一種MEMS器件及其加工方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種MEMS器件及其加工方法，包括可動組件，所述可動組件的表面依次設(shè)置有電介質(zhì)層和疏水層。所述MEMS器件的加工方法，包括：形成可動結(jié)構(gòu)層，所述可動結(jié)構(gòu)層包括可動組件；沉積電介質(zhì)層；沉積疏水層。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種MEMS器件及其加工方法
本專利技術(shù)涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種MEMS器件及其加工方法。
技術(shù)介紹
MEMS(MicroElectroMechanicalSystem，微機(jī)電系統(tǒng))器件由于其體積小、成本低、集成性好等特點，已得以越來越廣泛的應(yīng)用在如消費電子、醫(yī)療、汽車等產(chǎn)品中。常見的MEMS器件包括但不限于壓力傳感器、磁傳感器、麥克風(fēng)、加速度計、陀螺儀、紅外傳感器等。在MEMS晶圓制作的過程中,許多可動組件，如梳齒，會因毛細(xì)現(xiàn)象、晃動，而產(chǎn)生接觸；同樣地，在實際使用過程中,上述梳齒會因加速度而產(chǎn)生接觸。這些接觸如果無法自行恢復(fù)分離,即稱為發(fā)生沾黏(stiction)，如圖1所示，這會造成MEMS器件失效或芯片短路燒毀。常見的解決方法是在硅結(jié)構(gòu)表面利用自組裝膜(Self-AssemblyMonolayer，SAM)的方式使用硅烷基長碳鏈高分子(如Perfluorodecyltrichlorosilane、FDTS)對表面進(jìn)行疏水改質(zhì)。這些化學(xué)分子改變硅表面化學(xué)特性，降低表面化學(xué)能，能讓沾黏發(fā)生的機(jī)率下降。然而這層化學(xué)薄膜并不能避免在使用過程中，因梳齒觸碰導(dǎo)致的短路問題，同時其熱穩(wěn)定性也不佳,常常在后續(xù)工藝流程中產(chǎn)生斷裂使得沾黏發(fā)生的機(jī)率增加并且影響腔體真空度，如圖2所示。
技術(shù)實現(xiàn)思路
鑒于現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本專利技術(shù)提供一種MEMS器件，包括可動組件，所述可動組件的表面依次設(shè)置有電介質(zhì)層和疏水層。進(jìn)一步地，所述電介質(zhì)層采用氧化硅。進(jìn)一步地，所述電介質(zhì)層采用SiOx，其中x＝0.1～2。進(jìn)一步地，所述電介質(zhì)層的厚度范圍為1～10000埃。進(jìn)一步地，所述疏水層采用金屬氧化物或金屬氮化物。進(jìn)一步地，所述疏水層采用HfOx，其中x＝0.1～2。進(jìn)一步地，所述疏水層的厚度范圍為1～10000埃。本專利技術(shù)還提供了一種MEMS器件加工方法，其包括：形成可動結(jié)構(gòu)層，所述可動結(jié)構(gòu)層包括可動組件；沉積電介質(zhì)層；沉積疏水層。進(jìn)一步地，提供第一晶圓，所述可動結(jié)構(gòu)層被設(shè)置為與所述第一晶圓相連接。進(jìn)一步地，所述第一晶圓為所述MEMS器件的蓋帽晶圓或互連晶圓。進(jìn)一步地，所述電介質(zhì)層采用氧化硅。進(jìn)一步地，所述電介質(zhì)層采用SiOx，其中x＝0.1～2。進(jìn)一步地，所述電介質(zhì)層的厚度范圍為1～10000埃。進(jìn)一步地，所述疏水層采用金屬氧化物或金屬氮化物。進(jìn)一步地，所述疏水層采用HfOx，其中x＝0.1～2。進(jìn)一步地，所述疏水層的厚度范圍為1～10000埃。技術(shù)效果：本專利技術(shù)利用半導(dǎo)體常見的氧化物在硅片表面形成一電介質(zhì)層/疏水層之雙層結(jié)構(gòu)，如氧化硅/氧化鉿(SiOx/HfOx)，讓表面既可維持疏水特性，HfOx表面水接觸角可大于100度,同時SiOx可作為短路屏障。本專利技術(shù)的雙層薄膜相較于傳統(tǒng)SAM所使用的化學(xué)分子有著更佳的熱穩(wěn)定性和表面覆蓋率，能有效地降低制造過程以及使用過程中所造成的表面化學(xué)特性衰減。以下將結(jié)合附圖對本專利技術(shù)的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說明，以充分地了解本專利技術(shù)的目的、特征和效果。附圖說明圖1是MEMS器件中梳齒結(jié)構(gòu)發(fā)生沾黏的示意圖；圖2是利用FDTS對MEMS器件中梳齒結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行化學(xué)改質(zhì)的示意圖；圖3是本專利技術(shù)的一個較佳實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖3中A處的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5至圖8是本專利技術(shù)的一個實施例的加工過程中的各結(jié)構(gòu)示意圖；圖9至圖11是本專利技術(shù)的另一個實施例的加工過程中的各結(jié)構(gòu)示意圖；圖12是以圖8結(jié)構(gòu)為例的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖，其中示例性地示出了兩組介質(zhì)層覆蓋情況不同的梳齒結(jié)構(gòu)。具體實施方式在本專利技術(shù)的實施方式的描述中，需要理解的是，術(shù)語“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”、“順時針”、“逆時針”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本專利技術(shù)和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對專利技術(shù)的限制。附圖為原理圖或者概念圖，各部分厚度與寬度之間的關(guān)系，以及各部分之間的比例關(guān)系等等，與其實際值并非完全一致。圖3示出了本實施例的MEMS器件，其中包括可動結(jié)構(gòu)層100、晶圓200和晶圓300。可動結(jié)構(gòu)層100上制作有可動組件101，如梳齒等；晶圓200上設(shè)置有深槽201，可動組件101被設(shè)置在與深槽201相配合的位置；晶圓300上制作有用于與可動結(jié)構(gòu)層100上的結(jié)構(gòu)互連的電路和線路。晶圓300、可動結(jié)構(gòu)層100和晶圓200依次層疊設(shè)置，可動結(jié)構(gòu)層100分別與晶圓200和晶圓300相連接，如采用鍵合工藝將其與晶圓進(jìn)行連接。如圖4所示，可動結(jié)構(gòu)層100的可動組件101上設(shè)置有雙層薄膜，分別為電介質(zhì)層102和疏水層103。電介質(zhì)層102被設(shè)置在可動組件101表面，疏水層103被設(shè)置在電介質(zhì)層102遠(yuǎn)離可動組件101的表面上。本實施例中，電介質(zhì)層102采用氧化硅SiOx，其中x＝0.1～2，厚度范圍為1～10000埃。疏水層103可以采用半導(dǎo)體制程工藝中的常見金屬氧化物或金屬氮化物，如Al2O3、Ta2O3、TiN等。本實施例中，疏水層103采用氧化鉿HfOx，其中x＝0.1～2，厚度范圍為1～10000埃。本實施例的MEMS器件設(shè)置了降低梳齒沾黏、短路的雙層表面結(jié)構(gòu)。通過在結(jié)構(gòu)表面上生長雙層介質(zhì)層以達(dá)到絕緣和表面改質(zhì)來同時實現(xiàn)防短路和防沾黏的功用。本實施例的MEMS器件的一種加工方法，包括：提供晶圓200，晶圓200可以是例如硅晶圓。在晶圓200上形成深槽201，深槽201的圖案與后續(xù)需要加工的可動組件101的圖案相配合，后續(xù)形成可動組件101的刻蝕主要是位于深槽201所在的區(qū)域。以上深槽201的形成是通過在晶圓200上執(zhí)行光刻/刻蝕工藝完成的，如涂布光刻膠后曝光顯影形成深槽201的圖案，再通過刻蝕將曝露的晶圓200刻蝕至預(yù)定深度，再執(zhí)行去膠工藝，從而形成深槽201。鑒于深槽201的深度較深，也可采用濕法腐蝕以縮短加工時間。在一些實施例中，也可以采用硬掩膜作為刻蝕阻擋層，即先在晶圓200上沉積硬掩膜層，如氧化硅、氮化硅等，通過光刻/刻蝕工藝將硬掩膜層圖案化，形成深槽201的圖案，再進(jìn)行刻蝕工藝，如濕法腐蝕，將曝露的晶圓200刻蝕至預(yù)定深度，從而形成深槽201。提供晶圓400，晶圓400用于形成可動結(jié)構(gòu)層100。如圖5所示，將晶圓200與晶圓400鍵合連接，具體可以是先在晶圓200表面沉積鍵合介質(zhì)層，本實施例中采用二氧化硅作為鍵合介質(zhì)層，通過采用硅-二氧化硅熔融鍵合將晶圓200與晶圓400相連接。將晶圓400減薄至預(yù)定厚度，即形成了可動結(jié)構(gòu)層100。在可動結(jié)構(gòu)層100正對深槽201的區(qū)域采用深反應(yīng)離子刻蝕(DeepReactiveIonEtc本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
1.一種MEMS器件，包括可動組件，其特征在于，所述可動組件的表面依次設(shè)置有電介質(zhì)層和疏水層。/n

【技術(shù)特征摘要】
1.一種MEMS器件，包括可動組件，其特征在于，所述可動組件的表面依次設(shè)置有電介質(zhì)層和疏水層。


2.如權(quán)利要求1所述的MEMS器件，其特征在于，所述電介質(zhì)層采用氧化硅。


3.如權(quán)利要求1所述的MEMS器件，其特征在于，所述電介質(zhì)層采用SiOx，其中x＝0.1～2。


4.如權(quán)利要求1所述的MEMS器件，其特征在于，所述電介質(zhì)層的厚度范圍為1～10000埃。


5.如權(quán)利要求1所述的MEMS器件，其特征在于，所述疏水層采用金屬氧化物或金屬氮化物。


6.如權(quán)利要求1所述的MEMS器...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：鄒波，陳義洋，
申請(專利權(quán))人：深迪半導(dǎo)體上海有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：上海;31