CN110678415B - 在微机电系统中提供吸气剂的系统和方式 - Google Patents

在微机电系统中提供吸气剂的系统和方式 Download PDF

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Abstract

本公开内容公开用以于微机电系统中提供吸气剂的系统与方法。在一些实施例中，微机电系统(MEMS)被接合至基底。所述MEMS及所述基底之间具有第一空腔及第二空腔。第一吸气剂被提供于所述第一空腔中所述基底上，且与电极被整合。第二吸气剂被提供于所述基底上的鈍化层上方的所述第一空腔中。在一些实施例中，所述第一空腔为陀螺仪空腔，且所述第二空腔为加速度计空腔。

Description

在微机电系统中提供吸气剂的系统和方式
技术领域
本公开内容的某些实施例涉及在微机电系统(MEMS)中提供吸气剂的系统和方法。
背景技术
微机电系统(MEMS)是一组可被制造并且可展现特定机械和/或电子特性的装置。例如：MEMS装置可以包含移动和变形的能力。在某些情况下，但非全部，MEMS能够和电信号互动作用。MEMS装置是指可以被实现作为微机电系统的半导体装置。MEMS装置可包含，例如，机械单元和/或电子元件(如，感测器电子元件)。MEMS装置可以包括，例如，陀螺仪、加速度计、磁力计、压力计等。
对本领域中具有通常知识的技术人员来说，通过和本申请案于以下所示的公开内容并且参考图式来作比较，常规及传统方式的限制及缺点将变得显而易见。
发明内容
如权利要求中更为完整说明的，在微机电系统中提供吸气剂的系统和方法，是藉由多个图式中至少一个图式的示例和/或相关描述而实质地提供了说明。
从以下的说明及图式中将可更充分了解本公开内容的各种优点、面向和创新特征以及其示例的实施例的细节。
附图说明
图1显示根据本公开内容的互补金属氧化物半导体(CMOS)晶圆的实施例；
图2A显示根据本公开内容的工艺流程的一部分的实施例；
图2B显示根据本公开内容的工艺流程的一部分的实施例；
图2C显示根据本公开内容的工艺流程的一部分的实施例；
图2D显示根据本公开内容的工艺流程的一部分的实施例；
图2E显示根据本公开内容的工艺流程的一部分的实施例；
图2F显示根据本公开内容的工艺流程的一部分的实施例；
图3A显示根据本公开内容的与CMOS晶圆的吸气剂整合的第一实施例；
图3B显示根据本公开内容的与CMOS晶圆的吸气剂整合的第一实施例；
图3C显示根据本公开内容的与CMOS晶圆的吸气剂整合的第一实施例；
图4A显示根据本公开内容的工艺流程的一部分的实施例；
图4B显示根据本公开内容的工艺流程的一部分的实施例；
图4C显示根据本公开内容的工艺流程的一部分的实施例；
图4D显示根据本公开内容的工艺流程的一部分的实施例；
图4E显示根据本公开内容的工艺流程的一部分的实施例；
图4F显示根据本公开内容的工艺流程的一部分的实施例；
图4G显示根据本公开内容的工艺流程的一部分的实施例；
图4H显示根据本公开内容的工艺流程的一部分的实施例；
图4I显示根据本公开内容的工艺流程的一部分的实施例；
图5A显示根据本公开内容的工艺流程的一部分的实施例；
图5B显示根据本公开内容的工艺流程的一部分的实施例；
图5C显示根据本公开内容的工艺流程的一部分的实施例；
图5D显示根据本公开内容的工艺流程的一部分的实施例；
图5E显示根据本公开内容的工艺流程的一部分的实施例；
图5F显示根据本公开内容的工艺流程的一部分的实施例；
图5G显示根据本公开内容的工艺流程的一部分的实施例；
图5H显示根据本公开内容的工艺流程的一部分的实施例；
图5I显示根据本公开内容的工艺流程的一部分的实施例；
图5J显示根据本公开内容的工艺流程的一部分的实施例；
图5K显示根据本公开内容的工艺流程的一部分的实施例；
图5L显示根据本公开内容的工艺流程的一部分的实施例；
图5M显示根据本公开内容的工艺流程的一部分的实施例；
图5N显示根据本公开内容的工艺流程的一部分的实施例；
图6显示根据本公开内容的MEMS装置的实施例；
图7A显示根据本公开内容的所述MEMS装置的加速度计部分的实施例；
图7B显示根据本公开内容的所述MEMS装置的加速度计部分的实施例；
图7C显示根据本公开内容的所述MEMS装置的加速度计部分的实施例；
图8A显示根据本公开内容的所述MEMS装置的陀螺仪部分的实施例；
图8B显示根据本公开内容的所述MEMS装置的陀螺仪部分的实施例；以及
图8C显示根据本公开内容的所述MEMS装置的陀螺仪部分的实施例。
具体实施方式
在此所用的，"和/或"意味着在含有"和/或"的列表中的任何一或多个項目，举例来说，"x和/或y"意味着三元素集合{(x),(y),(x,y)}里的任一个元素，亦即，"x和/或y"意味着"x及y的一或二个"，另举一例，"x,y和/或z"意味着七元素集合{(x),(y),(z),(x,y),(x,z),(y,z),(x,y,z)}里的任一个元素，亦即，"x,y和/或z"意味着"x,y及z的一或多个"。在此所用的，"例如"、"举例来说"、"例示"，意味着列举一或多个非限制性的范例、实例或说明。
在此所用的术语只用于说明特定范例且并非意于限制本案公开的内容。如在此所用的，单一形式意指也包括复数形式，除非本文另有指出。应进一步了解，当"包括"(comprises；comprising)、"包含"(includes；including)、"具有"(has；have；having)以及类似词语用于说明书时，是指出所述特征、完整实体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一或多个额外的其他特征、完整实体、步骤、操作、单元和/或其的群组的存在。
应了解到，虽然第一、第二等用语在此可用于描述不同元件，但这些元件应不受所述用语所限，这些用语只用于区分一个元件和另一个元件，因此，举例来说，如下所讨论的第一元件、第一部件或第一区段也可被称为第二元件、第二部件或第二区段而不偏离本公开内容的教示。同样地，不同的空间用语，诸如"上"(upper)、"下"(lower)、"侧"(side)及类似用语可用于以相对方式区分一个元件和另一个元件，然而，应了解到，可用不同的方式定向这些元件，例如，电子元件或MEMS装置可以侧转使得它的"顶"(top)表面面向水平方向并且其"侧"表面面向垂直方向而不偏离本公开内内容的教示。
依据本公开内容的一些实施例包含在MEMS中提供吸气剂的系统和方法。
依据本公开内容的一些实施例提供与MEMS装置中的空腔一起使用的吸气剂。在一些实施例中，所述空腔是处于或接近真空压力。所述吸气剂可以经配置以降低所述空腔的压和/或在所述MEMS装置的整个生命期中于所述空腔中提供稳定压力。稳定的空腔压力能够，例如，在所述MEMS装置的整个生命期中减少陀螺仪的偏差偏移。所述吸气剂可以经配置以在高温下被活化和/或在所述空腔中吸收不需要的气体种类(如，在高温下从所述空腔表面被除气的气体种类)。
依据本公开内容的一些实施例提出利用吸气剂的六轴MEMS装置。所述MEMS装置也可以包含，例如，来自顶部金属以形成感测、屏蔽和/或接合电极的AlCu电极；以及具有电荷耗散路径的导电凸起挡止块(如，使用TiN)。
图1显示互补金属氧化物半导体(CMOS)晶圆100的实施例，所述CMOS晶圆100被配置为与MEMS晶圆(未显示)接合。MEMS装置可以藉由接合MEMS晶圆及所述CMOS晶圆100来形成。依据本公开内容的一些实施例提供一种MEMS装置，其包含具有一或多个吸气剂的空腔。
请参考图1，所述CMOS晶圆100可以包含，例如，基底110、氧化层120、富硅氧化物(silicon rich oxide，SRO)/氮化硅(SiN)层130、高密度电浆(high density plasma，HDP)氧化层140、顶金属层或AlCu层150、阻挡层235(如，覆盖层)以及吸气剂215、225。所述顶金属150(如，AlCu)被设置在所述CMOS晶圆100的基底110的顶部上。可包含所述氧化层120以及所述SRO/SiN层130的鈍化堆迭(passivation stack)210形成于所述顶金属150周围。在一些实施例中，SRO及SiN分别为所述SRO/SiN层130的底层及顶层。导电凸起挡止块层230被设置于所述鈍化堆迭210上以及在槽孔220中。
所述CMOS晶圆100的一些结构包含，例如，接合电极160(如，接合垫)、屏蔽或感测电极170、屏蔽或感测电极180、导电凸起挡止块190、排气层200、所述槽孔220以及吸气剂215、225。所述CMOS晶圆100也可以包含，例如，CMOS电路(未显示)。所述CMOS电路可以通过所述接合电极160耦接至所述MEMS晶圆。例如，所述MEMS晶圆可以通过所述接合电极160在结构上接合和/或电性连接至所述CMOS晶圆100。
当所述CMOS晶圆100以及所述MEMS晶圆接合以形成所述MEMS装置，在所述MEMS装置内也可以形成多个空腔。在一些实施例中，所述多个空腔中的一个是加速度计空腔；所述多个空腔中的另一个是陀螺仪空腔。在一些实施例中，所述吸气剂215、225是在所述多个空腔中的一个(如，陀螺仪空腔)内。在受热时，例如，在运作过程中，所述吸气剂215、225吸收特定种类的气体，藉此以减少或稳定在所述MEMS装置的陀螺仪空腔内的压力。
图2A至图2F所示为根据本公开内容的工艺流程的实施例的概述。一些实施例提供将所述吸气剂215、225与所述顶金属层150整合和/或所述钝化层210整合的工艺流程。特别地，图2A、2B、2E及2F显示用以将吸气剂215整合在顶金属150的工艺流程的实施例的部分。图2C至图2E显示用以将吸气剂225整合在所述钝化层210上的工艺流程的实施例的部分。
图2A显示吸气剂215沉积以及图案化在所述顶金属层150(如，AlCu)以及阻挡层沉积。在一些实施例中，所述顶金属层150被沉积在所述CMOS晶圆100的基底110上。所述吸气层215(如，Ti)被沉积在所述顶金属层150上以及被图案化。阻挡层235(如，TiN)被沉积在所述吸气剂215以及所述顶金属层150上。
图2B显示顶金属层150图案化以及鈍化堆迭210沉积。在一些实施例中，所述顶金属层150、吸气剂215以及所述阻挡层235被图案化。包含所述氧化层120以及所述SRO/SiN层130的鈍化堆迭210沉积在所述被图案化顶金属层150、阻挡层235以及吸气剂215上。
图2C显示高密度电浆(HDP)氧化层140的形成以及第二吸气层225的沉积及图案化。在一些实施例中，利用HDP氧化掩模以及进行SRO/SiN层130蚀刻以从区域270移除SRO/SiN。所述排气层200可以藉由在所述蚀刻区域270中进行HDP氧化沉积以及进行化学机械抛光(chemical-mechanical polishing，CMP)而形成。所述第二吸气层225(如，Ti)被沉积在所述鈍化堆迭210(如，鈍化堆迭210的SRO/SiN层130上)上以及被图案化。
图2D显示槽孔220的形成以及导电层230的沉积。在一些实施例中，槽孔220是穿过所述凸起挡止块190的鈍化堆迭210到所述顶金属层150(如，AlCu)的顶部的所述阻挡层235而形成。所述导电凸起挡止块层230(如，Ti/TiN)被沉积在所述鈍化堆迭210、所述排气层200、所述槽孔220(包含，例如，所述槽孔220的侧壁)以及所述吸气剂225上方。
图2E显示导电层230图案化以及接垫(PAD)蚀刻。在一些实施例中，所述导电凸起挡止块层230被图案化使得所述导电凸起挡止块层230留在所述导电凸起挡止块190上方。所述导电凸起挡止块层230也可以被图案化使得所述导电凸起挡止块层230的一部分留在所述吸气剂225的顶部上，藉此形成从所述吸气剂225至顶金属层150的导电路径。PAD蚀刻是通过所述鈍化堆迭210以及停止在所述覆盖层而进行的。所述PAD蚀刻可移除在所述顶金属层150上方的一部份所述阻挡层235。
图2F显示所述覆盖层的选择性蚀刻。在一些实施例中，所述阻挡层235自所述接合电极160的一部分移除以及自所述屏蔽和/或感测电极170移除。对于所述屏蔽和/或感测电极170，所述阻挡层235的蚀刻暴露出所述吸气层215，以形成所述屏蔽/感测电极。
图3A至图3C显示吸气剂215、225与CMOS晶圆100整合的三个实施例。此外，图3A至图3C显示第一吸气剂215的不同实施例以及第二吸气剂225的不同实施例。本公开内容的一些实施例考量到将所述第一吸气剂215(如，图3C的第一吸气剂215)的不同实施例与所述第二吸气剂225(如，图3A的第二吸气剂225)的不同实施例进行结合，包含没有在图3A至图3C中显示的结合方式。
图3A显示基于所述吸气层215及覆盖层235的环绕式结构的整合吸气剂215、225的第一种方式。在一些实施例中，所述吸气剂215被沉积在顶金属层150上以及被图案化。然后，所述覆盖层235被沉积在所述吸气剂215以及所述顶金属层150上方。在后继的步骤中，所述覆盖层235被移除以暴露出底下的吸气剂215。再者，被沉积在所述鈍化堆迭210上的所述吸气剂225是通过被选择性地移除以暴露出所述吸气剂225的一部分的导电凸起挡止块层230而电性耦接于所述顶金属层150。在一些实施例中，所述导电凸起挡止块190例如在所述MEMS装置的移动结构与所述CMOS晶圆100接触时，提供电荷耗散路径。在一些实施例中，所述吸气剂225以及所述导电凸起挡止块层230的结合的用意不在于用作导电凸起挡止块。
图3B显示整合吸气剂215、225的第二种方式。在一些实施例中，堆迭是在所述顶金属层150的顶部的所述吸气层215的顶部上利用所述覆盖层235来形成。在后继的步骤中，所述覆盖层235被选择性地移除以暴露出底下的吸气剂215。再者，所述吸气层215、225电性耦接于所述顶金属层150。所述吸气剂215提供所述屏蔽/感测电极170的电极层。在一些实施例中，所述吸气层225以及所述导电凸起挡止块层230的堆迭用作所述导电凸起挡止块190的整个的导电凸起挡止块层。
图3C显示整合吸气剂215、225的第三种方式。在一些实施例中，堆迭是利用电极层235以及所述吸气层215来形成。在后继的步骤中，所述吸气层215被选择性地移除以暴露出底下的电极层235。再者，所述吸气层215、225电性耦接于所述顶金属层150。所述吸气剂215提供用于所述屏蔽/感测电极170的电极层并通过所述电极层235而电性耦接于所述顶金属层150。在一些实施例中，所述导电凸起挡止块层230作为所述导电凸起挡止块190的导电凸起挡止块层。在一些实施例中，在所述导电凸起挡止块层230的顶部的所述吸气剂225的堆迭并不作为导电凸起挡止块，以及在所述吸气剂225下面的结构并不作为导电凸起挡止块。所述吸气剂225通过所述电极层或导电层230及所述槽孔220而电性耦接于所述顶金属层150。
在一些情况下，某些方式具有超越其他方式的特定优点。例如，所述第一种方式解耦所述吸气层225及所述导电凸起挡止块层230的材料选择，以及解耦在所述顶金属层150上的所述吸气层215及所述电极层235的材料选择。再者，在所述第一种方式中，可藉由湿式蚀刻或干式蚀刻而完成在所述钝化层210上所述吸气剂225的蚀刻。再者，所述第一种方式允许设计吸气剂具有足够的厚度而能使吸气剂的功能及制程窗口最大化。
图4A至图4I显示根据本公开内容的所述第二种方式的工艺流程的实施例。
图4A显示鈍化堆迭210沉积在所述顶金属层150上方。在一些实施例中，所述顶金属层150(如，AlCu)被沉积在所述CMOS晶圆100的基底110上。所述第一吸气层215被沉积在所述顶金属层150(如，Ti)的顶部，以及阻挡层235(如，TiN)被沉积在所述第一吸气层215上方。在所述顶金属层150、所述第一吸气层215以及所述阻挡层235被图案化后，鈍化堆迭210被沉积在所述顶金属层150、所述第一吸气层215以及所述阻挡层235上方。所述鈍化堆迭210可以包含，例如，氧化层120以及SRO/SiN层130。
图4B显示在形成排气层200后接着形成槽孔220。在一些实施例中，排气层200可以藉由HDP氧化掩模以及SRO/SiN层130蚀刻以从区域270移除SRO/SiN而形成。所述排气层200可以藉由在所述蚀刻区域270中进行HDP氧化物沉积以及化学机械抛光(CMP)而形成。接着，形成所述槽孔220。
图4C显示吸气剂以及覆盖层的沉积。在一些实施例中，所述第二吸气层225(如，Ti)被沉积在所述鈍化堆迭210以及所述排气层200上。导电凸起挡止块层230(如，Ti/TiN)被沉积在所述第二吸气层225上方。上述沉积也覆盖所述槽孔220的壁部。
图4D显示吸气剂以及覆盖层的图案化。在一些实施例中，所述第二吸气层225以及所述导电凸起挡止块层230被图案化使得部分留在所述凸起挡止块190以及在所述第二吸气剂225被放置的位置上。
图4E显示覆盖层图案化。在一些实施例中，所述导电凸起挡止块层230被图案化。可使用湿式或干式蚀刻以移除在所述第二吸气层225留下的部分中的一个的上方的所述导电凸起挡止块层230。
图4F显示PAD微影以及蚀刻接着进行合金步骤。在一些实施例中，PAD微影以及蚀刻包含使用光阻(PR)260以进行图案化。所述PR 260选择性地保护某些特征不被蚀刻。所述蚀刻使所述阻挡层235暴露在所述接合电极160、所述屏蔽/感测电极170以及所述屏蔽/感测电极180上方。接着，进行合金步骤。
图4G显示另一PAD微影以及蚀刻。在一些实施例中，第二PAD微影以及蚀刻导致所述覆盖层的蚀刻。所述PR 260被图案化使得接续的蚀刻暴露出所述屏蔽/感测电极170的第一吸气层215。
图4H显示又一PAD微影以及蚀刻。在一些实施例中，第三PAD微影以及蚀刻导致蚀刻所述吸气剂以及覆盖层。所述PR 260被图案化使得后续的蚀刻藉由移除在所述接合电极160上的所述第一吸气层215以及所述阻挡层235的部分而暴露出所述接合电极160的顶金属层150。
图4I显示所述PR 260的去除。所述CMOS晶圆100已准备好与所述MEMS晶圆接合(未显示)以形成MEMS装置。
如图3C所示以及于本文中描述的所述第三种方式的工艺流程的一些实施例，在多个方面来说，是相似于例如如图3B及图4A至图4I所示的第二种方式的工艺流程。本领域具有通常知识的技术人员者可以了解根据在此说明的第二种方式及第一种方式如何实现所述第二种方式的工艺流程。
图5A至图5N显示根据本公开内容的所述第一种方式的工艺流程的实施例。
图5A显示顶金属层的沉积。在一些实施例中，顶金属层150(如，AlCu)被沉积在CMOS晶圆100的基底110上。第一吸气层215(如，Ti)被沉积在所述顶金属层150上。
图5B显示吸气层的图案化。在一些实施例中，所述第一吸气层215被图案化。
图5C显示阻挡层的沉积。在一些实施例中，阻挡层235(如，TiN)被沉积在所述顶金属层150以及所述第一吸气剂215上方。
图5D显示顶金属层的微影。在一些实施例中，PR 260被沉积以及被图案化于所述阻挡层235、所述第一吸气剂215以及所述顶金属层150上方。
图5E显示顶金属层的蚀刻。在一些实施例中，所述PR 260保护某些结构以免被蚀刻。所述蚀刻选择性地移除所述阻挡层235、所述第一吸气层215以及所述顶金属层150以暴露出所述CMOS晶圆100的基底110。
图5F显示PR的去除以及在所述顶金属层上方的鈍化堆迭的沉积。在一些实施例中，所述PR 260被去除以及所述鈍化堆迭210被设置在所述基底110以及所述顶金属层堆迭245上方，所述顶金属层堆迭245包含在所述顶金属层150上方的阻挡层235或在所述第一吸气剂215及所述顶金属层150上方的阻挡层235。所述鈍化堆迭210可以包含沉积在所述基底110及所述顶金属层堆迭245上方的氧化层120。所述鈍化堆迭210也可以包含沉积在所述氧化层120上方的SRO/SiN层130。
图5G显示排气层200。在一些实施例中，利用HDP氧化掩模，以及进行SRO/SiN的蚀刻以从区域270中移除SRO/SiN。所述排气层可以藉由在所述蚀刻区域270中进行HDP氧化物沉积以及CMP而形成。在一些实施例中，对于SiN覆盖工艺，可以在HDP氧化物沉积及CMP进行后加入SiN覆盖沉积。
图5H显示吸气剂沉积以及图案化。在一些实施例中，第二吸气层225被沉积在所述SRO/SiN层130及所述排气层200上方。如图5H所示，所述第二吸气层225被图案化。
图5I显示凸起挡止块槽孔的形成。在一些实施例中，槽孔220是藉由移除所述SRO/SiN层130以及所述氧化层120以暴露出凸起挡止块的阻挡层235而形成。
图5J显示凸起挡止块层的沉积。在一些实施例中，导电凸起挡止块层230(如，Ti/TiN)被沉积在所述第二吸气剂225、所述SRO/SiN层130以及所述排气层200上方。所述导电凸起挡止块层230也可以被沉积在所述槽孔220的壁部上方以及在暴露的阻挡层235上方。
图5K显示凸起挡止块层的图案化。在一些实施例中，所述导电凸起挡止块层230被图案化以及选择性地被蚀刻以界定出所述凸起挡止块以及暴露所述吸气剂。可使用湿式或干式蚀刻。接近所述导电凸起挡止块190的所述导电凸起挡止块层230的部分被留下。即使所述第二吸气剂225的剩下部分暴露出来，所述导电凸起挡止块层230的一部分也可以留在所述第二吸气剂225上方。
图5L显示PAD微影以及蚀刻接着进行合金步骤。在一些实施例中，PAD微影以及蚀刻包含使用光阻PR 260以进行图案化以及选择性地移除所述鈍化堆迭210(如，所述SRO/SiN层130以及所述氧化层120)。所述PR 260选择性地保护某些结构以免被蚀刻，例如，所述第二吸气层225。在此步骤中所述第二吸气层225并未暴露出来。所述蚀刻可以停止在所述顶金属层215(如，AlCu)上的所述电极层(如，阻挡层235)。所述蚀刻使所述阻挡层235暴露在所述接合电极160、所述屏蔽/感测电极170以及所述屏蔽/感测电极180上方。在此步骤中所述第一吸气层215并未暴露出来。再者，所述蚀刻界定所述凸起挡止块。在一些实施例中，所述阻挡层235的一部分被所述蚀刻所移除，例如，在所述接合电极160上。接着，进行合金步骤。
图5M显示另一PAD微影以及蚀刻。在一些实施例中，所述第二PAD微影以及蚀刻导致所述覆盖层的蚀刻。所述PR 260被图案化使得接续的蚀刻暴露出所述屏蔽/感测电极170的第一吸气层215。所述蚀刻可以藉由移除所述阻挡层235(如，所述电极层)而暴露出所述接合电极160的顶金属层150。
图5N显示所述PR 260的去除。在一些实施例中，所述PR 260被去除。在一些实施例中，在所述PR 260被去除以前，可针对所述SiN的覆盖工艺而执行可选的SiN蚀刻步骤。所述CMOS晶圆100为已准备好与所述MEMS晶圆(未显示)接合以形成MEMS装置。
图6至图8显示CMOS晶圆与MEMS晶圆接合以形成双重空腔(如，加速度计空腔和陀螺仪空腔)的实施例的截面图。
图6显示包含加速度计310及陀螺仪320的MEMS装置300的实施例。在一些实施例中，所述MEMS装置300是藉由接合MEMS晶圆330及CMOS晶圆100而形成。所述MEMS晶圆330及所述CMOS晶圆100的接合形成至少两个空腔340、350。所述第一空腔为加速度计空腔340。所述第二空腔为陀螺仪空腔350。在一些实施例中，所述加速度计空腔340与所述陀螺仪空腔350隔离。所述空腔340、350可以包含在所述MEMS装置层370上方及下方的壳体。所述加速度计310及所述陀螺仪320通常是在不同压力下操作。由此，在所述陀螺仪空腔350中的吸气剂215、225可用以减少所述陀螺仪空腔350中的初始压力和/或维持(如，稳定)所述陀螺仪空腔350中的压力。在所述加速度计空腔340中的排气层200可用以增加所述加速度计空腔340中的初始压力。
在根据一些实施例的加速度计空腔340中，所述排气层200被暴露以相较于所述陀螺仪空腔350而言增加加速度计空腔340的压力。所述感测电极180包含，例如，AlCu/第二电极层堆迭。所述屏蔽电极170包含，例如，AlCu或AlCu/第二电极层堆迭。所述接合电极160包含，例如，AlCu。所述导电凸起挡止块190被配置为在所述MEMS晶圆330的移动结构与所述CMOS晶圆100接触时提供电荷耗散路径。
在根据一些实施例的陀螺仪空腔350中，所述排气层200并没有露出。所述感测或屏蔽电极170包含，例如，AlCu/吸气剂电极层堆迭，其中所述吸气剂电极是不同于所述第二电极。所述吸气层225是在所述SRO/SiN 130的钝化(passivation)SiN的顶部上，而且通过所述导电凸起挡止块层230而电性连接于所述顶金属层150。所述接合电极160包含，例如，AlCu。所述导电凸起挡止块190被配置为在所述MEMS晶圆330的移动结构与所述CMOS晶圆100接触时提供电荷耗散路径。
图7A至图7C显示根据本公开内容的所述MEMS装置300的加速度计310的实施例。
图7A显示准备用于接合以形成所述加速度计空腔340的所述CMOS晶圆100的加速度计部分。所述CMOS晶圆100的加速度计部分包含，例如，接合电极160、排气层220、导电凸起挡止块190、屏蔽电极170以及屏蔽和/或感测电极180以及导电凸起挡止块层230，所述导电凸起挡止块层230被配置为提供至所述顶金属层150的电性路径。
图7B显示准备用于与图7A中的CMOS晶圆100接合以形成所述MEMS装置300的所述MEMS晶圆330的加速度计部分。在一些实施例中，所述MEMS晶圆330包含MEMS操作晶圆360以及MEMS装置层370，此两者可由例如硅来制成。融熔接合氧化物380形成在所述MEMS晶圆330上以促进所述MEMS操作晶圆360和所述MEMS装置层370之间的接合以及在所述MEMS操作晶圆360和所述MEMS装置层370之间提供电性隔离。所述MEMS晶圆330被配置以形成至少所述加速度计空腔340的一部分。所述MEMS装置层370包含，例如，MEMS检测块390以及限位块(standoffs)400。锗层410被形成在限位块400的端部以促进MEMS晶圆330和CMOS晶圆100之间的接合。
图7C显示MEMS晶圆330以及所述CMOS晶圆100之间的接合以形成所述MEMS装置300的加速度计310部分。在一些实施例中，在所述锗层410接合至所述接合电极160的AlCu后形成共晶接合密封环415。
图8A至图8C显示根据本公开内容的所述MEMS装置300的陀螺仪320的实施例。
图8A显示准备用于接合以形成所述陀螺仪空腔350的所述CMOS晶圆100的陀螺仪部分。所述CMOS晶圆100的陀螺仪部分包含，例如，接合电极160、导电凸起挡止块190、藉由第一吸气层215而形成的屏蔽和/或感测电极170、第二吸气剂225以及导电凸起挡止块层230，所述导电凸起挡止块层230被配置为提供从所述第二吸气剂225至所述顶金属层150的电性路径。
图8B显示准备用于与图8A中的CMOS晶圆100接合以形成所述MEMS装置300的所述MEMS晶圆330的陀螺仪部分。在一些实施例中，所述MEMS晶圆330包含MEMS操作晶圆360以及MEMS装置层370，此两者可由例如硅来制成。融熔接合氧化物380形成在所述MEMS晶圆330上以促进所述MEMS操作晶圆360和所述MEMS装置层370之间的接合以及在所述MEMS操作和所述MEMS装置层之间提供电性隔离。所述MEMS晶圆330被配置以形成所述陀螺仪空腔350的至少一部分。所述MEMS装置层370包含，例如，MEMS检测块390以及限位块400。锗层410被形成在限位块400的端部以促进MEMS晶圆330和CMOS晶圆100之间的接合。
图8C显示MEMS晶圆330以及所述CMOS晶圆100之间的接合以形成所述MEMS装置300的陀螺仪320部分。在一些实施例中，在所述锗层410接合至所述接合电极160的AlCu后形成共晶接合密封环。
在一些实施例中，所述加速度计部分以及陀螺仪部分为相同的CMOS晶圆100及MEMS晶圆330的部分。因此，如同本领域具有通常知识的人员可了解的，例如用于形成相同的CMOS晶圆100的加速度计部分和陀螺仪部分的工艺流程是可以同时进行的。
虽然参考某些实施例来描述本公开内容，本领域具有通常知识人员将了解可作不同的改变并且可以均等物来替代而不偏离本公开内容的范围。另外，可对本公开内容的教示进行许多修改以适应特定的情况或材料而不偏离其范围。因此，本公开内容并不受其所公开的特定实施例限制，但是本公开内容将包含落入所附权利要求的范围内的所有实施例。

Claims (16)

1.一种在MEMS中提供吸气剂的方法，其包括：
接合MEMS晶圆至第二晶圆，所述MEMS晶圆与所述第二晶圆之间具有第一空腔及第二空腔；
提供：
第一吸气剂于所述第一空腔中的所述第二晶圆并且整合所述第一吸气剂与电极，其中所述电极设置在所述第一吸气剂上方且所述电极不同于所述第一吸气剂；或
第二吸气剂于所述第二晶圆上的钝化层上方的所述第一空腔中。
2.根据权利要求1所述的方法，包括：
沉积阻挡层于金属层上；
沉积所述第一吸气剂的第一吸气层于所述阻挡层上；以及
图案化所述第一吸气层、所述阻挡层或所述金属层的一或多层以形成堆迭，其中所述堆迭的一或多个包含所述第一吸气层、所述阻挡层或所述金属层。
3.根据权利要求2所述的方法，还包括：
在所述堆迭周围沉积钝化层；
选择性地移除所述钝化层以暴露出所述堆迭的一或多个；以及
选择性地移除所述第一吸气层以暴露出所述阻挡层。
4.根据权利要求1所述的方法，其中提供所述第二吸气剂包含：
在所述钝化层中蚀刻出槽孔；以及
于所述钝化层上方以及于所述槽孔上方沉积所述第二吸气剂的第二吸气层。
5.根据权利要求4所述的方法，其中提供所述第二吸气剂还包含：
于所述第二吸气层上方沉积导电层；
图案化所述导电层以及所述第二吸气层；以及
蚀刻所述导电层以暴露出所述第二吸气层。
6.根据权利要求5所述的方法，还包括通过凸起挡止块中的所述槽孔将沉积在所述第二晶圆上的金属层和所述第二吸气层电性耦接。
7.根据权利要求1所述的方法，其中提供所述第二吸气剂包含：
在所述钝化层中蚀刻出槽孔；
在所述钝化层和所述槽孔上方沉积导电层；
在所述导电层上方沉积所述第二吸气剂的第二吸气层；以及
图案化所述导电层以及所述第二吸气层。
8.根据权利要求7所述的方法，还包括：
选择性地移除所述第二吸气层以暴露出所述导电层。
9.根据权利要求7所述的方法，还包括通过所述导电层和凸起挡止块中的所述槽孔将沉积在所述第二晶圆上的金属层和所述第二吸气层电性耦接。
10.一种在MEMS中提供吸气剂的系统，其包括：
MEMS晶圆，接合至第二晶圆，所述MEMS晶圆以及所述第二晶圆之间具有第一空腔以及第二空腔；以及
第一吸气剂，被提供于所述第一空腔中所述第二晶圆上以及与于所述第二晶圆上的电极整合，其中所述电极设置在所述第一吸气剂上方且所述电极不同于所述第一吸气剂；或
第二吸气剂，被提供于所述第二晶圆上的钝化层上方的所述第一空腔中。
11.根据权利要求10所述的系统，其中：
所述第一吸气剂的第一吸气层被沉积于金属层上；
阻挡层被沉积在所述第一吸气层上方；以及
所述阻挡层、所述第一吸气层或所述金属层的一或多层被图案化以形成堆迭。
12.根据权利要求11所述的系统，其中：
所述堆迭的一或多个包含所述阻挡层、所述第一吸气层以及所述金属层，
所述钝化层被沉积于所述堆迭周围以及被选择性地移除以暴露出所述堆迭的一或多个，以及
所述阻挡层被选择性地移除以暴露出所述第一吸气层。
13.根据权利要求11所述的系统，其中：
槽孔被蚀刻在所述钝化层中；
所述第二吸气剂的第二吸气层被沉积在所述钝化层上方以及在所述槽孔上方；以及
导电层被沉积在所述第二吸气层上方。
14.根据权利要求13所述的系统，其中：
所述导电层以及所述第二吸气层被图案化，以及
所述导电层被蚀刻以暴露出所述第二吸气层。
15.根据权利要求10所述的系统，其中：
阻挡层被沉积于金属层上；
所述第一吸气剂的第一吸气层被沉积在所述阻挡层上；
所述第一吸气层、所述阻挡层或所述金属层的一或多层被图案化以形成堆迭；
所述堆迭的一或多个包含所述第一吸气层、所述阻挡层或所述金属层；
钝化层被沉积在所述堆迭周围以及被选择性地移除以暴露出所述堆迭的一或多个；以及
所述第一吸气层被选择性地移除以暴露出所述阻挡层。
16.根据权利要求15所述的系统，其中：
槽孔被蚀刻在所述钝化层中；
导电层被沉积在所述钝化层上方以及在所述槽孔上方；
所述第二吸气剂的第二吸气层被沉积在所述导电层上方；
所述第二吸气层以及所述导电层被图案化；以及
所述第二吸气层被蚀刻以暴露出所述第二吸气层。
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