CN103569937A - Mems器件及mems器件形成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种包括内含微机电系统(MEMS)器件的MEMS晶圆的器件。所述MEMS器件包括可移动元件，以及在所述MEMS晶圆中的第一开口。所述可移动元件设置在所述第一开口中。载体晶圆接合到MEMS晶圆。所述载体晶圆包括连接到所述第一开口的第二开口，其中所述第二开口包括自所述载体晶圆的表面延伸入所述载体晶圆的入口部分，以及比所述入口部分宽的内部部分，其中所述内部部分在所述载体晶圆中比所述入口部分深。本发明还公开了微机电系统(MEMS)器件以及MEMS器件形成方法。

Description

MEMS器件及MEMS器件形成方法
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，更具体地，涉及微机电系统(MEMS)器件以及MEMS器件形成方法。
背景技术
微机电系统(MEMS)器件可用于各种应用中，例如麦克风、加速计、喷墨式打印机等。常用类型的MEMS器件包括具有可移动元件(有时称作质量块(proof mass))作为一个电容板，以及固定的元件作为另一个电容板的的MEMS电容器。可移动元件的移动会导致电容器的电容量的变化。电容量的变化可转变为电信号的变化，因而MEMS器件可用于麦克风、加速计或相类似物。
当操作MEMS器件时，MEMS器件的可移动元件可在气腔(air-cavity)中移动。在气腔中空气(或来自相应芯片的脱气气体)对可移动元件的阻力是较小的。阻力与气腔中的压力相关。为减少阻力，气腔中的压力应该为小。通过提高腔的体积可实现空气压力的减小。然而，这种方法存在工艺方面的困难。
气腔可形成在MEMS器件所处的MEMS晶圆中。当腔扩大时，然而用于将MEMS晶圆接合到另一个晶圆的接合面积却减少了，这是因为接合形成在未形成腔的MEMS晶圆的部分上。减少接合面积可导致牺牲了接合的可靠性。
气腔也可形成在用来保护MEMS晶圆的帽式晶圆中。然而，为了对接合焊盘进行引线接合，需要去除帽式晶圆的一部分以便暴露出MEMS晶圆中的接合焊盘。去除帽式晶圆的这些部分以及在帽式晶圆中形成腔需要独立的光刻掩模，因而导致高生产成本。
发明内容
为了解决现有技术中所存在的问题，根据本发明的一个方面，提供了一种器件，包括：
微机电系统(MEMS)晶圆，其中包括MEMS器件，所述MEMS器件包括：可移动元件；位于所述MEMS晶圆中的第一开口，所述可移动元件位于所述第一开口中；
接合到所述MEMS晶圆的载体晶圆，其中所述载体晶圆包括连接到所述第一开口的第二开口，所述第二开口包括：自所述载体晶圆的表面延伸进所述载体晶圆的入口部分；以及，比所述入口部分宽的内部部分，其中所述内部部分在所述载体晶圆中比所述入口部分深。
在可选实施例中，所述第二开口的入口部分包括基本垂直的侧壁，所述侧壁与所述载体晶圆的表面基本垂直，以及所述第二开口的内部部分的侧壁是弯曲的。
在可选实施例中，所述载体晶圆在其中没有互补金属氧化物半导体(CMOS)器件。
在可选实施例中，所述器件还包括接合到所述MEMS晶圆的CMOS晶圆，所述CMOS晶圆和所述载体晶圆位于所述MEMS晶圆的相对侧，并且所述CMOS晶圆在其中包括CMOS器件。
在可选实施例中，所述CMOS晶圆包括接合焊盘，所述载体晶圆不与所述接合焊盘对准，并且与所述接合焊盘相邻的所述载体晶圆的边缘基本上是直的。
在可选实施例中，所述CMOS晶圆包括接合焊盘，所述载体晶圆不与所述接合焊盘对准，并且与所述接合焊盘相邻的所述载体晶圆的边基本上是弯曲弯曲的。
在可选实施例中，所述载体晶圆是帽式晶圆，所述帽式晶圆包括：盖子部分；以及连接到所述盖子部分的环形边缘，其中，所述盖子部分与所述MEMS器件对准，所述盖子部分和环形边缘限定了所述第二开口，所述盖子部分包括暴露给所述第二开口的内表面，以及所述边缘部分包括暴露给所述第二开口的内部边缘，并且所述内表面以及所述边缘部分是弯曲的。
在可选实施例中，所述载体晶圆是CMOS晶圆，所述CMOS晶圆包括：半导体衬底；以及，互连结构，包括：介电层；和位于所述介电层中的金属线和通孔，其中，所述第二开口延伸进所述介电层以及所述半导体衬底。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种器件，包括：
微机电系统(MEMS)晶圆，其中包括MEMS器件，所述MEMS器件包括：可移动元件；和，位于所述MEMS晶圆中的第一开口，所述可移动元件位于所述第一开口中；
位于所述MEMS晶圆下方并接合到所述MEMS晶圆的载体晶圆，其中所述载体晶圆包括连接到所述第一开口的第二开口，并且所述第二开口包括：自所述载体晶圆的表面延伸进所述截体晶圆的入口部分，其中所述入口部分具有基本直立的侧壁；和，在所述载体晶圆中比所述入口部分深的内部部分，所述内部部分包括弯曲的底部和弯曲的侧壁；以及
位于所述MEMS晶圆上方并连接到所述MEMS晶圆的互补金属氧化物半导体(CMOS)晶圆，所述CMOS晶圆以及所述载体晶圆位于所述MEMS晶圆的相对侧，所述CMOS晶圆在其中包括CMOS器件。
在可选实施例中，所述内部部分具有大于所述入口部分的第二横向尺寸的第一横向尺寸。
在可选实施例中，所述载体晶圆还包括覆盖所述第二开口的内部部分并位于所述MEMS器件下方的悬置部分。
在可选实施例中，所述悬置部分包括半导体材料。
在可选实施例中，所述器件还包括介电层，所述介电层包括位于所述悬置部分的相对侧并接触所述悬置部分的部分，其中所述介电层延伸进所述第二开口的内部部分。
在可选实施例中，所述CMOS晶圆包括接合焊盘，所述载体晶圆不与所述接合焊盘对准，并且与所述接合焊盘相邻的所述载体晶圆的边缘是弯曲边缘。
根据本发明的另一方面，还提供了一种方法，包括：
对载体晶圆进行各向异性蚀刻以形成包括基本垂直的侧壁的多个第一开口；
在所述多个第一开口中形成保护层，其中，所述保护层包括位于所述多个第一开口的基本垂直的侧壁上的侧壁部分，并且所述多个第一开口的底部不被所述保护层覆盖；
进行各向同性蚀刻以扩大所述多个第一开口，其中所述多个第一开口中的每一个都包括：自所述载体晶圆的表面延伸进所述载体晶圆的入口部分；和，比所述入口部分宽的内部部分，其中所述内部部分在所述载体晶圆中比所述入口部分深；
将另一晶圆接合到所述载体晶圆；以及
蚀刻所述另一晶圆以在所述另一晶圆中形成微机电系统(MEMS)器件，其中所述MEMS器件位于包括所述多个第一开口的腔中。
在可选实施例中，在所述各向同性蚀刻后，所述多个第一开口相互互连。
在可选实施例中，所述的方法还包括将互补金属氧化物半导体(CMOS)晶圆连接到所述MEMS晶圆，其中所述CMOS晶圆以及所述载体晶圆位于所述MEMS晶圆的相对侧，其中所述方法还包括焊盘开放步骤，所述焊盘开放步骤包括：去除所述载体晶圆的边缘部分以露出所述CMOS晶圆的接合焊盘。
在可选实施例中，所述方法还包括：
将互补金属氧化物半导体(CMOS)晶圆接合到所述MEMS晶圆，其中，所述CMOS晶圆以及所述载体晶圆位于所述MEMS晶圆的相对侧，其中所述方法还包括焊盘开放步骤，所述焊盘开放步骤包括：
将所述载体晶圆减薄以去除所述载体晶圆的一部分，从而露出所
述CMOS晶圆的接合焊盘。
在可选实施例中，在所述各向同性蚀刻之后，所述载体晶圆位于所述多个第一开口和所述MEMS器件之间的部分未被蚀刻。
在可选实施例中，所述载体晶圆包括CMOS晶圆，所述CMOS晶圆进一步包括：半导体衬底；以及互连结构，该互连结构包括：介电层；和位于所述介电层中的金属线和通孔，其中在所述各向异性蚀刻期间，所述介电层被蚀刻，而在所述各向同性蚀刻期间，所述介电层被所述保护层所保护。
附图说明
为更完整地理解实施例及其优点，现将结合附图进行的以下描述作为参考，其中：
图1A到图1I是根据一些示例性实施例的在生产包括微机电系统(MEMS)器件的封装件的中间阶段的截面图以及俯视图，其中通过各向异性蚀刻后进行各向同性蚀刻在MEMS晶圆中形成气腔；
图2A到图2I是根据可选示例性实施例的在生产包括MEMS器件的封装件的中间阶段的截面图以及俯视图，其中通过各向异性蚀刻后进行各向同性蚀刻在MEMS晶圆中形成气腔，以及使用图案负载效应来形成焊盘开放；
图3A到图3F是根据可选示例性实施例的在生产包括MEMS器件的封装件的中间阶段的截面图，其中通过各向异性蚀刻后进行各向同性蚀刻在帽式晶圆中形成气腔；以及
图4A到图4G是根据可选示例性实施例的在生产包括MEMS器件的封装件的中间阶段的截面图，其中通过各向异性蚀刻后进行各向同性蚀刻在互补金属氧化物半导体(CMOS)晶圆中形成气腔。
具体实施方式
下面详细讨论本发明各实施例的制造和使用。然而，本发明提供了许多可以在各种具体环境中实现的可应用的概念。所讨论的具体实施例仅仅示出了制造和使用本发明的具体方式，而不用于限制本发明的范围。
根据各实施例提供了微机电系统(MEMS)器件以及形成MEMS器件的方法。示例说明了制造本发明优选实施例的中间阶段，然后讨论了各实施例的变化。对于本申请中的各视图及例示的实施例，相同的参考数字用于表示相同的元件。在本申请中，术语“开口”以及“腔”可交换使用。另外，在本申请中，在各实施例中接合到MEMS晶圆的晶圆40和60(例如图1I、2I以及4G)以及晶圆78(例如图3F)统称为载体晶圆。
图1A到图1I是根据一些示例性实施例的在生产包括MEMS器件的封装件过程中的中间阶段的截面图。提供了晶圆40。晶圆40可以是例如硅晶圆。晶圆40中没有源器件例如晶体管，并可以有或者没有无源器件例如电阻器、电容器及电感器。氧化层42例如通过使用等离子化学气相沉积(PECVD)的沉积步骤或氧化晶圆40来形成。然后使用各向异性蚀刻方法对氧化层42以及晶圆40进行图案化以在晶圆40和氧化层42中形成开口46。在一些实施例中，例如，开口具有在大约1μm到大约25μm之间的宽度W1。例如，开口的深度D1在大约5μm到大约50μm之间。然而，应当理解，在本公开中列举的值仅是示例性的，可以变更成不同的值。开口46相互相邻，并可布置成不同的图案，包括但不限于阵列图案、蜂房图案或类似图案。
在图1A中，也示出了形成在氧化层42上的掩模层43的俯视图及截面图。俯视图及截面图分别在图1A的上部及下部，其中截面图是自俯视图中沿截面线45A-45A而获取的截面图。掩模层43被用作蚀刻掩模，以图案化氧化层42以及在晶圆40的表面中蚀刻开口46。在一些实施例中，掩模层43由与氧化层42的材料不同的材料(例如氮化物)形成，并且可通过例如使用PECVD进行沉积而形成。然后可进行光刻胶涂覆、光刻图案化以及蚀刻步骤以留下剩下的掩模层作为掩模层43。在可选实施例中，掩模层43由光刻胶形成，然后对光刻胶进行图案化以留下剩余的部分作为掩模层43。在图案化氧化层42之后可将掩模层43去除。
图1B示出了如何形成侧壁保护层47。在蚀刻开口46后，沿开口46的侧壁及底部形成氧化层以覆盖晶圆40的表面。氧化层可通过PECVD或对晶圆40进行氧化而形成。在形成氧化层后，进行背部蚀刻步骤以去除位于开口46底部的氧化层，从而留下侧壁保护层47。
图1C示出了晶圆40的各向同性蚀刻。在各向同性蚀刻期间，侧壁保护层47保护晶圆40中的开口46的侧壁46。晶圆40位于开口46底部的部分未受到保护，因此被蚀刻。由于各向同性蚀刻，开口46的底部水平地并且垂直地扩展，因而形成如图1C所示的轮廓。最终得到的开口46包括入口部分46A，其具有较小宽度例如W1’；以及内部部分46B，具有大于宽度W1’及W1的宽度W2。由于各向异性蚀刻(图1A)，入口部分46A的侧壁基本上是垂直的，基本上垂直于晶圆40的顶面40A。由于各向同性蚀刻，内部部分46B的侧壁呈弯曲状。相邻开口46可互连以形成更大的开口。晶圆40的残留部分40’未受到蚀刻并相互互连。因此，尽管图1C显示残留部分40’未连接，实际上在沿截面线45B-45B的平面中它们是互连的。残留部分40’的厚度T1可大于大约5μm，以致残留部分40’具有足够的机械强度而不会断裂。
由于各向异性蚀刻以及各向同性蚀刻，开口46的底部宽度W2大于顶部宽度W1。因此，无需增加顶部宽度W1就增大了开口46的体积。因而，不至于因为开口46体积的增大却导致不利地缩小了可用于晶圆接合到例如MEMS晶圆48(图1D)的晶圆40的面积。
参考图1D，晶圆40接合到MEMS晶圆48，MEMS晶圆48由导电材料形成。晶圆48可以是硅晶圆，以及可掺杂p型或n型杂质以提高传导性。另外，晶圆48可以是未形成CMOS器件于其中的均厚晶圆(blanket wafer)。接合可以是热键合(fusion bonding)。在接合之后，可减薄MEMS晶圆48至期望厚度。
参考图1E，形成接合层50，例如可使用物理气相沉积(PVD)以及光刻步骤来形成接合层50。从晶圆48的俯视图来看，接合层50可形成一个或多个环形。在一些实施例中，接合层50是铝层、锗层、铟层、金层或锡层。接合层50的材料能够与接合层70(图1H)一起形成共晶合金。因此，相对应地接选择合层50的材料与接合层70的材料。
如图1F所示，对MEMS晶圆48进行图案化以形成MEMS器件52。在一些实施例中，MEMS器件52包括可移动元件54(有时称为质量块)，以及用来支持可移动元件54的弹簧56。MEMS晶圆48的图案化导致在MEMS晶圆48中形成开口58，其中开口58连接开口46。
接下来，如图1G所示，进行附加蚀刻步骤(优选湿蚀刻)以去除氧化层42的一些部分。也可去除侧壁保护层47(由氧化物形成)的部分。在图1G中的步骤导致包括开口46及58的组合腔的进一步扩大。通过例如控制蚀刻时间来控制附加蚀刻步骤，以便在晶圆40和48之间保留足够的接合面积，并且晶圆40和48保持可靠地相互接合。
图1H示出了MEMS晶圆48至互补金属氧化半导体(CMOS)晶圆60的接合。CMOS晶圆60可包括衬底62。衬底62可包括半导体材料例如硅，但也可使用其它半导体材料。CMOS器件63(例如晶体管)形成在衬底62的表面。另外，形成互连结构64以电连接到CMOS器件63。互连结构64可包括介电层66，介电层66进一步包括低k介电层、非低k介电层例如钝化层，以及类似物。金属线及通孔68形成在介电层66中，金属线及通孔68可由铜、铝以及它们的组合来形成。通过共晶结合将CMOS晶圆60接合到MEMS晶圆48。例如，金属层70接合到接合层50，金属层70可以是铝层或锗层。金属层70尽管示出为各独立层，然而可以形成环形并覆盖接合层50的环形。
在接下来步骤中，进行焊盘开放步骤。例如在蚀刻步骤或研磨开口步骤中去除晶圆40的部分40’。图1I中示出了最终形成的结构。晶圆40因而不再覆盖晶圆60中的接合焊盘72，并因此可在接合焊盘72上进行接合。例如，接合焊盘72可用于引线接合。在一些实施例中，蚀刻是各向异性的，因而晶圆40的边缘40B基本上是垂直的。可选地，可通过研磨开口步骤去除部分40’，其中研磨轮或刀片用于清除部分40’。因而完成了包括MEMS器件的封装件的形成。
在图1I所示的实施例中，MEMS器件52的可移动单元54所处的腔包括开口46、58以及74，开口46、58以及74互连。使用各向同性蚀刻扩大开口46，因而腔的总体积增大。因此，减少了腔中的空气压力，也减少对可移动元件54的阻力。
图2A到4G示出了根据可选实施例的形成包括MEMS器件的封装件过程中的中间阶段的截面图及俯视图。除非特别说明，在这些实施例中各元件的材料及形成方法本质上等同于通过图1A到图1I示出实施例中的相似参考号来示出的相类似元件。因而关于图2A到图4G中所示的各元件的形成工艺及材料的细节可在图1A到图1I中所示实施例的讨论中找到。
除了如图1I中所示的焊盘开放步骤是通过图案化负载效应来进行外，在图2A到图4G中所示的实施例与在图1A到图1I中所示的实施例相类似。因此，可用晶圆减薄步骤来代替在图1I中示出的蚀刻步骤。参考图2A，使用各向异性蚀刻来形成开口46。在开口46形成时，也形成了焊盘开口76。焊盘开口76的横向尺寸大于开口46的横向尺寸W1。由于开口46最初是相互分隔开的，开口46的水平尺寸小于焊盘开口74的水平尺寸，由于图案负载效应，焊盘开口76的深度D2大于开口46的深度D1，但在合并之后开口46的组合横向尺寸大于焊盘开口74的横向尺寸。因此，通过起初将开口46分开以及后来通过各向同性蚀刻将开口46合并，出现了反向图案负载效应，这种反向图案化负载效应正是焊盘开放步骤(图2I)所期望的。在一些实施例中，深度之间的差距(D2-D1)大于大约30um。
接下来，如图2B所示，侧壁保护层47形成在开口46以及焊盘开口76中。图2C示出了各向同性蚀刻以在横向扩大开口46和76。因此，在没有增大顶部宽度W1的情况下扩大了开口46的体积。在图2D中，通过例如热键合将MEMS晶圆48接合到晶圆40。接下来，参考图2E，在MEMS晶圆48上形成接合层50。图2F示出了通过蚀刻MEMS晶圆48来形成MEMS器件52。接下来，如图2G所示，进行附加蚀刻以去除氧化层42的一部分。当侧壁保护层47由氧化物形成时，也可蚀刻侧壁保护层47的一部分或全部。图2H中示出了将CMOS晶圆60接合到晶圆48。图2B到图2H的细节可参考图1B到图1I中的实施例。
然后，通过减薄晶圆40来进行焊盘开放步骤，减薄晶圆40可通过研磨晶圆40来进行。晶圆40的部分40’因而被去除。图2I中示出了最终形成的结构。在最终形成的结构中，晶圆40的边40B是弯曲的，因为通过图2C中的各向异性蚀刻形成。由于焊盘开口76(图2H)比开口46深，垂直对准接合焊盘72的40’部分被研磨后，依然还存在被开口46覆盖的晶圆40的残留部分，晶圆40的残留部分使开口46封闭。通过采用减薄步骤来打开通往接合焊盘72的通道，省略了用于焊盘开放步骤的光刻掩模。
图3A到图3F示出了根据可选实施例的在包括MEMS器件的封装件的形成的中间阶段的截面图。在这些实施例中，各向异性蚀刻及各向同性蚀刻用于在帽式晶圆中形成腔。参考图3A，提供了帽式晶圆78。帽式晶圆78可以是硅晶圆，但也可用其它类型的半导体晶圆、介电晶圆或类似物。在帽式晶圆78上形成介电层75以及接合层50。在帽式晶圆78的俯视图中，介电层75和接合层50可形成环形。
参考图3B，形成并图案化光刻胶82。接下来，进行各向异性蚀刻以在帽式晶圆78中形成开口46和焊盘开口76。开口46和焊盘开口76分别具有宽度W1和W3，宽度W3大于宽度W1。相应地，深度D2大于深度D1。参考图3C，进行各向同性蚀刻例如湿蚀刻以扩大开口46，以致开口46互连从而形成大开口，其在下文中称为开口80。晶圆78的在开口46上方的部分最终被全部去除，与图1A到图2I中所示的实施例不同，没有晶圆78的部分在互连的开口46上方。由于形成的大开口80中包括多个开口46，帽式晶圆78具有盖子的外形。最终形成的帽式晶圆78包括盖子部分78A和连接到盖子部分78A的环形边缘78B。盖子部分78A的内表面79在开口80中，由于经由各向同性而形成，盖子部分78A的内表面79包括多个弯曲部分。此外，由于经由各向同性而形成，环形边缘78B的边及内表面也是弯曲的。
然后去除光刻胶82，图3D中示出了最终形成的结构。接下来，如图3E所示，帽式晶圆78接合到MEMS晶圆48，MEMS晶圆48进一步接合到CMOS晶圆60。晶圆48和CMOS晶圆60本质上可与图1A到2I中所示的实施例中的相同。晶圆48和60的形成可包括通过例如热键合将均厚MEMS晶圆48接合到晶圆60上，以及减薄并蚀刻MEMS晶圆48以形成MEMS器件52以及开口58。晶圆48包括在其中的MEMS器件52，MEMS器件52进一步包括可移动元件54和弹簧56。大开口80覆盖了MEMS器件52。因此，移动元件54可在MEMS器件52操作过程中移入大开口80中。帽式晶圆78将其中的开口80和58封闭。
图3F示出了焊盘开放步骤，焊盘开放步骤通过将帽式晶圆78减薄来进行。通过减薄过程，可去除部分78’(图3E)，因而露出了在CMOS晶圆60中的接合焊盘72。由于开口80和76(图3E)之间的深度的差异，在去除部分78’后，还有帽式晶圆78的残留部分，残留部分覆盖并封闭开口58以及80。
图4A到图4G示出了根据可选实施例的包括MEMS器件的封装件的形成的中间阶段的截面图和俯视图。在这些实施例中，使用各向异性蚀刻及各向同性蚀刻以在CMOS晶圆60中形成腔。参考图4A，提供了CMOS晶圆60。CMOS晶圆60包括半导体衬底62(例如硅衬底)，以及在半导体衬底62表面的CMOS器件63。互连结构64形成在CMOS器件63的上方并连接到CMOS器件63。
在一些实施例中，接合材料86形成在CMOS晶圆60的顶面，接下来形成掩模层88。接合材料86可包括选自由铝、锗、铟、金、锡和其组合组成的组中的材料。接合材料86也可形成环形。掩模88可由介电材料例如氧化硅、氮化硅或类似物来形成。
接下来，如图4B所示，通过各向异性蚀刻对掩模层88、位于互连结构中的介电层66以及衬底62进行蚀刻，以便最终形成的开口46延伸进衬底62中。开口46可与互连结构64的不包括金属线及通孔的部分对准。因而，在开口46的形成中，互连结构64中的金属线及通孔未被蚀刻。开口46具有基本上垂直的侧壁46C。接下来，如图4C所示，侧壁保护层47形成在开口46中，以及形成在介电层66的侧壁上和衬底62的侧壁上，衬底62的侧壁位于开口46中。开口46的一些底部未被侧壁保护层47所覆盖，由于侧壁保护层通过背部蚀刻步骤去除从而去除了在开口46底部上的侧壁保护层47的部分。
参考图4D，进行各向异性蚀刻例如湿蚀刻以从侧面垂直地扩大开口46。在开口46中的衬底62的侧壁受侧壁保护层47保护，因而未被蚀刻。尽管图4D示出了扩大后的开口46是相互分隔开的独立开口，然而与图1I所示的实施例相似，扩大后的开口46可以是互连的。
在图4E中，掩模层88被去除，并露出接合材料86。在后面的步骤中，如图4F所示，通过共晶接合将CMOS晶圆60接合到MEMS晶圆48，其中接合材料86接合到接合层70，接合层70可包括例如铝(或铝铜)。通过例如热键合(氧化层42和晶圆48之间的接合)进一步将MEMS晶圆48接合到晶圆40。可在CMOS晶圆60接合到MEMS晶圆48之前或之后进行MEMS晶圆48到晶圆40的接合。示例性接合工艺可包括在晶圆40上形成氧化层42，图案化氧化层42以及晶圆40以形成开口90，以及将均厚晶圆48接合到氧化层42。在均厚晶圆48接合到晶圆40之后，以及在进一步CMOS晶圆60接合到晶圆48之前，进行图案化步骤以在MEMS晶圆48中形成MEMS器件52。当形成MEMS器件52时，可去除覆盖接合焊盘72的晶圆48的部分。
图4G示出了焊盘开放步骤，其中在图4E中，对晶圆40和氧化层42的覆盖接合焊盘72的部分进行蚀刻或研磨开口，因而露出接合焊盘72。从而形成了包括MEMS器件的封装件。在图4A到图4G的工艺中，开口46(其形成包括各向异性蚀刻以及各向异性蚀刻后的各向同性蚀刻)形成为腔的一部分，MEMS器件52的可移动元件52位于腔中。
在一些实施例中，通过进行各向异性蚀刻形成开口，在开口中形成侧壁保护层以及进行各向异性蚀刻，最终形成的开口具有较大的内部尺寸以及较小的入口。因此，并不会由于开口的扩大而不利地缩小晶圆的接合区域。这维持了含MEMS器件的封装件中涉及的晶圆接合的可靠性。扩大开口导致MEMS器件所在的腔的总体积得以增大。由于减少了腔中空气压力，因而提高了MEMS器件的性能。
根据一些实施例，一种器件，包括在其中具有MEMS器件的MEMS晶圆。所述MEMS器件包括可移动元件，以及在所述MEMS晶圆中的第一开口。所述可移动元件设置在所述第一开口中。载体晶圆接合到所述MEMS晶圆。载体晶圆包括连接到所述第一开口的第二开口，其中所述第二开口包括自所述载体晶圆的表面延伸进所述载体晶圆的入口部分，以及比所述入口部分宽的内部部分，其中所述内部部分在所述载体晶圆中比所述入口部分深。
根据其它一些实施例，一种器件，包括在其中具有MEMS器件的MEMS晶圆。所述MEMS器件包括可移动元件，以及在所述MEMS晶圆中的第一开口。所述可移动元件设置在所述第一开口中。将载体晶圆设置在MEMS晶圆的下方并接合至所述MEMS晶圆，其中所述载体晶圆包括连接到所述第一开口的第二开口。所述第二开口包括自所述载体晶圆的表面延伸进所述载体晶圆的入口部分，其中所述入口部分具有基本笔直的侧壁，以及在所述载体晶圆中的比所述入口部分更深的内部部分。所述内部部分具有弯曲的底部及弯曲的侧壁。MOS晶圆覆盖并接合到所述MEMS晶圆，其中所述CMOS晶圆以及载体晶圆在所述MEMS晶圆的相对侧。所述CMOS晶圆包括在其中的CMOS器件。
根据又一些实施例，一种方法，包括对载体晶圆进行各向异性蚀刻以形成多个第一开口，所述多个第一开口具有基本垂直的侧壁，以及在多个第一开口中形成保护层，其中所述保护层包括在多个第一开口的基本垂直的侧壁上的侧壁部分。所述保护层未覆盖多个第一开口的底部。进行各向同性蚀刻以扩大多个第一开口。多个第一开口中的每一个开口包括自所述载体晶圆的表面延伸进所述载体晶圆的入口部分，以及比所述入口部分更宽的内部部分。内部部分在所述载体晶圆中比所述入口部分深。将另一晶圆接合到所述载体晶圆。对该另一晶圆进行蚀刻以在该另一晶圆中形成MEMS器件。所述MEMS器件位于包括多个第一开口的腔中。
尽管已经详细地描述了本发明及其优点，但应该理解为，在不背离所附权利要求限定的本发明主旨和范围的情况下，可以做各种不同的改变，替换和更改。而且，本申请的范围并不旨在仅限于本说明书中描述的工艺、机器、制造，材料组分、器件、方法和步骤的特定实施例。作为本领域普通技术人员从说明书中应理解，根据本发明现有或今后开发的基本与在此描述的相应实施例相比实现相同的功能或者获得相同结果的工艺、机器、制造，材料组分、装置、方法或步骤也可以使用。因此，所附权利要求旨在将这样的工艺、机器、制造、材料组分、器件、方法或步骤包括在范围内。

Claims (10)

1.一种器件，包括：
微机电系统(MEMS)晶圆，其中包括MEMS器件，所述MEMS器件包括：
可移动元件；
位于所述MEMS晶圆中的第一开口，所述可移动元件位于所述第一开口中；
接合到所述MEMS晶圆的载体晶圆，其中所述载体晶圆包括连接到所述第一开口的第二开口，所述第二开口包括：
自所述载体晶圆的表面延伸进所述载体晶圆的入口部分；以及
比所述入口部分宽的内部部分，其中所述内部部分在所述载体晶圆中比所述入口部分深。
2.根据权利要求1所述的器件，其中，所述第二开口的入口部分包括基本垂直的侧壁，所述侧壁与所述载体晶圆的表面基本垂直，以及所述第二开口的内部部分的侧壁是弯曲的。
3.根据权利要求1所述的器件，其中，所述载体晶圆在其中没有互补金属氧化物半导体(CMOS)器件。
4.根据权利要求3所述的器件，还包括接合到所述MEMS晶圆的CMOS晶圆，所述CMOS晶圆和所述载体晶圆位于所述MEMS晶圆的相对侧，并且所述CMOS晶圆在其中包括CMOS器件。
5.一种器件，包括：
微机电系统(MEMS)晶圆，其中包括MEMS器件，所述MEMS器件包括：
可移动元件；和
位于所述MEMS晶圆中的第一开口，所述可移动元件位于所述第一开口中；
位于所述MEMS晶圆下方并接合到所述MEMS晶圆的载体晶圆，其中所述载体晶圆包括连接到所述第一开口的第二开口，并且所述第二开口包括：
自所述载体晶圆的表面延伸进所述截体晶圆的入口部分，其中所述入口部分具有基本直立的侧壁；和
在所述载体晶圆中比所述入口部分深的内部部分，所述内部部分包括弯曲的底部和弯曲的侧壁；以及
位于所述MEMS晶圆上方并连接到所述MEMS晶圆的互补金属氧化物半导体(CMOS)晶圆，所述CMOS晶圆以及所述载体晶圆位于所述MEMS晶圆的相对侧，所述CMOS晶圆在其中包括CMOS器件。
6.根据权利要求5所述的器件，其中，所述内部部分具有大于所述入口部分的第二横向尺寸的第一横向尺寸。
7.一种方法，包括：
对载体晶圆进行各向异性蚀刻以形成包括基本垂直的侧壁的多个第一开口；
在所述多个第一开口中形成保护层，其中，所述保护层包括位于所述多个第一开口的基本垂直的侧壁上的侧壁部分，并且所述多个第一开口的底部不被所述保护层覆盖；
进行各向同性蚀刻以扩大所述多个第一开口，其中所述多个第一开口中的每一个都包括：
自所述载体晶圆的表面延伸进所述载体晶圆的入口部分；和
比所述入口部分宽的内部部分，其中所述内部部分在所述载体晶圆中比所述入口部分深；
将另一晶圆接合到所述载体晶圆；以及
蚀刻所述另一晶圆以在所述另一晶圆中形成微机电系统(MEMS)器件，其中所述MEMS器件位于包括所述多个第一开口的腔中。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，在所述各向同性蚀刻后，所述多个第一开口相互互连。
9.根据权利要求7所述的方法，还包括将互补金属氧化物半导体(CMOS)晶圆连接到所述MEMS晶圆，其中所述CMOS晶圆以及所述载体晶圆位于所述MEMS晶圆的相对侧，其中所述方法还包括焊盘开放步骤，所述焊盘开放步骤包括：
去除所述载体晶圆的边缘部分以露出所述CMOS晶圆的接合焊盘。
10.根据权利要求7所述的方法，还包括：
将互补金属氧化物半导体(CMOS)晶圆接合到所述MEMS晶圆，其中，所述CMOS晶圆以及所述载体晶圆位于所述MEMS晶圆的相对侧，其中所述方法还包括焊盘开放步骤，所述焊盘开放步骤包括：
将所述载体晶圆减薄以去除所述载体晶圆的一部分，从而露出所述CMOS晶圆的接合焊盘。
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