Mems器件的形成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种MEMS器件的形成方法。
【背景技术】
[0002]从二十世纪八十年代末开始，随着微机电系统(Micro Electro MechanicalSystem,MEMS)技术的发展，一些半导体器件，例如各种传感器实现了微小型化，实现了批量生产，成为未来发展的主要方向。
[0003]现有技术中，一些MEMS器件包括三层晶圆，即将三片晶圆通过键合的方式堆叠在一起进行切割形成。实际工艺中发现，中间层晶圆由于边缘为弧形，而减薄量又需比较大，因而为防止减薄过程中中间层晶圆破裂，中间层晶圆需做切边处理，上述切边后的空间会使得三片式晶圆堆叠结构中，中间层晶圆边缘存在间隙。具有上述间隙的三片式晶圆堆叠结构在对上层用于形成MEMS器件的盖层的晶圆或下层用于形成MEMS器件的衬底的晶圆进行减薄或对减薄后的三片式晶圆堆叠结构进行切割过程中，某层或几层晶圆容易破裂导致无法将减薄或切割过程中进行下去，因而无法获得完整且体积小的MEMS器件。
[0004]针对上述技术问题，本发明提供一种MEMS器件的形成方法加以解决。
【发明内容】
[0005]本发明解决的问题是对于中间层晶圆进行切边后的三片式晶圆堆叠结构，在上层晶圆或下层晶圆减薄或对减薄后的三片式晶圆堆叠结构进行切割过程中，某层或几层晶圆容易破裂，无法得到完整且体积小的MEMS器件。
[0006]为解决上述问题，本发明提供一种MEMS器件的形成方法，包括:
[0007]分别提供第一晶圆、第二晶圆以及第三晶圆，所述第一晶圆用于形成MEMS器件的衬底，其正面具有MOS晶体管、金属互连结构以及第一沟槽；所述第二晶圆用于形成MEMS器件的盖层，其正面具有第二沟槽；
[0008]将第一晶圆与第二晶圆之一与第三晶圆的正面键合；
[0009]对键合后的第三晶圆进行切边、后进行减薄工序；
[0010]在所述减薄后的第三晶圆上至少制作可动电极；
[0011]在第一晶圆与第二晶圆中的另一个的正面粘贴第一支撑板，后进行背面减薄并在减薄面上制作对准标记，后在具有所述对准标记的减薄面上粘贴第二支撑板；
[0012]去除所述第一支撑板，利用所述对准标记将所述第一晶圆与第二晶圆中减薄的该个与所述第三晶圆键合形成晶圆堆叠结构，使得可动电极悬浮于所述第一沟槽与第二沟槽形成的空腔内；
[0013]去除所述第二支撑板，对具有对准标记的该个晶圆进行切割，后在被切割的晶圆的背面粘贴第三支撑板；
[0014]对第一晶圆与第二晶圆中未减薄的该个晶圆进行减薄，并在减薄面上贴切割用膜，去除所述第三支撑板，沿已切割的该个晶圆的切割道对所述晶圆堆叠结构进行切割形成MEMS器件。
[0015]可选地，所述第一支撑板为玻璃基板，所述玻璃基板的尺寸与第一晶圆与第二晶圆的尺寸匹配。
[0016]可选地，所述第一基板的粘贴采用紫外固化胶。
[0017]可选地，所述第二支撑板为玻璃基板，所述玻璃基板的尺寸与第一晶圆与第二晶圆的尺寸匹配。
[0018]可选地，所述第三支撑板为UV膜。
[0019]可选地，所述第一晶圆的正面还形成有固定电极，在减薄后的第三晶圆上制作可动电极前，还所述第三晶圆上制作第一穿硅通孔导电结构、第二穿硅通孔导电结构以及第三穿硅通孔导电结构，分别用于将固定电极、可动电极以及MOS晶体管的信号引出。
[0020]可选地，在减薄后的第三晶圆上还制作有若干焊垫，所述若干焊垫分别与所述固定电极、可动电极以及MOS晶体管电连接。
[0021]可选地，所述若干焊垫分别位于所述第一穿硅通孔导电结构、第二穿硅通孔导电结构以及第三穿硅通孔导电结构上。
[0022]可选地，具有对准标记的该个晶圆为第—晶圆。
[0023]可选地，所述对准标记为凹槽，采用光刻、刻蚀法形成。
[0024]可选地，还在所述减薄后的第三晶圆上制作第一凸起，粘贴第一支撑板前，还在未与第三晶圆键合的第一晶圆或第二晶圆上制作第二凸起，形成所述晶圆堆叠结构时，所述第一凸起与第二凸起键合形成用于可动电极悬浮的空腔。
[0025]可选地，所述第一凸起与所述第二凸起中的一个的材质为铝，另一个材质为锗。
[0026]与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点:1)采用第一支撑板的支撑，对下层用于形成MEMS器件的衬底的第一晶圆与上层用于形成MEMS器件的盖层的第二晶圆中的一个进行减薄，并在减薄面上做对准标记，后在具有对准标记的减薄面上粘合第二支撑板；去除第一支撑板后，利用对准标记将中间层用于形成MEMS器件可动电极的第三晶圆与未减薄的第一晶圆与第二晶圆中的另一个形成的双层堆叠结构与该减薄后的第一晶圆或第二晶圆键合形成三层堆叠结构，该第二支撑板能提高上述键合过程中已减薄的该个晶圆的支撑力；去除第二支撑板，对具有对准标记的该个已减薄晶圆进行切割，并在已切割晶圆外表面上粘合第三支撑板，该第三支撑板能提高已切割晶圆的支撑力，使得对三层堆叠结构中的未减薄的该个晶圆进行减薄过程中，三层堆叠晶圆不易发生破碎；最后沿已切割的该个晶圆的切割道对三层堆叠晶圆进行切割，形成各个MEMS器件。由于采用了第一至第三支撑板，获得了完整且体积小的MEMS器件。
[0027]2)可选方案中，该第一支撑板为玻璃基板或裸片,玻璃基板的尺寸与第一晶圆与第二晶圆的尺寸匹配，相对于裸片，玻璃基板的成本较低，另外，由于玻璃基板透明，易在形成对准标记过程中，进行正反两面对准。
[0028]3)可选方案中，该第二支撑板为玻璃基板或裸片，玻璃基板的尺寸与第一晶圆与第二晶圆的尺寸匹配，相对于裸片，玻璃基板的成本较低，另外，由于玻璃基板透明，易在形成三层堆叠晶圆过程中，实现对准。
[0029]4)可选方案中，具有对准标记的该个晶圆为上层用于形成MEMS器件的盖层的第二晶圆，相对于在下层用于形成MEMS器件的衬底的第一晶圆背面形成对准标记的方案，前者能减少MEMS器件被翻转的次数，降低上述翻转过程中对MEMS器件中可动电极或其它部件的损坏风险。
[0030]5)可选方案中，MEMS器件的固定电极形成在第一晶圆的正面，在减薄后的第三晶圆上制作可动电极前，还在减薄的第三晶圆上制作第一穿硅通孔、第二穿硅通孔以及第三穿硅通孔，分别用于将固定电极、可动电极以及MOS晶体管的信号引出，相对于从第一晶圆的正面或背面将固定电极、可动电极以及MOS晶体管的信号引出的方案，前者能提高MEMS器件的集成度。
【附图说明】
[0031]图1至图11是本发明一实施例中的MEMS器件形成过程的结构示意图。
【具体实施方式】
[0032]如【背景技术】中所述，现有技术中对于中间层晶圆进行切边后的三片式晶圆堆叠结构，在上层晶圆或下层晶圆减薄或对减薄后的三片式晶圆堆叠结构进行切割过程中，某层或几层晶圆容易破裂，无法得到完整且体积小的MEMS器件。针对上述技术问题，本发明提出:采用第一支撑板的支撑，对下层用于形成MEMS器件的衬底的第一晶圆与上层用于形成MEMS器件的盖层的第二晶圆中的一个进行减薄，并在减薄面上做对准标记，后在具有对准标记的减薄面上粘合第二支撑板；去除第一支撑板后，利用对准标记将中间层用于形成MEMS器件可动电极的第三晶圆与未减薄的第一晶圆与第二晶圆中的另一个形成的双层堆叠结构与该减薄后的第一晶圆或第二晶圆键合形成三层堆叠结构，该第二支撑板能提高上述键合过程中已减薄的该个晶圆的支撑力；去除第二支撑板，对具有对准标记的该个已减薄晶圆进行切割，并在已切割晶圆的减薄面上粘合第三支撑板，该第三支撑板能提高已切割晶圆的支撑力，使得对三层堆叠结构中的未减薄的该个晶圆进行减薄过程中，三层堆叠晶圆不易