利用低温接合的mems和cmos集成的制作方法_3

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个电极105e的顶面上。在一些实施例中,防粘连阻挡件214可以包括与介电材料106相同的材料。例如,介电材料106和防粘连阻挡件214可以包括二氧化娃(S12)。
[0053]图3示出了所公开的具有MEMS器件的集成芯片300的一些附加的实施例的截面图。
[0054]集成芯片300包括接合结构305,该接合结构具有第一接合层304和第二接合层306。第一接合层304设置在介电材料106中的开口 302的内表面上,该开口暴露上部金属互连层105u。第一接合层304从上部金属互连层105u延伸至介电材料106的顶面106t并且用作布线层,该布线层在上部金属互连层105u和第二接合层306之间提供电连接,该第二接合层邻接MEMS衬底110并且位于介电材料106的顶面106t上面的位置处。在一些实施例中,第二接合层306的宽度wj大于开口 302的宽度Wc/。在这种实施例中,感测间隙308的高度可以等于位于介电材料106上方的第一接合层304的厚度、第二接合层306的厚度和开口 302的深度的总和。
[0055]在一些实施例中,接合结构305包括第一接合层304和第二接合层306之间的共晶接合。在一些实施例中,第一接合层304可以包括锗(Ge)和硅(Si)中的一种或多种,并且第二接合层可以包括金(Au)。所产生的共晶接合可以使得接合结构305包括Au-Ge接合或Au-Si接合(例如,由包括Au的第一接合层304和包括Ge或Si的第二接合层306形成)。
[0056]在一些实施例中,接合焊盘312可以包括与第一接合层304相同的材料。在一些实施例中,设置在电极105e上的防粘连阻挡件310也可以包括与第一接合层304相同的材料。例如,接合焊盘312和防粘连阻挡件310可以包括金。
[0057]图4A示出了所公开的具有MEMS器件的集成芯片400的一些附加的实施例的截面图。
[0058]集成芯片400包括接合结构405,该接合结构具有第一接合层402、第二接合层404、第三接合层406和第四接合层408。第一接合层402与BEOL金属堆叠件的上部金属互连层接触。第一接合层402从上部金属互连层105u延伸至介电材料106的顶面106t并且用作布线层,该布线层在上部金属互连层105u和第二接合层404之间提供电连接。第二接合层404邻接第三接合层406,并且该第三接合层邻接第四接合层408。第二接合层404、第三接合层406和第四接合层408可以具有基本对准的侧壁。
[0059]接合结构405可以包括具有多种金属元素的金属间化合物。在一些实施例中,金属间化合物可以包括铜(Cu)、锡(Sn)、金(Au)、铟(In)、或钛(Ti)。例如,金属间化合物可以包括CuSn、AuSn或Auln,并且钛可以用作粘合层以提高金属间化合物的粘附力。这种金属间化合物可以使得接合结构405包括CuSn-Cu接合、CuSn-CuSn接合、AuSn-Au接合或AuIn-Au接合。在一些实施例中,金属间化合物可以设置在多个接合层402-408的两个接合层之间的界面处。在一些实施例中,第四接合层408可以包括开口 302内的铜(Cu)。
[0060]在一些实施例中,防粘连阻挡件410可以设置在一个或多个电极105e上并且可以包括与上部金属互连层105u相同的材料。例如,上部金属互连层105u和防粘连阻挡件410可以包括铜或铝。
[0061]图4B至图4G是图4A中所示的区域412中的介电层112的一些更详细实施例的截面轮廓412b至412g,该介电层设置在MEMS衬底110和载体衬底114之间。介电层112具有厚度T和横向变化量L(即,介电层轮廓的最右点和最左点之间的横向变化量)。在一些实施例中,介电层112的轮廓可以具有宽度的变化量(Aw)与厚度⑴的比率,该比率在约0.01和约4之间(即,0.01 < Δ w/t彡4) O
[0062]应当理解,,介电层112的截面轮廓可以根据许多参数(例如,MEMS衬底和载体衬底的位置、接合工艺的质量等)而改变。包括但不限于在图4B至图4G中示出的截面轮廓示出可以通过本发明实现的介电层112的截面轮廓的一些实例。
[0063]图4B至图4C示出了具有相对较弱的接合强度的介电层112的截面轮廓,其中,该介电层的侧壁具有基本上恒定的斜率。在一些实施例中,如截面轮廓412b中所示,载体衬底114底切MEMS衬底110 (例如,从而使得载体衬底114中的腔体的侧壁从延伸穿过MEMS衬底110的孔的侧壁横向偏移)。这种配置使得随着介电层112更靠近MEMS衬底110,介电层112远离载体衬底114倾斜。在其他实施例中,如截面轮廓412c中所示,载体衬底114相对于MEMS衬底110伸出。这种配置使得随着介电层112更靠近载体衬底114,介电层112远离MEMS衬底110倾斜。
[0064]图4D至图4E示出了具有相对较强的接合强度的介电层112的截面轮廓,其中,该介电层具有弯曲侧壁。相对较强的接合强度使得介电层112在基本上横向对准的位置处邻接载体衬底114和MEMS衬底110,而不管是MEMS衬底110相对于载体衬底114伸出(如截面轮廓412d中所示)还是载体衬底114相对于MEMS衬底110伸出(如截面轮廓412e中所示)。
[0065]图4F至图4G示出了具有相对较弱的接合强度的介电层112的截面轮廓,其中,该介电层具有弯曲侧壁。在一些实施例中,如截面轮廓412f中所示,MEMS衬底110相对于载体衬底114伸出,从而使得介电层112具有曲线,该曲线的斜率随着与载体衬底114的距离的减小而增加。在其他实施例中,如截面轮廓412g中所示,载体衬底114相对于MEMS衬底110伸出,从而使得介电层112具有曲线,该曲线的斜率随着与载体衬底114的距离的减小而减小。
[0066]图5示出了所公开的具有MEMS器件的集成芯片500的一些附加的实施例的截面图。
[0067]集成芯片500包括通过接合结构505连接至上面的MEMS衬底502的CMOS衬底101,该接合结构包括多个接合层404至408。MEMS衬底502的面向CMOS衬底101的第一侧可以包括在软机械结构118下面垂直地延伸的一个或多个突出件504。一个或多个突出件504与位于介电材料106中的多个开口 107的一个或多个横向对准。接合结构505设置在一个或多个突出件504和上部金属互连层105u之间。软机械结构118的感测间隙506的高度等于接合结构505的高度Ii1和一个或多个突出件504的高度h 2的总和,从而通过改变一个或多个凸块的高度h2,可以改变感测间隙506的尺寸。
[0068]图6示出了所公开的具有MEMS器件的集成芯片600的截面图的一些附加的实施例。
[0069]集成芯片600包括接合结构605,该接合结构具有第一接合层602和第二接合层604,该第一接合层邻接介电材料106中的多个开口 202的内表面,该第二接合层设置在第一接合层602和一个或多个突出件504之间。第二接合层604设置在多个开口 202内。在一些实施例中,第二接合层604的侧壁可以与一个或多个突出件504的边缘基本对准。
[0070]在一些实施例中,接合结构605包括第一接合层602和第二接合层604之间的共晶接合。在一些实施例中,第一接合层602可以包括锗(Ge)和硅(Si)中的一种或多种,并且第二接合层可以包括金(Au)。所产生的共晶接合可以使得接合结构605包括Au-Ge接合或Au-Si接合(例如,由包括Au的第一接合层602和包括Ge或Si的第二接合层604形成)。
[0071]图7示出了形成具有MEMS器件的集成芯片的方法700的一些实施例的流程图。
[0072]虽然本文将所公开的方法700示出和描述为一系列的步骤或事件,但是应当理解,所示出的这些步骤或事件的顺序不应解释为限制意义。例如,一些步骤可以以不同的顺序发生和/或与除了本文中示出和/或描述的步骤或事件之外的其他步骤或事件同时发生。另外,并非所有示出的步骤都是实施本发明的一个或多个方面或本发明的实施例所必需的。此外,可以在一个或多个单独的步骤和/或阶段中来进行本文中示出的一个或多个步骤。
[0073]在步骤702中,在载体衬底的第一侧内形成一个或多个腔体。在一些实施例中,可以在一个或多个腔体内形成防粘连凸块。
[0074]在步骤704中,在MEMS衬底的第一侧上形成介电层。
[0075]在步骤706中,将载体衬底的第一侧接合至MEMS衬底上的介电层。
[0076]在步骤708中,在MEMS衬底的第二侧上形成一个或多个接合层。
[0077]在步骤710中,在一些实施例中,可以在MEMS衬底的第二侧上形成一个或多个突出件。MEMS衬底的第二侧与MEMS衬底的第一侧相对。
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