[发明专利]MEMS集成压力传感器和麦克风器件及其形成方法

说明书

本发明要求于2013年3月14日提交的标题为“MEMS Pressure Sensor,Motion Sensor,and Microphone Devices and Methods of Forming Same”的第61/783,401号美国临时申请的优先权，其内容结合于此作为参考。

相关申请的交叉引用

本发明涉及以下同天提交的共同待决和共同转让的专利申请：“MEMS Integrated Pressure Sensor Devices and Methods of Forming Same”(代理人案号：TSM13-0152)；“MEMS Integrated Pressure Sensor Devices having Isotropic Cavities and Methods of Forming Same”（代理人案号：TSM13-0154）；“MEMS Integrated Pressure Sensor and Microphone Devices having Through Vias and Methods of Forming Same”（代理人案号：TSM13-0155）以及“MEMS Device and Methods of Forming Same”（代理人案号:TSM13-0175）。

技术领域

本发明总的来说涉及微机电系统（“MEMS”），更具体地，涉及MEMS集成压力传感器和麦克风器件及其形成方法。

背景技术

微机电系统越来越受欢迎，特别是当这种器件被最小化并且集成到集成电路制造工艺中时。然而，MEMS器件将它们自身独特的要求引入到了集成工艺中。电互连MEMS器件是个独特的挑战领域。具体而言，将MEMS压力传感器件、MEMS麦克风器件以及其他器件（例如，运动传感器器件）集成到同一集成电路制造工艺中已经提出了多种挑战。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种形成微机电（MEMS）器件的方法，包括：提供MEMS晶圆，其中，部分MEMS晶圆被图案化以提供用于麦克风器件的第一膜和用于压力传感器件的第二膜；将载体晶圆接合至MEMS晶圆；蚀刻载体晶圆，以将用于麦克风器件的第一膜暴露于周围环境；图案化MEMS衬底并且去除MEMS晶圆的部分第一牺牲层，以形成MEMS结构；将盖晶圆接合至MEMS晶圆的与载体晶圆相对的一侧，以形成包括MEMS结构的第一密封腔体；以及在用于压力传感器件的第二膜的相对侧形成第二密封腔体和暴露于周围环境的腔体。

优选地，第一密封腔体的压力级由盖晶圆和MEMS器件之间的接合工艺限定。

优选地，在用于压力传感器件的第二膜的相对侧形成第二密封腔体和暴露于周围环境的腔体包括：将载体晶圆接合至MEMS晶圆以及蚀刻盖晶圆。

优选地，在用于压力传感器件的第二膜的相对侧形成第二密封腔体和暴露于周围环境的腔体还包括：从盖晶圆中去除临时操作晶圆。

优选地，在用于压力传感器件的第二膜的相对侧形成第二密封腔体和暴露于周围环境的腔体包括：将盖晶圆接合至MEMS晶圆以及蚀刻载体晶圆。

优选地，该方法还包括；提供盖晶圆，提供盖晶圆包括：提供具有金属线的半导体晶圆；在金属线上方形成共形氧化物层；在共形氧化物层上方形成薄膜层；以及在薄膜层上方形成多个第一接合件。

优选地，该方法还包括：形成将多个第一接合件的至少一部分电连接至金属线的接触塞。

优选地，该方法还包括：浅蚀刻部分薄膜层，以形成一个或多个凸块，并且将盖晶圆接合至MEMS晶圆包括：将一个或多个凸块与MEMS结构相对准。

优选地，将盖晶圆接合至MEMS晶圆的与载体晶圆相对的一侧上包括：多个第一接合件和设置在MEMS晶圆的与载体晶圆相对的一侧的多个第二接合件之间的共晶接合工艺。

优选地，该方法还包括：在第一牺牲层中形成空位。

优选地，去除部分第一牺牲层包括：蒸汽氟化氢（蒸汽HF）蚀刻工艺。

优选地，盖晶圆是包括有源电路的CMOS晶圆。

优选地，将载体晶圆接合至MEMS晶圆包括：将MEMS晶圆的接合层用作界面，并且提供MEMS晶圆还包括：在MEMS衬底上方形成第一牺牲层；在第一牺牲层上方形成介电层；图案化介电层，以形成第一膜和第二膜；在介电层上方形成蚀刻停止层；在蚀刻停止层上方形成第二牺牲层；以及在第二牺牲层上方形成接合层。

优选地，将载体晶圆接合至MEMS器件包括：熔融接合工艺。