[發(fā)明專利]微機(jī)電系統(tǒng)元件及其制造方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410792537.6
• 申請日: 2014-12-18
• 公開（公告）號: CN105776123A
• 公開（公告）日: 2016-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李岳剛;陳立業(yè);藍(lán)苡僑
• 申請（專利權(quán)）人: 力智電子股份有限公司
• 主分類號: B81B7/02
• 分類號: B81B7/02;B81C1/00
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11205
• 代理人: 馬雯雯;臧建明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是有關(guān)于一種電子元件及其制造方法，且特別是有關(guān)于一種微機(jī) 電系統(tǒng)元件及其制造方法。

背景技術(shù)

微機(jī)電系統(tǒng)(MicroElectroMechanicalSystem，簡稱：MEMS)是將微電 子技術(shù)與機(jī)械工程融合到一起的一種工業(yè)技術(shù)。微機(jī)電系統(tǒng)元件可包括極小 的電子機(jī)械元件(例如開關(guān)、鏡面、電容器、加速度計、傳感器、電容傳感 器或引動器等)，其可與集成電路集成在芯片(Chip)中。然而，微機(jī)電系 統(tǒng)元件在整個封裝結(jié)構(gòu)的巨觀世界中是極為脆弱的，隨時都可能被微小的靜 電或表面張力影響而造成故障。因此，為了避免微機(jī)電系統(tǒng)元件受到污染或 損害，通常會將微機(jī)電系統(tǒng)元件密封于芯片與非原位式頂蓋(Ex-situCap) 之間。

然而，利用非原位式頂蓋來保護(hù)微機(jī)電系統(tǒng)元件，可能造成封裝難度增 加。另一方面，即使利用原位式頂蓋來保護(hù)微機(jī)電系統(tǒng)元件，也可能在進(jìn)行 平坦化工藝時，容易因為中空的微機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的機(jī)械強(qiáng)度不足，進(jìn)而造成 所屬元件良率偏低等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種微機(jī)電系統(tǒng)元件及其制造方法，其可省去非原位式頂蓋 工藝，以減少芯片面積，進(jìn)而降低成本。

本發(fā)明提供一種微機(jī)電系統(tǒng)元件及其制造方法，其可增加所屬微機(jī)電系 統(tǒng)元件的機(jī)械強(qiáng)度，以提高工藝良率。

本發(fā)明提供一種微機(jī)電系統(tǒng)元件及其制造方法，其可減少所屬微機(jī)電系 統(tǒng)元件的高度與厚度，以提升封裝工藝的彈性。

本發(fā)明提供一種微機(jī)電系統(tǒng)元件的制造方法，其步驟如下。形成微機(jī)電 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在襯底上。上述微機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有至少一空腔。形成第一介電層， 覆蓋在微機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上，并填入在至少一空腔中。形成頂蓋層在第一介電 層上。上述頂蓋層具有多數(shù)個釋放孔，其中釋放孔位于微機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上。 形成第二介電層在頂蓋層上。第二介電層填入釋放孔中。對第二介電層進(jìn)行 平坦化工藝，以形成平坦化的第二介電層。上述第一介電層仍在微機(jī)電系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)上以及至少一空腔中。進(jìn)行釋放工藝，以移除釋放孔上方的平坦化的第 二介電層以及下方的第一介電層。

在本發(fā)明的一實施例中，在形成上述微機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)之前，還包括在對 應(yīng)于微機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)下方的襯底上形成停止層。

在本發(fā)明的一實施例中，還包括在上述微機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中形成多數(shù)個支 撐結(jié)構(gòu)，其分別連接頂蓋層與微機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)下方的導(dǎo)體層。

在本發(fā)明的一實施例中，上述釋放工藝包括蝕刻工藝。此蝕刻工藝包括 氣相蝕刻工藝、液相蝕刻工藝或其組合。

在本發(fā)明的一實施例中，還包括在進(jìn)行上述釋放工藝之后，形成密封層 覆蓋微機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

在本發(fā)明的一實施例中，還包括在進(jìn)行上述釋放工藝之前，形成導(dǎo)體墊 在平坦化的介電層上。上述導(dǎo)體墊與頂蓋層連接。

在本發(fā)明的一實施例中，還包括在形成上述導(dǎo)體墊之后，形成鈍化層在 平坦化的第二介電層上。鈍化層覆蓋部分導(dǎo)體墊。而且，鈍化層具有開口， 此開口暴露出部分釋放孔上的平坦化的第二介電層。

在本發(fā)明的一實施例中，上述鈍化層的材料包括氮化硅、氮化鈦、非晶 硅或其組合。

在本發(fā)明的一實施例中，上述平坦化工藝包括化學(xué)機(jī)械研磨工藝(CMP)、 回蝕刻或其組合。

本發(fā)明提供一種微機(jī)電系統(tǒng)元件，包括微機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、周邊結(jié)構(gòu)、頂 蓋層、導(dǎo)體墊以及密封層。微機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)位于襯底上。上述微機(jī)電系統(tǒng)結(jié) 構(gòu)中具有至少一空腔。周邊結(jié)構(gòu)位于微機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一側(cè)的襯底上。頂蓋層 位于微機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與周邊結(jié)構(gòu)上。導(dǎo)體墊位于周邊結(jié)構(gòu)的頂蓋層上。上述 導(dǎo)體墊通過頂蓋層與周邊結(jié)構(gòu)電性連接。密封層覆蓋上述微機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)， 且覆蓋部分導(dǎo)體墊。

在本發(fā)明的一實施例中，還包括多數(shù)個支撐結(jié)構(gòu)位于上述微機(jī)電系統(tǒng)結(jié) 構(gòu)中。支撐結(jié)構(gòu)分別連接頂蓋層與微機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)下方的導(dǎo)體層。

在本發(fā)明的一實施例中，上述支撐結(jié)構(gòu)的材料包括摻雜多晶硅、非摻雜 多晶硅、單晶硅或其組合。

在本發(fā)明的一實施例中，還包括鈍化層覆蓋部分導(dǎo)體墊，且鈍化層位于 導(dǎo)體墊與密封層之間。

在本發(fā)明的一實施例中，上述鈍化層的材料包括氮化硅、氮化鈦、非晶 硅或其組合。

在本發(fā)明的一實施例中，上述微機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的材料包括摻雜多晶硅、 非摻雜多晶硅、單晶硅或其組合。