本發明涉及半導體領域，具體地，本發明涉及一種mems器件及其制備方法、電子裝置。

背景技術：

隨著半導體技術的不斷發展，在傳感器(motionsensor)類產品的市場上，智能手機、集成cmos和微機電系統(mems)器件日益成為最主流、最先進的技術，并且隨著技術的更新，這類傳動傳感器產品的發展方向是規模更小的尺寸，高質量的電學性能和更低的損耗。

其中，mems傳感器廣泛應用于汽車電子：如tpms、發動機機油壓力傳感器、汽車剎車系統空氣壓力傳感器、汽車發動機進氣歧管壓力傳感器(tmap)、柴油機共軌壓力傳感器；消費電子：如胎壓計、血壓計、櫥用秤、健康秤，洗衣機、洗碗機、電冰箱、微波爐、烤箱、吸塵器用壓力傳感器，空調壓力傳感器，洗衣機、飲水機、洗碗機、太陽能熱水器用液位控制壓力傳感器；工業電子：如數字壓力表、數字流量表、工業配料稱重等。

在mems器件制備過程中，需要正背面作工藝，通常在底部晶圓正面會形成一些圖案，例如空腔、凹槽等，當對所述底部晶圓反轉進行背面工藝時，正面的空腔(cavity)會破裂，使器件的制備失敗。

因此需要對目前mems器件的制備方法作進一步的改進，以便消除上述各種弊端。

技術實現要素：

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。

本發明為了克服目前存在問題，提供了一種mems器件的制備方法，包括：

步驟s1：提供底部晶圓，在所述底部晶圓的正面形成有空腔；

步驟s2：在所述空腔的表面形成保護層，以覆蓋所述空腔；

步驟s3：提供頂部晶圓并和所述底部晶圓相接合；

步驟s4：反轉所述步驟s3中接合后的元件，并在所述底部晶圓的背面形成凹槽，露出所述空腔的底部。

可選地，所述步驟s2包括：

步驟s211：在所述底部晶圓的正面以及所述空腔表面形成干膜層，以覆蓋所述底部晶圓和所述空腔；

步驟s212：對所述干膜層進行曝光，以去除所述底部晶圓表面的所述干膜層，在所述空腔的表面形成保護層。

可選地，所述步驟s2包括：

步驟s221：在所述底部晶圓的正面以及所述空腔表面形成保護層，以覆蓋所述底部晶圓和所述空腔；

步驟s222：沉積犧牲材料層，以完全填充所述空腔。

可選地，在所述步驟s4之后，所述方法進一步包括：

步驟s5：去除所述底部晶圓的正面上的所述保護層，以露出所述犧牲材料層；

步驟s6：去除所述犧牲材料層，以露出所述空腔。

可選地，所述步驟s222包括：

步驟s2221：在所述底部晶圓上沉積光刻膠層，以覆蓋所述保護層并填充所述空腔；

步驟s2222：對所述光刻膠層曝光顯影，以去除所述保護層上的所述光刻膠層并完全填充所述空腔。

步驟s2223：對所述光刻膠層進行烘烤，以固化所述空腔中的所述光刻膠層。

可選地，在所述步驟s6中，選用灰化法去除所述犧牲材料層。

可選地，所述保護層選用氧化物層。

本發明提供了一種基于上述的方法制備得到的mems器件。

本發明提供了一種電子裝置，包括上述的mems器件。

本發明為了解決現有技術中存在的問題，提供了一種制備mems器件的方法，在所述方法中在所述底部晶圓中形成空腔之后，在所述空腔形成保護層，或者在形成保護層之后進一步選用犧牲材料層填充所述空腔，以保護所述空腔的輪廓，通過所述設置可以保護正面空腔(cavity)圖形，避免mems器件損壞，改善了mems器件中空腔碎裂的問題，提高了所述mems器件的性能和良率。

本發明的優點在于：

1、有效保護正面空腔(cavity)，避免受到損壞。

2、提高了產品的良率(yield)。

附圖說明

本發明的下列附圖在此作為本發明的一部分用于理解本發明。附圖中示出了本發明的實施例及其描述，用來解釋本發明的裝置及原理。在附圖中，

圖1a-1g為本發明一具體實施方式中中mems器件的制備過程示意圖；

圖2a-2i為本發明另一具體實施方式中所述mems器件的制備過程示意圖；

圖3為本發明一具體實施方式中所述mems器件的制備工藝流程圖。

具體實施方式

在下文的描述中，給出了大量具體的細節以便提供對本發明更為徹底的理解。然而，對于本領域技術人員而言顯而易見的是，本發明可以無需一個或多個這些細節而得以實施。在其他的例子中，為了避免與本發明發生混淆，對于本領域公知的一些技術特征未進行描述。

應當理解的是，本發明能夠以不同形式實施，而不應當解釋為局限于這里提出的實施例。相反地，提供這些實施例將使公開徹底和完全，并且將本發明的范圍完全地傳遞給本領域技術人員。在附圖中，為了清楚，層和區的尺寸以及相對尺寸可能被夸大。自始至終相同附圖標記表示相同的元件。

應當明白，當元件或層被稱為“在...上”、“與...相鄰”、“連接到”或“耦合到”其它元件或層時，其可以直接地在其它元件或層上、與之相鄰、連接 或耦合到其它元件或層，或者可以存在居間的元件或層。相反，當元件被稱為“直接在...上”、“與...直接相鄰”、“直接連接到”或“直接耦合到”其它元件或層時，則不存在居間的元件或層。應當明白，盡管可使用術語第一、第二、第三等描述各種元件、部件、區、層和/或部分，這些元件、部件、區、層和/或部分不應當被這些術語限制。這些術語僅僅用來區分一個元件、部件、區、層或部分與另一個元件、部件、區、層或部分。因此，在不脫離本發明教導之下，下面討論的第一元件、部件、區、層或部分可表示為第二元件、部件、區、層或部分。

空間關系術語例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在這里可為了方便描述而被使用從而描述圖中所示的一個元件或特征與其它元件或特征的關系。應當明白，除了圖中所示的取向以外，空間關系術語意圖還包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附圖中的器件翻轉，然后，描述為“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征將取向為在其它元件或特征“上”。因此，示例性術語“在...下面”和“在...下”可包括上和下兩個取向。器件可以另外地取向(旋轉90度或其它取向)并且在此使用的空間描述語相應地被解釋。

在此使用的術語的目的僅在于描述具體實施例并且不作為本發明的限制。在此使用時，單數形式的“一”、“一個”和“所述/該”也意圖包括復數形式，除非上下文清楚指出另外的方式。還應明白術語“組成”和/或“包括”，當在該說明書中使用時，確定所述特征、整數、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一個或更多其它的特征、整數、步驟、操作、元件、部件和/或組的存在或添加。在此使用時，術語“和/或”包括相關所列項目的任何及所有組合。

為了徹底理解本發明，將在下列的描述中提出詳細的步驟以及詳細的結構，以便闡釋本發明的技術方案。本發明的較佳實施例詳細描述如下，然而除了這些詳細描述外，本發明還可以具有其他實施方式。

實施例一

為了解決現有技術中存在的問題，本發明提供了一種mems器件的制備方法，下面結合附圖1a-1g對所述方法做進一步的說明。

首先，執行步驟101，提供底部晶圓101，并在所述底部晶圓101的正面上形成有空腔。

具體地，如圖1a所示，其中所述底部晶圓101至少包括半導體襯底，所述半導體襯底可以是以下所提到的材料中的至少一種：硅、絕緣體上硅(soi)、絕緣體上層疊硅(ssoi)、絕緣體上層疊鍺化硅(s-sigeoi)、絕緣體上鍺化硅(sigeoi)以及絕緣體上鍺(geoi)等。半導體襯底上可以被定義有源區。

在所述底部晶圓101的正面形成空腔，具體地形成方法包括但并不局限于：圖案化所述底部晶圓，以在所述底部晶圓中形成所述空腔，具體地，例如在所述底部晶圓101上形成圖案化的光刻膠層，以所述光刻膠層為掩膜蝕刻所述底部晶圓101，以在所述底部晶圓上形成所述凹槽。

其中，所述空腔的深度并不局限于某一數值范圍。

執行步驟102，在所述底部晶圓的正面以及所述空腔表面形成干膜層102，以覆蓋所述底部晶圓和所述空腔。

具體地，如圖1b所示，其中，所述干膜層(dry–film)是一種樹脂，包圍在空腔(cavity)周圍，起到了緩沖作用，保護了空腔(cavity)的完整性。

在本發明中所述干膜102的分為三層，一層是pe保護膜，中間是干膜層，另一個是pet保護層，pe層和pet層都只是起保護作用的在壓膜前和顯影前都有必須要去掉的，真正起作用的是中間一層干膜，它具有一定的粘性和良好的感光性。

在本發明的一實施例中，所述干膜的形成方法包括：首先進行前處理，例如對所述底部晶圓進行清理，以去除所述底部晶圓上的雜質；接著進行壓膜(lamination)處理，在該步驟中所述壓膜的條件為110攝氏度；然后接著去除所述pet保護層。然后在130℃的條件下進行靜置180秒，接著進行曝光，然后進行曝光后靜置，在100℃下靜置300秒，最后進行固化，固化條件為在180℃下固化1-2hr。

此外，還可以對所述干膜層進行濃縮(precon)，例如在85℃，相對濕度為85％的條件下濃縮。

執行步驟103，對所述干膜層進行曝光，以去除所述底部晶圓表面的所述干膜層，在所述空腔的表面形成保護層。

具體地，如圖1c所示，所述干膜層(dry–film)是一種樹脂，在所述曝光步驟之后搜書干膜層包圍在空腔(cavity)周圍，起到了緩沖作用，保護了空腔(cavity)的完整性。

執行步驟104，提供頂部晶圓103并和所述底部晶圓相接合。

具體地，如圖1d所示，在該步驟中提供頂部晶圓103，所述頂部晶圓103可以選用本領域的常規材料，例如可以選用硅等。

其中，所述頂部晶圓103具有較大的厚度。

可選地，所述鍵合方法可以選用共晶結合或者熱鍵合的方法鍵合，以形成一體的結構。

在所述接合之前，還可以包括對所述底部晶圓101進行預清洗，以提高所述底部晶圓101的接合性能。具體地，在該步驟中以稀釋的氫氟酸dhf(其中包含hf、h2o2以及h2o)對所述底部晶圓101的表面進行預清洗，其中，所述dhf的濃度并沒嚴格限制，在本發明中優選hf:h2o2:h2o＝0.1-1.5:1:5。

另外，在執行完清洗步驟之后，所述方法還進一步包括將所述底部晶圓101進行干燥的處理。

可選地，選用異丙醇(ipa)對所述底部晶圓101進行干燥。

可選地，本發明所述方法還可以進一步包括：將所述頂部晶圓103研磨打薄，以減小所述頂部晶圓的厚度。

在該步驟中通過研磨減薄的方法打薄所述頂部晶圓，其中所述研磨減薄的參數可以選用本領域中常用的各種參數，并不局限于某一數值范圍，在此不再贅述。

執行步驟105，反轉所述步驟104中接合后的元件，并在所述底部晶圓的背面形成凹槽，露出所述空腔的底部。

具體地，如圖1e-1f所示，在反轉所述底部晶圓之后，所述底部晶圓的背面朝上。

然后圖案化所述底部晶圓的背面，以在所述底部晶圓的背面形成凹槽，露出所述空腔的底部。

具體地，如圖1f所述，在該步驟中在所述底部晶圓的背面上形成光刻膠層并曝光顯影，以形成凹槽圖案。

然后以所述光刻膠層為掩膜蝕刻所述底部晶圓，以在所述底部晶圓中形 成所述凹槽。

最后去除所述光刻膠層，如圖1g所示。

至此，完成了本發明實施例的mems器件制備的相關步驟的介紹。在上述步驟之后，還可以包括其他相關步驟，此處不再贅述。并且，除了上述步驟之外，本實施例的制備方法還可以在上述各個步驟之中或不同的步驟之間包括其他步驟，這些步驟均可以通過現有技術中的各種工藝來實現，此處不再贅述。

本發明為了解決現有技術中存在的問題提供了一種制備mems器件的方法，在所述方法中所述底部晶圓中形成空腔之后，在所述空腔形成保護層，以保護所述空腔的輪廓，通過所述設置可以保護正面空腔(cavity)圖形，避免mems器件損壞，改善了mems器件中空腔碎裂的問題，提高了所述mems器件的性能和良率。

本發明的優點在于：

1、有效保護正面空腔(cavity)，避免受到損壞。

2、提高了產品的良率(yield)。

圖3為本發明一具體實施方式中所述mems器件的制備工藝流程圖，具體包括以下步驟：

步驟s1：提供底部晶圓，在所述底部晶圓的正面形成有空腔；

步驟s2：在所述空腔的表面形成保護層，以覆蓋所述空腔；

步驟s3：提供頂部晶圓并和所述底部晶圓相接合；

步驟s4：反轉所述步驟s3中接合后的元件，并在所述底部晶圓的背面形成凹槽，露出所述空腔的底部。

實施例二

為了解決現有技術中存在的問題，本發明提供了一種mems器件的制備方法，下面結合附圖2a-2i對所述方法做進一步的說明。

首先，執行步驟201，提供底部晶圓201，并在所述底部晶圓201的正面上形成有空腔。

具體地，如圖2a所示，其中所述底部晶圓201至少包括半導體襯底，所述半導體襯底可以是以下所提到的材料中的至少一種：硅、絕緣體上硅(soi)、 絕緣體上層疊硅(ssoi)、絕緣體上層疊鍺化硅(s-sigeoi)、絕緣體上鍺化硅(sigeoi)以及絕緣體上鍺(geoi)等。半導體襯底上可以被定義有源區。

在所述底部晶圓201的正面形成空腔，具體地形成方法包括但并不局限于：圖案化所述底部晶圓，以在所述底部晶圓中形成所述空腔，具體地，例如在所述底部晶圓201上形成圖案化的光刻膠層，以所述光刻膠層為掩膜蝕刻所述底部晶圓201，以在所述底部晶圓上形成所述凹槽。

其中，所述空腔的深度并不局限于某一數值范圍。

執行步驟202，在所述底部晶圓的正面以及所述空腔表面形成保護層202，以覆蓋所述底部晶圓和所述空腔。

具體地，如圖2b所示，其中，保護層選用氧化物層，可以選用本領域常用的氧化物層。

執行步驟203，在所述底部晶圓的正面以及所述空腔表面形成保護層，以覆蓋所述底部晶圓和所述空腔；然后沉積犧牲材料層204，以完全填充所述空腔。

具體地，如圖2c所示，所述犧牲材料層可以選用常用的各種材料，優選容易去除的材料。

例如在該實施例中選用光刻膠層，具體地，在所述底部晶圓上沉積光刻膠層，以覆蓋所述保護層并填充所述空腔，然后對所述光刻膠層曝光顯影，以去除所述保護層上的所述光刻膠層并完全填充所述空腔。

在該步驟中在空腔(cavity)的底部填入光刻膠層pr，增加原本是空心的空腔(cavity)在刻蝕工藝中對等離子沖擊的抵抗力，以保證所述空腔在執行背面蝕刻工藝中(cavity)不發生碎裂，進一步提高mems器件的性能和良率。

執行步驟204，對所述光刻膠層進行烘烤，以固化所述空腔中的所述光刻膠層。

在該步驟中通過烘烤，以固化所述空腔中的所述光刻膠層，提高所述光刻膠層的硬度，增加原本是空心的空腔(cavity)在刻蝕工藝中對等離子沖擊的抵抗力。

執行步驟205，提供頂部晶圓203并和所述底部晶圓相接合。

具體地，如圖2d-2f所示，在該步驟中提供頂部晶圓203，所述頂部晶圓203可以選用本領域的常規材料，例如可以選用硅等。

其中，所述頂部晶圓203具有較大的厚度。

可選地，所述鍵合方法可以選用共晶結合或者熱鍵合的方法鍵合，以形成一體的結構。

在所述接合之前，還可以包括對所述底部晶圓201進行預清洗，以提高所述底部晶圓201的接合性能。具體地，在該步驟中以稀釋的氫氟酸dhf(其中包含hf、h2o2以及h2o)對所述底部晶圓101的表面進行預清洗，其中，所述dhf的濃度并沒嚴格限制，在本發明中優選hf:h2o2:h2o＝0.1-1.5:1:5。

另外，在執行完清洗步驟之后，所述方法還進一步包括將所述底部晶圓101進行干燥的處理。

可選地，選用異丙醇(ipa)對所述底部晶圓201進行干燥。

可選地，本發明所述方法還可以進一步包括：將所述頂部晶圓203研磨打薄，以減小所述頂部晶圓的厚度。

在該步驟中通過研磨減薄的方法打薄所述頂部晶圓，其中所述研磨減薄的參數可以選用本領域中常用的各種參數，并不局限于某一數值范圍，在此不再贅述。

執行步驟206，反轉所述步驟205中接合后的元件，并在所述底部晶圓的背面形成凹槽，露出所述空腔的底部。

具體地，如圖2f-2g所示，在反轉所述底部晶圓之后，所述底部晶圓的背面朝上。

然后圖案化所述底部晶圓的背面，以在所述底部晶圓的背面形成凹槽，露出所述空腔的底部。

具體地，如圖2g所述，在該步驟中在所述底部晶圓的背面上形成光刻膠層并曝光顯影，以形成凹槽圖案。

然后以所述光刻膠層為掩膜蝕刻所述底部晶圓，以在所述底部晶圓中形成所述凹槽。

執行步驟207，去除所述底部晶圓的正面上的所述保護層，以露出所述 犧牲材料層。

具體地，如圖2h所示，去除所述底部晶圓和所述頂部晶圓之間的所述保護層，以露出所述犧牲材料層。

在該步驟中可以選用干法蝕刻或者濕法蝕刻，并不局限于某一種，例如可以選用siconi制程。

執行步驟208，去除所述犧牲材料層，以露出所述空腔。

如圖2i所示，當所述犧牲材料層選用光刻膠時，選用灰化法去除所述犧牲材料層。

至此，完成了本發明實施例的mems器件制備的相關步驟的介紹。在上述步驟之后，還可以包括其他相關步驟，此處不再贅述。并且，除了上述步驟之外，本實施例的制備方法還可以在上述各個步驟之中或不同的步驟之間包括其他步驟，這些步驟均可以通過現有技術中的各種工藝來實現，此處不再贅述。

本發明為了解決現有技術中存在的問題提供了一種制備mems器件的方法，在所述方法中所述底部晶圓中形成空腔之后，在所述空腔形成保護層，在形成保護層之后進一步選用犧牲材料層填充所述空腔，以保護所述空腔的輪廓，通過所述設置可以保護正面空腔(cavity)圖形，避免mems器件損壞，改善了mems器件中空腔碎裂的問題，提高了所述mems器件的性能和良率。

本發明的優點在于：

1、有效保護正面空腔(cavity)，避免受到損壞。

2、提高了產品的良率(yield)。

實施例三

本發明還提供了一種mems器件，，所述mems器件通過實施例1或2中的所述方法制備得到，通過所述方法制備到的mems器件包括：

底部晶圓101，并在所述底部晶圓101的正面上形成有器件圖案。

其中所述底部晶圓101至少包括半導體襯底，所述半導體襯底可以是以下所提到的材料中的至少一種：硅、絕緣體上硅(soi)、絕緣體上層疊硅 (ssoi)、絕緣體上層疊鍺化硅(s-sigeoi)、絕緣體上鍺化硅(sigeoi)以及絕緣體上鍺(geoi)等。

在所述底部晶圓101的正面形成有器件圖案，例如在正面形成有空腔，例如可以包括各種有源器件和無源器件，并不局限于某一種。

在所述底部晶圓上還鍵合有所述頂部晶圓。

所述頂部晶圓103可以選用本領域的常規材料，例如可以選用硅等。所述頂部晶圓上還形成有目標圖案。

其中，在所述頂部晶圓和所述底部晶圓接合之前，在所述空腔中還形成可以去除的保護層或完全填充所述空腔的犧牲材料層，增加原本是空心的空腔(cavity)在刻蝕工藝中對等離子沖擊的抵抗力，以保證所述空腔在執行背面蝕刻工藝中(cavity)不發生碎裂，進一步提高mems器件的性能和良率。

實施例四

本發明還提供了一種電子裝置，包括實施例三所述的mems器件。其中，半導體器件為實施例你所述的mems器件，或根據實施例一或二所述的制備方法得到的mems器件。

本實施例的電子裝置，可以是手機、平板電腦、筆記本電腦、上網本、游戲機、電視機、vcd、dvd、導航儀、照相機、攝像機、錄音筆、mp3、mp4、psp等任何電子產品或設備，也可為任何包括所述mems器件的中間產品。本發明實施例的電子裝置，由于使用了上述的mems器件，因而具有更好的性能。

本發明已經通過上述實施例進行了說明，但應當理解的是，上述實施例只是用于舉例和說明的目的，而非意在將本發明限制于所描述的實施例范圍內。此外本領域技術人員可以理解的是，本發明并不局限于上述實施例，根據本發明的教導還可以做出更多種的變型和修改，這些變型和修改均落在本發明所要求保護的范圍以內。本發明的保護范圍由附屬的權利要求書及其等效范圍所界定。