本發(fā)明涉及微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)。

背景技術(shù)：

微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)是使用半導(dǎo)體類操作制造并顯示出諸如移動(dòng)或變形的能力的機(jī)械特性的一類結(jié)構(gòu)或器件。MEMS可以與電信號(hào)交互以傳輸關(guān)于MEMS的機(jī)械變化的信號(hào)。

硅晶圓包含MEMS結(jié)構(gòu)，利用適合于不同應(yīng)用(諸如致動(dòng)器、陀螺儀、加速計(jì)、磁力計(jì)、壓力傳感器、麥克風(fēng)和射頻組件)的各種參數(shù)來制造該結(jié)構(gòu)。這些器件的質(zhì)量取決于制造的條件或設(shè)計(jì)參數(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)，包括：半導(dǎo)體塊，所述半導(dǎo)體塊包括突出結(jié)構(gòu)和感測(cè)結(jié)構(gòu)，所述突出結(jié)構(gòu)包括底面；以及半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底包括導(dǎo)電區(qū)域和介電區(qū)域，所述導(dǎo)電區(qū)域包括位于所述感測(cè)結(jié)構(gòu)下方的第一表面，所述第一表面與所述底面基本共面，并且所述介電區(qū)域包括第二表面，所述第二表面不設(shè)置在所述第一表面上方。

優(yōu)選地，微機(jī)電系統(tǒng)還包括：層間介電(ILD)層，包括介電表面，所述介電表面與所述第一表面和所述第二表面共面。

優(yōu)選地，微機(jī)電系統(tǒng)還包括：第一鈍化層，位于所述介電表面的頂部上，所述第一鈍化層包括位于所述底面上面的頂側(cè)。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)電區(qū)域包括未位于所述感測(cè)結(jié)構(gòu)下方的第三表面，并且所述突出結(jié)構(gòu)包括與所述第三表面接合的外層，所述外層包括錫(Sn)，并且所述導(dǎo)電區(qū)域包括銅。

優(yōu)選地，微機(jī)電系統(tǒng)還包括：位于所述第一表面和所述第二表面上方 的區(qū)域，并且所述區(qū)域不具有介電材料。

優(yōu)選地，微機(jī)電系統(tǒng)還包括：層間介電(ILD)層，包括介電表面和位于所述介電表面的頂部上的第一鈍化層，所述導(dǎo)電區(qū)域包括鋁銅，并且所述介電區(qū)域是位于所述第一鈍化層上方的第二鈍化層，以及所述導(dǎo)電區(qū)域不在所述感測(cè)結(jié)構(gòu)下方。

優(yōu)選地，微機(jī)電系統(tǒng)還包括：鈍化層，位于所述導(dǎo)電區(qū)域、所述介電區(qū)域和所述突出結(jié)構(gòu)下方。

本發(fā)明還提供一種微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)，包括：半導(dǎo)體塊，所述半導(dǎo)體塊包括突出結(jié)構(gòu)和感測(cè)結(jié)構(gòu)，所述突出結(jié)構(gòu)包括底面；半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底包括導(dǎo)電層、上部鈍化層和下部鈍化層，所述導(dǎo)電層包括位于所述感測(cè)結(jié)構(gòu)下方的第一表面，所述第一表面與所述底面基本共面，并且所述上部鈍化層包括與所述第一表面相鄰的第二表面，以及所述下部鈍化層位于所述導(dǎo)電層和所述上部鈍化層下方，所述下部鈍化層包括開口。

優(yōu)選地，微機(jī)電系統(tǒng)還包括：位于所述第一表面和所述第二表面上方的區(qū)域，所述區(qū)域在所述底面下方，所述區(qū)域不具有介電材料。

優(yōu)選地，所述上部鈍化層部分地位于所述區(qū)域外部的導(dǎo)電層上方。

優(yōu)選地，微機(jī)電系統(tǒng)還包括：導(dǎo)電通孔，位于所述突出結(jié)構(gòu)下方的開口中，所述導(dǎo)電通孔包括與所述導(dǎo)電層的材料不同的材料。

優(yōu)選地，微機(jī)電系統(tǒng)還包括：位于所述開口中的導(dǎo)電通孔和位于所述導(dǎo)電通孔下方的導(dǎo)電路徑，所述導(dǎo)電通孔包括與所述導(dǎo)電路徑的材料類似的材料。

優(yōu)選地，所述開口包括第一寬度，所述突出結(jié)構(gòu)包括第二寬度，所述第二寬度大于所述第一寬度。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)電層包括凹部和第三表面，與所述底面連接的第三表面橫向離開所述凹部。

本發(fā)明還提供一種制造微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)的方法，包括：接收半導(dǎo)體襯底；在所述半導(dǎo)體襯底上方形成導(dǎo)電層，所述導(dǎo)電層包括感測(cè)表面；在所述導(dǎo)電層上方形成介電層；去除所述感測(cè)表面上的介電層；以及接收半導(dǎo)體塊，所述半導(dǎo)體塊包括與所述感測(cè)表面對(duì)應(yīng)的感測(cè)結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述半導(dǎo)體塊包括突出結(jié)構(gòu)，并且所述導(dǎo)電層包括凹部，以及將所述突出結(jié)構(gòu)接合至橫向離開所述凹部的導(dǎo)電層。

優(yōu)選地，方法還包括：在形成所述導(dǎo)電層之前形成第一鈍化層，所述第一鈍化層包括開口，所述半導(dǎo)體塊包括突出結(jié)構(gòu)，所述突出結(jié)構(gòu)包括第二寬度，所述開口包括第一寬度，所述第一寬度基本小于所述第二寬度。

優(yōu)選地，方法還包括：在形成所述導(dǎo)電層之前形成第一鈍化層，所述第一鈍化層包括開口；以及其中，形成所述導(dǎo)電層包括在所述開口中形成凹部，所述凹部包括與所述導(dǎo)電層的材料基本相同的材料。

優(yōu)選地，方法還包括：在形成所述導(dǎo)電層之前形成第一鈍化層，所述第一鈍化層包括開口；以及在所述開口內(nèi)部形成導(dǎo)電通孔，所述導(dǎo)電通孔包括與所述導(dǎo)電層的材料不同的材料。

優(yōu)選地，方法還包括：在形成所述導(dǎo)電層之前形成第一鈍化層，所述第一鈍化層包括開口，所述半導(dǎo)體塊包括突出結(jié)構(gòu)，并且將所述突出結(jié)構(gòu)與所述開口對(duì)準(zhǔn)。

附圖說明

當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時(shí)，根據(jù)以下詳細(xì)的描述來更好地理解本發(fā)明的各個(gè)方面。應(yīng)該注意，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐，各個(gè)部件沒有按比例繪制。實(shí)際上，為了討論的清楚，可以任意地增加或減小各個(gè)部件的尺寸。

圖1A是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的MEMS結(jié)構(gòu)的截面圖。

圖1B是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的MEMS結(jié)構(gòu)的頂視圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)的截面圖。

圖3是根據(jù)一些實(shí)施例的微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)的截面圖。

圖4是根據(jù)一些實(shí)施例的MEMS的截面圖。

圖5是根據(jù)一些實(shí)施例的用于制造MEMS的方法的操作流程。

圖6至圖9是根據(jù)一些實(shí)施例的用于制造MEMS的方法中的操作的截面圖。

圖10是根據(jù)一些實(shí)施例的用于制造MEMS的方法操作流程。

圖11至圖15是根據(jù)一些實(shí)施例的用于制造MEMS的方法中的操作的 截面圖。

圖16是根據(jù)一些實(shí)施例的用于制造MEMS的方法的操作流程。

圖17至圖23是根據(jù)一些實(shí)施例的用于制造MEMS的方法中的操作的截面圖。

具體實(shí)施方式

以下公開內(nèi)容提供了許多不同的實(shí)施例或?qū)嵗?，用于?shí)現(xiàn)所提供主題的不同特征。以下將描述組件和布置的具體實(shí)例以簡(jiǎn)化本發(fā)明。當(dāng)然，這些僅僅是實(shí)例而不旨在限制。例如，在以下的描述中，在第二部件上方或上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接觸形成的實(shí)施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之間可以形成附件的部件使得第一部件和第二部件不直接接觸的實(shí)施例。另外，本發(fā)明可以在各個(gè)實(shí)例中重復(fù)參考標(biāo)號(hào)和/或字符。該重復(fù)是為了簡(jiǎn)化和清楚的目的，并且其本身不表示所討論的各個(gè)實(shí)施例和/或配置之間的關(guān)系。

此外，為了便于描述，本文可以使用諸如“在…下方”、“在…下面”、“下部”、“在…上面”、“上部”等空間關(guān)系術(shù)語以描述圖中所示一個(gè)元件或部件與另一元件或部件的關(guān)系。除圖中所示的方位之外，空間關(guān)系術(shù)語旨在包括使用或操作過程中的器件的不同的方位。裝置可以以其他方式定位(旋轉(zhuǎn)90度或處于其他方位)，并且本文所使用的空間關(guān)系描述符可同樣地進(jìn)行相應(yīng)的解釋。

在圖1A和圖1B中，示出了半導(dǎo)體塊100。圖1A是半導(dǎo)體塊100的截面圖。圖1B是半導(dǎo)體塊100的頂視圖。半導(dǎo)體塊100包括半導(dǎo)體層20和半導(dǎo)體層20的表面S23處的突出結(jié)構(gòu)23。半導(dǎo)體塊100包括感測(cè)結(jié)構(gòu)25。

突出結(jié)構(gòu)23包括突出半導(dǎo)體21和層22。層22部分環(huán)繞突出半導(dǎo)體21的橫向側(cè)和底側(cè)B21。層22可以是與突出半導(dǎo)體21接觸的突出結(jié)構(gòu)23的外層，并且該外層跟隨橫向側(cè)和底側(cè)B21的輪廓。突出半導(dǎo)體21包括從表面S23到底側(cè)B21的高度H21。層22包括從底側(cè)B21到底側(cè)B22的高度H22。突出結(jié)構(gòu)23包括從表面S23到底側(cè)B22的高度H23。高度H23 是高度H21和高度H22的總和。沿著垂直于表面S23的方向測(cè)量高度H23、H22和H21。

感測(cè)結(jié)構(gòu)25位于突出結(jié)構(gòu)23上面。感測(cè)結(jié)構(gòu)25包括彈簧結(jié)構(gòu)27、感測(cè)件251和半導(dǎo)體層20。感測(cè)結(jié)構(gòu)25中的感測(cè)件251包括位于底部的表面S25和位于頂部的頂側(cè)T25。在一些實(shí)施例中，感測(cè)件251包括從表面S25到頂側(cè)T25的基本等于半導(dǎo)體層20的厚度TH20的厚度。

彈簧結(jié)構(gòu)27位于感測(cè)結(jié)構(gòu)25中。在一些實(shí)施例中，感測(cè)件251的表面S25與半導(dǎo)體層20的表面S23基本共面。感測(cè)結(jié)構(gòu)25包括長(zhǎng)度L25。突出結(jié)構(gòu)23在感測(cè)結(jié)構(gòu)25外。

在圖1B中，示出了半導(dǎo)體塊100的頂視圖105。截面線AA穿過感測(cè)結(jié)構(gòu)25。圖1A中示出的截面圖在頂視圖105上面對(duì)準(zhǔn)。感測(cè)件251附接至感測(cè)結(jié)構(gòu)25中的彈簧結(jié)構(gòu)27。感測(cè)件251可以在感測(cè)結(jié)構(gòu)25中水平側(cè)向移動(dòng)或者垂直上下移動(dòng)。在圖1A中，表面S25可以低于或高于表面S23，這取決于感測(cè)件251的移動(dòng)。

在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體層20和突出半導(dǎo)體21包括諸如硅的類似材料。層22包括諸如錫(Sn)或Ge的材料。

圖2示出了MEMS 200。MEMS 200包括半導(dǎo)體塊100和感測(cè)電極30。

在一些實(shí)施例中，感測(cè)電極30包括互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)結(jié)構(gòu)。感測(cè)電極30包括半導(dǎo)體襯底1、層間介電(ILD)層31。ILD層31包括導(dǎo)電區(qū)域和介電區(qū)域。導(dǎo)電區(qū)域包括導(dǎo)電層11，并且介電區(qū)域包括介電層10。在一些實(shí)施例中，導(dǎo)電層11包括諸如銅的金屬。在ILD層31的表面S31處暴露導(dǎo)電層11。在一些實(shí)施例中，ILD層31的介電層10的表面S31被稱為ILD層31的頂部處的介電表面。導(dǎo)電層11的頂側(cè)T11與表面S31基本共面。導(dǎo)電層11’是指導(dǎo)電層11的位于感測(cè)結(jié)構(gòu)25下方的部分。導(dǎo)電層11’的頂面稱為感測(cè)表面S28。在一些實(shí)施例中，導(dǎo)電層11’的感測(cè)表面S28與表面S31基本共面。第一鈍化層12位于ILD層31的頂部上。開口40在第一鈍化層12中。開口40設(shè)置在第一鈍化層12的不位于感測(cè)結(jié)構(gòu)25下方的部分處。突出結(jié)構(gòu)23設(shè)置在導(dǎo)電層11的頂部上的開口中。在一些其他的實(shí)施例中，感測(cè)電極30的位于遠(yuǎn)離感測(cè)結(jié)構(gòu)25的部分142 下方的導(dǎo)電層14可以由鋁銅(AlCu)制成。開口40包括適合于突出結(jié)構(gòu)23設(shè)置在開口40中的大小，使得突出結(jié)構(gòu)23的底側(cè)B22接觸頂面S31處的導(dǎo)電層11的頂側(cè)T11。暴露第一鈍化層12的頂側(cè)T12。底側(cè)B22低于第一鈍化層12的頂側(cè)T12。頂側(cè)T12在表面S31上面。突出結(jié)構(gòu)23放置在導(dǎo)電層11的頂部上。底側(cè)B22與導(dǎo)電層11的頂側(cè)T11基本共面。層22與導(dǎo)電層11接合。在一些實(shí)施例中，層22包括錫(Sn)。導(dǎo)電層11包括銅。層22通過諸如Cu-Sn接合的金屬接合與導(dǎo)電層11耦接。

在一些實(shí)施例中，第一鈍化層12包括從頂面S31到第一鈍化層12的頂側(cè)T12的厚度TH12。表面S23與表面S31相距高度H23。表面S23在頂側(cè)T12上面相距高度H5。高度H23是高度H5和厚度TH12的總和。

區(qū)域28的高度H28是從表面S25到感測(cè)表面S28。在一些實(shí)施例中，高度H28基本等于高度H23。當(dāng)感測(cè)件251開始垂直移動(dòng)時(shí)，高度H28變得大于或小于高度H23。高度H28的變化改變感測(cè)件251和表面S25下方的導(dǎo)電層11之間的電容。通過減小表面S31和表面S23之間的感測(cè)間隙來增大電容。感測(cè)間隙是高度H23。通過增大半導(dǎo)體塊100和感測(cè)電極30之間的電容，增加MEMS 200的靈敏度。

減小高度H23增大了不同突出結(jié)構(gòu)23的高度H23的統(tǒng)一性?？梢酝ㄟ^減小高度H23來減小不同突出結(jié)構(gòu)23之間的高度H23的變化。

突出結(jié)構(gòu)23的高度H23大于厚度TH12以避免第一鈍化層12的頂側(cè)T12與半導(dǎo)體塊100的表面S23接觸。突出結(jié)構(gòu)23可以減小到大約為厚度TH12。在一些實(shí)施例中，厚度TH12可以為1微米左右。突出結(jié)構(gòu)23的高度H23可以剛好大于厚度TH12。例如，高度H23可以為從1微米左右到2微米左右。

感測(cè)電極30包括位于感測(cè)結(jié)構(gòu)25下方的導(dǎo)電區(qū)域11’的頂部處的感測(cè)表面S28。感測(cè)表面S28在感測(cè)結(jié)構(gòu)25下方是基本平坦的。以高度H23將感測(cè)表面S28與表面S25分離。區(qū)域28位于感測(cè)表面S28上方并且位于暴露的介電層10的表面S10上方。可選地表述，ILD層31的位于感測(cè)結(jié)構(gòu)25下方的表面部分還包括感測(cè)表面S28和介電表面S10。表面S10可以與感測(cè)表面S28共面。區(qū)域28位于表面S25下方。在一些實(shí)施例中，區(qū)域 28是不具有諸如第一鈍化層12或?qū)?2的介電材料的空氣隙。第一鈍化層12以長(zhǎng)度L18遠(yuǎn)離區(qū)域28。第一鈍化層12的開口45位于感測(cè)結(jié)構(gòu)25下方。第一鈍化層12的開口45暴露感測(cè)表面S28。在開口45中，第一鈍化層12與感測(cè)表面S28隔開，使得暴露開口45下方的介電層10。開口45暴露介電層10的一部分。該部分包括表面S10，該表面包括長(zhǎng)度L18。表面S10是平坦的并且與感測(cè)表面S28相鄰。暴露的介電層10包括與感測(cè)表面S28基本共面的表面S10。在一些實(shí)施例中，表面S31與底側(cè)B22、感測(cè)表面S28、表面S10和頂側(cè)T11共面。

在一些實(shí)施例中，第一鈍化層12的開口45暴露感測(cè)結(jié)構(gòu)25下方的介電層10。在感測(cè)結(jié)構(gòu)25下方，第一鈍化層12不覆蓋在導(dǎo)電層11’上方。在突出結(jié)構(gòu)23附近，第一鈍化層12覆蓋介電層10和并且以長(zhǎng)度L40覆蓋部分導(dǎo)電層11。在突出結(jié)構(gòu)23附近，開口40不暴露介電層10。

區(qū)域28沒有介電材料以減小影響表面S25和感測(cè)表面S28之間的電容的寄生電容。區(qū)域28包括高度H28和長(zhǎng)度L28。在靜止?fàn)顟B(tài)下，高度H28基本等于高度H23。感測(cè)電極30包括位于區(qū)域28下方的結(jié)構(gòu)281。結(jié)構(gòu)281包括位于感測(cè)表面S28下方的導(dǎo)電層11’和介電層10。感測(cè)表面S28被暴露于空氣。在一些其他的實(shí)施例中，由諸如鋁銅層的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)覆蓋表面S31附近的導(dǎo)電層11。諸如結(jié)構(gòu)281與區(qū)域28之間的表面S31的界面是基本均勻平坦的。

在遠(yuǎn)離感測(cè)表面S28的外圍附近，導(dǎo)電層14設(shè)置在導(dǎo)電層11的頂部上。導(dǎo)電層14包括厚度TH14。在一些實(shí)施例中，導(dǎo)電層14連接至接合引線(未示出)。在一些其他的實(shí)施例中，去除半導(dǎo)體塊100的位于導(dǎo)電層14上方的部分142(包括半導(dǎo)體層20和蓋層)。

在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體襯底1是硅襯底。硅襯底可以包括一些半導(dǎo)體材料，諸如碳化硅、硅鍺、砷化鎵等。在一些實(shí)施例中，例如，半導(dǎo)體襯底1的一部分可以包括摻雜或非摻雜的塊狀硅或者絕緣體上半導(dǎo)體(SOI)襯底的有源層。在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體襯底1包括絕緣體層上的半導(dǎo)體材料層。絕緣體層可以是掩埋氧化物(BOX)層或氧化硅層。在一些實(shí)施例中，絕緣體層在玻璃襯底上。還可以使用其他襯底，諸如多層、 外延或梯度襯底。

在一些實(shí)施例中，一些器件(未示出)可以位于半導(dǎo)體襯底1的表面處。器件可以是一些電器件或一些半導(dǎo)體器件，諸如各個(gè)N型金屬氧化物半導(dǎo)體(NMOS)和/或P型金屬氧化物半導(dǎo)體(PMOS)器件、CMOS、晶體管、電阻器、二極管、電容器、電感器、光電二極管、熔絲等。在一些實(shí)施例中，器件在ILD層31的底部附近的半導(dǎo)體襯底1上面。

半導(dǎo)體襯底1包括一些電路(未示出)。電路可以包括一些互連結(jié)構(gòu)(未示出)。互連結(jié)構(gòu)還可以包括形成在互連結(jié)構(gòu)中并且電耦接至器件的一些金屬線或一些通孔(未示出)?；ミB結(jié)構(gòu)可以由銅制成。

在一些實(shí)施例中，互連結(jié)構(gòu)在ILD層31中。金屬線或金屬層(諸如導(dǎo)電層11)在介電層10之間以使一些器件相互電連接。一些器件還可以在一個(gè)或多個(gè)介電層中。

半導(dǎo)體襯底1上的電路可以是用于特定應(yīng)用的任何合適類型的電路。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，僅為了說明的目的提供上述實(shí)例而不意欲以任何方式來限制本發(fā)明的范圍。

導(dǎo)電層11或?qū)щ妼?4可以包括導(dǎo)電材料，諸如鋁、鋁/硅/銅合金、鈦、氮化鈦、鎢、多晶硅、金屬硅化物或它們的組合。

圖3示出了MEMS 300。MEMS 300包括半導(dǎo)體塊100和感測(cè)電極35。MEMS 300類似于圖2中的MEMS 200，但是MEMS 300包括位于突出結(jié)構(gòu)23下方并且位于第一鈍化層12上方的導(dǎo)電層14。第二鈍化層15部分地位于第一鈍化層12在突出結(jié)構(gòu)23附近的部分上方。應(yīng)該注意，第二鈍化層15不在感測(cè)結(jié)構(gòu)25下方。在一些實(shí)施例中，第一鈍化層12可以被稱為下部鈍化層。第二鈍化層15可以被稱為上部鈍化層。上部鈍化層在下部鈍化層上面。

感測(cè)電極35包括半導(dǎo)體襯底1、層間介電(ILD)層31、第一鈍化層12、導(dǎo)電層14和第二鈍化層15。如在圖2中的感測(cè)電極30中，導(dǎo)電層11與突出結(jié)構(gòu)23接合。在圖3中，遠(yuǎn)離感測(cè)表面S28的導(dǎo)電層11被導(dǎo)電層14部分覆蓋。換句話說，導(dǎo)電層14部分地接觸導(dǎo)電層11。在一些實(shí)施例中，導(dǎo)電層14包括金屬，諸如鋁銅(AlCu)。在一些實(shí)施例中，導(dǎo)電層 14可以稱為與圖2所示的類似的導(dǎo)電區(qū)域。在圖3中，導(dǎo)電區(qū)域可以是指導(dǎo)電層14，而在圖2中，導(dǎo)電區(qū)域可以是指導(dǎo)電層11。

包括開口40的第一鈍化層12在ILD層31的頂部上。在圖2中，開口40暴露圖2所示的感測(cè)電極30中的導(dǎo)電層11。在圖3中，導(dǎo)電層14在開口40內(nèi)部。導(dǎo)電層14的通孔141部分位于開口40內(nèi)部。在一些實(shí)施例中，通孔141還可以稱為共形設(shè)置在開口40中的凹陷部分。與突出結(jié)構(gòu)23的底面B22連接的表面T14(或第三表面)與凹陷部分橫向隔開。術(shù)語“橫向隔開”可以表示在橫向上設(shè)置為相距一定距離。通孔141包括諸如鋁的導(dǎo)電材料。導(dǎo)電層14共形地加襯于開口40，使得凹部在開口40上方的導(dǎo)電層14中。開口40包括寬度W40。通孔141包括與寬度W40基本相等的寬度。在一些實(shí)施例中，寬度W40在3微米左右。開口40上方的頂部區(qū)域401不具有突出結(jié)構(gòu)23。導(dǎo)電層14包括從頂側(cè)T12到頂側(cè)T14的厚度TH14。第一鈍化層12的頂側(cè)T12與表面S23相距高度H27。在一些實(shí)施例中，開口40可以在感測(cè)結(jié)構(gòu)25下方。

與圖2中的MEMS 200類似，區(qū)域28在表面S25下方。導(dǎo)電層14設(shè)置在表面S25或區(qū)域28下方。導(dǎo)電層14在表面S25和ILD層31之間。表面S25下方的導(dǎo)電層14包括長(zhǎng)度L28。表面S25下方的導(dǎo)電層14設(shè)置在第一鈍化層12的頂部上。感測(cè)表面S28在表面S25下方的導(dǎo)電層14上。

突出結(jié)構(gòu)23設(shè)置在導(dǎo)電層14的頂部上。在一些實(shí)施例中，突出結(jié)構(gòu)23設(shè)置為橫向遠(yuǎn)離開口40，使得突出結(jié)構(gòu)23下方的區(qū)域不具有開口40。

在一些實(shí)施例中，第二鈍化層15在第一鈍化層12或?qū)щ妼?4上方。開口40上方的第二鈍化層15是不統(tǒng)一的并且可以包括凹部。突出結(jié)構(gòu)23設(shè)置為遠(yuǎn)離開口40，以避免將突出結(jié)構(gòu)23設(shè)置在不統(tǒng)一的表面上。通過在基本平坦的表面上設(shè)置突出結(jié)構(gòu)23，在整個(gè)MEMS 300中，在半導(dǎo)體塊100和感測(cè)電極35之間，高度H23可以基本恒定且統(tǒng)一。代替將突出結(jié)構(gòu)23設(shè)置在開口40上方，突出結(jié)構(gòu)23設(shè)置為與開口40相距長(zhǎng)度L43。在一些實(shí)施例中，長(zhǎng)度L43從突出結(jié)構(gòu)23的一側(cè)到開口40的一側(cè)。突出結(jié)構(gòu)23的底側(cè)B22包括寬度W23。接觸底側(cè)B22的頂側(cè)T14基本平坦且包括寬度W23。

突出結(jié)構(gòu)23在第一鈍化層12上方。代替如圖2所示的將突出結(jié)構(gòu)23設(shè)置在第一鈍化層12的開口40中，突出結(jié)構(gòu)23設(shè)置在第一鈍化層12上面。突出結(jié)構(gòu)23可以降低到大約為第二鈍化層15的厚度TH15。在一些實(shí)施例中，厚度TH15可以為1微米左右。

層22與導(dǎo)電層14接合。在一些實(shí)施例中，導(dǎo)電層14包括AlCu。在一些實(shí)施例中，層22包括Ge并且通過諸如AlCu-Ge接合的接合與導(dǎo)電層14耦接。突出結(jié)構(gòu)23的底側(cè)B22在頂面S31或頂側(cè)T12上面。底側(cè)B22與頂側(cè)T14或感測(cè)表面S28基本共面。

表面S23與頂側(cè)T14相距高度H23。表面S23在頂側(cè)T12上面相距高度H27。在一些實(shí)施例中，高度H27比圖2中的高度H5大厚度TH14。高度H27是高度H23和厚度TH14的總和。

感測(cè)電極35包括位于導(dǎo)電層14的頂部處且在感測(cè)結(jié)構(gòu)25下方的感測(cè)表面S28。在一些實(shí)施例中，區(qū)域28是位于感測(cè)表面S28上方的不具有第一鈍化層12、第二鈍化層15、導(dǎo)電層14或?qū)?2的空氣隙。在一些實(shí)施例中，感測(cè)表面S28基本平坦并且與感測(cè)結(jié)構(gòu)25下方的頂側(cè)T15共面。頂側(cè)T15的位于感測(cè)結(jié)構(gòu)25下方的部分基本平坦并且與感測(cè)表面S28交界。如圖2所示，雖然感測(cè)表面S28不直接位于第一鈍化層12下方，但是該感測(cè)表面位于第一鈍化層12下面。如本實(shí)施例的圖3所示，感測(cè)表面28在第一鈍化層12上面。如圖2所示，感測(cè)表面S28與頂面S31共面。在本實(shí)施例的圖3中，感測(cè)電極35中的感測(cè)表面S28在ILD層31的頂面S31上面。感測(cè)表面S28在頂面S31上面距離近似為厚度TH14和厚度TH12的總和。導(dǎo)電層14的部分148定位在感測(cè)表面S28下方。通過第一鈍化層12將部分148與ILD層31的表面S31分離。

第一鈍化層12覆蓋在ILD層31的頂部上。在圖2中，暴露ILD層31的位于區(qū)域281中的表面S10。在圖3中，就考慮區(qū)域281而言，第一鈍化層12設(shè)置在ILD層31的頂部上而不暴露ILD層31的表面S31。第一鈍化層12在導(dǎo)電層14、第二鈍化層15和突出結(jié)構(gòu)23下方。

感測(cè)電極35包括區(qū)域28下方的對(duì)應(yīng)的區(qū)域281。在區(qū)域281中，第一鈍化層12設(shè)置在ILD層31的頂部上。第一鈍化層12在導(dǎo)電層14的部 分148下方。

在圖3中，第二鈍化層15在第一鈍化層12上方。在一些實(shí)施例中，感測(cè)電極35包括第二鈍化層15。第二鈍化層15共形地覆蓋導(dǎo)電層14的一部分。第二鈍化層15加襯于導(dǎo)電層14的凹部，使得第二鈍化層15的凹部設(shè)置在導(dǎo)電層14的凹部上方。在一些實(shí)施例中，第二鈍化層15在第一鈍化層12的頂部上。第二鈍化層15共形地覆蓋在第一鈍化層12和導(dǎo)電層14的頂部上，使得第二鈍化層15的頂側(cè)T15包括距表面S23的不同的高度。高度H25從第二鈍化層15的上部的頂側(cè)T15到表面S23。高度H25小于高度H23。

第二鈍化層15包括從第一鈍化層12的頂側(cè)T12到第二鈍化層15的頂側(cè)T15的厚度TH15。在一些實(shí)施例中，第二鈍化層15的厚度TH15基本等于導(dǎo)電層14的厚度TH14。在一些實(shí)施例中，第二鈍化層15的頂側(cè)T15的一部分與導(dǎo)電層14的頂側(cè)T14基本共面。突出結(jié)構(gòu)23的高度H23大于厚度TH15以避免第二鈍化襯層15的頂側(cè)T15接觸半導(dǎo)體塊100的表面S23。

在一些實(shí)施例中，感測(cè)表面S28與接近感測(cè)表面S28的第二鈍化層15的頂部共面。第二鈍化層15包括鈍化開口298以暴露感測(cè)表面S28。在一些實(shí)施例中，第二鈍化層15與區(qū)域281中的導(dǎo)電層14橫向接觸。第二鈍化層15包括位于區(qū)域281中的鈍化開口298。開口298包括從第二鈍化層15的一側(cè)到第二鈍化層15的相對(duì)側(cè)的長(zhǎng)度L28。位于感測(cè)表面S28上面的區(qū)域28不具有第二鈍化層15。感測(cè)表面S28是導(dǎo)電層14的頂面。在一些實(shí)施例中，與圖2中的感測(cè)電極30類似，感測(cè)表面S28與底側(cè)B22共面。第二鈍化層15包括開口29以接收突出結(jié)構(gòu)23。開口29包括比寬度W23寬的寬度。

導(dǎo)電層14設(shè)置在遠(yuǎn)離表面S25的導(dǎo)電層11的頂部上。在一些實(shí)施例中，導(dǎo)電層14外圍附近的部分用于耦接至接合引線(未示出)。如圖3所示，去除半導(dǎo)體塊100的位于MEMS 300的外圍處的部分。去除上述部分，使得接合引線可以連接至導(dǎo)電層14。

在一些實(shí)施例中，介電層10、第一鈍化層12或第二鈍化層15包括介 電材料，該介電材料包括二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、聚酰亞胺、旋涂玻璃(SOG)、摻氟硅酸鹽玻璃(FSG)、摻碳氧化硅、干凝膠、氣凝膠、非晶氟化碳、聚對(duì)二甲苯、BCB(雙苯并環(huán)丁烯)和/或其他合適的材料。ILD材料包括氧化硅。可選或附加地，ILD層31包括具有低介電常數(shù)的材料。

圖4示出了類似于圖3中的MEMS 300的MEMS 400，但是導(dǎo)電通孔111在第一鈍化層12的開口40內(nèi)部。突出結(jié)構(gòu)23設(shè)置在圖4的開口40上方以代替如圖3所示的遠(yuǎn)離開口40。MEMS 400包括感測(cè)電極37和半導(dǎo)體塊100。

參考圖3和圖4，在圖3中，開口40容納與通孔141外部的導(dǎo)電層14基本相同的導(dǎo)電材料。然而，在圖4中，開口40在導(dǎo)電通孔111中容納諸如銅或鎢(W)的材料。填充導(dǎo)電通孔111的材料基本不同于開口40外的導(dǎo)電層14。導(dǎo)電通孔111由不同于導(dǎo)電層14的材料制成。導(dǎo)電通孔111耦接在導(dǎo)電層11和導(dǎo)電層14之間。

在一些實(shí)施例中，開口40包括基本小于圖3中的感測(cè)電極35中的寬度W40的寬度W41。寬度W41可以在0.5微米左右。導(dǎo)電通孔111的頂側(cè)T111與第一鈍化層12的頂側(cè)T12基本共面。導(dǎo)電通孔111的頂側(cè)T111接觸導(dǎo)電層14。導(dǎo)電通孔111的底側(cè)接觸諸如導(dǎo)電層11的導(dǎo)電路徑。在一些實(shí)施例中，突出結(jié)構(gòu)23的寬度W23大于寬度W41。導(dǎo)電通孔111包括基本等于寬度W41的寬度。

導(dǎo)電層14覆蓋在第一鈍化層12和導(dǎo)電通孔111的頂部上。如圖2和圖3所示，未在區(qū)域28下方的導(dǎo)電層14包括第一鈍化層12的開口40中的凹部。在圖4中，未在區(qū)域28下方的導(dǎo)電層14不像圖2和圖3那樣擁有凹部而是在第一鈍化層12的開口40上方基本平坦。由于頂側(cè)T111與頂側(cè)T12基本共面，所以導(dǎo)電層14在導(dǎo)電通孔111和第一鈍化層12的頂部上基本平坦。導(dǎo)電層14的頂側(cè)T14在開口40上方也基本平坦。由于開口40上方的頂側(cè)T14基本平坦，所以突出結(jié)構(gòu)23可以設(shè)置在開口40上方的導(dǎo)電層14的頂側(cè)T14的頂部上并保持基本恒定的高度H23。

參考圖3和圖4。在圖3中，突出結(jié)構(gòu)23設(shè)置為與開口40橫向遠(yuǎn)離 長(zhǎng)度L43。在圖4中，突出結(jié)構(gòu)23可以直接設(shè)置在開口40上方。在一些實(shí)施例中，突出結(jié)構(gòu)23直接位于開口40上方，使得底側(cè)B22在頂側(cè)T111上方。由于突出結(jié)構(gòu)23可以設(shè)置為與圖3中遠(yuǎn)離開口40相比更靠近開口40，所以感測(cè)電極37的大小可以小于圖3中的感測(cè)電極35的大小。另外，由于導(dǎo)電通孔111可以小于通孔141(或凹部)，所以器件的總占用面積減小。在細(xì)小通孔中沉積W或Cu是可行的而沉積AlCu不可行。

在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體塊100不具有部分142。半導(dǎo)體塊100的部分142在導(dǎo)電層14的接合部分上方。接合部分可以連接至接合引線(未示出)。

在圖5中，示出了制造方法402。圖5示出了用于形成圖2中的圖像傳感器200的操作流程。操作412接收半導(dǎo)體襯底1。用于操作412的一些示例性實(shí)施例在圖6中示出。操作422在半導(dǎo)體襯底1上形成層間介電(ILD)層31。用于操作422的一些示例性實(shí)施例在圖6中示出。操作432在ILD層31的頂部上形成第一鈍化層12。用于操作432的一些示例性實(shí)施例在圖7至圖8中示出。操作442接收包括突出結(jié)構(gòu)23的半導(dǎo)體塊100。用于操作442的一些示例性實(shí)施例在圖9中示出。操作452在ILD層31的頂部上接合突出結(jié)構(gòu)23。用于操作452的一些示例性實(shí)施例在圖9中示出。

在圖6中，介電層10形成在半導(dǎo)體襯底1上。圖案化介電層10以包括將被諸如銅的導(dǎo)電材料填充的開口，以在開口內(nèi)部形成通孔結(jié)構(gòu)或?qū)щ妼?1。通過諸如光刻的任何合適的操作來形成圖案。

導(dǎo)電層11形成在介電層10的頂部上并且位于半導(dǎo)體襯底1上方。圖案化導(dǎo)電層11以包括將被介電材料填充以形成介電層10的開口。形成和圖案化導(dǎo)電層11和介電層10的操作一層一層的進(jìn)行，以在ILD層31中形成交替的導(dǎo)電層11和介電層10的堆疊件。導(dǎo)電層11可以由銅制成。通孔結(jié)構(gòu)形成為連接ILD層31中的通孔結(jié)構(gòu)上面和下面的導(dǎo)電層11。導(dǎo)電層11’形成在ILD層31的頂部處。通過諸如化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)或回蝕刻的合適的平坦化操作，ILD層31的表面S31形成為基本平坦。平坦化操作平坦化導(dǎo)電層11’的頂部以與表面S31共面。

圖7示出了通過諸如沉積操作的任何合適的操作在ILD層31的頂部上形成諸如第一鈍化層12的介電層。圖案化第一鈍化層12以形成開口40，隨后在開口40中沉積并且圖案化導(dǎo)電層14。導(dǎo)電層14形成在MEMS 200的外圍處。在一些實(shí)施例中，第一鈍化層12毯式沉積在ILD層31的表面S31上方。

沉積操作可以包括化學(xué)汽相沉積(CVD)、物理汽相沉積(PVD)、原子層沉積(ALD)、高密度等離子體CVD(HDPCVD)、金屬有機(jī)物CVD(MOCVD)、遠(yuǎn)程等離子體CVD(RPCVD)、等離子體增強(qiáng)的CVD(PECVD)、低壓化學(xué)汽相沉積(LPCVD)操作、熱氧化、UV臭氧氧化、外延生長(zhǎng)方法(如，選擇性外延生長(zhǎng))、濺射、鍍敷、旋涂、其他合適的方法和/或它們的組合。

通過圖案化第一鈍化層12，在外圍處形成第一鈍化層12的開口40。導(dǎo)電層14形成為在開口40附近共形地覆蓋在第一鈍化層12和導(dǎo)電層11上方，使得在開口40上方的第一鈍化層12中形成凹部。然后，圖案化導(dǎo)電層14以在開口40附近形成剩余部分。通過諸如蝕刻的任何合適的操作去除導(dǎo)電層14的其他部分。

在圖8中，圖案化第一鈍化層12以形成附加的開口40，使得暴露第一鈍化層12下方的導(dǎo)電層11’和11。開口45暴露導(dǎo)電層11’，而開口40暴露導(dǎo)電層11。圖案化操作包括通過光刻膠(未示出)覆蓋第一鈍化層12和導(dǎo)電層14。通過任何光刻操作來圖案化光刻膠。在進(jìn)行光刻膠的圖案化以形成開口40和45之后，蝕刻第一鈍化層12。在一些實(shí)施例中，圖案化第一鈍化層12，使得第一鈍化層12的一部分位于導(dǎo)電層11的一部分上方。第一鈍化層12的一部分以長(zhǎng)度L40與導(dǎo)電層11的一部分重疊。

開口45形成為暴露介電層10的長(zhǎng)度為L(zhǎng)18的一部分。感測(cè)表面S28在導(dǎo)電層11’的頂部處。開口45包括寬度W45。寬度W45大于感測(cè)表面S28的長(zhǎng)度L28。

在圖9中，半導(dǎo)體塊100的突出結(jié)構(gòu)23接合至ILD層31的表面S31。突出結(jié)構(gòu)23安裝到開口40中。感測(cè)結(jié)構(gòu)25中的感測(cè)件251底部處的表面S25在感測(cè)表面S28上方對(duì)準(zhǔn)。在一些實(shí)施例中，在將半導(dǎo)體塊100與感 測(cè)電極30接合之后，去除圖2中的半導(dǎo)體塊100的部分142。在一些實(shí)施例中，突出結(jié)構(gòu)23的層22由錫制成。導(dǎo)電層11由Cu制成。在使用預(yù)定溫度的加熱操作下，層22與導(dǎo)電層11形成Sn-Cu接合。

通過使用諸如蝕刻的合適的操作的圖案化形成突出半導(dǎo)體21。高度H23可以設(shè)計(jì)為盡可能小的預(yù)定高度，其剛好大于第一鈍化層12的厚度TH12與導(dǎo)電層14的厚度TH14之和。在半導(dǎo)體塊100的形成中減小突出結(jié)構(gòu)23的高度H23增加了高度H23的統(tǒng)一性。增加高度H23的統(tǒng)一性控制可以幫助增加感測(cè)表面S28和表面S25之間的距離的統(tǒng)一性。

在圖10中，示出了制造MEMS的方法404。圖10示出了用于形成圖3中的圖像傳感器300的操作流程。操作414接收半導(dǎo)體襯底1。在圖11中示出了用于操作414的一些示例性實(shí)施例。操作424在半導(dǎo)體襯底1上形成層間介電(ILD)層31。在圖11中示出了用于操作424的一些示例性實(shí)施例。操作434在ILD層31的頂部上形成第一鈍化層12，第一鈍化層12包括開口40。在圖11中示出了用于操作434的一些示例性實(shí)施例。操作444在第一鈍化層12的頂部上形成導(dǎo)電層14，導(dǎo)電層14包括感測(cè)表面S28。在圖12中示出了用于操作444的一些示例性實(shí)施例。操作454在除了感測(cè)表面S28上方的區(qū)域28之外的導(dǎo)電層14上方形成第二鈍化層15。在圖14中示出了用于操作454的一些示例性實(shí)施例。操作464接收包括突出結(jié)構(gòu)23的半導(dǎo)體塊100。在圖15中示出了用于操作464的一些示例性實(shí)施例。操作474在遠(yuǎn)離開口40的導(dǎo)電層14的頂部上接合突出結(jié)構(gòu)23。在圖15中示出了用于操作474的一些示例性實(shí)施例。

圖11示出了在ILD層31的頂部上形成第一鈍化層12。圖案化第一鈍化層12以包括暴露導(dǎo)電層11的開口40。通過如圖8所示的第一鈍化層12的開口45暴露感測(cè)表面S28。在圖11中，感測(cè)表面S28在第一鈍化層12上面并且在圖12中示出。圖案化第一鈍化層12以包括以長(zhǎng)度L40與導(dǎo)電層11重疊的部分。

在圖12中，導(dǎo)電層14被形成為共形地覆蓋在第一鈍化層12、開口40和導(dǎo)電層11上方。導(dǎo)電層14部分地填充開口40以與導(dǎo)電層11接觸。導(dǎo)電層14共形地形成在開口40中，使得形成了導(dǎo)電層14的凹部。感測(cè)表面 S28在第一鈍化層12上面。圖案化導(dǎo)電層14以包括感測(cè)表面S28附近的開口43。在一些實(shí)施例中，開口43形成為環(huán)繞感測(cè)表面S28，使得導(dǎo)電層14的包括感測(cè)表面S28的部分148在感測(cè)結(jié)構(gòu)25下方對(duì)準(zhǔn)。

圖13示出了第二鈍化層15形成為毯式覆蓋在第一鈍化層12和導(dǎo)電層14上方。第二鈍化層15共形地形成在開口43和導(dǎo)電層14的凹部上方，使得第二鈍化層15的凹部形成在開口43上方和導(dǎo)電層14的凹部上方。

在第二鈍化層15的頂部上圖案化抗蝕劑38?？刮g劑38可以是光刻膠以跟隨抗蝕劑38的圖案來圖案化第二鈍化層15。抗蝕劑38包括與感測(cè)表面S28對(duì)準(zhǔn)的開口381，使得可以通過任何合適的蝕刻操作47去除感測(cè)表面S28上方的第二鈍化層15以暴露導(dǎo)電層14的部分148上的感測(cè)表面S28。在一些實(shí)施例中，開口381包括基本等于圖2或圖3中的長(zhǎng)度L28的寬度。

抗蝕劑38包括遠(yuǎn)離感測(cè)表面S28的開口382，以用于去除第二鈍化層15來暴露導(dǎo)電層14。蝕刻操作47去除第二鈍化層15的暴露部分，同時(shí)在蝕刻操作47之后保護(hù)并且保留被抗蝕劑38覆蓋的部分。

在圖14中，圖案化諸如第二鈍化層15的介電層以暴露導(dǎo)電層14的部分148和感測(cè)表面S28。暴露感測(cè)表面S28，使得感測(cè)表面S28上面的區(qū)域28不具有第二鈍化層15。在感測(cè)表面S28外部的第二鈍化層15中形成開口48，以暴露將與如圖15所示的突出結(jié)構(gòu)23接合的導(dǎo)電層14。

在圖15中，半導(dǎo)體塊100的突出結(jié)構(gòu)23插入到開口48中并與導(dǎo)電層14的暴露部分接合。突出結(jié)構(gòu)23安裝到開口48中。感測(cè)件251的表面S25在感測(cè)表面S28上方對(duì)準(zhǔn)。突出結(jié)構(gòu)23以諸如長(zhǎng)度L43的橫向距離遠(yuǎn)離開口40接合在導(dǎo)電層14的頂部上。

在圖16中，示出了制造方法405。圖16示出了用于形成圖4中的圖像傳感器400的操作流程。操作415接收半導(dǎo)體襯底1。在圖17中示出了用于操作415的一些示例性實(shí)施例。操作425在半導(dǎo)體襯底1上形成層間介電(ILD)層31。在圖17中示出了用于操作425的一些示例性實(shí)施例。操作435在ILD層31的頂部上形成第一鈍化層12，第一鈍化層12包括開口40。在圖18中示出了用于操作435的一些示例性實(shí)施例。操作445在 第一鈍化層12上方和導(dǎo)電通孔111上方形成導(dǎo)電層14。在圖21中示出了用于操作445的一些示例性實(shí)施例。操作455接收包括突出結(jié)構(gòu)23的半導(dǎo)體塊100。在圖23中示出了用于操作455的一些示例性實(shí)施例。操作465在開口40上方的導(dǎo)電層14的頂部上接合突出結(jié)構(gòu)23。在圖23中示出了用于操作465的一些示例性實(shí)施例。

類似于圖6，圖17包括半導(dǎo)體襯底1和形成在半導(dǎo)體襯底1的頂部上的ILD層31。通過任何合適的沉積操作在ILD層31的頂部上形成第一鈍化層12。在第一鈍化層12的頂部上圖案化抗蝕劑38。

可以圖案化第一鈍化層12以具有圖4中的開口40?？梢允褂萌魏魏线m的操作(包括本文描述的一些操作)形成第一鈍化層12。在圖17中，在一個(gè)實(shí)例中，通過諸如旋涂的合適的操作在第一鈍化層12上方形成諸如抗蝕劑38的光刻膠層，并且通過適當(dāng)?shù)墓饪虉D案化方法進(jìn)行圖案化以形成光刻膠特征。然后，可以通過蝕刻操作47將光刻膠特征轉(zhuǎn)印到一些下面的層(即，第一鈍化層12)以形成圖4中的開口40。

還可以通過其他適當(dāng)?shù)姆椒?諸如無掩模光刻、電子束寫入、離子束寫入和/或分子壓印)來實(shí)施或替換光刻操作。在一些實(shí)施例中，光刻操作可以包括在第一鈍化層12上方形成光刻膠層、將光刻膠暴露為圖案、執(zhí)行曝光后烘焙操作以及顯影光刻膠38來形成包括光刻膠的掩模元件。然后，可以使用反應(yīng)離子蝕刻(RIE)操作和/或其他蝕刻操作來蝕刻第一鈍化層12。蝕刻操作47可以包括干蝕刻、濕蝕刻和/或其他蝕刻方法(如，反應(yīng)離子蝕刻)。蝕刻操作47還可以是純化學(xué)(等離子體蝕刻)、純物理(離子銑削)和/或它們的組合。蝕刻操作47去除第一鈍化層12的一些暴露部分，使得暴露下面的導(dǎo)電層11一些部分。

在一些實(shí)施例中，蝕刻操作47是選擇性蝕刻。選擇性蝕刻可以使用HBr和/或Cl₂作為一些蝕刻氣體。在一些實(shí)施例中，可以調(diào)整蝕刻操作中使用的偏壓以允許更好地控制蝕刻方向來得到期望的蝕刻輪廓，從而形成圖18中的開口40。在圖17中，在一些實(shí)施例中，蝕刻操作47可以包括選擇性蝕刻，與第一鈍化層12相比具有對(duì)于下面的導(dǎo)電層11的更低的蝕刻比率。不同的蝕刻劑可以用于蝕刻不同的材料組成。可以設(shè)計(jì)用于蝕刻 的操作參數(shù)的不同組合。在一些實(shí)施例中，選擇性蝕刻還可以使用首先侵蝕第一鈍化層12而不侵蝕或者較慢地侵蝕下面的導(dǎo)電層11的蝕刻劑。一些蝕刻操作可以包括回蝕操作。在圖18中，形成開口40以暴露下面的導(dǎo)電層11。

在一些實(shí)施例中，蝕刻操作47包括濕蝕刻或干蝕刻。干蝕刻操作可以在蝕刻室中實(shí)施。在一些實(shí)施例中，可以通過調(diào)整一些操作參數(shù)(包括射頻(RF)源功率、偏置功率、電極大小、壓力、流速、蝕刻持續(xù)時(shí)間、晶圓溫度、其他合適的操作參數(shù)和/或它們的組合)來控制不同部件的各種尺寸，諸如第一鈍化層12的厚度TH12或?qū)挾萕111。干蝕刻操作可以實(shí)施含氧氣體、含氟氣體(如，CF₄、SF₆、CH₂F₂、CHF₃和/或C₂F₆)、含氯氣體(如，Cl₂、CHCl₃、CCl₄和/或BCl₃)、含溴氣體(如，HBr、He和/或CHBR₃)、含碘氣體、其他合適的氣體和/或等離子體和/或它們的組合。在一些實(shí)施例中，干蝕刻操作利用O₂等離子體處理和/或O₂/N₂等離子體處理。此外，可以執(zhí)行干蝕刻操作以持續(xù)合適的時(shí)間。

在圖19中，在導(dǎo)電層11上方并且在第一鈍化層12的開口40中沉積導(dǎo)電層110，以形成導(dǎo)電通孔111。導(dǎo)電通孔111和導(dǎo)電層110由與導(dǎo)電層11類似的導(dǎo)電材料或一些其他的材料制成。在一些實(shí)施例中，導(dǎo)電通孔111包括與圖4中的導(dǎo)電層14不同的導(dǎo)電材料。導(dǎo)電通孔111可以包括諸如銅(Cu)或鎢(W)的導(dǎo)電材料。

通過合適的沉積操作，由導(dǎo)電材料填充第一鈍化層12的開口40。在一些實(shí)施例中，同時(shí)沉積和蝕刻可以形成導(dǎo)電層110。在一些實(shí)施例中，可以對(duì)于附加的層執(zhí)行附加的沉積操作。一些沉積操作可以包括化學(xué)汽相沉積(CVD)或物理汽相沉積(PVD)。

在圖20中，CMP操作49降低圖19中的第一鈍化層12上方的導(dǎo)電層110。通過CMP操作49去除導(dǎo)電層110，使得暴露第一鈍化層12的頂側(cè)T12和導(dǎo)電通孔111的頂側(cè)T111。通過CMP操作49，導(dǎo)電通孔111的頂側(cè)T111形成為與第一鈍化層12的頂側(cè)T12基本共面。導(dǎo)電通孔111的頂側(cè)T111基本平滑并且平坦。導(dǎo)電通孔111形成為與下方的導(dǎo)電層11電耦接。導(dǎo)電層11還可以稱為ILD層31中的導(dǎo)電路徑。

在圖21中，導(dǎo)電層14形成在第一鈍化層12和導(dǎo)電通孔111的頂部上。導(dǎo)電層14沉積在導(dǎo)電通孔111的頂側(cè)T111上方，使得導(dǎo)電通孔111與導(dǎo)電層14電耦接。圖案化導(dǎo)電層14以暴露第一鈍化層12的一部分。圖案化導(dǎo)電層14以形成與圖12類似的感測(cè)表面S28。

圖案化導(dǎo)電層14，使得導(dǎo)電通孔111上方的導(dǎo)電層14保持為覆蓋在導(dǎo)電通孔111的頂部上。導(dǎo)電層14包括開口43以形成感測(cè)表面S28。在一些實(shí)施例中，導(dǎo)電層14形成在外圍附加以用作接合襯墊。

在圖22中，第二鈍化層15部分地形成在導(dǎo)電層14和第一鈍化層12上方。第二鈍化層15毯式沉積在導(dǎo)電層14和第一鈍化層12上方。類似于圖13和圖14，通過包括蝕刻的合適的光刻操作圖案化第二鈍化層15，以暴露感測(cè)表面S28。去除第二鈍化層15的位于導(dǎo)電層14的部分148上方的部分，使得感測(cè)表面S28上方?jīng)]有介電材料。鄰近導(dǎo)電層14的部分148的第二鈍化層15與部分148共面。

圖案化第二鈍化層15以形成遠(yuǎn)離感測(cè)表面S28的開口48。在一些實(shí)施例中，蝕刻操作包括濕蝕刻操作。濕蝕刻操作可以利用氫氟酸(HF)溶液來用于HF浸泡操作。在一些實(shí)施例中，濕蝕刻操作可以向中間半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)施加稀釋的氫氟酸。在一些實(shí)施例中，濕蝕刻操作包括暴露于包含氫氧化銨的氫氧化物溶液、稀釋的HF、去離子水和/或其他合適的蝕刻劑溶液。

圖22類似于圖14，但是在圖22中，第二鈍化層15的開口48形成在開口40內(nèi)部的導(dǎo)電通孔111上方。在一些實(shí)施例中，在圖23中，開口48包括基本大于導(dǎo)電通孔111的寬度W111的寬度W48。在一些實(shí)施例中，寬度W48大于圖4中的突出結(jié)構(gòu)23的寬度W23。

在圖23中，半導(dǎo)體塊100耦接至感測(cè)電極37。圖23類似于圖15，但是突出結(jié)構(gòu)23設(shè)置在導(dǎo)電通孔111上方。突出結(jié)構(gòu)23安裝到開口48中并通過加熱操作與導(dǎo)電層14接合。圖23類似于圖9或圖15，但是在圖23和圖15中，層22和導(dǎo)電層14之間的接合可以是在更高的溫度(其高于圖9中用于接合Cu-Sn接合的預(yù)定溫度)下形成的Ge-AlCu接合。MEMS 100接合至感測(cè)電極37，使得表面S23在感測(cè)表面S28上方相距高度H23。

本發(fā)明的一些實(shí)施例提供了一種微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)。該MEMS包括半導(dǎo)體塊。半導(dǎo)體塊包括突出結(jié)構(gòu)。突出結(jié)構(gòu)包括底面。半導(dǎo)體塊包括感測(cè)結(jié)構(gòu)。半導(dǎo)體襯底包括導(dǎo)電區(qū)域。導(dǎo)電區(qū)域包括位于感測(cè)結(jié)構(gòu)下方的第一表面。第一表面與底面基本共面。介電區(qū)域包括未設(shè)置在第一表面上方的第二表面。

本發(fā)明的一些實(shí)施例提供了一種微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)。該MEMS包括半導(dǎo)體塊。半導(dǎo)體塊包括突出結(jié)構(gòu)。突出結(jié)構(gòu)包括底面。半導(dǎo)體塊包括感測(cè)結(jié)構(gòu)。半導(dǎo)體襯底包括導(dǎo)電層。導(dǎo)電層包括感測(cè)結(jié)構(gòu)下方的第一表面。第一表面與底面基本共面。上部鈍化層包括與第一表面相鄰的第二表面。下部鈍化層在導(dǎo)電層和上部鈍化層下方。下部鈍化層包括不位于感測(cè)結(jié)構(gòu)下方的開口。

本發(fā)明的一些實(shí)施例提供了一種制造微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)的方法。該方法包括：接收半導(dǎo)體襯底；在半導(dǎo)體襯底上方形成導(dǎo)電層，導(dǎo)電層包括感測(cè)表面；在導(dǎo)電層上方形成介電層；去除介電層的位于感測(cè)表面上方的部分，使得暴露感測(cè)表面；在感測(cè)表面上方接收包括感測(cè)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體塊。

上面論述了若干實(shí)施例的部件，使得本領(lǐng)域技術(shù)人員可以更好地理解本發(fā)明的各個(gè)方面。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，他們可以容易地使用本發(fā)明作為基礎(chǔ)來設(shè)計(jì)或修改其他用于達(dá)到與本文所介紹實(shí)施例相同的目的和/或?qū)崿F(xiàn)相同優(yōu)點(diǎn)的工藝和結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)該意識(shí)到，這種等效構(gòu)造不背離本發(fā)明的精神和范圍，并且在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以進(jìn)行多種變化、替換和改變。