[发明专利]运动传感器的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种运动传感器的形成方法。

背景技术

MEMS(Micro-Electro-Mechanical-System，MEMS)运动传感器是采用微电子和微机械加工技术制造出来的新型传感器。与传统的运动传感器相比，它具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高、适于批量化生产、易于集成和实现智能化的特点。同时，在微米量级的特征尺寸使得它可以完成某些传统机械传感器所不能实现的功能。

通常，对于MEMS运动传感器来讲，主要包括三部分：衬底层、传感器结构层和封盖层。MEMS运动传感器需要和集成电路芯片连接在一起，MEMS运动传感器与集成电路芯片之间的通讯主要以引线连接为主，引线之间和引线与外部的噪声信号容易混入集成电路芯片中，且引线过多会给封装带来一定的局限。

目前，采用将CMOS集成电路与MEMS运动传感器的工艺集成在一起实现二者的直接通讯，以形成运动传感器，但是，现有的运动传感器的良率低，且制作工艺复杂。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种运动传感器的形成方法，以提高运动传感器良率，且简化形成运动传感器的工艺。

为解决上述问题，本发明提供一种运动传感器的形成方法，包括：提供MEMS晶圆，所述MEMS晶圆具有第一表面和与所述第一表面对置的第二表面，所述MEMS晶圆的第一表面键合有封盖晶圆，所述MEMS晶圆的第二表面具有第一键合层；提供CMOS晶圆，所述CMOS晶圆具有器件区和引脚区，所述CMOS晶圆上具有多个分立的电极层；在所述CMOS晶圆上形成钝化层，所述钝化层暴露出所述器件区中部分电极层的表面用于电学连接CMOS晶圆和MEMS晶圆，且所述钝化层暴露出所述引脚区的电极层表面；在所述CMOS晶圆暴露出的电极层、器件区的钝化层上形成第二键合层；将所述第一键合层和所述第二键合层键合后，采用深硅刻蚀工艺形成贯穿所述封盖晶圆和MEMS晶圆厚度的通孔，所述通孔暴露出CMOS晶圆的引脚区的电极层的表面。

可选的，形成所述第二键合层的步骤为：沉积第二键合材料层，所述第二键合材料层覆盖所述钝化层和所述电极层；采用湿刻工艺刻蚀所述第二键合材料层，在所述CMOS晶圆暴露出的电极层、器件区的钝化层上形成第二键合层。

可选的，所述湿刻工艺的参数为：采用的刻蚀溶液为磷酸、硝酸和醋酸的混合溶液，刻蚀温度为30摄氏度～50摄氏度。

可选的，所述第二键合层为叠层结构，所述叠层结构包括氮化钛层、位于所述氮化钛层表面的钛层和位于所述钛层表面的铝层。

可选的，所述氮化钛层的厚度为200埃～800埃；所述钛层的厚度为200埃～1000埃；所述铝层的厚度为0.4um～1.3um。

可选的，所述第一键合层的材料为锗。

可选的，所述钝化层包括氧化硅层和位于所述氧化硅层表面的氮化硅层。

可选的，在所述第一键合层和第二键合层键合后且在形成所述通孔前，还包括：对所述封盖晶圆和所述CMOS晶圆进行减薄处理。

可选的，形成所述MEMS晶圆和封盖晶圆的工艺为：提供封盖初始晶圆；刻蚀所述封盖初始晶圆，形成具有空腔结构的封盖晶圆；在所述封盖晶圆表面和所述空腔结构表面形成键合氧化层；提供MEMS初始晶圆；将所述封盖晶圆通过所述键合氧化层和MEMS初始晶圆的一侧表面进行键合后，对所述MEMS初始晶圆进行减薄处理；对所述MEMS初始晶圆减薄处理后，在所述MEMS初始晶圆的另一侧表面形成第一键合初始层；刻蚀所述第一键合初始层，形成第一键合层；形成第一键合层后，刻蚀所述MEMS初始晶圆，形成MEMS晶圆，所述MEMS晶圆具有可动电极和固定电极，所述第一键合层位于所述固定电极的表面。

可选的，刻蚀所述封盖初始晶圆和MEMS初始晶圆的工艺为深硅刻蚀工艺。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

(1)由于采用深硅刻蚀工艺形成贯穿封盖晶圆和MEMS晶圆厚度的通孔，所述通孔暴露出CMOS晶圆的引脚区的电极层的表面，能够避免采用传统的划片工艺形成所述通孔而造成的残留物掉落在CMOS晶圆的引脚区的电极层的表面，从而提高了运动传感器的良率。