CN117430080B - Mems传感器的制作方法及mems传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种MEMS传感器的制作方法及MEMS传感器，其中，所述方法包括：提供第一基板，第一基板的一侧设有导电互联结构；在导电互联结构上形成覆盖导电互联结构的第一介质层；刻蚀第一介质层以形成第一通孔；在第一通孔内填充导电材料形成第一导电结构；提供晶片，在晶片的一侧表面刻蚀形成第一凹槽，并在第一凹槽内填充导电材料以形成第二导电结构；将晶片与第一基板通过第一介质层键合，并将第一导电结构与第二导电结构键合；刻蚀晶片以形成MEMS器件结构；提供顶盖体，顶盖体与晶片键合以得到MEMS传感器。本申请的混合键合方式实现第一基板和晶片间的连接和电导通的同时，降低了生产成本，提高了产品的可制造性与可监测性，有利于提升产品良率。

Description

MEMS传感器的制作方法及MEMS传感器

技术领域

本发明涉及微机电制造技术领域，特别涉及一种MEMS传感器的制作方法及MEMS传感器。

背景技术

微机电系统（MEMS, Micro-Electro-Mechanical System），也叫做微电子机械系统、微系统、微机械等，指尺寸在几毫米乃至更小的装置。微机电系统是集微传感器、微执行器、微机械结构、微电源微能源、信号处理和控制电路、高性能电子集成器件、接口、通信等于一体的微型器件或系统。

MEMS传感器的制造通常需要将MEMS晶圆以一定真空度密封，通常是通过与单独一片裸晶圆键合或者是与一片带有电路的晶圆键合，以实现对MEMS活动器件的保护与电信号连接。现有技术中常用的集成方法是在MEMS晶圆和另一晶圆表面分别形成一层键合金属，仅通过金属键合（共晶键合）将两者接合。但是金属键合的问题是难以监控键合质量，通常需要通过红外来检测是否有金属反应，因此可量产能力差。在微机电技术领域中比较常规的SOI键合工艺，其可以通过常规SOI检测方式扫描出键合质量差的区域，有效监控键合质量，生产工艺相较于金属键合更为简单，且生产成本更低。但由于SOI键合工艺中键合材料的绝缘性问题，难以实现MEMS传感器中器件层与衬底之间的电导通。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的实施例公开了如下技术方案：

一方面，提供了一种MEMS传感器的制作方法，包括：

提供第一基板，所述第一基板的一侧设有导电互联结构；

在所述导电互联结构上形成覆盖所述导电互联结构的第一介质层；

刻蚀所述第一介质层，以形成在厚度方向上贯穿所述第一介质层的第一通孔；在所述第一通孔内填充导电材料，以形成第一导电结构，所述第一导电结构与所述导电互联结构连接；

提供晶片，在所述晶片的一侧表面刻蚀形成第一凹槽，并在所述第一凹槽内填充导电材料，以形成第二导电结构；

将所述晶片设有所述第二导电结构的一面与所述第一基板设有第一导电结构的一面通过第一介质层键合，并将所述第一导电结构与所述第二导电结构键合，以使得所述晶片与所述导电互联结构电连接；

刻蚀所述晶片，以形成MEMS器件结构；

提供顶盖体，所述顶盖体与所述晶片远离所述第一基板的一面键合，以得到所述MEMS传感器。

除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述第一凹槽内填充导电材料的方法包括：

在所述晶片具有所述第一凹槽的一侧形成覆盖所述晶片表面的第三金属层，并在所述第一凹槽内形成第二导电结构；

去除所述晶片表面的所述第三金属层，以使所述第二导电结构从所述晶片表面露出。

除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述第一介质层的材料包括硅的氧化物、硅的碳氮化物中的至少一种。

除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，在所述提供所述第一基板之前，在所述第一基板的一侧依次交替形成第二介质单层和形成第一金属层；

在每次完成所述形成第二介质单层之后，对所述第二介质单层刻蚀，以形成第二通孔，所述第二通孔在厚度方向上贯穿所述第二介质单层；

在每次完成所述形成第一金属层之后，对所述第一金属层进行图案化处理；

在每次所述形成第一金属层的步骤中，在所述第二通孔中形成第三导电结构；所述第三导电结构连接相邻的所述第一金属层或所述第一基板；所述第一金属层和所述第三导电结构构成所述导电互联结构。

除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述在所述第一通孔内填充导电材料的方法包括：

在所述第一介质层远离所述第一基板的一侧形成覆盖所述第一介质层表面的第二金属层以及设置在所述第一通孔内的所述第一导电结构；

去除所述第二金属层，以使所述第一导电结构从所述第一介质层表面露出。

除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，在完成所述第一介质层制作之后，在所述第一介质层远离所述第一基板的一侧表面刻蚀形成第四凹槽，部分所述导电互联结构从所述第四凹槽中露出以构成固定电极结构。

除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述MEMS器件结构包括可活动的活动质量块和梳齿电极结构；在所述第一基板的厚度方向上，所述活动质量块和所述梳齿电极结构的正投影容设于所述第四凹槽的正投影内。

除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，在所述第一基板的厚度方向上，所述固定电极结构与所述活动质量块的投影相交叠，以构造成第一电容。

除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，在完成所述晶片与所述第一基板的键合后，在所述晶片远离所述第一基板的一面沿其厚度方向对所述晶片进行减薄处理。

除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，提供第二基板，在所述第二基板的一侧表面刻蚀形成第二凹槽；

在所述第二基板设有第二凹槽的一侧表面形成第三介质层，以得到所述顶盖体；

在所述顶盖体与所述晶片远离所述第一基板的一面键合的步骤中，所述第三介质层与所述晶片键合。

除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，在所述第一基板的厚度方向上，所述MEMS器件结构在所述第一基板上的正投影容纳与所述第二凹槽在所述第一基板上的正投影内；所述第二凹槽与所述晶片围设形成顶腔，以用于所述MEMS器件结构沿所述第一基板厚度方向上的运动。

除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，在所述第二基板的一侧表面刻蚀形成第二凹槽的步骤中，对所述第二基板设有第二凹槽的同侧表面刻蚀形成第一通槽，所述第一通槽延伸至所述第二基板的外缘；

在所述刻蚀所述晶片的步骤中，在所述晶片上形成沿其厚度贯通的第二通槽，所述第二通槽延伸至所述晶片的外缘，且所述第二通槽与所述第一通槽位置相对应；

在完成所述顶盖体与所述晶片的键合后，所述第一通槽与所述第二通槽连通形成外接腔室；

去除与所述外接腔室相邻接的部分所述第一介质层，以使得部分所述导电互联结构露出以构造成外接导电结构，所述外接导电结构以用于导电互联结构与外界的电连接。

除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，在完成所述顶盖体与所述晶片的键合后，从第二基板与所述第一通槽相邻的外缘去除部分第二基板以及覆盖在所述部分第二基板上的第三介质层，以便于与所述外接导电结构连接的导线的走线。

除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，在完成所述顶盖体与所述晶片的键合后，在所述第二基板远离所述第一基板的一侧沿其厚度方向上对所述第二基板进行减薄处理。

另一方面，进一步公开了一种MEMS传感器，其包括，第一基板，其一侧表面设有复合介质层，在所述复合介质层内埋设有导电互联结构，在所述复合介质层远离所述第一基板的一侧设有第四凹槽，部分所述导电互联结构从所述第四凹槽中露出以构成固定电极结构；在所述复合介质层远离所述第一基板的一侧设有沿所述第一基板的厚度方向部分贯穿所述复合介质层的第一导电结构，所述第一导电结构与所述导电互联结构连接；

晶片，其层叠设置在所述第一基板设有复合介质层的一侧，所述第一基板朝向所述第一基板的一侧设有第一凹槽，在所述第一凹槽内设有第二导电结构；其中，所述第二导电结构与所述第一导电结构键合，所述晶片本体与所述复合介质层键合；

顶盖体，其层叠设置在所述晶片远离所述第一基板的一侧。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：一方面，晶片和第一介质层键合的同时，第一导电结构和第二导电结构键合实现晶片和第一基板间的电导通，相较于传统技术中晶片和第一基板采用金属键合的连接方式，本申请的键合方式量产能力更高，且容易观察键合质量，提高了产品的可制造性和可检测性，从而能够提高产品的产量和良品率。

另一方面，在常用技术中，通常将导电结构设置在介质层中，且为了避免导电结构的导电材料扩散到介质层中而需要在导电结构和介质层之间形成扩散阻挡层，本申请将第二导电结构形成在晶片表面的第一凹槽中，无需形成介质层以及扩散阻挡层即能够实现减少导电材料的扩散，简化了生产工艺，降低了生产难度和生产成本，且介质层和扩散阻挡层的省去能够降低MEMS传感器的厚度，有利于产品的小型化。

附图说明

下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其它有益效果显而易见。

图1是根据本发明实施例提供的一种MEMS传感器的制作方法的步骤流程图；

图2是根据本发明实施例提供的一种MEMS传感器的制作方法的工艺流程图；

图3是根据本发明实施例提供的一种MEMS传感器的制作方法的工艺流程图；

图4是根据本发明实施例提供的一种MEMS传感器的制作方法的工艺流程图；

图5是根据本发明实施例提供的一种MEMS传感器的制作方法的工艺流程图；

图6是根据本发明实施例提供的一种MEMS传感器的制作方法的工艺流程图；

图7是根据本发明实施例提供的一种MEMS传感器的制作方法的工艺流程图；

图8是根据本发明实施例提供的一种MEMS传感器的制作方法的工艺流程图；

图9是根据本发明实施例提供的一种MEMS传感器的制作方法的工艺流程图；

图10是根据本发明实施例提供的一种MEMS传感器的制作方法的工艺流程图；

图11是根据本发明实施例提供的一种MEMS传感器的制作方法的工艺流程图；

图12是根据本发明实施例提供的一种MEMS传感器的制作方法的工艺流程图；

图13是根据本发明实施例提供的一种MEMS传感器的制作方法的工艺流程图；

图14是根据本发明实施例提供的一种MEMS传感器的制作方法的工艺流程图；

图15是根据本发明实施例提供的一种MEMS传感器的制作方法的工艺流程图；

图16是根据本发明实施例提供的一种MEMS传感器的制作方法的工艺流程图；

图17是根据本发明实施例提供的一种MEMS传感器的制作方法的工艺流程图；

图18是根据本发明实施例提供的一种MEMS传感器的制作方法的工艺流程图；

图19是根据本发明实施例提供的一种MEMS传感器的制作方法的工艺流程图；

图20是根据本发明实施例提供的一种MEMS传感器的制作方法的工艺流程图；

图21是根据本发明实施例提供的一种MEMS传感器的制作方法的工艺流程图；

图22是根据本发明实施例提供的一种MEMS传感器的制作方法的工艺流程图；

图23是根据本发明实施例提供的一种MEMS传感器的制作方法的工艺流程图；

图24是根据本发明实施例提供的一种MEMS传感器的制作方法的工艺流程图；

图25是根据本发明实施例提供的一种MEMS传感器的制作方法的工艺流程图；

图中：100-晶片；110-第一凹槽；120-MEMS器件结构；121-活动质量块；122-梳齿电极结构；130-第二通槽；200-第三金属层；210-第二导电结构；300-第一基板；400-第二介质单层；40-第二介质层；410-第二通孔；500-第一金属层；510-第三导电结构；50-导电互联结构；51-固定电极结构；52-外接导电结构；600-第一介质层；610-第一通孔；700-第二金属层；710-第一导电结构；620-第四凹槽；621-第一子凹槽；622-第二子凹槽；800-第二基板；810-第二凹槽；820-第一通槽；90-外接腔室；900-第三介质层。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并不是为了限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是指两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“ 上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“ 之上”、“ 上方”和“ 上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“ 之下”、“ 下方”和“ 下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

参照图1，图1示出了根据本发明实施例提供的一种MEMS传感器的制作方法的步骤流程图，本申请一实施例提供的MEMS传感器的制作方法，包括：

S10，提供第一基板，所述第一基板的一侧设有导电互联结构。

S20，在所述导电互联结构上形成覆盖所述导电互联结构的第一介质层。

S30，刻蚀所述第一介质层，以形成在厚度方向上贯穿所述第一介质层的第一通孔；在所述第一通孔内填充导电材料，以形成第一导电结构，所述第一导电结构与所述导电互联结构连接。

S40，提供晶片，在所述晶片的一侧表面刻蚀形成第一凹槽，并在所述第一凹槽内填充导电材料，以形成第二导电结构。

S50，将所述晶片设有所述第二导电结构的一面与所述第一基板设有第一导电结构的一面通过第一介质层键合，并将所述第一导电结构与所述第二导电结构键合，以使得所述晶片与所述导电互联结构电连接。

S60，刻蚀所述晶片，以形成MEMS器件结构。

S70，提供顶盖体，所述顶盖体与所述晶片远离所述第一基板的一面键合，以得到MEMS传感器。

以下将具体描述步骤S10至步骤S70。

在步骤S10中，提供第一基板，该第一基板可以包括任何类型的半导体本体，典型的如Si、SiGe、SiC。第一基板具有相对且平行的第一表面和第二表面，在第一基板的第一表面设有第二介质层，且第二介质层内设有导电互联结构，部分的导电互联结构从第二介质层远离第一基板的一侧露出。导电互联结构包括电路结构或电机结构等。

在步骤S20中，在导电互联结构远离第一基板的一侧形成第一介质层，该第一介质层覆盖从第二介质层露出的导电互联结构，并对第一介质层远离第一基板的一面进行研磨，以使得第一介质层远离第一基板的一面平行于第一表面。

在步骤S30中，在第一介质层远离第一基板的一侧形成第一通孔。在第一基板的厚度方向上，第一通孔贯穿第一介质层，且第一通孔在第一基板上的正投影容纳于从第二介质层中露出的部分导电互联结构在第一基板的正投影内，以使得第一通孔与导电互联结构相连通。在第一通孔内填充导电材料以在第一通孔内形成第一导电结构，第一导电结构与导电互联结构电连接。

第一通孔内填充导电材料的方法包括：在第一介质层远离第一基板的一侧形成覆盖第一介质层远离第一基板一侧表面的第二金属层以及设置在第一通孔内的第一导电结构，第二金属层和第一导电结构为一体式结构。在第二金属层远离第一基板的一侧对第二金属层研磨，直至第一金属层被完全去除且第一导电结构在第一介质层表面露出。

在步骤S40中，提供一晶片，该晶片可以包括任何类型的半导体本体，典型的如Si、SiGe、SiC，在晶片的一侧表面刻蚀形成第一凹槽，并在第一凹槽内填充导电材料，以形成第二导电结构。

在第一凹槽内填充导电材料的方法包括：在晶片设有第一凹槽的一面形成覆盖晶片表面的第三金属层以及金属填充在第一凹槽内形成第二导电结构。第三金属层远离晶片的一侧对第三金属层研磨，直至第三金属层被完全去除且第二导电结构在晶片表面露出。

第二导电结构在晶片上设置的位置与第一导电结构在第一介质层上设置的位置相对应。

在步骤S50中，将所述晶片设有第二导电结构的一面与第一基板设有第一导电结构的一面通过晶片本体与第一介质层键合相连接，同时第一导电结构与第二导电结构键合，因第一导电结构和第二导电结构均为导电材料，以使得晶片与导电互联结构电连接。

在步骤S60中，对晶片进行刻蚀以形成MEMS器件结构。本实施例以加速度传感器的结构为例，MEMS器件结构包括用于响应第一基板厚度方向上加速度的可活动的活动质量块以及用于响应晶片所在平面内加速度的梳齿电极结构。

在步骤S70中，提供一顶盖体，该顶盖体与晶片远离第一基板的一面键合，以得到MEMS传感器。

以下将结合图2-图25对本发明实施例进行详细说明。

参见图2，首先，提供晶片100，该晶片可以包括任何类型的半导体本体，典型的如Si、SiGe、SiC。具体的，晶片100的电阻率的范围在1Ohm*cm~10Ohm*cm之间。

参见图3，对晶片100的一面进行刻蚀以形成第一凹槽110。具体的，第一凹槽110的第一深度d1，满足1μm≤d1≤3μm。

参见图4，在晶片100设有第一凹槽110的一面形成第三金属层200，以及金属填充至第一凹槽110内形成设置在第一凹槽110内的第二导电结构210。具体地，形成第三金属层200的方法包括电化学电镀（Electrical Chemical Platting，ECP）、物理气相沉积等。

本申请在晶片100表面直接开设第一凹槽110并填充导电材料以在内形成用于电导通的第二导电结构210。在常用技术中，通常将导电结构设置在介质层中，且还需要避免导电结构的导电材料扩散到介质层中而在导电结构和介质层之间形成扩散阻挡层，本申请将第二导电结构210形成在晶片100表面的第一凹槽110中，无需形成介质层以及扩散阻挡层即能够实现减少导电材料的扩散，简化了生产工艺，降低了生产难度和生产成本，且介质层和扩散阻挡层的省去能够降低MEMS传感器的厚度，有利于产品的小型化。

参见图5，去除第三金属层200，以露出晶片100设有第二导电结构210的一侧表面，且第二导电结构210也从晶片100表面露出。

在本实施例中，去除第三金属层200的方法包括，采用化学机械研磨（CMP）的方法对第三金属层200进行研磨，直至晶片100表面的第三金属层200被完全去除，第二导电结构210露出从晶片100表面露出。

具体地，第三金属层200的厚度为50~500nm。

在实施例中，第二导电结构210的数量为两个，两个第二导电结构210分别与MEMS器件结构120（下文中示出）中的活动质量块121和梳齿电极电连接。可选地，可以根据MEMS器件结构120中需要引出电信号的结构数量设置相应数量的第二导电结构210，对此不做具体限定。

参见图6，提供第一基板300，该第一基板300可以包括任何类型的半导体本体，典型的如Si、SiGe、SiC。

参见图7，第一基板300具有相对且平行的第一表面和第二表面，在第一基板300的第一表面形成第二介质单层400，并对第二介质单层400进行刻蚀，以形成第二通孔410，第二通孔410在第二介质单层400的厚度方向上贯穿第二介质单层400，以使得第二通孔410与第一基板300相连通。具体地，形成第二介质单层400的方法包括化学气相沉积、原子层沉积等。

参见图8，在第二介质单层400远离第一基板300的一侧形成第一金属层500，并对第一金属层500进行图案化处理。形成第一金属层500的同时，在第二通孔410内形成第三导电结构510，图8中的第三导电结构510以使得第一金属层500和第一基板300电连接。

参见图9，在第一金属层500远离第一基板300的一侧采用沉积的方法形成第二层的第二介质单层400，该第二介质单层400覆盖第一金属层500，并对该层第二介质单层400进行刻蚀，以形成沿该第二介质单层400的厚度方向贯穿的第二通孔410，且第二通孔410与第一金属层500相连接。

具体的，刻蚀形成第二通孔410的方法包括干法刻蚀，每层第二介质单层400的厚度为0.3~2μm。

参见图10，在第二层第二介质单层400远离第一基板300的一侧形成第二层第一金属层500，并对该第一金属层500进行图案化处理。形成第一金属层500的同时，在第二层第二介质单层400内的第二通孔410内形成第三导电结构510，该第三导电结构510以使得第一层的第一金属层500与第二层的第一金属层500电连接。所有的第一金属层500和第三导电结构510形成相互电连接的导电互联结构50。第一层的第二介质单层400和第二层的第二介质单层400相互连接以构造成第二介质层40。

具体地，第二介质层40的材质为硅的氧化物如TEOS（四乙氧基硅烷，Tetraethoxysilane）或硅的碳氮化物（SiCN）。

具体地，每层第一金属层500的厚度为0.3~1μm。第一金属层500和第三导电结构510包括AlCu或AlCu与Ti、TiN的叠层等。第三导电结构510为金属通孔结构。对第一金属层500进行图案化处理的方法包括干法刻蚀。

在本实施例中，第二介质单层400和第一金属层500依次交替沉积两次以形成第二介质层40以及部分容纳与第二介质层40内的导电互联结构50。可选的，也可以根据实际需求，可依次交替形成若干层第二介质单层400和第一金属层500，相邻的第一金属层500通过第三导电结构510连接，以构造成多层结构的导电互联结构50，在此不做具体限定。

在本实施例中，第二层的第一金属层500包括固定电极结构51，以用于MEMS器件结构120（在下文中示出）中的活动质量块121相配合以形成响应于第一基板300厚度方向上加速度的第一电容。

参见图11，在第二介质层40远离第一基板300的一侧形成第一介质层600，第一介质层600覆盖从第二介质层40露出的部分导电互联结构50以及第二介质层40远离第一基板300的一侧表面。完成第一介质层600的形成之后，对第一介质层600远离第一基板300的一侧表面进行打磨，以使得第一介质层600远离第一基板300的一侧表面与第一基板300的第一表面平行，保证第一介质层600表面的平整以确保后续工艺中与晶片100的键合效果。具体地，形成第一介质层600的方法包括化学气相沉积、原子层沉积等。进一步地，第一介质层600的材质为硅的氧化物如TEOS（四乙氧基硅烷，Tetraethoxysilane）或硅的碳氮化物（SiCN）。

参见图12，在第二介质层40与从第二介质层40露出的部分导电互联结构50相对应位置进行刻蚀以形成沿第一介质层600厚度方向贯穿第一介质层600的第一通孔610，第一通孔610与导电互联结构50相连通。

参见图13， 在第一介质层600远离第一基板300的一侧形成覆盖第一介质层600远离第一基板300一侧表面的第二金属层700以及设置在第一通孔610内的第一导电结构710，第二金属层700和第一导电结构710为一体式结构。具体地，形成第二金属层700和第一导电结构710的方法包括物理气相沉积、电化学电镀等。

具体地，第二金属层700的厚度为50~500nm。

参见图14，去除第二金属层700，以露出第一介质层600设有第一导电结构710的一侧表面，且第一导电结构710也从第一介质层600表面露出。

在本实施例中，去除第二金属层700的方法包括，对第二金属层700进行研磨，直至第二金属层700被完全去除、第一介质层600表面以及第一导电结构710露出。具体地，对第二金属层700进行研磨的方法包括化学机械研磨（Chemical-Mechanical Polishing，CMP）。

参见图15，在第一介质层600远离第一基板300的一侧表面刻蚀形成第四凹槽620，所述第四凹槽620包括第一子凹槽621和第二子凹槽622。其中，第一子凹槽621以使得导电互联结构50中的固定电极结构51从第一子凹槽621中露出，第二子凹槽622与MEMS器件结构120（下文示出）中的梳齿电极结构122相对应，以避免第一基板300和晶片100键合过程中，用以响应外界物理量变化的MEMS器件结构120与第一介质层600键合而导致MEMS器件结构120无法活动从而无法实现其响应外界物理量变化的功能。

参见图16，将所述晶片100设有第二导电结构210的一面与第一基板300设有第一导电结构710的一面通过晶片100本体与第一介质层600键合相连接，同时第一导电结构710与第二导电结构210键合，因第一导电结构710和第二导电结构210均为导电材料，以使得晶片100与导电互联结构50电连接。

在本申请中晶片100和第一介质层600键合的同时，第一导电结构710和第二导电结构210键合实现晶片100和第一基板300间的电导通，相较于传统技术中器件层和衬底之间仅采用金属键合的连接方式，本申请的键合方式量产能力更高，且容易观察键合质量，提高了产品的可制造性与可监测性，有利于提升产品良率。

参见图17，从晶片100远离第一基板300的一侧表面对晶片100进行其厚度方向上的减薄。晶片100的初始厚度通常并非最终MEMS传感器的所需目标厚度，过厚的晶片100会导致后续对晶片100的加工难以实施，因此需要对晶片100进行减薄。

若在晶片100与第一基板300键合之前单独对晶片100进行减薄，会因减薄的晶片100结构强度低易对晶片100造成损坏，因此先将晶片100与第一基板300进行键合以增加其整体结构强度，避免减薄工艺对晶片100造成损坏，提高良品率。

参见图18，对晶片100进行刻蚀以形成MEMS器件结构120以及在晶片100的边缘位置形成与晶片100外缘相连通的第二通槽130。

其中，MEMS器件结构120包括活动质量块121和梳齿电极结构122。活动质量块121位置与固定电极结构51相对应，活动质量块121与固定电极结构51构造成第一电容，活动质量块121响应于第一基板300厚度方向上的加速度而沿第一基板300厚度方向位移，以使得第一电容的电容值发生变化。

需要说明的是，在本实施例中，MEMS器件结构120包括用以响应加速度的活动质量块121和梳齿电极结构122，以使得本申请构造成用以检测加速度的MEMS传感器。在另一些实施例中，MEMS器件结构包括用以检测角速度、气压或声压等其它物理量的检测结构，以使得本申请构造如角速度传感器、气压传感器或麦克风传感器等其它MEMS传感器，在此不作具体限定。

在第一基板300的厚度方向上，活动质量块121和梳齿电极结构122在第一基板300的正投影容纳与第四凹槽620在第一基板300的正投影内，以使得活动质量块121和梳齿电极结构122没有与第一介质层600连接，活动质量块121和梳齿电极结构122可以响应加速度而发生位移。

具体的，对晶片100刻蚀的方法包括深反应离子刻蚀（DRIE）。

参见图19，提供第二基板800。

参见图20，在第二基板800的一侧表面进行刻蚀形成第二凹槽810和第一通槽820。其中，第一通槽820与第二基板800的外缘相连通。第二凹槽810与晶片100中的MEMS器件结构120的位置相对应，第一通槽820与晶片100中的第二通槽130位置相对应。

具体的，第二凹槽810的第二深度d2和第一通槽820的第三深度d3，满足，20μm≤d2≤30μm, 20μm≤d3≤30μm。

参见图21，在第二基板800设有第二凹槽810和第一通槽820的一侧形成第三介质层900，以构造成顶盖体。第三介质层900覆盖第二基板800的表面以及第二凹槽810和第一通槽820。

具体地，形成第三介质层900的方法包括热氧化工艺（thermal oxidation，TOX）。第三介质层900的厚度为0.5~2μm。

参见图22，将顶盖体设有第二凹槽810的一面与晶片100远离第一基板300的一面键合，以得到MEMS传感器。顶盖体通过第三介质层900与晶片100本体键合。

在第一基板300的厚度方向上，MEMS器件结构120在第一基板300上的正投影容置于第二凹槽810在第一基板300的正投影内，以使得MEMS器件结构120能在响应于外界变化量时在第二凹槽810内位移。

顶盖体的第一通槽820与晶片100的第二通槽130相连通以构造成外接腔室90。外接腔室90在第二基板800与晶片100的外缘位置与外界相连通。在第一基板300的厚度方向上，外接腔室90与最远离第一基板300一侧的第一金属层500的投影相交叠。

参见图23，从第二基板800远离第一基板300的一侧表面对第二基板800进行其厚度方向上的减薄。

若在第二基板800和晶片100键合之前单独对第二基板800进行减薄，会因减薄的第二基板800结构强度低，易在加工或键合过程中对第二基板800造成损坏，因此先将第二基板800和晶片100进行键合以增加其整体结构强度，避免减薄工艺对第二基板800造成损坏，提高良品率。

参见图24，去除与外接腔室90相邻接的部分第二基板800以形成沿其厚度方向贯穿的外接通孔830。外接通孔830与外接腔室90连通。去除部分第二基板800的方法例如为刀片切割、等离子切割、或激光切割。去除部分第二基板800，使外接导电结构52（下文中示出）在晶片100的厚度方向上从第二基板800暴露，便于导电线在外接腔室90内的走线，该导电线以用于与外接导电结构52连接。

参见图25，去除与外接腔室90相邻接的部分第二介质层40和第三介质层900，以使得与外接腔室90相对应的部分第一金属层500从第二介质层40中露出，该部分第一金属层500构造成外接导电结构52，以用于导电互联结构50和外界（如电路板）电连接。具体地，外接导电结构52为焊盘。

需要说明的是，在本实施例中，对晶片100加工以形成第一导电结构710的步骤，对第一基板300加工形成第二导电结构210的步骤，以及对第二基板800加工形成顶盖体的步骤之间不分先后顺序，可以按一定顺序进行也可以同时进行，在此不作具体限定。

本申请还提供一种MEMS传感器，其包括：

第一基板300，其一侧表面设有复合介质层，该复合介质层包括第一介质层600和第二介质层40。在所述复合介质层内埋设有导电互联结构50，在所述复合介质层远离所述第一基板300的一侧设有第二凹槽810，部分所述导电互联结构50从所述第二凹槽810中露出以构成固定电极结构51；在所述复合介质层远离所述第一基板300的一侧设有沿所述第一基板300的厚度方向部分贯穿所述复合介质层的第一导电结构710，所述第一导电结构710与所述导电互联结构50连接；

晶片100，其层叠设置在所述第一基板300设有复合介质层的一侧，所述第一基板300朝向所述第一基板300的一侧设有第一凹槽110，在所述第一凹槽110内设有第二导电结构210；其中，所述第二导电结构210与所述第一导电结构710键合，所述晶片100本体与所述复合介质层键合；

顶盖体，其层叠设置在所述晶片100远离所述第一基板300的一侧。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (15)

1.一种MEMS传感器的制作方法，其特征在于，包括：

提供第一基板（300），所述第一基板（300）的一侧设有导电互联结构（50）；

在所述导电互联结构（50）上形成覆盖所述导电互联结构（50）的第一介质层（600）；

刻蚀所述第一介质层（600），以形成在厚度方向上贯穿所述第一介质层（600）的第一通孔（610）；在所述第一通孔（610）内填充导电材料，以形成第一导电结构（710），所述第一导电结构（710）与所述导电互联结构（50）连接；

提供晶片（100），在所述晶片（100）的一侧表面刻蚀形成第一凹槽（110），并在所述第一凹槽（110）内填充导电材料，以形成第二导电结构（210）；

将所述晶片（100）设有所述第二导电结构（210）的一面与所述第一基板（300）设有第一导电结构（710）的一面通过第一介质层（600）键合，并将所述第一导电结构（710）与所述第二导电结构（210）键合，以使得所述晶片（100）与所述导电互联结构（50）电连接；

刻蚀所述晶片（100），以形成MEMS器件结构（120）；

提供顶盖体，所述顶盖体与所述晶片（100）远离所述第一基板（300）的一面键合，以得到所述MEMS传感器。

2.如权利要求1所述的MEMS传感器的制作方法，其特征在于，所述第一凹槽（110）内填充导电材料的方法包括：

在所述晶片（100）具有所述第一凹槽（110）的一侧形成覆盖所述晶片（100）表面的第三金属层（200），并在所述第一凹槽（110）内形成第二导电结构（210）；

去除所述晶片表面的所述第三金属层（200），以使所述第二导电结构（210）从所述晶片表面露出。

3.如权利要求1所述的MEMS传感器的制作方法，其特征在于，所述第一介质层（600）的材料包括硅的氧化物、硅的碳氮化物中的至少一种。

4.如权利要求1所述的MEMS传感器的制作方法，其特征在于，在所述提供所述第一基板（300）之前，在所述第一基板（300）的一侧依次交替形成第二介质单层（400）和形成第一金属层（500）；

在每次完成所述形成第二介质单层（400）之后，对所述第二介质单层（400）刻蚀，以形成第二通孔（410），所述第二通孔（410）在厚度方向上贯穿所述第二介质单层（400）；

在每次完成所述形成第一金属层（500）之后，对所述第一金属层（500）进行图案化处理；

在每次所述形成第一金属层（500）的步骤中，在所述第二通孔（410）中形成第三导电结构（510）；所述第三导电结构（510）连接相邻的所述第一金属层（500）或所述第一基板（300）；所述第一金属层（500）和所述第三导电结构（510）构成所述导电互联结构（50）。

5.如权利要求1所述的MEMS传感器的制作方法，其特征在于，所述在所述第一通孔（610）内填充导电材料的方法包括：

在所述第一介质层（600）远离所述第一基板（300）的一侧形成覆盖所述第一介质层（600）表面的第二金属层（700）以及设置在所述第一通孔（610）内的所述第一导电结构（710）；

去除所述第二金属层（700），以使所述第一导电结构（710）从所述第一介质层（600）表面露出。

6.如权利要求1所述的MEMS传感器的制作方法，其特征在于，在完成所述第一介质层（600）制作之后，在所述第一介质层（600）远离所述第一基板（300）的一侧表面刻蚀形成第四凹槽（620），部分所述导电互联结构（50）从所述第四凹槽（620）中露出以构成固定电极结构（51）。

7.如权利要求6所述的MEMS传感器的制作方法，其特征在于，所述MEMS器件结构（120）包括可活动的活动质量块（121）和梳齿电极结构（122）；在所述第一基板（300）的厚度方向上，所述活动质量块（121）和所述梳齿电极结构（122）的正投影容设于所述第四凹槽（620）的正投影内。

8.如权利要求7所述的MEMS传感器的制作方法，其特征在于，在所述第一基板（300）的厚度方向上，所述固定电极结构（51）与所述活动质量块（121）的投影相交叠，以构造成第一电容。

9.如权利要求1所述的MEMS传感器的制作方法，其特征在于，在完成所述晶片（100）与所述第一基板（300）的键合后，在所述晶片（100）远离所述第一基板（300）的一面沿其厚度方向对所述晶片（100）进行减薄处理。

10.如权利要求1所述的MEMS传感器的制作方法，其特征在于，提供第二基板（800），在所述第二基板（800）的一侧表面刻蚀形成第二凹槽（810）；

在所述第二基板（800）设有第二凹槽（810）的一侧表面形成第三介质层（900），以得到所述顶盖体；

在所述顶盖体与所述晶片（100）远离所述第一基板（300）的一面键合的步骤中，所述第三介质层（900）与所述晶片（100）键合。

11.如权利要求10所述的MEMS传感器的制作方法，其特征在于，在所述第一基板（300）的厚度方向上，所述MEMS器件结构（120）在所述第一基板（300）上的正投影容纳与所述第二凹槽（810）在所述第一基板（300）上的正投影内；所述第二凹槽（810）与所述晶片（100）围设形成顶腔，以用于所述MEMS器件结构（120）沿所述第一基板（300）厚度方向上的运动。

12.如权利要求10所述的MEMS传感器的制作方法，其特征在于，在所述第二基板（800）的一侧表面刻蚀形成第二凹槽（810）的步骤中，对所述第二基板（800）设有第二凹槽（810）的同侧表面刻蚀形成第一通槽（820），所述第一通槽（820）延伸至所述第二基板（800）的外缘；

在所述刻蚀所述晶片（100）的步骤中，在所述晶片（100）上形成沿其厚度贯通的第二通槽（130），所述第二通槽（130）延伸至所述晶片（100）的外缘，且所述第二通槽（130）与所述第一通槽（820）位置相对应；

在完成所述顶盖体与所述晶片（100）的键合后，所述第一通槽（820）与所述第二通槽（130）连通形成外接腔室（90）；

去除与所述外接腔室（90）相邻接的部分所述第一介质层（600），以使得部分所述导电互联结构（50）露出以构造成外接导电结构（52），所述外接导电结构（52）以用于导电互联结构（50）与外界的电连接。

13.如权利要求12所述的MEMS传感器的制作方法，其特征在于，在完成所述顶盖体与所述晶片（100）的键合后，从第二基板（800）与所述第一通槽相邻的外缘去除部分第二基板（800）以及覆盖在所述部分第二基板（800）上的第三介质层（900），以便于与所述外接导电结构（52）连接的导线的走线。

14.如权利要求10所述的MEMS传感器的制作方法，其特征在于，在完成所述顶盖体与所述晶片（100）的键合后，在所述第二基板（800）远离所述第一基板（300）的一侧沿其厚度方向上对所述第二基板（800）进行减薄处理。

15.一种MEMS传感器, 其特征在于，包括：

第一基板（300），其一侧表面设有复合介质层，在所述复合介质层内埋设有导电互联结构（50），在所述复合介质层远离所述第一基板（300）的一侧设有第四凹槽（620），部分所述导电互联结构（50）从所述第四凹槽（620）中露出以构成固定电极结构（51）；在所述复合介质层远离所述第一基板（300）的一侧设有沿所述第一基板（300）的厚度方向部分贯穿所述复合介质层的第一导电结构（710），所述第一导电结构（710）与所述导电互联结构（50）连接；

晶片（100），其层叠设置在所述第一基板（300）设有复合介质层的一侧，所述第一基板（300）朝向所述第一基板（300）的一侧设有第一凹槽（110），在所述第一凹槽（110）内设有第二导电结构（210）；其中，所述第二导电结构（210）与所述第一导电结构（710）键合，所述晶片（100）本体与所述复合介质层键合；

顶盖体，其层叠设置在所述晶片（100）远离所述第一基板（300）的一侧。