TW201903983A - 在微機電系統中提供吸氧劑的系統和方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係提供一種在微機電系統中提供吸氧劑的系統和方法。在某些實施例中，微機電系統(MEMS)係接合至基板。該微機電系統及該基板之間具有第一腔室以及第二腔室。第一吸氧劑係設置在該第一腔室內的基板上並且和電極整合。第二吸氧劑係設置在該第一腔室內之基板的保護層之上。在某些實施例中，該第一腔室係陀螺儀腔室，並且該第二腔室係加速度計腔室。

Description

在微機電系統中提供吸氧劑的系統和方法
本發明的某些實施例係有關於在微機電系統(MEMS)中提供吸氧劑的系統和方法。
微機電系統是一組可被製造並且可展現特定機械及/或電子特性的裝置，例如：微機電系統裝置可包括移動和變形的能力，在某些情況下，但非全部，微機電系統可和電子信號作用。微機電系統裝置可經實施以作為微機電系統的半導體裝置，微機電系統裝置可包括，例如，機械單元或電子元件(如：感測器電子元件)，微機電系統裝置可包括，例如，陀螺儀、加速度計、磁力計、壓力計等。
對本領域具有通常知識者來說，透過和本發明於下文所揭露之內容及參考圖式比較，常規及傳統方法之限制及缺點將變得顯而易見。
本文藉由至少一個圖式相關的描述及申請 專利範圍裡更完整之內容以實質說明在微機電系統中提供吸氧劑的系統和方法。
從以下的說明及圖式中將可更充分瞭解本發明之各種優點、層面和創新特徵以及實施例之細節。
100‧‧‧互補式金屬氧化物半導體(CMOS)晶圓
110‧‧‧基板
120‧‧‧氧化層
130‧‧‧富矽氧化(SRO)/氮化矽(SiN)層
140‧‧‧高密度電漿(HDP)氧化層
150‧‧‧頂部金屬層
160‧‧‧接合電極
170、180‧‧‧遮蔽或感測電極
190‧‧‧導電凸塊止擋體
200‧‧‧除氣層
210‧‧‧保護堆疊結構
215、225‧‧‧吸氧劑
220‧‧‧槽孔
230‧‧‧導電凸塊止擋層
235‧‧‧障蔽層
245‧‧‧頂部金屬層堆疊結構
260‧‧‧光阻
270‧‧‧區域
300‧‧‧微機電系統裝置
310‧‧‧加速度計
320‧‧‧陀螺儀
330‧‧‧微機電系統晶圓
340‧‧‧腔室
350‧‧‧腔室
360‧‧‧微機電系統處理晶圓
370‧‧‧微機電系統裝置層
380‧‧‧熔融接合氧化物
390‧‧‧驗證質量體
400‧‧‧支柱
410‧‧‧鍺層
415‧‧‧共熔接合封環
第1圖為根據本發明之互補式金屬氧化物半導體(CMOS)晶圓之一實施例。
第2A圖為根據本發明之一部份方法流程之實施例。
第2B圖為根據本發明之一部份方法流程之實施例。
第2C圖為根據本發明之一部份方法流程之實施例。
第2D圖為根據本發明之一部份方法流程之實施例。
第2E圖為根據本發明之一部份方法流程之實施例。
第2F圖為根據本發明之一部份方法流程之實施例。
第3A圖為根據本發明之吸氧劑和CMOS晶圓整合之第一種實施例。
第3B圖為根據本發明之吸氧劑和CMOS晶圓整合之第一種實施例。
第3C圖為根據本發明之吸氧劑和CMOS晶 圓整合之第一種實施例。
第4A圖為根據本發明之一部份方法流程之實施例。
第4B圖為根據本發明之一部份方法流程之實施例。
第4C圖為根據本發明之一部份方法流程之實施例。
第4D圖為根據本發明之一部份方法流程之實施例。
第4E圖為根據本發明之一部份方法流程之實施例。
第4F圖為根據本發明之一部份方法流程之實施例。
第4G圖為根據本發明之一部份方法流程之實施例。
第4H圖為根據本發明之一部份方法流程之實施例。
第4I圖為根據本發明之一部份方法流程之實施例。
第5A圖為根據本發明之一部份方法流程之實施例。
第5B圖為根據本發明之一部份方法流程之實施例。
第5C圖為根據本發明之一部份方法流程之 實施例。
第5D圖為根據本發明之一部份方法流程之實施例。
第5E圖為根據本發明之一部份方法流程之實施例。
第5F圖為根據本發明之一部份方法流程之實施例。
第5G圖為根據本發明之一部份方法流程之實施例。
第5H圖為根據本發明之一部份方法流程之實施例。
第5I圖為根據本發明之一部份方法流程之實施例。
第5J圖為根據本發明之一部份方法流程之實施例。
第5K圖為根據本發明之一部份方法流程之實施例。
第5L圖為根據本發明之一部份方法流程之實施例。
第5M圖為根據本發明之一部份方法流程之實施例。
第5N圖為根據本發明之一部份方法流程之實施例。
第6圖為根據本發明之微機電系統裝置之 一實施例。
第7A圖為根據本發明之微機電系統裝置之加速計部分之一實施例。
第7B圖為根據本發明之微機電系統裝置之加速計部分之一實施例。
第7C圖為根據本發明之微機電系統裝置之加速計部分之一實施例。
第8A圖為根據本發明之微機電系統裝置之陀螺儀部分之一實施例。
第8B圖為根據本發明之微機電系統裝置之陀螺儀部分之一實施例。
第8C圖為根據本發明之微機電系統裝置之陀螺儀部分之一實施例。
在此所用的，"及/或"意味著在含有"及/或"列表中加入一或多的用語，舉例來說，"x及/或y"意味著三元素集合{(x),(y),(x,y)}裡的任一個元素，亦即，"x及/或y"意味著"x及y之一或二個"，另舉一例，"x,y及/或z"意味著七元素集合{(x),(y),(z),(x,y),(x,z),(y,z),(x,y,z)}裡的任一個元素，亦即，"x,y及/或z"意味著"x,y及z之一或多個"。在此所用的，"例如"、"舉例來說"、"例示"，意味著列舉一或多個非限制性的範例、實例或說明。
在此所用的術語只用於說明特定範例且並非意於限制本案揭露之內容，如在此所用的，單一形式意 指也包括複數形式，除非本文另有指出。應進一步了解，當"包含"、"包括"、"具有"、"具有"、"具有"以及類似詞語用於說明書時，是指出所述特徵、整數、步驟、操作、元件及/或部件的存在，但不排除一或多個額外的其他特徵、整數、步驟、操作、單元及/或其之群組的存在。
應了解到，雖然第一、第二等用語在此可用於描述不同元件，但這些元件應不受該用語所限，這些用語只用於區分一個元件和另一個元件，因此，舉例來說，如下所討論的第一元件、第一部件或第一區段也可被稱為第二元件、第二部件或第二區段而不偏離本發明之教示。同樣地，不同的空間用語，諸如"在…之上"、"在…之下"、"側"及類似用語可用於以相對方式區分一個元件和另一個元件，然而，應了解到，可用不同的方式定向這些元件，例如，電子元件或微機電系統裝置可以側轉使得其之"上"表面面向水平方向並且其"側"表面面向垂直方向而不偏離本發明之教示。
根據本發明之某些實施例包含在微機電系統中提供吸氧劑的系統及方法。
根據本發明之某些實施例提供和微機電系統裝置內之腔室一起使用的吸氧劑，在某些實施例中，該腔室是在或接近真空壓力，該吸氧劑可經配置以降低該腔室裡的壓力及/或在微機電系統裝置的整個生命期中於該腔室裡提供穩定壓力，例如，穩定壓力可在微機電系統裝置的整個生命期中減少陀螺儀的偏差偏移。吸氧劑可經配 置以在高溫時活化及/或吸收在腔室中不需要的氣體種類(如：在高溫時從該腔室表面被除氣的氣體種類)。
根據本發明之某些實施例用於利用吸氧劑之六軸微機電系統裝置，微機電系統裝置也包含，例如，來自頂部金屬以形成感測、遮蔽、及/或接合電極之AlCu電極，以及具有電荷散逸路徑的導電凸塊止擋部(如：使用TiN)。
第1圖所示為經配置以和微機電系統晶圓(未出示)接合之互補式金屬氧化物半導體(CMOS)晶圓100的實施例。微機電系統裝置可藉由接合微機電系統晶圓及CMOS晶圓而形成。根據本發明之某些實施例提供一種包含具有一或多個吸氧劑之腔體的微機電系統裝置。
參考第1圖，CMOS晶圓100可包括，例如，基板110、氧化層120、富矽氧化(SRO)/氮化矽(SiN)層130、高密度電漿(HDP)氧化層140、頂部金屬層或AlCu層150、障蔽層235(即：覆蓋層)、以及吸氧劑215、225。頂部金屬150(即：AlCu)係配置在CMOS晶圓100之基板110的頂部上。可包括氧化層120及SRO/SiN層130的保護堆疊結構210係形成於頂部金屬150周圍。在某些實施例中，SRO/SiN層130的底層是SRO並且頂層是SiN。導電凸塊止擋層230是配置在保護堆疊結構210上並在槽孔220中。
某些CMOS晶圓的結構100包括，例如，接合電極160(即：接合墊)、遮蔽或感測電極170、遮蔽或 感測電極180、導電凸塊止擋體190、除氣層200、槽孔220、以及吸氧劑215、225。CMOS晶圓100也可包括，例如，CMOS電路(未出示)。CMOS電路可經由接合電極160耦合至微機電系統晶圓。例如，微機電系統晶圓可經由接合電極160結構接合及/或電性連接至CMOS晶圓100。
當CMOS晶圓與微機電系統晶圓接合以形成微機電系統裝置時，在該微機電系統裝置之內也形成了腔室。在某些實施例中，一個腔室是加速度計腔室，另一個腔室是陀螺儀腔室。在某些實施例中，吸氧劑215、225是在該等腔室(如，陀螺儀腔室)其中之一內。例如，當加熱時，在運作過程中，吸氧劑215、225吸收特定的氣體種類，藉此以減少或穩定在微機電系統裝置之陀螺儀腔室內的壓力。
第2A至2F圖所示為根據本發明之一方法流程實施例的概述圖。某些實施例提供將吸氧劑215、225和頂部金屬層150整合及/或保護層210整合的方法流程。特別是，第2A、2B、2E、及2F圖所示為吸氧劑215整合在頂部金屬150之方法流程的實施例部分。第2C至2E圖所示為將吸氧劑225整合在保護層210之方法流程的實施例部分。
第2A圖所示為吸氧劑215沉積並圖案化在頂部金屬層150(如：AlCu)上以及障蔽層沉積。在某些實施例中，頂部金屬層150沉積在CMOS晶圓100的基板110上。吸氧劑層215(如：Ti)沉積在頂部金屬層150上並被圖 案化。障蔽層235(如：TiN)沉積在吸氧劑215和頂部金屬層150上。
第2B圖所示為頂部金屬層150圖案化以及保護堆疊結構210沉積。在某些實施例中，頂部金屬層150、吸氧劑215、以及障蔽層235被圖案化。包括氧化層120及SRO/SiN層130之保護堆疊結構210沉積在經圖案化之頂部金屬層150、障蔽層235、以及吸氧劑215上。
第2C圖所示為高密度電漿(HDP)氧化層140和第二吸氧劑層225之沉積及圖案化。在某些實施例中，使用HDP氧化遮罩並進行SRO/SiN層130蝕刻以從區域270移除SRO/SiN。除氣層200可藉由在蝕刻區域270內以HDP氧化沉積以及化學機械拋光(CMP)而形成。第二吸氧劑層225(如：Ti)沉積在保護堆疊結構210上(如：在保護堆疊結構210之SRO/SiN層130上)並被圖案化。
第2D圖所示為槽孔220的形成以及導電層230的沉積。在某些實施例中，槽孔220是穿過凸塊止擋體190的保護堆疊結構210到頂部金屬層150(即：AlCu)之頂部的障蔽層235而形成。導電凸塊止擋層230(即：Ti/TiN)係沉積在保護堆疊結構210、除氣層200、槽孔220(包括，例如，槽孔220之側壁)、以及吸氧劑225之上。
第2E圖所示為導電層230圖案化以及接墊(PAD)蝕刻。在某些實施例中，導電凸塊止擋層230被圖案化使得該導電凸塊止擋層230留在導電凸塊止擋體190之上。該導電凸塊止擋層230也被圖案化使得該導電凸塊 止擋層230的一部份留在吸氧劑225之頂部上，藉此形成從吸氧劑225至頂部金屬層150之導電路徑。PAD蝕刻是穿過保護層210並停止在覆蓋層而進行的。PAD蝕刻可移除在頂部金屬層150之上的一部份障蔽層235。
第2F圖所示為覆蓋層的選擇性蝕刻。在某些實施例中，障蔽層235自接合電極160之一部分移除並自遮蔽及/或感測電極170移除。至於遮蔽及/或感測電極170，障蔽層235之蝕刻而露出吸氧劑層215以形成該遮蔽及/或感測電極。
第3A至3C圖所示為吸氧劑215、225和CMOS晶圓100整合之三個實施例。此外，第3A至3C圖顯示出第一吸氧劑215之不同實施例以及第二吸氧劑225之不同實施例。本發明的某些實施例考慮到將第一吸氧劑215之不同實施例(如：第3C圖裡的第一吸氧劑215)和第二吸氧劑225之不同實施例(如：第3A圖裡的第二吸氧劑225)結合，包括沒有在第3A至3C圖裡說明的結合方式。
第3A圖所示為基於吸氧劑層215和覆蓋層235之圍纏式結構的整合吸氧劑215、225的第一種方式。在某些實施例中，吸氧劑215沉積在頂部金屬150上並被圖案化。接著覆蓋層235沉積在吸氧劑215和頂部金屬150之上。在隨後的步驟中，覆蓋層235被移除以暴露出底下的吸氧劑215。再者，沉積在保護堆疊結構210之吸氧劑225是經由已被選擇地移除以暴露出一部分吸氧劑225之導電凸塊止擋層230而電性耦合至頂部金屬層150。在某 些實施例中，例如，當移動微機電系統裝置的結構和CMOS晶圓100接觸時，導電凸塊止擋體190提供電荷散逸路徑。在某些實施例中，吸氧劑225和導電凸塊止擋層230的結合並不意於作為導電凸塊止擋體之功能。
第3B圖所示為吸氧劑215、225整合的第二種方式。在某些實施例中，堆疊結構是以在頂部金屬層150之頂部的吸氧劑215之上設置覆蓋層235而形成。在隨後的步驟中，覆蓋層235被選擇地移除以暴露出底下的吸氧劑215。再者，吸氧劑215、225係電性耦合至頂部金屬層150。吸氧劑215提供遮蔽/感測電極170之電極層。在某些實施例中，吸氧劑層225和導電凸塊止擋層230的堆疊結構作為導電凸塊止擋體190的整個導電凸塊止擋層。
第3C圖所示為吸氧劑215、225整合的第三種方式。在某些實施例中，堆疊結構是以電極層235和吸氧劑層215所形成。在隨後的步驟中，吸氧劑層215被選擇地移除以暴露出底下的電極層235。再者，吸氧劑215、225係電性耦合至頂部金屬層150。吸氧劑215提供用於遮蔽/感測電極170之電極層並經由電極層235而電性耦合至頂部金屬層150。在某些實施例中，導電凸塊止擋層230作為導電凸塊止擋體190之導電凸塊止擋層。在某些實施例中，吸氧劑225在導電凸塊止擋層230頂部的堆疊結構並不作為導電凸塊止擋結構，並且吸氧劑225係經由電極層或導電層230及槽孔220而電性耦合至頂部金屬 層150。
在某些情況下，某些方式具有超越其他方式之特定優點。例如，解耦吸氧劑層225及導電凸塊止擋層230之材料選擇，以及解耦吸氧劑層215及頂部金屬150上之電極層235之材料選擇的第一種方式。再者，在該第一種方式中，可藉由濕式蝕刻或乾式蝕刻而完成在保護層210上之吸氧劑225蝕刻。再者，該第一種方式允許設計吸氧劑之厚度可足夠的厚而能最大化吸氧劑的功能及製程窗口。
第4A至4I圖所示為根據本發明第二種方式之實施例的方法流程圖。
第4A圖所示為在頂部金屬層150之上沉積保護堆疊結構210。在某些實施例中，頂部金屬層150(如：AlCu)係沉積在CMOS晶圓100之基板110上。第一吸氧劑215係沉積在頂部金屬層150(如：Ti)之頂部，並且障蔽層235(如：TiN)係沉積在第一吸氧劑215之上。在該頂部金屬層150之後，第一吸氧劑215、障蔽層235被圖案化，保護堆疊結構210沉積在該頂部金屬層150、該第一吸氧劑215以及該障蔽層235之上。保護堆疊結構210可包括，例如，氧化層120及SRO/SiN層130。
第4B圖所示為在槽孔220形成後接著形成除氣層200。在某些實施例中，除氣層200可藉由HDP氧化物遮罩及SRO/SiN層130蝕刻以從區域270移除SRO/SiN而形成。可藉由HDP氧化物沉積在經蝕刻之區域 270中以及化學機械拋光而形成除氣層200。接著，形成槽孔220。
第4C圖所示為吸氧劑及覆蓋層之沉積。在某些實施例中，第二吸氧劑225(如：Ti)係沉積在保護堆疊結構210及除氣層200上。導電凸塊止擋層230(如：Ti/TiN)係沉積在第二吸氧劑層225之上。該等沉積也覆蓋了槽孔220之壁。
第4D圖所示為吸氧劑及覆蓋層之圖案化。在某些實施例中，第二吸氧劑層225及導電凸塊止擋層230被圖形化使得部分留在凸塊止擋體190之上並在第二吸氧劑層225所在的位置。
第4E圖所示為覆蓋層之圖案化。在某些實施例中，導電凸塊止擋層230被圖形化。可使用濕式或乾式蝕刻以移除第二吸氧劑層225留下部分之一上方的導電凸塊止擋層230。
第4F圖所示為在PAD微影及蝕刻後的合金步驟。在某些實施例中，PAD微影及蝕刻包括利用光阻(PR)260之圖案化步驟。PR260選擇地保護某些特徵不被蝕刻。該蝕刻的步驟暴露出在接合電極160之上的障蔽層235、遮蔽/感測電極170以及遮蔽/感測電極180。接著，進行合金步驟。
第4G圖所示為另一種PAD微影及蝕刻之方式。在某些實施例中，第二種PAD微影及蝕刻造成覆蓋層之蝕刻。PR260被圖案化使得隨後的蝕刻暴露出遮蔽/感測 電極170之第一吸氧劑層215。
第4H圖所示為又另一種PAD微影及蝕刻之方式。在某些實施例中，第三種PAD微影及蝕刻造成蝕刻吸氧劑及覆蓋層。PR260經圖案化使得隨後的蝕刻藉由移除一部分在接合電極160上的第一吸氧劑層215及障蔽層235而暴露出接合電極160上方的頂部金屬層150。
第4I圖所示為PR 260之去除。CMOS晶圓100已準備好和微機電系統晶圓(未出示)接合以形成微機電系統裝置。
例如，在此說明的，某些如第3C圖所示之第三種方式流程的實施例在許多方面和第3B圖及第4A至4I圖所示之第二種方式是相似的。本領域具有通常知識者可以瞭解根據在此說明的第二種方式及第一種方式如何實施該第二種方式之方法流程。
第5A至5N圖所示為根據本發明之第一種方式之方法流程的實施例。
第5A圖所示為頂部金屬層沉積。在某些實施例中，頂部金屬層150(如：AlCu)係沉積在CMOS晶圓100的基板110上。第一吸氧劑層215(如：Ti)係沉積在頂部金屬層150上。
第5B圖所示為吸氧劑層之圖案化。在某些實施例中，該第一吸氧劑層215被圖案化。
第5C圖所示為障蔽層沉積。在某些實施例中，障蔽層235(如：TiN)沉積在頂部金屬層150及第一吸 氧劑215之上。
第5D圖所示為頂部金屬層微影。在某些實施例中，PR260被沉積並被圖案化在障蔽層235、第一吸氧劑層215以及頂部金屬層150之上。
第5E圖所示為頂部金屬層蝕刻。在某些實施例中，PR260保護某些結構以不被蝕刻。該蝕刻選擇地移除障蔽層235、第一吸氧劑層215、以及頂部金屬層150以暴露出CMOS晶圓100之基板110。
第5F圖所示為PR去除以及在頂部金屬層上沉積的保護堆疊結構。在某些實施例中，PR260被去除並且保護堆疊結構210沉積在基板110以及包括在頂部金屬層150之上的障蔽層235或者在第一吸氧劑215及頂部金屬層150之上的障蔽層235上的頂部金屬層堆疊結構245上。保護堆疊結構210可包括沉積在基板110及頂部金屬堆疊結構245上的氧化層120。該保護堆疊結構210也可包括沉積在氧化物120上的SRO/SiN層130。
第5G圖所示為除氣層200。在某些實施例中，使用HDP遮罩並進行SRO/SiN蝕刻以從區域270移除SRO/SiN。該除氣層可藉由在經蝕刻之區域270中進行HDP沉積以及CMP而形成。在某些實施例中，針對SiN覆蓋方法，可在HDP氧化層沉積及CMP之後增加SiN覆蓋沉積。
第5H圖所示為吸氧劑沉積及圖案化。在某些實施例中，第二吸氧劑層225係沉積在SRO/SiN層130 及除氣層200之上。該第二吸氧劑層225如第5H圖所示地被圖案化。
第5I圖所示為凸塊止擋槽孔之形成。在某些實施例中，藉由移除SRO/SiN層130及氧化層120而暴露出凸塊止擋體之障蔽層235以形成槽孔220。
第5J圖所示為凸塊止擋層之沉積。在某些實施例中，導電凸塊止擋層230(如：Ti/TiN)係沉積在第二吸氧劑225、SRO/SiN層130、及除氣層200之上。該導電凸塊止擋層230也沉積在槽孔220之壁之上以及在暴露的障蔽層235之上。
第5K圖所示為凸塊止擋層之圖案化。在某些實施例中，導電凸塊止擋層230被圖案化並選擇地蝕刻以界定出凸塊止擋體並暴露出吸氧劑。可使用濕式或乾式蝕刻。接近導電凸塊止擋體190的導電凸塊止擋層230部分被留下。雖然第二吸氧劑225的剩下部分被暴露出來，但該導電凸塊止擋層230的一部分也留在第二吸氧劑225之上。
第5L圖所示為PAD之微影及蝕刻後的合金化步驟。在某些實施例中，PAD之微影及蝕刻包括利用PR 260而圖案化並選擇地移除保護堆疊結構210(如：SRO/SiN層130及氧化物層120)。PR 260選擇地保護某些特徵而不被蝕刻，例如，第二吸氧劑層225。第二吸氧劑層225在此步驟中並未暴露出來。蝕刻可停止在頂部金屬層215(如：AlCu)上的電極層(如：障蔽層235)。蝕刻暴露 出在接合電極160、遮蔽/感測電極170、以及遮蔽/感測電極180上的障蔽層235。第一吸氧劑層215在此步驟中並未暴露出來。再者，蝕刻界定出凸塊止擋體。在某些實施例中，藉由蝕刻而移除一部分，例如，在接合電極160中的障蔽層235。接著，進行合金步驟。
第5M圖所示為另一種PAD之微影及蝕刻方式。在某些實施例中，第二種PAD之微影及蝕刻造成覆蓋層之蝕刻。PR 260被圖形化使得後續的蝕刻暴露出遮蔽/感測電極170之第一吸氧劑層215。藉由移除障蔽層235(如：電極層)，蝕刻也暴露出接合電極160之頂部金屬層150。
第5N圖所示為PR 260之去除。在某些實施例中，PR 260被去除。在某些實施例中，在PR 260被去除之前可對SiN覆蓋層進行選擇性的SiN蝕刻步驟。CMOS晶圓100已準備好和微機電系統晶圓(未出示)接合以形成微機電系統裝置。
第6至8圖所示為CMOS晶圓和微機電系統晶圓接合而形成對偶腔室(如：加速度計腔室及陀螺儀腔室)之實施例的截面圖。
第6圖所示為包括加速度計310及陀螺儀320之微機電系統裝置300之實施例。在某些實施例中，係藉由接合微機電系統晶圓330和CMOS晶圓100而形成微機電系統裝置300。微機電系統晶圓330和CMOS晶圓100之接合形成至少兩個腔室340、350。第一腔室是加速 度計腔室340。第二腔室是陀螺儀腔室350。在某些實施例中，加速度計腔室340是和陀螺儀腔室350隔離。腔室340、350可包括在微機電系統裝置層370以上及以下之殼體。加速度計310和陀螺儀320通常是在不同的壓力下運作。因此，陀螺儀腔室內的吸氧劑215、225可用於減少初始壓力及/或維持(如：穩定)陀螺儀腔室350內之壓力。在加速度計腔室340內的除氣層200可用於增加加速度計腔室340內之初始壓力。
在某些實施例之加速度計腔室340中，除氣層200被暴露出來以增加加速度計腔室340相較於陀螺儀腔室350之壓力。感測電極180包括，例如，AlCu/第二電極層堆疊結構。遮蔽電極170包括，例如，AlCu或AlCu/第二電極層堆疊結構。接合電極160包括，例如，AlCu。導電凸塊止擋體190經配置以在移動微機電系統晶圓330結構以和CMOS晶圓100接觸時提供電荷散逸路徑。
根據某些實施例，陀螺儀腔室350內之除氣層200並未暴露出來。感測或遮蔽電極170包括，例如，AlCu/吸氧劑電極層堆疊結構，於其中吸氧劑電極與第二電極不同。吸氧劑層225係位在SRO/SiN 130的保護層頂部並且經由導電凸塊止擋層230而電性連接至頂部金屬層150。接合電極160包括，例如，AlCu。導電凸塊止擋體190經配置以在移動微機電系統晶圓330結構以和CMOS晶圓100接觸時提供電荷散逸路徑。
第7A至7C圖所示為根據本發明之微機電 系統裝置300之加速度計310的實施例。
第7A圖所示為已準備好接合以形成加速度腔室340之CMOS晶圓100的加速計部分。該CMOS晶圓100的加速計部分包括，例如，接合電極160、除氣層220、導電凸塊止擋體190、遮蔽電極170、以及遮蔽及/或感測電極180，以及經配置以提供電性路徑至頂部金屬層150的導電凸塊止擋層230。
第7B圖所示為已準備好和第7A圖之CMOS晶圓100接合以形成微機電系統裝置300之微機電系統晶圓330的加速度計部分。在某些實施例中，微機電系統晶圓330包括微機電系統處理晶圓360以及微機電系統裝置層370，該二者可由例如矽而製成。熔融接合氧化物380形成在微機電系統晶圓330上以促進微機電系統處理晶圓360和微機電系統裝置層370之接合並在微機電系統處理晶圓360和微機電系統裝置層370之間提供電性絕緣。微機電系統晶圓330係經配置以形成加速度計腔室340之一部分。微機電系統裝置層370包括，例如，驗證質量體390及支柱400。鍺層410係形成在支柱400之端部以促進微機電系統晶圓330和CMOS晶圓100之間的接合。
第7C圖所示為微機電系統晶圓330和CMOS晶圓100之間接合以形成微機電系統裝置300之加速度計310部分。在某些實施例中，鍺層410和接合電極160之AlCu接合後形成共熔接合封環415。
第8A至8C圖所示為本發明之微機電系統 裝置300的陀螺儀320。
第8A圖所示為已準備好接合以形成陀螺儀腔室350之CMOS晶圓100的陀螺儀部分。CMOS晶圓100的陀螺儀部分包括，例如，接合電極160、導電凸塊止擋體190、藉由第一除氣層215所形成之遮蔽及/或感測電極170、第二除氣層225以及經配置以提供從該第二除氣層225至頂部金屬層150之電性路徑之導電凸塊止擋層230。
第8B圖所示為已準備好和第8A圖之CMOS晶圓100接合以形成微機電系統裝置300之微機電系統晶圓330的陀螺儀部分。在某些實施例中，微機電系統晶圓330包括微機電系統處理晶圓360以及微機電系統裝置層370，該二者可用例如矽而製成。熔融接合氧化物380係形成在微機電系統晶圓330上以促進微機電系統處理晶圓360和微機電系統裝置層370接合並且在微機電系統處理及微機電系統裝置層之間提供電性絕緣。微機電系統晶圓330係經配置以形成陀螺儀腔室350之至少一部分。該微機電系統裝置層370包括，例如，驗證質量體390及支柱400。鍺層410係形成在支柱400之端部以促進微機電系統晶圓330和CMOS晶圓100之間的接合。
第8C圖所示為微機電系統晶圓330和CMOS晶圓100之間的接合以形成微機電系統裝置300之陀螺儀320部分。在某些實施例中，鍺層410和接合電極160之AlCu接合之後形成共熔接合封環。
在某些實施例中，加速度計部分和陀螺儀 部分是相同之CMOS晶圓100和微機電系統晶圓330部分。因此，例如，如同本領域具有通常知識者可瞭解的，形成相同之CMOS晶圓100的加速度計部分和陀螺儀部分的方法流程是可以同時進行的。
雖然參考某些實施例來說明本發明，本領域具有通常知識者將瞭解可作不同的改變並且可以均等物來替代而不偏離本發明的範圍。另外，可採用特定的情況或材料對本發明進行許多修改而不偏離其範圍。因此，本發明並不受其所揭露之特定實施例限制，但是本發明之內容將包括落入所附申請專利範圍內的所有實施例。

Claims (23)

  1. 一種方法，包含：將微機電系統(MEMS)接合至基板，該微機電系統及該基板之間具有第一腔室及第二腔室；在該第一腔室內的基板上提供第一吸氧劑；整合該第一吸氧劑及電極；以及在該第一腔室中提供第二吸氧劑於該基板上的保護層之上。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，該第一腔室包括陀螺儀腔室，並且該第二腔室包括加速度計腔室。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，該基板包括CMOS基板。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，該接合包括經由金屬層以將該微機電系統接合至該基板。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，整合該第一吸氧劑及該電極之步驟包括沉積該第一吸氧劑之第一吸氧劑層於該電極之金屬層之上。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之方法，其中，該第一吸氧劑層包括鈦，並且該金屬層包括鋁。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之方法，包含：在金屬層上沉積該第一吸氧劑之第一吸氧劑層；圖案化該第一吸氧劑層；在該第一吸氧劑層之上以及該金屬層之上沉積障 蔽層；圖案化該障蔽層、該第一吸氧劑層及該金屬層之一或多層以形成堆疊結構，其中該堆疊結構之一或多層包括該障蔽層、該第一吸氧劑層及該金屬層；在該堆疊結構周圍沉積該保護層；選擇地移除該保護層以暴露出該堆疊結構之一或多層；以及選擇地移除該障蔽層以暴露出該第一吸氧劑層。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之方法，包含：在金屬層上沉積該第一吸氧劑之第一吸氧劑層；在該第一吸氧劑層沉積障蔽層；圖案化該障蔽層、該第一吸氧劑層及該金屬層之一或多層以形成堆疊結構，其中該堆疊結構之一或多層包括該障蔽層、該第一吸氧劑層及該金屬層；在該堆疊結構周圍沉積該保護層；選擇地移除該保護層以暴露出該堆疊結構之一或多層；以及選擇地移除該障蔽層以暴露出該第一吸氧劑層。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之方法，包含：在金屬層上沉積障蔽層；在該障蔽層上沉積該第一吸氧劑之第一吸氧劑層；圖案化該第一吸氧劑層、該障蔽層及該金屬層之一或多層以形成堆疊結構，其中該堆疊結構之一或多 層包括該第一吸氧劑層、該障蔽層及該金屬層；在該堆疊結構周圍沉積一保護層；選擇地移除該保護層以暴露出該堆疊結構之一或多層；以及選擇地移除該第一吸氧劑層以暴露出該障蔽層。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，提供該第二吸氧劑之步驟包含：在該保護層之上沉積該第二吸氧劑之第二吸氧劑層；圖案化該第二吸氧劑層；在圖案化該第二吸氧劑層之後於該保護層中蝕刻出槽孔；在該槽孔之上及該第二吸氧劑之上沉積導電層；以及蝕刻該導電層以暴露出一部分之該第二吸氧劑，其中，該導電層提供經由該槽孔從該第二吸氧劑層到凸塊止擋體之金屬層的導電路徑。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，提供該第二吸氧劑之步驟包括：在該保護層中蝕刻出槽孔；在該保護層之上以及該槽孔之上沉積該第二吸氧劑之第二吸氧劑層；在該第二吸氧劑層之上沉積導電層；圖案化該導電層以及該第二吸氧劑層；以及 蝕刻該導電層以暴露出該第二吸氧劑層。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之方法，包含經由凸塊止擋體內之槽孔而電性耦合沉積在該基板上的金屬層以及該第二吸氧劑層。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，提供該第二吸氧劑之步驟包括：在該保護層中蝕刻出槽孔；在該保護層之上及該槽孔之上沉積導電層；在該導電層之上沉積該第二吸氧劑之第二吸氧劑層；以及圖案化該導電層以及該第二吸氧劑層。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之方法，包含：選擇地移除該第二吸氧劑層以暴露出該導電層。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之方法，包含經由該導電層及該凸塊止擋體內之槽孔而電性耦合沉積在該基板上之金屬層以及該第二吸氧劑層。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，該第一吸氧劑係用於感測及吸氧。
  17. 一種系統，包含：接合至基板的微機電系統(MEMS)，該微機電系統及該基板之間具有第一腔室及第二腔室；第一吸氧劑，設置在該第一腔室內之基板上並和該基板上之電極整合；第二吸氧劑，設置在該基板上之保護層之上的該 第一腔室中。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之系統，其中：該第一吸氧劑之第一吸氧劑層係沉積在金屬層上並被圖案化；障蔽層係沉積在該第一吸氧劑層之上及在該金屬層之上；該障蔽層、該第一吸氧劑層及該金屬層之一或多層係被圖案化以形成堆疊結構；該堆疊結構之一或多層包括該障蔽層、該第一吸氧劑層及該金屬層；該保護層係沉積在該堆疊結構周圍並且被選擇地移除以暴露出該堆疊結構之一或多層；以及該障蔽層被選擇地移除以暴露出該第一吸氧劑層。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之系統，其中：該第二吸氧劑之第二吸氧劑層係沉積在該保護層之上並被圖案化；槽孔，係蝕刻在該保護層中；導電層，係沉積在該槽孔之上及該第二吸氧劑層之上；以及該導電層經蝕刻以暴露出一部分之該第二吸氧劑，其中，該導電層經由該槽孔提供從該第二吸氧劑層到凸塊止擋體之金屬層的導電路徑。
  20. 如申請專利範圍第17項所述之系統，其中： 該第一吸氧劑之第一吸氧劑層係沉積在該保護層之上；障蔽層係沉積在該第一吸氧劑層上；該障蔽層、該第一吸氧劑層及該金屬層之一或多層被圖案化以形成堆疊結構；該堆疊結構之一或多層包括該障蔽層、該第一吸氧劑層及該金屬層；該保護層係沉積在該堆疊結構周圍並被選擇地移除以暴露出該堆疊結構之一或多層；以及該障蔽層被選擇地移除以暴露出該第一吸氧劑層。
  21. 如申請專利範圍第20項所述之系統，其中：槽孔係蝕刻在該保護層中；該第二吸氧劑之第二吸氧劑層係沉積在該保護層之上以及該槽孔之上；導電層係沉積在該第二吸氧劑層之上；該導電層及該第二吸氧劑層被圖案化；以及該導電層經蝕刻以暴露出該第二吸氧劑層。
  22. 如申請專利範圍第17項所述之系統，其中：障蔽層係沉積在金屬層上；該第一吸氧劑之第一吸氧劑層係沉積在該障蔽層上；該障蔽層、該第一吸氧劑層及該金屬層之一或多層之被圖案化以形成堆疊結構； 該堆疊結構之一或多層包括該障蔽層、該第一吸氧劑層及該金屬層；保護層係沉積在該堆疊結構周圍並被選擇地移除以暴露出該堆疊結構之一或多層；以及該第一吸氧劑層被選擇地移除以暴露出該障蔽層。
  23. 如申請專利範圍第22項所述之系統，其中：槽孔係蝕刻在該保護層中；導電層係沉積在該保護層之上及在該槽孔之上；該第二吸氧劑之第二吸氧劑層係沉積在該導電層之上；該第二吸氧劑層及該導電層被圖案化；以及該第二吸氧劑層經蝕刻以暴露出該第二吸氧劑層。
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