具精確間隙的微機(jī)電晶圓結(jié)構(gòu)與其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是關(guān)于一種具精確間隙的微機(jī)電晶圓結(jié)構(gòu)與其制作方法，且特別是關(guān)于一種利用氧化層厚度來精確控制間隙的微機(jī)電晶圓結(jié)構(gòu)的制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]精確的超聲波傳感或壓力監(jiān)控在現(xiàn)今許多技術(shù)中扮演相當(dāng)重要的角色，例如:醫(yī)學(xué)上的超音波掃描探頭或是汽車上的輪胎壓力傳感器。因此許多技術(shù)都需要高精度傳感的傳感器。
[0003]現(xiàn)今電容式傳感器的靈敏度取決于如何精確的控制薄膜(membrane)厚度及上下極板間的間隙(gap)，而在常見的電容式傳感器的制造方法上仍有缺陷，以下列舉部分前案進(jìn)行說明:
[0004]在美國(guó)專利第5013396號(hào)中，是利用氫氧化鉀(KOH)等堿基溶液預(yù)先于硅晶圓上蝕刻定義出間隙深度，采用局部摻雜及電化學(xué)蝕刻并搭配玻璃接合的方式來制作薄膜，此方法可精確控制娃薄膜厚度，成本較SOI (Silicon On Insulator)低，但是無法得到均一且精確的間隙控制。
[0005]在美國(guó)專利第5445991號(hào)中，是采用陽極處理使硅晶圓表面局部形成多孔硅(porous Si)區(qū)域，利用磊晶方式于硅晶圓表面形成硅薄膜層后，借由硅薄膜層上的蝕刻穿孔利用氫氟酸(HF)來蝕刻該多孔硅區(qū)域以制作出硅薄膜層與硅晶圓間的間隙，此方法可精確控制間隙，磊晶硅層成本也較SOI低，但是電容極板間絕緣不佳，且需要額外的密封層來封閉硅薄膜層上的蝕刻穿孔。
[0006]在美國(guó)專利第5706565號(hào)中，亦是利用蝕刻方式來定義間隙大小，并利用接合另一晶圓的方式來制作硅薄膜，此制造方法較為簡(jiǎn)單，但無法精確的控制間隙。
[0007]在美國(guó)專利第6958255號(hào)中，是利用蝕刻及多次熱氧化步驟及晶圓接合方式來制作出電容極板間的間隙，此方法雖可精確控制間隙，電容極板間也具有絕緣，但是制造過程步驟較多，需要許多時(shí)間制造。
[0008]在美國(guó)專利第7745248號(hào)中，是利用沉積并定義氧化阻擋層(OX block layer)及熱氧化步驟來得到不同氧化層厚度，并利用晶圓接合方式制作薄膜，此方法可以精確控制間隙，電容極板間也具有絕緣，但是制造過程步驟較多，需要許多時(shí)間制造，且不易制作出含多個(gè)大小不同的間隙。
[0009]綜合上述可知，目前公知傳感器的制造方法仍存在缺陷，因此如何設(shè)計(jì)出制造方法簡(jiǎn)單、成本較低、電容極板間可絕緣且可以精確控制間隙的電容式傳感器，便是值的本領(lǐng)域技術(shù)人員去思量改進(jìn)之處。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]為了解決上述的問題，本發(fā)明的目的在提供一種具精確間隙的微機(jī)電晶圓結(jié)構(gòu)的制作方法，其較佳的是利用摻雜濃度不同來產(chǎn)生不同厚度的氧化層，可以精確的控制間隙。因此可以制造出成本較低、電容間極板間可絕緣的微機(jī)電晶圓結(jié)構(gòu)。而此方法可應(yīng)用于制造電容傳感器或微流體通道等。
[0011]基于上述目的與其他目的，本發(fā)明提供一種供一種微機(jī)電晶圓結(jié)構(gòu)的制作方法，其包括以下步驟:
[0012](a)提供一第一晶圓，第一晶圓具有一第一表面，第一晶圓已均勻摻雜一定摻雜濃度的摻雜物。
[0013](b)對(duì)該第一表面的局部區(qū)域進(jìn)行摻雜，使該第一表面形成至少兩個(gè)以上具不同摻雜濃度或不同摻雜物的摻雜區(qū)，以使每一該摻雜區(qū)具有不同的氧化速率。
[0014](C)對(duì)第一晶圓進(jìn)行熱氧化，以使不同的摻雜區(qū)上形成不同厚度的氧化層。
[0015](d)提供一第二晶圓。
[0016](e)將第二晶圓與第一晶圓相結(jié)合。
[0017]其中，第二晶圓是承靠在厚度最大的氧化層上，使第一晶圓與第二晶圓間存在有至少一間隙。
[0018]在上述的微機(jī)電晶圓結(jié)構(gòu)的制作方法中，于(b)步驟中，這些摻雜區(qū)包括多個(gè)第一摻雜區(qū)與多個(gè)第二摻雜區(qū)，且各該第二摻雜區(qū)圍繞該各第一摻雜區(qū)。其中，第一摻雜區(qū)的氧化速率小于在第二摻雜區(qū)的氧化速率。
[0019]在上述的微機(jī)電晶圓結(jié)構(gòu)的制作方法中，于(b)步驟中，這些摻雜區(qū)包括多個(gè)第一摻雜區(qū)、多個(gè)第二摻雜區(qū)、與多個(gè)第三摻雜區(qū)，各該第三摻雜區(qū)圍繞各該第二摻雜區(qū)，且各該第二摻雜區(qū)圍繞各該第一摻雜區(qū)。其中，第一摻雜區(qū)的氧化速率小于第二摻雜區(qū)的氧化速率，且第二摻雜區(qū)的氧化速率小于第三摻雜區(qū)的氧化速率。
[0020]在上述的微機(jī)電晶圓結(jié)構(gòu)的制作方法中，于(b)步驟中，這些摻雜區(qū)包括多個(gè)第一摻雜區(qū)、多個(gè)第二摻雜區(qū)、與多個(gè)第三摻雜區(qū)，各該第三摻雜區(qū)圍各該第一摻雜區(qū)，且有一個(gè)以上的第二摻雜區(qū)是分布在第一摻雜區(qū)中。其中，第一摻雜區(qū)的氧化速率小于第二摻雜區(qū)的氧化速率，且第二摻雜區(qū)的氧化速率小于第三摻雜區(qū)的氧化速率。
[0021]在上述的微機(jī)電晶圓結(jié)構(gòu)的制作方法中，第二晶圓具有一第二表面，且于該第二表面形成氧化層，于(e)步驟中，第二晶圓是通過第二表面上的氧化層與第一晶圓上的氧化層結(jié)合。而且，于第二晶圓的第二表面形成至少兩個(gè)以上具不同摻雜濃度或不同摻雜物的摻雜區(qū)；且對(duì)第二晶圓進(jìn)行熱氧化，以使不同的摻雜區(qū)上形成不同厚度的氧化層。
[0022]在上述的微機(jī)電晶圓結(jié)構(gòu)的制作方法中，第二晶圓包括:一硅組件層、一絕緣層、與一硅底材；于(e)步驟后還包括以下步驟:移除該硅底材及移除該絕緣層。
[0023]在上述的微機(jī)電晶圓結(jié)構(gòu)的制作方法中，于(e)步驟后，還包括以下步驟:
[0024](f)開設(shè)多個(gè)窗口，各該窗口貫穿該第二晶圓與該氧化層，而使該第一晶圓的部分表面裸露。
[0025](g)設(shè)置多個(gè)第一金屬接點(diǎn)通過該窗口與該第一晶圓的部分表面電性相連，并設(shè)置多個(gè)第二金屬接點(diǎn)于該第二晶圓上。
[0026]在上述的微機(jī)電晶圓結(jié)構(gòu)的制作方法中，第一晶圓包括:一硅組件層、一絕緣層、與一硅底材，且摻雜區(qū)是位于硅組件層。
[0027]在上述的微機(jī)電晶圓結(jié)構(gòu)的制作方法中，還包括以下步驟:移除硅底材及移除絕緣層。。
[0028]在上述的微機(jī)電晶圓結(jié)構(gòu)的制作方法中，其中于步驟(e)后，還包括以下步驟:
[0029](f)于該第一晶圓上開設(shè)多個(gè)窗口，各該窗口貫穿該硅組件層及該氧化層，而使第二晶圓的部分表面裸露。
[0030](g)設(shè)置多個(gè)第一金屬接點(diǎn)通過該窗口與該第二晶圓的表面電性相連，并設(shè)置多個(gè)第二金屬接點(diǎn)于該硅組件層上。
[0031]在上述的微機(jī)電晶圓結(jié)構(gòu)的制作方法中，其中于(b)步驟中，第一表面形成至少兩個(gè)以上具不同摻雜濃度且具有至少兩個(gè)不同摻雜物。
[0032]相較于公知的微機(jī)電晶圓結(jié)構(gòu)的制作方法，本發(fā)明的微機(jī)電晶圓結(jié)構(gòu)的制作方法是一種簡(jiǎn)化的制程，能夠精確的控制間隙的大小，基板之間的絕緣性較佳，且制造步驟較少也較容易，成本也較低。
[0033]為讓本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)更能明顯易懂，下文將以實(shí)施例并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下。需注意的是，所附圖式中的各組件僅是示意，并未按照各組件的實(shí)際比例進(jìn)行繪示。
【附圖說明】
[0034]圖1A?圖1F所示為本發(fā)明的一種具精確間隙的微機(jī)電晶圓結(jié)構(gòu)的制造方法的第一實(shí)施例。
[0035]圖2所示為微機(jī)電組件。
[0036]圖3所示為第二實(shí)施例。
[0037]圖4所示為第三實(shí)施例。
[0038]圖5所示為第四實(shí)施例。
[0039]圖6所示為不同摻雜物在不同狀態(tài)下氧化速率的曲線圖。
[0040]圖7A?圖7F所示為第五實(shí)施例。
[0041]實(shí)施方式
[0042]請(qǐng)參照?qǐng)D1A?圖1F，圖1A?圖1F所示為本發(fā)明的一種微機(jī)電晶圓結(jié)構(gòu)30的制造方法的實(shí)施例。首先，請(qǐng)參照?qǐng)D1A，提供一第一晶圓10，第一晶圓10上具有一第一表面Ilo在本實(shí)施例中，第一晶圓10整體上已預(yù)先摻雜了 N型摻雜物，這些N型摻雜物例如為磷、砷或銻，這樣第一晶圓10就會(huì)成為N型晶圓。接著，請(qǐng)參照?qǐng)D1B，于第一表面11利用涂布光阻12及曝光顯影等黃光微影技術(shù)畫分出多個(gè)第一摻雜區(qū)111 (為表示更清楚，在圖1A至圖1F中只繪示一個(gè)摻雜區(qū)111，但是本領(lǐng)域具通常知識(shí)者應(yīng)可知，由于會(huì)有多個(gè)微機(jī)電組件30’(如圖2所示)的制造同時(shí)在進(jìn)行，故在第一晶圓10的第一表面11上實(shí)際上是畫分有多個(gè)第一摻雜區(qū)111)與多個(gè)第二摻雜區(qū)112，接著對(duì)未被光阻12遮蔽的第一表面11進(jìn)行摻雜，在此例如是使用離子植入法(Implantat1n)對(duì)第一表面11進(jìn)行摻雜。經(jīng)過上述摻雜程序后，未被光阻12所遮蔽的第二摻雜區(qū)112會(huì)擁有較高的摻雜濃度，因此于之后進(jìn)行熱氧化反應(yīng)