[發明專利]一種半導體器件及其制作方法和電子裝置

有效

• 申請號: 201410475181.3
• 申請日: 2014-09-17
• 公開（公告）號: CN105480936B
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 陳福成
• 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
• 代理公司: 北京市磐華律師事務所11336
• 代理人: 董巍,高偉

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，具體而言涉及一種半導體器件及其制作方法和電子裝置。

背景技術

微機電系統(Micro-Electro-Mechanical Systems，簡稱MEMS)技術被譽為21世紀帶有革命性的高薪技術，是微電子和微機械的巧妙結合。微電子機械系統(MEMS)技術將對未來人類生活產生革命性的影響。MEMS的基礎技術主要包括硅各向異性刻蝕技術、硅/鍵合技術、表面微機械技術、LIGA技術等，已成為研制生產MEMS產品必不可少的核心技術。

在以硅為基礎的MEMS加工技術中，部分產品例如加速度計、陀螺儀等需要對微機械的器件結構部分實施保護，這種保護的方法就是在器件上方采用密閉空腔封帽片保護結構，通過硅硅直接鍵合、陽極鍵合、鋁鍺、金硅合金鍵合、玻璃粉鍵合等各種鍵合工藝，使器件硅片和封帽晶圓密閉結合在一起，這樣使微機械的器件結構和外部環境得到隔離。

而這些鍵合工藝中，和其他鍵合工藝相比，鋁鍺合金鍵合(Eutectic bonding)基于其鍵合溫度低、密封效果好、鍵合強度高，并可以和CMOS工藝兼容的優點，而被廣泛應用于MEMS產品晶圓級封裝。

但是目前的鋁鍺合金鍵合工藝中，如圖1A-1B所示，都是在鈍化層103中打開開口暴露鋁焊盤(pad)101，所以Al焊盤101設計為凹坑的形狀，Ge層102設計為凸起的形狀，通過這種方式來控制Al在鍵合過程中的延展現象。為了降低成本，可以考慮不使用鈍化層，直接形成鋁焊盤，然而這種方法面臨的問題是Al-Ge合金鍵合過程中，Al在鍵合時很容易產生延展現象(如圖2所示)，其延展部分鋁有可能影響MEMS微機械可動結構部分的工作，從而使器件損壞或整體性能下降。

另外一種設計方案是希望通過Al/Ge-Al鍵合，在形成密閉空腔的同時，通過將Ge在合金鍵合過程中全部消耗完，形成低電阻的電性連接，但是由于Al的延展存在，可能會導致Ge消耗不完全，影響電連接性能。

因此，為了解決上述技術問題，有必要提出一種新的半導體器件的制作方法。

發明內容

在發明內容部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在具體實施方式部分中進一步詳細說明。本發明的發明內容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護的技術方案的關鍵特征和必要技術特征，更不意味著試圖確定所要求保護的技術方案的保護范圍。

為了克服目前存在的問題，本發明實施例一提供一種半導體器件的制作方法，包括：

提供器件晶圓，在所述器件晶圓上形成焊盤；

在所述焊盤的兩側壁上形成側墻；

提供封帽晶圓，所述封帽晶圓上形成有鍵合層，和位于所述鍵合層之間的凹槽；

進行鍵合工藝，將所述封帽晶圓上的鍵合層和所述器件晶圓上的焊盤鍵合在一起，當所述鍵合層和所述焊盤鍵合有電性連接時，所述側墻在鍵合過程中消耗完。

進一步，所述焊盤的材料為金屬鋁。

進一步，所述側墻的材料為鍺。

進一步，形成所述焊盤的方法包括以下步驟：

在所述器件晶圓表面上形成焊盤材料層；

在所述焊盤材料層的上方形成圖案化的掩膜層；

以所述圖案化的掩膜層為掩膜刻蝕所述焊盤材料層，形成所述焊盤。

進一步，形成所述側墻的方法包括以下步驟：

在所述器件晶圓和所述焊盤的表面上形成側墻材料層；

回蝕刻所述側墻材料層，在所述焊盤的側壁上形成所述側墻。

進一步，所述封帽晶圓上的鍵合層為鍺。

進一步，所述鍵合工藝為鋁鍺合金鍵合。

進一步，如果Al-Ge合金鍵合有電性連接，則所述側墻厚度≤0.590*所述焊盤厚度。

進一步，所述半導體器件為MEMS器件。

本發明實施例二提供一種半導體器件，包括：

器件晶圓，所述器件晶圓上形成有焊盤，所述焊盤的側壁上形成有側墻；

封帽晶圓，所述封帽晶圓上形成有鍵合層，和位于所述鍵合層之間的凹槽；

所述封帽晶圓上的鍵合層和所述器件晶圓上的焊盤相鍵合。

進一步，所述焊盤的材料為金屬鋁，所述封帽晶圓上的鍵合層為鍺。

進一步，所述側墻的材料為鍺。

進一步，當所述鍵合層和所述焊盤鍵合有電性連接時，所述側墻在鍵合過程中消耗完。

本發明實施例三提供一種電子裝置，包括前述的半導體器件。