惯性器件及其制作方法与流程

本发明涉及微电子机械加工，特别涉及一种惯性器件及其制作方法。

背景技术：

1、mems惯性器件具有体积小、重量轻、低功耗、长寿命、高可靠性等特点，因而得到了广泛地应用。

2、图1至图4为现有的一种惯性器件的制作方法分步骤过程示意图。该惯性器件的制作方法包括以下步骤：参考图1所示，形成覆盖线路图形层102和介质层101的牺牲层103，通过化学机械研磨(cmp)工艺对牺牲层103的表面进行平坦化处理；参考图2所示，在牺牲层103中形成接触通孔104，接触通孔104露出部分线路图形层102；参考图3所示，在牺牲层103上形成器件主结构层105，器件主结构层105覆盖牺牲层103且填满接触通孔104；参考图4所示，在器件主结构层105中形成多个释放孔106，释放孔106露出牺牲层103，通过多个释放孔106刻蚀去除部分牺牲层103，在器件主结构层105和线路图形层102之间形成空腔107。

3、利用上述惯性器件的制作方法制作惯性器件存在以下问题：(1)由于线路图形层102和介质层101之间存在较大的台阶，这使得牺牲层103的研磨工艺控制难度大，研磨后牺牲层103的均匀性较差，导致形成的空腔107高度均匀性较差，进而导致获得的惯性器件引入了较大的寄生电容和z轴电容，与设计存在较大偏差，影响产品性能和可靠性；(2)利用该惯性器件的制作方法制作惯性器件对线路图形层102的设计要求较高，且经cmp工艺之后，线路图形层102中线路密集区域上方的牺牲层厚度与非线路密集区域上方的牺牲层厚度差异较大，对量测要求较高，量测值对产品关键位置的反应可信度较低；(3)通过多个释放孔106刻蚀去除部分牺牲层103的过程中，线路图形层102线路下方的介质层101存在一定程度的侧向掏蚀问题，影响产品的性能和可靠性。

技术实现思路

1、本发明的目的之一是提供一种惯性器件及其制作方法，可以改善惯性器件的z轴电容，减小寄生电容对器件性能的影响，提高惯性器件的性能和可靠性。

2、为了实现上述目的，本发明一方面提供一种惯性器件的制作方法。所述惯性器件的制作方法包括：提供第一衬底，所述第一衬底的顶面上具有第二介质层以及位于所述第二介质层上的顶部线路图形层；在所述第一衬底上形成阻挡层，所述阻挡层共型地覆盖所述顶部线路图形层和所述第二介质层；在所述阻挡层上形成第一牺牲层，所述第一牺牲层覆盖所述阻挡层且填满所述顶部线路图形层中线路之间的凹坑；执行平坦化工艺，去除所述第一牺牲层的部分厚度直至露出所述阻挡层；去除所述顶部线路图形层顶面上的阻挡层；在所述顶部线路图形层和所述第一牺牲层上形成第二牺牲层；在所述第二牺牲层上形成器件主结构层；在所述器件主结构层中形成露出所述第二牺牲层的多个释放孔；以及通过多个所述释放孔刻蚀去除部分所述第二牺牲层，在所述器件主结构层和所述顶部线路图形层之间形成空腔。

3、可选的，通过多个所述释放孔刻蚀去除部分所述第二牺牲层的过程中，还刻蚀去除所述顶部线路图形层中部分线路之间的所述第一牺牲层且停止于所述线路侧边的所述阻挡层表面。

4、可选的，所述平坦化工艺包括化学机械研磨工艺。

5、可选的，去除所述顶部线路图形层顶面上的阻挡层的步骤中，采用湿法刻蚀工艺刻蚀所述阻挡层。

6、可选的，所述阻挡层的材料包括氮化硅；所述第一牺牲层和所述第二牺牲层的材料均包括氧化硅。

7、可选的，在所述顶部线路图形层和所述第一牺牲层上形成第二牺牲层之后、在所述第二牺牲层上形成器件主结构层之前，在所述第二牺牲层中形成多个第二接触孔，所述第二接触孔露出部分所述顶部线路图形层；其中，后续形成的所述器件主结构层填充多个所述第二接触孔。

8、可选的，提供第一衬底的方法包括：在第一衬底的顶面上形成第一介质层；在所述第一介质层中形成接地孔，所述接地孔露出所述第一衬底；在所述第一介质层上形成底部线路图形层，所述底部线路图形层覆盖所述接地孔的内表面且与所述第一衬底电连接；在所述第一衬底上形成第二介质层，所述第二介质层覆盖所述第一介质层和所述底部线路图形层；对所述第二介质层远离所述第一衬底的表面进行平坦化处理；在所述第二介质层中形成第一接触孔；以及在所述第二介质层上形成顶部线路图形层，所述顶部线路图形层覆盖所述第一接触孔的内表面且与所述底部线路图形层电连接。

9、可选的，所述制作方法还包括：在所述第二牺牲层上形成器件主结构层之后、在所述器件主结构层中形成露出所述第二牺牲层的多个释放孔之前，在所述器件主结构层上形成第一键合结构。

10、可选的，所述制作方法包括：提供第二衬底，所述第二衬底的顶面形成有第二键合结构以及凹槽；在所述器件主结构层和所述顶部线路图形层之间形成空腔之后，键合所述第二键合结构和所述第一键合结构，以将所述第二衬底键合于所述器件主结构层上方，所述凹槽与所述空腔位置对应。

11、本发明的另一方面提供一种惯性器件。所述惯性器件包括：第一衬底；第二介质层，位于所述第一衬底上；顶部线路图形层，位于所述第二介质层上且与所述第一衬底电连接；阻挡层，覆盖所述顶部线路图形层中线路的侧壁以及所述线路之间的第二介质层表面；器件主结构层，位于所述顶部线路图形层上方，所述器件主结构层中具有多个释放孔，所述释放孔贯穿所述器件主结构层；所述器件主结构层与所述顶部线路图形层之间形成有空腔，所述释放孔与所述空腔连通；第二牺牲层，位于所述空腔的侧边且位于所述顶部线路图形层和所述器件主结构层之间；以及第一牺牲层，位于所述空腔的侧边，填充在所述阻挡层和所述第二牺牲层之间。

12、可选的，所述惯性器件还包括第二衬底，所述第二衬底键合在所述器件主结构层上；所述第二衬底朝向所述器件主结构层的一侧表面具有凹槽，所述凹槽与所述空腔位置对应。

13、可选的，所述器件主结构层朝向所述第二衬底的表面形成有第一键合结构；所述第二衬底朝向所述器件主结构层的一侧表面形成有第二键合结构；所述第一键合结构和所述第二键合结构位置对应且相键合。

14、可选的，所述第二衬底朝向所述器件主结构层的一侧表面具有多个凹槽，部分数量的所述凹槽的深度与其余所述凹槽的深度不同。

15、可选的，多个所述释放孔在所述器件主结构层中限定出可动质量块以及位于所述可动质量块侧边的梳齿结构，所述可动质量块和所述梳齿结构位于所述空腔上方。

16、本发明提供的惯性器件及其制作方法中，形成共型地覆盖顶部线路图形层和第二介质层的阻挡层，再在阻挡层上形成第一牺牲层，对第一牺牲层进行平坦化处理时可以停止在阻挡层上，降低了第一牺牲层的平坦化工艺的控制难度，为后续形成的第二牺牲层提供了平坦的形成面，从而第二牺牲层不需要进行平坦化处理，避免了平坦化工艺对第二牺牲层的厚度均匀性的影响，提高了第二牺牲层的厚度均匀性，进而可以提高空腔的高度均匀性，改善了惯性器件的z轴电容，减小了寄生电容对器件性能的影响，提高了惯性器件的性能和可靠性；在通过多个所述释放孔刻蚀去除部分所述第二牺牲层的过程中，刻蚀可以停止在阻挡层的表面，避免了顶部线路图形层线路下方的第二介质层的侧向掏蚀问题，有助于提高器件的可靠性；本技术中，第一牺牲层的平坦化处理停止在阻挡层表面，第二牺牲层不需要进行平坦化处理，从而避免了平坦化工艺如研磨工艺导致顶部线路图形层中线路密集区域上方的牺牲层厚度与非线路密集区域上方的牺牲层厚度差异较大的问题，降低了对量测要求，量测值对产品关键位置的反应可信度较高。