本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0036]本发明一较佳实施例所述的一种MEMS惯性传感器件的制造方法如下述:
[0037]—、制作娃柱垂直导通层3
[0038]1.如图3 (a)所示，使用SOI晶圆，顶层硅311高浓度离子掺杂，降低电阻率，为导通硅柱31提供良好的电导率，顶层硅311厚度可定制，决定导通硅柱31的高度；
[0039]2.在顶层硅311上，使用光刻、深硅蚀刻工艺，蚀刻顶层硅311至氧化层停止层即密封绝缘层33，蚀刻出导通硅柱31以及绝缘空槽34，如图3(b)所示。
[0040]二、制作器件结构层2
[0041]1.根据器件要求，选择合适规格的硅晶圆，如图3(c)所示；
[0042]2.在硅晶圆上，使用光刻、深刻蚀工艺，蚀刻出锚区结构22，蚀刻深度决定锚区结构22的高度，如图3(d)所示；
[0043]三、制作硅盖帽层I
[0044]1.根据器件要求，选择合适规格的硅晶圆，对硅晶圆进行氧化工艺，在晶圆表面形成氧化硅膜，用作氧化绝缘层13，如图3(e)所示；
[0045]2.在硅晶圆上，使用光刻、蚀刻工艺，蚀刻出空腔11，如图3(f)所示，深度由器件要求决定；
[0046]3.将硅晶圆背面减薄，减薄至器件要求厚度，如图3(g)所示。
[0047]四、硅盖帽层1、器件结构层2和硅柱垂直导通层3键合
[0048]1.使用硅硅直接键合工艺，使器件结构层2和硅柱垂直导通层3键合到一起，主要是使器件结构层2的锚区结构22和硅柱垂直导通层3的导通硅柱31键合在一起，保证较低的连接电阻和足够的键合强度，使器件结构层2的主键合面23和硅柱垂直导通层3的主键合面35键合在一起，保证足够的键合强度，如图3(h)所示；
[0049]2.使用减薄抛光工艺，把器件结构层2减薄抛光至器件要求厚度，定义梳齿结构21的高度，如图3(i)所示；
[0050]3.在器件结构层2上，使用光刻、深硅蚀刻工艺，蚀刻出梳齿结构21，如图3( j)所示；
[0051 ] 4.使用硅硅键合工艺，将硅盖帽层I和其它两层键合在一起，保证键合面有足够的强度，如图3(k)所示；
[0052]5.使用减薄工艺，将硅柱垂直导通层3减薄至氧化停止层即密封绝缘层33，保证此层不受到破坏，如图3 (I)所示；
[0053]6.在密封绝缘层33上，使用光刻、蚀刻工艺，蚀刻出金属联线焊盘32与导通硅柱31的金硅接触区域313，如图3 (m)所示；
[0054]7.在密封绝缘层33上，沉积金属，并光刻、蚀刻，做出金属联线焊盘32，如图3(n)所示，然后金属合金化，确保金属和硅之间有较低的接触电阻。
[0055]利用本发明的上述方法制造的MEMS惯性传感器件，如图4所示，其结构主要包括三个部分:硅盖帽层1，器件结构层2以及硅柱垂直导通层3。硅盖帽层I在器件中起到保护及真空封装的作用，其上做有空腔11，作为器件结构层2的动作空间，主键合面12，作为硅盖帽层I和器件结构层2主要键合区域，氧化绝缘层13，作为硅盖帽层I和器件结构层2之间的绝缘层。器件结构层2作为器件的主要结构层完成器件的执行传感功能，主要包括梳齿结构21，锚区结构22以及主键合面23。梳齿结构21为电容感知检测结构，为器件的主要结构区；锚区结构22主要用作电信号的传导引入引出以及相关结构与硅柱垂直导通层3的键合固定；主键合面23主要是器件结构层2和硅盖帽层I以及硅柱垂直导通层3的键合面。硅柱垂直导通层3作为器件电信号与外界信号的导出导入通道，包括导通硅柱31，金属联线焊盘32，密封绝缘层33，绝缘空槽34以及主要键合面35。导通硅柱31连接器件结构层锚区结构22和金属联线焊盘32，用作电信号的导通;密封绝缘层33用来密封整个器件，并且作为金属联线焊盘32和器件之间的绝缘层;绝缘空槽34用作导通硅柱31之间或和同层其它结构之间的绝缘；主要键合面35为硅柱垂直导通层3和器件结构层2的主要键合区。
[0056]以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种MEMS惯性传感器件的制造方法，其特征在于包括步骤: (1)制作硅柱垂直导通层:取SOI晶圆，将顶层硅高浓度离子掺杂后，使用光刻、蚀刻工艺，蚀刻顶层硅至密封绝缘层，蚀刻出导通硅柱以及绝缘空槽； (2)制作器件结构层:取硅晶圆并在其上使用光刻、蚀刻工艺，蚀刻出锚区结构； (3)制作硅盖帽层:取硅晶圆并对其进行氧化，在硅晶圆表面形成氧化硅膜作为氧化绝缘层，然后使用光刻、蚀刻工艺在硅晶圆上蚀刻出空腔； (4)器件结构层与硅柱垂直导通层的键合: (41)使用硅硅直接键合工艺，将器件结构层的锚区结构与硅柱垂直导通层的导通硅柱键合在一起，以及将器件结构层的主键合面与硅柱垂直导通层的主键合面键合在一起； (42)使用光刻、蚀刻工艺在器件结构层上蚀刻出梳齿结构； (5)键合硅盖帽层:使用硅硅键合工艺，将硅盖帽层的主键合面与器件结构层的主键合面键合在一起； (6)使用减薄工艺，将硅柱垂直导通层减薄至密封绝缘层，在密封绝缘层上，使用光刻、蚀刻工艺，蚀刻出用于金属联线焊盘与导通硅柱接触的金硅接触区域； (7)在金娃接触区域上沉积金属，光刻、蚀刻出金属连接焊盘，并将金属合金化。2.根据权利要求1所述的MEMS惯性传感器件的制造方法，其特征在于:所述步骤(3)在蚀刻出空腔后，还包括将硅晶圆背面减薄至预定厚度的操作。3.根据权利要求1所述的MEMS惯性传感器件的制造方法，其特征在于:在所述步骤(42)之前，还包括使用减薄抛光工艺，将器件结构层减薄抛光至预定厚度的步骤。4.一种MEMS惯性传感器件，其特征在于:包括依次通过硅硅键合的硅盖帽层、器件结构层以及硅柱垂直导通层，所述硅盖帽层上具有供所述器件结构层动作的空腔;所述器件结构层上蚀刻有梳齿结构以及与部分所述梳齿结构连接的锚区结构;所述硅柱垂直导通层上蚀刻有分别与各所述锚区结构键合的导通硅柱，以及分别位于各所述导通硅柱周围的绝缘空槽，所述硅柱垂直导通层的密封绝缘层上设有分别与各所述导通硅柱接触的金属联线焊盘。5.根据权利要求4所述的MEMS惯性传感器件，其特征在于:所述硅盖帽层与所述器件结构层为娃晶圆，所述娃柱垂直导通层为SOI晶圆。
【专利摘要】本发明涉及一种MEMS惯性传感器件，其结构包括依次通过硅硅键合的硅盖帽层、器件结构层以及硅柱垂直导通层，所述硅盖帽层上具有供所述器件结构层动作的空腔；所述器件结构层上蚀刻有梳齿结构以及与部分所述梳齿结构连接的锚区结构；所述硅柱垂直导通层上蚀刻有分别与各所述锚区结构键合的导通硅柱，以及分别位于各所述导通硅柱周围的绝缘空槽，所述硅柱垂直导通层的密封绝缘层上设有分别与各所述导通硅柱接触的金属联线焊盘。本发明的MEMS惯性传感器件使用SOI衬底制作硅柱，实现硅柱间空腔隔离以及密封绝缘，通过硅硅直接键合实现晶圆级真空封装。
【IPC分类】G01C21/16, G01C25/00, B81C1/00, B81C3/00, B81B7/00
【公开号】CN105621348
【申请号】CN201511016096
【发明人】李文翔
【申请人】苏州工业园区纳米产业技术研究院有限公司
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2015年12月29日
[0036]本发明一较佳实施例所述的一种MEMS惯性传感器件的制造方法如下述:
[0037]—、制作娃柱垂直导通层3
[0038]1.如图3 (a)所示，使用SOI晶圆，顶层硅311高浓度离子掺杂，降低电阻率，为导通硅柱31提供良好的电导率，顶层硅311厚度可定制，决定导通硅柱31的高度；
[0039]2.在顶层硅311上，使用光刻、深硅蚀刻工艺，蚀刻顶层硅311至氧化层停止层即密封绝缘层33，蚀刻出导通硅柱31以及绝缘空槽34，如图3(b)所示。
[0040]二、制作器件结构层2
[0041]1.根据器件要求，选择合适规格的硅晶圆，如图3(c)所示；
[0042]2.在硅晶圆上，使用光刻、深刻蚀工艺，蚀刻出锚区结构22，蚀刻深度决定锚区结构22的高度，如图3(d)所示；
[0043]三、制作硅盖帽层I
[0044]1.根据器件要求，选择合适规格的硅晶圆，对硅晶圆进行氧化工艺，在晶圆表面形成氧化硅膜，用作氧化绝缘层13，如图3(e)所示；
[0045]2.在硅晶圆上，使用光刻、蚀刻工艺，蚀刻出空腔11，如图3(f)所示，深度由器件要求决定；
[0046]3.将硅晶圆背面减薄，减薄至器件要求厚度，如图3(g)所示。
[0047]四、硅盖帽层1、器件结构层2和硅柱垂直导通层3键合
[0048]1.使用硅硅直接键合工艺，使器件结构层2和硅柱垂直导通层3键合到一起，主要是使器件结构层2的锚区结构22和硅柱垂直导通层3的导通硅柱31键合在一起，保证较低的连接电阻和足够的键合强度，使器件结构层2的主键合面23和硅柱垂直导通层3的主键合面35键合在一起，保证足够的键合强度，如图3(h)所示；
[0049]2.使用减薄抛光工艺，把器件结构层2减薄抛光至器件要求厚度，定义梳齿结构21的高度，如图3(i)所示；
[0050]3.在器件结构层2上，使用光刻、深硅蚀刻工艺，蚀刻出梳齿结构21，如图3( j)所示；
[0051 ] 4.使用硅硅键合工艺，将硅盖帽层I和其它两层键合在一起，保证键合面有足够的强度，如图3(k)所示；
[0052]5.使用减薄工艺，将硅柱垂直导通层3减薄至氧化停止层即密封绝缘层33，保证此层不受到破坏，如图3 (I)所示；
[0053]6.在密封绝缘层33上，使用光刻、蚀刻工艺，蚀刻出金属联线焊盘32与导通硅柱31的金硅接触区域313，如图3 (m)所示；
[0054]7.在密封绝缘层33上，沉积金属，并光刻、蚀刻，做出金属联线焊盘32，如图3(n)所示，然后金属合金化，确保金属和硅之间有较低的接触电阻。
[0055]利用本发明的上述方法制造的MEMS惯性传感器件，如图4所示，其结构主要包括三个部分:硅盖帽层1，器件结构层2以及硅柱垂直导通层3。硅盖帽层I在器件中起到保护及真空封装的作用，其上做有空腔11，作为器件结构层2的动作空间，主键合面12，作为硅盖帽层I和器件结构层2主要键合区域，氧化绝缘层13，作为硅盖帽层I和器件结构层2之间的绝缘层。器件结构层2作为器件的主要结构层完成器件的执行传感功能，主要包括梳齿结构21，锚区结构22以及主键合面23。梳齿结构21为电容感知检测结构，为器件的主要结构区；锚区结构22主要用作电信号的传导引入引出以及相关结构与硅柱垂直导通层3的键合固定；主键合面23主要是器件结构层2和硅盖帽层I以及硅柱垂直导通层3的键合面。硅柱垂直导通层3作为器件电信号与外界信号的导出导入通道，包括导通硅柱31，金属联线焊盘32，密封绝缘层33，绝缘空槽34以及主要键合面35。导通硅柱31连接器件结构层锚区结构22和金属联线焊盘32，用作电信号的导通;密封绝缘层33用来密封整个器件，并且作为金属联线焊盘32和器件之间的绝缘层;绝缘空槽34用作导通硅柱31之间或和同层其它结构之间的绝缘；主要键合面35为硅柱垂直导通层3和器件结构层2的主要键合区。
[0056]以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种MEMS惯性传感器件的制造方法，其特征在于包括步骤: (1)制作硅柱垂直导通层:取SOI晶圆，将顶层硅高浓度离子掺杂后，使用光刻、蚀刻工艺，蚀刻顶层硅至密封绝缘层，蚀刻出导通硅柱以及绝缘空槽； (2)制作器件结构层:取硅晶圆并在其上使用光刻、蚀刻工艺，蚀刻出锚区结构； (3)制作硅盖帽层:取硅晶圆并对其进行氧化，在硅晶圆表面形成氧化硅膜作为氧化绝缘层，然后使用光刻、蚀刻工艺在硅晶圆上蚀刻出空腔； (4)器件结构层与硅柱垂直导通层的键合: (41)使用硅硅直接键合工艺，将器件结构层的锚区结构与硅柱垂直导通层的导通硅柱键合在一起，以及将器件结构层的主键合面与硅柱垂直导通层的主键合面键合在一起； (42)使用光刻、蚀刻工艺在器件结构层上蚀刻出梳齿结构； (5)键合硅盖帽层:使用硅硅键合工艺，将硅盖帽层的主键合面与器件结构层的主键合面键合在一起； (6)使用减薄工艺，将硅柱垂直导通层减薄至密封绝缘层，在密封绝缘层上，使用光刻、蚀刻工艺，蚀刻出用于金属联线焊盘与导通硅柱接触的金硅接触区域； (7)在金娃接触区域上沉积金属，光刻、蚀刻出金属连接焊盘，并将金属合金化。2.根据权利要求1所述的MEMS惯性传感器件的制造方法，其特征在于:所述步骤(3)在蚀刻出空腔后，还包括将硅晶圆背面减薄至预定厚度的操作。3.根据权利要求1所述的MEMS惯性传感器件的制造方法，其特征在于:在所述步骤(42)之前，还包括使用减薄抛光工艺，将器件结构层减薄抛光至预定厚度的步骤。4.一种MEMS惯性传感器件，其特征在于:包括依次通过硅硅键合的硅盖帽层、器件结构层以及硅柱垂直导通层，所述硅盖帽层上具有供所述器件结构层动作的空腔;所述器件结构层上蚀刻有梳齿结构以及与部分所述梳齿结构连接的锚区结构;所述硅柱垂直导通层上蚀刻有分别与各所述锚区结构键合的导通硅柱，以及分别位于各所述导通硅柱周围的绝缘空槽，所述硅柱垂直导通层的密封绝缘层上设有分别与各所述导通硅柱接触的金属联线焊盘。5.根据权利要求4所述的MEMS惯性传感器件，其特征在于:所述硅盖帽层与所述器件结构层为娃晶圆，所述娃柱垂直导通层为SOI晶圆。
【专利摘要】本发明涉及一种MEMS惯性传感器件，其结构包括依次通过硅硅键合的硅盖帽层、器件结构层以及硅柱垂直导通层，所述硅盖帽层上具有供所述器件结构层动作的空腔；所述器件结构层上蚀刻有梳齿结构以及与部分所述梳齿结构连接的锚区结构；所述硅柱垂直导通层上蚀刻有分别与各所述锚区结构键合的导通硅柱，以及分别位于各所述导通硅柱周围的绝缘空槽，所述硅柱垂直导通层的密封绝缘层上设有分别与各所述导通硅柱接触的金属联线焊盘。本发明的MEMS惯性传感器件使用SOI衬底制作硅柱，实现硅柱间空腔隔离以及密封绝缘，通过硅硅直接键合实现晶圆级真空封装。
【IPC分类】G01C21/16, G01C25/00, B81C1/00, B81C3/00, B81B7/00
【公开号】CN105621348
【申请号】CN201511016096
【发明人】李文翔
【申请人】苏州工业园区纳米产业技术研究院有限公司
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2015年12月29日
再多了解一些
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