本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種MEMS器件及其制備方法、電子裝置。

背景技術(shù)：

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，在傳感器(motion sensor)類產(chǎn)品的市場上，智能手機(jī)、集成CMOS和微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)器件日益成為最主流、最先進(jìn)的技術(shù)，并且隨著技術(shù)的更新，這類傳動傳感器產(chǎn)品的發(fā)展方向是規(guī)模更小的尺寸，高質(zhì)量的電學(xué)性能和更低的損耗。

其中，微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)在體積、功耗、重量以及價(jià)格方面具有十分明顯的優(yōu)勢，至今已經(jīng)開發(fā)出多種不同的傳感器，例如壓力傳感器、加速度傳感器、慣性傳感器以及其他的傳感器。

在所述MEMS器件制備過程中，有一部分MEMS器件，需要帶著空腔進(jìn)行晶圓結(jié)合(Bonding)和減薄(Thinning)的工藝，當(dāng)頂部晶圓(Top Wafer)減薄之后，所述頂部晶圓受到高溫工藝，會引起頂部晶圓Si脫落(Peeling)缺損的現(xiàn)象。

因此需要對目前MEMS器件的制備方法作進(jìn)一步的改進(jìn)，以便消除上述各種弊端。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在發(fā)明內(nèi)容部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在具體實(shí)施方式部分中進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護(hù)的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護(hù)的技術(shù)方案的保護(hù)范圍。

本發(fā)明為了克服目前存在問題，提供了一種MEMS器件的制備方法，包括：

步驟S1：提供底部晶圓，在所述底部晶圓的正面形成有凹槽；

步驟S2：反轉(zhuǎn)所述底部晶圓并圖案化所述底部晶圓，以在所述底部晶圓的背面形成連通所述凹槽的導(dǎo)流孔；

步驟S3：再次反轉(zhuǎn)所述底部晶圓并和頂部晶圓相接合；

步驟S4：將所述頂部晶圓研磨打薄，以減小所述頂部晶圓的厚度；

步驟S5：執(zhí)行高溫工藝步驟。

可選地，所述方法還進(jìn)一步包括：

步驟S6：反轉(zhuǎn)所述步驟S5中得到的器件；

步驟S7：執(zhí)行背面工藝，以在所述底部晶圓上形成開口，露出所述凹槽。

可選地，在所述步驟S2中，所述導(dǎo)流孔位于所述凹槽頂部的中心位置。

可選地，在所述步驟S2中，所述導(dǎo)流孔的尺寸為15-25um。

可選地，在所述步驟S2中，所述導(dǎo)流孔的深度為250-350um。

可選地，在所述步驟S1中，所述凹槽的開口尺寸為35-50um，深度為90-110um。

可選地，在所述步驟S1中，所述底部晶圓的厚度為380-460um。

可選地，在所述步驟S3中，所述頂部晶圓選用硅。

本發(fā)明還提供了一種基于上述的方法制備得到的MEMS器件。

本發(fā)明還提供了一種電子裝置，包括上述的MEMS器件。

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題提供了一種制備MEMS器件的方法，在所述方法中首先在所述底部晶圓中形成凹槽，然后反轉(zhuǎn)所述底部晶圓并圖案化所述底部晶圓，以在所述凹槽的上方形成與所述凹槽連通的導(dǎo)流孔，然后提供頂部晶圓并將所述底部晶圓和所述頂部晶圓接合，在打薄所述頂部晶圓后執(zhí)行高溫工藝時(shí)，所述底部晶圓的凹槽內(nèi)的氣體受到溫度膨脹，氣體可以從導(dǎo)流孔(Leading Hole)排出，以避免將所述頂部晶圓很薄的硅頂破，提高了所述MEMS器件的性能和良率。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

1、形成通道，當(dāng)氣體膨脹時(shí)，可以引導(dǎo)到外界。

2、改善了Si脫落(peeling)破損的現(xiàn)象，提高了器件的良率。

附圖說明

本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例及其描述，用來解釋本發(fā)明的裝置及原理。在附圖中，

圖1a-1e為現(xiàn)有技術(shù)中MEMS器件的制備過程示意圖；

圖2a-2f為本發(fā)明一具體實(shí)施方式中所述MEMS器件的制備過程示意圖；

圖3為本發(fā)明一具體實(shí)施方式中所述MEMS器件的制備工藝流程圖。

具體實(shí)施方式

在下文的描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便提供對本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是，本發(fā)明可以無需一個(gè)或多個(gè)這些細(xì)節(jié)而得以實(shí)施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進(jìn)行描述。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明能夠以不同形式實(shí)施，而不應(yīng)當(dāng)解釋為局限于這里提出的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例將使公開徹底和完全，并且將本發(fā)明的范圍完全地傳遞給本領(lǐng)域技術(shù)人員。在附圖中，為了清楚，層和區(qū)的尺寸以及相對尺寸可能被夸大。自始至終相同附圖標(biāo)記表示相同的元件。

應(yīng)當(dāng)明白，當(dāng)元件或?qū)颖环Q為“在...上”、“與...相鄰”、“連接到”或“耦合到”其它元件或?qū)訒r(shí)，其可以直接地在其它元件或?qū)由?、與之相鄰、連接或耦合到其它元件或?qū)?，或者可以存在居間的元件或?qū)?。相反，?dāng)元件被稱為“直接在...上”、“與...直接相鄰”、“直接連接到”或“直接耦合到”其它元件或?qū)訒r(shí)，則不存在居間的元件或?qū)?。?yīng)當(dāng)明白，盡管可使用術(shù)語第一、第二、第三等描述各種元件、部件、區(qū)、層和/或部分，這些元件、部件、區(qū)、層和/或部分不應(yīng)當(dāng)被這些術(shù)語限制。這些術(shù)語僅僅用來區(qū)分一個(gè)元件、部件、區(qū)、層或部分與另一個(gè)元件、部件、區(qū)、層或部分。因此，在不脫離本發(fā)明教導(dǎo)之下，下面討論的第一元件、部件、區(qū)、層或部分可表示為第二元件、部件、區(qū)、層或部分。

空間關(guān)系術(shù)語例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在這里可為了方便描述而被使用從而描述圖中所示的一個(gè)元件或特征與其它元件或特征的關(guān)系。應(yīng)當(dāng)明白，除了圖中所示的取向以外，空間關(guān)系術(shù)語意圖還包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附圖中的器件翻轉(zhuǎn)，然后，描述為“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征將取向?yàn)樵谄渌蛱卣鳌吧稀?。因此，示? 性術(shù)語“在...下面”和“在...下”可包括上和下兩個(gè)取向。器件可以另外地取向(旋轉(zhuǎn)90度或其它取向)并且在此使用的空間描述語相應(yīng)地被解釋。

在此使用的術(shù)語的目的僅在于描述具體實(shí)施例并且不作為本發(fā)明的限制。在此使用時(shí)，單數(shù)形式的“一”、“一個(gè)”和“所述/該”也意圖包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文清楚指出另外的方式。還應(yīng)明白術(shù)語“組成”和/或“包括”，當(dāng)在該說明書中使用時(shí)，確定所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一個(gè)或更多其它的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、部件和/或組的存在或添加。在此使用時(shí)，術(shù)語“和/或”包括相關(guān)所列項(xiàng)目的任何及所有組合。

為了徹底理解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細(xì)的步驟以及詳細(xì)的結(jié)構(gòu)，以便闡釋本發(fā)明的技術(shù)方案。本發(fā)明的較佳實(shí)施例詳細(xì)描述如下，然而除了這些詳細(xì)描述外，本發(fā)明還可以具有其他實(shí)施方式。

目前，所述MEMS器件的制備方法如圖1a-1e所示，首先提供底部晶圓101，在所述底部晶圓101正面形成凹槽圖案，如圖1a所示。

提供頂部晶圓102，并和所述底部晶圓101相接合，如圖1b所示。

研磨以打薄所述頂部晶圓，減小所述頂部晶圓的厚度，如圖1c所示。

執(zhí)行高溫工藝，在較高的溫度下，所述底部晶圓的凹槽內(nèi)的氣體受到溫度膨脹，將頂部晶圓很薄的硅頂破，如圖1d所示，其中右側(cè)圖形為所述高溫工藝后的SEM圖。

最后執(zhí)行背部工藝，如圖1e所示。

因此現(xiàn)有技術(shù)中在所述MEMS器件制備過程中，需要帶著空腔進(jìn)行晶圓結(jié)合(Bonding)和減薄(Thinning)的工藝，當(dāng)頂部晶圓(Top Wafer)減薄之后，所述頂部晶圓受到高溫工藝，會引起頂部晶圓Si脫落(Peeling)缺損的現(xiàn)象。因此需要對目前MEMS器件的制備方法作進(jìn)一步的改進(jìn)，以便消除上述各種弊端。

實(shí)施例1

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種MEMS器件的制備方法，下面結(jié)合附圖2a-2f對所述方法做進(jìn)一步的說明。

首先，執(zhí)行步驟201，提供底部晶圓201，并在所述底部晶圓201的正面 上形成有凹槽。

具體地，如圖2a所示，其中所述底部晶圓201至少包括半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底可以是以下所提到的材料中的至少一種：硅、絕緣體上硅(SOI)、絕緣體上層疊硅(SSOI)、絕緣體上層疊鍺化硅(S-SiGeOI)、絕緣體上鍺化硅(SiGeOI)以及絕緣體上鍺(GeOI)等。

在所述底部晶圓201的正面形成凹槽，具體地形成方法包括但并不局限于：圖案化所述底部晶圓，以在所述底部晶圓中形成所述凹槽，具體地，例如在所述底部晶圓201上形成圖案化的光刻膠層，以所述光刻膠層為掩膜蝕刻所述底部晶圓201，以在所述底部晶圓上形成所述凹槽。

其中，所述凹槽的開口尺寸和深度并不局限于某一數(shù)值范圍，例如所述凹槽圖案的開口尺寸為35-50um，深度為90-110um。

執(zhí)行步驟202，反轉(zhuǎn)所述底部晶圓201并圖案化所述底部晶圓，以在所述底部晶圓的背面形成連通所述凹槽的導(dǎo)流孔20。

具體地，如圖2b-2c所示，反轉(zhuǎn)所述底部晶圓之后，可以選用本領(lǐng)域常用的方法形成所述導(dǎo)流孔20，例如首先在所述底部晶圓上形成圖案化的掩膜層，然后以所述掩膜層為掩膜蝕刻所述底部晶圓，以形成尺寸較小的所述導(dǎo)流孔20，所述導(dǎo)流孔20具有較大的深寬比。

具體地，所述導(dǎo)流孔20的尺寸為15-25um，優(yōu)選為20um，進(jìn)一步，所述導(dǎo)流孔20的深度為250-350um，優(yōu)選為300um。

其中，所述導(dǎo)流孔20位于所述凹槽頂部的上方，進(jìn)一步，所述導(dǎo)流孔20位于所述凹槽的中心位置，如圖2c右側(cè)的俯視圖所示。

在該步驟中，選用深反應(yīng)離子刻蝕(DRIE)的方法蝕刻所述底部晶圓，在所述深反應(yīng)離子刻蝕(DRIE)步驟中選用氣體六氟化硅(SF₆)作為工藝氣體，施加射頻電源，使得六氟化硅反應(yīng)進(jìn)氣形成高電離，所述蝕刻步驟中控制工作壓力為20mTorr-8Torr，頻功率為600W，13.5MHz，直流偏壓可以在-500V—1000V內(nèi)連續(xù)控制，保證各向異性蝕刻的需要，選用深反應(yīng)離子刻蝕(DRIE)可以保持非常高的刻蝕光阻選擇比。所述深反應(yīng)離子刻蝕(DRIE)系統(tǒng)可以選擇本領(lǐng)常用的設(shè)備，并不局限于某一型號。

執(zhí)行步驟203，再次反轉(zhuǎn)所述底部晶圓并提供頂部晶圓202，以將所述底部晶圓201和所述頂部晶圓202相接合。

具體地，如圖2d所示，在該步驟中提供頂部晶圓202，所述頂部晶圓202 可以選用本領(lǐng)域的常規(guī)材料，例如可以選用硅等。

其中，所述頂部晶圓202具有較大的厚度。

將所述頂部晶圓和所述底部晶圓相接合，其中所述導(dǎo)流孔20位于所述凹槽圖案的上方，以作為出氣孔。

可選地，所述鍵合方法可以選用共晶結(jié)合或者熱鍵合的方法鍵合，以形成一體的結(jié)構(gòu)。

在所述接合之前，還可以包括對所述底部晶圓201進(jìn)行預(yù)清洗，以提高所述底部晶圓201的接合性能。具體地，在該步驟中以稀釋的氫氟酸DHF(其中包含HF、H₂O₂以及H₂O)對所述底部晶圓201的表面進(jìn)行預(yù)清洗，其中，所述DHF的濃度并沒嚴(yán)格限制，在本發(fā)明中優(yōu)選HF:H₂O₂:H₂O＝0.1-1.5:1:5。

另外，在執(zhí)行完清洗步驟之后，所述方法還進(jìn)一步包括將所述底部晶圓201進(jìn)行干燥的處理。

可選地，選用異丙醇(IPA)對所述底部晶圓201進(jìn)行干燥。

執(zhí)行步驟204，將所述頂部晶圓202研磨打薄，以減小所述頂部晶圓的厚度。

具體地，如圖2e所示，在該步驟中通過研磨減薄的方法打薄所述頂部晶圓，其中所述研磨減薄的參數(shù)可以選用本領(lǐng)域中常用的各種參數(shù)，并不局限于某一數(shù)值范圍，在此不再贅述。

執(zhí)行步驟205，執(zhí)行高溫工藝步驟。

在該步驟中，由于所述導(dǎo)流孔20的設(shè)置，受到高溫工藝之后，底部晶圓中的凹槽圖案內(nèi)的氣體受到溫度膨脹，底部晶圓上與所述凹槽相連通的所述導(dǎo)流孔20此時(shí)可以作為出氣孔將膨脹的氣體排出，以避免將所述頂部晶圓很薄的硅頂破。

執(zhí)行步驟206，反轉(zhuǎn)所述步驟S5中得到的器件。

具體地，如圖2f所示，首先反轉(zhuǎn)所述底部晶圓201，以使所述底部晶圓的正面朝上。

接著執(zhí)行背面工藝，以在所述底部晶圓上形成開口，露出所述凹槽圖案。

至此，完成了本發(fā)明實(shí)施例的MEMS器件制備的相關(guān)步驟的介紹。在上述步驟之后，還可以包括其他相關(guān)步驟，此處不再贅述。并且，除了上述步驟之外，本實(shí)施例的制備方法還可以在上述各個(gè)步驟之中或不同的步驟之間包括其他步驟，這些步驟均可以通過現(xiàn)有技術(shù)中的各種工藝來實(shí)現(xiàn)，此處不再贅述。

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題提供了一種制備MEMS器件的方法，在所述方法中首先在所述底部晶圓中形成凹槽，然后反轉(zhuǎn)所述底部晶圓并圖案化所述底部晶圓，以在所述凹槽的上方形成與所述凹槽連通的導(dǎo)流孔，然后提供頂部晶圓并將所述底部晶圓和所述頂部晶圓接合，在打薄所述頂部晶圓后執(zhí)行高溫工藝時(shí)，所述底部晶圓的凹槽內(nèi)的氣體受到溫度膨脹，氣體可以從導(dǎo)流孔(Leading Hole)排出，以避免將所述頂部晶圓很薄的硅頂破，提高了所述MEMS器件的性能和良率。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

1、形成通道，當(dāng)氣體膨脹時(shí)，可以引導(dǎo)到外界。

2、改善了Si脫落(peeling)破損的現(xiàn)象，提高了器件的良率。

圖3為本發(fā)明一具體實(shí)施方式中所述MEMS器件的制備工藝流程圖，具體包括以下步驟：

步驟S1：提供底部晶圓，在所述底部晶圓的正面形成有凹槽；

步驟S2：反轉(zhuǎn)所述底部晶圓并圖案化所述底部晶圓，以在所述底部晶圓的背面形成連通所述凹槽的導(dǎo)流孔；

步驟S3：再次反轉(zhuǎn)所述底部晶圓并和頂部晶圓相接合；

步驟S4：將所述頂部晶圓研磨打薄，以減小所述頂部晶圓的厚度；

步驟S5：執(zhí)行高溫工藝步驟。

實(shí)施例2

本發(fā)明還提供了一種MEMS器件，所述MEMS器件通過實(shí)施例1中的所述方法制備得到，通過所述方法制備到的MEMS器件由于所述導(dǎo)流孔的設(shè)置，受到高溫工藝之后，所述底部晶圓的凹槽內(nèi)的氣體受到溫度膨脹，氣體可以從導(dǎo)流孔(Leading Hole)中流走，以避免將所述頂部晶圓很薄的硅頂破，提高了所述MEMS器件的性能和良率。

實(shí)施例3

本發(fā)明還提供了一種電子裝置，包括實(shí)施例2所述的MEMS器件。其中，半導(dǎo)體器件為實(shí)施例2所述的MEMS器件，或根據(jù)實(shí)施例1所述的制備方法得到的MEMS器件。

本實(shí)施例的電子裝置，可以是手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦、上網(wǎng)本、游戲機(jī)、電視機(jī)、VCD、DVD、導(dǎo)航儀、照相機(jī)、攝像機(jī)、錄音筆、MP3、 MP4、PSP等任何電子產(chǎn)品或設(shè)備，也可為任何包括所述MEMS器件的中間產(chǎn)品。本發(fā)明實(shí)施例的電子裝置，由于使用了上述的MEMS器件，因而具有更好的性能。

本發(fā)明已經(jīng)通過上述實(shí)施例進(jìn)行了說明，但應(yīng)當(dāng)理解的是，上述實(shí)施例只是用于舉例和說明的目的，而非意在將本發(fā)明限制于所描述的實(shí)施例范圍內(nèi)。此外本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)還可以做出更多種的變型和修改，這些變型和修改均落在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍以內(nèi)。本發(fā)明的保護(hù)范圍由附屬的權(quán)利要求書及其等效范圍所界定。