一種mems器件結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微機(jī)電系統(tǒng)制造領(lǐng)域，特別是涉及一種MEMS器件結(jié)構(gòu)的制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS,Micro-Electro-Mechanical System)是一種先進(jìn)的制造技術(shù)平臺(tái)。它是以半導(dǎo)體制造技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的。MEMS技術(shù)采用了半導(dǎo)體技術(shù)中的光刻、腐蝕、薄膜等一系列的現(xiàn)有技術(shù)和材料，因此從制造技術(shù)本身來(lái)講，MEMS中基本的制造技術(shù)是成熟的。但MEMS更側(cè)重于超精密機(jī)械加工，并要涉及微電子、材料、力學(xué)、化學(xué)、機(jī)械學(xué)諸多學(xué)科領(lǐng)域。它的學(xué)科面也擴(kuò)大到微尺度下的力、電、光、磁、聲、表面等物理學(xué)的各分支。
[0003]微機(jī)電系統(tǒng)是微米大小的機(jī)械系統(tǒng)，其中也包括不同形狀的三維平板印刷產(chǎn)生的系統(tǒng)。這些系統(tǒng)的大小一般在微米到毫米之間。在這個(gè)大小范圍中日常的物理經(jīng)驗(yàn)往往不適用。比如由于微機(jī)電系統(tǒng)的面積對(duì)體積比比一般日常生活中的機(jī)械系統(tǒng)要大得多，其表面現(xiàn)象如靜電、潤(rùn)濕等比體積現(xiàn)象如慣性或熱容量等要重要。它們一般是由類似于生產(chǎn)半導(dǎo)體的技術(shù)如表面微加工、體型微加工等技術(shù)制造的。其中包括更改的硅加工方法如壓延、電鍍、濕蝕刻、干蝕刻、電火花加工等等。微機(jī)電系統(tǒng)是指集微型傳感器、執(zhí)行器以及信號(hào)處理和控制電路、接口電路、通信和電源于一體的微型機(jī)電系統(tǒng)，是一個(gè)獨(dú)立的智能系統(tǒng)。主要由傳感順、作動(dòng)器和微能源三大部分組成。微機(jī)電系統(tǒng)具有以下幾個(gè)基本特點(diǎn)，微型化、智能化、多功能、高集成度。微機(jī)電系統(tǒng)，它是通過(guò)系統(tǒng)的微型化、集成化來(lái)探索具有新原理、新功能的元件和系統(tǒng)微機(jī)電系統(tǒng)。微機(jī)電系統(tǒng)涉及航空航天、信息通信、生物化學(xué)、醫(yī)療、自動(dòng)控制、消費(fèi)電子以及兵器等應(yīng)用領(lǐng)域。微機(jī)電系統(tǒng)的制造工藝主要有集成電路工藝、微米/納米制造工藝、小機(jī)械工藝和其他特種加工工種。微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)基礎(chǔ)主要包括設(shè)計(jì)與仿真技術(shù)、材料與加工技術(shù)、封裝與裝配技術(shù)、測(cè)量與測(cè)試技術(shù)、集成與系統(tǒng)技術(shù)等。
[0004]現(xiàn)有的一種MEMS器件結(jié)構(gòu)的制作方法如下:
[0005]步驟一，提供半導(dǎo)體襯底及鍵合襯底，所述半導(dǎo)體襯底表面形成有鋁鍵合層以及位于所述鋁鍵合層外圍的鋁焊盤，所述鋁焊盤及鋁鍵合層表面覆蓋有器件結(jié)構(gòu)，所述鍵合襯底表面具有可與所述鋁鍵合層形成密封配合的環(huán)形凸起；
[0006]步驟二，采用光刻工藝將所述鋁焊盤及鋁鍵合層表面的器件結(jié)構(gòu)去除，露出所述鋁焊盤及鋁鍵合層，此時(shí)，鋁焊盤及鋁鍵合層表面會(huì)形成一層氧化鋁層；
[0007]步驟三，為了增強(qiáng)鍵合強(qiáng)度，需要采用DHF工藝去除所述鋁鍵合層表面的氧化鋁層，由于DHF工藝的非選擇性，同時(shí)，所述鋁焊盤表面的氧化鋁層也會(huì)被去除；
[0008]步驟四，藉由所述鋁鍵合層及環(huán)形凸起鍵合所述半導(dǎo)體襯底及所述鍵合襯底，形成空腔結(jié)構(gòu)；
[0009]步驟五，切割所述鍵合襯底，去除所述環(huán)形凸起外圍的半導(dǎo)體材料，露出所述半導(dǎo)體襯底表面的鋁焊盤，以供后續(xù)連線所用。
[0010]通過(guò)以上方法獲得的MEMS結(jié)構(gòu)具有以下缺點(diǎn):DHF工藝去除所述鋁焊盤表面的金屬氧化層后，會(huì)改變鋁焊盤表面的特性和電勢(shì)，使其容易吸附在切割工藝的過(guò)程中鍵合襯底產(chǎn)生的粉塵顆粒，最終導(dǎo)致鋁焊盤被腐蝕而影響性能。
[0011]為了克服以上工藝缺陷，一種解決的方案是在切割后的沖洗過(guò)程中增大沖洗力度，但是這種做法很容易導(dǎo)致一些器件結(jié)構(gòu)被破壞，而導(dǎo)致整個(gè)器件失效。
[0012]鑒于以上缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種可以有效解決上述問(wèn)題的MEMS器件結(jié)構(gòu)的制作方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種MEMS器件結(jié)構(gòu)的制作方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中由于金屬焊盤吸附半導(dǎo)體粉塵顆粒而影響器件性能的問(wèn)題。
[0014]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種MEMS器件結(jié)構(gòu)的制作方法，包括步驟:
[0015]I)提供第一半導(dǎo)體襯底及第二半導(dǎo)體襯底，所述第一半導(dǎo)體襯底表面形成有微結(jié)構(gòu)區(qū)、包圍于所述微結(jié)構(gòu)區(qū)的金屬鍵合層、以及位于所述金屬鍵合層外圍的金屬焊盤，所述第二半導(dǎo)體襯底表面具有可與所述金屬鍵合層形成密封配合的環(huán)形凸起；
[0016]2)采用預(yù)清洗工藝去除所述金屬鍵合層及金屬焊盤表面的第一金屬氧化層；
[0017]3)藉由所述金屬鍵合層及環(huán)形凸起鍵合所述第一半導(dǎo)體襯底及第二半導(dǎo)體襯底；
[0018]4)對(duì)所述第二半導(dǎo)體襯底進(jìn)行切割工藝，以去除所述環(huán)形凸起外圍的半導(dǎo)體材料，切割時(shí)所述金屬焊盤表面吸附有半導(dǎo)體顆粒；
[0019]5)采用氧化工藝使所述半導(dǎo)體顆粒氧化形成氧化顆粒，并使所述金屬焊盤表面氧化形成第二金屬氧化層；
[0020]6)采用酸性化學(xué)腐蝕工藝去除所述氧化顆粒；
[0021]7)采用堿性化學(xué)腐蝕工藝去除所述第二金屬氧化層。
[0022]作為本發(fā)明的MEMS器件結(jié)構(gòu)的制作方法的一種優(yōu)選方案，所述第一半導(dǎo)體襯底及第二半導(dǎo)體襯底的材料為硅。
[0023]作為本發(fā)明的MEMS器件結(jié)構(gòu)的制作方法的一種優(yōu)選方案，所述金屬焊盤及所述金屬鍵合層的材料為鋁。
[0024]作為本發(fā)明的MEMS器件結(jié)構(gòu)的制作方法的一種優(yōu)選方案，步驟2)所述的預(yù)清洗工藝為稀釋氫氟酸清洗DHF工藝。
[0025]作為本發(fā)明的MEMS器件結(jié)構(gòu)的制作方法的一種優(yōu)選方案，步驟3)采用金硅共晶鍵合工藝對(duì)所述金屬鍵合層及環(huán)形凸起進(jìn)行鍵合。
[0026]作為本發(fā)明的MEMS器件結(jié)構(gòu)的制作方法的一種優(yōu)選方案，步驟4)所述的切割工藝為機(jī)械切割工藝。
[0027]作為本發(fā)明的MEMS器件結(jié)構(gòu)的制作方法的一種優(yōu)選方案，步驟5)所述的氧化工藝為爐管熱氧化工藝。
[0028]作為本發(fā)明的MEMS器件結(jié)構(gòu)的制作方法的一種優(yōu)選方案，步驟6)采用稀釋氫氟酸清洗DHF工藝去除氧化后的半導(dǎo)體顆粒。
[0029]作為本發(fā)明的MEMS器件結(jié)構(gòu)的制作方法的一種優(yōu)選方案，所述第一半導(dǎo)體襯底中還形成有CMOS器件結(jié)構(gòu)。
[0030]如上所述，本發(fā)明提供一種MEMS器件結(jié)構(gòu)的制作方法，包括步驟:1)提供第一半導(dǎo)體襯底及第二半導(dǎo)體襯底，所述第一半導(dǎo)體襯底表面形成有微結(jié)構(gòu)區(qū)、包圍于所述微結(jié)構(gòu)區(qū)的金屬鍵合層、以及位于所述金屬鍵合層外圍的金屬焊盤，所述第二半導(dǎo)體襯底表面具有可與所述金屬鍵合層形成密封配合的環(huán)形凸起；2)采用預(yù)清洗工藝去除所述金屬鍵合層及金屬焊盤表面的第一金屬氧化層；3)藉由所述金屬鍵合層及環(huán)形凸起鍵合所述第一半導(dǎo)體襯底及第二半導(dǎo)體襯底；4)對(duì)所述第二半導(dǎo)體襯底進(jìn)行切割工藝，以去除所述環(huán)形凸起外圍的半導(dǎo)體材料，切割時(shí)所述金屬焊盤表面吸附有半導(dǎo)體顆粒；5)采用氧化工藝使所述半導(dǎo)體顆粒氧化形成氧化顆粒，并使所述金屬焊盤表面氧化形成第二金屬氧化層；6)采用酸性化學(xué)腐蝕工藝去除所述氧化顆粒；7)采用堿性化學(xué)腐蝕工藝去除所述第二金屬氧化層。本發(fā)明依次通過(guò)氧化工藝、酸性腐蝕工藝及堿性腐蝕工藝去除了金屬焊盤表面吸附的半導(dǎo)體顆粒，在不影響MEMS器件性能和鋁焊盤性能的情況下，可以有效地避免由于半導(dǎo)體顆粒而導(dǎo)致金屬焊盤被腐蝕的缺陷，本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，適用于工業(yè)生產(chǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0031]圖1顯示為本發(fā)明的MEMS器件結(jié)構(gòu)的制作方法各步驟流程示意圖。
[0032]圖2顯示為本發(fā)明的MEMS器件結(jié)構(gòu)的制作方法步驟I)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖3顯示為本發(fā)明的MEMS器件結(jié)構(gòu)的制作方法步驟2)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]圖4顯示為本發(fā)明的MEMS器件結(jié)構(gòu)的制作方法步驟3)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]圖5顯示為本發(fā)明的MEMS器件結(jié)構(gòu)的制作方法步驟4)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]圖6顯示為本發(fā)明的MEMS器件結(jié)構(gòu)的制作方法步驟5)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037]圖7顯示為本發(fā)明的MEMS器件結(jié)構(gòu)的制作方法步驟6)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038]圖8顯示為本發(fā)明的MEMS器件結(jié)構(gòu)的制作方法步驟7)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0039]元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0040]101第一半導(dǎo)體襯底
[0041]102微結(jié)構(gòu)區(qū)
[0042]103金屬鍵合層
[0043]104金屬焊盤
[0044]105第一金屬氧化層
[0045]106第二半導(dǎo)體襯底
[0046]107環(huán)形凸起
[0047]108金硅合金層
[0048]109半導(dǎo)體顆粒
[0049]110氧化顆粒
[0050]111第二金屬氧化層
[0051]Sll?S17步驟I)?步驟7)
【具體實(shí)施方式】
[0052]以下通過(guò)特定的具體實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過(guò)另外不同的【具體實(shí)施方式】加以實(shí)施或應(yīng)用，本說(shuō)明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒(méi)有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0053]請(qǐng)參閱圖1?圖8。需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種