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MEMS傳感器的制備方法及MEMS傳感器與流程

文檔序號:42268790發布日期:2025-06-27 18:02閱讀:56來源:國知局

本發明涉及半導體制造,尤其涉及一種mems傳感器的制備方法及mems傳感器。


背景技術:

1、微電子機械系統(mems,micro?electro?mechanical?system)是能夠感知實體世界或作為致動器的微型尺寸器件,mems廣泛的應用于制作基于硅材料的微傳感器、微執行器等微機械基本部分及微機電器件與裝置。

2、以壓力傳感器為例,現有的mems壓力傳感器的制備方法,在第一襯底正面形成對齊凹槽,以對齊凹槽為對齊標記,在第一襯底的頂層硅完成器件區的制備之后,再從第一襯底背面對底層硅進行刻蝕形成凹槽結構,最后將第二襯底鍵合至第一襯底背面上,形成mems傳感器的空腔。這種方法制備形成的mems傳感器的空腔的凹槽結構與器件區的對準精度不高,進而使得形成的mems傳感器的良率低下、可靠性不高。

3、因此,如何提高mems傳感器的空腔與器件區的對準精度,成為現在業內需要解決的技術難題。


技術實現思路

1、本發明解決的技術問題是提供一種mems傳感器的制備方法及mems傳感器,以提高mems傳感器的空腔與器件區的對準精度。

2、根據本發明的第一方面,本發明的技術方案提供了一種mems傳感器的制備方法,所述方法包括:

3、提供第一襯底,所述第一襯底包括從下往上依次層疊的底層硅、埋氧層以及頂層硅,所述頂層硅的頂表面為第一襯底正面,所述底層硅背向所述埋氧層的底部表面為第一襯底背面;

4、在所述第一襯底背面的第一預設位置形成凹槽結構,所述凹槽結構貫穿所述底層硅,且所述凹槽結構的槽底暴露出所述埋氧層;

5、從所述第一襯底背面進行無掩模的離子注入,在所述頂層硅中形成阱區,并在所述底層硅中形成第二離子摻雜區,所述阱區與所述凹槽結構上下正對,所述阱區貫穿所述頂層硅,所述第二離子摻雜區位于所述第一預設位置以外的所述底層硅底部表面;

6、提供第二襯底,將所述第二襯底與所述第一襯底背面鍵合,所述第二襯底密封所述凹槽結構形成所述mems傳感器的空腔;

7、在所述第一襯底正面的所述阱區內分別形成重摻雜區與輕摻雜區,以形成所述mems傳感器的器件區。

8、可選的,所述頂層硅的頂表面具有第一保護層。

9、可選的,所述方法還包括:自所述第一襯底背面對所述底層硅進行刻蝕,在所述第一襯底背面的第一預設位置形成所述凹槽結構,并在所述第一襯底背面的第二預設位置形成對齊凹槽,所述凹槽結構和所述對齊凹槽均貫穿所述底層硅且槽底均暴露所述埋氧層,所述對齊凹槽的寬度遠小于所述凹槽結構的寬度,所述第二預設位置與所述第一預設位置不重疊。

10、可選的,從所述第一襯底背面進行無掩模的離子注入,在所述頂層硅中形成阱區的方法包括:

11、在所述凹槽結構的側壁、槽底以及所述底層硅的表面形成第二保護層,所述第二保護層填充滿所述對齊凹槽;

12、在所述第一襯底背面無掩模的注入第一離子,在所述頂層硅中形成第一初始離子摻雜區,并在所述底層硅中形成第二離子摻雜區,所述第一初始離子摻雜區與所述凹槽結構上下正對,所述第二離子摻雜區位于底層硅的底部;

13、對所述第一襯底進行退火,形成所述阱區。

14、可選的,在所述第一襯底背面無掩模的注入第一離子后,且在對所述第一襯底進行退火之前還包括:對所述第一襯底進行熱擴散處理,形成貫穿所述頂層硅的第一離子摻雜區。

15、可選的,在完成所述第二襯底與所述第一襯底背面鍵合之后,在所述阱區分別形成重摻雜區與輕摻雜區之前,還包括:

16、去除所述第一保護層;

17、自所述第一襯底正面對所述頂層硅進行刻蝕,去除所述阱區以外的頂層硅;

18、在所述阱區分別形成重摻雜區與輕摻雜區進一步包括:在去除所述阱區以外的頂層硅之后,以所述對齊凹槽作為對齊標記,自所述第一襯底正面向所述阱區注入第二離子與第三離子,以分別形成所述重摻雜區與所述輕摻雜區。

19、可選的,在去除所述阱區以外的頂層硅之后,且在所述阱區分別形成重摻雜區與輕摻雜區之前,在所述第一襯底正面形成第三保護層。

20、可選的,將所述第二襯底與所述第一襯底背面鍵合之后,且在去除所述第一保護層之前,還包括:對所述第二襯底背面進行研磨,以減薄并拋光所述第二襯底。

21、可選的,在形成凹槽結構之前,還包括:從所述第一襯底背面對所述底層硅進行減薄處理。

22、根據本發明的第二方面,提供了一種mems傳感器,利用前述第一方面任一項所述的mems傳感器的制備方法制備得到,所述mems傳感器包括:

23、第一襯底,所述第一襯底包括從下往上依次層疊的底層硅、埋氧層以及頂層硅,所述底層硅背向所述埋氧層的第一預設位置設置有凹槽結構,所述底層硅第一預設位置以外的區域設置有第二離子摻雜區,所述第二離子摻雜區的厚度小于所述底層硅的厚度,且位于底層硅的底部;

24、器件區,所述器件區位于所述頂層硅內,所述器件區包括阱區、重摻雜區以及輕摻雜區,所述阱區與所述凹槽結構上下正對,所述阱區貫穿所述頂層硅,所述重摻雜區與所述輕摻雜區均位于所述阱區內,且所述重摻雜區與所述輕摻雜區注入深度均小于所述阱區;其中,所述第二離子摻雜區的摻雜離子以及摻雜濃度與所述阱區相同;

25、第二襯底,所述第二襯底設置于所述底層硅的底部,密封所述凹槽結構形成所述mems傳感器的空腔。

26、與現有技術相比,本發明實施例的技術方案具有以下有益效果:

27、本發明的技術方案提供的mems傳感器的制備方法及mems傳感器中,由于在第一襯底背面的第一預設位置形成凹槽結構之后,從第一襯底背面進行無掩模的進行離子注入,在頂層硅中形成阱區,因此,在進行無掩模的離子注入形成阱區之前,通過凹槽結構在第一襯底中造成了高度差,且凹槽結構的槽底暴露了埋氧層,從而,從第一襯底背面無掩模的進行離子注入時,可以無掩模的在對應凹槽結構底部的頂層硅內形成阱區,并在第一預設位置以外的底層硅底部表面形成第二離子摻雜區,由此,一方面,所形成的阱區能夠對準凹槽結構,提升了阱區與用于形成空腔的凹槽結構的對準精度,另一方面,離子注入的步驟無需掩模,使得形成mems傳感器的工藝復雜度低,并且,有利于節約成本。

28、進一步的,一方面在第一襯底背面的第一預設位置形成凹槽結構的過程中,還在第一襯底背面的第二預設位置形成對齊凹槽;另一方面以對齊凹槽作為對齊標記,自第一襯底正面向阱區注入第二離子與第三離子分別形成重摻雜區與輕摻雜區。因此,重摻雜區與輕摻雜區的形成基于對齊凹槽(也即是說對齊標記)的對準,進而,保證了重摻雜區與輕摻雜區的位置對準精度,進一步提高了mems傳感器器件區與空腔的對準精度。



技術特征:

1.一種mems傳感器的制備方法,其特征在于,所述方法包括:

2.如權利要求1所述的mems傳感器的制備方法,其特征在于,所述頂層硅的頂表面具有第一保護層。

3.如權利要求2所述的mems傳感器的制備方法,其特征在于,所述方法還包括:自所述第一襯底背面對所述底層硅進行刻蝕,在所述第一襯底背面的第一預設位置形成所述凹槽結構,并在所述第一襯底背面的第二預設位置形成對齊凹槽,所述凹槽結構和所述對齊凹槽均貫穿所述底層硅且槽底均暴露所述埋氧層,所述對齊凹槽的寬度遠小于所述凹槽結構的寬度,所述第二預設位置與所述第一預設位置不重疊。

4.如權利要求3所述的mems傳感器的制備方法,其特征在于,從所述第一襯底背面進行無掩模的離子注入,在所述頂層硅中形成阱區的方法包括:

5.如權利要求4所述的mems傳感器的制備方法,其特征在于,在所述第一襯底背面無掩模的注入第一離子后,且在對所述第一襯底進行退火之前還包括:對所述第一襯底進行熱擴散處理,形成貫穿所述頂層硅的第一離子摻雜區。

6.如權利要求4所述的mems傳感器的制備方法,其特征在于,在完成所述第二襯底與所述第一襯底背面鍵合之后,在所述阱區分別形成重摻雜區與輕摻雜區之前,還包括:

7.如權利要求6所述的mems傳感器的制備方法,其特征在于,在去除所述阱區以外的頂層硅之后,且在所述阱區分別形成重摻雜區與輕摻雜區之前,在所述第一襯底正面形成第三保護層。

8.如權利要求6所述的mems傳感器的制備方法,其特征在于,將所述第二襯底與所述第一襯底背面鍵合之后,且在去除所述第一保護層之前,還包括:對所述第二襯底背面進行研磨,以減薄并拋光所述第二襯底。

9.如權利要求1所述的mems傳感器的制備方法,其特征在于,在形成凹槽結構之前,還包括:從所述第一襯底背面對所述底層硅進行減薄處理。

10.一種mems傳感器,其特征在于,包括:


技術總結
本發明提供了一種MEMS傳感器的制備方法及MEMS傳感器,通過提供第一襯底,第一襯底包括從下往上依次層疊的底層硅、埋氧層以及頂層硅;在第一襯底背面的第一預設位置形成凹槽結構,凹槽結構貫穿底層硅;從第一襯底背面進行無掩模的離子注入,在頂層硅中形成阱區,并在底層硅中形成第二離子摻雜區,阱區與凹槽結構上下正對且阱區貫穿頂層硅,第二離子摻雜區位于第一預設位置以外的底層硅底部表面;提供第二襯底,將第二襯底與第一襯底背面鍵合,第二襯底密封凹槽結構形成MEMS傳感器的空腔,在第一襯底正面的阱區分別形成重摻雜區與輕摻雜區,以形成MEMS傳感器的器件區。從而提高了MEMS傳感器的空腔與器件區的對準精度。

技術研發人員:羅志穎
受保護的技術使用者:廣州增芯科技有限公司
技術研發日:
技術公布日:2025/6/26
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