MEMS传感器的制作方法及MEMS传感器与流程

本发明涉及微机电制造，特别涉及一种mems传感器的制作方法及mems传感器。

背景技术：

1、微机电系统（mems, micro-electro-mechanical system），也叫做微电子机械系统、微系统、微机械等，指尺寸在几毫米乃至更小的装置。微机电系统是集微传感器、微执行器、微机械结构、微电源微能源、信号处理和控制电路、高性能电子集成器件、接口、通信等于一体的微型器件或系统。

2、mems传感器的制造通常需要将mems晶圆以一定真空度密封，通常是通过与单独一片裸晶圆键合或者是与一片带有电路的晶圆键合，以实现对mems活动器件的保护与电信号连接。现有技术中常用的集成方法是在mems晶圆和另一晶圆表面分别形成一层键合金属，仅通过金属键合（共晶键合）将两者接合。但是金属键合的问题是难以监控键合质量，通常需要通过红外来检测是否有金属反应，因此可量产能力差。在微机电技术领域中比较常规的soi键合工艺，其可以通过常规soi检测方式扫描出键合质量差的区域，有效监控键合质量，生产工艺相较于金属键合更为简单，且生产成本更低。但由于soi键合工艺中键合材料的绝缘性问题，难以实现mems传感器中器件层与衬底之间的电导通。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明的实施例公开了如下技术方案：

2、一方面，提供了一种mems传感器的制作方法，包括：

3、提供第一基板，所述第一基板的一侧设有导电互联结构；

4、在所述导电互联结构上形成覆盖所述导电互联结构的第一介质层；

5、刻蚀所述第一介质层，以形成在厚度方向上贯穿所述第一介质层的第一通孔；在所述第一通孔内填充导电材料，以形成第一导电结构，所述第一导电结构与所述导电互联结构连接；

6、提供晶片，在所述晶片的一侧表面刻蚀形成第一凹槽，并在所述第一凹槽内填充导电材料，以形成第二导电结构；

7、将所述晶片设有所述第二导电结构的一面与所述第一基板设有第一导电结构的一面通过第一介质层键合，并将所述第一导电结构与所述第二导电结构键合，以使得所述晶片与所述导电互联结构电连接；

8、刻蚀所述晶片，以形成mems器件结构；

9、提供顶盖体，所述顶盖体与所述晶片远离所述第一基板的一面键合，以得到所述mems传感器。

10、除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述第一凹槽内填充导电材料的方法包括：

11、在所述晶片具有所述第一凹槽的一侧形成覆盖所述晶片表面的第三金属层，并在所述第一凹槽内形成第二导电结构；

12、去除所述晶片表面的所述第三金属层，以使所述第二导电结构从所述晶片表面露出。

13、除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述第一介质层的材料包括硅的氧化物、硅的碳氮化物中的至少一种。

14、除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，在所述提供所述第一基板之前，在所述第一基板的一侧依次交替形成第二介质单层和形成第一金属层；

15、在每次完成所述形成第二介质单层之后，对所述第二介质单层刻蚀，以形成第二通孔，所述第二通孔在厚度方向上贯穿所述第二介质单层；

16、在每次完成所述形成第一金属层之后，对所述第一金属层进行图案化处理；

17、在每次所述形成第一金属层的步骤中，在所述第二通孔中形成第三导电结构；所述第三导电结构连接相邻的所述第一金属层或所述第一基板；所述第一金属层和所述第三导电结构构成所述导电互联结构。

18、除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述在所述第一通孔内填充导电材料的方法包括：

19、在所述第一介质层远离所述第一基板的一侧形成覆盖所述第一介质层表面的第二金属层以及设置在所述第一通孔内的所述第一导电结构；

20、去除所述第二金属层，以使所述第一导电结构从所述第一介质层表面露出。

21、除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，在完成所述第一介质层制作之后，在所述第一介质层远离所述第一基板的一侧表面刻蚀形成第四凹槽，部分所述导电互联结构从所述第四凹槽中露出以构成固定电极结构。

22、除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述mems器件结构包括可活动的活动质量块和梳齿电极结构；在所述第一基板的厚度方向上，所述活动质量块和所述梳齿电极结构的正投影容设于所述第四凹槽的正投影内。

23、除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，在所述第一基板的厚度方向上，所述固定电极结构与所述活动质量块的投影相交叠，以构造成第一电容。

24、除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，在完成所述晶片与所述第一基板的键合后，在所述晶片远离所述第一基板的一面沿其厚度方向对所述晶片进行减薄处理。

25、除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，提供第二基板，在所述第二基板的一侧表面刻蚀形成第二凹槽；

26、在所述第二基板设有第二凹槽的一侧表面形成第三介质层，以得到所述顶盖体；

27、在所述顶盖体与所述晶片远离所述第一基板的一面键合的步骤中，所述第三介质层与所述晶片键合。

28、除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，在所述第一基板的厚度方向上，所述mems器件结构在所述第一基板上的正投影容纳与所述第二凹槽在所述第一基板上的正投影内；所述第二凹槽与所述晶片围设形成顶腔，以用于所述mems器件结构沿所述第一基板厚度方向上的运动。

29、除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，在所述第二基板的一侧表面刻蚀形成第二凹槽的步骤中，对所述第二基板设有第二凹槽的同侧表面刻蚀形成第一通槽，所述第一通槽延伸至所述第二基板的外缘；

30、在所述刻蚀所述晶片的步骤中，在所述晶片上形成沿其厚度贯通的第二通槽，所述第二通槽延伸至所述晶片的外缘，且所述第二通槽与所述第一通槽位置相对应；

31、在完成所述顶盖体与所述晶片的键合后，所述第一通槽与所述第二通槽连通形成外接腔室；

32、去除与所述外接腔室相邻接的部分所述第一介质层，以使得部分所述导电互联结构露出以构造成外接导电结构，所述外接导电结构以用于导电互联结构与外界的电连接。

33、除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，在完成所述顶盖体与所述晶片的键合后，从第二基板与所述第一通槽相邻的外缘去除部分第二基板以及覆盖在所述部分第二基板上的第三介质层，以便于与所述外接导电结构连接的导线的走线。

34、除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，在完成所述顶盖体与所述晶片的键合后，在所述第二基板远离所述第一基板的一侧沿其厚度方向上对所述第二基板进行减薄处理。

35、另一方面，进一步公开了一种mems传感器，其包括，第一基板，其一侧表面设有复合介质层，在所述复合介质层内埋设有导电互联结构，在所述复合介质层远离所述第一基板的一侧设有第四凹槽，部分所述导电互联结构从所述第四凹槽中露出以构成固定电极结构；在所述复合介质层远离所述第一基板的一侧设有沿所述第一基板的厚度方向部分贯穿所述复合介质层的第一导电结构，所述第一导电结构与所述导电互联结构连接；

36、晶片，其层叠设置在所述第一基板设有复合介质层的一侧，所述第一基板朝向所述第一基板的一侧设有第一凹槽，在所述第一凹槽内设有第二导电结构；其中，所述第二导电结构与所述第一导电结构键合，所述晶片本体与所述复合介质层键合；

37、顶盖体，其层叠设置在所述晶片远离所述第一基板的一侧。

38、上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：一方面，晶片和第一介质层键合的同时，第一导电结构和第二导电结构键合实现晶片和第一基板间的电导通，相较于传统技术中晶片和第一基板采用金属键合的连接方式，本技术的键合方式量产能力更高，且容易观察键合质量，提高了产品的可制造性和可检测性，从而能够提高产品的产量和良品率。

39、另一方面，在常用技术中，通常将导电结构设置在介质层中，且为了避免导电结构的导电材料扩散到介质层中而需要在导电结构和介质层之间形成扩散阻挡层，本技术将第二导电结构形成在晶片表面的第一凹槽中，无需形成介质层以及扩散阻挡层即能够实现减少导电材料的扩散，简化了生产工艺，降低了生产难度和生产成本，且介质层和扩散阻挡层的省去能够降低mems传感器的厚度，有利于产品的小型化。