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制作MEMS惯性传感器的方法及MEMS惯性传感器.pdf

  • 上传人:Y94****206
  • 文档编号:4918063
  • 上传时间:2018-11-28
  • 格式:PDF
  • 页数:23
  • 大小:649.29KB
  • 摘要
    申请专利号:

    CN201210126539.2

    申请日:

    2012.04.26

    公开号:

    CN103373698A

    公开日:

    2013.10.30

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情:

    登录超时

    IPC分类号:

    B81C1/00; G01D5/241

    主分类号:

    B81C1/00

    申请人:

    张家港丽恒光微电子科技有限公司

    发明人:

    王志玮; 唐德明; 张镭; 毛剑宏; 韩凤芹

    地址:

    215613 江苏省苏州市张家港市凤凰镇双龙村

    优先权:

    专利代理机构:

    张家港市高松专利事务所(普通合伙) 32209

    代理人:

    孙高

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    内容摘要

    本发明提供了一种制作MEMS惯性传感器的方法及MEMS惯性传感器,包括步骤:在半导体基底上淀积第一碳层作为牺牲层;图案化第一碳层,形成固定锚栓,惯性锚栓和底部密封环;形成固定锚栓中的接触插塞和惯性锚栓中的接触插塞;在所述第一碳层和固定锚栓、惯性锚栓上形成第一固定电极、惯性电极以及与惯性电极相连的连接电极,所述第一固定电极和惯性电极构成一对电容;在所述第一固定电极和惯性电极上形成第二碳层作为覆盖层;在所述第二碳层和顶部密封环上形成顶盖层。本发明的惯性传感器在惯性力的作用下只有惯性电极移动,固定电极不会移动和震动,从而提高了惯性传感器的精确度。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种制作MEMS惯性传感器的方法,其特征在于,包括步骤:
    提供半导体基底,包括其上的第一介质层及嵌在第一介质层顶部的底部感应互连焊垫和底部参考互连焊垫;
    在第一介质层上淀积第一碳层作为牺牲层;
    图案化第一碳层,在第一碳层中形成若干开口;
    在第一碳层上淀积第二介质层,利用化学机械研磨去除第一碳层上的第二介质层,剩余所述开口中的第二介质层,形成固定锚栓,惯性锚栓和底部密封环;
    对固定锚栓和惯性锚栓进行选择性刻蚀,在其中形成分别暴露底部感应互连焊垫和底部参考互连焊垫的连接孔;
    利用导电材料填充所述连接孔形成接触插塞,在所述第一碳层和固定锚栓、惯性锚栓和接触插塞上淀积导电材料层;
    选择性刻蚀所述导电材料层,形成第一固定电极、惯性电极及与惯性电极相连的连接电极,所述第一固定电极和惯性电极构成一对电容,连接电极起到对惯性电极支撑的作用,其中第一固定电极位于所述固定锚栓的上方,并连接固定锚栓,至少一个第一固定电极通过固定锚栓中的接触插塞与底部感应互连焊垫电性互连,连接电极与惯性锚栓连接,并通过惯性锚栓中的接触插塞与底部参考互连焊垫电性互连;在底部密封环上方形成MEMS外围支撑体,与之连接;
    在所述第一固定电极、惯性电极、连接电极和MEMS外围支撑体上形成第二碳层作为覆盖层,并在所述第二碳层外围的MEMS外围支撑体上形成顶部密封环;
    在所述第二碳层和顶部密封环上形成密封顶盖层,刻蚀密封顶盖层形成孔洞;
    利用所述孔洞去除第一碳膜层和第二碳膜层;
    填充所述孔洞。

    2.  如权利要求1所述的制作MEMS惯性传感器的方法,其特征在于,利用导电材料填充所述连接孔形成接触插塞,在所述第一碳层 和固定锚栓、惯性锚栓和接触插塞上淀积导电材料层在同一步骤中完成,即在所述第一碳层和固定锚栓、惯性锚栓及暴露的感应互连焊垫和底部参考互连焊垫上淀积导电材料层。

    3.  如权利要求1所述的制作MEMS惯性传感器的方法,其特征在于,所述第一固定电极和惯性电极的形状为指状结构,所述指状结构分为平行间隔的指部和与各指部相连的连结部,所述第一固定电极和惯性电极的指部间隔相对呈插指结构。

    4.  如权利要求3所述的制作MEMS惯性传感器的方法,其特征在于,所述第一固定电极的两个指部之间具有所述惯性电极的至少两个指部,或者在所述惯性电极的两个指部之间具有所述第一固定电极的至少两个指部。

    5.  如权利要求1所述的制作MEMS惯性传感器的方法,其特征在于,在所述惯性电极垂直于半导体基底表面方向具有第二固定电极,所述第二固定电极和所述惯性电极构成一对垂直于半导体基底方向的电容。

    6.  如权利要求1所述的制作MEMS惯性传感器的方法,其特征在于,所述导电材料层的材料为含硅导电材料,且采用化学气相沉积或物理气相沉积工艺形成,第一介质层和第二介质层为含硅介电质材料,且采用化学气相沉积或物理气相沉积工艺形成。

    7.  如权利要求6所述的制作MEMS惯性传感器的方法,其特征在于,所述含硅导电材料为多晶硅,且采用化学气相沉积或物理气相沉积工艺在450摄氏度以下形成。

    8.  如权利要求7所述的制作MEMS惯性传感器的方法,其特征在于,所述导电材料层的材料为含锗多晶硅且采用低压化学沉积工艺在450摄氏度以下形成。

    9.  如权利要求7所述的制作MEMS惯性传感器的方法,其特征在于,半导体基底进一步包括硅衬底,以及形成在硅衬底上的CMOS器件层,CMOS器件层包括单晶硅或者金属-氧化物-硅晶体管器件。

    10.  如权利要求1所述的制作MEMS惯性传感器的方法,其特征在于,所述导电材料层为含钛合金或多层含钛合金复合层或含钛金属与介质复合层或多层含铝合金复合层或含铝金属与介质复合层,淀积方法为物理气相沉积或化学气相沉积及其组合。

    11.  一种MEMS惯性传感器,其特征在于,包括:
    半导体基底,其中包括其上的第一介质层和嵌在其顶部的底部感应互连焊垫和底部参考互连焊垫;
    位于第一介质层上的底部介质密封层,其包括对应半导体基底外围的底部密封环,在底部密封环内具有固定锚栓和惯性锚栓,至少一个固定锚栓与感应互连焊垫电性相连,惯性锚栓与底部参考互连焊垫电性相连;
    位于底部介质密封层上的惯性电极、连接电极和第一固定电极;所述惯性电极和第一固定电极相对设置构成一对电容;所述惯性电极和所述连接电极相连,惯性电极通过所述连接电极的支撑悬挂在半导体基底的上方,并且连接电极位于惯性锚栓上,和底部参考互连焊垫电性相连;所述第一固定电极位于所述固定锚栓的上方;在对应底部密封环的位置上方具有和底部密封环相连的MEMS外围支撑体;
    在MEMS外围支撑体上具有顶部密封环;
    在顶部密封环上以及第一固定电极、惯性电极和连接电极上方具有密封顶盖层;
    密封顶盖层、顶部密封环、MEMS外围支撑体、底部密封环和半导体基底围成一个空腔,在惯性力的作用下,惯性电极可以沿垂直于半导体基底表面方向或者垂直于所述第一固定电极和惯性电极相对的方向移动,使得惯性电极和第一固定电极之间的电容值发生变化。

    12.  如权利要求11所述的MEMS惯性传感器,其特征在于,在 至少一个固定锚栓内具有一端连接底部感应互连焊垫的接触插塞,在惯性锚栓内具有一端连接底部参考互连焊垫的接触插塞;
    所述连接电极通过惯性锚栓内的接触插塞和底部参考互连焊垫电性相连;所述第一固定电极通过固定锚栓内的接触插塞和底部参考互连焊垫电性相连。

    13.  如权利要求11所述的MEMS惯性传感器,其特征在于,所述固定锚栓与第一固定电极为同样材料的一体结构,所述惯性锚栓与连接电极为同样材料的一体结构。

    14.  如权利要求11所述的MEMS惯性传感器,其特征在于,其中所述第一固定电极和惯性电极的形状为指状结构,所述指状结构分为平行间隔的指部和与各指部相连的连结部,所述第一固定电极和惯性电极的指部间隔相对呈插指结构。

    15.  如权利要求14所述的MEMS惯性传感器,其特征在于,其中所述第一固定电极的两个指部之间具有所述惯性电极的至少两个指部,或者在所述惯性电极的两个指部之间具有所述第一固定电极的至少两个指部。

    16.  如权利要求11所述的MEMS惯性传感器,其特征在于,在所述惯性电极垂直于半导体基底表面方向具有第二固定电极,所述第二固定电极埋至于第一介质层顶部,和所述惯性电极构成一对垂直于半导体基底方向的电容。

    17.  如权利要求11所述的MEMS惯性传感器,其特征在于,所述导电材料层的材料为含硅导体,第一介质层和第二介质层为含硅介电质。

    18.  如权利要求17所述的MEMS惯性传感器,其特征在于,所述导电材料层的材料为含锗多晶硅。

    19.  如权利要求11所述的MEMS惯性传感器,其特征在于,其中所述半导体基底进一步包括硅衬底,以及形成在硅衬底上的CMOS器件层,CMOS器件层包括单晶硅或者金属-氧化物-硅晶体管器件。

    20.  一种制作MEMS惯性传感器的方法,其特征在于,包括步骤:
    提供半导体基底,包括其上的第一介质层及嵌在第一介质层顶部的底部感应互连焊垫和底部参考互连焊垫;
    在第一介质层上淀积第一碳层作为牺牲层;
    图案化第一碳层,在第一碳层中形成若干开口,暴露底部感应互连焊垫和底部参考互连焊垫;
    在第一碳层上淀积含硅导电材料层,填充开口并覆盖第一碳层与暴露底部感应互连焊垫和底部参考互连焊垫形成电学互连,形成连接底部感应互连焊垫的固定锚栓和连接底部参考互连焊垫的惯性锚栓;
    选择性刻蚀所述含硅导电材料层,形成第一固定电极、惯性电极和与惯性电极相连的连接电极,所述第一固定电极和惯性电极构成一对电容,连接电极起到对惯性电极支撑的作用,其中第一固定电极位于所述固定锚栓的上方,并连接固定锚栓,至少一个第一固定电极通过固定锚栓与底部感应互连焊垫电性互连,连接电极与惯性锚栓连接,并通过惯性锚栓与底部参考互连焊垫电性互连,形成底部密封环和底部密封环上方的MEMS外围支撑体;
    在所述第一固定电极、第一固定电极、惯性电极、连接电极和MEMS外围支撑体上形成第二碳层作为覆盖层,并在所述第二碳层外围的MEMS外围支撑体上形成顶部密封环;
    在所述第二碳层和顶部密封环上形成密封顶盖层,刻蚀密封顶盖层形成孔洞;
    利用所述孔洞去除第一碳膜层和第二碳膜层;
    填充所述孔洞。

    21.  如权利要求20所述的制作MEMS惯性传感器的方法,其特征于,含硅导电材料为多晶、非晶硅或硅锗多晶或硅锗非晶体,淀积方法为物理气相沉积或化学气相沉积。

    22.  一种制作MEMS惯性传感器的方法,其特征在于,包括步骤:
    提供半导体基底,其包括其上第一介质层及嵌在第一介质层顶部的底部感应互连焊垫和底部参考互连焊垫;
    在第一介质层上淀积第一碳层作为牺牲层;
    图案化第一碳层,在第一碳层中形成若干开口,暴露底部感应互连焊垫和底部参考互连焊垫;
    利用导电材料填充所述开口,形成固定锚栓,惯性锚栓和底部密封环;
    在第一碳层上、固定锚栓、惯性锚栓和底部密封环上淀积附加导电材料层,与固定锚栓和惯性锚栓形成电学连接;
    选择性刻蚀所述附加导电材料层,形成第一固定电极、惯性电极和与惯性电极相连的连接电极,所述第一固定电极和惯性电极构成一对电容,连接电极起到对惯性电极支撑的作用,其中第一固定电极位于所述固定锚栓的上方,并连接固定锚栓,至少一个第一固定电极通过固定锚栓与底部感应互连焊垫电性互连,连接电极与惯性锚栓连接,并通过惯性锚栓与底部参考互连焊垫电性互连,MEMS外围支撑体在底部密封环上方,与之连接;
    在所述第一固定电极、惯性电极、连接电极和MEMS外围支撑体上形成第二碳层作为覆盖层,并在所述第二碳层外围的MEMS外围支撑体上形成顶部密封环;
    在所述第二碳层和顶部密封环上形成密封顶盖层,刻蚀密封顶盖层形成孔洞;
    利用所述孔洞去除第一碳膜层和第二碳膜层;
    填充所述孔洞。

    23.  如权利要求22所述的制作MEMS惯性传感器的方法,其特征于,附加导电材料层为多晶、非晶硅或硅锗多晶、硅锗非晶体,淀积方法为物理气相沉积或化学气相沉积。

    24.  如权利要求22所述的制作MEMS惯性传感器的方法,其特 征于,固定锚栓和惯性锚栓为多晶、非晶硅或硅锗多晶、硅锗非晶体,淀积方法为物理气相沉积或化学气相沉积。

    25.  如权利要求22所述的制作MEMS惯性传感器的方法,其特征于,附加导电材料层为含钛合金或多层含钛合金复合层或含钛金属与介质复合层或多层含铝合金复合层或含铝金属与介质复合层,淀积方法为物理气相沉积或化学气相沉积及其组合。

    说明书

    说明书制作MEMS惯性传感器的方法及MEMS惯性传感器
    技术领域
    本发明涉及一种惯性传感器及其制作方法,尤其涉及一种硅基电容式微机械结构(MEMS)惯性传感器。
    背景技术
    MEMS器件通常包括单一的和复合的微机械结构,不仅具有电学功能,还可以具有机械、光学、化学以及生物学的功能,MEMS器件和半导体集成电路作为一个集成系统可以实现一定的功能。MEMS器件普遍用于传感器、控制系统、或者在微小领域内驱动机械、光学或者化学运动,或者独立的单元或者是一个系统。有一类应用较普遍的MEMS器件或系统是通过平移、旋转运动或者惯性感应来测量惯性力,例如MEMS加速度传感器和陀螺仪。
    现有的电容式MEMS惯性传感器都包括一对惯性电极和固定电极,惯性电极的大部分悬挂于器件的载体之上,其小部分固定在载体上,与惯性电极相对的固定电极也需固定在载体上,并需要其具有较大的刚度。惯性电极,尤其是其悬挂部分和固定电极之间设置有很窄的空气间隔,从而使得惯性电极和固定电极形成一对电容。
    如果当在特定方向提供一个惯性力,则惯性电极的悬挂部分沿着惯性力的方向移动,即相对固定电极移动,该相对的移动导致固定电极和惯性电极形成电容的电容值发生改变。通过测量该电容值相对于器件静止时的电容参考值的变化,从而可以测量出惯性电极相对固定电极的移动,计算得到惯性力。因此,当今电容式MEMS惯性传感器被广泛的应用在汽车制造业、工业、消费业和手持电子应用设备中。当今的MEMS惯性传感器大多采用较为传统的体硅MEMS、厚型或者薄型SOI制造工艺形成,其采用1个或者多个悬挂的惯性电极连接到载体,惯性电极和相对的固定电极通过空气间隔分离。
    相对于MEMS惯性传感器的惯性电极而言,固定电极整体应当具备最大的刚度,从而在受到惯性力的作用下,作为参考电极自身的移 动最小或者为零,从而保证通过电极间间距所致测量电容来反算惯性力的感测精度。但是,由于现有的惯性传感器受到制造工艺的局限性,将固定电极整体固定在载体上很困难,只能通过固定部分连接到载体上,因此其在惯性力的作用下仍然是具有弹性的、可变型的,在惯性力的作用下也会产生局部或整体移动。这样,尽管其固定连接到传感器的载体,但是当受到惯性力作用时,虽然具有不同的刚性和动态特性,惯性电极和与其相对的固定电极都会同时移动或震动。这样,相对设置的惯性电极和固定电极之间的电容的变化就取决于惯性电极和固定电极在网格空间中位置的变化,而不仅取决于惯性电极相对于载体移动的距离,这就为惯性传感器的精确测量带来一定难度。
    上述的现有的惯性传感器,其制造工艺为:在形成惯性电极和固定电极时通常会先形成一层牺牲层,然后在形成惯性电极后选择性的移除牺牲层,从而使得惯性电极处于悬挂状态,但同时固定电极与惯性电极相对的部分下方的牺牲层也会一并被去除,从而使得固定电极与惯性电极相对的部分也处于悬挂状态。由于这种制造方法受到现有制造工艺的限制,固定电极无法整体固定在载体上,只能通过固定电极的固定部分固定到载体上,因此受到惯性力的时候容易相对于载体发生变形。这种变形会影响电容值的测量,从而会影响惯性传感器对于惯性的测量。如果不考虑这种变形,这种形变会构成动态的噪声,并且使测量结果产生误差,因此在现有技术中,固定电极的变形限制了电容式MEMS惯性传感器的精确度。
    同时,目前的电容式MEMS惯性传感器通常采用优选的制造工艺,其将惯性传感器的制造过程和CMOS读出集成电路(ROIC)集成在一起,制作在同一半导体基底上,这样就把MEMS器件嵌入了CMOS电路中。有利的是和传统的MEMS和ROIC分离的传感器制造工艺相比,这种将集成MEMS传感器芯片制作在一个芯片上的方法不仅降低了器件尺寸、重量和功耗,而且提高了应用系统的效率。
    然而,在包括CMOS ROIC的半导体基底上制造电容式惯性传感器,也是非常困难的,尤其与CMOS芯片工艺兼容的薄层硅衬底工艺被广泛的应用,更使这一集成技术的难度增加。
    发明内容
    本发明的目的是提供一种精确度更高的MEMS惯性传感器及其制造方法。
    为实现上述目的,本发明提供了一种制作MEMS惯性传感器的方法及MEMS惯性传感器。
    一种制作MEMS惯性传感器的方法,包括步骤:
    提供半导体基底,包括其上的第一介质层及嵌在第一介质层顶部的底部感应互连焊垫和底部参考互连焊垫;
    在第一介质层上淀积第一碳层作为牺牲层;
    图案化第一碳层,在第一碳层中形成若干开口;
    在第一碳层上淀积第二介质层,利用化学机械研磨去除第一碳层上的第二介质层,剩余所述开口中的第二介质层,形成固定锚栓,惯性锚栓和底部密封环;
    对固定锚栓和惯性锚栓进行选择性刻蚀,在其中形成分别暴露底部感应互连焊垫和底部参考互连焊垫的连接孔;
    利用导电材料填充所述连接孔形成接触插塞,在所述第一碳层和固定锚栓、惯性锚栓和接触插塞上淀积导电材料层;
    选择性刻蚀所述导电材料层,形成第一固定电极、惯性电极及与惯性电极相连的连接电极,所述第一固定电极和惯性电极构成一对电容,连接电极起到对惯性电极支撑的作用,其中第一固定电极位于所述固定锚栓的上方,并连接固定锚栓,至少一个第一固定电极通过固定锚栓中的接触插塞与底部感应互连焊垫电性互连,连接电极与惯性锚栓连接,并通过惯性锚栓中的接触插塞与底部参考互连焊垫电性互连;在底部密封环上方形成MEMS外围支撑体,与之连接;
    在所述第一固定电极、惯性电极、连接电极和MEMS外围支撑体上形成第二碳层作为覆盖层,并在所述第二碳层外围的MEMS外围支撑体上形成顶部密封环;
    在所述第二碳层和顶部密封环上形成密封顶盖层,刻蚀密封顶盖层形成孔洞;
    利用所述孔洞去除第一碳膜层和第二碳膜层;
    填充所述孔洞。
    可选的,利用导电材料填充所述连接孔形成接触插塞,在所述第一碳层和固定锚栓、惯性锚栓和接触插塞上淀积导电材料层在同一步骤中完成,即在所述第一碳层和固定锚栓、惯性锚栓及暴露的感应互连焊垫和底部参考互连焊垫上淀积导电材料层。
    其中,在所述第一碳层和固定锚栓、惯性锚栓及暴露的感应互连焊垫和底部参考互连焊垫上淀积导电材料层步骤包括:
    利用导电材料填充所述连接孔,形成固定锚栓中的接触插塞和惯性锚栓中的接触插塞;
    在所述第一碳层和固定锚栓、惯性锚栓及接触插塞上淀积导电材料层。可选的,所述第一固定电极和惯性电极的形状为指状结构,所述指状结构分为平行间隔的指部和与各指部相连的连结部,所述第一固定电极和惯性电极的指部间隔相对呈插指结构。
    可选的,所述第一固定电极的两个指部之间具有所述惯性电极的至少两个指部,或者在所述惯性电极的两个指部之间具有所述第一固定电极的至少两个指部。
    可选的,在所述惯性电极垂直于半导体基底表面方向具有第二固定电极,所述第二固定电极和所述惯性电极构成一对垂直于半导体基底方向的电容。
    可选的,所述导电材料层的材料为含硅导电材料,且采用化学气相沉积或物理气相沉积工艺形成,第一介质层和第二介质层为含硅介电质材料,且采用化学气相沉积或物理气相沉积工艺形成。
    可选的,所述含硅导电材料为多晶硅,且采用化学气相沉积或物理气相沉积工艺在450摄氏度以下形成。
    可选的,所述导电材料层的材料为含锗多晶硅且采用低压化学沉积工艺在450摄氏度以下形成。
    可选的,半导体基底进一步包括硅衬底,以及形成在硅衬底上的CMOS器件层,CMOS器件层包括单晶硅或者金属-氧化物-硅晶体管器件。
    可选的,所述导电材料层为含钛合金或多层含钛合金复合层或含钛金属与介质复合层或多层含铝合金复合层或含铝金属与介质复合层,淀积方法为物理气相沉积或化学气相沉积及其组合。
    一种MEMS惯性传感器,包括:
    半导体基底,其中包括其上的第一介质层和嵌在其顶部的底部感应互连焊垫和底部参考互连焊垫;
    位于第一介质层上的底部介质密封层,其包括对应半导体基底外围的底部密封环,在底部密封环内具有固定锚栓和惯性锚栓,至少一个固定锚栓与感应互连焊垫电性相连,惯性锚栓与底部参考互连焊垫电性相连;
    位于底部介质密封层上的惯性电极、连接电极和第一固定电极;所述惯性电极和第一固定电极相对设置构成一对电容;所述惯性电极和所述连接电极相连,惯性电极通过所述连接电极的支撑悬挂在半导体基底的上方,并且连接电极位于惯性锚栓上,和底部参考互连焊垫电性相连;所述第一固定电极位于所述固定锚栓的上方;在对应底部密封环的位置上方具有和底部密封环相连的MEMS外围支撑体;
    在MEMS外围支撑体上具有顶部密封环;
    在顶部密封环上以及第一固定电极、惯性电极和连接电极上方具有密封顶盖层;
    密封顶盖层、顶部密封环、MEMS外围支撑体、底部密封环和半导体基底围成一个空腔,在惯性力的作用下,惯性电极可以沿垂直于半导体基底表面方向或者垂直于所述第一固定电极和惯性电极相对的方向移动,使得惯性电极和第一固定电极之间的电容值发生变化。
    可选的,在至少一个固定锚栓内具有一端连接底部感应互连焊垫的接触插塞,在惯性锚栓内具有一端连接底部参考互连焊垫的接触插塞;
    所述连接电极通过惯性锚栓内的接触插塞和底部参考互连焊垫电性相连;所述第一固定电极通过固定锚栓内的接触插塞和底部参考互连焊垫电性相连。
    可选的,所述固定锚栓与第一固定电极为同样材料的一体结构,所述惯性锚栓与连接电极为同样材料的一体结构。
    可选的,其中所述第一固定电极和惯性电极的形状为指状结构,所述指状结构分为平行间隔的指部和与各指部相连的连结部,所述第一固定电极和惯性电极的指部间隔相对呈插指结构。
    可选的,其中所述第一固定电极的两个指部之间具有所述惯性电极的至少两个指部,或者在所述惯性电极的两个指部之间具有所述第一固定电极的至少两个指部。
    可选的,在所述惯性电极垂直于半导体基底表面方向具有第二固定电极,所述第二固定电极埋至于第一介质层顶部,和所述惯性电极构成一对垂直于半导体基底方向的电容。
    可选的,所述导电材料层的材料为含硅导体,第一介质层和第二介质层为含硅介电质。
    可选的,所述导电材料层的材料为含锗多晶硅。
    可选的,其中所述半导体基底进一步包括硅衬底,以及形成在硅衬底上的CMOS器件层,CMOS器件层包括单晶硅或者金属-氧化物-硅晶体管器件。
    一种制作MEMS惯性传感器的方法,包括步骤:
    提供半导体基底,其包括其上的第一介质层及嵌在第一介质层顶部的底部感应互连焊垫和底部参考互连焊垫;
    在第一介质层上淀积第一碳层作为牺牲层;
    图案化第一碳层,在第一碳层中形成若干开口,暴露底部感应互连焊垫和底部参考互连焊垫;
    在第一碳层上淀积含硅导电材料层,填充开口并覆盖第一碳层并与暴露底部感应互连焊垫和底部参考互连焊垫形成电学互联,形成连接底部感应互连焊垫的固定锚栓和连接底部参考互连焊垫的惯性锚栓;
    选择性刻蚀所述含硅导电材料层,形成第一固定电极、惯性电极和与惯性电极相连的连接电极,所述第一固定电极和惯性电极构成一对电容,连接电极起到对惯性电极支撑的作用,其中第一固定电极位于所述固定锚栓的上方,并连接固定锚栓,至少一个第一固定电极通过固定锚栓与底部感应互连焊垫电性互连,连接电极与惯性锚栓连接,并通过惯性锚栓与底部参考互连焊垫电性互连,形成底部密封环和底部密封环上方的MEMS外围支撑体,MEMS外围支撑体与底部密封环为一体;
    在所述第一固定电极、第一固定电极、惯性电极、连接电极和 MEMS外围支撑体上形成第二碳层作为覆盖层,并在所述第二碳层外围的MEMS外围支撑体上形成顶部密封环;
    在所述第二碳层和顶部密封环上形成密封顶盖层,刻蚀密封顶盖层形成孔洞;
    利用所述孔洞去除第一碳膜层和第二碳膜层;
    填充所述孔洞。
    可选的,含硅导电材料为多晶、非晶硅或硅锗多晶或硅锗非晶体,淀积方法为物理气相沉积或化学气相沉积。
    另外本发明还提供了一种制作MEMS惯性传感器的方法,包括步骤:
    提供半导体基底,其包括其上第一介质层及嵌在第一介质层顶部的底部感应互连焊垫和底部参考互连焊垫;
    在第一介质层上淀积第一碳层作为牺牲层;
    图案化第一碳层,在第一碳层中形成若干开口,暴露底部感应互连焊垫和底部参考互连焊垫;
    利用导电材料填充所述开口,形成固定锚栓,惯性锚栓和底部密封环;
    在第一碳层上、固定锚栓、惯性锚栓和底部密封环上淀积附加导电材料层,与固定锚栓和惯性锚栓形成电学连接;
    选择性刻蚀所述附加导电材料层,形成第一固定电极、惯性电极和与惯性电极相连的连接电极,所述第一固定电极和惯性电极构成一对电容,连接电极起到对惯性电极支撑的作用,其中第一固定电极位于所述固定锚栓的上方,并连接固定锚栓,至少一个第一固定电极通过固定锚栓与底部感应互连焊垫电性互连,连接电极与惯性锚栓连接,并通过惯性锚栓与底部参考互连焊垫电性互连,MEMS外围支撑体在底部密封环上方,与之连接;
    在所述第一固定电极、惯性电极、连接电极和MEMS外围支撑体上形成第二碳层作为覆盖层,并在所述第二碳层外围的MEMS外围支撑体上形成顶部密封环;
    在所述第二碳层和顶部密封环上形成密封顶盖层,刻蚀密封顶盖层形成孔洞;
    利用所述孔洞去除第一碳膜层和第二碳膜层;
    填充所述孔洞。
    可选的,附加导电材料层为多晶、非晶硅或硅锗多晶、硅锗非晶体,淀积方法为物理气相沉积或化学气相沉积。
    可选的,固定锚栓,惯性锚栓为多晶、非晶硅或硅锗多晶、硅锗非晶体,淀积方法为物理气相沉积或化学气相沉积。
    可选的,附加导电材料层为含钛合金或多层含钛合金复合层或含钛金属与介质复合层或多层含铝合金复合层或含铝金属与介质复合层,淀积方法为物理气相沉积或化学气相沉积及其组合。
    与现有技术相比,本发明具有以下优点:
    本发明的制造MEMS惯性传感器的方法由于利用碳层作为可动惯性电极下方的牺牲层,利用形成固定第一固定电极的锚栓,因此在去除牺牲层形成空腔的时候连接第一固定电极的锚栓不会同时被去除,这样就使得第一固定电极的每一个极板都被有效的固定,从而在惯性力的作用下只有惯性电极移动,固定电极不会移动和震动,从而克服了现有技术中,利用硅的化合物作为牺牲层,从而在去除惯性电极底部的牺牲层时,固定电极下方的牺牲层也同时被去除的问题,虽然现有技术中第一固定电极的材质较硬,相对惯性电极不容易发生移动,但是当受到惯性力作用时仍然容易震动,带来误差。
    在本发明中,由于牺牲层采用低温低压淀积工艺,因此可以不对底部的MOS电路造成损伤,这样就可以形成MOS电路和惯性传感器的3D结构,从而大大的减小了惯性传感芯片的面积,还为封装带来了便利。
    附图说明
    通过参照附图更详细地描述示范性实施例,以上和其它的特征以及优点对于本领域技术人员将变得更加明显,附图中:
    图1为本发明MEMS惯性传感器制作方法的流程图;
    图2至图13为本发明的MEMS惯性传感器制作方法的示意图;
    图14为另一实施例的MEMS惯性传感器制作方法的示意图。
    具体实施方式
    为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
    在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。
    考虑到现有技术的缺点,为了测量惯性电极相对载体的水平或者垂直方向的移动,需要利用薄膜制造工艺,设置一个或者多个分离的惯性电极和固定电极,惯性电极相对于载体悬挂,从而产生一组或者多组电容。本发明的发明人一方面改良了牺牲层的材料和制造工艺,使得固定电极可以被有效的固定,另一方面,不仅需要优化现有的制造工艺,而且还需要将先形成后来图形化进行去除使惯性电极处于悬挂状态的牺牲层很好的和CMOS工艺进行结合,从而可以利用硅衬底薄膜工艺在和ROIC CMOS相同的基底上设计和制造这种可动的惯性器件。
    图1是本发明制作MEMS惯性传感器的方法一个实施例的流程图。下面结合图1对本发明的制作方法及形成结构作详细说明。
    执行步骤S1:如图2所示,提供半导体基底200。
    提供半导体基底200,包括其上的第一介质层及嵌在第一介质层顶部的底部感应互连焊垫221和底部参考互连焊垫224。在本实施例中,具体的所述半导体基底200包括硅衬底100,以及形成在硅衬底100上的CMOS器件层210,CMOS器件层210包括单晶硅或者金属-氧化物-硅晶体管器件。在CMOS器件层210上具有第一介质层212,所述底部感应互连焊垫221和底部参考互连焊垫224嵌在第一介质层212顶部。底部感应互连焊垫221用于连接第一固定电极,测量第一固定电极的电性变化;底部参考互连焊垫224用于连接连接电极,通过连接电极测量惯性电极的电性变化。底部感应互连焊垫221和底部参考互连焊垫224的材料可以为金属,例如铝、钛、铜、钴、镍、钽、铂、银、金。
    执行步骤S2:如图3所示,在第一介质层212上淀积第一碳层240作为牺牲层。
    在一具体实施例中,第一碳层240的材料为非晶碳,其形成方法为化学气相淀积工艺。具体的工艺条件为:利用等离子体增强化学气相淀积形成非晶碳层,所述等离子体增强化学气相淀积的温度为350℃~450℃,气压为1torr~20torr,RF功率为800W~1500W,反应气体包括:C3H6和He,反应气体流量为1000sccm~3000sccm,其中C3H6∶He为2∶1~5∶1。该第一碳层240作为后面待去除的牺牲层。
    执行步骤S3:如图4所示,图案化第一碳层240,在第一碳层240中形成若干开口。
    图案化第一碳层240的方法可以为在第一碳层上形成掩膜层,例如光刻胶层,暴露要刻蚀的第一碳层240,对第一碳层240进行干法刻蚀,在第一碳层240中形成若干开口214,该开口214的位置就是后续形成固定第一固定电极的固定锚栓的位置,以及后续形成固定连接电极的惯性锚栓的位置。其中至少在底部感应互连焊垫221上方形成一个开口,用于在固定锚栓中形成连接底部感应互连焊垫221的接触插塞;在底部参考互连焊垫22上方形成一个开口,用于在惯性锚栓中形成连接底部参考互连焊垫224的接触插塞。在本实施例中由于后续形成的第一固定电极为指状结构,例如有3个指部,因此为了保证能够很好的固定住第一固定电极,在每一个指状结构的下方都要形成固定锚栓,因此在该步骤中需要形成多个用于形成固定锚栓的开口,例如3个,其中一个位于底部感应互连焊垫221上。在刻蚀之后,例如湿法去除第一碳层上的掩膜层。
    执行步骤S4:如图5和图6所示,在第一碳层240上淀积第二介质层230,利用化学机械研磨去除第一碳层240上的介质层,剩余所述开口中的第二介质层230,利用第二介质层230填充开口,形成固定锚栓231、惯性锚栓234和底部密封环237。固定锚栓231、惯性锚栓234和底部密封环237构成底部介质密封层。
    在本实施例中,具体的第二介质层230的材料为氧化硅或者氮化硅,形成的方法为化学气相淀积,具体的淀积方法为本领域所熟知不在赘述。淀积直到介质层填充满所述开口,然后利用化学机械研磨去除第一碳层240顶部的介质层,使得开口的顶部和第一碳层的顶部齐平。
    在刻蚀第一碳层240的时候可以同时刻蚀半导体基底200外围的第一碳层240,然后形成第二介质层230研磨之后就在半导体基底200的外围形成底部密封环237。
    执行步骤S5:如图7所示,对固定锚栓231和惯性锚栓234进行选择性刻蚀,在其中形成分别暴露底部感应互连焊垫221和底部参考互连焊垫224的连接孔。
    具体的刻蚀方法可以采用形成掩膜层,在掩膜层的掩蔽下进行刻蚀或者直接利用不损伤第一碳层的气体进行刻蚀,刻蚀延伸到第一介质层,直到露出露底部感应互连焊垫221和底部参考互连焊垫224,该方法为本领域所熟知,不在赘述。
    执行步骤S6:如图8所示,利用导电材料填充所述连接孔,形成固定锚栓231中的接触插塞231v和惯性锚栓234中的接触插塞234v。
    具体的,在第一碳层240和第二介质层230上淀积金属,例如可以具体为铝、铜、钨等在互连结构中常用的金属材料,然后进行研磨,去除第一碳层240和第二介质层230上的金属,从而使得金属填充连接孔,形成固定锚栓231中的接触插塞231v和惯性锚栓234中的接触插塞234v。所述接触插塞的填充材料可以为金属,例如铝、钛、铜、钴、镍、钽、铂、银、金,接触插塞也可以为半导体材料。
    执行步骤S7:如图8所示,在所述第一碳层240和固定锚栓231、惯性锚栓234上淀积导电材料层。
    在本实施例中,具体的可以淀积半导体材料,例如多晶硅,也可以淀积金属,例如铝或者铜,该导电材料层用于后续形成第一惯性电极和第一固定电极,因此该导电材料层即MEMS感应层250。在本发明的一个优选实施例中,所述MEMS感应层250的材料为含硅导电材料,且采用化学气相沉积或物理气相沉积工艺形成,第一介质层和第二介质层为含硅介电质材料,且采用化学气相沉积或物理气相沉积工艺形成。
    在本实施例中具体的所述含硅导电材料为多晶硅,且采用化学气相沉积或物理气相沉积工艺在450摄氏度以下形成。
    具体的,所述导电材料层的材料为含锗多晶硅且采用低压化学沉积工艺在450摄氏度以下形成。由于采用低压低温,因此对其下方的 互连电路以及MOS电路都没有损伤。
    除此之外,导电材料层的材料可以为金属,例如含钛合金或多层含钛合金复合层或含钛金属与介质复合层或多层含铝合金复合层或含铝金属与介质复合层,淀积方法为物理气相沉积或化学气相沉积及其组合。
    在另一实施例中,步骤S6和步骤S7也可以在一步中执行,在所述第一碳层和固定锚栓、惯性锚栓及暴露的感应互连焊垫和底部参考互连焊垫上淀积导电材料层,导电材料层填充连接孔形成接触插塞。
    执行步骤S8:如图9和图10所示,其中图10是图9的俯视图,选择性刻蚀所述导电材料层(MEMS感应层250),形成第一指状结构252和第二指状结构254,所述指状结构分为平行间隔的指部和与各指部相连的连结部,第一指状结构252和第二指状结构254间隔相对呈插指结构,其中第一插指结构252的指部位于所述固定锚栓231的上方,与固定锚栓231连接,其中指部通过所述接触插塞231v和底部感应互连焊垫221电性互连,第二插指结构254的一个指部或者连结部通过接触插塞与惯性锚栓234连接,并且通过惯性锚栓234内的接触插塞234v与底部参考互连焊垫224导电互连。
    在本实施例中,所述导电材料层250用于形成第一固定电极(即第一指状结构252)和惯性电极(即第二指状结构254),第一固定电极252和惯性电极254的形状可以根据需要进行选择,其为本领域所熟知的,只要满足其中第一固定电极和惯性电极的一个表面相对,从而使得惯性电极254和第一固定电极252构成一对电容,因为惯性电极254可动,从而通过测量惯性电极254和第一固定电极252之间的电容值的变化,可以得出在惯性力的作用下惯性电极254的移动距离。在本实施例中,为了增大电容的相对面积,将第一固定电极252和惯性电极254设置为指状结构,所述指状结构分为平行间隔的指部和与各指部相连的连结部,第一指状结构252和第二指状结构254间隔相对呈插指结构,从而第一固定电极252的一个指部和惯性电极254的一个指部相对。除此之外,还可以在第一固定电极252相邻的两个指部之间设置两个惯性电极254的指部,或者在惯性电极254相邻的两个指部之间设置两个第一固定电极252的指部。这样可以进一步增加 电容的相对面积,提高测量的精确度。
    其中,第一插指结构的指部位于所述固定锚栓231的上方,与固定锚栓231连接,其中一个指部通过所述接触插塞和底部感应互连焊垫221电性互连,第二插指结构的一个指部或者连结部与惯性锚栓234连接,并且通过惯性锚栓234内的接触插塞与底部参考互连焊垫224导电互连。例如在本实施例中,第二插指结构的最外侧的一个指部即为连接电极256,其与惯性锚栓234相连,从而可以起到对第一惯性电极254支撑的作用,并且通过惯性锚栓234内的接触插塞234v与底部参考互连焊垫224导电互连,可以通过底部参考互连焊垫224的测量来测量第一惯性电极254的电性变化。
    该步骤中的刻蚀方法可以采用本领域熟知的刻蚀方法,不再赘述。
    在本实施例中,整个第一固定电极的下方都连接固定锚栓231,另外也可以仅在固定锚栓231的部分区域下连接第一固定电极,例如在第一固定电极指部的下方具有柱状的固定锚栓231,起到固定的作用或者在第一固定电极的下方具有与第一固定电极形状相同的固定锚栓。
    执行步骤S9:如图9和图10所示,在导电材料层250外围的底部密封环237上形成MEMS外围支撑体257。
    在本实施例中,可以通过刻蚀导电材料层250外围对应底部密封环237的位置形成沟槽,然后淀积介质层,例如淀积氧化硅或者氮化硅,再研磨去除导电材料层顶部的介质层。
    该步骤可以在步骤S7之前执行。可以在第一碳层240上形成介质层,然后刻蚀介质层,保留底部密封环237上的部分,形成MEMS外围支撑体257。另外该步骤也可以与步骤S8一起执行,利用对导电材料层的刻蚀,形成导电材料层构成的MEMS外围支撑体。
    执行步骤S10:如图11所示,在所述第一指状结构252和第二指状结构254以及MEMS外围支撑体上形成第二碳层260作为覆盖层,并在所述覆盖层外围的MEMS外围支撑体257上形成顶部密封环287。
    在本实施例中,第二碳层260的材料为非晶碳,其形成方法为化学气相淀积工艺。具体的工艺条件为:利用等离子体增强化学气相淀积形成非晶碳层,所述等离子体增强化学气相淀积的温度为350℃~450℃,气压为1torr~20torr,RF功率为800W~1500W,反应气体包括: C3H6和He,反应气体流量为1000sccm~3000sccm,其中C3H6∶He为2∶1~5∶1。该第二碳层作为后面待去除的牺牲层。然后可以利用掩膜层刻蚀所述MEMS外围支撑体257上的第二碳层,在MEMS外围支撑体257上形成介质层,作为顶部密封环287,起到密封空腔的作用。
    当然,在另一实施例中也可以先形成顶部密封环287,再形成第二碳层260,例如淀积碳层之后利用研磨方法去除顶部密封环287顶部的碳层。
    执行步骤S11:如图12所示,在所述第二碳层260和顶部密封环287上形成密封顶盖层270,刻蚀密封顶盖层270形成孔洞272。
    在本实施例中,可以利用化学气相淀积在顶部密封环287上形成介质层,例如氧化硅层或者氮化硅层作为密封顶盖层270,再刻蚀密封顶盖层270在其中形成孔洞。
    执行步骤S12:如图12所示,利用所述孔洞272去除第一碳膜层240和第二碳膜层250。
    可以利用清洗或者灰化的方法从所述通孔中去除第一碳层20和第二碳层250,例如所述灰化方法可以为利用氧气或氮气的等离子体进行灰化。
    执行步骤S13:如图12所示,填充所述孔洞272。
    可以利用化学气相淀积(CVD)或者物理气相淀积(PVD)的方法,向所述孔洞中填充介质层,介质层的材料可以为TEOS、FSG、SiON,Si3N4,SiC等等。密封顶盖层270、顶部密封环287、MEMS外围支撑体257、底部密封环237和半导体基底200沟通围成一封闭空腔,MEMS惯性传感器的感应部件位于该空腔内。
    本实施例的制造MEMS惯性传感器的方法由于利用碳层作为可动惯性电极下方的牺牲层,利用氧化硅或者氮化硅作为固定第一固定电极的锚栓,因此在去除牺牲层形成空腔的时候连接第一固定电极的锚栓不会同时被去除,这样就使得第一固定电极的每一个极板都被有效的固定,从而在惯性力的作用下只有惯性电极移动,固定电极不会移动和震动,从而克服了现有技术中,利用硅的化合物作为牺牲层,从而在去除惯性电极底部的牺牲层时,固定电极下方的牺牲层也同时被去除的问题,虽然现有技术中第一固定电极的材质较硬,相对惯性电 极不容易发生移动,但是当受到惯性力作用时仍然容易震动,带来误差。
    上述实施例不对互连焊垫的数量进行限定,在本实施例中虽然只有一个底部互连焊垫和一个底部参考互连焊垫,但是在其他实施例中根据电路的需求可以有多个底部互连焊垫和多个底部参考互连焊垫。
    上述实施例中也不对固定电极和惯性电极的形状进行限定,在其他实施例中,第一固定电极和惯性电极还可以为其他结构,只要满足惯性电极可动,并且和第一固定电极形成电容即可。例如第一固定电极和惯性电极可以不为插指结构,而是两个表面相对的平板结构。
    例如在另一个实施例中,如图13所示,在惯性电极的垂直于半导体基底的方向上,即在半导体基底内或者半导体基底和惯性电极之间还可以具有第二固定电极300,第二固定电极300平行于半导体基底表面方向的表面和惯性电极平行于半导体基底表面方向的表面相对,构成电容。这样,当惯性力沿垂直于半导体基底表面方向时,惯性电极沿垂直于半导体基底方向移动,则通过第一固定电极和惯性电极之间电容的变化以及第二固定电极300和惯性电极之间电容的变化就可以较精确的测得惯性电极的移动距离,从而测得惯性力。除图13所示的之外,第二固定电极还可以位于惯性电极的上方,例如在惯性电极上方形成介质层,将第二固定电极嵌入介质层内。
    在本发明的上述实施例中,由于牺牲层采用低温低压淀积工艺,因此可以不对底部的MOS电路造成损伤,这样就可以形成MOS电路和惯性传感器的3D结构,从而大大的减小了惯性传感芯片的面积,还为封装带来了便利。
    相应的,本发明还提供了一种根据上述方法制造的MEMS惯性传感器,包括:
    半导体基底,其中包括其上的第一介质层和嵌在其顶部的底部感应互连焊垫和底部参考互连焊垫;
    位于第一介质层上的底部介质密封层,其包括对应半导体基底外围的底部密封环,在底部密封环内具有固定锚栓和惯性锚栓,在至少一个固定锚栓内具有一端连接底部感应互连焊垫的接触插塞,在惯性锚栓内具有一端连接底部参考互连焊垫的接触插塞;
    位于第一介质层上的底部介质密封层,其包括对应半导体基底外围的底部密封环,在底部密封环内具有固定锚栓和惯性锚栓,至少一个固定锚栓与感应互连焊垫导电相连,惯性锚栓与底部参考互连焊垫电性相连;
    位于底部介质密封层上的惯性电极、连接电极和第一固定电极;所述惯性电极和第一固定电极相对设置构成一对电容;所述惯性电极和所述连接电极相连,并且连接电极位于惯性锚栓上,和底部参考互连焊垫电性相连;惯性电极通过所述连接电极的支撑悬挂在半导体基底的上方;所述第一固定电极位于所述固定锚栓的上方,和底部参考互连焊垫电性相连;在对应底部密封环的位置上方具有和底部密封环相连的MEMS外围支撑体;
    在MEMS外围支撑体上具有顶部密封环;
    在顶部密封环上以及第一固定电极、惯性电极和连接电极上方具有密封顶盖层;
    密封顶盖层、顶部密封环、MEMS外围支撑体、底部密封环和半导体基底围成一个空腔,在惯性力的作用下,惯性电极可以沿垂直于半导体基底表面方向或者垂直于所述第一固定电极和惯性电极相对的面方向移动,使得惯性电极和第一固定电极之间的电容值发生变化。
    在本实施例中,在至少一个固定锚栓内具有一端连接底部感应互连焊垫的接触插塞,在惯性锚栓内具有一端连接底部参考互连焊垫的接触插塞;
    所述连接电极通过惯性锚栓内的接触插塞和底部参考互连焊垫电性相连;所述第一固定电极通过固定锚栓内的接触插塞和底部参考互连焊垫电性相连。
    在另一实施例中,所述固定锚栓与第一固定电极为同样材料的一体结构,所述惯性锚栓与连接电极为同样材料的一体结构。
    其中,所述底部密封环和MEMS外围支撑体可以在统一步骤中形成的一体结构。
    其中,所述第一固定电极和惯性电极的形状为指状结构,所述指状结构分为平行间隔的指部和与各指部相连的连结部,所述第一固定电极和惯性电极的指部间隔相对呈插指结构。
    其中所述第一固定电极的两个指部之间具有所述惯性电极的至少两个指部,或者在所述惯性电极的两个指部之间具有所述第一固定电极的至少两个指部。
    在所述惯性电极垂直于半导体基底表面方向具有第二固定电极,所述第二固定电极所述第二固定电极埋至于第一介质层顶部,和所述惯性电极构成一对垂直于半导体基底方向的电容。
    所述导电材料层的材料为含硅导体,第一介质层和第二介质层为含硅介电质。
    所述导电材料层的材料可以为含锗多晶硅。
    所述半导体基底进一步包括硅衬底,以及形成在硅衬底上的CMOS器件层,CMOS器件层包括单晶硅或者金属-氧化物-硅晶体管器件。
    本发明还提供了另一种制作MEMS惯性传感器的方法,与前述实施例的不同在于在本实施例中从步骤S3开始为:
    如图14所示,图案化第一碳层,在第一碳层中形成若干开口,暴露底部感应互连焊垫221和底部参考互连焊垫224;
    在第一碳层上淀积含硅导电材料层,填充开口并覆盖第一碳层并与暴露底部感应互连焊垫221和底部参考互连焊垫224形成电学互连;
    选择性刻蚀所述含硅导电材料层,形成第一固定电极252、惯性电极256和与惯性电极256相连的连接电极,第一固定电极252通过开口内的含硅导电材料与底部感应互连焊垫221相连,连接电极通过开口内的含硅导电材料与底部参考互连焊垫224相连,所述第一固定电极252和惯性电极256构成一对电容,连接电极起到对惯性电极256支撑的作用,其中第一固定电极252位于所述固定锚栓231的上方,并连接固定锚栓231,通过固定锚栓231与底部感应互连焊垫221电性互连,连接电极与惯性锚栓234连接,并通过惯性锚栓234与底部参考互连焊垫224电性互连,形成底部密封环237和底部密封环上方的MEMS外围支撑体257,MEMS外围支撑体257与底部密封环237为一体。
    其中,含硅导电材料为多晶、非晶硅或硅锗多晶或硅锗非晶体,淀积方法为物理气相沉积或化学气相沉积。
    在本实施例中在形成第一固定电极252、惯性电极256和与惯性电极相连的连接电极的同一步骤中形成了一体的固定锚栓231和惯性锚栓234,因此节省了工艺步骤,形成的器件更牢固。
    本发明还提供了另一种制作MEMS惯性传感器的方法,与前述实施例的不同在于在本实施例中从步骤S3开始为:
    如图14所示,图案化第一碳层,在第一碳层中形成若干开口,暴露底部感应互连焊垫221和底部参考互连焊垫224;
    利用导电材料填充所述开口,形成固定锚栓231,惯性锚栓234和底部密封环237;
    在第一碳层上、固定锚栓231、惯性锚栓234和底部密封环237上淀积附加导电材料层,与固定锚栓231和惯性锚栓234形成电学连接;
    选择性刻蚀所述附加导电材料层,形成第一固定电极252、惯性电极256和与惯性电极256相连的连接电极,所述第一固定电极252和惯性电极256构成一对电容,连接电极起到对惯性电极256支撑的作用,其中第一固定电极252位于所述固定锚栓231的上方,并连接固定锚栓231,通过固定锚栓231与底部感应互连焊垫电性221互连,连接电极与惯性锚栓234连接,并通过惯性锚栓234与底部参考互连焊垫224电性互连,MEMS外围支撑体257在底部密封环237上方,与之连接;
    其中,附加导电材料层为多晶、非晶硅或硅锗多晶、硅锗非晶体,淀积方法为物理气相沉积或化学气相沉积。
    其中,固定锚栓,惯性锚栓为多晶、非晶硅或硅锗多晶、硅锗非晶体,淀积方法为物理气相沉积或化学气相沉积。
    其中,附加导电材料层也可以为含钛合金或多层含钛合金复合层或含钛金属与介质复合层或多层含铝合金复合层或含铝金属与介质复合层,淀积方法为物理气相沉积或化学气相沉积及其组合。
    在本实施例中固定锚栓和惯性锚栓,也可直接采用导电材料和底部感应互连焊垫、底部参考互连焊垫相连,从而不再需要额外的在其中形成接触插塞的步骤,因此简化了工艺。例如,将硅锗多晶薄膜,直接通过低温化学气相沉积工艺,淀积于第一牺牲碳层及前刻蚀暴露 的底部感应互连焊垫221和底部参考互连焊垫224之上,再通过图形化刻蚀,形成第一固定电极252、惯性电极256和与惯性电极256相连的连接电极,以及MEMS外围支撑体257同时也形成与底部感应互连焊垫221和底部参考互连焊垫224的电学互联。
    虽然本发明已以较佳实施例披露如上,但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员,在不脱离本发明的精神和范围内,均可作各种更动与修改,因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

    关 键  词:
    制作 MEMS 惯性 传感器 方法
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