一種mems器件及其制作方法
【專利摘要】本發明提供一種MEMS器件及其制作方法，所述方法包括：提供MEMS晶圓，在所述MEMS晶圓的正面形成有圖案化的器件層；在所述MEMS晶圓正面形成具有開口的緩沖層，其中，所述緩沖層的厚度大于所述圖案化的器件層的厚度，所述開口暴露所述圖案化的器件層；在所述緩沖層上形成保護層，其中所述保護層的底部與所述圖案化的器件層的頂部不接觸；反轉所述MEMS晶圓，執行背面工藝。根據本發明的制作方法，由于作為保護層的膠帶的粘性面不與圖案化的器件層接觸，在去除所述膠帶的過程中不會對所述圖案化的器件層造成影響，改善了MEMS器件在去除膠帶(Detape)工藝中產生損傷的現象，保護了器件，提高了所述MEMS器件的性能和良率。
【專利說明】
一種MEMS器件及其制作方法
技術領域
[0001]本發明涉及半導體技術領域，具體而言涉及一種MEMS器件及其制作方法。
【背景技術】
[0002]隨著半導體技術的不斷發展，在傳感器(mot1n sensor)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。
[0003]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。
[0004]在MEMS領域中，所述MEMS器件的工作原理是由震蕩膜(Membrane)的運動產生電容的變化，利用電容變化量進行運算和工作的，由于器件的功能需求，需要在晶圓正反兩面都要執行工藝過程，以形成功能器件，在目前MEMS器件制備過程中為了保護晶圓正面的器件，往往采取增加膠帶保護(tape)的方式，但是在去除膠帶(tape)的過程中經常發現MEMS器件直接被膠帶(tape)的粘性粘走，造成了良率(Yield)的損失。
[0005]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。

【發明內容】

[0006]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。
[0007]為了克服目前存在的問題，本發明實施例一提供一種MEMS器件的制作方法，包括:
[0008]步驟S1:提供MEMS晶圓，在所述MEMS晶圓的正面形成有圖案化的器件層；
[0009]步驟S2:在所述MEMS晶圓正面形成具有開口的緩沖層，其中，所述緩沖層的厚度大于所述圖案化的器件層的厚度，所述開口暴露所述圖案化的器件層；
[0010]步驟S3:在所述緩沖層上形成保護層，其中所述保護層的底部與所述圖案化的器件層的頂部不接觸；
[0011 ] 步驟S4:反轉所述MEMS晶圓，執行背面工藝。
[0012]進一步，所述緩沖層的材料為光阻。
[0013]進一步，形成所述緩沖層的步驟包括:在所述MEMS晶圓正面形成光阻，對覆蓋所述圖案化的器件層的光阻進行曝光和顯影，以形成暴露所述圖案化的器件層的開口。
[0014]進一步，在所述步驟S3中，所述保護層選用膠帶。
[0015]進一步，所述背部工藝包括:刻蝕所述圖案化的器件層對應區域的MEMS晶圓的背面，直到暴露部分所述圖案化的器件層的底面，以形成背孔。
[0016]進一步，所述方法還進一步包括:
[0017]步驟S5:再次反轉所述MEMS晶圓，以使所述MEMS晶圓的正面朝上；
[0018]步驟S6:依次去除所述MEMS晶圓正面上的所述保護層和所述緩沖層。
[0019]進一步，所述圖案化的器件層對應位于所述MEMS晶圓的uPhone區域，所述開口暴露所述uPhone區域。
[0020]本發明實施例二提供一種基于前述的方法制作獲得的MEMS器件。
[0021]綜上所述，根據本發明的制作方法，由于作為保護層的膠帶的粘性面不與圖案化的器件層接觸，在去除所述膠帶的過程中不會對所述圖案化的器件層造成影響，改善了MEMS器件在去除膠帶(Detape)工藝中產生損傷的現象，保護了器件，提高了所述MEMS器件的性能和良率。
【附圖說明】
[0022]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，用來解釋本發明的原理。
[0023]附圖中:
[0024]圖1A-1F為現有技術中MEMS器件的制作過程示意圖；
[0025]圖1G左圖示出了 MEMS器件未受影響時的掃描電鏡圖，右圖示出了 MEMS器件被膠帶粘走后的掃描電鏡圖；
[0026]圖2A-2G示出了根據本發明的制作方法依次實施所獲得MEMS器件的剖面示意圖；
[0027]圖3示出了根據本發明的制作方法依次實施步驟的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0028]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。
[0029]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。
[0030]應當明白，當元件或層被稱為“在…上”、“與…相鄰”、“連接至IJ”或“耦合至IJ”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”、“直接連接至IJ”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。
[0031]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。
[0032]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。
[0033]為了徹底理解本發明，將在下列的描述中提出詳細的步驟，以便闡釋本發明提出的技術方案。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。
[0034]目前，所述MEMS器件的制備方法如圖1A-1F所示，首先提供MEMS晶圓101，在所述MEMS晶圓101正面形成有圖案化的器件層102，如圖1A所示；接著在所述MEMS晶圓101的正面形成膠帶(tape) 104，其中為了防止膠帶(tape) 104的殘膠不易被去除，在所述膠帶(tape) 104和所述MEMS晶圓101之間形成光刻膠103作為中間層，通過光刻膠剝離(PRStrip)的方式去除光刻膠103以及光刻膠103上的殘膠，避免造成殘膠滯留于MEMS器件上影響器件性能，如圖1B-1C所示。
[0035]然后反轉所述MEMS晶圓101，以使其背面朝上，執行背面工藝，在所述MEMS晶圓101的背面形成背孔105，所述背孔的位置對應圖案化的器件層102，并暴露圖案化的器件層102的部分背面。如圖1D所示。
[0036]再次反轉所述MEMS晶圓101，以使其正面朝上，如圖1E所示。
[0037]最后，如圖1F所示，去除所述膠帶104，在去除所述膠帶104的過程中發現與凹槽的位置相對應區域的MEMS器件102很容易在揭開膠帶時被帶走，造成MEMS器件性能降低甚至失效。圖1G左圖示出了 MEMS器件未受影響時的掃描電鏡圖，右圖示出了 MEMS器件被膠帶粘走后的掃描電鏡圖。
[0038]因此，需要對目前所述方法作進一步的改進，以便能夠消除上述各種問題。
[0039]實施例一
[0040]下面，將參照圖2A-2G及圖3對本發明的MEMS器件的制作方法做詳細描述。
[0041]首先，參考圖2A，提供MEMS晶圓201，在所述MEMS晶圓201的正面形成有圖案化的器件層202。
[0042]其中所述MEMS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。
[0043]圖案化的器件層202可以作為MEMS器件的振膜或背板等器件，但并不局限于該示例。形成所述圖案化的器件層202的方法可以為，首先在所述所述MEMS晶圓201的正面沉積器件材料層，例如振膜、背板等材料，然后在所述器件材料層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器件材料層，以形成圖案化的器件層202。示例性地，所述圖案化的器件層對應位于所述MEMS晶圓的uPhone區域。
[0044]接著，參考圖2C，其中圖2C中左圖為器件的剖視圖，右圖為器件的局部俯視圖，在所述MEMS晶圓201正面形成具有開口 2031的緩沖層203，其中，所述緩沖層203的厚度大于所述圖案化的器件層202的厚度，所述開口 2031暴露所述圖案化的器件層202。
[0045]示例性地，所述緩沖層的材料為光阻。所述光阻的材料可以包括正性光阻、負性光阻或混合光阻的組。
[0046]在一個示例中，當所述緩沖層的材料為光阻時，形成所述緩沖層的方法包括:如圖2B左圖所示，在所述MEMS晶圓201正面形成光阻203a，其中圖2B的左圖為MEMS晶圓的局部剖視圖，右圖為MEMS晶圓的局部俯視圖，左圖中圖案化的器件層對應位于右圖中主芯片區域內，在一個示例中，當所述MEMS器件為uPhone器件時，則圖案化的器件層對應的位于uPhone區域內。如圖2C左圖所示，對覆蓋所述圖案化的器件層202的光阻進行曝光和顯影，以形成暴露所述圖案化的器件層202的開口 2031。對應圖2C右圖可以看出，也可對主芯片區域的光阻進行曝光和顯影，形成暴露主芯片區域的具有開口的光阻203。示例性地，當所述MEMS器件為uPhone器件時，則可對uPhone區域內的光阻進行曝光和顯影，形成暴露所述uPhone區域的開口。
[0047]接著，參考圖2D，在所述緩沖層203上形成保護層204，其中所述保護層204的底部與所述圖案化的器件層202的頂部不接觸。
[0048]具體地，在該步驟中在所述緩沖層203上形成保護層204，所述保護層204與所述開口 2031兩側的緩沖層203直接接觸，并不會和所述開口 2031中的圖案化的器件層202接觸，由于所述緩沖層203的厚度大于所述圖案化的器件層202的厚度，故所述保護層204底部與所述MEMS圖案的頂部之間具有一定的距離，以形成一定的間隔，防止所述保護層204與所述圖案化的器件層202發生接觸。
[0049]可選地，所述保護層204選用膠帶。所述膠帶可以為藍膜膠帶或紫外膠帶，可通過直接貼覆的方法將所述膠帶粘貼于所述緩沖層203之上。
[0050]接著，參考圖2E，反轉所述MEMS晶圓201，執行背面工藝。
[0051]具體地，反轉所述MEMS晶圓201，以使所述MEMS晶圓的正面朝下，背面朝上，其中所述保護層204可以保護所述圖案化的器件層202不受損壞，同時還不會和所述圖案化的器件層202接觸。
[0052]接著執行背面工藝。在一個示例中，所述背部工藝包括:刻蝕所述圖案化的器件層202對應區域的MEMS晶圓201的背面，直到暴露部分所述圖案化的器件層202的底面，以形成背孔205。
[0053]在本實施例中較佳地選擇C-F蝕刻劑來蝕刻，所述C-F蝕刻劑為CF4、CHF3, C4F8和C5F8中的一種或多種。在該實施方式中，所述干法蝕刻可以選用CF4、CHF3，另外加上N2、0)2中的一種作為蝕刻氣氛，其中氣體流量為CF 410-200sccm, CHF310-200sccm,隊或CO 2或0210-400sccm，所述蝕刻壓力為30_150mTorr，蝕刻時間為5_120s。
[0054]在MEMS領域中，電容式MEMS器件的工作原理是由振膜(Membrane)的運動產生電容的變化，利用電容變化量進行運算和工作的，目前為了提高MEMS器件(例如uPhone)的性能，通常在MEMS器件的背面打開背孔(backside hole)來提高聲噪比。
[0055]在另一個示例中，還可以在所述MEMS晶圓的背面形成各種功能圖案和/或器件，其中所述各種功能圖案和/或器件并不局限于某一種，根據MEMS器件的需要進行選擇。
[0056]參考圖2F，再次反轉所述MEMS晶圓201，以使所述MEMS晶圓201的正面朝上。
[0057]接著，參考圖2G，依次去除所述MEMS晶圓201正面上的所述保護層204和所述緩沖層203。
[0058]在一個示例中，當所述保護層204為膠帶時，可采用揭膜機臺直接將所述膠帶揭除的方法來去除所述保護層，上述方法僅是示例性地，可根據保護層材質選擇合適的去除方法。由于所述保護層203并沒有和所述圖案化的器件層202接觸，且器件層202和保護層203之間也不存在緩沖層，因此揭去保護層時，不會使得圖案化的器件層202被一并粘走，因此不會對MEMS器件造成損傷。
[0059]去除所述緩沖層(如光阻)的方法可采用本領域技術人員熟知的任何方法，例如采用灰化方法去除光阻等。
[0060]至此，完成了本發明實施例的MEMS器件制作的相關步驟的介紹。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，本實施例的制作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。
[0061]綜上所述，根據本發明的制作方法，由于作為保護層的膠帶的粘性面不與圖案化的器件層接觸，在去除所述膠帶的過程中不會對所述圖案化的器件層造成影響，改善了MEMS器件在去除膠帶(Detape)工藝中產生損傷的現象，保護了器件，提高了 MEMS器件的性能和良率。
[0062]參照圖3，示出了本發明一個【具體實施方式】依次實施的步驟的工藝流程圖，用于簡要示出整個制作工藝的流程。
[0063]在步驟301中，提供MEMS晶圓，在所述MEMS晶圓的正面形成有圖案化的器件層；
[0064]在步驟302中，在所述MEMS晶圓正面形成具有開口的緩沖層，其中，所述緩沖層的厚度大于所述圖案化的器件層的厚度，所述開口暴露所述圖案化的器件層；
[0065]在步驟303中，在所述緩沖層上形成保護層，其中所述保護層的底部與所述圖案化的器件層的頂部不接觸；
[0066]在步驟304中，反轉所述MEMS晶圓，執行背面工藝；
[0067]在步驟305中，再次反轉所述MEMS晶圓，以使所述MEMS晶圓的正面朝上；
[0068]在步驟306中，依次去除所述MEMS晶圓正面上的所述保護層和所述緩沖層。
[0069]實施例二
[0070]本發明還提供了一種MEMS器件，所述MEMS器件通過實施例一中的所述方法制作得到。
[0071]由于前述的制作方法具有優異的技術效果，通過所述方法制作的MEMS器件不會發生器件層圖案的缺失，因此采用該制作方法形成的半導體器件其具有更高的性能和可靠性。
[0072]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。
【主權項】
1.一種MEMS器件的制作方法，包括: 步驟S1:提供MEMS晶圓，在所述MEMS晶圓的正面形成有圖案化的器件層； 步驟S2:在所述MEMS晶圓正面形成具有開口的緩沖層，其中，所述緩沖層的厚度大于所述圖案化的器件層的厚度，所述開口暴露所述圖案化的器件層； 步驟S3:在所述緩沖層上形成保護層，其中所述保護層的底部與所述圖案化的器件層的頂部不接觸； 步驟S4:反轉所述MEMS晶圓，執行背面工藝。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述緩沖層的材料為光阻。3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，形成所述緩沖層的步驟包括:在所述MEMS晶圓正面形成光阻，對覆蓋所述圖案化的器件層的光阻進行曝光和顯影，以形成暴露所述圖案化的器件層的開口。4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步驟S3中，所述保護層選用膠帶。5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述背部工藝包括:刻蝕所述圖案化的器件層對應區域的MEMS晶圓的背面，直到暴露部分所述圖案化的器件層的底面，以形成背孔。6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還進一步包括: 步驟S5:再次反轉所述MEMS晶圓，以使所述MEMS晶圓的正面朝上； 步驟S6:依次去除所述MEMS晶圓正面上的所述保護層和所述緩沖層。7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述圖案化的器件層對應位于所述MEMS晶圓的uPhone區域，所述開口暴露所述uPhone區域。8.一種基于權利要求1至7之一所述的方法制作獲得的MEMS器件。
【文檔編號】B81C1/00GK105984836SQ201510084495
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年2月16日
【發明人】鄭超, 李衛剛
【申請人】中芯國際集成電路制造(上海)有限公司