本揭露是關(guān)于一種微機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其制造方法，特別是一種具有排氣元件的微機(jī)電系統(tǒng)封裝。

背景技術(shù)：

在過去十年間，微機(jī)電系統(tǒng)(micro-electromechanicalsystem；mems)元件已越來(lái)越廣泛使用于電子元件中(如手機(jī)、感應(yīng)器等等)。微機(jī)電系統(tǒng)元件包含機(jī)械及電子特征，可用于感應(yīng)物理外力或物理量(如：加速度、輻射等等)，及/或控制物理量(如：流體)。舉例而言，微機(jī)電系統(tǒng)元件可包含微感應(yīng)器及促動(dòng)器。微感應(yīng)器將機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)換為電子信號(hào)，而微促動(dòng)器將電子信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)械信號(hào)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本揭露的一實(shí)施例是關(guān)于一種制造微機(jī)電系統(tǒng)封裝的方法。包含形成排氣元件于互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體基板的鈍化層內(nèi)。形成排氣阻層以覆蓋排氣元件。移除覆蓋在排氣元件上方的排氣阻層。連接微機(jī)電系統(tǒng)基板至互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體基板的前側(cè)，以將第一微機(jī)電系統(tǒng)元件封閉至第一空腔中，并將第二微機(jī)電系統(tǒng)元件封閉至第二空腔中，其中在移除排氣阻層后，排氣元件釋放氣體至第二空腔內(nèi)以增加第二空腔內(nèi)的第二壓力，使第二壓力大于第一空腔內(nèi)的第一壓力。

本揭露的另一實(shí)施例是關(guān)于一種制造微機(jī)電系統(tǒng)封裝的方法。包含形成排氣元件于互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體基板的前側(cè)。形成排氣阻層以覆蓋排氣元件。對(duì)該互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體基板執(zhí)行熱制程。移除覆蓋在排氣元件上方的排氣阻層。連接微機(jī)電系統(tǒng)基板至互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體基板，以將第一微機(jī)電系統(tǒng)元件封閉于具有第一壓力的第一空腔中，并將第二微機(jī)電系統(tǒng)元件封閉于具有第二壓力的第二空腔中。在移除排氣阻層后，排氣元件釋放氣體至第二空腔內(nèi)以增加第二空腔內(nèi)的第二壓力。

本揭露的又一實(shí)施例是關(guān)于一種微機(jī)電系統(tǒng)封裝。微機(jī)電系統(tǒng)封裝包含互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體基板、微機(jī)電系統(tǒng)基板，以及排氣元件?；パa(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體基板包含配置于基板上的鈍化層。微機(jī)電系統(tǒng)基板連接至互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體基板，并將第一微機(jī)電系統(tǒng)元件封閉于具有第一壓力的第一空腔中，且將第二微機(jī)電系統(tǒng)元件封閉于具有第二壓力的第二空腔中。排氣元件配置于鈍化層中并暴露至第二空腔。在互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體基板與微機(jī)電系統(tǒng)基板的連接制程期間或之后，排氣元件配置于釋放一氣體至第二空腔內(nèi)以增加第二空腔的第二壓力，使第二壓力大于第一空腔的第一壓力。

附圖說明

閱讀以下詳細(xì)敘述并搭配對(duì)應(yīng)的附圖，可了解本發(fā)明實(shí)施例的多個(gè)樣態(tài)。應(yīng)注意，根據(jù)業(yè)界中的標(biāo)準(zhǔn)做法，多個(gè)特征并非按比例繪制。事實(shí)上，多個(gè)特征的尺寸可任意增加或減少以利于討論的清晰性。

圖1為本揭露的部分實(shí)施例的具有用于調(diào)整空腔的壓力的排氣元件的微機(jī)電系統(tǒng)封裝的截面圖；

圖2為本揭露的其他實(shí)施例的具有用于調(diào)整空腔的壓力的排氣元件的微機(jī)電系統(tǒng)封裝的截面圖；

圖3至圖10為本揭露的部分實(shí)施例的形成具有用于調(diào)整空腔的壓力的排氣元件的微機(jī)電系統(tǒng)封裝的方法的截面圖；

圖11為本揭露的部分實(shí)施例的形成具有用于調(diào)整空腔的壓力的排氣元件的微機(jī)電系統(tǒng)封裝的方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

以下發(fā)明實(shí)施例提供眾多不同的實(shí)施例或范例，用于實(shí)施本案提供的主要內(nèi)容的不同特征。下文描述一特定范例的組件及配置以簡(jiǎn)化本發(fā)明實(shí)施例。當(dāng)然，此范例僅為示意性，且并不擬定限制。舉例而言，以下描述“第一特征形成在第二特征的上方或之上”，于實(shí)施例中可包括第一特征與第二特征直接接觸，且亦可包括在第一特征與第二特征之間形成額外特征使得第一特征及第二特征無(wú)直接接觸。此外，本發(fā)明實(shí)施例可在各范例中重復(fù)使用元件符號(hào)及/或字母。此重復(fù)的目的在于簡(jiǎn)化及厘清，且其自身并不規(guī)定所討論的各實(shí)施例及/或配置之間的關(guān)系。

此外，空間相對(duì)術(shù)語(yǔ)，諸如“下方(beneath)”、“以下(below)”、“下部(lower)”、“上方(above)”、“上部(upper)”等等在本文中用于簡(jiǎn)化描述，以描述如附圖中所圖示的一個(gè)元件或特征結(jié)構(gòu)與另一元件或特征結(jié)構(gòu)的關(guān)系。除了描繪圖示的方位外，空間相對(duì)術(shù)語(yǔ)也包含元件在使用中或操作下的不同方位。此設(shè)備可以其他方式定向(旋轉(zhuǎn)90度或處于其他方位上)，而本案中使用的空間相對(duì)描述詞可相應(yīng)地進(jìn)行解釋。

微機(jī)電系統(tǒng)元件的操作一般而言取決于包圍微機(jī)電系統(tǒng)的環(huán)境。為了強(qiáng)化微機(jī)電系統(tǒng)的操作，微機(jī)電系統(tǒng)在具有特定壓力的環(huán)境下操作以促進(jìn)量測(cè)。例如，微機(jī)電振動(dòng)式陀螺儀操作于相對(duì)低壓(如：高真空)的環(huán)境時(shí)具有較佳的量測(cè)效果，因?yàn)榈蛪涵h(huán)境可增強(qiáng)待測(cè)質(zhì)量的位移量所轉(zhuǎn)換成的信號(hào)。相反地，微機(jī)電系統(tǒng)加速器操作于相對(duì)高壓的環(huán)境下，由于背景干擾被轉(zhuǎn)換為雜訊，因此相對(duì)地削弱了強(qiáng)待測(cè)質(zhì)量的位移量所轉(zhuǎn)換成的信號(hào)。

因此，微機(jī)電系統(tǒng)元件設(shè)置在具有調(diào)控壓力的空腔內(nèi)。當(dāng)一種微機(jī)電系統(tǒng)元件在晶圓上時(shí)，晶圓級(jí)封端制程可用于形成具有所欲的壓力的空腔。然而，若有多種微機(jī)電系統(tǒng)元件在同一晶圓上時(shí)，使用晶圓級(jí)封端制程形成具有不同壓力的空腔是具有難度的，由于這種封端制程將空腔以及周邊的環(huán)境形成同一壓力。欲整合不同壓力的微機(jī)電系統(tǒng)元件需執(zhí)行額外的封裝制程，分別形成具有不同壓力的空腔。然而，由于制程時(shí)間以及制程步驟的數(shù)量的增加，額外的封裝制程增加了生產(chǎn)成本。此外，由于需要額外的導(dǎo)線骨架，元件的尺寸也相應(yīng)提升。

本揭露是關(guān)于一種包含排氣元件的微機(jī)電系統(tǒng)封裝以及制造方法，將排氣元件引入空腔中，透過排氣以調(diào)整空腔內(nèi)的壓力。于部分實(shí)施例中，微機(jī)電系統(tǒng)封裝包含互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體(complementarymetaloxidesemiconductor；cmos)基板，互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體基板具有位于半導(dǎo)體基板上的鈍化層。且互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體基板與微機(jī)電系統(tǒng)基板連接，將第一微機(jī)電系統(tǒng)元件封閉于具有第一壓力的第一空腔內(nèi)，并將第二微機(jī)電系統(tǒng)元件封閉于具有第二壓力的第二空腔內(nèi)。排氣元件配置于鈍化層內(nèi)并暴露于第二空腔，并釋放氣體至第二空腔內(nèi)以增加第二空腔內(nèi)的第二壓力。通過排氣元件釋放氣體，第二空腔的第二壓力可調(diào)整為大于第一空腔的第一壓力，借此在同一基板上形成具有不同壓力的空腔。

圖1為本揭露的部分實(shí)施例的具有用于調(diào)整空腔的壓力的排氣元件的微機(jī)電系統(tǒng)封裝100的截面圖。微機(jī)電系統(tǒng)封裝100包含互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體基板102。鈍化層114配置于基板112上。排氣元件110配置于鈍化層114內(nèi)。

微機(jī)電系統(tǒng)基板104與互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體基板102連接。微機(jī)電系統(tǒng)基板104包含位于第一空腔116內(nèi)的微機(jī)電系統(tǒng)元件106，以及位于第二空腔118內(nèi)的微機(jī)電系統(tǒng)元件108。于部分實(shí)施例中，第一微機(jī)電系統(tǒng)元件106與第二微機(jī)電系統(tǒng)元件108配置于微機(jī)電系統(tǒng)層124內(nèi)(如：半導(dǎo)體材料的摻雜層)。微機(jī)電系統(tǒng)層124的前側(cè)可透過第一連接金屬層120及第二連接金屬層122與鈍化層114連接。于部分實(shí)施例中，封端基板130與微機(jī)電系統(tǒng)層124的后側(cè)連接以氣密第一空腔116及第二空腔118。第一空腔116透過氣密具有第一壓力，第二空腔118透過氣密具有第二壓力。于部分實(shí)施例中，排氣元件110暴露于第二空腔118，并在高溫?zé)嶂瞥唐陂g(如：在具有高于或等于200度的溫度的制程期間)釋放氣體至第二空腔118內(nèi)，以增加第二空腔118內(nèi)的第二壓力。例如，排氣元件110可在互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體基板102與微機(jī)電系統(tǒng)基板104的連接制程期間或之后釋放氣體至第二空腔118內(nèi)，借此使第二壓力大于第一壓力。

圖2為本揭露的其他實(shí)施例的具有用于調(diào)整空腔的壓力的排氣元件的微機(jī)電系統(tǒng)封裝的截面圖。微機(jī)電系統(tǒng)封裝200包含互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體基板102以及微機(jī)電系統(tǒng)基板104。微機(jī)電系統(tǒng)基板104與互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體基板102連接，并包圍第一空腔116內(nèi)的第一微機(jī)電系統(tǒng)元件106以及第二空腔118內(nèi)的第二微機(jī)電系統(tǒng)元件108。

排氣元件110配置于第二空腔118內(nèi)，并釋放氣體至第二空腔118內(nèi)以增加第二空腔118內(nèi)的第二壓力，使得第二壓力大于第一空腔116內(nèi)的第一壓力。于部分實(shí)施例中，第一空腔116經(jīng)氣密并填入第一氣體，且第一氣體具有第一壓力。而第二空腔118經(jīng)氣密填入第二氣體，第二氣體具有第二壓力。排氣元件110配置于釋放氣體至第二空腔118內(nèi)以增加第二空腔118內(nèi)的第二壓力，使第二壓力大于第一壓力。通過獨(dú)立調(diào)整第一空腔116及第二空腔118內(nèi)的壓力，可增強(qiáng)微機(jī)電系統(tǒng)封裝200的效能。例如，移動(dòng)感應(yīng)器具有第一微機(jī)電系統(tǒng)元件106以及第二微機(jī)電系統(tǒng)元件108，其中第一微機(jī)電系統(tǒng)元件106具有加速器，第二微機(jī)電系統(tǒng)元件108具有陀螺儀。通過獨(dú)立調(diào)整第一空腔116以及第二空腔118內(nèi)的壓力，可優(yōu)化第一微機(jī)電系統(tǒng)元件106以及第二微機(jī)電系統(tǒng)元件108(如：加速器及陀螺儀)的功能，并強(qiáng)化移動(dòng)感應(yīng)器的效能。

互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體基板102包含多個(gè)配置于基板112上的半導(dǎo)體元件132(如：晶體管、電容、電阻、電感、二極管等等)。于部分實(shí)施例中，互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體基板102包含多個(gè)互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體元件，配置于提供如模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換、放大器、儲(chǔ)存、濾波器等功能。于部分實(shí)施例中，基板112可為塊體半導(dǎo)體晶圓如輕摻雜硅晶圓?；?12亦可經(jīng)植入而形成二元化合物基板(如：砷化鎵)、三元化合物基板(如：砷化鎵鋁)，或其他多元化合物晶圓。此外，基板112亦可包含非半導(dǎo)體材料，如絕緣體上硅(silicon-on-insulator；soi)的氧化物、部分絕緣體上硅基板、多晶硅、非晶硅，或其他有機(jī)材料。于部分實(shí)施例中，基板112可包含多個(gè)晶圓或晶片彼此堆迭或接合。

多個(gè)金屬內(nèi)連接層134配置于位于基板112上方的介電結(jié)構(gòu)136，且包含金屬導(dǎo)線層及導(dǎo)孔。多個(gè)金屬內(nèi)連接層134可包含導(dǎo)電金屬材料，如銅、鋁、鎢等等。介電結(jié)構(gòu)136可具有多個(gè)層間介電質(zhì)(inter-leveldielectric；ild)層，層間介電質(zhì)層包含一個(gè)或多個(gè)低介電常數(shù)(low-k)層、超低介電常數(shù)(ultra-low-k)層、極低介電常數(shù)(extremelow-k)層，及/或其他二氧化硅層。

鈍化層114配置于多個(gè)金屬內(nèi)連接層134及介電結(jié)構(gòu)136上方。鈍化層114配置于保護(hù)下方的層，避免在形成微機(jī)電系統(tǒng)封裝200的過程中遭破壞。于部分實(shí)施例中，鈍化層114包含高密度等離子介電層，例如高密度等離子氧化層。排氣元件110配置于鈍化層114的溝槽中，且具有上表面暴露于第二空腔118。于部分實(shí)施例中，排氣元件110與鈍化層114為相同材料，如高密度等離子氧化層。于部分其他實(shí)施例中，排氣元件110與鈍化層114為不同材料。

于部分實(shí)施例中，硬質(zhì)遮罩層140形成于鈍化層114的上方。硬質(zhì)遮罩層140配置于協(xié)助鈍化層114的圖案化。排氣元件110的上表面可與硬質(zhì)遮罩層140共平面。于部分實(shí)施例中，導(dǎo)電層138(如：氮化鈦層)配置于鈍化層114與多個(gè)金屬內(nèi)連接層134及/或介電結(jié)構(gòu)136之間。導(dǎo)電層138配置于作為互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體基板102的電荷平衡層。

于部分實(shí)施例中，微機(jī)電系統(tǒng)基板104包含微機(jī)電系統(tǒng)層124及封端基板130。微機(jī)電系統(tǒng)層124的前表面面向互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體基板102，而微機(jī)電系統(tǒng)層124的相對(duì)于前表面的后表面與封端基板130連接。于部分實(shí)施例中，封端基板130與微機(jī)電系統(tǒng)層124透過共晶(eutectic)連接，如半導(dǎo)體-金屬連接(semiconductor-to-metalbonding)或金屬-金屬連接(metal-to-metalbonding)。于部分實(shí)施例中，封端基板130包含第一溝槽126及第二溝槽128，第一溝槽126及第二溝槽128位于封端基板130的面向微機(jī)電系統(tǒng)層124的前側(cè)。第一溝槽126及第二溝槽128分別為第一空腔116及第二空腔118的一部分。于部分實(shí)施例中，介電襯層146可共形地沿著封端基板130的前表面形成，且包含第一溝槽126及第二溝槽128的表面。于部分實(shí)施例中，封端基板130可透過介電襯層146與微機(jī)電系統(tǒng)層124連接。

于部分實(shí)施例中，互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體基板102與微機(jī)電系統(tǒng)基板104透過多個(gè)金屬內(nèi)連接層134的第一連接金屬層134a以及微機(jī)電系統(tǒng)基板104的第二連接金屬層144連接。第一連接金屬層134a配置于鈍化層114與介電結(jié)構(gòu)136之間。第二連接金屬層144可延伸并穿越硬質(zhì)遮罩層140及鈍化層114并于連接介面接觸第一連接金屬層134a。于部分實(shí)施例中，第二連接金屬層144配置于延伸出微機(jī)電系統(tǒng)層124的凸出部142上。于部分其他實(shí)施例中，第二連接金屬層144可共形地沿著凸出部142的側(cè)壁及底面形成。

圖3至圖10為本揭露的部分實(shí)施例的形成具有用于調(diào)整空腔的壓力的排氣元件的微機(jī)電系統(tǒng)封裝的方法的截面圖300至1000。

如圖3的截面圖300所示，提供基板112。于不同實(shí)施例中，基板112可包含任何型態(tài)的半導(dǎo)體本體(如：硅/互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體塊體、硅鍺、絕緣體上半導(dǎo)體等等)，諸如半導(dǎo)體晶圓或一個(gè)或多個(gè)晶圓上的晶片，亦可包含任形成于基板112上方及/或與基板112連接的何其他型態(tài)的半導(dǎo)體及/或磊晶層。于部分實(shí)施例中，多個(gè)半導(dǎo)體元件及多個(gè)金屬內(nèi)連接層(位于包含一個(gè)或多個(gè)層間介電質(zhì)層的介電結(jié)構(gòu)內(nèi))可形成于基板112上方，以形成互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體基板112。多個(gè)金屬內(nèi)連接層的形成方法為：通過選擇性將層間介電質(zhì)暴露于蝕刻劑(如：四氟化碳(cf4)、三氟甲烷(chf3)、八氟環(huán)丁烷(c4f8)、氫氟酸(hf)等等)以形成溝槽或?qū)Э?，并在溝槽或?qū)Э滋畛鋵?dǎo)電金屬材料，如銅、鋁、鎢等。于部分實(shí)施例中，可使用化學(xué)機(jī)械研磨(chemicalmechanicalpolishing；cmp)制程以移除層間介電質(zhì)層上表面的過多的金屬材料。

鈍化層114形成于基板112的上方。鈍化層114可通過沉積制程形成，如化學(xué)氣相沉積(chemicalvapordeposition；cvd)、物理氣相沉積(physicalvapordeposition；pvd)，或原子層沉積(atomiclayerdeposition；ald)等。于部分實(shí)施例中，鈍化層114可通過等離子輔助化學(xué)氣相沉積(plasmaenhancedchemicalvapordeposition；pecvd)形成。于部分實(shí)施例中，硬質(zhì)遮罩層140形成于鈍化層114的上方。硬質(zhì)遮罩層140可通過沉積制程形成，并配合光阻遮罩以及光微影制程進(jìn)行圖案化。

如圖4所示的截面圖400，硬質(zhì)遮罩層140及鈍化層114經(jīng)過圖案化以形成溝槽，其中溝槽的位置為后續(xù)步驟中制造微機(jī)電系統(tǒng)元件的空腔覆蓋的位置。溝槽接著填充排氣元件110。于部分實(shí)施例中，排氣元件110通過等離子輔助化學(xué)氣相沉積在鈍化層114上方沉積排氣層而形成。移除位于硬質(zhì)遮罩層140的上表面的排氣層，并保留鈍化層114內(nèi)的排氣層。于部分實(shí)施例中，排氣元件110與硬質(zhì)遮罩層140的上表面共平面。

如圖5所示的截面圖500，排氣阻層302形成于排氣元件110與硬質(zhì)遮罩層140上方。于部分實(shí)施例中，排氣阻層302可通過沉積制程形成，如化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積，或原子層沉積。排氣阻層302覆蓋排氣元件110并阻止氣體自排氣元件110排出。于部分實(shí)施例中，排氣元件110與鈍化層114為相同材料。然而，不同于鈍化層114之處為，鈍化層114暴露于部分熱制程。而排氣阻層302形成后即覆蓋排氣元件110，使得排氣過程在連接制程期間或之后可通過排氣元件110更有效率地執(zhí)行，并調(diào)控空腔的壓力。

如圖6所示的截面圖600，對(duì)排氣阻層302、硬質(zhì)遮罩層140，及鈍化層114執(zhí)行第二圖案化制程以形成多個(gè)連接溝槽，以在基板112內(nèi)的元件和微機(jī)電系統(tǒng)基板(于圖9的步驟中形成)間提供電連接。第二圖案化制程包含蝕刻制程，可包含干蝕刻(如：等離子蝕刻劑、反應(yīng)式離子蝕刻(reactiveionetching；rie)劑)或濕蝕刻(如：氫氟酸)。于部分實(shí)施例中，多個(gè)連接溝槽304透過蝕刻制程穿越形成于鈍化層114內(nèi)。于其他實(shí)施例中，通過形成連接溝槽304，可曝露預(yù)先形成的金屬層?？蓪?duì)金屬層執(zhí)行額外安排的制程，如平坦化或清潔制程，以用于后續(xù)的連接制程。

如圖7所示的截面圖700，第一連接襯墊306形成于互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體基板102上方。于部分實(shí)施例中，第一連接襯墊306共形地沿著連接溝槽304的表面形成。于部分其他實(shí)施例中，第一連接襯墊306可延伸至排氣阻層302上方。第一連接襯墊306可透過包含熱制程的沉積制程形成(如化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積，或原子層沉積)。于部分實(shí)施例中，鈍化層114可于熱制程期間釋放氣體308，而排氣元件110透過排氣阻層302保護(hù)。

如圖8所示的截面圖800，移除排氣阻層302以曝露排氣元件110。于部分實(shí)施例中，排氣阻層302通過干蝕刻(如：等離子蝕刻劑、反應(yīng)式離子蝕刻劑)進(jìn)行蝕刻，并接著執(zhí)行濕式清理制程。

如圖9所示的截面圖900，預(yù)先形成微機(jī)電系統(tǒng)基板104。于部分實(shí)施例中，微機(jī)電系統(tǒng)基板104的預(yù)先形成包含對(duì)封端基板130進(jìn)行選擇性蝕刻并在封端基板130的前表面形成第一溝槽126及第二溝槽128。于部分實(shí)施例中，封端基板130還包含凸出自第一溝槽126及第二溝槽128的橫向表面的防黏著凸塊(anti-stictionbump)312。防黏著凸塊312配置于減少封端基板130與第一溝槽126及第二溝槽128內(nèi)的微機(jī)電系統(tǒng)元件之間的附著。介電襯層146可沿著封端基板130的前表面形成。于部分實(shí)施例中，介電襯層146包含通過熱制程形成的氧化物(如二氧化硅)。于其他實(shí)施例中，介電襯層146包含由沉積制程(如化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積，或原子層沉積)形成的氧化物(如二氧化硅)。于部分實(shí)施例中，介電襯層146可沿著第一溝槽126及第二溝槽128的表面延伸。

微機(jī)電系統(tǒng)層124(如：微機(jī)電系統(tǒng)基板)可連接于介電襯層146上方以形成一個(gè)或多個(gè)位于封端基板130和微機(jī)電系統(tǒng)層124之間的空腔。于部分實(shí)施例中，微機(jī)電系統(tǒng)層124可透過融合連接制程(fusionbondingprocess)與介電襯層146連接。于部分實(shí)施例中，微機(jī)電系統(tǒng)層124經(jīng)圖案化以形成第一微機(jī)電系統(tǒng)元件106及第二微機(jī)電系統(tǒng)元件108。

如圖10所示的截面圖1000，連接結(jié)構(gòu)314形成于微機(jī)電系統(tǒng)基板104上，例如位于微機(jī)電系統(tǒng)層104的上表面。于不同實(shí)施例中，連接結(jié)構(gòu)314可通過沉積制程形成，如化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積，或原子層沉積。微機(jī)電系統(tǒng)基板104連接至互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體基板102。微機(jī)電系統(tǒng)基板104可通過高溫連接制程連接至互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體基板102。高溫連接制程造成排氣元件110釋放氣體至第二空腔118以改變第二空腔118內(nèi)的壓力p2。

例如，于部分實(shí)施例中，微機(jī)電系統(tǒng)層124與互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體基板102的連接是透過共晶連接連接襯墊306及連接結(jié)構(gòu)314。于部分實(shí)施例中，共晶連接包含半導(dǎo)體材料與金屬材料間的半導(dǎo)體-金屬連接。于部分實(shí)施例中，半導(dǎo)體材料包含硅、鍺、硅鍺，或其他半導(dǎo)體材料的至少一者。于部分實(shí)施例中，金屬材料包含鋁、銅、鈦、鉭、金、鎳、錫，或其他金屬的至少一者。另一種共晶連接為兩金屬材料之間的金屬-金屬連接，兩金屬各包含鋁、銅、鈦、鉭、金、鎳、錫，或其他金屬的至少一者。連接的材料在退火制程中彼此產(chǎn)生壓力以形成材料的共晶面。例如，鍺與鋁之間的共晶連接于退火溫度約400度至450度時(shí)形成。

連接制程的執(zhí)行具有第一氣體壓力p1(如：連接制程中制程腔內(nèi)的壓力)，使得第一空腔116與第二空腔118初始具有第一氣體壓力p1。在連接制程期間，排氣元件110在相對(duì)高溫環(huán)境下釋放第二氣體310，以增加第二空腔118內(nèi)的壓力成為具有較大的壓力p2。于部分實(shí)施例中，可執(zhí)行額外的熱制程以進(jìn)一步促使排氣元件110進(jìn)行排氣并增加第二空腔118內(nèi)的壓力。因此，排氣元件110具有在連接制程(且不需要對(duì)微機(jī)電系統(tǒng)基板104及/或互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體基板102執(zhí)行額外制程步驟及/或結(jié)構(gòu)的破壞)期間及/或之后調(diào)控第二空腔118內(nèi)的壓力的能力。

圖11為本揭露的部分實(shí)施例的形成具有用于調(diào)整空腔的壓力的排氣元件的微機(jī)電系統(tǒng)封裝的方法的流程圖。

即便方法1100已于圖3至圖10中描述，然應(yīng)了解方法1100并不限定于圖3至圖10所描述的結(jié)構(gòu)，且可獨(dú)立于圖3至圖10所描述的結(jié)構(gòu)。相似地，應(yīng)了解圖3至圖10所述的結(jié)構(gòu)并不限制于方法1100，且可獨(dú)立于方法1100。且，揭露的方法(如方法1100)將于后續(xù)透過一系列步驟或事件描述，然應(yīng)了解這些步驟與事件的順序并不用于限制本揭露。例如，部分步驟可具有不同順序及/或可由其他未于本揭露所描述的步驟同時(shí)進(jìn)行。此外，并非所有步驟皆須在本揭露的實(shí)施例或態(tài)樣中執(zhí)行。再者，本揭露所描述的一個(gè)或多個(gè)步驟亦可分為一個(gè)或多個(gè)分離的步驟或相態(tài)。

于步驟1102中，在互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體基板上方形成鈍化層，并圖案化鈍化層。在形成鈍化層之前，可在互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體基板內(nèi)形成多個(gè)半導(dǎo)體元件及多個(gè)金屬內(nèi)連接層，其中金屬內(nèi)連接層位于具有多個(gè)層間介電質(zhì)層的介電結(jié)構(gòu)內(nèi)?？稍阝g化層上方形成硬質(zhì)遮罩層并圖案化。圖3的截面圖300為對(duì)應(yīng)步驟1102的部分實(shí)施例。

于步驟1104中，在鈍化層的溝槽內(nèi)形成排氣元件。于部分實(shí)施例中，排氣元件形成與圖案化的位置對(duì)應(yīng)到后續(xù)形成欲加壓的微機(jī)電系統(tǒng)元件的位置。排氣元件可為介電層以釋放氣體至微機(jī)電系統(tǒng)元件的空腔內(nèi)。排氣元件可通過等離子輔助化學(xué)氣相沉積形成。于部分實(shí)施例中，排氣元件可經(jīng)由圖案化使其上表面與硬質(zhì)遮罩層共平面。圖4的截面圖400為對(duì)應(yīng)步驟1104的部分實(shí)施例。

于步驟1106中，形成排氣阻層于排氣元件及鈍化層上方，以避免排氣元件過早排氣。圖5的截面圖500為對(duì)應(yīng)步驟1106的部分實(shí)施例。

于步驟1108中，對(duì)鈍化層及硬質(zhì)遮罩層執(zhí)行第二圖案化制程。于部分實(shí)施例中，第二圖案化制程形成穿越鈍化層的多個(gè)連接溝槽。連接溝槽可曝露多個(gè)內(nèi)連接結(jié)層的上表面。圖6的截面圖600為對(duì)應(yīng)步驟1108的部分實(shí)施例。

于步驟1110中，對(duì)鈍化層執(zhí)行第一熱制程。例如，第一熱制程可用于形成及/或預(yù)先準(zhǔn)備第一連接襯墊。第一連接襯墊可為內(nèi)連接層的第一連接金屬層，且可通過后續(xù)的連接制程清除。第一連接襯墊亦可為形成于鈍化層或?qū)娱g介電質(zhì)層上的金屬層或半導(dǎo)體層。排氣阻層保護(hù)排氣元件以避免在第一熱制程期間排氣。圖7的截面圖700為對(duì)應(yīng)步驟1110的部分實(shí)施例。

于步驟1112中，移除排氣阻層以曝露排氣元件。圖8的截面圖800為對(duì)應(yīng)步驟1112的部分實(shí)施例。

于步驟1114中，在第一壓力的環(huán)境下連接微機(jī)電系統(tǒng)基板與互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體基板以在其間形成一個(gè)或多個(gè)空腔。微機(jī)電系統(tǒng)基板與互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體基板可透過第二熱制程連接。第二熱制程使暴露的排氣元件在連接期間釋放氣體，以調(diào)控至少一空腔的第二壓力大于第一壓力。圖9至圖10的截面圖900至1000為對(duì)應(yīng)步驟1114的部分實(shí)施例。

因此，本揭露是關(guān)于一種微機(jī)電系統(tǒng)封裝及其制造方法，微機(jī)電系統(tǒng)封裝包含排氣元件，排氣元件透過在連接制程期間及/或之后引入排氣制程以調(diào)控空腔內(nèi)的壓力。

本揭露的一實(shí)施例是關(guān)于一種制造微機(jī)電系統(tǒng)封裝的方法。包含形成排氣元件于互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體基板的鈍化層內(nèi)。形成排氣阻層以覆蓋排氣元件。移除覆蓋在排氣元件上方的排氣阻層。連接微機(jī)電系統(tǒng)基板至互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體基板的前側(cè)，以將第一微機(jī)電系統(tǒng)元件封閉至第一空腔中，并將第二微機(jī)電系統(tǒng)元件封閉至第二空腔中，其中在移除排氣阻層后，排氣元件釋放氣體至第二空腔內(nèi)以增加第二空腔內(nèi)的第二壓力，使第二壓力大于第一空腔內(nèi)的第一壓力。

本揭露的另一實(shí)施例是關(guān)于一種制造微機(jī)電系統(tǒng)封裝的方法。包含形成排氣元件于互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體基板的前側(cè)。形成排氣阻層以覆蓋排氣元件。對(duì)該互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體基板執(zhí)行熱制程。移除覆蓋在排氣元件上方的排氣阻層。連接微機(jī)電系統(tǒng)基板至互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體基板，以將第一微機(jī)電系統(tǒng)元件封閉于具有第一壓力的第一空腔中，并將第二微機(jī)電系統(tǒng)元件封閉于具有第二壓力的第二空腔中。在移除排氣阻層后，排氣元件釋放氣體至第二空腔內(nèi)以增加第二空腔內(nèi)的第二壓力。

本揭露的又一實(shí)施例是關(guān)于一種微機(jī)電系統(tǒng)封裝。微機(jī)電系統(tǒng)封裝包含互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體基板、微機(jī)電系統(tǒng)基板，以及排氣元件。互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體基板包含配置于基板上的鈍化層。微機(jī)電系統(tǒng)基板連接至互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體基板，并將第一微機(jī)電系統(tǒng)元件封閉于具有第一壓力的第一空腔中，且將第二微機(jī)電系統(tǒng)元件封閉于具有第二壓力的第二空腔中。排氣元件配置于鈍化層中并暴露至第二空腔。在互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體基板與微機(jī)電系統(tǒng)基板的連接制程期間或之后，排氣元件配置于釋放一氣體至第二空腔內(nèi)以增加第二空腔的第二壓力，使第二壓力大于第一空腔的第一壓力。

上文概述了若干實(shí)施例的特征，以便本領(lǐng)域熟悉此項(xiàng)技藝者可更好地理解本揭示案的態(tài)樣。本領(lǐng)域熟悉此項(xiàng)技藝者應(yīng)當(dāng)了解到他們可容易地使用本揭示案作為基礎(chǔ)來(lái)設(shè)計(jì)或者修改其他制程及結(jié)構(gòu)，以實(shí)行相同目的及/或?qū)崿F(xiàn)相同優(yōu)勢(shì)的。本領(lǐng)域熟悉此項(xiàng)技藝者亦應(yīng)當(dāng)了解到，此類等效構(gòu)造不脫離本揭示案的精神及范疇，以及在不脫離本揭示案的精神及范疇的情況下，其可對(duì)本文進(jìn)行各種改變、取代及變更。