本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件制造領(lǐng)域，尤其涉及一種鍵合方法、鍵合結(jié)構(gòu)、mems器件及其制作方法。

背景技術(shù)：

1、mems(微電子機(jī)械系統(tǒng))陀螺儀由于其具有可動(dòng)微結(jié)構(gòu)，極易受到劃片和封裝過程中的灰塵、水汽、機(jī)械等因素的影響，從而造成器件損壞或器件性能下降。因此，mems陀螺儀需要?dú)饷苄苑庋b來防止可動(dòng)微結(jié)構(gòu)的損傷，同時(shí)需要維持穩(wěn)定的氣體阻尼系數(shù)，來提高器件性能。

2、共晶鍵合是近年來被廣泛應(yīng)用于加速度計(jì)、陀螺儀以及壓力計(jì)等傳感器的晶圓級真空封裝技術(shù)，并已成為mems器件開發(fā)和實(shí)用化的一種關(guān)鍵技術(shù)。共晶鍵合采用金屬層作為中間鍵合介質(zhì)層，利用了某些共晶合金熔融溫度較低的特點(diǎn)，通過加熱熔融使兩種金屬緊密的結(jié)合在一起，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)鍵合。相比于mems器件常用的其它鍵合方法(陽極鍵合、硅﹣硅直接鍵合以及粘結(jié)劑鍵合來講)，由于使用了金屬介質(zhì)材料，共晶鍵合片具有更低的透氣性，因此可以提供更好的氣密等級。同時(shí)，共晶鍵合需要的密封金屬環(huán)寬度更窄，使得新型mems器件可以滿足更小的封裝尺寸要求。共晶鍵合技術(shù)在形成密封金屬環(huán)的同時(shí)，還為芯片提供了電通路，可以方便的引入垂直互聯(lián)金屬層，實(shí)現(xiàn)晶片堆疊封裝技術(shù)，從而進(jìn)一步降低芯片制造和封裝成本。

3、對于mems陀螺儀的制作常采用鋁鍺共晶鍵合工藝，鋁鍺共晶鍵合的原理是：通過在待鍵合的兩個(gè)硅片表面分別濺射或蒸發(fā)一定厚度比例的鋁鍺金屬層，在較低的溫度下，鋁鍺金屬熔融并相互接觸，經(jīng)過互擴(kuò)散后形成具有共晶成分的鋁鍺液相合金，隨擴(kuò)散時(shí)間的加長，液相合金層不斷加厚，冷卻后液相合金層中的鋁鍺金屬又以自己的原始固相為基礎(chǔ)而長大，不斷交替析出兩種金屬，形成更為穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)鍵合。

4、但受鍵合機(jī)臺(tái)影響，目前的鋁鍺共晶鍵合工藝的鍵合一致性較差，al/ge鍵合總厚度在整片晶圓上的不同區(qū)域存在差異，影響器件性能，并且al/ge鍵合總厚度過薄即過鍵合的狀態(tài)下，al/ge熔融狀態(tài)下的溢流會(huì)造成電路短接，導(dǎo)致器件功能失效，影響器件良率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種鍵合方法、鍵合結(jié)構(gòu)、mems器件及其制作方法，能夠提高鋁鍺鍵合的一致性，進(jìn)而提高mems器件性能。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，第一方面，本發(fā)明提出一種鍵合方法，包括：

3、提供第一襯底；

4、刻蝕所述第一襯底的正面，在所述第一襯底的正面形成第一凸臺(tái)結(jié)構(gòu)和第二凸臺(tái)結(jié)構(gòu)；

5、在所述第一凸臺(tái)結(jié)構(gòu)的頂面形成鍺層；

6、提供第二襯底，并在所述第二襯底的正面形成鋁層；圖案化所述鋁層，在所述第二襯底的正面形成與所述第一凸臺(tái)結(jié)構(gòu)對應(yīng)的第一鋁墊以及與所述第二凸臺(tái)結(jié)構(gòu)對應(yīng)的第二鋁墊；

7、將所述第一襯底的正面與所述第二襯底正面相對，使所述鍺層與所述第一鋁墊對準(zhǔn)、所述第二凸臺(tái)結(jié)構(gòu)與所述第二鋁墊對準(zhǔn)；

8、執(zhí)行共晶鍵合工藝，使所述鍺層與所述第一鋁墊互熔形成鋁鍺互熔鍵合層，并使所述第二凸臺(tái)結(jié)構(gòu)的表面與所述第二鋁墊的表面接觸，所述共晶鍵合工藝的溫度小于鋁的熔點(diǎn)。

9、第二方面，本發(fā)明提出一種鍵合結(jié)構(gòu)，包括：

10、第一襯底，所述第一襯底的底面具有第一凸臺(tái)結(jié)構(gòu)和第二凸臺(tái)結(jié)構(gòu)；

11、第二襯底，位于所述第一襯底的下方，所述第二襯底的頂面與所述第一凸臺(tái)結(jié)構(gòu)的底面之間通過鋁鍺互熔鍵合層鍵合在一起，所述鋁鍺互熔鍵合層由位于所述第一凸臺(tái)結(jié)構(gòu)表面的鍺層和位于所述第二襯底頂面的第一鋁墊互熔形成；

12、所述第二襯底的頂面還設(shè)有第二鋁墊，所述第二鋁墊的頂面與所第二凸臺(tái)結(jié)構(gòu)的底面接觸。

13、第三方面，本發(fā)明提出一種mems器件的制作方法，包括：

14、提供蓋帽晶圓，所述蓋帽晶圓正面形成有多個(gè)開口；

15、提供器件晶圓，將所述器件晶圓的正面與所述蓋帽晶圓的正面鍵合，所述器件晶圓封閉所述開口，形成空腔；

16、刻蝕所述器件晶圓的背面，在所述器件晶圓的背面形成第一凸臺(tái)結(jié)構(gòu)和第二凸臺(tái)結(jié)構(gòu)；

17、在所述第一凸臺(tái)結(jié)構(gòu)的頂面形成鍺層；

18、在所述器件晶圓內(nèi)形成叉指電極結(jié)構(gòu)，所述叉指電極結(jié)構(gòu)位于所述空腔上方；

19、提供基底晶圓，所述基底晶圓的正面形成有絕緣層，所述絕緣層內(nèi)形成有布線層；

20、在所述絕緣層上形成鋁層；

21、圖案化所述鋁層，在所述絕緣層上形成與所述第一凸臺(tái)結(jié)構(gòu)對應(yīng)的第一鋁墊以及與所述第二凸臺(tái)結(jié)構(gòu)對應(yīng)的第二鋁墊；

22、將所述器件晶圓背面與所述基底晶圓的正面相對，使所述第一凸臺(tái)結(jié)構(gòu)與所述第一鋁墊對準(zhǔn)，并使所述第二凸臺(tái)結(jié)構(gòu)與所述第二鋁墊對準(zhǔn)；

23、執(zhí)行共晶鍵合工藝，使所述鍺層與所述第一鋁墊互熔形成鋁鍺互熔鍵合層，并使所述第二凸臺(tái)結(jié)構(gòu)的表面與所述第二鋁墊的表面接觸，所述共晶鍵合工藝的溫度小于鋁的熔點(diǎn)。

24、第四方面，本發(fā)明提出一種mems器件，包括：

25、蓋帽晶圓，所述蓋帽晶圓的底面具有多個(gè)開口；

26、器件晶圓，位于所述蓋帽晶圓的下方，所述器件晶圓的頂面與所述蓋帽晶圓的底面鍵合，所述器件晶圓封閉所述開口，形成空腔；

27、所述器件晶圓的底面具有第一凸臺(tái)結(jié)構(gòu)和第二凸臺(tái)結(jié)構(gòu)，所述器件晶圓內(nèi)具有叉指電極結(jié)構(gòu)，所述叉指電極結(jié)構(gòu)位于所述空腔的下方；

28、基底晶圓，位于所述器件晶圓的下方，所述基底晶圓的頂面具有絕緣層，所述絕緣層內(nèi)具有布線層；

29、所述絕緣層的表面與所述第一凸臺(tái)結(jié)構(gòu)的底面之間通過鋁鍺互熔鍵合層鍵合在一起，所述鋁鍺互熔鍵合層與所述布線層電連接，所述鋁鍺互熔鍵合層由位于所述第一凸臺(tái)結(jié)構(gòu)表面的鍺層和位于所述基底晶圓第一區(qū)域的絕緣層上的第一鋁墊互熔形成；

30、所述絕緣層上還設(shè)有第二鋁墊，所述第二鋁墊的頂面與所述第二凸臺(tái)結(jié)構(gòu)的底面接觸。

31、本發(fā)明的有益效果在于：

32、本發(fā)明的鍵合方法通過在第一襯底正面形成第一凸臺(tái)結(jié)構(gòu)和第二凸臺(tái)結(jié)構(gòu)，并只在第一凸臺(tái)結(jié)構(gòu)表面形成鍺層，然后在第二襯底的正面通過圖案化鋁層形成與第一凸臺(tái)結(jié)構(gòu)對應(yīng)的第一鋁墊以及與第二凸臺(tái)結(jié)構(gòu)對應(yīng)的第二鋁墊，之后通過共晶鍵合工藝將第一鋁墊與第一凸臺(tái)結(jié)構(gòu)上的鍺層鍵合形成鋁鍺互熔鍵合層，并使第二凸臺(tái)結(jié)構(gòu)的表面與第二鋁墊的表面接觸貼合在一起，由于共晶鍵合工藝的溫度低于鋁的熔點(diǎn)，因此位于第二襯底邊緣的第二鋁墊在鍵合過程中并不會(huì)熔化，因此第二鋁墊和第二凸臺(tái)結(jié)構(gòu)可以在第一鋁墊和鍺層互熔過程中限制鋁鍺互熔的高度，即在鍵合過程中，隨著鋁鍺互熔第一襯底與第二襯底之間的距離只能被壓縮至第二鋁墊和第二凸臺(tái)結(jié)構(gòu)二者表面接觸的狀態(tài)，因此鋁鍺互熔的高度就是鍺層的原本厚度，從而通過增加第二凸臺(tái)結(jié)構(gòu)和第二鋁墊的方式使al/ge互熔高度受到限制，有效提高晶圓上不同區(qū)域al/ge互熔鍵合層厚度的一致性。同時(shí)，由于金屬鋁的硬度較低，因此在鍵合過程中通過第二凸臺(tái)結(jié)構(gòu)與第二鋁墊接觸進(jìn)行限位可以減小鍵合晶圓之間的應(yīng)力，從而減小晶圓破裂的概率，提高鍵合工藝的質(zhì)量和器件的良率。

33、進(jìn)一步地，本發(fā)明的鍵合方法通過在第一鋁墊周圍形成包圍第一鋁墊的鈍化層，通過鈍化層能夠阻擋鍵合過程al/ge互熔溢流至器件區(qū)域，從而有效避免鍵合時(shí)al/ge互熔溢流造成電路短接，導(dǎo)致器件功能失效的問題，進(jìn)而提高器件的良率。