專利名稱：具有可移動部件的半導(dǎo)體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一般來說，本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造。具體而言，本發(fā)明涉及具有可移動部件的器件及其制造方法。
背景技術(shù)：
微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)器件包括集成到半導(dǎo)體IC電路內(nèi)的極小電子機(jī)械系統(tǒng)。一些MEMS器件具有通過腔體和一個或多個凸塊與襯底分隔的可移動部件。凸塊可以位于襯底的頂部上或者位于可移動部件的頂部上。凸塊的目的是為了限制可移動部件的運(yùn)動范 圍，防止可移動部件接觸襯底或者直接位于襯底頂部上的層。當(dāng)一些材料諸如氧化物用于凸塊時，氧化物凸塊可能引起電介質(zhì)充電問題。此外，得到的具有氧化物凸塊的器件可能經(jīng)歷寄生電容和靜摩擦力(stiction)。寄生電容和靜摩擦力可能使得到的器件在感應(yīng)某些運(yùn)動中不起作用。用于形成腔體的一些常規(guī)技術(shù)包括在襯底上方沉積犧牲氧化物層。然后對犧牲氧化物層進(jìn)行圖案化，并采用氣體氟化氫(HF)作為蝕刻劑將其蝕刻掉以形成腔體。其他常規(guī)技術(shù)可以使用等離子干式蝕刻或者化學(xué)濕式蝕刻。然后將硅晶圓熔接到經(jīng)過蝕刻的犧牲氧化物層上。采用熔接的硅晶圓創(chuàng)建可移動部件。然而，在一些情況中這些常規(guī)技術(shù)可能不是最佳的。例如，如果在蝕刻氧化物層之后沉積硅晶圓，則硅晶圓和氧化物層之間的熔接可能不牢固，這是不期望的。再如，一種常規(guī)工藝不經(jīng)平坦化形成犧牲層。然后犧牲氧化物層的不均勻性建立了在犧牲層的頂部上形成的硅層的橫截面中的階梯形狀。這些階梯形狀一般提供較差的機(jī)械邊界，并能夠?qū)е碌彤a(chǎn)率。在另一個實(shí)例中，形成并平坦化犧牲氧化物層。然而，當(dāng)在HF蝕刻期間形成腔體時，很難控制腔體的尺寸。因此，需要的是改進(jìn)的MEMS器件及其制造方法。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)結(jié)構(gòu)，所述MEMS結(jié)構(gòu)包括MEMS襯底；半導(dǎo)體材料的第一導(dǎo)電塞和第二導(dǎo)電塞，被設(shè)置在所述MEMS襯底上，其中所述第一導(dǎo)電塞被配置為用于電互連，所述第二導(dǎo)電塞被配置為抗靜摩擦力凸塊;MEMS器件，被配置在所述MEMS襯底上，并且與所述第一導(dǎo)電塞電連接；以及蓋頂襯底，接合至所述MEMS襯底，使得所述MEMS器件被封閉在所述蓋頂襯底和所述MEMS襯底之間。在該MEMS結(jié)構(gòu)中，所述第一導(dǎo)電塞和所述第二導(dǎo)電塞的所述半導(dǎo)體材料選自由多晶娃、娃鍺、及其組合構(gòu)成的組。在該MEMS結(jié)構(gòu)中，進(jìn)一步包括所述半導(dǎo)體材料的第三導(dǎo)電塞，被設(shè)置在所述MEMS襯底上，并與所述第一導(dǎo)電塞電連接；第一介電材料層，被設(shè)置在所述MEMS襯底上，并且嵌有所述第三導(dǎo)電塞；蝕刻停止層，被設(shè)置在所述第一介電材料層上，并且包含氮化鋁(A1N)、碳化硅(SiC)、低應(yīng)力氮化硅(SiN)、和氧化鋁(Al2O3)中的至少一種；以及第二介電材料層，被設(shè)置在所述蝕刻停止層上，并且嵌有所述第一導(dǎo)電塞。在該MEMS結(jié)構(gòu)中，其中所述MEMS襯底包括硅襯底、玻璃襯底和砷化鎵(GaAs)襯底中的一種。在該MEMS結(jié)構(gòu)中，其中所述蓋頂襯底包括互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)襯底、MEMS襯底、及其組合中的一種。在該MEMS結(jié)構(gòu)中，進(jìn)一步包括互連結(jié)構(gòu)，所述互連結(jié)構(gòu)被設(shè)置在所述蓋頂襯底上，其中所述互連結(jié)構(gòu)包括鎢塞和金屬線。在該MEMS結(jié)構(gòu)中，進(jìn)一步包括所述半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電線，所述導(dǎo)電線被設(shè)置在所述MEMS襯底上，并且連接至所述第一導(dǎo)電塞。
在該MEMS結(jié)構(gòu)中，進(jìn)一步包括接合部件，形成在所述MEMS襯底上，并且被配置為被所述第一導(dǎo)電塞包圍，其中所述接合部件具有從所述第一導(dǎo)電塞凹陷的表面；以及所述蓋頂襯底通過所述接合部件與所述蓋頂襯底接合在一起。在該MEMS結(jié)構(gòu)中，其中所述MEMS襯底進(jìn)一步包括通孔和被設(shè)置在所述通孔中的金屬部件；以及所述金屬部件延伸穿過所述MEMS襯底，電連接至在遠(yuǎn)離所述第一導(dǎo)電塞的所述MEMS襯底的表面上設(shè)置的焊料凸塊部件，并且進(jìn)一步通過所述第一導(dǎo)電塞電連接至所述MEMS器件。在本發(fā)明的另一方面中，提供了一種微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)結(jié)構(gòu)，所述MEMS結(jié)構(gòu)包括第一襯底；第一多晶娃塞，被設(shè)置在所述第一襯底上，其中所述第一多晶娃塞被配置為用于電互連；MEMS器件，被配置為位于所述第一襯底上，并且與所述第一多晶硅塞電連接；以及第二襯底，接合至所述第一襯底，使得所述MEMS器件被封閉。在該MEMS結(jié)構(gòu)中，進(jìn)一步包括第二多晶硅塞，被設(shè)置在所述第一襯底上，并且與所述第一多晶硅塞電連接；第一介電材料層，被設(shè)置在所述第一襯底上，并且嵌有所述第二多晶硅塞；蝕刻停止層，被設(shè)置在所述第一介電材料層上；第二介電材料層，被設(shè)置在所述蝕刻停止層上，并且嵌有所述第一多晶硅塞；以及第三導(dǎo)電塞，嵌入所述第二介電材料層中，鄰近所述MEMS器件，并且被配置為抗靜摩擦力凸塊。在該MEMS結(jié)構(gòu)中，所述蝕刻停止層包含氮化鋁。在該MEMS結(jié)構(gòu)中，所述第一多晶硅塞和所述蝕刻停止層進(jìn)一步起到在蝕刻工藝期間停止蝕刻以制造所述MEMS器件的作用。在該MEMS結(jié)構(gòu)中，所述第一襯底包括硅襯底、玻璃襯底和砷化鎵(GaAs)襯底中的一種；以及第二襯底包括互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)襯底、MEMS襯底、及其組合中的一種。在該MEMS結(jié)構(gòu)中，所述第一襯底和所述第二襯底通過接合部件接合在一起,所述接合部件被配置為被所述第一多晶硅塞圍繞；以及所述第一多晶硅塞進(jìn)一步起到保護(hù)環(huán)的作用，以防止接合工藝期間的擠壓問題，從而接合所述第一襯底和所述第二襯底。在該MEMS結(jié)構(gòu)中，所述第一襯底進(jìn)一步包括通孔和在所述通孔中設(shè)置的金屬部件；以及所述金屬部件延伸穿過所述第一襯底，電連接至在所述遠(yuǎn)離所述第一多晶硅塞的第一襯底的表面上設(shè)置的焊料凸塊部件，并進(jìn)一步通過所述第一多晶硅塞電連接至所述MEMS器件。
在該MEMS結(jié)構(gòu)中，進(jìn)一步包括引線接合焊盤和焊料凸塊中的一種，被設(shè)置在所述第二襯底上，并且通過所述第一多晶硅塞連接至所述MEMS器件。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種用于形成MEMS結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括在MEMS襯底上形成互連結(jié)構(gòu)，所述互連結(jié)構(gòu)具有導(dǎo)電線和半導(dǎo)體材料的第一導(dǎo)電塞；在所述互連結(jié)構(gòu)上形成蝕刻停止層；在所述蝕刻停止層上方形成介電層；在所述介電層上方接合娃襯底；在所述娃襯底中形成所述半導(dǎo)體材料的第二導(dǎo)電塞和第三導(dǎo)電塞，其中，所述第二導(dǎo)電塞被配置為與所述第一導(dǎo)電塞電連接，所述第三導(dǎo)電塞被配置為抗靜摩擦力凸塊；形成與所述第二導(dǎo)電部件電連接的MEMS器件；以及形成位于所述硅襯底上并且被所述第二導(dǎo)電塞圍繞的接合焊盤。在該方法中，所述半導(dǎo)體材料包含多晶硅和硅鍺中的一種；以及所述硅襯底包含高阻硅材料。在該方法中，進(jìn)一步包括將蓋頂襯底通過所述接合焊盤接合至所述MEMS襯底。在該方法中，形成所述第二導(dǎo)電塞進(jìn)一步包括在所述硅襯底上沉積材料層；蝕 刻所述材料層和所述硅襯底以在其中形成通孔；在所述材料層和所述硅襯底的所述通孔中形成所述半導(dǎo)體材料的所述第二導(dǎo)電塞；以及移除所述材料層，使得所述第二導(dǎo)電塞從所述硅襯底中突出出來。在該方法中，形成接合焊盤包括形成位于所述硅襯底上并且被所述第二導(dǎo)電塞的突出部分圍繞的接合焊盤。在該方法中，進(jìn)一步包括將蓋頂襯底通過所述接合焊盤接合至所述MEMS襯底；蝕刻所述MEMS襯底以在其中形成通孔；以及在所述通孔和所述MEMS襯底中沉積金屬層，形成與所述第二導(dǎo)電塞電連接的焊料凸塊。


當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時，根據(jù)下面詳細(xì)的描述可以更好地理解本發(fā)明的各個方面。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐，各種部件沒有被按比例繪制。實(shí)際上，為了清楚的討論，各種部件的尺寸可以被任意地增大或縮小。圖IA至圖IC示出了根據(jù)一個實(shí)施例的制造MEMS器件封裝的示例性方法。圖2A和圖2B示出了根據(jù)一個實(shí)施例制造MEMS器件封裝的另一種示例性方法。在圖IA至圖1C、圖2A和圖2B中，使用MEMS器件在制造步驟期間的一系列橫截面示出相應(yīng)的方法。
具體實(shí)施例方式一般來說，本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造。具體而言，本發(fā)明涉及具有可移動部件的器件及其制造方法。為了實(shí)施本發(fā)明的不同部件，以下公開提供了許多不同的實(shí)施例或?qū)嵗?。在下面描述元件和布置的特定?shí)例以簡化本發(fā)明。當(dāng)然這些僅僅是實(shí)例并不打算限定。另外，本發(fā)明可能在各個實(shí)施例中重復(fù)參考數(shù)字和/或字母。這種重復(fù)只是為了簡明和清楚的目的，且其本身并不指定各個實(shí)施例和/或所討論的結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。再者，第一層在第二層“上”或者“上方”的描述(和類似的描述)包括其中第一層和第二層直接接觸的實(shí)施例，以及一層或多層插入第一層和第二層之間的實(shí)施例。本發(fā)明涉及MEMS器件；然而，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將發(fā)現(xiàn)可能受益于本發(fā)明的其他可應(yīng)用技術(shù)，比如納米電子機(jī)械系統(tǒng)(NEMS)器件。而且，示出的MEMS器件結(jié)構(gòu)或者設(shè)計(jì)僅僅是示例性的，并不打算以任何方式用于限制。圖IA至圖1C、圖2A和圖2B的工藝是晶圓級工藝，其中為了便于說明，晶圓的單元之一在橫截面中示出?？梢岳斫鈱Y(jié)構(gòu)的其他單元應(yīng)用相同工藝以建立相似的MEMS器件封裝。圖IA至圖IC示出了用于制造半導(dǎo)體MEMS器件的示例性方法100。方法100中的每項(xiàng)工藝都用半導(dǎo)體器件在制造的給定步驟期間的橫截面表示，并且該方法作為一系列工藝進(jìn)行描述。采用方法100制造的MEMS器件可以用于任何基于MEMS的各種用途，諸如加速計(jì)和其他運(yùn)動檢測傳感器。在工藝105至工藝160中所示的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在本文中被稱為MEMS晶圓。在隨后的步驟中，采用蓋頂晶圓(caps wafer)進(jìn)行封裝(圖1C)。
方法100開始于工藝105,工藝105顯不娃襯底101。在襯底101上沉積介電層102，并對介電層102進(jìn)行圖案化。一個示例性實(shí)施例包括SiO2的化學(xué)汽相沉積(CVD)，但是也可以使用其他沉積工藝。而且，考慮可以使用其他類型的介電層?？梢酝ㄟ^接合、沉積、熱氧化、CVD或者本領(lǐng)域中已知的在襯底上形成介電層的其他方法在襯底101上形成氧化物層(比如層102)?？梢圆捎霉饪坦に嚭臀g刻圖案化介電層102(或者氧化物層102)，在氧化物層102中限定多個開口，從而在開口內(nèi)將襯底101暴露出來。然后，采用例如CVD在介電層102上沉積并圖案化多晶硅層103。圖案化可以包括例如光刻和蝕刻。多晶硅層103摻雜為具有適當(dāng)導(dǎo)電性，并用作信號布線層(signalrouting layer),如下面進(jìn)一步所解釋的。多晶娃層103在位于氧化物層102的開口內(nèi)的襯底101上形成，并進(jìn)一步在氧化物層102上形成。經(jīng)過圖案化的多晶硅層103構(gòu)成互連結(jié)構(gòu)的一部分，該互連結(jié)構(gòu)包括位于氧化物層102的開口中的一個或多個多晶硅塞和位于氧化物層102上的多晶硅線。襯底101顯示為硅，但是實(shí)施例的范圍不限于硅。例如，其他實(shí)施例可以使用不同的襯底材料，比如玻璃、GaAs、高阻硅、低阻硅等等。類似地，在其他實(shí)施例中多晶硅層103可以用能夠經(jīng)受高溫的其他導(dǎo)電材料層比如SiGe、WSi、Au或Ti替代。介電層102可以包括氧化物、SiN等等。在工藝110中，形成氧化物層102以覆蓋多晶硅層103，并在氧化物層102上沉積蝕刻停止層104。在一些實(shí)施例中，在形成蝕刻停止層104之前在層102上實(shí)施平坦化工藝(例如，化學(xué)機(jī)械拋光)。蝕刻停止層104包括耐受用于蝕刻氧化物層102的蝕刻劑的材料或者其他對應(yīng)的介電材料(如果可選地用于介電層102)。用于蝕刻氧化物層102的一種示例性蝕刻劑包括氫氟酸(HF)。一種示例性蝕刻停止材料是耐受用于蝕刻氧化物層102的蝕刻劑(例如HF)的介電材料，比如氮化鋁(AlN)，但是在不同的實(shí)施例中可以使用其他材料，比如AIN、SiC、低應(yīng)力SiN和Al2O315在一個實(shí)例中，通過濺射在氧化物層102上沉積A1N。在工藝115中，蝕刻層102和層104，以限定通孔形成，然后沉積并圖案化多晶硅層106。在圖IA中未示出光刻膠，但是應(yīng)當(dāng)了解通過采用蝕刻工藝實(shí)現(xiàn)去除層102、層104、層106的其他部分，光刻膠可以用于建立層102、層104、層106中的圖案。如工藝115中所示，對多晶硅層106實(shí)施圖案化，以包括通孔中的多晶硅塞和位于蝕刻停止層104上的多晶硅線，并電連接至多晶硅層103，從而建立兩個信號布線層。雖然示出了兩個多晶硅互連層，但是如果必要的話，互連結(jié)構(gòu)可以包括更多個多晶硅層。在工藝120中，采用例如化學(xué)機(jī)械 拋光(CMP)形成并平坦化介電層107。在本實(shí)施例中，介電層107包含氧化娃,該氧化娃在工藝160中可被明顯蝕刻掉以建立腔體并將可移動部件暴露出來。在工藝120中進(jìn)一步，將介電層107 (或氧化物層107)部分蝕刻，用于形成釋放溝槽109 (在下面進(jìn)一步解釋)和抗靜摩擦力凸塊區(qū)108 (也在下面進(jìn)一步解釋)。在工藝125中，對氧化物層107進(jìn)一步實(shí)施圖案化以限定由通孔區(qū)111所代表的通孔區(qū)。在工藝130中，將硅晶圓112熔接于氧化物層107。在一個實(shí)施例中，通過商用接合器實(shí)現(xiàn)熔接。熔接器對晶圓施行等離子處理，然后對準(zhǔn)這兩個晶圓，并施加作用力以接合這兩個晶圓。在熔接工藝期間或者之后，可以實(shí)施退火工藝，以增加接合強(qiáng)度。在本實(shí)施例中，在硅晶圓的硅和氧化物層107的氧化硅之間實(shí)現(xiàn)熔接。可選地，適當(dāng)材料的其他襯底可以用于與介電層107接合。在一些實(shí)例中，適用時，然后將硅晶圓112減薄。在硅晶圓112上形成另一介電層113，比如氧化硅。介電層113包括適當(dāng)?shù)暮穸?，該厚度限定抗靜摩擦力凸塊(在下面進(jìn)一步解釋)的高度。值得注意的是，在工藝130中，在將氧化物層107蝕刻掉之前，將硅晶圓112熔接于氧化物層107，以形成MEMS器件的腔體(如在工藝160中所示)。這種特性增加了層112和層107之間的熔接的質(zhì)量。相比之下，在預(yù)先形成的腔體上方熔接硅晶圓的實(shí)施例可能出現(xiàn)熔接質(zhì)量低和產(chǎn)率低的問題。在工藝135中，將層112和層113蝕刻透以進(jìn)一步限定通孔區(qū)(例如通孔區(qū)111)和凸塊區(qū)108。在隨后的操作中用多晶硅填充通孔區(qū)111和凸塊區(qū)108(分別)，以電連接互連結(jié)構(gòu)的多層并形成抗靜摩擦力凸塊。在工藝140中，實(shí)施多晶硅沉積以填充通孔區(qū)111和凸塊區(qū)108。通過多晶硅沉積填充通孔區(qū)111以形成多晶硅塞117。塞117被設(shè)計(jì)用于電布線，并且也被稱為通孔117。通過多晶硅沉積填充凸塊區(qū)108，以形成多晶硅塞114和多晶硅塞116。塞114和塞116用作如工藝160中所示的抗靜摩擦力凸塊，并且也被稱為抗靜摩擦力凸塊114和抗靜摩擦力凸塊116。在一個實(shí)例中，采用低壓化學(xué)汽相沉積(LPCVD)沉積多晶硅。此外，在工藝140中，比如通過CMP工藝，對多晶硅的表面實(shí)施蝕刻或者拋光，回到層113的表面。實(shí)施例并不僅限于多晶硅，因?yàn)榭梢蕴娲褂闷渌m當(dāng)?shù)牟牧?。在各個實(shí)施例中，可以采用多晶硅、SiGe和/或其他適當(dāng)?shù)牟牧?，比如耐受蝕刻介電層(例如介電層107)的蝕刻劑(例如氣體HF)的導(dǎo)電材料，填充通孔117、凸塊114和凸塊116?？梢怨残纬练e以形成通孔117、凸塊114和凸塊116的材料也是優(yōu)選的。在一些實(shí)施例中，也可以使用金屬電鍍以形成通孔117、凸塊114和凸塊116。用于通孔117、凸塊114和凸塊116的其他侯選物包括例如鎢(W)、氮化鈦(TiN)、銅(Cu)、金(Au)、鈦(Ti)和鎳(Ni)。在工藝145中，將氧化物層113去除，使多晶硅通孔和凸塊的頂部暴露出來。通過介電層113的厚度限定多晶硅通孔和凸塊的頂部。在操作MEMS器件期間凸塊114和凸塊116起抗靜摩擦力作用。而且，通孔117起電性布線作用。根據(jù)本發(fā)明的各個實(shí)施例，因?yàn)槟切┛轨o摩擦力部件具有導(dǎo)電性，消除了帶電問題。另外，多晶硅塞(比如117)也用于在隨后的蝕刻工藝期間停止蝕刻，以形成MEMS器件。具體而言，蝕刻停止層104在垂直方向(與襯底101垂直的方向)上停止蝕刻，并且多晶硅塞117在水平(或者橫向)方向上停止蝕刻。在工藝150中，沉積并圖案化金屬層以形成金屬部件121至124。金屬部件121至124的材料具有導(dǎo)電性，并能夠與圖IC的蓋頂晶圓(或者蓋頂襯底(cap substrate))實(shí)施晶圓接合，比如共晶接合。例如，金屬部件121至金屬部件124可以由鶴、招、銅、鎳、其他適當(dāng)?shù)慕饘倩蛘咂渌m當(dāng)?shù)膶?dǎo)電材料(比如摻雜的鍺)形成?？梢钥蛇x地實(shí)施其他接合技術(shù)，比如擴(kuò)散接合或者熔接。可以采用沉積(例如物理汽相沉積)、圖案化(比如光亥_蝕刻)和/或任何其他現(xiàn)在已知的或今后開發(fā)的方法形成金屬部件121至124。為了接合和電性布線，對金屬部件121至124實(shí)施圖案化。另外，對金屬部件121至124實(shí)施圖案化，用于進(jìn)一步防止接合工藝期間的擠壓(squish)問題。采用金屬部件121作為實(shí)例，金屬部件121包括內(nèi)部126和包圍內(nèi)部126的邊緣部118和邊緣部119。配置內(nèi)部126用于共晶接合。具體而言，在進(jìn)一步的步驟中，可以將蓋頂晶圓(圖1C)置于MEMS晶圓上方，其中蓋頂晶圓包括選擇與金屬部分126共晶接合的金屬。共晶接合將蓋頂晶圓與MEMS晶圓接合在一起。共晶接合涉及熔化金屬部分126，所以提供金屬部分118和 金屬部分119以限制接合工藝期間熔化的部分126。蓋頂晶圓也可以包括對應(yīng)于金屬部分118和金屬部分119的金屬部分以限制共晶金屬。此外，包圍金屬部件121至金屬部件124的多晶硅塞111的頂部也起限制接合工藝(例如共晶接合)期間熔化的金屬的作用，從而防止熔化的金屬溢出來。金屬部件121至金屬部件124在圖IB中以橫截面示出。在俯視圖中，在一些實(shí)施例中，金屬部件121至124可以形成兩個同心環(huán)。此外，金屬部件121至124充當(dāng)與層103和層106中的多晶硅互連的電接觸件。在完成的MEMS器件中，層103和層106的多晶硅在MEMS器件內(nèi)攜帶電信號，并且這種電信號通過由金屬部件121至124形成的接觸件是可存取的。工藝155和工藝160示出了完成MEMS晶圓的步驟。在工藝155中，蝕刻硅層112以形成MSMS結(jié)構(gòu)。注意，在工藝155中采用蝕刻形成可移動部件127和128。此外，還將釋放溝槽109暴露出來。在工藝160中，蒸汽HF用于去除氧化物層107的部分。具體而言，蒸汽HF通過釋放溝槽109與氧化物層107接觸，從而蝕刻下面的硅層112，以將可移動部件127和128暴
露出來。在蝕刻工藝期間，層104充當(dāng)y軸方向(垂直方向)上的蝕刻停止層，從而限制硅層112和襯底101之間的腔體的深度。而且，在工藝140中形成的多晶硅通孔117在X軸方向(水平方向)上充當(dāng)蝕刻停止件，從而限制腔體的寬度。在一個方面，多晶硅通孔具有雙重作用，作為攜帶信號結(jié)構(gòu)以及作為蝕刻停止結(jié)構(gòu)。在該實(shí)施例中進(jìn)一步，可移動部件127和128包括多晶硅抗靜摩擦力凸塊131和132。與常規(guī)MEMS器件的氧化物凸塊相反，抗靜摩擦力凸塊131和132具有導(dǎo)電性，并沒有經(jīng)歷顯著的電荷聚集。方法100繼續(xù)到圖1C。在圖IC的工藝165中，MEMS晶圓133共晶接合于蓋頂晶圓134。在一個實(shí)施例中，蓋頂晶圓134是半導(dǎo)體晶圓，比如娃晶圓，在其上形成各種集成電路(比如MEMS驅(qū)動電路)。在一個實(shí)施例中，蓋頂晶圓134包括各種CMOS晶體管，并可以進(jìn)一步包括其他有源和無源器件。蓋頂晶圓134可以進(jìn)一步包括互連結(jié)構(gòu)，比如金屬線、金屬接觸件和金屬通孔。在一個實(shí)施例中，蓋頂晶圓134的互連結(jié)構(gòu)包括鎢塞和銅(或鋁)金屬線。蓋頂晶圓134不限于CMOS晶圓。在一些實(shí)施例中，蓋頂晶圓134可以是CMOS晶圓、另一 MEMS晶圓、中介層晶圓或者用于覆蓋(capping)或者封裝的純結(jié)構(gòu)晶圓。蓋頂晶圓134還包括金屬軌跡，該金屬軌跡被配置為與用于晶圓接合的金屬部件121至124對準(zhǔn)。在本實(shí)施例中，蓋頂晶圓134包括金屬部件136至139?？梢詫EMS晶圓133置于蓋頂晶圓134上方，從而使蓋頂晶圓134的金屬部件136至139對準(zhǔn)并接觸MEMS晶圓133的金屬部件121至124，并形成共晶接合(在工藝165中可能包括加熱步驟，用于促進(jìn)共晶接合)。在該視圖中示出為MEMS晶圓133和蓋頂晶圓134的組合的單元是MEMS器件封裝件。在一些實(shí)施例中，MEMS器件封裝件是晶圓級芯片尺寸封裝件(WLCSP)，盡管其他實(shí)施例可能應(yīng)用不同的封裝技術(shù)。在隨后的步驟中，可以實(shí)施切割以形成晶圓級的MEMS器件封裝件。工藝170a和工藝170b的橫截面示出了在封裝的外部形成信號接觸件的不同方式。在工藝170a中，通過采用蝕刻和金屬沉積在蓋頂晶圓134中形成的襯底通孔(或者通過硅通孔或者TSV) 171和172，以通過蓋頂晶圓134的互連結(jié)構(gòu)、MEMS晶圓和蓋頂晶圓之間 的接合結(jié)構(gòu)和MEMS晶圓133的多晶硅塞提供與MEMS器件的電氣通訊。在蓋頂晶圓134的背面上形成金屬焊盤173和174，并進(jìn)一步將該金屬焊盤173和174連接至TSV 171和172，用于提供與封裝外部的通信。在一個實(shí)例中，金屬焊盤173和174是焊料凸塊。在工藝170b中示出的可選實(shí)施例中，在MEMS晶圓133上形成類似的TSV和金屬焊盤。具體而言，通過蝕刻和金屬沉積在MEMS晶圓133中形成TSV 175和176，以通過MEMS晶圓133的各個多晶硅塞提供與MEMS器件的電通信。在MEMS晶圓133的背面上形成金屬焊盤177和178，并進(jìn)一步將該金屬焊盤177和178連接于TSV 175和176，以提供與封裝外部的通信。在一個實(shí)例中，金屬焊盤177和178是焊料凸塊。在另一個實(shí)施例中，在接合MEMS晶圓133和蓋頂晶圓134之前，在MEMS晶圓133和蓋頂晶圓134兩者的表面上形成抗靜摩擦力涂層，比如自組裝單層涂層，用于防止MEMS器件操作期間的靜摩擦力。圖IC的TSV 171至172 (或者175至176)和金屬焊盤173和174 (或者177和178)提供與MEMS器件封裝內(nèi)部的信號的外部電通信。因此，利用對應(yīng)的TSV和金屬焊盤可以輸入或者輸出在由多晶硅層103和106形成的互連層上載有的信號。TSV是與封裝件形成電接觸的唯--種方式。在其他實(shí)施例中，可以使用接合引線焊盤。例如，圖2A至圖2B中所示的實(shí)施例利用研磨工藝將用于連接封裝的外部的接合焊盤區(qū)暴露出來。可以理解，包括圖IA至圖IC中應(yīng)用的沉積和蝕刻的相似類型的工藝可以應(yīng)用于圖2A至圖2B的工藝中。而且，在MEMS晶圓上形成相似類型的結(jié)構(gòu)，比如多晶硅結(jié)構(gòu)，用于電性布線、抗靜摩擦力和接合保護(hù)，并進(jìn)一步用于防止帶電問題。圖2A至圖2B示出了根據(jù)一個實(shí)施例的用于制造MEMS器件的示例性方法200。圖2A開始于工藝205，其在圖IB的工藝150之后實(shí)施。在工藝205中，沉積介電層206，比如氧化物層，然后進(jìn)行圖案化，以覆蓋金屬部件121至124以及多晶硅塞的暴露部分。在工藝215的蝕刻操作期間，使用介電層206作為掩模。在工藝210中，實(shí)施蝕刻以將硅層101和112、介電層102和107以及蝕刻停止層104位于MEMS晶圓133單元的邊緣的部分移除。
在工藝215中，使用介電層206作為進(jìn)行圖案化的硬掩模，蝕刻硅晶圓112。與圖IB的工藝155類似，蝕刻形成可移動部件127和128并將釋放溝槽109暴露出來。在工藝220中，實(shí)施蒸汽HF蝕刻以移除層107的一部分。蝕刻停止層104和多晶硅通孔(例如通孔117)充當(dāng)用于蝕刻的y_軸和X-軸邊界。再一次，值得注意的是在硅晶圓112與層107熔接之后形成腔體。圖2B示出了在圖2A的工藝220之后的示例性封裝步驟。圖2B的工藝225與圖IC的工藝165類似，在工藝165中，共晶接合晶圓133和134。在工藝230中，實(shí)施晶圓掩模以移除MEMS晶圓133的單元的邊緣部207和208。然后在工藝235中，實(shí)施蝕刻以將氧化物涂層209從蓋頂晶圓134的金屬焊盤211和212中去除。雖然在本文中未示出，可以使用焊盤211和212的接合引線與多晶硅層103和106的信號布線結(jié)構(gòu)電通信。在另一個實(shí)例中，在焊盤211和212上形成焊料凸塊(未示出)用于電連接。圖2B的MEMS器件封裝還包括位于蓋頂晶圓134上的吸氣劑結(jié)構(gòu)(getter structure) 213。當(dāng)采用真空腔體時，在一些實(shí)施例中可以使用吸氣劑結(jié)構(gòu)213來增加MEMS器件的腔體內(nèi)的真空度。吸氣劑結(jié)構(gòu)213包括能夠有效吸收真空腔體內(nèi)部的排氣顆粒的材料。在一個實(shí)例中，吸氣劑結(jié)構(gòu)213包括鈦(Ti)、溴(Br)或者鋯(Zr)。吸氣劑結(jié)構(gòu)213示出位于蓋頂晶圓134上，但在其他實(shí)施例中，吸氣劑結(jié)構(gòu)可以另外地或者可選地包括在MEMS晶圓133上。對于其他實(shí)施例同樣如此，包括圖IC的實(shí)施例。方法100和方法200是示例性的，并且應(yīng)當(dāng)明白其他實(shí)施例可以包括添加、省略、調(diào)整或者修改一些操作的工藝。例如，一些實(shí)施例具有比圖IC和圖2B中所示的更多或者更少的可移動部件。而且，圖IA至圖IB和圖2B顯示用兩種信號布線層建立結(jié)構(gòu)的示例性工藝，并且應(yīng)當(dāng)明白，如果需要的話，可以對本文所顯示的工藝進(jìn)行修改以建立三個或更多個布線層。此外，在各個實(shí)施例中可以包括其他封裝步驟，比如切割。在本實(shí)施例中，同時地在晶圓級封裝各個MEMS器件，從而減少制造成本，并增強(qiáng)可靠性。然后對封裝晶圓施行切割工藝，形成多個MEMS器件。各個實(shí)施例可以包括優(yōu)于其他技術(shù)的優(yōu)勢。例如，如上面所解釋的，使用多晶硅制造抗靜摩擦力凸塊減少在器件內(nèi)部聚集的電荷的量。此外，可以使用多晶硅信號布線結(jié)構(gòu)作為蝕刻停止結(jié)構(gòu)，從而更好地限定含有可移動部件的腔體。而且，在形成腔體之前在氧化物層的頂部上熔接硅晶圓的技術(shù)可以從熔接的可靠性增加中受益。在任意各種器件中都可以使用上面所示的各個實(shí)施例。例如，具有可移動部件的MEMS器件尤其可用于運(yùn)動傳感器，比如加速計(jì)、陀螺儀等?？梢栽诠I(yè)和消費(fèi)性用途中封裝和安裝包括MEMS器件的半導(dǎo)體器件?？赡軓谋疚乃龅腗EMS器件中受益的用途的實(shí)例包括例如游戲動感控制器、汽車傳感器等。在其他實(shí)施例中，可以在作為獨(dú)立芯片或者位于相同芯片上作為另一種半導(dǎo)體器件(比如處理器)的用途中使用MEMS器件。因此，本發(fā)明提供了一種微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)結(jié)構(gòu)。該MEMS結(jié)構(gòu)包括MEMS襯底；在該MEMS襯底上設(shè)置的半導(dǎo)體材料的第一導(dǎo)電塞和第二導(dǎo)電塞，其中配置第一導(dǎo)電塞用于電互連，以及配置第二導(dǎo)電塞作為抗靜摩擦力凸塊；在該MEMS襯底上配置的并與第一導(dǎo)電塞電連接的MEMS器件；以及與該MEMS襯底接合的蓋頂襯底，使得MEMS器件被封閉在MEMS襯底和蓋頂襯底之間。在一個實(shí)施例中，第一導(dǎo)電塞和第二導(dǎo)電塞的半導(dǎo)體材料選自由多晶娃、娃鍺、及其組合組成的組中。在另一個實(shí)施例中，MEMS結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括半導(dǎo)體材料的第三導(dǎo)電塞，該半導(dǎo)體材料的第三導(dǎo)電塞被設(shè)置在MEMS襯底上并與第一導(dǎo)電塞電連接；第一介電材料層，該第一介電材料層被設(shè)置在第一襯底上并嵌有第三導(dǎo)電塞；蝕刻停止層，該蝕刻停止層被設(shè)置在第一介電材料層上，并包括氮化鋁(AlN)、碳化硅(SiC)、低應(yīng)力氮化硅(SiN)和氧化鋁(Al2O3)中的至少一種；以及第二介電材料層，該第二介電材料層被設(shè)置在蝕刻停止層上，并嵌有第一導(dǎo)電塞。在又一個實(shí)施例中，MEMS襯底包括硅襯底、玻璃襯底和砷化鎵(GaAs)襯底中的一種。在又一個實(shí)施例中，蓋頂襯底包括互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)襯底、MEMS襯底、及其組合中的一種。在又一個實(shí)施例中，MEMS結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括設(shè)置在蓋頂襯底上的互連結(jié)構(gòu)，其中該互連結(jié)構(gòu)包括鎢塞和金屬線。在又一個實(shí)施例中，MEMS結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電線，該半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電線被設(shè)置在MEMS襯底上，并連接于第一導(dǎo)電塞。在又一個實(shí)施例中，MEMS結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括接合部件，該接合部件在MEMS襯底上形成，并配置成被第一導(dǎo)電塞封閉，其中該接合部件具有從第一導(dǎo)電塞凹進(jìn)去的表面；以及蓋頂襯底通過接合部件與蓋頂襯底接合在一起。在又一個實(shí)施例中，MEMS襯底進(jìn)一步包括通孔和在該通孔中設(shè)置的金屬部件；以及將該金屬部件延伸穿透MEMS襯底，電連接于在MEMS襯底的遠(yuǎn)離第一 導(dǎo)電塞的表面上設(shè)置的焊料凸塊部件，并進(jìn)一步通過第一導(dǎo)電塞電連接于MEMS器件。本發(fā)明還提供了微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)結(jié)構(gòu)的另一個實(shí)施例。該MEMS結(jié)構(gòu)包括第一襯底；在第一襯底上設(shè)置的第一多晶娃塞，其中配置第一多晶娃塞用于電互連；MEMS器件，該MEMS器件被配置在第一襯底上并與第一多晶娃塞電連接；以及第二襯底，該第二襯底接合于第一襯底，從而使MEMS器件被封閉。在一個實(shí)施例中，MEMS結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括第二多晶硅塞，該第二多晶硅塞被設(shè)置在第一襯底上，并與第一多晶娃塞電連接；第一介電材料層，該第一介電材料層被設(shè)置在第一襯底上，并嵌有第二多晶硅塞；蝕刻停止層，該蝕刻停止層被設(shè)置在第一介電材料層上;第二介電材料層，該第二介電材料層被設(shè)置在蝕刻停止層上，并嵌有第一多晶娃塞；以及第三導(dǎo)電塞，該第三導(dǎo)電塞被嵌入第二導(dǎo)電材料層中，接近MEMS器件，并被配置為抗靜摩擦力凸塊。在另一個實(shí)施例中，蝕刻停止層包含氮化鋁。在又一個實(shí)施例中，第一多晶硅塞和蝕刻停止層進(jìn)一步起到在蝕刻工藝期間停止蝕刻以制造MEMS器件的作用。在又一個實(shí)施例中，第一襯底包括硅襯底、玻璃襯底和砷化鎵(GaAs)襯底中的一種；以及第二襯底包括互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)襯底、MEMS襯底、及其組合中的一種。在又一個實(shí)施例中，第一襯底和第二襯底通過接合部件接合在一起，將該接合部件配置成被第一多晶硅塞封閉；以及第一多晶硅塞進(jìn)一步起到保護(hù)環(huán)的作用，以防止接合工藝期間的擠壓問題，從而接合第一襯底和第二襯底。在又一個實(shí)施例中，第一襯底進(jìn)一步包括通孔和在該通孔中設(shè)置的金屬部件；以及將該金屬部件延伸穿過第一襯底，電連接至在第一襯底的遠(yuǎn)離第一多晶硅塞的表面上設(shè)置的焊料凸塊部件，并進(jìn)一步通過第一多晶硅塞電連接至MEMS器件。在又一個實(shí)施例中，MEMS結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括引線接合焊盤和焊料凸塊中的一種，該引線接合焊盤和焊料凸塊被設(shè)置在第二襯底上，并通過第一多晶硅塞連接于MEMS器件。本發(fā)明也提供了用于形成MEMS結(jié)構(gòu)的方法的實(shí)施例。該方法包括在MEMS襯底上形成互連結(jié)構(gòu)，該互連結(jié)構(gòu)具有導(dǎo)電線和半導(dǎo)體材料的第一導(dǎo)電塞；在該互連結(jié)構(gòu)上形成蝕刻停止層；在該蝕刻停止層上方形成介電層；在該介電層上方接合娃襯底；在該娃襯底中形成半導(dǎo)體材料的第二導(dǎo)電塞和第三導(dǎo)電塞，其中配置該第二導(dǎo)電塞用于電連接第一導(dǎo)電塞，以及配置第三導(dǎo)電塞用于充當(dāng)抗靜摩擦力凸塊；形成與第二導(dǎo)電部件電連接的MEMS器件；以及形成位于硅襯底上并被第二導(dǎo)電塞封閉的接合焊盤。在方法的一個實(shí)施例中，半導(dǎo)體材料包含多晶硅和硅鍺中的一種；以及硅襯底包含高阻硅材料。在另一個實(shí)施例中，該方法進(jìn)一步包括將蓋頂襯底通過接合焊盤接合于MEMS襯底。在又一個實(shí)施例中，形成第二導(dǎo)電塞進(jìn)一步包括在硅襯底上沉積材料層；蝕刻材料層和硅襯底以在其中形成通孔；在材料層和硅襯底的通孔中形成半導(dǎo)體材料的第二導(dǎo)電塞；以及移除材料層，從而使第二導(dǎo)電塞從硅襯底中突出。在又一個實(shí)施例中，形成接合焊盤包括形成位于硅襯底上并被第二導(dǎo)電塞的突出部分圍繞的接合焊盤。在又一個實(shí)施例中，形成MEMS器件包括蝕刻硅襯底以將介電層暴露出來；蝕刻介電層；采用蝕刻停止層和第二導(dǎo)電塞在縱向和橫向上停止蝕刻。在又一個實(shí)施例中，介電層包括氧化硅；蝕刻停止層包括氮化鋁；以及蝕刻介電層使用氫氟酸蝕刻劑。在又一個實(shí)施例中，該方法進(jìn)一步包括將蓋頂襯底通過接合焊盤接合于MEMS襯底；蝕刻 MEMS襯底以在其中形成通孔；以及在通孔和MEMS襯底中沉積金屬層，形成與第二導(dǎo)電塞電連接的焊料凸塊。在又一個實(shí)施例中，該方法進(jìn)一步包括切割MEMS襯底和蓋頂襯底，形成多個MHMS器件。本發(fā)明還提供了用于形成MEMS結(jié)構(gòu)的方法的另一個實(shí)施例。該方法包括在MEMS襯底上形成互連結(jié)構(gòu)，該互連結(jié)構(gòu)具有導(dǎo)電線和半導(dǎo)體材料的第一導(dǎo)電塞；在該互連結(jié)構(gòu)上形成蝕刻停止層；在該蝕刻停止層上方形成介電層；在該介電層上方接合硅襯底；蝕刻硅襯底以在其中形成通孔，將介電層暴露出來；形成半導(dǎo)體材料的第二導(dǎo)電塞，該第二導(dǎo)電塞與第一導(dǎo)電塞電連接，并被配置為進(jìn)一步作為抗靜摩擦力凸塊；蝕刻硅襯底以形成與第二導(dǎo)電部件電連接的MEMS器件；形成位于硅襯底上并被第二導(dǎo)電塞封閉的接合焊盤；將蓋頂襯底通過接合焊盤接合至MEMS襯底；蝕刻MEMS襯底以在其中形成通孔；以及在通孔和MEMS襯底中沉積金屬層，形成與第二導(dǎo)電凸塊電連接的焊料凸塊。上面論述了若干實(shí)施例的部件，使得本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以更好地理解其后的具體描述。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，可以很容易地使用本發(fā)明作為基礎(chǔ)來設(shè)計(jì)或更改其他工藝和結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到與本文所介紹的實(shí)施例相同的目的和/或?qū)崿F(xiàn)相同的優(yōu)點(diǎn)。本領(lǐng)域技術(shù)人員也應(yīng)該意識到，這種等效構(gòu)造并不背離本發(fā)明的精神和范圍，并且在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以進(jìn)行多種變化、替換以及改變。
權(quán)利要求
1.一種微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)結(jié)構(gòu)，所述MEMS結(jié)構(gòu)包括 MEMS襯底； 半導(dǎo)體材料的第一導(dǎo)電塞和第二導(dǎo)電塞，被設(shè)置在所述MEMS襯底上，其中所述第一導(dǎo)電塞被配置為用于電互連，所述第二導(dǎo)電塞被配置為抗靜摩擦カ凸塊； MEMS器件，被配置在所述MEMS襯底上，并且與所述第一導(dǎo)電塞電連接；以及蓋頂襯底，接合至所述MEMS襯底，使得所述MEMS器件被封閉在所述蓋頂襯底和所述MEMS襯底之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的MEMS結(jié)構(gòu)，其中，所述第一導(dǎo)電塞和所述第二導(dǎo)電塞的所述半導(dǎo)體材料選自由多晶硅、硅鍺、及其組合構(gòu)成的組，或者 進(jìn)ー步包括 所述半導(dǎo)體材料的第三導(dǎo)電塞，被設(shè)置在所述MEMS襯底上，并與所述第一導(dǎo)電塞電連接; 第一介電材料層，被設(shè)置在所述MEMS襯底上,并且嵌有所述第三導(dǎo)電塞； 蝕刻停止層，被設(shè)置在所述第一介電材料層上，并且包含氮化鋁(AlN)、碳化硅(SiC)、低應(yīng)カ氮化硅(SiN)、和氧化鋁(Al2O3)中的至少ー種；以及 第二介電材料層，被設(shè)置在所述蝕刻停止層上，并且嵌有所述第一導(dǎo)電塞，或者其中所述MEMS襯底包括硅襯底、玻璃襯底和神化鎵(GaAs)襯底中的ー種，或者其中所述蓋頂襯底包括互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)襯底、MEMS襯底、及其組合中的ー種，或者 進(jìn)ー步包括互連結(jié)構(gòu)，所述互連結(jié)構(gòu)被設(shè)置在所述蓋頂襯底上，其中所述互連結(jié)構(gòu)包括鎢塞和金屬線，或者 其中，所述第一導(dǎo)電塞和所述第二導(dǎo)電塞的所述半導(dǎo)體材料選自由多晶硅、硅鍺、及其組合構(gòu)成的組，并且進(jìn)ー步包括所述半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電線，所述導(dǎo)電線被設(shè)置在所述MEMS襯底上，并且連接至所述第一導(dǎo)電塞，或者 進(jìn)ー步包括接合部件，形成在所述MEMS襯底上，并且被配置為被所述第一導(dǎo)電塞包圍，其中 所述接合部件具有從所述第一導(dǎo)電塞凹陷的表面；以及 所述蓋頂襯底通過所述接合部件與所述蓋頂襯底接合在一起，或者 其中 所述MEMS襯底進(jìn)一歩包括通孔和被設(shè)置在所述通孔中的金屬部件；以及所述金屬部件延伸穿過所述MEMS襯底，電連接至在遠(yuǎn)離所述第一導(dǎo)電塞的所述MEMS襯底的表面上設(shè)置的焊料凸塊部件，并且進(jìn)一歩通過所述第一導(dǎo)電塞電連接至所述MEMS器件。
3.一種微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)結(jié)構(gòu)，所述MEMS結(jié)構(gòu)包括 第一襯底； 第一多晶娃塞，被設(shè)置在所述第一襯底上，其中所述第一多晶娃塞被配置為用于電互連； MEMS器件，被配置為位于所述第一襯底上，并且與所述第一多晶硅塞電連接；以及 第二襯底，接合至所述第一襯底，使得所述MEMS器件被封閉。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的MEMS結(jié)構(gòu)，進(jìn)一歩包括 第二多晶硅塞，被設(shè)置在所述第一襯底上，并且與所述第一多晶硅塞電連接； 第一介電材料層，被設(shè)置在所述第一襯底上，并且嵌有所述第二多晶硅塞； 蝕刻停止層，被設(shè)置在所述第一介電材料層上； 第二介電材料層，被設(shè)置在所述蝕刻停止層上，并且嵌有所述第一多晶硅塞；以及第三導(dǎo)電塞，嵌入所述第二介電材料層中，鄰近所述MEMS器件，并且被配置為抗靜摩擦力凸塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的MEMS結(jié)構(gòu)，其中，所述蝕刻停止層包含氮化鋁，或者 其中，所述第一多晶硅塞和所述蝕刻停止層進(jìn)一歩起到在蝕刻エ藝期間停止蝕刻以制造所述MEMS器件的作用。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的MEMS結(jié)構(gòu)，其中 所述第一襯底包括硅襯底、玻璃襯底和神化鎵(GaAs)襯底中的ー種；以及 第二襯底包括互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)襯底、MEMS襯底、及其組合中的ー種，或者 其中 所述第一襯底和所述第二襯底通過接合部件接合在一起，所述接合部件被配置為被所述第一多晶娃塞圍繞；以及 所述第一多晶硅塞進(jìn)ー步起到保護(hù)環(huán)的作用，以防止接合エ藝期間的擠壓問題，從而接合所述第一襯底和所述第二襯底，或者其中 所述第一襯底進(jìn)一歩包括通孔和在所述通孔中設(shè)置的金屬部件；以及所述金屬部件延伸穿過所述第一襯底，電連接至在所述遠(yuǎn)離所述第一多晶硅塞的第一襯底的表面上設(shè)置的焊料凸塊部件，并進(jìn)一歩通過所述第一多晶硅塞電連接至所述MEMS器件，或者 進(jìn)ー步包括引線接合焊盤和焊料凸塊中的ー種，被設(shè)置在所述第二襯底上，并且通過所述第一多晶硅塞連接至所述MEMS器件。
7.一種用于形成MEMS結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括 在MEMS襯底上形成互連結(jié)構(gòu)，所述互連結(jié)構(gòu)具有導(dǎo)電線和半導(dǎo)體材料的第一導(dǎo)電塞； 在所述互連結(jié)構(gòu)上形成蝕刻停止層； 在所述蝕刻停止層上方形成介電層； 在所述介電層上方接合娃襯底； 在所述硅襯底中形成所述半導(dǎo)體材料的第二導(dǎo)電塞和第三導(dǎo)電塞，其中，所述第二導(dǎo)電塞被配置為與所述第一導(dǎo)電塞電連接，所述第三導(dǎo)電塞被配置為抗靜摩擦カ凸塊； 形成與所述第二導(dǎo)電部件電連接的MEMS器件；以及 形成位于所述硅襯底上并且被所述第二導(dǎo)電塞圍繞的接合焊盤。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中 所述半導(dǎo)體材料包含多晶硅和硅鍺中的ー種；以及 所述硅襯底包含高阻硅材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，進(jìn)ー步包括將蓋頂襯底通過所述接合焊盤接合至所述MEMS襯底，并且 其中形成所述第二導(dǎo)電塞進(jìn)ー步包括 在所述硅襯底上沉積材料層； 蝕刻所述材料層和所述硅襯底以在其中形成通孔； 在所述材料層和所述硅襯底的所述通孔中形成所述半導(dǎo)體材料的所述第二導(dǎo)電塞；以及 移除所述材料層，使得所述第二導(dǎo)電塞從所述硅襯底中突出出來，并且其中，形成接合焊盤包括形成位于所述硅襯底上并且被所述第二導(dǎo)電塞的突出部分圍繞的接合焊盤。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，進(jìn)ー步包括 將蓋頂襯底通過所述接合焊盤接合至所述MEMS襯底； 蝕刻所述MEMS襯底以在其中形成通孔；以及 在所述通孔和所述MEMS襯底中沉積金屬層，形成與所述第二導(dǎo)電塞電連接的焊料凸塊。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)結(jié)構(gòu)的實(shí)施例，該MEMS結(jié)構(gòu)包括MEMS襯底；在該MEMS襯底上設(shè)置的半導(dǎo)體材料的第一導(dǎo)電塞和第二導(dǎo)電塞，其中第一導(dǎo)電塞被配置為用于電互連，以及第二導(dǎo)電塞被配置為抗靜摩擦力凸塊；被配置在該MEMS襯底上并與第一導(dǎo)電塞電連接的MEMS器件；以及蓋頂襯底，該蓋頂襯底接合至該MEMS襯底，從而該MEMS器件被封閉在MEMS襯底和蓋頂襯底之間。本發(fā)明還提供了一種具有可移動部件的半導(dǎo)體器件及其制造方法。
文檔編號B81B7/00GK102815659SQ201210010820
公開日2012年12月12日 申請日期2012年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月10日
發(fā)明者朱家驊, 張貴松, 林宗賢 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司