一种MEMS器件及其制备方法与流程

本发明涉及半导体，具体而言涉及一种mems器件及其制备方法。

背景技术：

1、mems(micro-electro-mechanical system，微机电系统)是指一种将机械构件、驱动部件、光学系统、电控系统集成为一个整体的微型系统。mems器件具有体积小、功耗低等优势，在智能手机、平板电脑、游戏机、汽车、无人机等多个领域具有广泛的应用场景。常用的mems芯片包括加速度计、陀螺仪、压力传感器、麦克风等。类似于集成电路，mems器件也在朝着高性能、小型化和低成本并集成化的方向发展。

2、在如加速度计、陀螺仪等mems器件的形成工艺中，为了实现完整的运动检测，通常需要将多个mems器件集成到单个集成芯片上，需要用到键合工艺，以将盖帽基底和形成有mems器件所需的机械微结构的器件基底接合为一个整体，其中，例如铝锗键合的共晶键合是普遍采用的键合工艺。在共晶键合之前，需要对器件基底进行湿法清洗，以去除刻蚀残留等杂物，但清洗过程中，器件基底上已经形成了用于键合的键合环结构(例如铝键合环)，在湿法清洗过程中经常会对键合环结构造成损伤，影响到后续器件基底和盖帽衬底之间的键合效果，进而影响mems器件的可靠性，导致产品良率降低。

技术实现思路

1、在技术实现要素：部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

2、针对目前存在的问题，本发明一方面提供一种mems器件的制备方法，包括：

3、提供器件基底，所述器件基底包括mems结构区和包围所述mems结构区的键合区；

4、在所述器件基底的第一表面上的所述键合区形成键合金属环结构；

5、形成保护层，以至少覆盖所述键合金属环结构用于和盖帽基底接合的接合面；

6、对所述器件基底进行至少一次清洗处理；

7、至少部分地去除所述保护层，以露出所述接合面；

8、提供盖帽基底，将所述盖帽基底和所述器件基底通过所述键合金属环结构进行键合。

9、示例性地，所述在所述器件基底的第一表面上的所述键合区形成键合金属环结构，包括：

10、在所述器件基底的第一表面形成蚀刻停止层；

11、刻蚀所述蚀刻停止层露出所述器件基底的第一表面，以形成位于所述键合区的开口；

12、在所述开口中形成所述键合金属环结构，其中，所述开口中的键合金属环结构的侧壁和所述开口的侧壁之间存在间隙。

13、示例性地，形成保护层，以至少覆盖所述键合金属环结构用于和盖帽基底接合的接合面，包括：

14、沉积保护材料层，所述保护材料层覆盖所述键合金属环结构和所述蚀刻停止层并填充所述间隙；

15、刻蚀所述保护材料层和所述蚀刻停止层，以去除所述蚀刻停止层并形成所述保护层。

16、示例性地，本申请的方法还包括：

17、在所述清洗之后，去除所述保护层之前，自所述器件基底的第一表面刻蚀所述器件基底，以在所述mems结构区形成梳齿结构；或者，

18、在去除所述保护层之后，所述将所述盖帽基底和所述器件基底通过所述键合金属环结构进行键合之前，自所述器件基底的第一表面刻蚀所述器件基底，以在所述mems结构区形成梳齿结构。

19、示例性地，所述器件基底包括基底层、位于所述基底层上的牺牲层和位于所述牺牲层上的结构层，所述结构层用于形成所述梳齿结构，在形成所述梳齿结构之后，本申请的方法还包括：

20、在去除所述保护层的同时去除所述牺牲层。

21、示例性地，所述至少一次清洗处理包括第一清洗处理，所述第一清洗处理所使用的清洗剂包括羟胺及其衍生物；和/或

22、所述至少一次清洗处理包括第二清洗处理，所述第二清洗处理所使用的清洗剂包括羟基多巴胺类有机溶剂。

23、示例性地，所述键合金属环结构的材料包括以下至少一种：铝、锗、铜、锡、镍、金。

24、示例性地，所述盖帽基底朝向所述器件基底的一侧形成有空腔，所述空腔的外侧所述盖帽基底用于和所述器件基底相键合的一面形成有接合层，将所述盖帽基底和所述器件基底通过所述键合金属环结构进行键合，包括：

25、将所述盖帽基底的接合层和所述器件基底的所述键合金属环结构相键合，所述空腔对应所述mems结构区。

26、示例性地，所述梳齿结构包括mems陀螺仪和mems加速度计中的至少一种mems器件所需的机械微结构。

27、本发明另一方面提供一种mems器件，所述mems器件采用如上所述的方法制成。

28、本发明实施例的mems器件及其制备方法，能够在键合金属环结构表面形成保护层，至少避免了在清洗处理对键合金属环结构的接合面的损伤，并且在清洗后去除保护层，不会影响后续器件基底和盖帽基底的键合，从而提高了键合效果，进而提高了器件的可靠性和良率。

技术特征：

1.一种mems器件的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述在所述器件基底的第一表面上的所述键合区形成键合金属环结构，包括：

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，形成保护层，以至少覆盖所述键合金属环结构用于和盖帽基底接合的接合面，包括：

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，本申请的方法还包括：

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述器件基底包括基底层、位于所述基底层上的牺牲层和位于所述牺牲层上的结构层，所述结构层用于形成所述梳齿结构，在形成所述梳齿结构之后，本申请的方法还包括：

6.如权利要求1至5中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述至少一次清洗处理包括第一清洗处理，所述第一清洗处理所使用的清洗剂包括羟胺及其衍生物；和/或

7.如权利要求1至5中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述键合金属环结构的材料包括以下至少一种：铝、锗、铜、锡、镍、金。

8.如权利要求1至5中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述盖帽基底朝向所述器件基底的一侧形成有空腔，所述空腔的外侧所述盖帽基底用于和所述器件基底相键合的一面形成有接合层，将所述盖帽基底和所述器件基底通过所述键合金属环结构进行键合，包括：

9.根据权利要求1至5中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述梳齿结构包括mems陀螺仪和mems加速度计中的至少一种mems器件所需的机械微结构。

10.一种mems器件，其特征在于，所述mems器件采用权利要求1-9中任一项所述的方法制备获得。

技术总结一种MEMS器件及其制备方法，方法包括：提供器件基底，所述器件基底包括MEMS结构区和包围所述MEMS结构区的键合区；在所述器件基底的第一表面上的所述键合区形成键合金属环结构；形成保护层，以至少覆盖所述键合金属环结构用于和盖帽基底接合的接合面；对所述器件基底进行至少一次清洗处理；至少部分地去除所述保护层，以露出所述接合面；提供盖帽基底，将所述盖帽基底和所述器件基底通过所述键合金属环结构进行键合。本发明的方法能够在键合金属环结构表面形成保护层，避免了在多次清洗过程中损伤键合金属环结构，从而提高了器件的可靠性和良率。技术研发人员：陆晓龙,徐达武,郭嘉受保护的技术使用者：绍兴中芯集成电路制造股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/14