[发明专利]复合微机电系统芯片及其制作方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种微机电系统（MEMS，Micro-Electron-Mechanical System）芯片及其制作方法，特别地涉及一种能够利用覆盖晶圆的不同区域的不同蚀刻式样密度（etch pattern density），对应地在微机电系统芯片的不同腔室产生不同的压力的复合微机电系统芯片及其制作方法。 

【背景技术】

微机电系统芯片制程中，内部MEMS组件，例如微声压传感器、陀螺仪、加速度计等经常需要制作于密闭的空间中以保持其稳定性。不同应用功能的MEMS组件在此密闭的空间中的操作压力（operation pressure）也不同。举例而言，陀螺仪的MEMS组件通常是在操作压力为0.1-10mbar下操作；而加速度计的MEMS组件通常是在操作压力为200-1000mbar下操作。在微机电系统芯片制程中所采用的晶圆级制作（Wafer Level Packaging；WLP）方法中，每一次形成密闭空间的制作时，一次只能形成一种操作压力。这样的限制使得复合微机电系统芯片（mixed mode MEMS chip）的制程难上加难。举例而言，若欲在一个复合微机电系统芯片上同时制作陀螺仪的MEMS组件与加速度计的MEMS组件，则需要在两个不同的密闭空间形成两种不同的操作压力，一个操作压力为0.1-10mbar，另一个操作压力为200-1000mbar。但是，现有技术的微机电系统芯片制程中所采用的晶圆级制作方法无法达成此目标。 

为了解决上述问题，美国第8,350,346号专利案揭露一种能在两个不同的密闭空间形成两种不同的操作压力的复合微机电系统芯片。此现有技术，在不同的步骤中，分别在其覆盖晶圆上的两个不同区域形 成蚀刻深度不同的蚀刻槽，藉此复合微机电系统芯片的两个密封区腔室的体积不相同，因此操作压力也对应地不同。然而，在此现有技术中，需要形成蚀刻深度不同的蚀刻槽，对于蚀刻控制而言较为复杂，且难以精准一致地执行。 

有鉴于此，本发明即针对上述现有技术的不足，提出一种能够利用覆盖晶圆的不同区域的不同蚀刻式样密度，对应地在微机电系统芯片的不同腔室产生不同的压力的复合微机电系统芯片及其制作方法。 

【发明内容】

根据本发明的一个方面，提供了一种复合微机电系统芯片制作方法，其步骤包含：制作一覆盖晶圆，其步骤包括：提供一第一基板；对该第一基板的一第一区域及一第二区域同时蚀刻，以分别在该第一区域形成多个第一蚀刻槽以及在该第二区域形成多个第二蚀刻槽，其中每一第一蚀刻槽及每一第二蚀刻槽具有相同的一蚀刻深度，该第一区域的一第一蚀刻式样密度高于该第二区域的一第二蚀刻式样密度；制作一组件晶圆，包括一第二基板及在该第二基板上的一第一MEMS组件及一第二MEMS组件；以及将该覆盖晶圆与该组件晶圆结合，藉此在该覆盖晶圆与该组件晶圆之间，对应于该第一区域与该第二区域之处，分别形成一第一腔室与一第二腔室，其中该第一腔室容纳该第一MEMS组件且该第二腔室容纳该第二MEMS组件。 

在一种较佳的实施例中，该第一腔室的压力低于第二腔室。 

在一种较佳的实施例中，该第一区域的一第一顶视面积相同于或不同于该第二区域的一第二顶视面积。 

在一种较佳的实施例中，该第一蚀刻槽之一的一第一顶视面积相同于或不同于该第二蚀刻槽之一的一第二顶视面积。 

在一种较佳的实施例中，制作该覆盖晶圆的步骤更包含：在该第一蚀刻槽上沉积一吸气材料或一释气材料。 

在一种较佳的实施例中，制作该覆盖晶圆的步骤更包含：在该第二蚀刻槽上沉积一吸气材料或一释气材料。 

在一种较佳的实施例中，制作该组件晶圆的步骤包括：提供该第二基板；在该第二基板上形成该第一MEMS组件及该第二MEMS组件、与围绕该第一MEMS组件及该第二MEMS组件的一牺牲层；在该第一MEMS组件、该第二MEMS组件、及该牺牲层上方形成一硬屏蔽；定义该硬屏蔽的图案；以及经由该硬屏蔽的图案，蚀刻去除该牺牲层。 

在一种较佳的实施例中，制作该组件晶圆的步骤包括：提供一CMOS（互补金氧半）晶圆，该CMOS晶圆包括该第二基板与该第二基板上的一微电子电路；提供一MEMS晶圆，该MEMS晶圆包括该第一MEMS组件及该第二MEMS组件；以及将该CMOS晶圆与该MEMS晶圆结合。 

在一种较佳的实施例中，该复合微机电系统芯片制作方法还包括：在该第二基板与该MEMS晶圆之间提供导电栓。