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(dòng)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器件需要運(yùn)用到鍵合(Bonding)工藝，為了提高鍵合的質(zhì)量，通常會(huì)做一道CMP工藝以保證晶圓有較高平整度。但是晶圓上存在的圖形會(huì)影響到CMP平坦化的效果。例如在CMP過程中會(huì)發(fā)生削角現(xiàn)象，鍵合表面(Bonding surface)接觸的面積變小了，影響鍵合性能。

因此需要對(duì)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第一鍵合材料層；

步驟S2：圖案化所述第一鍵合材料層，以在所述第一鍵合材料層中形成若干開口，露出所述底部晶圓；

步驟S3：沉積第二鍵合材料層填充所述開口，其中所述第二鍵合材料層與所述第一鍵合材料層具有不同的平坦化去除速度；

步驟S4：圖案化所述底部晶圓，以形成目標(biāo)圖案，其中所述第二鍵合材料層位于所述目標(biāo)圖案的邊緣；

步驟S5：執(zhí)行平坦化步驟；

步驟S6：與頂部晶圓鍵合。

可選地，在所述步驟S4中，所述第二鍵合材料層位于所述目標(biāo)圖案頂角的邊緣上。

可選地，在所述步驟S3中，在沉積所述第二鍵合材料層的同時(shí)部分覆蓋所述第一鍵合材料層。

可選地，在所述步驟S3和所述步驟S4之間還進(jìn)一步包括回蝕刻去除所述第一鍵合材料層上的所述第二鍵合材料層的步驟，以露出所述第一鍵合材料層。

可選地，所述第二鍵合材料層的平坦化去除速度小于所述第一鍵合材料層的平坦化去除速度。

可選地，在所述步驟S1中，所述第一鍵合材料層選用氧化物。

可選地，在所述步驟S3中，所述第二鍵合材料層選用多晶硅。

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)明為了改變現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供了一種MEMS器件的制備方法，所述方法通過工藝流程的改變，提高CMP的效果。

在本發(fā)明中通過使用圖案邊緣(Pattern Edge)的多晶硅插入(Poly Insert)，在所述圖案邊緣形成了另外一種鍵合材料，調(diào)節(jié)了CMP在圖案尖角處的拋光速率(Polish Rate)。使得CMP更加平整。鍵合面積提升，增加了鍵合的質(zhì)量。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

1、提高了CMP的效果，增加了鍵合的質(zhì)量。

2、解決生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的問題，提高了產(chǎn)品良率。

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-1f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2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(duì)本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對(duì)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(duì)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(duì)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，示例性術(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。

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1a-1f對(duì)所述方法做進(jìn)一步的說明。

首先，執(zhí)行步驟101，提供底部晶圓101，并在所述底部晶圓101的正面上形成有第一鍵合材料層102。

具體地，如圖1a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的正面形成第一鍵合材料層102，具體地第一鍵合材料層102的沉積方法可以為化學(xué)氣相沉積(CVD)法、物理氣相沉積(PVD)法或原子層沉積(ALD)法等形成的低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)、激光燒蝕沉積(LAD)以及外延生長中的一種。

其中，所述第一鍵合材料層102的厚度也并不局限于某一數(shù)值范圍，可以根據(jù)具體需要進(jìn)行設(shè)置。

其中，所述第一鍵合材料層102可以選用常用的氧化物介電層，例如可以選用SiO₂，所述第一鍵合材料層102還可以選用其他的氧化物，并不局限SiO₂一種。例如所述第一鍵合材料層102可以使用碳氟化合物(CF)、摻碳氧化硅(SiOC)、或碳氮化硅(SiCN)等。

或者，也可以使用在碳氟化合物(CF)上形成了SiCN薄膜的膜等。碳氟化合物以氟(F)和碳(C)為主要成分。碳氟化合物也可以使用具有非晶體(非結(jié)晶性)構(gòu)造的物質(zhì)。

執(zhí)行步驟102，圖案化所述第一鍵合材料層102，以在所述第一鍵合材料層102中形成若干開口，露出所述底部晶圓101。

具體地，如圖1b所示，在該步驟中圖案化所述第一鍵合材料層102，以形成開口，用來定義抗CMP圖案，其中，所述開口位于要形成的目標(biāo)圖案的邊緣，例如位于所述目標(biāo)圖案的尖角處邊緣。

其中，所述開口可以為矩形、錐形，例如上寬下窄的錐形，或者具有其他形狀的開口，并不局限于某一種，只要固定其位置無語所述目標(biāo)圖案的邊緣即可。

進(jìn)一步，其中，所述開口的數(shù)目以及位置取決于所述目標(biāo)圖案。

可選地，在本申請(qǐng)中所述開口為矩形開口，并且所述矩形開口相互平行的位于所述第一鍵合材料層102中。

可選地，形成所述開口的方法包括：在所述第一鍵合材料層102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第一鍵合材料層102，以在所述第一鍵合材料層102上形成所述開口，需要說明的是所述開口的形成方法僅僅為示例性的，并不局限于該方法。

在該步驟中可以選用干法蝕刻第一鍵合材料層102以形成開口，在所述干法蝕刻中可以選用CF₄、CHF₃，另外加上N₂、CO₂、O₂中的一種作為蝕刻氣氛，其中氣體流量為CF₄10-200sccm，CHF₃10-200sccm，N₂或CO₂或O₂10-400sccm，所述蝕刻壓力為30-150mTorr，蝕刻時(shí)間為5-120s，可選為5-60s。

執(zhí)行步驟103，沉積第二鍵合材料層103填充所述開口，其中所述第二鍵合材料層103與所述第一鍵合材料層102具有不同的平坦化速度。

具體地，如圖1c所示，其中，在該步驟中第二鍵合材料層103的沉積方法可以選用化學(xué)氣相沉積(CVD)法、物理氣相沉積(PVD)法或原子層沉積(ALD)法等形成的低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)、激光燒蝕沉積(LAD)以及外延生長中的一種。

其中，所述第二鍵合材料層103的平坦化速度小于所述第一鍵合材料層102的平坦化速度，以確保在后續(xù)的平坦化工藝中會(huì)對(duì)所述目標(biāo)圖案的頂角造成損害。

可選地，平坦化速度小于所述第一鍵合材料層102的平坦化速度的材料均可以應(yīng)用于本發(fā)明，例如還可以選用各種氮化物、氮氧化物等，優(yōu)選為不僅蝕刻速率小，而且還具有較大粘合力的材料，以在后續(xù)的步驟中增加粘合力，提高鍵合質(zhì)量。

進(jìn)一步，所述第二鍵合材料層103可以選用多晶硅，但是并不局限于所述材料。

在該步驟中，在沉積所述第二鍵合材料層103的同時(shí)部分覆蓋所述第一鍵合材料層102，例如在該步驟中可以選用共形沉積的方法形成所述第二鍵合材料層103。

可選地，在沉積所述第二鍵合材料層103之后還可以進(jìn)一步包括以下步驟：回蝕刻去除所述第一鍵合材料層102上的所述第二鍵合材料層103，以露出所述第一鍵合材料層102。其中，所述回蝕刻可以選用本領(lǐng)常用的方法，在此不再贅述。

執(zhí)行步驟104，圖案化所述底部晶圓，以形成目標(biāo)圖案，其中所述第二鍵合材料層103位于所述目標(biāo)圖案的邊緣，以對(duì)所述目標(biāo)圖案的頂角進(jìn)行保護(hù)。

具體地，如圖1d所示，在該步驟中在所述第一鍵合材料層102和所述第二鍵合材料層103上形成圖案化的掩膜層，例如圖案化的光刻膠，其中，所述圖案化的掩膜層中形成有開口，所述開口位于所述第二鍵合材料層103的兩側(cè)，以保證在所要形成的目標(biāo)圖案的邊緣形成有第二鍵合材料層103。

然后以所述掩膜層為掩膜蝕刻所述底部晶圓，以在所述底部晶圓中形成目標(biāo)圖案，所述目標(biāo)圖案頂角的邊緣即為所述第二鍵合材料層103。

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(hào)。

執(zhí)行步驟105，執(zhí)行平坦化步驟。

具體地，如圖1e所示，在該步驟中平坦化所述第一鍵合材料層102和所述第二鍵合材料層103，以保證晶圓有較高平整度。

在本發(fā)明中通過使用圖案邊緣(Pattern Edge)的多晶硅插入(Poly Insert)，調(diào)節(jié)了CMP在圖案尖角處的拋光速率(Polish Rate)。使得CMP更加平整，鍵合面積提升，增加了鍵合的質(zhì)量。

執(zhí)行步驟106，將所述底部晶圓和頂部晶圓相接合。

具體地，如圖1f所示，在該步驟中提供頂部晶圓104，所述頂部晶圓104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104具有較大的厚度。

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(duì)所述底部晶圓101進(jìn)行預(yù)清洗，以提高所述底部晶圓101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(duì)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101進(jìn)行干燥的處理。

可選地，選用異丙醇(IPA)對(duì)所述底部晶圓101進(jìn)行干燥。

可選地，本發(fā)明所述方法還可以進(jìn)一步包括：將所述頂部晶圓104研磨打薄，以減小所述頂部晶圓的厚度。

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。

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)明為了改變現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供了一種MEMS器件的制備方法，所述方法通過工藝流程的改變，提高CMP的效果現(xiàn)象。

在本發(fā)明中通過使用圖案邊緣(Pattern Edge)的多晶硅插入(Poly Insert)，在所述圖案邊緣形成了另外一種鍵合材料，調(diào)節(jié)了CMP在圖案尖角處的拋光速率(Polish Rate)。使得CMP更加平整。鍵合面積提升，增加了鍵合的質(zhì)量。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

1、提高了CMP的效果，增加了鍵合的質(zhì)量。

2、解決生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的問題，提高了產(chǎn)品良率。

圖2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第一鍵合材料層；

步驟S2：圖案化所述第一鍵合材料層，以在所述第一鍵合材料層中形成若干開口，露出所述底部晶圓；

步驟S3：沉積第二鍵合材料層填充所述開口，其中所述第二鍵合材料層與所述第一鍵合材料層具有不同的平坦化去除速度；

步驟S4：圖案化所述底部晶圓，以形成目標(biāo)圖案，其中所述第二鍵合材料層位于所述目標(biāo)圖案的邊緣；

步驟S5：執(zhí)行平坦化步驟；

步驟S6：與頂部晶圓鍵合。

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，所述MEMS器件通過使用圖案邊緣(Pattern Edge)的多晶硅插入(Poly Insert)，調(diào)節(jié)了CMP在圖案尖角處的拋光速率(Polish Rate)。使得CMP更加平整。鍵合面積提升，增加了鍵合的質(zhì)量。解決了生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的問題，提高了產(chǎn)品良率。

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。