MEMS传感器结构的形成方法与流程

本申请涉及mems传感器结构制备领域，具体涉及mems传感器结构的形成方法。

背景技术：

1、mems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。它具有体积小、质量轻、成本低、功耗低、可靠性高、技术附加值高，适于批量化生产、易于集成和实现智能化等特点。mems传感器包括：压力传感器、热学传感器、力学传感器、化学传感器、磁学传感器、辐射传感器和电学传感器等。

2、陀螺仪mems传感器结构是高新技术产品，具有体积小、功耗低等多种优势，在民用消费领域和现代国防领域具有广泛的应用前景，并且成本低。所述陀螺仪mems传感器结构需要使用所述叉指结构来检测方位的变化。在这些实施例中，各个梳齿可以作为梳齿电极，在受到垂直所述梳齿电极的长度方向上的力后，所述梳齿电极会发生运动，并引起所述梳齿电极与固定电极之间电容的变化，从而获取一个可以被专用电路检测到的电参量。

3、所述mems传感器还包括角速度计、加速度计、流量计、磁性mems传感器、气体mems传感器等。

4、使用mems传感器结构前，需要对mems传感器结构进行封装，以保护所述mems传感器结构，并且对有助于实现对mems传感器结构的应用。

5、现有技术中常用的mems传感器结构形成方法包括在mems传感器结构的第一晶圆第一表面使用一个封盖晶圆盖住所述第一晶圆的第一表面，所述第一晶圆第一表面可以形成功能器件，所述封盖晶圆与所述第一晶圆相对的表面通常也设置有第一空腔，用于实现对所述第一晶圆的隔热等。

6、现有技术中，所述的mems传感器结构中，所述第一晶圆与封盖晶圆之间的第一空腔内经常出现不被期望的杂质，影响器件的使用效果。

7、亟需提出一种优化设计来避免或缓解上述问题。

技术实现思路

1、鉴于此，本申请提供一种mems传感器结构的形成方法，能够避免或缓解封装晶圆的第一空腔内出现不被期望的杂质、影响器件的使用效果的问题。

2、本申请提供的一种mems传感器结构的形成方法，包括以下步骤：提供第一晶圆，所述第一晶圆用于形成mems传感器的功能层，所述第一晶圆具有相对的第一表面和第二表面；在所述第一晶圆的第一表面形成阻挡层；提供封盖晶圆，所述封盖晶圆表面形成有第一空腔；将所述封盖晶圆与阻挡层键合，密封所述第一空腔；自所述第二表面对所述第一晶圆进行第一刻蚀，形成凸台，所述凸台包括上台面和下台面；自所述第二表面对所述第一晶圆进行第二刻蚀，在下台面形成贯穿所述第一晶圆的初始沟槽；刻蚀所述初始沟槽底部的阻挡层形成一个或多个沟槽，所述沟槽位于第一空腔上方，且与第一空腔连通，所述沟槽分离的第一晶圆部分形成为功能层的悬浮结构和/或叉指结构；提供第三晶圆，所述第三晶圆内具有控制电路，将所述第一晶圆的凸台和第三晶圆键合形成第二空腔，所述第一空腔和第二空腔在第三晶圆表面的投影部分或全部重叠。

3、本申请的mems传感器结构的形成方法在所述第一晶圆的第一表面设置所述阻挡层，且所述阻挡层至少分布在所述第一晶圆的第一表面与所述第一空腔对应的区域，因此，在所述第一晶圆的上方形成所述初始沟槽的过程中，所述阻挡层可以挡在所述第一空腔与所述初始沟槽之间，用于阻挡刻蚀过程中物体进入所述第一空腔，避免了刻蚀第一晶圆形成初始沟槽过程中的聚合物等副产物以及后续工艺流程中使用的材料或工艺流程中产生的副产物等等进入所述第一空腔的问题，提高了所形成的传感器的性能。

技术特征：

1.一种mems传感器结构的形成方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的mems传感器结构的形成方法，其特征在于，所述沟槽与第一空腔连通后，还包括以下步骤：

3.根据权利要求1或2所述的mems传感器结构的形成方法，其特征在于，通过各向异性的干法刻蚀工艺去除所述阻挡层。

4.根据权利要求1所述的mems传感器结构的形成方法，其特征在于，所述凸台的形成方法包括：

5.根据权利要求1所述的mems传感器结构的形成方法，其特征在于，自所述第二表面对所述第一晶圆进行第二刻蚀的方法包括：在所述凸台的上台面和下台面表面形成图形化的第二掩膜层，以部分暴露所述凸台的下台面；以所述第二掩膜层为掩膜，刻蚀所述第一晶圆和阻挡层以形成所述沟槽。

6.根据权利要求5所述的mems传感器结构的形成方法，其特征在于，以所述第二掩膜层为掩膜，刻蚀所述第一晶圆和阻挡层以形成所述沟槽的步骤包括：以所述第二掩膜层为掩膜刻蚀所述第一晶圆形成初始沟槽；之后，去除第二掩膜层，并进行湿法刻蚀去除初始沟槽内的残留物；湿法刻蚀后，以所述初始沟槽为掩膜，对所述阻挡层进行刻蚀，贯穿所述阻挡层直至暴露出第一空腔，以形成所述沟槽。

7.根据权利要求6所述的mems传感器结构的形成方法，其特征在于，所述第二掩膜层的材料包括光刻胶层，去除第二掩膜层的方法包括：

8.根据权利要求1所述的mems传感器结构的形成方法，形成凸台后，将所述第一晶圆的凸台和第三晶圆键合之前，还包括：

9.根据权利要求8所述的mems传感器结构的形成方法，所述第三晶圆表面形成有第二互连层，所述第二互连层与控制电路电连接，将所述第一互连层和第二互连层键合实现第一晶圆和第三晶圆的键合。

10.根据权利要求1所述的mems传感器结构的形成方法，其特征在于，所述阻挡层的材料包括氧化硅、氮化硅和teos中的至少一种。

11.根据权利要求1所述的mems传感器结构的形成方法，其特征在于，所述阻挡层的厚度为0.3微米到3微米。

12.根据权利要求1所述的mems传感器结构的形成方法，其特征在于，所述mems传感器结构包括陀螺仪mems传感器结构、角速度计、加速度计、流量计、磁性mems传感器结构、气体mems传感器结构中的至少一种。

技术总结本申请公开一种MEMS传感器结构的形成方法，能够避免封装晶圆的第一空腔被污染影响器件的使用效果的问题。本申请提供的一种MEMS传感器结构的形成方法，包括以下步骤：提供第一晶圆，所述第一晶圆具有相对的第一表面和第二表面；在所述第一晶圆的第一表面形成阻挡层；提供封盖晶圆，封盖晶圆表面形成有第一空腔；将所述封盖晶圆与阻挡层键合，密封第一空腔；自第二表面对第一晶圆进行第一刻蚀，形成凸台，所述凸台包括上台面和下台面；对第一晶圆进行第二刻蚀，在下台面形成贯穿第一晶圆的初始沟槽；刻蚀初始沟槽底部的阻挡层形成沟槽，所述沟槽位于第一空腔上方，且与第一空腔连通，所述沟槽分离的第一晶圆部分形成为功能层的悬浮结构和/或叉指结构。技术研发人员：石虎,刘孟彬,向阳辉受保护的技术使用者：中芯集成电路（宁波）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/15