[发明专利]锗层图形化方法及硅基MEMS运动传感器的制造方法

说明书

本发明公开了一种锗层图形化方法，包括步骤：步骤11、在硅晶圆表面形成锗层；步骤12、光刻定义出锗层需要刻蚀的区域；步骤13、进行第一次锗刻蚀，完成后在刻蚀区域外保留一定厚度的锗层；步骤14、进行去除锗基聚合物的原位刻蚀处理，原位刻蚀处理中锗层需要刻蚀的区域外的硅通过所保留的锗层保护；步骤15、进行第二次锗刻蚀将锗层需要刻蚀的区域的锗层全部去除；步骤16、进行光刻胶的剥离。本发明公开了一种硅基MEMS运动传感器的制造方法。本发明能降低聚合物残留，提高产品良率。

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路制造工艺方法，特别是涉及一种深硅刻蚀方法。本发明还涉及一种硅基MEMS运动传感器的制造方法。

背景技术

如图1所示，是硅基MEMS运动传感器的示意图，包括了3片键合在一起的硅晶圆，即第一硅晶圆101、第二硅晶圆102和第三硅晶圆103。

其中，硅基MEMS运动传感器的主体部分形成于第二硅晶圆102上，第一硅晶圆101作为第二硅晶圆102的封盖层，第二硅晶圆103上形成CMOS集成电路，通过CMOS集成电路对硅基MEMS运动传感器进行控制。

第一硅晶圆101上形成有空腔1。

硅基MEMS运动传感器的主体部分包括了固定电极和可动电极，固定电极和可动电极之间间隔由沟槽3，沟槽3通过深硅刻蚀工艺实现，也即固定电极和可动电极是通过深硅刻蚀实现。其中空腔1在位置上和可动电极相对应并为可动电极的移动提供空间。通过固定电极和可动电极的相对位置的变化，能够实现运动状态的检查，如实现压力传感器，加速度传感器等，这在智能设备如智能手机、汽车和医疗等方面都有很好的应用。

第三硅晶圆103形成有CMOS集成电路，CMOS集成电路的顶部形成有层间膜5，各层层间膜5之间具有金属层，并通过顶层金属层(TM)6实现电极的引出。

第一硅晶圆101和第二硅晶圆102之间通过氧化层如二氧化硅层2键合在一起。

第三硅晶圆103和第二硅晶圆102之间通过共晶键合(Eutectic Bonding)。令，第一硅晶圆101是和第二硅晶圆102的第一面键合，则第三硅晶圆103会和第二硅晶圆102的第二面键合，第一面和第二面为第二硅晶圆102的正反两面。

通常，共晶键合中，第一键合层4为形成于第二硅晶圆102的固定电极的第二面上的锗层4，第二键合层7为形成于顶层金属层6和层间膜5表面的金属层组成；第二键合层7对应的金属层为多层金属层的叠加层如Ti、TiN和Al的叠加层，或第二键合层7的金属层由单层金属组成。第一键合层4和第二键合层7之间进行共晶键合后，第三硅晶圆103和第二硅晶圆102会接合在一起，且实现电连接。

现有硅基MEMS运动传感器的制造方法中，通常为：

先在第一硅晶圆101上形成空腔1，之后在通过氧化2实现第一硅晶圆101和第二硅晶圆102之间的键合。

之后、通过深硅刻蚀工艺对第二硅晶圆102进行刻蚀并形成沟槽3，沟槽3形成后也就自然形成了固定电极和可动电极。

之后在所述第二硅晶圆102的第二面形成锗层并对锗层4进行图形化形成第一键合层，第一键合层位于固定电极上。

之后、在第三硅晶圆103上形成CMOS集成电路，之后形成层间膜和金属层直至顶层金属层6，最后再最顶部形成钝化层，钝化层一般采用氮化硅形成，在钝化层中开口引出顶层金属层6用于引出电极。之后在顶层金属层6以及钝化层的表面形成第二键合层7。

之后、对第一键合层4和第二键合层7进行共晶键合。