底部暴露了电极板112,该电极板112用作MEMS器件的固定电极;第二穿硅通孔(未图示)的底部暴露了适于形成可动电极的该部分硅材质,第三穿硅通孔的底部暴露了金属线图案113。在第三晶圆3的表面形成导电材料,例如钨、铜等,化学机械研磨去除各穿硅通孔外的多余的导电材料,参照图3所示,分别形成第一穿硅通孔导电结构32,第二穿硅通孔导电结构(未图示)以及第三穿硅通孔导电结构33,分别用于将固定电极112、可动电极31以及MOS晶体管的信号引出。
[0045]之后,仍参照图3所示,还在第一穿硅通孔导电结构32,第二穿硅通孔导电结构(未图示)以及第三穿硅通孔导电结构33上分别制作第一焊垫34、第二焊垫(未图示)以及第三焊垫35,用于与其它器件电连接。在具体实施过程中,上述焊垫34的材质例如为铝,采用光刻、干法刻蚀法形成。
[0046]接着,继续参照图3所示,还在第三晶圆3的减薄面上制作四个第一凸起36,该第一凸起36的材质例如为铝,采用光刻、干法刻蚀法形成。四个第一凸起36对应两个MEMS器件,其中,图3左边的两个第一凸起36分别位于左边的可动电极31两侧,对应一个MEMS器件;右边的两个第一凸起36分别位于右边的可动电极31两侧,对应另一个MEMS器件。
[0047]之后,光刻、干法刻蚀形成可动电极31。
[0048]参照图4,提供第二晶圆2,该第二晶圆2用于形成MEMS器件的盖层,其正面具有第二沟槽20,以及分别位于第二沟槽20两边的两第二凸起21。
[0049]相应地,第二晶圆2也对应形成两个MEMS器件,具体地,为两个MEMS器件的盖层。因而具有两个第二沟槽20以及四个第二凸起21,位于左边的第二沟槽20以及两边的两第二凸起21对应一个MEMS器件,位于右边的第二沟槽20以及两边的两第二凸起21对应另一个MEMS器件。
[0050]第二晶圆2的厚度为常规晶圆厚度,本实施例中,例如为725 μ m左右。
[0051]四个第二凸起21的形成方法例如为:在第二晶圆2的半导体基底正面依次沉积二氧化硅层、锗层,光刻、干法刻蚀该二氧化硅层、锗层形成第二凸起21。第二晶圆2的半导体基底材质例如为??圭。—氧化5圭层用于提闻5圭与错之间的粘附力。
[0052]后在四个第二凸起21以及第二晶圆2的半导体基底正面形成一光刻胶,曝光显影后,干法刻蚀半导体基底的部分厚度形成第二沟槽20。
[0053]接着,参照图5所示,在第二晶圆2的正面粘贴第一支撑板4。
[0054]在具体实施过程中,该第一支撑板4为玻璃基板或裸片,本实施例中为玻璃基板,该玻璃基板的尺寸与第一晶圆I与第二晶圆2的尺寸匹配,即大致相等,相对于裸片,玻璃基板的成本较低。
[0055]粘结第一支撑板4的方式例如采用紫外固化胶,由于第二凸起21的尺寸较小,因而优选在第一支撑板4的一个表面涂布紫外固化胶,携带有紫外固化胶的该面与第二晶圆2对准后,第二凸起21与第一支撑板4之间具有紫外固化胶,紫外线照射下,紫外固化胶变性,将第二凸起21与第一支撑板4粘结在一起。
[0056]然后,参照图6所示,对第二晶圆2进行背面减薄并在减薄面上制作对准标记22。
[0057]上述对第二晶圆2进行背面减薄的工艺参照现有的减薄工艺。
[0058]在减薄面上制作的对准标记22例如为沟槽,制作工艺例如为光刻、干法刻蚀形成。
[0059]可以理解的是,第一支撑板4在第二晶圆2的减薄过程中起支撑作用。此外,由于采用了玻璃基板做第一支撑板4,玻璃基板透明,易在形成对准标记22过程中,进行正反两面对准。
[0060]之后,参照图7所示,在具有所述对准标记22的减薄面上粘贴第二支撑板5。
[0061]粘结第二支撑板5的工艺参照粘结第一支撑板4的工艺,在此不再赘述。
[0062]可以理解的是,上述图4至图7中的步骤与图1至图3中的步骤可以分别进行,无先后顺序,也可以同时进行。
[0063]之后,参照图8所示,去除第一支撑板4,利用对准标记22将所述第二晶圆2与所述第三晶圆3键合形成晶圆堆叠结构,使得可动电极31悬浮于所述第一沟槽111与第二沟槽20形成的空腔内。
[0064]本步骤中,去除第一支撑板4采用可溶解变性后的紫外固化胶的有机溶剂,例如甲苯、丁酮等。
[0065]本实施例中,键合第二晶圆2与第三晶圆3通过第一凸起36与第二凸起21的键合实现,采用招与锗的共熔键合(Eutectic bonding),具体工艺参数参照现有技术中的工艺参数。可以理解的是,本实施例中,第一凸起36的材质为铝,第二凸起21的材质为锗,其它实施例中,第一凸起36的材质也可以为锗,第二凸起21的材质为铝。
[0066]本步骤中,第二支撑板5在键合第二晶圆2与第三晶圆3过程中,可以提高已减薄的第二晶圆2的支撑力。
[0067]接着,参照图9所示,去除所述第二支撑板5,对第二晶圆2进行切割,后在被切割的第二晶圆2的背面粘贴第三支撑板6。
[0068]一个实施例中,第三支撑板6的材质为UV膜,厚度为400μπι?500μπι。其它实施例中,上述第三支撑板6也可以为玻璃基板,相对于玻璃基板,上述UV膜可以进行一定程度变形,较服帖。在具体实施过程中,UV膜上具有一
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