[发明专利]带有部分密封壳体的半导体器件及其制造方法有效

专利信息
申请号: 201110194994.1 申请日: 2011-07-12
公开(公告)号: CN102275867A 公开(公告)日: 2011-12-14
发明(设计)人: 张挺;张艳红;杨海波;马清杰;谢志峰;邵凯 申请(专利权)人: 上海先进半导体制造股份有限公司
主分类号: B81C1/00 分类号: B81C1/00;B81B3/00
代理公司: 上海专利商标事务所有限公司 31100 代理人: 陈亮
地址: 200233 *** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 带有 部分 密封 壳体 半导体器件 及其 制造 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及微机电系统制造技术领域,具体来说,本发明涉及一种带有部分密封壳体的半导体器件及其制造方法。

背景技术

在微机电系统(MEMS)领域的某些应用中,半导体器件需要带有部分密封的壳体,即半导体器件的一部分可能需要暴露在空气中。这种与常规半导体不同的结构使得制造该种器件需要采用一种与传统半导体器件不同的制造方法。例如在MEMS传感器中,往往需要将诸如压力传感器等器件暴露在空气中,以获得测量的数据;在生物传感器中,在检测的时候,需要生物传感器与被检测溶液等物直接接触。因此,在诸如此类的应用时,在形成壳体的过程中,需要形成部分密封以满足条件。

现有的实现诸如压力传感器的一种方法是在制造有传感器的圆晶的背面开口,并与玻璃或者其他基底实现键合(以阳极键合为主),键合温度普遍超过400度,而且需要施加高压实现,而传感器件是在圆晶的正面,暴露在空气中,从而实现上述的封装。

上述制造方法属于背面工艺,其基底中存在的钠离子和钾离子会对CMOS工艺产生污染,对例如曝光设备等提出了特别的要求,故其与传统的CMOS制造工艺不兼容;所施加的高压可能破坏圆晶上的某些敏感元件。另外,这种方法采用的基底整个厚度很厚(是晶圆和基底的总厚度),大约接近1mm,并且较难减薄,不适合半导体器件的小型化趋势,工艺较为复杂,成本也较高。

而现有的制造传感器的另一种方法是采用一个盖板和制造有传感器的圆晶键合,键合完成后,再通过刻蚀工艺,在盖板上开口,实现下方的传感器件与空气或者其他介质的接触。

但是这种方法对制造工艺的要求严格,不仅需要双面对准和腐蚀,还需要精确地控制双面腐蚀的精度,对应随后采用深刻蚀工艺的稳定性要求也很严格;而事实上,晶圆厚度的不均匀性和腐蚀加工工艺的不稳定性都是客观存在的,精确的加工很难实现,为了确保窗口能够打开,势必要采用较长的加工时间,多余的时间对与需要露出部分显然将产生较大的损伤。此外,成本同样也较高。

因此,需要一种低成本的、稳定的加工工艺,实现部分裸露的带有部分密封壳体的半导体器件的制造。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种带有部分密封壳体的半导体器件及其制造方法,与传统的CMOS制造工艺相兼容,实现工艺稳定并且精确,避免损伤,提高成品率和质量,制造成本较低。

为解决上述技术问题,本发明提供一种带有部分密封壳体的半导体器件的制造方法,包括步骤:

提供覆盖基底,在所述覆盖基底的正面形成正面凹坑;

在所述覆盖基底的正面淀积停止材料,形成刻蚀停止层;

刻蚀所述覆盖基底上部分正面凹坑的正对背面,直至露出所述刻蚀停止层,在所述覆盖基底的背面形成背面凹坑;

提供器件基底,其上形成有半导体器件;

将所述覆盖基底与所述器件基底正面对接并固定,在所述器件基底上方形成部分密封壳体。

可选地,所述方法在形成背面凹坑之后还包括步骤:

去除所述覆盖基底正面的所述刻蚀停止层。

可选地,所述方法在形成背面凹坑之后还包括步骤:

去除所述背面凹坑底部的所述刻蚀停止层。

可选地,所述方法在将所述覆盖基底与所述器件基底正面对接并固定之后还包括步骤:

去除所述背面凹坑底部的所述刻蚀停止层。

可选地,所述覆盖基底包括半导体材料、绝缘材料或金属材料。

可选地,所述正面凹坑的个数为一个或者多个。

可选地,所述正面凹坑的形状和尺寸大小根据实际的应用是可调节的。

可选地,所述正面凹坑为一阵列。

可选地,所述停止材料的种类和厚度根据实际的应用是可调节的。

可选地,所述停止材料的种类包括氧化物、氮化物、含硅材料、金属单质或者金属合金。

可选地,所述停止材料为通过氧化得到的氧化硅。

可选地,所述停止材料的厚度为100nm~50μm。

可选地,所述停止材料的厚度为1μm~20μm。

可选地,在所述覆盖基底的背面形成背面凹坑的工艺为背面套刻加湿法刻蚀,或者背面套刻加干法刻蚀。

可选地,去除所述刻蚀停止层的方法为湿法刻蚀法或者干法刻蚀法。

可选地,将所述覆盖基底与所述器件基底正面对接并固定的工艺为粘贴法或者键合法。

可选地,所述半导体器件包括压力传感器、温阻传感器、生物传感器、加速度传感器或者谐振器。

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