[發明專利]一種MEMS器件的制作方法

有效

• 申請號: 201410114224.5
• 申請日: 2014-03-25
• 公開（公告）號: CN104944361A
• 公開（公告）日: 2015-09-30
• 發明（設計）人: 鄭超;李廣寧;沈哲敏
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（北京）有限公司
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 李儀萍

技術領域

本發明屬于半導體領域，涉及一種MEMS器件的制作方法。

背景技術

微機電系統（MEMS，Micro-Electro-Mechanical?System）是指可批量制作的，集微型機構、微型傳感器、微型執行器以及信號處理和控制電路、直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統。它是以半導體制造技術為基礎發展起來的。MEMS技術采用了半導體技術中的光刻、腐蝕、薄膜等一系列的現有技術和材料，因此從制造技術本身來講，MEMS中基本的制造技術是成熟的。但MEMS更側重于超精密機械加工，并要涉及微電子、材料、力學、化學、機械學諸多學科領域。目前存在很多種類的MEMS應用，比如MEMS陀螺儀、微鏡、RF、微探針、壓力傳感器和一些IR傳感器，MEMS微流體和微冷卻等應用也即將上馬。

在CMOS上制作MEMS可以通過使用多晶鍺硅(poly-SiGe)作為MEMS構建材料。由于其熱特性兼容CMOS后端處理工藝，因此這種材料被認為是對CMOS有益的。多晶SiGe能夠在400℃左右沉積。換句話說，當直接在主流CMOS技術上進行沉積時，它不會熔化現有的CMOS和后端材料，也允許使用純鍺(Ge)，Ge溶解在過氧化氫(H₂O₂)中，其中H₂O₂作為蝕刻劑。H₂O₂常用于CMOS后端處理，比氫氟酸或其他常用于MEMS工藝的蝕刻劑更好。這兩種主要特性使MEMS表面微機械工藝一體化兼容先進的CMOS技術。

工藝兼容性僅是問題的一部分。材料質量也至關重要。一般來說，材料的質量和沉積溫度對于MEMS應用往往呈現相反方向。雖然像鋁和銅一樣的金屬材料兼容CMOS工藝，但是方向性使得他們不適合作為結構材料。而SiGe在這個關鍵的方向性上卻非常適合。在400℃以上和特定條件，SiGe是用于沉積的多晶材料，與多晶硅有著類似的屬性，廣泛用于MEMS材料。這些屬性包括高斷裂強度和低熱彈性虧損(即高Q值)，并且當周期性通過壓力時，SiGe不會出現滯后。這些屬性對于制造高性能MEMS器件是絕對關鍵的。

現有技術中制作MEMS器件過程中，首先需要在半導體基底上大面積沉積SiGe層作為MEMS結構層的構建材料，由于SiGe層厚度較大，在高應力作用下，SiGe圖案通常會發生剝離現象，使MEMS器件失效。

因此，提供一種新的MEMS器件的制作方法，以解決現有技術中在形成SiGe層時，SiGe層由于應力發生剝離導致器件失效的問題實屬必要。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種MEMS器件的制作方法，用于解決現有技術中在形成SiGe層時，SiGe層由于應力發生剝離導致器件失效的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種MEMS器件的制作方法，至少包括以下步驟：

S1：提供一半導體基底，所述半導體基底表面預先劃分有用于后續制作MEMS敏感結構的MEMS區域；

S2：在所述半導體基底上形成第一SiGe層；

S3：在位于非MEMS區域的第一SiGe層表面形成若干凹槽，并在所述凹槽內填充塑性材料，形成塑性填充塊；

S4：去除所述凹槽外多余的塑性材料，然后在所述第一SiGe層表面形成一覆蓋所述塑性填充塊的第二SiGe層；

S5：以位于所述MEMS區域的第一SiGe層及第二SiGe層作為結構材料制作MEMS敏感結構。

可選地，所述半導體基底包括焊墊區域及覆蓋所述焊墊區域的介質層；所述焊墊區域位于所述MEMS區域旁。

可選地，于所述步驟S3中，在所述焊墊區域上方的第一SiGe層表面形成若干凹槽。

可選地，于所述步驟S5之后，進一步去除所述焊墊區域上方的第二SiGe層、塑性填充塊、第一SiGe層及介質層以暴露出所述焊墊區域。

可選地，暴露出所述焊墊區域后，進一步提供一包括腔體區域和鍵合區域的封帽層，將所述腔體區域對準所述MEMS敏感結構、將所述鍵合區域對準所述焊墊區域，然后將所述封帽層與所述半導體基底鍵合，以為所述MEMS敏感結構提供一真空密封環境。

可選地，所述塑性材料為絕緣高分子材料。

可選地，所述塑性材料為BCB材料。

可選地，于所述步驟S3中，所述凹槽的深寬比范圍是0.2～0.5。

可選地，于所述步驟S3中，采用化學氣相沉積法形成所述塑性填充塊。