一种MEMS器件及其制备方法、电子装置与流程

本发明涉及半导体领域，具体地，本发明涉及一种mems器件及其制备方法、电子装置。

背景技术：

对于高容量的半导体存储装置需求的日益增加，这些半导体存储装置的集成密度受到人们的关注，为了增加半导体存储装置的集成密度，现有技术中采用了许多不同的方法，例如通过减小晶片尺寸和/或改变内结构单元而在单一晶片上形成多个存储单元，对于通过改变单元结构增加集成密度的方法来说，已经进行尝试沟通过改变有源区的平面布置或改变单元布局来减小单元面积。

在电子消费领域，多功能设备越来越受到消费者的喜爱，相比于功能简单的设备，多功能设备制作过程将更加复杂，比如需要在电路版上集成多个不同功能的芯片，因而出现了3d集成电路(integratedcircuit，ic)技术。

其中，微电子机械系统(mems)在体积、功耗以及价格方面具有十分明显的优势，至今已经开发出多种不同的传感器，例如压力传感器、加速度传感器、惯性传感器以及其他的传感器。

在mems领域中，现有技术mems的制备过程以及封装过程通常包括：提供mems晶圆，在所述mems晶圆上形成有各种传感器器件，在所述mems晶圆上还形成有图案化的粘结材料层，例如al环等，然后将顶部晶圆和底部晶圆对准进行接合，在接合过程中由于粘合工艺的温度和压力影响致使al会溢出，对器件造成影响。

因此需要对目前所述mems器件的制备方法作进一步的改进，以便消除上述问题。

技术实现要素：

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

本发明为了克服目前存在问题，提供了一种mems器件的制备方法，包括：

步骤s1：提供底部晶圆，在所述底部晶圆上形成有粘结材料层；

步骤s2：在所述粘结材料层的侧壁上形成第一间隙壁，以覆盖所述侧壁；

步骤s3：在所述第一间隙壁上形成第二间隙壁，以覆盖所述第一间隙壁的侧壁；

步骤s4：去除所述第一间隙壁，以在所述粘结材料层和所述第二间隙壁之间形成凹槽，防止接合过程中接合材料的溢出。

可选地，在所述步骤s1中，在所述底部晶圆上形成有环形的粘结材料层，在所述步骤s4中在所述粘结材料层的周围形成环形凹槽。

可选地，在所述步骤s1中，所述粘结材料层选用金属材料。

可选地，所述步骤s2包括：

步骤s21：沉积第一间隙壁材料层，以覆盖所述底部晶圆和所述粘结材料层；

步骤s22：全面蚀刻所述第一间隙壁材料层，以在所述粘结材料层的内外侧壁上均形成第一间隙壁。

可选地，在所述步骤s4中选用h2o2去除所述第一间隙壁。

可选地，所述方法还进一步包括：

步骤s5：提供顶部晶圆并将所述顶部晶圆与所述底部晶圆相接合。

本发明还提供了一种mems器件，包括：

底部晶圆；

粘结材料层，位于所述底部晶圆上；

阻挡结构，位于所述底部晶圆上所述粘结材料层的周围并且与所述粘结材料层之间具有间隔，其中，所述阻挡结构为凸起形状，以在所述粘结材料层和所述阻挡结构之间形成凹槽，防止接合过程中接合材料的溢出。

可选地，所述粘结材料层呈环形。

可选地，所述粘结材料层选用金属材料。

本发明还提供了一种电子装置，包括上述的mems器件。

本发明为了解决现有技术中存在的问题提供了一种mems器件的制备方法，所述方法在底部晶圆的所述粘结材料层的侧壁上形成第一间隙壁和第二间隙壁；然后选择性的去除所述第一间隙壁，以在所述粘结材料层和所述第二间隙壁之间形成环形凹槽，用于防止接合过程中接合材料的溢出。通过所述方法可以很好地解决现有技术金属材料溢出造成桥连或者其他问题的发生，提高了mems器件键合质量，进一步提高了mems器件的性能和良率。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的装置及原理。在附图中，

图1a-1g本发明一具体实施方式中所述mems器件的制备过程示意图；

图2为本发明一具体实施方式中所述mems器件的制备工艺流程图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。

应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、 层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本发明教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。

空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

实施例一

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种mems器件的制备方法，下面结合附图对所述方法做进一步的说明，其中图1a-1g本发明一具体实施方式中所述mems器件的制备过程示意图。

首先，执行步骤101，提供底部晶圆101，在所述底部晶圆上形成有粘结材料层102。

具体地，如图1a所示，其中所述底部晶圆101可以选用硅、多晶硅或者sige等半导体材料，并不局限于某一种。

可选地，在所述底部晶圆上还可以形成有各种mems图案，例如所述mems器件可以为图形传感器，压力传感器、加速度传感器等，并不局限于某一种。

其中，在所述底部晶圆101上还可以形成有图案化的粘结材料层102，其中，所述粘结材料层102选用金属材料，例如在该实施例中所述接合材料选用金属al，但并不局限于该示例。

可选地，其中所述粘结材料层102为环形结构，例如所述晶圆呈圆形，所述结合材料层为围绕所述晶圆边缘设置的环形粘结材料层，以在与顶部晶圆结合之后形成空腔，用于形成电容传感。

其中，所述粘结材料层的形成方法包括在所述底部晶圆上沉积金属材料，例如al，然后在所述粘结材料层上形成掩膜层，例如光刻胶层，然后曝光显影，并以所述光刻胶层为掩膜层蚀刻所述粘结材料层，以形成所述环形粘结材料层。

例如可以选择n2中的作为蚀刻气氛，还可以同时加入其它少量气体例如cf4、co2、o2，所述蚀刻压力可以为50-200mtorr，可选为100-150mtorr，功率为200-600w，在本发明中所述蚀刻时间为5-80s，可选为10-60s，同时在本发明中选用较大的气体流量，在本发明所述n2的流量为30-300sccm，可选为50-100sccm。

执行步骤102，在所述粘结材料层102的侧壁上形成第一间隙壁1031，以覆盖所述侧壁。

具体地，其中在本申请中所述间隙壁与晶体管中的所述间隙壁的材料和作用都不同的，在本申请中所述间隙壁的形成位置为所述粘结材料层的内外侧壁上，即在所述粘结材料层的周围均形成所述间隙壁，其次所述第一间隙壁作为牺牲间隙壁，其作用是作为在第二间隙壁和所述粘结材料层之间的凹槽的掩膜，去除所述第一间隙壁之后就可以在第二间隙壁和所述粘结材料层之间形成所述凹槽，所述凹槽用于容纳结合过程中溢出的粘结材料层，以防止溢出到所述底部晶圆的核心区中。

虽然所述第一间隙壁的作用与常规间隙壁的作用并不相同，但是其形成方法可以与常规的制备方法相同，例如沉积第一间隙壁材料层103，以覆盖所述底部晶圆和所述粘结材料层102，如图1b所示；全面蚀刻所述第一间隙 壁材料层103，以在所述粘结材料层102的内外侧壁上均形成第一间隙壁1031，如图1c所示。

不同的是，所述第一间隙壁材料层选用与所述粘结材料层、第二间隙壁和所述底部晶圆具有较大蚀刻选自比的材料，例如可以选用ge。

执行步骤103，在所述第一间隙壁上形成第二间隙壁1032，以覆盖所述第一间隙壁1031。

具体地，所述第二间隙壁的形成位置为所述第一间隙壁上，其作用是去除所述第一间隙壁之后，可以在第二间隙壁和所述粘结材料层之间形成所述凹槽，所述凹槽用于容纳结合过程中溢出的粘结材料层，以防止溢出到所述底部晶圆的核心区中。

虽然所述第二间隙壁的作用与常规间隙壁的作用并不相同，但是其形成方法可以与常规的制备方法相同，例如沉积第二间隙壁材料层104，以覆盖所述底部晶圆、第一间隙壁和所述粘结材料层102，如图1d所示；全面蚀刻所述第二间隙壁材料层104，以在所述第一间隙上均形成第二间隙壁1041，如图1e所示。

不同的是，所述第二间隙壁材料层选用与第一间隙壁和所述底部晶圆具有较大蚀刻选自比的材料，例如第一间隙壁可以选用ge，所述第二间隙壁选用氧化物。

执行步骤104，去除所述第一间隙壁，以在所述粘结材料层102和所述第二间隙壁1041之间形成环形凹槽，防止接合过程中接合材料的溢出。

具体地，如图1f所示，在该步骤中，通过湿法蚀刻去除所述第一间隙壁，可选地，所述第一间隙壁选用ge时，可以选用h2o2去除所述第一间隙壁。

其中，所述稀释的h2o2的体积比组成为h2o2:h2o＝1:4-10，其中所述h2o2的质量分数为31％。

执行步骤105，提供顶部晶圆并将所述顶部晶圆与所述底部晶圆相接合。

具体地，如图1g所示，首先提供顶部晶圆105，所述顶部晶圆105选用硅，所述顶部晶圆上也形成有粘结材料层，例如ge，然后将所述顶部晶圆和 所述底部晶圆对准，例如将所述底部晶圆上的所述粘结材料层和顶部晶圆的粘结材料层对准，然后将其键合为一体，其中在键合过程中熔融的接合材料会回流到所述凹槽中，所述第二间隙壁的设置阻挡了所述粘结材料层进一步的外溢。

至此，完成了本发明实施例的mems器件制备的相关步骤的介绍。在上述步骤之后，还可以包括其他相关步骤，此处不再赘述。并且，除了上述步骤之外，本实施例的制备方法还可以在上述各个步骤之中或不同的步骤之间包括其他步骤，这些步骤均可以通过现有技术中的各种工艺来实现，此处不再赘述。

本发明为了解决现有技术中存在的问题提供了一种mems器件的制备方法，所述方法在底部晶圆的所述粘结材料层的侧壁上形成第一间隙壁和第二间隙壁；然后选择性的去除所述第一间隙壁，以在所述粘结材料层和所述第二间隙壁之间形成环形凹槽，用于防止接合过程中接合材料的溢出。通过所述方法可以很好地解决现有技术金属材料溢出造成桥连或者其他问题的发生，提高了mems器件键合质量，进一步提高了mems器件的性能和良率。

图2为本发明一具体实施方式中所述mems器件的制备工艺流程图，具体包括以下步骤：

步骤s1：提供底部晶圆，在所述底部晶圆上形成有粘结材料层；

步骤s2：在所述粘结材料层的侧壁上形成第一间隙壁，以覆盖所述侧壁；

步骤s3：在所述第一间隙壁上形成第二间隙壁，以覆盖所述第一间隙壁的侧壁；

步骤s4：去除所述第一间隙壁，以在所述粘结材料层和所述第二间隙壁之间形成凹槽，防止接合过程中接合材料的溢出。

实施例二

本发明还提供了一种mems器件，所述mems器件通过实施例1所述方法制备得到，所述器件包括底部晶圆；

粘结材料层，位于所述底部晶圆上；

阻挡结构，位于所述粘结材料层的周围并且与所述粘结材料层之间具有 间隔，以在所述粘结材料层和所述阻挡结构之间形成凹槽，防止接合过程中接合材料的溢出。

其中，所述粘结材料层呈环形。

具体地，如图1g所示，其中所述底部晶圆101可以选用硅、多晶硅或者sige等半导体材料，并不局限于某一种。

可选地，在所述底部晶圆上还可以形成有各种mems图案，例如所述mems器件可以为图形传感器，压力传感器、加速度传感器等，并不局限于某一种。

其中，在所述底部晶圆101上还可以形成有图案化的粘结材料层102，其中，所述粘结材料层102选用金属材料，例如在该实施例中所述接合材料选用金属al，但并不局限于该示例。

可选地，其中所述粘结材料层102为环形结构，例如所述晶圆呈圆形，所述结合材料层为围绕所述晶圆边缘设置的环形粘结材料层，以在与顶部晶圆结合之后形成空腔，用于形成电容传感。

在第二间隙壁和所述粘结材料层之间形成有凹槽，所述凹槽用于容纳结合过程中溢出的粘结材料层，以防止溢出到所述底部晶圆的核心区中。例如将所述底部晶圆上的所述粘结材料层和顶部晶圆的粘结材料层对准，然后将其键合为一体，其中在键合过程中熔融的接合材料会回流到所述凹槽中，所述第二间隙壁的设置阻挡了所述粘结材料层进一步的外溢。

本发明所述器件在所述粘结材料层和所述第二间隙壁之间形成有环形凹槽，用于防止接合过程中接合材料的溢出。通过所述器件可以很好地解决现有技术金属材料溢出造成桥连或者其他问题的发生，提高了mems器件键合质量，进一步提高了mems器件的性能和良率。

实施例三

本发明还提供了一种电子装置，包括实施例二所述的mems器件。其中，半导体器件为实施例二所述的mems器件，或根据实施例一所述的制备方法得到的mems器件。

本实施例的电子装置，可以是手机、平板电脑、笔记本电脑、上网本、游戏机、电视机、vcd、dvd、导航仪、照相机、摄像机、录音笔、mp3、mp4、psp等任何电子产品或设备，也可为任何包括所述mems器件的中间 产品。本发明实施例的电子装置，由于使用了上述的mems器件，因而具有更好的性能。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。