[发明专利]MEMS器件及其形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及MEMS制作领域，特别涉及一种MEMS器件及其形成方法。

背景技术

MEMS(Micro Electro Mechanical System，微机电装置)技术是今年来高速发展的一项高新技术，是对微米/纳米（micro/nanotechnology）材料进行设计、加工、制造、测量和控制的技术。MEMS装置主要是由机械构件、光学系统、驱动部件、电控系统集成为一个整体单元的微型系统。MEMS技术通常应用在微机电器件的制作，所述微机电器件包括：位置传感器、旋转装置或者惯性传感器等，所述惯性传感器例如加速度传感器、陀螺仪和声音传感器等。

现有技术利用MEMS技术在一个半导体衬底上制作微机电器件（MEMS器件），然后利用CMOS技术在另一半导体衬底上制作控制电路，然后利用引线框架(Leadframe)将控制电路与微机电器件电连接，从而形成微机电装置。因此，现有的微机电装置需要利用两个半导体芯片制作，从而使得现有的微机电装置的成本较高。通常，含有控制电路的半导体衬底与形成有微机电器件的半导体衬底是并列排布在引线框架内，因此，现有的微机电装置的体积较大，从而微机电装置的集成度不高，无法满足应用中便携性的要求。

发明内容

本发明解决的问题是怎样提高MEMS器件的集成度。

为解决上述问题，本发明提供一种MEMS器件的形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底具有第一区域和第二区域；在第一区域的半导体衬底的正面上形成CMOS器件；形成覆盖所述半导体衬底和CMOS器件的第一介质层；在第一区域的第一介质层中形成第一插塞，第一插塞与CMOS器件相连；形成贯穿第二区域的第一介质层和部分厚度的半导体衬底的通孔互连结构；形成覆盖所述第一介质层、第一插塞和通孔互连结构的第二介质层，第一区域的第二介质层中形成有第一互连结构，所述第一互连结构与第一插塞相连，第二区域的第二介质层中形成有第二互连结构，第二互连结构与通孔互连结构的顶部表面相连；在第一区域的第二介质层上形成第一焊盘，第一焊盘与第一互连结构相连，在第二区域的第二介质层上形成第二焊盘，第二焊盘与第二互联结构相连；在所述第二介质层上形成MEMS器件，MEMS器件的一端与第一焊盘相连，MEMS器件的另一端与第二焊盘相连；减薄所述半导体衬底的背面，暴露出通孔互连结构的底部表面；在半导体衬底的背面上形成与通孔互连结构的底部表面相连的凸块。

可选的，所述通孔互连结构包括扩散阻挡层和位于扩散阻挡层上的金属层。

可选的，所述扩散阻挡层的材料为Ti、TiN、TaN或Ta中的一种或几种，所述金属层的材料为Al、Cu、Ag、Au、Pt、Ni、Ti或W中的一种或几种。

可选的，所述第一插塞和通孔互连结构的形成过程为：刻蚀第一区域的第一介质层，形成第一通孔；刻蚀第二区域的第一介质层和部分厚度的半导体衬底，形成第二通孔；形成覆盖所述第一介质层且填充满第一通孔和第二通孔的金属层；平坦化所述金属层，以第一介质层表面为停止层，形成第一插塞和通孔互连结构。

可选的，在形成第二通孔后，还包括在第二通孔的侧壁形成隔离层。

可选的，所述第二介质层为单层或多层堆叠结构，所述第一互连结构和第二互连结构为单层或多层堆叠结构。

可选的，所述MEMS器件为压力传感器、位置传感器、加速度传感器、陀螺仪、声音传感器、光调制器或晶体振荡器。

可选的，所述凸块为焊球，或者所述凸块包括金属柱和位于金属柱上的焊球。

本发明实施例还提供了一种MEMS器件的形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底具有第一区域和第二区域；在第一区域的半导体衬底的正面上形成CMOS器件；形成覆盖所述半导体衬底和CMOS器件的介质层，第一区域的介质层中形成有第一互连结构，所述第一互连结构与CMOS器件相连，第二区域的介质层中形成有第二互连结构；在第一区域的介质层上形成第一焊盘，第一焊盘与第一互连结构相连，在第二区域的介质层上形成第二焊盘，第二焊盘与第二互联结构相连；在所述介质层上形成MEMS器件，MEMS器件的一端与第一焊盘相连，MEMS器件的另一端与第二焊盘相连；刻蚀第二区域的半导体衬底的背面和部分介质层，形成暴露第二互连结构的通孔；在所述通孔内和部分半导体衬底的背面上形成通孔互连结构，通孔互连结构与第二互连结构相连；在半导体衬底背面的通孔互连结构上形成凸块。

可选的，所述通孔互连结构包括扩散阻挡层和位于扩散阻挡层上的金属层。