【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及半導體器件制造領域，尤其涉及一種鍵合方法、鍵合結構、mems器件及其制作方法。
技術介紹
1、mems(微電子機械系統)陀螺儀由于其具有可動微結構，極易受到劃片和封裝過程中的灰塵、水汽、機械等因素的影響，從而造成器件損壞或器件性能下降。因此，mems陀螺儀需要氣密性封裝來防止可動微結構的損傷，同時需要維持穩定的氣體阻尼系數，來提高器件性能。
2、共晶鍵合是近年來被廣泛應用于加速度計、陀螺儀以及壓力計等傳感器的晶圓級真空封裝技術，并已成為mems器件開發和實用化的一種關鍵技術。共晶鍵合采用金屬層作為中間鍵合介質層，利用了某些共晶合金熔融溫度較低的特點，通過加熱熔融使兩種金屬緊密的結合在一起，進而實現鍵合。相比于mems器件常用的其它鍵合方法(陽極鍵合、硅﹣硅直接鍵合以及粘結劑鍵合來講)，由于使用了金屬介質材料，共晶鍵合片具有更低的透氣性，因此可以提供更好的氣密等級。同時，共晶鍵合需要的密封金屬環寬度更窄，使得新型mems器件可以滿足更小的封裝尺寸要求。共晶鍵合技術在形成密封金屬環的同時，還為芯片提供了電通路，可以方便的引入垂直互聯金屬層，實現晶片堆疊封裝技術，從而進一步降低芯片制造和封裝成本。
3、對于mems陀螺儀的制作常采用鋁鍺共晶鍵合工藝，鋁鍺共晶鍵合的原理是：通過在待鍵合的兩個硅片表面分別濺射或蒸發一定厚度比例的鋁鍺金屬層，在較低的溫度下，鋁鍺金屬熔融并相互接觸，經過互擴散后形成具有共晶成分的鋁鍺液相合金，隨擴散時間的加長，液相合金層不斷加厚，冷卻后液相合金層中的鋁鍺金屬又以自己的原始
4、但受鍵合機臺影響，目前的鋁鍺共晶鍵合工藝的鍵合一致性較差，al/ge鍵合總厚度在整片晶圓上的不同區域存在差異，影響器件性能，并且al/ge鍵合總厚度過薄即過鍵合的狀態下，al/ge熔融狀態下的溢流會造成電路短接，導致器件功能失效，影響器件良率。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種鍵合方法、鍵合結構、mems器件及其制作方法，能夠提高鋁鍺鍵合的一致性，進而提高mems器件性能。
2、為實現上述目的，第一方面，本專利技術提出一種鍵合方法，包括：
3、提供第一襯底；
4、刻蝕所述第一襯底的正面，在所述第一襯底的正面形成第一凸臺結構和第二凸臺結構；
5、在所述第一凸臺結構的頂面形成鍺層；
6、提供第二襯底，并在所述第二襯底的正面形成鋁層；圖案化所述鋁層，在所述第二襯底的正面形成與所述第一凸臺結構對應的第一鋁墊以及與所述第二凸臺結構對應的第二鋁墊；
7、將所述第一襯底的正面與所述第二襯底正面相對，使所述鍺層與所述第一鋁墊對準、所述第二凸臺結構與所述第二鋁墊對準；
8、執行共晶鍵合工藝，使所述鍺層與所述第一鋁墊互熔形成鋁鍺互熔鍵合層，并使所述第二凸臺結構的表面與所述第二鋁墊的表面接觸，所述共晶鍵合工藝的溫度小于鋁的熔點。
9、第二方面，本專利技術提出一種鍵合結構，包括：
10、第一襯底，所述第一襯底的底面具有第一凸臺結構和第二凸臺結構；
11、第二襯底，位于所述第一襯底的下方，所述第二襯底的頂面與所述第一凸臺結構的底面之間通過鋁鍺互熔鍵合層鍵合在一起，所述鋁鍺互熔鍵合層由位于所述第一凸臺結構表面的鍺層和位于所述第二襯底頂面的第一鋁墊互熔形成；
12、所述第二襯底的頂面還設有第二鋁墊，所述第二鋁墊的頂面與所第二凸臺結構的底面接觸。
13、第三方面，本專利技術提出一種mems器件的制作方法，包括：
14、提供蓋帽晶圓，所述蓋帽晶圓正面形成有多個開口；
15、提供器件晶圓，將所述器件晶圓的正面與所述蓋帽晶圓的正面鍵合，所述器件晶圓封閉所述開口，形成空腔；
16、刻蝕所述器件晶圓的背面，在所述器件晶圓的背面形成第一凸臺結構和第二凸臺結構；
17、在所述第一凸臺結構的頂面形成鍺層；
18、在所述器件晶圓內形成叉指電極結構，所述叉指電極結構位于所述空腔上方；
19、提供基底晶圓，所述基底晶圓的正面形成有絕緣層，所述絕緣層內形成有布線層；
20、在所述絕緣層上形成鋁層；
21、圖案化所述鋁層，在所述絕緣層上形成與所述第一凸臺結構對應的第一鋁墊以及與所述第二凸臺結構對應的第二鋁墊；
22、將所述器件晶圓背面與所述基底晶圓的正面相對，使所述第一凸臺結構與所述第一鋁墊對準，并使所述第二凸臺結構與所述第二鋁墊對準；
23、執行共晶鍵合工藝，使所述鍺層與所述第一鋁墊互熔形成鋁鍺互熔鍵合層，并使所述第二凸臺結構的表面與所述第二鋁墊的表面接觸，所述共晶鍵合工藝的溫度小于鋁的熔點。
24、第四方面，本專利技術提出一種mems器件，包括：
25、蓋帽晶圓，所述蓋帽晶圓的底面具有多個開口；
26、器件晶圓，位于所述蓋帽晶圓的下方，所述器件晶圓的頂面與所述蓋帽晶圓的底面鍵合，所述器件晶圓封閉所述開口，形成空腔；
27、所述器件晶圓的底面具有第一凸臺結構和第二凸臺結構，所述器件晶圓內具有叉指電極結構，所述叉指電極結構位于所述空腔的下方；
28、基底晶圓，位于所述器件晶圓的下方，所述基底晶圓的頂面具有絕緣層，所述絕緣層內具有布線層；
29、所述絕緣層的表面與所述第一凸臺結構的底面之間通過鋁鍺互熔鍵合層鍵合在一起，所述鋁鍺互熔鍵合層與所述布線層電連接，所述鋁鍺互熔鍵合層由位于所述第一凸臺結構表面的鍺層和位于所述基底晶圓第一區域的絕緣層上的第一鋁墊互熔形成；
30、所述絕緣層上還設有第二鋁墊，所述第二鋁墊的頂面與所述第二凸臺結構的底面接觸。
31、本專利技術的有益效果在于：
32、本專利技術的鍵合方法通過在第一襯底正面形成第一凸臺結構和第二凸臺結構，并只在第一凸臺結構表面形成鍺層，然后在第二襯底的正面通過圖案化鋁層形成與第一凸臺結構對應的第一鋁墊以及與第二凸臺結構對應的第二鋁墊，之后通過共晶鍵合工藝將第一鋁墊與第一凸臺結構上的鍺層鍵合形成鋁鍺互熔鍵合層，并使第二凸臺結構的表面與第二鋁墊的表面接觸貼合在一起，由于共晶鍵合工藝的溫度低于鋁的熔點，因此位于第二襯底邊緣的第二鋁墊在鍵合過程中并不會熔化，因此第二鋁墊和第二凸臺結構可以在第一鋁墊和鍺層互熔過程中限制鋁鍺互熔的高度，即在鍵合過程中，隨著鋁鍺互熔第一襯底與第二襯底之間的距離只能被壓縮至第二鋁墊和第二凸臺結構二者表面接觸的狀態，因此鋁鍺互熔的高度就是鍺層的原本厚度，從而通過增加第二凸臺結構和第二鋁墊的方式使al/ge互熔高度受到限制，有效提高晶圓上不同區域al/ge互熔鍵合層厚度的一致性。同時，由于金屬鋁的硬度較低，因此在鍵合過程中通過第二凸臺結構與第二鋁墊接觸進行限位可以減小鍵合晶圓之間的應力，從而減小晶圓破裂的概率，提高鍵合工藝的質量和器件的良率。本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種鍵合方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的鍵合方法，其特征在于，所述第一凸臺結構的頂面與所述第二凸臺結構的頂面齊平；
3.根據權利要求1所述的鍵合方法，其特征在于，在將所述第一襯底的正面與所述第二襯底正面相對，使所述鍺層與所述第一鋁墊對準，并使所述第二凸臺結構與所述第二鋁墊對準之前，還包括：
4.根據權利要求3所述的鍵合方法，其特征在于，所述鈍化層的厚度大于所述第一鋁墊的厚度，且所述鈍化層的厚度小于所述第二鋁墊與所述第二凸臺結構的厚度之和。
5.根據權利要求1所述的鍵合方法，其特征在于，所述共晶鍵合工藝采用的工藝條件包括：
6.一種鍵合結構，其特征在于，包括：
7.根據權利要求6所述的鍵合結構，其特征在于，所述第一凸臺結構的底面與所述第二凸臺結構的底面齊平；
8.根據權利要求6所述的鍵合結構，其特征在于，所述第二襯底的頂面還設有沿所述鋁鍺互熔鍵合層周向分布的鈍化層。
9.根據權利要求8所述的鍵合結構，其特征在于，所述鈍化層的厚度大于所述第一鋁墊的厚度，且所述鈍化層的
10.一種MEMS器件的制作方法，其特征在于，包括：
11.根據權利要求10所述的MEMS器件的制作方法，其特征在于，所述第一凸臺結構的頂面與所述第二凸臺結構的頂面齊平；
12.根據權利要求10所述的MEMS器件的制作方法，其特征在于，在將所述器件晶圓背面與所述基底晶圓的正面相對，使所述第一凸臺結構與所述第一鋁墊對準，并使所述第二凸臺結構與所述第二鋁墊對準之前，還包括：
13.根據權利要求12所述的MEMS器件的制作方法，其特征在于，所述鈍化層的厚度大于所述第一鋁墊的厚度，且所述鈍化層的厚度小于所述第二鋁墊與所述第二凸臺結構的厚度之和。
14.根據權利要求10所述的MEMS器件的制作方法，其特征在于，所述共晶鍵合工藝采用的工藝條件包括：
15.一種MEMS器件，其特征在于，包括：
16.根據權利要求15所述的MEMS器件，其特征在于，所述第一凸臺結構的頂面與所述第二凸臺結構的頂面齊平；
17.根據權利要求15所述的MEMS器件，其特征在于，所述絕緣層上還設有沿所述鋁鍺互熔鍵合層周向分布的鈍化層。
18.根據權利要求17所述的MEMS器件，其特征在于，所述鈍化層的厚度大于所述第一鋁墊的厚度，且所述鈍化層的厚度小于所述第二鋁墊與所述第二凸臺結構的厚度之和。
...【技術特征摘要】
1.一種鍵合方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的鍵合方法，其特征在于，所述第一凸臺結構的頂面與所述第二凸臺結構的頂面齊平；
3.根據權利要求1所述的鍵合方法，其特征在于，在將所述第一襯底的正面與所述第二襯底正面相對，使所述鍺層與所述第一鋁墊對準，并使所述第二凸臺結構與所述第二鋁墊對準之前，還包括：
4.根據權利要求3所述的鍵合方法，其特征在于，所述鈍化層的厚度大于所述第一鋁墊的厚度，且所述鈍化層的厚度小于所述第二鋁墊與所述第二凸臺結構的厚度之和。
5.根據權利要求1所述的鍵合方法，其特征在于，所述共晶鍵合工藝采用的工藝條件包括：
6.一種鍵合結構，其特征在于，包括：
7.根據權利要求6所述的鍵合結構，其特征在于，所述第一凸臺結構的底面與所述第二凸臺結構的底面齊平；
8.根據權利要求6所述的鍵合結構，其特征在于，所述第二襯底的頂面還設有沿所述鋁鍺互熔鍵合層周向分布的鈍化層。
9.根據權利要求8所述的鍵合結構，其特征在于，所述鈍化層的厚度大于所述第一鋁墊的厚度，且所述鈍化層的厚度小于所述第二鋁墊與所述第二凸臺結構的厚度之和。
10.一種mems器件的制作方法，其特征在于，包括：<...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉桐源，楊國煌，齊飛，
申請(專利權)人：中芯集成電路寧波有限公司，
類型：發明
國別省市：
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