本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造，尤其涉及一種mems傳感器的制備方法及mems傳感器。
背景技術(shù)：
1、微電子機(jī)械系統(tǒng)(mems，micro?electro?mechanical?system)是能夠感知實(shí)體世界或作為致動(dòng)器的微型尺寸器件，mems廣泛的應(yīng)用于制作基于硅材料的微傳感器、微執(zhí)行器等微機(jī)械基本部分及微機(jī)電器件與裝置。
2、以壓力傳感器為例，現(xiàn)有的mems壓力傳感器的制備方法，在第一襯底正面形成對(duì)齊凹槽，以對(duì)齊凹槽為對(duì)齊標(biāo)記，在第一襯底的頂層硅完成器件區(qū)的制備之后，再?gòu)牡谝灰r底背面對(duì)底層硅進(jìn)行刻蝕形成凹槽結(jié)構(gòu)，最后將第二襯底鍵合至第一襯底背面上，形成mems傳感器的空腔。這種方法制備形成的mems傳感器的空腔的凹槽結(jié)構(gòu)與器件區(qū)的對(duì)準(zhǔn)精度不高，進(jìn)而使得形成的mems傳感器的良率低下、可靠性不高。
3、因此，如何提高mems傳感器的空腔與器件區(qū)的對(duì)準(zhǔn)精度，成為現(xiàn)在業(yè)內(nèi)需要解決的技術(shù)難題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種mems傳感器的制備方法及mems傳感器，以提高mems傳感器的空腔與器件區(qū)的對(duì)準(zhǔn)精度。
2、根據(jù)本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明的技術(shù)方案提供了一種mems傳感器的制備方法，所述方法包括：
3、提供第一襯底，所述第一襯底包括從下往上依次層疊的底層硅、埋氧層以及頂層硅，所述頂層硅的頂表面為第一襯底正面，所述底層硅背向所述埋氧層的底部表面為第一襯底背面；
4、在所述第一襯底背面的第一預(yù)設(shè)位置形成凹槽結(jié)構(gòu)，所述凹槽結(jié)構(gòu)貫穿所述底層硅，且所述凹槽結(jié)構(gòu)的槽底暴露出所述埋氧層；
5、從所述第一襯底背面進(jìn)行無(wú)掩模的離子注入，在所述頂層硅中形成阱區(qū)，并在所述底層硅中形成第二離子摻雜區(qū)，所述阱區(qū)與所述凹槽結(jié)構(gòu)上下正對(duì)，所述阱區(qū)貫穿所述頂層硅，所述第二離子摻雜區(qū)位于所述第一預(yù)設(shè)位置以外的所述底層硅底部表面；
6、提供第二襯底，將所述第二襯底與所述第一襯底背面鍵合，所述第二襯底密封所述凹槽結(jié)構(gòu)形成所述mems傳感器的空腔；
7、在所述第一襯底正面的所述阱區(qū)內(nèi)分別形成重?fù)诫s區(qū)與輕摻雜區(qū)，以形成所述mems傳感器的器件區(qū)。
8、可選的，所述頂層硅的頂表面具有第一保護(hù)層。
9、可選的，所述方法還包括：自所述第一襯底背面對(duì)所述底層硅進(jìn)行刻蝕，在所述第一襯底背面的第一預(yù)設(shè)位置形成所述凹槽結(jié)構(gòu)，并在所述第一襯底背面的第二預(yù)設(shè)位置形成對(duì)齊凹槽，所述凹槽結(jié)構(gòu)和所述對(duì)齊凹槽均貫穿所述底層硅且槽底均暴露所述埋氧層，所述對(duì)齊凹槽的寬度遠(yuǎn)小于所述凹槽結(jié)構(gòu)的寬度，所述第二預(yù)設(shè)位置與所述第一預(yù)設(shè)位置不重疊。
10、可選的，從所述第一襯底背面進(jìn)行無(wú)掩模的離子注入，在所述頂層硅中形成阱區(qū)的方法包括：
11、在所述凹槽結(jié)構(gòu)的側(cè)壁、槽底以及所述底層硅的表面形成第二保護(hù)層，所述第二保護(hù)層填充滿所述對(duì)齊凹槽；
12、在所述第一襯底背面無(wú)掩模的注入第一離子，在所述頂層硅中形成第一初始離子摻雜區(qū)，并在所述底層硅中形成第二離子摻雜區(qū)，所述第一初始離子摻雜區(qū)與所述凹槽結(jié)構(gòu)上下正對(duì)，所述第二離子摻雜區(qū)位于底層硅的底部；
13、對(duì)所述第一襯底進(jìn)行退火，形成所述阱區(qū)。
14、可選的，在所述第一襯底背面無(wú)掩模的注入第一離子后，且在對(duì)所述第一襯底進(jìn)行退火之前還包括：對(duì)所述第一襯底進(jìn)行熱擴(kuò)散處理，形成貫穿所述頂層硅的第一離子摻雜區(qū)。
15、可選的，在完成所述第二襯底與所述第一襯底背面鍵合之后，在所述阱區(qū)分別形成重?fù)诫s區(qū)與輕摻雜區(qū)之前，還包括：
16、去除所述第一保護(hù)層；
17、自所述第一襯底正面對(duì)所述頂層硅進(jìn)行刻蝕，去除所述阱區(qū)以外的頂層硅；
18、在所述阱區(qū)分別形成重?fù)诫s區(qū)與輕摻雜區(qū)進(jìn)一步包括：在去除所述阱區(qū)以外的頂層硅之后，以所述對(duì)齊凹槽作為對(duì)齊標(biāo)記，自所述第一襯底正面向所述阱區(qū)注入第二離子與第三離子，以分別形成所述重?fù)诫s區(qū)與所述輕摻雜區(qū)。
19、可選的，在去除所述阱區(qū)以外的頂層硅之后，且在所述阱區(qū)分別形成重?fù)诫s區(qū)與輕摻雜區(qū)之前，在所述第一襯底正面形成第三保護(hù)層。
20、可選的，將所述第二襯底與所述第一襯底背面鍵合之后，且在去除所述第一保護(hù)層之前，還包括：對(duì)所述第二襯底背面進(jìn)行研磨，以減薄并拋光所述第二襯底。
21、可選的，在形成凹槽結(jié)構(gòu)之前，還包括：從所述第一襯底背面對(duì)所述底層硅進(jìn)行減薄處理。
22、根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種mems傳感器，利用前述第一方面任一項(xiàng)所述的mems傳感器的制備方法制備得到，所述mems傳感器包括：
23、第一襯底，所述第一襯底包括從下往上依次層疊的底層硅、埋氧層以及頂層硅，所述底層硅背向所述埋氧層的第一預(yù)設(shè)位置設(shè)置有凹槽結(jié)構(gòu)，所述底層硅第一預(yù)設(shè)位置以外的區(qū)域設(shè)置有第二離子摻雜區(qū)，所述第二離子摻雜區(qū)的厚度小于所述底層硅的厚度，且位于底層硅的底部；
24、器件區(qū)，所述器件區(qū)位于所述頂層硅內(nèi)，所述器件區(qū)包括阱區(qū)、重?fù)诫s區(qū)以及輕摻雜區(qū)，所述阱區(qū)與所述凹槽結(jié)構(gòu)上下正對(duì)，所述阱區(qū)貫穿所述頂層硅，所述重?fù)诫s區(qū)與所述輕摻雜區(qū)均位于所述阱區(qū)內(nèi)，且所述重?fù)诫s區(qū)與所述輕摻雜區(qū)注入深度均小于所述阱區(qū)；其中，所述第二離子摻雜區(qū)的摻雜離子以及摻雜濃度與所述阱區(qū)相同；
25、第二襯底，所述第二襯底設(shè)置于所述底層硅的底部，密封所述凹槽結(jié)構(gòu)形成所述mems傳感器的空腔。
26、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案具有以下有益效果：
27、本發(fā)明的技術(shù)方案提供的mems傳感器的制備方法及mems傳感器中，由于在第一襯底背面的第一預(yù)設(shè)位置形成凹槽結(jié)構(gòu)之后，從第一襯底背面進(jìn)行無(wú)掩模的進(jìn)行離子注入，在頂層硅中形成阱區(qū)，因此，在進(jìn)行無(wú)掩模的離子注入形成阱區(qū)之前，通過(guò)凹槽結(jié)構(gòu)在第一襯底中造成了高度差，且凹槽結(jié)構(gòu)的槽底暴露了埋氧層，從而，從第一襯底背面無(wú)掩模的進(jìn)行離子注入時(shí)，可以無(wú)掩模的在對(duì)應(yīng)凹槽結(jié)構(gòu)底部的頂層硅內(nèi)形成阱區(qū)，并在第一預(yù)設(shè)位置以外的底層硅底部表面形成第二離子摻雜區(qū)，由此，一方面，所形成的阱區(qū)能夠?qū)?zhǔn)凹槽結(jié)構(gòu)，提升了阱區(qū)與用于形成空腔的凹槽結(jié)構(gòu)的對(duì)準(zhǔn)精度，另一方面，離子注入的步驟無(wú)需掩模，使得形成mems傳感器的工藝復(fù)雜度低，并且，有利于節(jié)約成本。
28、進(jìn)一步的，一方面在第一襯底背面的第一預(yù)設(shè)位置形成凹槽結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，還在第一襯底背面的第二預(yù)設(shè)位置形成對(duì)齊凹槽；另一方面以對(duì)齊凹槽作為對(duì)齊標(biāo)記，自第一襯底正面向阱區(qū)注入第二離子與第三離子分別形成重?fù)诫s區(qū)與輕摻雜區(qū)。因此，重?fù)诫s區(qū)與輕摻雜區(qū)的形成基于對(duì)齊凹槽(也即是說(shuō)對(duì)齊標(biāo)記)的對(duì)準(zhǔn)，進(jìn)而，保證了重?fù)诫s區(qū)與輕摻雜區(qū)的位置對(duì)準(zhǔn)精度，進(jìn)一步提高了mems傳感器器件區(qū)與空腔的對(duì)準(zhǔn)精度。
1.一種mems傳感器的制備方法，其特征在于，所述方法包括：
2.如權(quán)利要求1所述的mems傳感器的制備方法，其特征在于，所述頂層硅的頂表面具有第一保護(hù)層。
3.如權(quán)利要求2所述的mems傳感器的制備方法，其特征在于，所述方法還包括：自所述第一襯底背面對(duì)所述底層硅進(jìn)行刻蝕，在所述第一襯底背面的第一預(yù)設(shè)位置形成所述凹槽結(jié)構(gòu)，并在所述第一襯底背面的第二預(yù)設(shè)位置形成對(duì)齊凹槽，所述凹槽結(jié)構(gòu)和所述對(duì)齊凹槽均貫穿所述底層硅且槽底均暴露所述埋氧層，所述對(duì)齊凹槽的寬度遠(yuǎn)小于所述凹槽結(jié)構(gòu)的寬度，所述第二預(yù)設(shè)位置與所述第一預(yù)設(shè)位置不重疊。
4.如權(quán)利要求3所述的mems傳感器的制備方法，其特征在于，從所述第一襯底背面進(jìn)行無(wú)掩模的離子注入，在所述頂層硅中形成阱區(qū)的方法包括：
5.如權(quán)利要求4所述的mems傳感器的制備方法，其特征在于，在所述第一襯底背面無(wú)掩模的注入第一離子后，且在對(duì)所述第一襯底進(jìn)行退火之前還包括：對(duì)所述第一襯底進(jìn)行熱擴(kuò)散處理，形成貫穿所述頂層硅的第一離子摻雜區(qū)。
6.如權(quán)利要求4所述的mems傳感器的制備方法，其特征在于，在完成所述第二襯底與所述第一襯底背面鍵合之后，在所述阱區(qū)分別形成重?fù)诫s區(qū)與輕摻雜區(qū)之前，還包括：
7.如權(quán)利要求6所述的mems傳感器的制備方法，其特征在于，在去除所述阱區(qū)以外的頂層硅之后，且在所述阱區(qū)分別形成重?fù)诫s區(qū)與輕摻雜區(qū)之前，在所述第一襯底正面形成第三保護(hù)層。
8.如權(quán)利要求6所述的mems傳感器的制備方法，其特征在于，將所述第二襯底與所述第一襯底背面鍵合之后，且在去除所述第一保護(hù)層之前，還包括：對(duì)所述第二襯底背面進(jìn)行研磨，以減薄并拋光所述第二襯底。
9.如權(quán)利要求1所述的mems傳感器的制備方法，其特征在于，在形成凹槽結(jié)構(gòu)之前，還包括：從所述第一襯底背面對(duì)所述底層硅進(jìn)行減薄處理。
10.一種mems傳感器，其特征在于，包括：