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、集成CMOS和微機電系統(tǒng)(MEMS)器件日益成為最主流、最先進的技術(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，微電子機械系統(tǒng)(MEMS)在體積、功耗、重量以及價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，需要帶著空腔進行晶圓結(jié)合(Bonding)和減薄(Thinning)的工藝，當頂部晶圓(Top Wafer)減薄之后，所述頂部晶圓受到高溫工藝，所述空腔內(nèi)的氣體受熱膨脹，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一步的改進，以便消除上述各種弊端。

技術(shù)實現(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，這將在具體實施方式部分中進一步詳細說明。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的技術(shù)方案的保護范圍。

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：提供頂部晶圓，在所述頂部晶圓上形成有穿通所述頂部晶圓的預(yù)埋隧道；

步驟S3：將所述頂部晶圓和所述底部晶圓相接合，其中所述預(yù)埋隧道位于所述凹槽的上方，以形成氣體通道；

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，以在所述底部晶圓的背面形成開口，露出所述凹槽。

可選地，在所述步驟S2中，所述預(yù)埋隧道橫向和/或縱向設(shè)置于所述頂部晶圓中。

可選地，在所述步驟S3中，橫向設(shè)置的所述預(yù)埋隧道與縱向設(shè)置的所述頂部晶圓的交叉點位于所述凹槽的上方。

可選地，在所述步驟S2中，所述預(yù)埋隧道的尺寸為3-6um。

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S2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，然后提供頂部晶圓，所述頂部晶圓中形成有預(yù)埋隧道，在將所述底部晶圓和所述頂部晶圓結(jié)合之后，所述預(yù)埋隧道位于所述底部晶圓中所述凹槽的上方，以形成氣體通道，由于所述預(yù)埋隧道的設(shè)置，受到高溫工藝之后，底部晶圓中的凹槽內(nèi)的氣體受熱膨脹，頂部晶圓上的所述預(yù)埋隧道此時可以作為氣體通道將膨脹的氣體排出，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。

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-2e為本發(fā)明一具體實施方式中所述MEMS器件的制備過程示意圖；

圖3為本發(fā)明一具體實施方式中所述MEMS器件的制備工藝流程圖。

具體實施方式

在下文的描述中，給出了大量具體的細節(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)明可以無需一個或多個這些細節(jié)而得以實施。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)特征未進行描述。

應(yīng)當理解的是，本發(fā)明能夠以不同形式實施，而不應(yīng)當解釋為局限于這里提出的實施例。相反地，提供這些實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記表示相同的元件。

應(yīng)當明白，當元件或?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，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，當元件被稱為“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，則不存在居間的元件或?qū)?。?yīng)當明白，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)當被這些術(shù)語限制。這些術(shù)語僅僅用來區(qū)分一個元件、部件、區(qū)、層或部分與另一個元件、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元件或特征與其它元件或特征的關(guān)系。應(yīng)當明白，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”元件或特征將取向為在其它元件或特征“上”。因此，示例性術(shù)語“在...下面”和“在...下”可包括上和下兩個取向。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施例并且不作為本發(fā)明的限制。在此使用時，單數(shù)形式的“一”、“一個”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”，當在該說明書中使用時，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，術(shù)語“和/或”包括相關(guān)所列項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的步驟以及詳細的結(jié)構(gòu)，以便闡釋本發(fā)明的技術(shù)方案。本發(fā)明的較佳實施例詳細描述如下，然而除了這些詳細描述外，本發(fā)明還可以具有其他實施方式。

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，需要帶著空腔進行晶圓結(jié)合(Bonding)和減薄(Thinning)的工藝，當頂部晶圓(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一步的改進，以便消除上述各種弊端。

實施例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-2e對所述方法做進一步的說明。

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

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的正面形成凹槽圖案，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圖案，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圖案。

其中，所述凹槽圖案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，可選為開口尺寸為40um，深度為100um。

可選地，所述底部晶圓201的厚度為400um。

執(zhí)行步驟202，提供頂部晶圓202，在所述頂部晶圓上形成有穿通所述頂部晶圓的預(yù)埋隧道203。

具體地，如圖2b所示，在該步驟中所述頂部晶圓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。

在所述頂部晶圓202中形成預(yù)埋隧道203，其中，所述預(yù)埋隧道203穿通所述頂部晶圓，即穿透所述頂部晶圓的上表面和下表面。

進一步，在所述頂部晶圓中形成有橫向和/或縱向設(shè)置的預(yù)埋隧道203。可選地，所述預(yù)埋隧道203橫縱交錯的設(shè)置于所述頂部晶圓中，如圖2b右側(cè)圖形所示，以在后續(xù)的步驟中用作氣體通道。

可選地，所述預(yù)埋隧道203的尺寸為3-6um，可選為5um。

進一步，可以選用本領(lǐng)域常用的方法形成所述預(yù)埋隧道203，例如首先在所述頂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頂部晶圓，以形成尺寸較小的所述預(yù)埋隧道203，所述預(yù)埋隧道203具有較大的深寬比。

在該步驟中，選用深反應(yīng)離子刻蝕(DRIE)的方法蝕刻所述頂部晶圓，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，將所述頂部晶圓和所述底部晶圓相接合，其中所述預(yù)埋隧道203位于所述凹槽圖案的上方，以作為氣體通道。

具體地，如圖2c所示，將所述頂部晶圓202與所述底部晶圓201接合，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的表面進行預(yù)清洗，其中，所述DHF的濃度并沒嚴格限制，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，所述方法還進一步包括將所述底部晶圓201進行干燥的處理。

可選地，選用異丙醇(IPA)對所述底部晶圓201進行干燥。

其中，所述預(yù)埋隧道203位于所述凹槽圖案的上方，進一步，橫向設(shè)置的所述預(yù)埋隧道203與縱向設(shè)置的所述頂部晶圓202的交叉點位于所述凹槽圖案的上方，以作為排出膨脹氣體的氣體通道，如圖2c右側(cè)圖形所示。

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

具體地，如圖2d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，由于所述預(yù)埋隧道203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，頂部晶圓上的所述預(yù)埋隧道203此時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2e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，本實施例的制備方法還可以在上述各個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，然后提供頂部晶圓，所述頂部晶圓中形成有預(yù)埋隧道，在將所述底部晶圓和所述頂部晶圓結(jié)合之后，所述預(yù)埋隧道位于所述底部晶圓中所述凹槽的上方，以形成氣體通道，由于所述預(yù)埋隧道的設(shè)置，受到高溫工藝之后，底部晶圓中的凹槽內(nèi)的氣體受熱膨脹，頂部晶圓上的所述預(yù)埋隧道此時可以作為氣體通道將膨脹的氣體排出，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。

圖3為本發(fā)明一具體實施方式中所述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：提供頂部晶圓，在所述頂部晶圓上形成有穿通所述頂部晶圓的預(yù)埋隧道；

步驟S3：將所述頂部晶圓和所述底部晶圓相接合，其中所述預(yù)埋隧道位于所述凹槽的上方，以形成氣體通道；

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。

實施例2

本發(fā)明還提供了一種MEMS器件，所述MEMS器件通過實施例1中的所述方法制備得到，通過所述方法制備到的MEMS器件由于所述預(yù)埋隧道的設(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，頂部晶圓上的所述預(yù)埋隧道此時可以作為氣體通道(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，提高了所述MEMS器件的性能和良率。

實施例3

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

本實施例的電子裝置，可以是手機、平板電腦、筆記本電腦、上網(wǎng)本、游戲機、電視機、VCD、DVD、導(dǎo)航儀、照相機、攝像機、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)通過上述實施例進行了說明，但應(yīng)當理解的是，上述實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)明所要求保護的范圍以內(nèi)。本發(fā)明的保護范圍由附屬的權(quán)利要求書及其等效范圍所界定。