[发明专利]MEMS器件及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种MEMS器件及其制作方法。

背景技术

MEMS(Micro Electro Mechanical System，微机电装置)技术是今年来高速发展的一项高新技术，是对微米/纳米（micro/nanotechnology）材料进行设计、加工、制造、测量和控制的技术。MEMS装置主要是由机械构件、光学系统、驱动部件、电控系统集成为一个整体单元的微型系统。MEMS技术通常应用在微机电器件的制作，所述微机电器件包括：位置传感器、旋转装置或者惯性传感器等，所述惯性传感器例如加速度传感器、陀螺仪和声音传感器等。

现有技术利用MEMS技术在一个半导体衬底上制作微机电器件（MEMS 器件），然后利用CMOS技术在另一半导体衬底上制作控制电路，然后利用引线框架(Leadframe)将控制电路与微机电器件电连接，从而形成微机电装置。因此，现有的微机电装置需要利用两个半导体芯片制作，从而使得现有的微机电装置的成本较高。通常，含有控制电路的半导体衬底与形成有微机电器件的半导体衬底是并列排布在引线框架内，因此，现有的微机电装置的体积较大，从而微机电装置的集成度不高，无法满足应用中便携性的要求。

发明内容

本发明解决的问题是如何提高MEMS器件的集成度。

为解决上述问题，本发明技术方案提供一种MEMS器件的制作方法，包括：提供第一半导体衬底和第二半导体衬底，所述第一半导体衬底中形成有CMOS控制电路，所述第二半导衬底包括第一区域和第二区域；在第一半导体衬底上形成第一介质层，所述第一介质层中具有第一金属互连结构，第一金属互连结构与CMOS控制电路相连；在部分第一介质层上形成牺牲层；形成覆盖第一介质层和牺牲层的键合层；将第二半导体衬底与键合层键合在一起；形成贯穿第二半导体衬底的第一区域与键合层的若干第一通孔，第一通孔暴露出第一金属互连结构的表面；在第一通孔的侧壁和第二半导体衬底表面形成隔离层；在第一通孔中填充导电材料，形成导电插塞，导电插塞的下端与第一金属互连结构相连；在隔离层中形成第二金属互连结构，第二金属互连结构的一端与第二半导体衬底的第一区域相连，第二金属互连结构的另一端与导电插塞的上端相连；形成贯穿第二半导体衬底的第二区域和部分键合层的若干第二通孔，沿第二通孔去除所述第二半导体衬底的第二区域底部的牺牲层，形成空腔，释放出MEMS器件的可动电极。

可选的，所述隔离层的材料为氧化硅。

可选的，隔离层的形成工艺为化学气相沉积。

可选的，所述键合层的材料为氧化硅，牺牲层的材料为无定形碳。

可选的，所述键合工艺为直接键合。

可选的，第一通孔的侧壁为倾斜侧壁，且第一通孔的开口的宽度大于第一通孔底部的宽度。

可选的，所述第一通孔的侧壁与第一半导体衬底表面的夹角为80～90度。

可选的，所述第一通孔的形成工艺为等离子体刻蚀。

可选的，所述导电材料为掺杂的多晶硅、铜、铝或钨。

可选的，在释放MEMS器件的可动电极后，还包括，在可动电极上形成盖帽层。

可选的，在将所述第二半导体衬底与键合层键合在一起之后，对所述第二半导体衬底进行减薄。

可选的，减薄后的第二半导体衬底的厚度为5～50微米。

可选的，所述第一半导体衬底和第二半导体衬底的材料为单晶硅。

本发明技术方案还提供了一种MEMS器件的制作方法，包括：提供第一半导体衬底和第二半导体衬底，所述第一半导体衬底中形成有CMOS控制电路，所述第二半导衬底包括第一区域和第二区域；在半导体衬底上形成第一金属互连结构，第一金属互连结构与CMOS控制电路相连；形成覆盖所述第一半导体衬底和第一金属互连结构的第一介质层；在所述第一介质层中形成空腔；将所述第二半导体衬底与第一介质层键合在一起；形成贯穿所述第二半导体衬底的第一区域和部分第一介质层的若干第一通孔，所述第一通孔暴露出第一金属互连结构的表面；在所述第一通孔的侧壁和第二半导体衬底表面形成隔离层；在第一通孔中填充导电材料，形成导电插塞，导电插塞的下端与第一金属互连结构相连；在所述隔离层中形成第二金属互连结构，所述第二金属互连结构的一端与第二半导体衬底的第一区域相连，第二金属互连结构的另一端与导电插塞的上端相连；形成贯穿第二半导体衬底的第二区域的若干第二通孔，释放出MEMS器件的可动电极，所述可动电极位于空腔上方。

可选的，所述隔离层的材料为氧化硅。

可选的，所述空腔的深度为0.05～5微米。