MEMS传感器的导线制造和布线方法与流程

本发明涉及一种微机电系统内的结构改良，尤其涉及一种有利于mems传感器提高性能且减少芯片体积的导线制造和布线方法。

背景技术：

1、微机电系统（micro electro mechanical systems，简称mems），指的是采用微纳技术在晶圆上加工制作的微纳结构和信号处理电路一体的微型器件系统。其制造过程需要薄膜沉积、光刻、外延、刻蚀、释放、封装等关键步骤来制造微小的复杂三维结构。该微纳加工过程，结构精度通常在微米或纳米级。在制造过程中，为了实现微纳结构与外部信号处理电路相连接，通常会在微纳结构的下方或上方制作导线层，通过导线层导体实现微纳结构的信号输入和输出，最终使mems能够实现预定的功能。

2、现有技术中上述导线层的形成过程，如图1、图2所示通常是在mems结构层的上方或下方沉积一层导电物质，通过锚点连通微纳结构，以实现信号的输入和输出。然而，通过该方法形成的导线层，往往受限于工艺瓶颈制约和成本控制，导致导线层所沉积的导线宽度及整体面积较大，带来有悖于微型器件设计初衷的影响。一方面为了减少导线间信号串扰，需留出工艺误差距离、导线之间也需要保持一定间距，增加了芯片所占面积，从而导致芯片制作成本提高；另一方面增加了导线和结构层的相对面积，从而导致寄生电容增大，对mems的正常工作和性能指标产生一定的影响。

技术实现思路

1、本发明的目的旨在提出一种mems传感器的导线制造和布线方法，突破传统导线层制作工艺瓶颈，以求大幅缩小芯片的面积占用，并减少寄生电容。

2、本发明实现上述目的的技术解决方案是，mems传感器的导线制造和布线方法，其特征在于：将mems传感器内的导线分为必要电极和连通信号的传输线两部分，并且其中所述必要电极在导线层刻蚀成型，且所述传输线通过锚点连接到结构层中刻蚀成型。

3、上述mems传感器的导线制造和布线方法，进一步包括：在基底上沉积绝缘层，对电压进行隔离；在绝缘层上沉积导线层，并刻蚀成型必要电极；在绝缘层或导线层上生长牺牲层，并刻蚀出锚点区域，然后外延生长锚点，其中锚点定义必要电极与结构层的连通位置；在锚点所在层上外延生长结构层，并刻蚀成型对应器件功能的第一种微纳结构和对应传输线的第二种微纳结构，且所述第二种微纳结构与锚点和必要电极相连导通。

4、上述mems传感器的导线制造和布线方法，进一步地，所述必要电极通过锚点连接在结构层下方、上方或上下兼具。

5、上述mems传感器的导线制造和布线方法，进一步地，所述结构层的成型材料至少为单晶硅、多晶硅或氮化硅，且成型于结构层中的传输线厚度介于0.5μm~50μm。

6、上述mems传感器的导线制造和布线方法，进一步地，所述导线层的成型材料至少为多晶硅、铝或铜，且必要电极的成型厚度介于0.1μm~10μm。

7、上述mems传感器的导线制造和布线方法，进一步地，所述锚点的成型材料至少为多晶硅，且锚点的成型厚度介于0.1μm~5μm。

8、上述mems传感器的导线制造和布线方法，对应必要电极连接于结构层下方的芯片结构，包括步骤：s11、在基底上沉积绝缘层，对电压进行隔离。

9、s12、在绝缘层上沉积导线层，并根据布图定义的图案和位置刻蚀成型必要电极及其外围导线。

10、s13、在s12的成型基础上先生长牺牲层，并刻蚀出锚点区域后，再外延生长锚点。

11、s14、在s13的成型基础上外延生长结构层，并刻蚀成型对应器件功能的第一种微纳结构和对应传输线的第二种微纳结构，且所述第二种微纳结构与锚点和必要电极相连导通。

12、s15、在s14的成型基础上，在结构层顶面通过溅射或沉积制作引脚或键合环。

13、上述mems传感器的导线制造和布线方法，对应必要电极连接于结构层上方的芯片结构，包括步骤：s21、在第一基底上沉积第一绝缘层，对电压进行隔离。

14、s22、在第一绝缘层上先生长牺牲层，并刻蚀出锚点区域后，再外延生长下锚点。

15、s23、在s22的成型基础上外延生长结构层，并刻蚀成型对应器件功能的第一种微纳结构、对应传输线的第二种微纳结构和与必要电极、引脚相连的上锚点，所述第二种微纳结构由下锚点支撑。

16、s24、在第二基底上刻蚀引脚和绝缘区域，再在绝缘区域灌注绝缘材料并固化成型为第二绝缘层，表面研磨平整并外露对应引脚位置的第二基底。

17、s25、在s24的成型基础上沉积导线层，并根据布图定义的图案和位置刻蚀成型必要电极及其外围导线。

18、s26、在导线层对应必要电极和外围导线预设连接处沉积接触点，所述接触点定义必要电极与结构层的连通位置。

19、s27、将s26的第二基底相关成型体翻转并键合到s23的第一基底相关成型体上，使接触点与上锚点对位连通。

20、s28、研磨第二基底的顶部至预设厚度，再在第二基地表面对应引脚位置通过溅射或沉积制作引脚。

21、在mems传感器加工制造过程中应用本发明该导线制造和布线方法，具备的进步性优点如下：1）、能将绝大部分连通信号的传输线宽度大幅缩减，从而降低了芯片所占面积，使得单位晶圆上能制作更多数量的mems传感器，优化制作成本。

22、2）、通过加工更细的传输线，有利于降低导线间的寄生电容，从而能够降低信号串扰和噪声，提高信号质量；

23、3）、通过在结构层同一水平位置加工微纳结构的传输线，且两者距离间隔增大，也有利于降低结构层与导线之间的寄生电容，从而降低信号延迟。

技术特征：

1.mems传感器的导线制造和布线方法，其特征在于：将mems传感器内的导线分为必要电极和连通信号的传输线两部分，并且其中所述必要电极在导线层刻蚀成型，且所述传输线通过锚点连接到结构层中刻蚀成型。

2.根据权利要求1所述mems传感器的导线制造和布线方法，其特征在于包括：

3.根据权利要求1所述mems传感器的导线制造和布线方法，其特征在于：所述必要电极通过锚点连接在结构层下方、上方或上下兼具。

4.根据权利要求1所述mems传感器的导线制造和布线方法，其特征在于：所述结构层的成型材料至少为单晶硅、多晶硅或氮化硅，且成型于结构层中的传输线厚度介于0.5μm~50μm。

5.根据权利要求1所述mems传感器的导线制造和布线方法，其特征在于：所述导线层的成型材料至少为多晶硅、铝或铜，且必要电极的成型厚度介于0.1μm~10μm。

6.根据权利要求1所述mems传感器的导线制造和布线方法，其特征在于：所述锚点的成型材料至少为多晶硅，且锚点的成型厚度介于0.1μm~5μm。

7.根据权利要求1所述mems传感器的导线制造和布线方法，对应必要电极连接于结构层下方的芯片结构，其特征在于包括步骤：

8.根据权利要求1所述mems传感器的导线制造和布线方法，对应必要电极连接于结构层上方的芯片结构，其特征在于包括步骤：

技术总结本发明揭示了一种MEMS传感器的导线制造和布线方法，将MEMS传感器内的导线分为必要电极和连通信号的传输线两部分，其中必要电极在导线层刻蚀成型，且传输线通过锚点连接到结构层中刻蚀成型。在MEMS传感器加工制造过程中应用本发明该导线制造和布线方法，能将绝大部分连通信号的传输线宽度大幅缩减，从而降低了芯片所占面积，使得单位晶圆上能制作更多数量的MEMS传感器，优化制作成本；通过加工更细的传输线，有利于降低导线间的寄生电容，从而能够降低信号串扰和噪声，提高信号质量；并通过在结构层同一水平位置加工微纳结构的传输线，且两者距离间隔增大，也有利于降低结构层与导线之间的寄生电容，从而降低信号延迟。技术研发人员：闫兴受保护的技术使用者：苏州感测通信息科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/15