MEMS传感器及其制作方法与流程

本发明涉及传感器，特别涉及一种mems传感器及其制作方法。

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、提供晶片，在所述晶片的一侧形成覆盖所述晶片表面的第一介质层，刻蚀所述第一介质层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；

4、提供第一基板，所述第一基板的一侧设有导电互联结构；在所述导电互联结构上形成覆盖所述导电互联结构的第三介质层，刻蚀所述第三介质层，以形成在厚度方向上贯穿所述第三介质层的第三通孔以及第二凹槽；

5、在所述第三通孔和所述第二凹槽内填充导电材料，以分别形成第三导电结构和固定电极结构；

6、将所述晶片设有第一介质层的一面与所述第一基板设有第三介质层的一面键合，并将所述第一导电结构和所述第三导电结构键合，以使得所述晶片与所述导电互联结构电连接；

7、刻蚀所述晶片，以形成mems器件结构；

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

9、除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，在所述第三通孔和所述第二凹槽内填充导电材料，以分别形成第三导电结构和固定电极结构之前，在所述第三介质层远离所述第一基板的一侧形成覆盖所述第三介质层表面以及所述第三通孔和所述第二凹槽内壁的阻挡层。

10、除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述阻挡层的材质包括ta和tan中的至少一种。

11、除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述第一介质层和第三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。

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

13、形成覆盖所述第一介质层表面的第一金属层，并在所述第一通孔内形成第一导电结构；

14、去除所述第一介质层表面的所述第一金属层，以使所述第一导电结构从所述第一介质层表面露出。

15、除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，在所述第三通孔和所述第二凹槽内填充导电材料，以分别形成第三导电结构和固定电极结构的方法包括：

16、在所述第三介质层远离所述第一基板的一侧形成第三金属层，并且在所述第三通孔和所述第二凹槽内分别形成第三导电结构和固定电极结构；

17、去除所述第三介质层表面的所述第三金属层，以露出所述第三导电结构和所述固定电极结构。

18、除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，在完成所述晶片与所述第一基板的键合后，

19、从所述晶片远离所述第一基板的一面对所述晶片进行厚度方向上的减薄处理。

20、除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述导电互联结构的形成方法包括：在所述第一基板的一侧形成覆盖所述第一基板的第二介质层，对所述第二介质层刻蚀，以形成在厚度方向上贯穿所述第二介质层的第二通孔；

21、在所述第二介质层远离所述第一基板的一侧形成第二金属层以及在所述第二通孔内形成第二导电结构，并对所述第二金属层进行图案化处理；

22、所述第二金属层和所述第二导电结构构造成所述导电互联结构。

23、除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，在完成所述形成第一导电结构之后，在所述第一介质层上刻蚀形成贯通区域；

24、在所述晶片的厚度方向上，所述固定电极结构的投影与所述贯通区域的投影交叠。

25、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器件结构包括活动质量块和梳齿电极结构；在所述晶片的厚度方向上，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贯通区域的正投影内。

26、除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，在所述晶片的厚度方向上，所述活动质量块和所述固定电极结构的投影交叠，所述活动质量块和所述固定电极结构构造成第一电容。

27、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三凹槽；

28、在所述第二基板设有第三凹槽的一侧表面形成第四介质层，以得到所述顶盖体；

29、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，所述第四介质层与所述晶片键合。

30、除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，在所述第二基板的厚度方向上，所述mems器件结构的投影容设于所述第三凹槽的投影内；

31、所述第三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位移。

32、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三凹槽的步骤中，对所述第二基板设有第三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；

33、在所述刻蚀所述晶片的同时，刻蚀所述晶片以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，且所述第二通槽和所述第一通槽的位置相对应；

34、在完成所述顶盖体与所述晶片远离所述第一基板的一面键合后，所述第一通槽与所述第二通槽连通形成外接腔室；

35、去除与所述外接腔室邻接的部分所述第三介质层，以使得部分所述导电互联结构露出，露出的部分所述导电互联结构以构造成外接导电结构。

36、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对所述第二基板进行减薄处理。

37、另一方面，进一步公开了一种mems传感器，包括：

38、第一基板，其一侧表面设有第三介质层，在所述第三介质层内埋设有导电互联结构，在所述第三介质层远离所述第一基板的一侧表面嵌设有固定电极结构和第三导电结构；所述固定电极结构和所述第三导电结构与所述导电互联结构电连接；

39、晶片，其层叠设置在所述第一基板设有所述第三介质层的一侧；所述晶片朝向所述第一基板的一侧设有第一介质层，所述第一介质层朝向所述晶片的一侧表面嵌设有沿所述晶片厚度方向贯穿所述第一介质层的第一导电结构；其中，所述第一导电结构与所述第三导电结构键合，所述第一介质层与所述第三介质层键合；

40、顶盖体，其层叠设置在所述晶片的远离所述第一基板的一侧。

41、根据本发明提供的一种mems传感器及其制作方法，晶片和第一基板通过第一介质层和第三介质层键合，同时，通过第一导电结构和第三导电结构键合实现第一基板和晶片间的电导通。相比传统的金属键合，本技术的键合方式量产能力更高，且容易观察键合质量，从而能够提高产品的产量和良品率。此外，本技术在形成第三导电结构的同时还形成了mems传感器的固定电极结构，简化了生产工艺，降低了生产成本。