[發明專利]一種微機電系統及其制備方法

有效

• 申請號: 201310743095.1
• 申請日: 2013-12-27
• 公開（公告）號: CN104743500A
• 公開（公告）日: 2015-07-01
• 發明（設計）人: 陳宇涵;周強;李海艇;葉菲
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00;B81B7/00;B81B7/02
• 代理公司: 北京市磐華律師事務所 11336
• 代理人: 董巍;高偉

1.一種微機電系統的制備方法，包括：

提供基底，所述基底中形成有CMOS器件、壓力傳感器底部電極以及彼此隔離的陀螺儀底部電極，所述陀螺儀底部電極上還形成有陀螺儀犧牲材料層；

在所述基底上沉積第一層間介電層并圖案化，形成第一開口，以露出所述壓力傳感器底部電極；

在所述第一開口上方形成第一導電材料層-第二犧牲材料層-第二導電材料層的疊層；

繼續沉積第一層間介電層并平坦化至所述第二導電材料層；

圖案化所述第二導電材料層形成第二開口，露出所述第二犧牲材料層，然后去除所述第二犧牲材料層，以形成壓力傳感器空腔；

在所述第一層間介電層中形成第一互連結構，以和所述陀螺儀底部電極形成連接；

在所述第一層間介電層上形成MEMS襯底，并在所述MEMS襯底中形成第二互連結構，以和所述第一互連結構連接；

圖案化所述MEMS襯底和所述第一層間介電層，以形成第三開口，分別露出所述陀螺儀犧牲材料層以及第二導電材料層；

去除所述陀螺儀犧牲材料層，以形成陀螺儀結構；

在所述陀螺儀結構上方形成覆蓋層，以在所述陀螺儀結構上方形成封閉的空間。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，形成所述疊層的方法為：

沉積第一導電材料層，以填充所述第一開口，并和所述壓力傳感器底部電極形成連接；

在所述第一導電材料層上沉積第二犧牲材料層，接著在所述第二犧牲材料層上沉積第二導電材料層；

然后圖案化所述第一導電材料層、第二犧牲材料層以及所述第二導電材料層，以在所述壓力傳感器底部電極的上方形成所述疊層。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述陀螺儀底部電極包括彼此隔離設置的第一電極和第二電極，所述第一電極和所述第二電極上方分別設置彼此隔離的陀螺儀犧牲材料層。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第一導電材料層上沉積第二犧牲材料層的同時，也在所述陀螺儀犧牲材料層上沉積第二犧牲材料層。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一互連結構為硅通孔。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述MEMS襯底和所述第一層間介電層之間通過鍵合的方法結合為一體。

7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述覆蓋層和所述陀螺儀結構之間通過鍵合的方法結合為一體。

8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在形成所述第二互連結構之后，還包括在所述第二互連結構之上形成金屬連接層結構，以連接所述覆蓋層。

9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，選用灰化法去除所述陀螺儀犧牲材料層和所述第二犧牲材料層。

10.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述MEMS襯底中形成第二互連結構的方法為：

選用深反應離子刻蝕所述MEMS襯底，以形成第四開口；

在所述第四開口的側壁上形成隔離層；

然后在所述第四開口中沉積導電材料，以形成第二互聯結構。

11.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述陀螺儀犧牲材料層選用無定型硅材料；

所述第二犧牲材料層選用無定型硅材料；

所述第一層間介電層選用SiO₂；

所述第一導電材料層選用SiGe；

所述第二導電材料層選用SiGe；

所述MEMS襯底選用多晶硅；

所述第二互連結構中選用多晶硅、Cu或者W。

12.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述陀螺儀犧牲材料層的厚度為17K埃；

所述第二犧牲材料層的厚度為3K埃；

所述第一導電材料層的厚度為5K埃；

所述第二導電材料的厚度為4K埃；

所述MEMS襯底的厚度為20-50um；

所述覆蓋層的厚度為200um。

13.一種根據權利要求1-12之一所述的方法制備的微機電系統。