用于制造MEMS器件的方法和系统与流程

背景技术：

1、mems(“微机电系统”)是一类使用类似半导体的工艺制造并表现出机械特性的器件。例如，mems器件可以包括移动或变形的能力。在许多情况下，但并非总是如此，mems与电信号交互。mems器件可以指代被实现为微机电系统的半导体器件。mems器件包括机械元件，并且可以可选地包括电子器件(例如，用于感测的电子器件)。mems器件包括但不限于，例如，陀螺仪、加速度计、磁力计、压力传感器等。

2、一些mems器件可以通过将mems层接合至半导体层来形成，其中mems层可以包括帽层和mems器件层，并且其中半导体层可以包括感测电极和其他电路系统。总体而言，传感器利用mems器件层和帽层的单片集成。不幸的是，mems层的单片集成限制了其在将先进半导体技术用于高端传感器应用方面的灵活性。

3、传统上，通过蚀刻工艺在mems器件层上创建支座(standoff)。然后，支座用于将两个部件彼此接合并形成一个或多个腔体。不幸的是，通过使用光刻法蚀刻穿过mems器件层来形成支座会导致一些问题，诸如在利用支座进行mems器件层图案化时的光致抗蚀剂池化问题。

4、许多问题(例如，涉及制造过程的高温、腔体压力的稳定性、静摩擦等)可能会影响传感器的性能。例如，在mems层的制造过程中可能会涉及高温。不幸的是，高温可能会引起电极上的突出(称为小丘效应)，从而导致性能降级。某些感测应用可能需要保持腔体压力。不幸的是，由于器件的腔体内部的除气或缓慢吸气(在不存在导致操作中腔体压力漂移较高的活性吸气剂的情况下)，腔体压力可能随时间变得不稳定。mems层可以利用诸如凸部挡块(bumpstop)之类的结构来防止mems器件层的可移动部件(例如，校验质量)接触和损坏其下方的电路系统。不幸的是，可移动部件可能会粘附到凸部挡块并且无法释放(也称为静摩擦)，从而导致器件出现性能问题。

技术实现思路

1、因此，出现了以非单片方式创建mems层的需要，从而使得mems层能够利用更先进的半导体技术来集成。此外，出现了减少各个部件(例如，电极)上的小丘效应、改善静摩擦、稳定腔体压力以及改善mems器件层光刻的需要。

2、在一些实施例中，支座被形成在衬底上或帽层上，该帽层在与mems器件层分开且远离制造，以便改善mems器件层光刻。在一些实施例中，各个部件(例如，电极)可以由具有较高热容量的多晶硅材料形成，以便减少小丘效应，从而改善性能。此外，多晶硅互连可用于利用高热容量连接电极。应当领会的是，在一些非限制性示例中，吸气剂材料可用于稳定腔体压力。在一些实施例中，可以通过在凸部挡块上使用多晶硅层来改善静摩擦。

3、一种方法，包括：在致动器层的第一侧上方沉积第一多晶硅层；在第一多晶硅层上方形成第一金属间电介质(imd)层；蚀刻第一imd层以形成暴露第一多晶硅层的过孔并且进一步形成凸块区域；在第一imd层、过孔和凸块区域上方沉积第二多晶硅层；蚀刻第二多晶硅层的部分，以暴露第一imd层的部分并且形成经图案化的第二多晶硅层；在经图案化的第二多晶硅层上方并且进一步在第一imd层的暴露部分上方沉积第二imd层；蚀刻第二imd层的部分，以暴露经图案化的第二多晶硅层的部分并且形成经图案化的第二imd层；在经图案化的第二imd层上方并且进一步在第二多晶硅层的暴露部分上方沉积第三多晶硅层；蚀刻第三多晶硅层以形成经图案化的第三多晶硅层；在经图案化的第三多晶硅层上方并且进一步在第二imd层的暴露部分上方沉积第三imd层；将第三imd层熔接至衬底；在致动器层的第二侧上方沉积接合层，其中第二侧与第一侧相对；对接合层图案化以形成经图案化的接合层；蚀刻图案穿过致动器层、第一多晶硅层并且部分地穿过第一imd层；以及蚀刻穿过第一imd层以形成腔体并且进一步暴露第二多晶硅层的部分。

4、该方法进一步包括：将帽层上的锗共晶接合至经图案化的接合层。在一些实施例中，帽层包括至少一个腔体。该方法可进一步包括：使帽层减薄以及进一步对帽层进行深反应离子蚀刻(drie)以在至少一个腔体的外部使接合焊盘开放并且对接合焊盘图案化。在一些实施例中，帽层的、面向致动器层的至少部分加衬有吸气剂材料(例如，ti)。在一些实施例中，该方法包括在接合帽层之前在帽层中沉积高密度等离子体氧化物(hdp)。根据一些实施例，接合层包括铝或锗。

5、一种方法，包括：使致动器层的第一侧粗糙化；在致动器层的第一侧上方沉积第一金属间电介质(imd)层；在第一imd层内形成过孔和腔体；在第一imd层、过孔和腔体上方沉积第一多晶硅层；对第一多晶硅层图案化以暴露第一imd层的部分并且形成经图案化的第一多晶硅层；在经图案化的第一多晶硅层上方并且进一步在第一imd层的暴露部分上方沉积第二imd层；蚀刻第二imd层的部分，以暴露经图案化的第一多晶硅层的部分并且形成经图案化的第二imd层；在经图案化的第二imd层的部分上方并且进一步在第一多晶硅层的暴露部分上方沉积第二多晶硅层，以将第一多晶硅层连接至第二多晶硅层；在第二多晶硅层上方并且进一步在第二imd层的暴露部分上方沉积第三imd层；将第三imd层熔接至衬底；在致动器层的第二侧的部分上方沉积接合层，其中第二侧与第一侧相对；从第二侧蚀刻图案穿过致动器层以部分地蚀刻穿过第一imd层；以及通过所蚀刻的图案蚀刻穿过第一imd层，以形成腔体并且进一步暴露第二多晶硅层的部分。

6、在一些实施例中，穿过第一imd层穿过所蚀刻的图案的蚀刻是通过定时蒸汽氢氟酸蚀刻工艺进行的。该方法可进一步包括：将帽层共晶接合至共晶接合层。在一些实施例中，帽层包括至少一个腔体。该方法可进一步包括：减薄帽层以及进一步深反应离子蚀刻(drie)帽层以在至少一个腔体外部使接合焊盘开放并且图案化接合焊盘。应当领会的是，帽层的面向致动器层的至少一部分加衬有吸气剂材料(例如，ti)。在一些实施例中，接合层包括铝或锗。

7、一种器件，包括：衬底；金属间电介质(imd)层，该imd层被设置在衬底上方；第一多个多晶硅层，该第一多个多晶硅层被设置在imd层上方并被设置在凸部挡块上方；第二多个多晶硅层，该第二多个多晶硅层被设置在imd层内；具有第一侧和第二侧的经图案化的致动器层，其中经图案化的致动器层的第一侧加衬有多晶硅层，并且其中经图案化的致动器层的第一侧面向凸部挡块；支座，该支座在imd层上方形成；过孔，该过孔穿过支座从而与致动器的多晶硅层、以及第二多个多晶硅层的部分电接触；以及接合材料，该接合材料被设置在经图案化的致动器层的第二侧上。

8、应当领会的是，在一些实施例中，凸部挡块被定位在由支座和imd层形成的腔体中。在一个非限制性示例中，器件进一步包括帽层，其中帽层上的锗被共晶接合至接合材料上的铝。根据一些实施例，器件进一步包括除气物质，该除气物质被定位在共晶接合帽晶片之后所形成的腔体内。应当领会的是，器件可以进一步包括吸气剂材料，该吸气剂材料被设置在帽晶片的腔体的表面上方。

9、通过阅读以下具体实施方式，这些以及其他特征和优点将显而易见。