运动传感器及其制造方法与流程

本发明涉及半导体，特别涉及一种运动传感器及其制造方法。

背景技术：

1、mems(micro-electro-mechanical-system，mems)运动传感器是采用微电子和微机械加工技术制造出来的新型传感器。与传统的运动传感器相比，它具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高、适于批量化生产、易于集成和实现智能化的特点。同时，在微米量级的特征尺寸使得它可以完成某些传统机械传感器所不能实现的功能。

2、mems运动传感器需要和集成电路芯片连接在一起，mems运动传感器与集成电路芯片之间的通讯主要以引线连接为主，引线之间和引线与外部的噪声信号容易混入集成电路芯片中，且引线过多会给封装带来一定的局限。因此目前，采用将cmos晶圆与mems晶圆键合在一起以实现二者的直接通讯，以形成运动传感器。

3、现有技术中，采用共晶键合工艺将带有微动结构图形的cmos晶圆与mems晶圆键合在一起，形成一个密闭的空腔，避免外界因素对结构的影响，造成器件性能出现问题。而现有技术中通过光刻和刻蚀以在mems晶圆上形成锗键合层时，会导致最终形成的锗键合层薄膜会逐渐变薄，导致最终键合效果不佳，器件失效。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种运动传感器及其制造方法，以解决现有的运动传感器制备过程中键合效果不佳，器件失效的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供一种运动传感器，包括：

3、mems晶圆，所述mems晶圆包括相互键合的第一晶圆和第二晶圆，其中，所述第一晶圆具有空腔结构，所述第二晶圆远离所述空腔结构的表面上形成第一键合层和第二键合层；

4、cmos晶圆，所述cmos晶圆包括第一衬底，依次形成在所述第一衬底上的电极层和与所述第二键合层键合的第三键合层，其中，形成所述第二键合层和形成所述第三键合层的材料相同。

5、可选的，形成所述第一键合层的材料为锗，形成所述第二键合层和所述第三键合层的材料为铝。

6、为解决上述问题，本发明还提供一种运动传感器的制造方法，包括：

7、形成mems晶圆，所述mems晶圆包括：相互键合的第一晶圆和第二晶圆，其中，所述第一晶圆具有空腔结构；所述第二晶圆远离所述空腔结构的表面上形成第一键合层和第二键合层；

8、形成cmos晶圆，所述cmos晶圆包括多个第一衬底，依次形成在所述第一衬底上的电极层和第三键合层，其中，形成所述第二键合层和形成所述第三键合层的材料相同；

9、键合所述第二键合层和所述第三键合层，以键合所述mems晶圆和所述cmos晶圆。

10、可选的，形成所述金属层的材料为锗，形成所述第二键合层和所述第三键合层的材料为铝。

11、可选的，所述第一键合层的厚度为

12、可选的，所述第二键合层的厚度为

13、可选的，所述第三键合层的厚度为

14、可选的，键合所述mems晶圆和所述cmos晶圆的方法包括：

15、对准所述mems晶圆和所述cmos晶圆；

16、对所述mems晶圆和所述cmos晶圆施加键合力，以键合所述第二键合层和所述第三键合层；

17、对所述mems晶圆和所述cmos晶圆加热，以融合所述第一键合层、所述第二键合层以及所述第三键合层。

18、可选的，所述键合力的范围为：20000n-60000n。

19、可选的，对所述mems晶圆和所述cmos晶圆加热的温度范围为：410℃-450℃。

20、本发明的一种运动传感器及其制造方法，由于在mems晶圆上的第一键合层上又形成第二键合层，并使形成第二键合层的材料与形成在cmos上的第三键合层的材料相同，如此以使通过执行光刻和刻蚀工艺形成第一键合层和第二键合层时，第二键合层能够保护第一键合层以避免第一键合层在光刻或刻蚀工艺中出现厚度损失的问题，从而保证了相互键合的第二键合层和第三键合层的总厚度与第一键合层的厚度的比值保持稳定，进而提升键合效果，避免器件失效。

技术特征：

1.一种运动传感器，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的运动传感器，其特征在于，形成所述第一键合层的材料为锗，形成所述第二键合层和所述第三键合层的材料为铝。

3.一种运动传感器的制造方法，其特征在于，

4.如权利要求3所述的运动传感器的制造方法，其特征在于，形成所述金属层的材料为锗，形成所述第二键合层和所述第三键合层的材料为铝。

5.如权利要求3所述的运动传感器的制造方法，其特征在于，所述第一键合层的厚度为

6.如权利要求3所述的运动传感器的制造方法，其特征在于，所述第二键合层的厚度为

7.如权利要求3所述的运动传感器的制造方法，其特征在于，所述第三键合层的厚度为

8.如权利要求3所述的运动传感器的制造方法，其特征在于，键合所述mems晶圆和所述cmos晶圆的方法包括：

9.如权利要求6所述的运动传感器的制造方法，其特征在于，所述键合力的范围为：20000n-60000n。

10.如权利要求6所述的运动传感器的制造方法，其特征在于，对所述mems晶圆和所述cmos晶圆加热的温度范围为：410℃-450℃。

技术总结本发明提供一种运动传感器及其制造方法，由于在MEMS晶圆上的第一键合层上又形成第二键合层，并使形成第二键合层的材料与形成在CMOS上的第三键合层的材料相同，如此以使通过执行光刻和刻蚀工艺形成第一键合层和第二键合层时，第二键合层能够保护第一键合层以避免第一键合层在光刻或刻蚀工艺中出现厚度损失的问题，从而保证了相互键合的第二键合层和第三键合层的总厚度与第一键合层的厚度的比值保持稳定，进而提升键合效果，避免器件失效。技术研发人员：赵波受保护的技术使用者：上海华虹宏力半导体制造有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/14