[发明专利]CMOS‑MEMS结构

说明书

技术领域

本发明的实施例涉及CMOS-MEMS结构。

背景技术

在MEMS和微电子领域，经常需要将晶圆接合在一起以为了在真空空腔或具有受控大气的空腔中封装结构的目的。这样的结构在很长的时间中，通常来说几十年中必须是可操作的。通过密封提供晶圆之间的电连接也是所期望的。

当然，把晶圆保持/接合在一起并且提供所述空腔的真正的密封的接头将提供不会随时间而退化的足够好的密封是绝对必要的。共晶接合是用于接合的一种普遍的方法，但是共晶接合可能导致较大的偏差。此外，共晶溢流是另一个需要处理的问题。

另外一个通常通过MEMS器件观察到的可靠性问题是粘附或者是在小尺度下的近似表面之间的表面张力。一般地，粘附是需要克服的静摩擦从而让彼此接触的静止物体相对运动。当具有微米数量级以下的面积的两个表面近距离接触时，诸如在MEMS器件中提到的，两个表面可以粘在一起，从而限制MEMS器件的可靠性。在这个量级，MEMS器件的两个主要故障因素是静电粘附或电荷引起的粘附，和/或范德瓦耳斯力引起的粘附。这种粘附问题存在于之前提出的各个问题中。

因此，一个减轻上述问题的新机制在半导体制造工业的相关领域已经变成一种迫切的需要。

发明内容

本发明的实施例提供了一种CMOS-MEMS结构，包括：盖衬底，包括空腔；感测衬底，包括多个接合区域，所述感测衬底和所述多个接合区域由未掺杂的半导体材料组成；共晶金属层，位于所述多个接合区域上方；以及CMOS衬底，通过所述共晶金属层连接至所述感测衬底；其中，所述盖衬底熔融接合至所述感测衬底，并且所述未掺杂的半导体材料物理地连接至所述共晶金属层。

本发明的另一实施例提供了一种用于制造CMOS-MEMS结构的方法，包括：在盖衬底的第一表面上蚀刻空腔；将所述盖衬底的所述第一表面与感测衬底接合；减薄所述感测衬底的第二表面，所述第二表面与接合至所述盖衬底的所述感测衬底的第三表面相对；蚀刻所述感测衬底的所述第二表面；图案化所述感测衬底的所述第二表面的一部分以形成多个接合区域；在所述多个接合区域上方沉积共晶金属层；蚀刻所述感测衬底的所述空腔下方的一部分以形成可移动元件；以及通过所述共晶金属层将所述感测衬底接合至CMOS衬底，其中，所述感测衬底和所述多个接合区域由未掺杂的半导体材料组成。

本发明的又一实施例提供了一种用于控制CMOS-MEMS结构的表面粗糙度的方法，包括：在盖衬底的第一表面上蚀刻空腔；熔融接合所述盖衬底和感测衬底；减薄所述感测衬底的与接合至所述盖衬底的所述感测衬底的第三表面相对的第二表面；以及蚀刻所述感测衬底的所述第二表面以实现在至的范围内的表面粗糙度。

附图说明

当结合附图进行阅读时，根据下面详细的描述可以更好地理解本发明的实施例。应该强调的是，根据工业中的标准实践，对各种部件没有按比例绘制并且仅仅用于说明的目的。实际上，为了清楚的讨论，各种部件的尺寸可以被任意增大或缩小。

图1至图9是示出了制造CMOS-MEMS结构的处理步骤的一系列截面图。

具体实施方式

以下公开内容提供了许多用于实现所提供主题的不同特征的不同实施例或实例。下面描述了组件和布置的具体实例以简化本发明。当然，这些仅仅是实例，而不旨在限制本发明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件形成为直接接触的实施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之间可以形成额外的部件，从而使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。此外，本发明可在各个实例中重复参考标号和/或字母。该重复是为了简单和清楚的目的，并且其本身不指示所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。

而且，为便于描述，在此可以使用诸如“在…之下”、“在…下方”、“下部”、“在…之上”、“上部”等的空间相对术语，以便于描述如图所示的一个元件或部件与另一个(或另一些)元件或部件的关系。除了图中所示的方位外，空间相对术语旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。装置可以以其他方式定向(旋转90度或在其他方位上)，而在此使用的空间相对描述符可以同样地作相应的解释。