一種mems器件結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微機電系統(tǒng)制造領(lǐng)域，特別是涉及一種MEMS器件結(jié)構(gòu)的制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]微機電系統(tǒng)(MEMS,Micro-Electro-Mechanical System)是一種先進的制造技術(shù)平臺。它是以半導(dǎo)體制造技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的。MEMS技術(shù)采用了半導(dǎo)體技術(shù)中的光刻、腐蝕、薄膜等一系列的現(xiàn)有技術(shù)和材料，因此從制造技術(shù)本身來講，MEMS中基本的制造技術(shù)是成熟的。但MEMS更側(cè)重于超精密機械加工，并要涉及微電子、材料、力學(xué)、化學(xué)、機械學(xué)諸多學(xué)科領(lǐng)域。它的學(xué)科面也擴大到微尺度下的力、電、光、磁、聲、表面等物理學(xué)的各分支。
[0003]微機電系統(tǒng)是微米大小的機械系統(tǒng)，其中也包括不同形狀的三維平板印刷產(chǎn)生的系統(tǒng)。這些系統(tǒng)的大小一般在微米到毫米之間。在這個大小范圍中日常的物理經(jīng)驗往往不適用。比如由于微機電系統(tǒng)的面積對體積比比一般日常生活中的機械系統(tǒng)要大得多，其表面現(xiàn)象如靜電、潤濕等比體積現(xiàn)象如慣性或熱容量等要重要。它們一般是由類似于生產(chǎn)半導(dǎo)體的技術(shù)如表面微加工、體型微加工等技術(shù)制造的。其中包括更改的硅加工方法如壓延、電鍍、濕蝕刻、干蝕刻、電火花加工等等。微機電系統(tǒng)是指集微型傳感器、執(zhí)行器以及信號處理和控制電路、接口電路、通信和電源于一體的微型機電系統(tǒng)，是一個獨立的智能系統(tǒng)。主要由傳感順、作動器和微能源三大部分組成。微機電系統(tǒng)具有以下幾個基本特點，微型化、智能化、多功能、高集成度。微機電系統(tǒng)，它是通過系統(tǒng)的微型化、集成化來探索具有新原理、新功能的元件和系統(tǒng)微機電系統(tǒng)。微機電系統(tǒng)涉及航空航天、信息通信、生物化學(xué)、醫(yī)療、自動控制、消費電子以及兵器等應(yīng)用領(lǐng)域。微機電系統(tǒng)的制造工藝主要有集成電路工藝、微米/納米制造工藝、小機械工藝和其他特種加工工種。微機電系統(tǒng)技術(shù)基礎(chǔ)主要包括設(shè)計與仿真技術(shù)、材料與加工技術(shù)、封裝與裝配技術(shù)、測量與測試技術(shù)、集成與系統(tǒng)技術(shù)等。
[0004]現(xiàn)有的一種MEMS器件結(jié)構(gòu)的制作方法如下:
[0005]步驟一，提供半導(dǎo)體襯底及鍵合襯底，所述半導(dǎo)體襯底表面形成有鋁鍵合層以及位于所述鋁鍵合層外圍的鋁焊盤，所述鋁焊盤及鋁鍵合層表面覆蓋有器件結(jié)構(gòu)，所述鍵合襯底表面具有可與所述鋁鍵合層形成密封配合的環(huán)形凸起；
[0006]步驟二，采用光刻工藝將所述鋁焊盤及鋁鍵合層表面的器件結(jié)構(gòu)去除，露出所述鋁焊盤及鋁鍵合層，此時，鋁焊盤及鋁鍵合層表面會形成一層氧化鋁層；
[0007]步驟三，為了增強鍵合強度，需要采用DHF工藝去除所述鋁鍵合層表面的氧化鋁層，由于DHF工藝的非選擇性，同時，所述鋁焊盤表面的氧化鋁層也會被去除；
[0008]步驟四，藉由所述鋁鍵合層及環(huán)形凸起鍵合所述半導(dǎo)體襯底及所述鍵合襯底，形成空腔結(jié)構(gòu)；
[0009]步驟五，切割所述鍵合襯底，去除所述環(huán)形凸起外圍的半導(dǎo)體材料，露出所述半導(dǎo)體襯底表面的鋁焊盤，以供后續(xù)連線所用。
[0010]通過以上方法獲得的MEMS結(jié)構(gòu)具有以下缺點:DHF工藝去除所述鋁焊盤表面的金屬氧化層后，會改變鋁焊盤表面的特性和電勢，使其容易吸附在切割工藝的過程中鍵合襯底產(chǎn)生的粉塵顆粒，最終導(dǎo)致鋁焊盤被腐蝕而影響性能。
[0011]為了克服以上工藝缺陷，一種解決的方案是在切割后的沖洗過程中增大沖洗力度，但是這種做法很容易導(dǎo)致一些器件結(jié)構(gòu)被破壞，而導(dǎo)致整個器件失效。
[0012]鑒于以上缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種可以有效解決上述問題的MEMS器件結(jié)構(gòu)的制作方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種MEMS器件結(jié)構(gòu)的制作方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中由于金屬焊盤吸附半導(dǎo)體粉塵顆粒而影響器件性能的問題。
[0014]為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種MEMS器件結(jié)構(gòu)的制作方法，包括步驟:
[0015]I)提供第一半導(dǎo)體襯底及第二半導(dǎo)體襯底，所述第一半導(dǎo)體襯底表面形成有微結(jié)構(gòu)區(qū)、包圍于所述微結(jié)構(gòu)區(qū)的金屬鍵合層、以及位于所述金屬鍵合層外圍的金屬焊盤，所述第二半導(dǎo)體襯底表面具有可與所述金屬鍵合層形成密封配合的環(huán)形凸起；
[0016]2)采用預(yù)清洗工藝去除所述金屬鍵合層及金屬焊盤表面的金屬氧化層；
[0017]3)藉由所述金屬鍵合層及環(huán)形凸起鍵合所述第一半導(dǎo)體襯底及第二半導(dǎo)體襯底；
[0018]4)對所述環(huán)形凸起外圍的第二半導(dǎo)體襯底進行切割，并在切割道中保留預(yù)設(shè)厚度的半導(dǎo)體層；
[0019]5)于所述第二半導(dǎo)體襯底表面粘貼黏性薄膜；
[0020]6)將切割道中保留的半導(dǎo)體層壓斷，并撕去所述黏性薄膜，以將斷裂后的第二半導(dǎo)體襯底去除。
[0021]作為本發(fā)明的MEMS器件結(jié)構(gòu)的制作方法的一種方案，所述第一半導(dǎo)體襯底及第二半導(dǎo)體襯底的材料為硅。
[0022]作為本發(fā)明的MEMS器件結(jié)構(gòu)的制作方法的一種方案，所述金屬焊盤及所述金屬鍵合層的材料為鋁。
[0023]作為本發(fā)明的MEMS器件結(jié)構(gòu)的制作方法的一種方案，步驟2)所述的預(yù)清洗工藝為稀釋氫氟酸清洗DHF工藝。
[0024]作為本發(fā)明的MEMS器件結(jié)構(gòu)的制作方法的一種方案，步驟3)采用金硅共晶鍵合工藝對所述金屬鍵合層及環(huán)形凸起進行鍵合。
[0025]作為本發(fā)明的MEMS器件結(jié)構(gòu)的制作方法的一種方案，步驟4)所述的切割工藝為機械切割工藝。
[0026]作為本發(fā)明的MEMS器件結(jié)構(gòu)的制作方法的一種方案，步驟4)所述的預(yù)設(shè)厚度為20 ?30um。
[0027]作為本發(fā)明的MEMS器件結(jié)構(gòu)的制作方法的一種方案，步驟5)所述黏性薄膜為藍膜。
[0028]作為本發(fā)明的MEMS器件結(jié)構(gòu)的制作方法的一種方案，步驟6)采用滾輪滾壓的方式將切割道中保留的半導(dǎo)體層壓斷。
[0029]作為本發(fā)明的MEMS器件結(jié)構(gòu)的制作方法的一種方案，所述第一半導(dǎo)體襯底中還形成有CMOS器件結(jié)構(gòu)。
[0030]如上所述，本發(fā)明提供一種MEMS器件結(jié)構(gòu)的制作方法，包括步驟:1)提供第一半導(dǎo)體襯底及第二半導(dǎo)體襯底，所述第一半導(dǎo)體襯底表面形成有微結(jié)構(gòu)區(qū)、包圍于所述微結(jié)構(gòu)區(qū)的金屬鍵合層、以及位于所述金屬鍵合層外圍的金屬焊盤，所述第二半導(dǎo)體襯底表面具有可與所述金屬鍵合層形成密封配合的環(huán)形凸起；2)采用預(yù)清洗工藝去除所述金屬鍵合層及金屬焊盤表面的金屬氧化層；3)藉由所述金屬鍵合層及環(huán)形凸起鍵合所述第一半導(dǎo)體襯底及第二半導(dǎo)體襯底；4)對所述環(huán)形凸起外圍的第二半導(dǎo)體襯底進行切割，并在切割道中保留預(yù)設(shè)厚度的半導(dǎo)體層；5)于所述第二半導(dǎo)體襯底表面粘貼黏性薄膜；6)將切割道中保留的半導(dǎo)體層壓斷，并撕去所述黏性薄膜，以將斷裂后的第二半導(dǎo)體襯底去除。本發(fā)明通過切割工藝、貼膜工藝及滾輪滾壓工藝實現(xiàn)了 MEMS器件鍵合襯底的切割，可以有效地避免切割過程半導(dǎo)體顆粒被金屬焊盤吸附而導(dǎo)致被腐蝕的缺陷。本發(fā)明工藝簡單，適用于工業(yè)生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0031]圖1顯示為本發(fā)明的MEMS器件結(jié)構(gòu)的制作方法各步驟流程示意圖。
[0032]圖2顯示為本發(fā)明的MEMS器件結(jié)構(gòu)的制作方法步驟I)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖3顯示為本發(fā)明的MEMS器件結(jié)構(gòu)的制作方法步驟2)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]圖4顯示為本發(fā)明的MEMS器件結(jié)構(gòu)的制作方法步驟3)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]圖5顯示為本發(fā)明的MEMS器件結(jié)構(gòu)的制作方法步驟4)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]圖6顯示為本發(fā)明的MEMS器件結(jié)構(gòu)的制作方法步驟5)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037]圖7?圖9顯示為本發(fā)明的MEMS器件結(jié)構(gòu)的制作方法步驟6)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038]元件標(biāo)號說明
[0039]101第一半導(dǎo)體襯底
[0040]102微結(jié)構(gòu)區(qū)
[0041]103金屬鍵合層
[0042]104金屬焊盤
[0043]105金屬氧化層
[0044]106第二半導(dǎo)體襯底
[0045]107環(huán)形凸起
[0046]108金硅合金層
[0047]109切割道
[0048]110黏性薄膜
[0049]111滾輪
[0050]Sll?S16 步驟I)?步驟6)
【具體實施方式】
[0051]以下通過特定的具體實例說明本發(fā)明的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的【具體實施方式】加以實施或應(yīng)用，本說明書中的各項細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進行各種修飾或改變。
[0052]請參閱圖1?圖9。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實際實施時的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
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