[发明专利]MEMS器件的制造方法

说明书

本发明公开了一种MEMS器件的制造方法，包括步骤：步骤一、提供第一硅晶圆并形成限制结构和键合衬底层；步骤二、在限制结构和键合衬底层的侧面形成介质层侧墙；步骤三、形成第一键合层；步骤四、进行光刻形成第一光刻胶图形，进行硅刻蚀在形成沟槽并由此形成MEMS器件的主体部分，介质层侧墙使第一光刻胶图形具有中央区域比边缘区域薄的结构；步骤五、提供形成有CMOS集成电路的第二硅晶圆，第二硅晶圆表面的顶层金属层为第二键合层；步骤六、将第一和第二键合层接触并进行共晶键合形成共晶健合结构。本发明能在MEMS器件的沟槽的刻蚀中使光刻胶同时满足沟槽的较小宽度的要求以及对硅晶圆的边缘区域的保护的要求。

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路的制造方法，特别是涉及一种MEMS器件的制造方法。

背景技术

如图1A至图1E所示，是现有MEMS器件的制造方法各步骤中的器件结构示意图，现有方法包括如下步骤：

如图1A所示，提供硅晶圆101。

如图1B所示，进行硅的刻蚀在硅晶圆101的表面形成限制结构(stopper)102，同时形成键合衬底层103，二者的位置采用光刻工艺定义。图1B中，限制结构102设置在硅晶圆101的两侧边缘处。

如图1C所示，在限制结构102和键合衬底层103的侧面形成锗侧墙104。所述锗侧墙104通过沉积锗层并进行锗的全面刻蚀自对准形成于限制结构102和键合衬底层103的侧面。

如图1C所示，在键合衬底层103的表面形成第一键合层105。现有方法中，第一键合层105通常采用锗层，通过先沉积锗层，之后再进行光刻选定形成区域，再进行刻蚀形成仅位于键合衬底层103表面的结构。

如图1D所示，在硅晶圆101中形成MEMS器件的主体部分107，所述MEMS器件的主体部分107包括固定电极和可动电极，固定电极和可动电极之间间隔有沟槽106。主体部分107主要是通过进行硅刻蚀形成沟槽106形成的，即先采用光刻选定需要形成沟槽106的区域，之后再进行刻蚀形成沟槽106，沟槽106需要刻穿硅晶圆101。

如图1E所示，提供形成有CMOS集成电路109的硅晶圆108，CMOS集成电路109的顶部形成有层间膜，各层层间膜之间具有金属层，其中顶层金属层(TM)作为第二键合层，顶部金属层的材料通常为铝。

图1E所示为第一键合层105和第二键合层刚对准接触时的情形，后续需要进行锗和铝之间的共晶键合形成共晶键合结构，第一键合层105和第二键合层之间进行共晶键合后，硅晶圆101和第二硅晶圆108会接合在一起，且实现电连接。在共晶键合中，第一键合层105和第二键合层的叠加厚度会逐渐减少，其中，限制结构102就是为了限制第一键合层105和第二键合层键合后的最小厚度，也就如果第一键合层105和第二键合层的叠加厚度过小时，限制结构102的表面就会顶住硅晶圆108的表面，从而防止第一键合层105和第二键合层的叠加厚度继续减少。

图1E中，在硅晶圆108的表面还形成有位于主体部分107底部的底部面板(BottomPlate)结构110，还包括用于CMOS集成电路109的引出的引出端的衬垫(Pad)结构111。

现有方法中，在图1B所示的步骤中，限制结构102的高度通常为2微米～3微米，使得进行硅刻蚀的刻蚀量为2微米～3微米。

现有方法中，所述锗侧墙104会在图1D所示的形成所述沟槽106的步骤中产生不利影响。原因为，在光刻定义沟槽106的形成区域中，光刻胶会跨越位于硅晶圆101的边缘的所述限制结构102及其侧面的锗侧墙104，光刻胶在爬跃锗侧墙104的过程中，容易在所述限制结构102的侧面处形成较薄的光刻胶。如果，所述限制结构102的侧面处的光刻胶的厚度过薄，则容易在后续的较深的硅刻蚀中产生锗损伤，也就锗侧墙104会由于光刻胶的保护能力不强而被刻蚀，锗刻蚀会带来重的聚合物，而重的聚合物会影响刻蚀腔体，也就是刻蚀腔体产生污染并进而会污染产品。所以，为了防止锗损伤，需要增加光刻胶的厚度。