MEMS器件及其制造方法与流程

本发明的实施例总体涉及半导体领域，更具体地，涉及mems器件及其制造方法。

背景技术：

半导体集成电路(ic)工业已经历了快速的发展。ic材料和设计中的技术进步产生出了一代又一代ic，每代ic都比前一代ic更小且更复杂。在ic的发展进程中，随着几何尺寸(即，利用制造工艺可以形成的最小元件)减小，功能密度(即，每单位芯片面积的互连器件的数量)通常会增大。

最近已开发了微机电系统(mems)器件。mems器件包括利用半导体技术制造的器件，以形成机械和电部件。mems器件施用于加速度计、压力传感器、麦克风、致动器、反射镜、加热器和/或打印机喷嘴中。

在半导体制造工艺中形成的mems器件要求形成具有一定质量的可移动结构。在现有的方法中，提供薄膜层，并且薄膜层被图案化以形成通过弹性(flexible)支撑件连接至其余结构的可移动部分，该弹性支撑件允许可移动部分在某些方向上移动。然而，薄膜结构会导致对mems器件的残余应力，并且劣化mems器件的性能。需要研发具有替代薄膜结构的mems器件，以实现更好的性能。

技术实现要素：

根据本发明的一个方面，提供了一种半导体器件，包括：第一衬底；第二衬底，包括可移动部分并且所述第二衬底位于所述第一衬底上方；第一多晶硅，穿透所述第二衬底并且与所述第二衬底的所述可移动部分的第一侧邻近；第二多晶硅，穿透所述第二衬底并且与所述第二衬底的所述可移动部分的第二侧邻近。

根据本发明的另一方面，提供了一种cmos-mems器件结构，包括：器件晶圆，具有可移动部分；第一多晶硅，邻近于所述器件晶圆的所述可移动部分的第一侧；第二多晶硅，邻近于所述器件晶圆的所述可移动部分的第二侧，所述第二侧与所述第一侧相对；所述器件晶圆与所述第一多晶硅或所述第二多晶硅之间的距离小于约0.5μm。

根据本发明的又一方面，一种制造cmos-mems器件结构的方法，包括：提供第一衬底；在所述第一衬底的上方提供第二衬底；蚀穿所述第二衬底以形成可移动部分；形成穿透所述第二衬底且与所述第二衬底的所述可移动部分的第一侧邻近的第一多晶硅；以及形成穿透所述第二衬底且与所述第二衬底的所述可移动部分的所述第二侧邻近的第二多晶硅。

附图说明

根据具体描述结合参考附图可以更好地理解本发明。应该强调，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘出且仅用于示出的目的。事实上，为了清楚的讨论，各个部件的尺寸可以任意地增大或减小。

图1a是根据某些实施例的mems器件的顶视图；

图1b是根据某些实施例的图1a中所示的mems器件的截面图；

图2是根据某些实施例的mems器件的截面图；

图3a至3h是示出了根据某些实施例的制造图2中所示mems器件的制造步骤的一系列截面图。

具体实施方式

本发明的以下内容提供了许多用于实施不同实施例的不同特征的不同实施例或实例。以下描述组件和配置的具体实例以简化本发明。当然，这仅仅是实例，并不用于限制本发明。例如，第一部件形成在第二部件之上或者上可以包括第一部件和第二部件直接接触的实施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之间形成附加部件，从而使得第一部件和第二部件不直接接触的实施例。此外，本公开可在各个示例中重复参照数字和/或字母。该重复是为了简明和清楚，而且其本身没有规定所述各种实施例和/或结构之间的关系。

进一步地，诸如“在…下面”、“在…下方”、“下”、“在…上方”、“上”等空间相对位置术语在本文中可以用于描述如附图所示的一个元件或部件与另一个(或另一些)元件或部件的关系。除了图中描述的方位外，这些空间相对位置术语旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。器件可以以其他方式定向(旋转90度或在其他方位上)，并因此对本文中使用的空间相对位置描述符进行同样的解释。

尽管设定本发明广泛范围的数值范围和参数是近似值，但在具体实例中所提出的数值被尽可能精确地公布。然而，任何数值固有地包含某些误差，这些误差由相应的测试测量中发现的标准偏差必然产生。并且，正如此处使用的术语“约”一般指在给定值或范围的10％、5％、1％或0.5％内。可选地，术语“约”意味着在本领域普通的技术人员考虑到的可接受的平均数的标准误差内。除了在操作/工作的实例中，或除非另有明确规定，本发明公开的所有的数值范围、总额、数值和百分比，诸如用于材料数量、持续时间、温度、操作条件、数额比率等的那些，应该被理解为在所有情况下被术语“约”修改。因此，除非有相反规定，本发明和所附权利要求设定的数值参数可以是根据要求改变的近似值。每个数值参数应该至少根据记录的有效数字的个数以及应用普通的四舍五入技术来解释。这里范围可以被表示为从一个端点至另一个端点或在两个端点之间。这里公开的所有范围都包括端点，除非另有说明。

本发明总体涉及mems器件。进行下述描述以使本领域的普通技术人员制造和使用本发明并且下述描述是在专利申请及其要求的背景下提出。对本文中描述的优选实施例以及通用原则和特征的各种修改对本领域的普通技术人员来说是显而易见的。因此，本发明不意在限于所示的实施例，而是应被赋予与本文所描述的原理和特征一致的最广范围。

在所描述的实施例中，mems指的是使用类半导体工艺制造的并且呈现出诸如移动或变形能力的机械特性的一类结构或器件。mems通常但不总是与电信号相互作用。mems器件包括但不限于陀螺仪、加速计、磁力仪、压力传感器和射频部件。在一些实施例中，mems器件结构可以包括多个上述mems器件。包含mems器件或mems器件结构的硅晶圆被称为mems晶圆。

在所描述的实施例中，mems器件可以是实现为微机电系统的半导体器件。mems器件结构可以是与多个mems器件的组件相关联的任何部件。设计的(engineered)绝缘体上硅(esoi)晶圆可以是具有在硅器件层或衬底之下的腔体的soi晶圆。覆盖晶圆或处理(handle)晶圆通常是用作绝缘体上硅晶圆中的较薄的硅感测衬底的载体的较厚衬底。覆盖衬底或处理衬底，以及覆盖晶圆或处理晶圆可以互换。在所描述的实施例中，腔体可以是衬底晶圆中的开口或凹槽，而外壳(enclosure)可指完全封闭的空间。

图1示出了根据本发明实施例的mems器件的顶视图。mems器件1包括器件衬底20、多个多晶硅21a、21b、21c、21d、多个电极23a、23b、23c、23d以及导电层22。

器件衬底20包括可移动元件20a。可移动元件20a的第一侧与多晶硅21a相邻，而可移动元件20a的与第一侧相对的第二侧与多晶硅21b相邻。在一个实施例中，可移动元件20a的第一侧与多晶硅21a之间的距离d1，或可移动元件20a的第二侧与多晶硅21b之间的距离d2小于约0.5μm。可移动元件20a可以在多晶硅21a和多晶硅21b之间水平移动。

可移动元件20a与多晶硅21a限定电容器结构。电容器结构的电容由可移动元件20a与多晶硅21a之间的距离确定。相似地，可移动元件20a与多晶硅21b限定电容器结构。电容器结构的电容由可移动元件20a与多晶硅21b之间的距离确定。可移动元件20a的水平移动可以改变可移动元件20a与多晶硅21a或多晶硅21b之间电容器结构的电容。多晶硅21a、21b的导电率与移动元件20a导电率不同。在一个实施例中，可移动元件20a由晶体硅形成。

导电层22位于可移动元件20a的上方。导电层22包括两个电极22a、22b以及绝缘层22c。在一个实施例中，电极22a、22b由钼(mo)形成，并且绝缘层22c由氮化铝(aln)形成。导电层22的电极22a电连接至位于多晶硅21d上方的电极23d，并且导电层22的电极22b电连接至位于多晶硅21c上方的电极23c。在一个实施例中，代表由可移动元件20a与多晶硅21a或多晶硅21b限定的电容器结构的电容变化的信号可以从导电层22的电极22a、22b通过电极23d、23c传输至外部电路(附图中未示出)。在另一个实施例中，控制信号可以通过电极23d、23c从外部电路发送至导电层22的电极22a、22b，以控制可移动元件20a的移动。

电容器的电容被以下等式限定：c＝(ε×a)/d，其中，ε是介电常数，a是电容器的每个电极的面积，并且d是电容器的两个电极之间的距离。基于上述等式，通过增加电极的面积以及减小两个电极之间的距离可以获得高电容。根据本发明的一个实施例，由于可移动元件20a的第一侧与多晶硅21a之间的距离d1，或可移动元件20a的第二侧与多晶硅21b之间的距离d2小于约0.5μm，mems器件1可以比常规的mems器件具有更高的电容。由于mems器件具有较高的电容，mems器件1还可以具有较好的性能。此外，由于多晶硅21a、21b和可移动元件20a可以由具有不同等级导电率的材料制成，可以更灵活地设计由可移动元件20a和多晶硅21a、21b限定的电容器结构。

图1b是图1a中示出的mems器件1沿线a-a’截取的截面图。mems器件1包括处理(handle)衬底10、氧化层11、保护层，器件衬底20、多个多晶硅21a、21b、231c、21d，多个电极23a、23b、23c、23d，以及导电层22。

处理衬底10可以是半导体衬底(例如，硅衬底)或半导体衬底的一部分。处理衬底10可以由硅或其他材料(诸如，硅锗、碳化硅等)形成。处理衬底10k可由低电阻硅形成。可选地，处理衬底10可以是soi衬底。soi衬底可以包括形成在绝缘层(例如，隐埋氧化物)上方的半导体材料(例如，硅、锗等)层，该绝缘层在硅衬底中形成。此外，可以使用的其他衬底包括多层衬底、梯度衬底、混合取向衬底等。

氧化层11在处理衬底10上，并且保护层12在氧化层11上。保护层12作为蚀刻停止层使用，以防止处理衬底10在用于制造器件衬底20的蚀刻工艺中被蚀刻。在一些实施例中，保护层12由低应力氮化物(lsn)制成。

器件衬底20在保护层12的上方。多晶硅21a和多晶硅21b穿透器件衬底20，并且置于保护层12上。在一个实施例中，如图1b所示，多晶硅21a、21b成形为类似锚状结构。因此，多晶硅21a、21b的底部比多晶硅21a、21b穿透通过的孔的直径宽。器件衬底20包括可移动元件20a。可移动元件20a的第一侧与多晶硅21a相邻，并且可移动元件20a的与第一侧相对的第二侧与多晶硅21b相邻。可移动元件20a的第一侧与多晶硅21a形成间隙20g1，可移动元件20a的第二侧与多晶硅21b形成间隙20g2。在一个实施例中，间隙20g1或间隙20g2小于约0.5μm。可移动元件20a可以在多晶硅21a和多晶硅21b之间水平移动。在一个实施例中，器件衬底20具有约20μm至40μm的厚度。使用厚的器件衬底20可以加强mems器件1的结构，以便降低常规mems器件中由薄膜结构的沉积而引起的残余应力。

可移动元件20a与多晶硅21a限定电容器结构。电容器结构的电容由可移动元件20a与多晶硅21a之间的距离确定。类似地，可移动元件20a与多晶硅21b限定电容器结构。电容器结构的电容由可移动元件20a与多晶硅21b之间的距离确定。可移动元件20a的水平移动可以改变可移动元件20a与多晶硅21a或多晶硅21b之间电容器结构的电容。多晶硅21a、21b的导电率与可移动元件20a的导电率不同。在一个实施例中，可移动元件20a由多晶硅形成。

导电层22位于可移动元件20a的上方。导电层22包括两个电极22a、22b以及绝缘层22c。在一个实施例中，电极22a、22b由钼(mo)形成，并且绝缘层22c由aln形成。导电层22的电极22a电连接至位于器件衬底20上方的导电层24a，而导电层24a电连接至位于多晶硅21c上的电极23c。导电层22的电极22b电连接至位于器件衬底20上的导电层24b，并且导电层24b电连接至位于多晶硅21d上的电极23d。电极23c和23d可以连接至外部电路(未示出)，以从导电层传送信号至外部电路，或反之亦然。在一个实施例中，代表由可移动元件20a与多晶硅21a或多晶硅21b限定的电容器结构的电容变化的信号可以从导电层22的电极22a、22b分别通过电极23d、23c传输至外部电路。在另一个实施例中，控制信号可以从外部电路通过电极23d、23c发送至导电层的电极22a、22b，以控制可移动元件20a的移动。在一个实施例中，多晶硅21a和21b上的电极23a和23b分别可以接地以提供接地终端。在另一个实施例中，电极23a和23b可以从多晶硅21a和21b中去除。

电容器的电容被以下等式限定：c＝(ε×a)/d，其中，ε是介电常数，a是电容器的每个电极的面积，并且d是电容器的两个电极之间的距离。基于上述等式，通过增加电极的面积以及减小两电极之间的距离可以获得高电容。根据本发明的一个实施例，由于间隙20g1或间隙20g2小于约0.5μm，mems器件1可以比常规的mems器件具有更高的电容。由于mems器件具有较高的电容，mems器件1还可以具有较好的性能。此外，由于多晶硅21a、21b和可移动元件20a可以由具有不同等级导电率的材料制成，可以更灵活地设计由可移动元件20a和多晶硅21a、21b限定的电容器结构。

图2是根据本发明的一个实施例mems器件2的截面图。mems器件2包括图1b中示出的mems器件1以及cmos晶圆30。

cmos晶圆30可包括衬底31以及互连结构32。衬底31可以包括诸如硅的半导体材料，尽管也可以使用其他半导体材料。多个cmos器件(诸如，晶体管、电容器、电阻、二极管、光电二极管、熔丝等，图中未示出)在衬底31表面形成。此外，互连结构32用于电耦合各cmos器件。互连结构32可以包括介电层，介电层进一步包括低k介电层、非低k介电层(例如钝化层)等。可以由铜、铝、或它们的组合形成的金属线和通孔形成在各介电层中。多个电极33a、33b、33c、33d分别对应于电极23a、23b、23c、23d形成在互连结构32上的预定位置。

cmos晶圆30置于器件衬底20上方。cmos晶圆30的电极33a、33b、33c、33d分别电连接至电极23a、23b、23c、23d，以在cmos晶圆30和器件衬底20之间提供电路径。在一个实施例中，代表由可移动元件20a与多晶硅21a或多晶硅21b限定的电容器结构的电容变化的信号可以从导电层22的电极22a、22b通过cmos晶圆30和器件衬底20之间的电路径传输至coms晶圆30的cmos器件。在另一个实施例中，控制信号可以从coms晶圆30的cmos器件通过cmos晶圆30与器件衬底20之间的电路径发送至导电层的电极22a、22b，以控制可移动元件20a的移动。

cmos晶圆30包括位于与器件衬底20的可移动元件20a相对应位置处的开口30c。因此，cmos晶圆30和器件衬底20可以限定腔体，在cmos晶圆30接合至器件衬底20后，可移动元件20a位于该腔体中。腔体可以增大容置可移动元件20a的空间。增加空间可以降低施加在可移动元件20a上的腔体压力，从而提高mems器件2的性能。

图3a至3h是示出了根据本发明实施例的制造mems器件的各制造步骤的一系列截面图。

参照图3a，提供处理衬底100。处理衬底100可以由硅或其他材料(诸如硅锗、碳化硅等)形成。处理衬底100可以由低电阻硅形成。可选地，处理衬底100可以是soi衬底。soi衬底可以包括形成在绝缘层(例如隐埋氧化物)上方的半导体材料(例如硅、锗等)层，该绝缘层在硅衬底中形成。可以使用的其他衬底包括多层衬底、梯度衬底、混合取向衬底等。

氧化层110形成在处理衬底100上。氧化层110可以是通过对处理衬底100进行热氧化形成的热氧化层。

保护层120形成在氧化层110上方。例如，保护层120可以使用低压力化学汽相沉淀(lpcvd)来沉积。保护层120可以作为蚀刻停止层使用，并且可以由lsn形成。然而，其他材料(诸如氮化铝、氧化铝、碳化硅或其他耐化学蚀刻的介电材料)也可以使用。

氧化层250形成在保护层120上。氧化层250可以通过高密度等离子体(hdp)、化学汽相淀积(cvd)、lpcvd、等离子体增强cvd(pecvd)或其他合适的方法形成。然后，氧化层250被图案化以形成多个开口250h。例如，氧化层250可以使用光刻和蚀刻技术的组合来图案化。此外，可以减薄氧化层250(未示出)直至得到所需要的厚度。减薄工艺可以通过使用合适的技术(例如，研磨、抛光和/或化学蚀刻)来实现。例如，可以使用化学机械抛光(cmp)工艺以减薄氧化层250。

器件衬底200熔融接合至处理衬底100。需要注意的是，在本发明的示例性实施例中，器件衬底200和处理衬底100通过在相对高温度下的熔融接合而接合在一起，这确保在密封mems结构的腔体之前，可以将化学元素从衬底的介电材料中更完全地去除。熔融接合使得对晶圆两侧的高温退火成为可能，这减少了在腔体形成过程中化学元素的脱气(outgassing)。由于具有较高的接合比，通过熔融接合而接合的mems结构比通过金属接合而接合的mems结构具有更强的机械强度。此外，熔融接合允许在mems结构中形成衬底通孔(tsv)而不会降低产量。然而，本发明的概念并不限于此。本领域普通的技术人员能够意识到许多变化、修改和变型。在某些实施例中，本发明的概念还可以应用于其他类型的mems器件组件。例如，器件衬底200可以通过任何合适的技术(例如，阳极接合、共晶接合等)接合于处理衬底100。器件衬底200可以是与处理衬底100基本上相似的衬底。器件衬底200可以被减薄至需要的厚度。减薄工艺可以包括研磨和cmp工艺、回蚀刻工艺或其他可接受的工艺。在一个实施例中，器件衬底的厚度可以在约20μm至40μm的范围内。

参照图3b，器件衬底200上形成有多个导电层220、221、222。导电层可以通过在器件衬底200上沉积电极层、绝缘层、电极层形成。电极层由mo形成，而绝缘层由aln形成。在某些实施例中，导电层通过电镀、物理汽相沉积(pvd)或cvd工艺沉积。本领域普通的技术人员能够意识到许多变化、修改和变型。然后，导电层被蚀刻以形成图3b中所示的分隔开的导电层220、221、222。对导电层220执行进一步的蚀刻工艺，以分离电极220a和电极220b。

为了清楚起见，光刻胶层沉积到导电层上以及被图案化以形成蚀刻掩模的光刻工艺在工艺流程中未示出。在光刻工艺中，蚀刻掩模的尺寸可以被严格控制，并且蚀刻掩模可以由耐受用于蚀刻导电层的蚀刻工艺的任意合适的材料形成。在某些实施例中，使用氮化硅(si3n4)材料的蚀刻掩模。在其他的某些实施例中，光刻胶层可作为蚀刻掩模使用。本领域普通的技术人员能够意识到许多变化、修改和变型。

氧化层260形成在器件衬底220上，以密封导电层220、221、222。氧化层260可以由hdp、cvd、lpcvd、pecvd或其他合适的方法形成。然后氧化层260被图案化以形成多个开口260h。氧化层260可以例如使用光刻和蚀刻技术的组合来图案化。此外，氧化层260可以被减薄(未示出)直至达到需要的厚度。减薄工艺可以通过使用合适的技术(例如研磨、抛光和/或化学蚀刻)实现。例如，可以使用cmp和/或反应离子蚀刻(rie)以减薄氧化层260。

参照图3c，器件衬底200被图案化并且被深蚀刻以穿透器件衬底200，以形成如图3c所示的多个腔体。在某些实施例中，可以根据mems器件的类型来变化图案化和蚀刻技术。例如，用于mems加速计的图案化和蚀刻与用于mems陀螺仪的图案化和蚀刻不同。可以使用现有的蚀刻技术，例如各向异性蚀刻、rie等。保护层120可以作为蚀刻停止层使用，以保护处理晶圆100免受不需要的蚀刻。在某些实施例中，光刻胶层在氧化层260上方被图案化，以易于器件衬底200的蚀刻。

在不使用保护层的常规的技术中，如果不精确控制，施加于器件衬底200的蚀刻工艺可能引起对处理衬底的不需要的蚀刻，因此影响随后制造的mems器件的性能。根据本发明的某些实施例，mems器件的性能可以通过在处理衬底100上设置保护层120来提高。本领域普通的技术人员能够意识到许多变化、修改和变型。

在蚀刻器件衬底200后，氧化层270随后形成在如图3c所示的每个分开的器件衬底段(segment)的侧面。氧化层可以是通过对每个分开的器件衬底段的侧面进行热氧化而形成的热氧化层。在一个实施例中，进行热氧化以控制氧化层的厚度d3使其小于约0.5μm。

参照图3d，多晶硅210被形成以填充如图3c所示的腔体260h。多晶硅210可以使用合适的技术(例如cvd等)沉积到腔体中。在随后的处理步骤中，多晶硅210作为mems器件各种部件(例如，分开的衬底和导电层220、221、222)的保护罩(shield)。多晶硅210还作为接合界面层；因此，其他合适的组合材料(例如硅、非晶硅、掺有杂质的硅、它们的组合等)可以用于代替多晶硅。

由于形成在器件衬底段的侧面上的氧化层的厚度小于约0.5μm，每个器件衬底段与相邻多晶硅之间的距离也可以小于约0.5μm。

然后，如图3d所示，氧化层260被图案化以露出导电层221、222的一部分以及器件衬底200的一部分。氧化层260可以例如使用光刻和蚀刻技术的组合来图案化。

参照图3e，多晶硅层211形成以连接图3d中形成的每个分开的多晶硅210、导电层221、222的露出部分以及器件衬底200的露出的部分。多晶硅层211可以由硅、非晶硅、掺有杂质的硅、它们的组合等制成。

电极230a、230b、230c、230d形成在多晶硅层211上。电极230c形成在导电层221上方，而电极230d形成在导电层222上方。电极230a、230b、230c、230d可以使用多种沉积工艺、光刻图案化工艺、蚀刻工艺或它们的组合而形成在多晶硅层211上。在某些实例中，电极230a、230b、230c、230d包括锗、铝、铜、铝/铜合金、钛、钽、钨、金属硅化物或它们的组合。

参照图3f，多晶硅层211被图案化以形成分开的多晶硅211a、211b、211c、211d。多晶硅层可以例如使用光刻和蚀刻的组合来图案化。

参照图3f和图3g，氧化层250、260的一部分被释放以露出器件衬底200a的一部分和导电层220，以便形成图1b示出的mems器件1。器件衬底200a的露出部分可以在多晶硅211a与多晶硅211b之间水平移动。需要注意的是，氧化释放层中将被释放的部分取决于布局设计。、

可移动部分200a与多晶硅211a限定电容器结构。电容器结构的电容由可移动部分200a与多晶硅211a之间的距离确定。相似地，可移动部分200a与多晶硅211b限定电容器结构。电容器结构的电容由可移动部分200a与多晶硅211b之间的距离确定。可移动部分200a的水平移动可以改变可移动部分200a与多晶硅211a或多晶硅211b之间电容器结构的电容。

电容器的电容被以下等式限定：c＝(ε×a)/d，其中，ε是介电常数，a是电容器每个电极的面积，并且d是电容器两个电极之间的距离。基于上述等式，通过增加电极的面积以及减小两电极之间的距离可以获得高电容。根据本发明的一个实施例，由于可移动部分200a与多晶硅211a或多晶硅211b之间的距离小于约0.5μm，mems器件可以比常规的mems器件具有更高的电容。由于mems器件具有较高的电容，mems器件1还可以具有较好的性能。此外，由于多晶硅211a、211b和可移动部分200a可以由具有不同等级导电率的材料制成，可以更灵活地设计由可移动部分200a和多晶硅211a、211b限定的电容器结构。

参照图3h，图3g中示出的mems器件接合至cmos晶圆300，以形成图2中示出的mems器件。cmos晶圆300可以包括衬底310和互连结构320。衬底310可以包括诸如硅的半导体材料，尽管也可以使用其他半导体材料。多个cmos器件(例如晶体管、电容器、电阻、二极管、光电二极管、熔丝等，图中未示出)在衬底310表面上形成。此外，互连结构320用于电耦合各cmos器件。互连结构320可以包括介电层，介电层进一步包括低k介电层、非低k介电层(例如钝化层)等。由铜、铝、或它们的组合形成的金属线和通孔形成在介电层中。多个电极330a、330b、330c、330d分别对应于电极230a、230b、230c、230d形成在互连结构320上的预定位置处。

cmos晶圆300的电极330a、330b、330c、330d分别电连接至电极230a、230b、230c、230d，以在cmos晶圆300与器件衬底200之间提供电路径。在一个实施例中，代表由可移动元件200a与多晶硅211a或多晶硅211b限定的电容器结构的电容变化的信号可以从导电层220的电极220a、220b通过cmos晶圆300和器件衬底200之间的电路径传输至coms晶圆300的cmos器件。在另一个实施例中，控制信号可以从coms晶圆300的cmos器件通过cmos晶圆300和器件衬底200之间的电路径发送至导电层的电极220a、220b，以控制可移动元件200a的移动。

cmos晶圆300包括位于与器件衬底200的可移动元件200a相对应位置处的开口300c。因此，cmos晶圆300和器件衬底200可以限定腔体，在cmos晶圆300接合至器件衬底200后，可移动元件200a位于该腔体中。腔体可以增大容置可移动元件200a的空间。增大空间可以降低施加在可移动元件200a上的腔体压力，从而提高mems器件的性能。

鉴于上述，本发明的一个优选方面提供一种高性能mems器件，以克服常规mems器件具有的问题。根据本发明的某些实施例，具有薄膜结构的常规mems器件的残余应力问题可以通过使用厚的器件衬底克服。此外，通过减少可移动元件和相邻多晶硅之间的距离，可以得到更高的mems器件的电容器电容，从而提高mems器件的性能。此外，本发明的mems器件的结构更坚固，由于使用蚀刻停止层以保护处理晶圆不受到不需要的蚀刻。

本发明的某些实施例提供一种半导体器件，包括第一衬底、第二衬底、第一多晶硅以及第二多晶硅。第二衬底包括可移动部分，并且位于第一部分上面。第一多晶硅穿透第二衬底，并与第二衬底的可移动部分的第一侧相邻。第二多晶硅穿透第二衬底，并与第二衬底的可移动部分的第二侧相邻。

在一些实施例中，所述第二衬底的所述可移动部分与所述第一多晶硅或所述第二多晶硅之间的距离小于约0.5μm。

在一些实施例中，所述第二衬底的厚度在约20μm至约40μm的范围内。

在一些实施例中，该半导体器件还包括：保护层，位于所述第一衬底和所述第二衬底之间。

在一些实施例中，所述保护层由低应力氮化物(lsn)形成。

在一些实施例中，所述第一多晶硅和所述第二多晶硅的导电率与所述第二衬底的导电率不同。

在一些实施例中，该半导体器件还包括：导电层，位于所述第二衬底的所述可移动部分上。

在一些实施例中，所述导电层由压电材料形成。

在一些实施例中，该半导体器件还包括：第三衬底，位于所述第二衬底上方，所述第三衬底包括与所述导电层电连接的至少两个电极。

本发明的某些实施例提供一种cmos-mems器件结构，包括：器件晶圆、第一多晶硅以及第二多晶硅。器件晶圆具有可移动部分。第一多晶硅与器件晶圆的可移动部分的第一侧邻近。第二多晶硅与器件晶圆的可移动部分的第二侧邻近，其中上述第二侧与第一侧相对。器件晶圆与第一多晶硅或第二多晶硅之间的距离小于约0.5μm。

在一些实施例中，该cmos-mems器件结构还包括：第三多晶硅，邻近于所述器件晶圆的所述可移动部分的第三侧，所述第三侧垂直于所述器件晶圆的所述可移动部分的所述第一侧；以及第四多晶硅，邻近于所述器件晶圆的所述可移动部分的第四侧，所述第四侧与所述第三侧相对。

在一些实施例中，该cmos-mems器件结构还包括：两个电极，位于所述器件晶圆的所述可移动部分的上方，并且分别与所述第三多晶硅和第四多晶硅连接。

在一些实施例中，所述第一多晶硅和所述第二多晶硅的导电率与所述器件晶圆的导电率不同。

在一些实施例中，该，所述器件晶圆的厚度在约20μm至约40μm的范围内。

在一些实施例中，该cmos-mems器件结构，还包括：处理晶圆；以及蚀刻停止层，位于所述处理晶圆与所述器件晶圆之间。

在本发明的某些实施例中，提供一种用于制造cmos-mems器件结构的方法。该方法包括：提供第一衬底；在第一衬底上面提供第二衬底；蚀刻穿过第二衬底，以形成可移动部分；形成穿透第二衬底且与第二衬底的可移动部分的第一侧邻近的第一多晶硅；以及形成穿透第二衬底且与第二衬底的可移动部分的第二侧邻近的第二多晶硅。

在一些实施例中，该方法还包括：在所述第二衬底的所述可移动部分的侧面上形成热氧化层，其中，所述热氧化层的厚度小于约0.5μm。

在一些实施例中，所述第一多晶硅和所述第二多晶硅通过向所述第二衬底的腔体中沉积多晶硅而形成。

在一些实施例中，该方法还包括：在所述第一衬底上沉积蚀刻停止层，其中，所述蚀刻停止层由低应力氮化物形成。

在一些实施例中，所述第一多晶硅和所述第二多晶硅还沉积在所述蚀刻停止层与所述第二衬底之间。

上面论述了多个实施例的部件，使得本领域普通技术人员可以更好地理解本发明的各个方面。本领域普通技术人员应该理解，可以很容易地使用本发明作为基础来设计或修改其他用于执行与本文所介绍实施例相同的目的和/或实现相同优点的处理和结构。本领域普通技术人员还应该意识到，这种等效构造并不背离本发明的精神和范围，并且在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以进行多种变化、替换以及改变。