一種半導體器件及其制作方法和電子裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及半導體技術領域，具體而言涉及一種半導體器件及其制作方法和電子 裝置。
【背景技術】
[0002] 微機電系統（Micro-Electro-Mechanical Systems，簡稱 MEMS)技術被譽為 21 世 紀帶有革命性的高薪技術，是微電子和微機械的巧妙結合。微電子機械系統（MEMS)技術將 對未來人類生活產生革命性的影響。MEMS的基礎技術主要包括硅各向異性刻蝕技術、硅/ 鍵合技術、表面微機械技術、LIGA技術等，已成為研制生產MEMS產品必不可少的核心技術。
[0003] 在以硅為基礎的MEMS加工技術中，部分產品例如加速度計、陀螺儀等需要對微機 械的器件結構部分實施保護，這種保護的方法就是在器件上方采用密閉空腔封帽片保護結 構，通過硅硅直接鍵合、陽極鍵合、鋁鍺、金硅合金鍵合、玻璃粉鍵合等各種鍵合工藝，使器 件硅片和封帽晶圓密閉結合在一起，這樣使微機械的器件結構和外部環境得到隔離。
[0004] 而這些鍵合工藝中，和其他鍵合工藝相比，鋁鍺合金鍵合（Eutectic bonding)基 于其鍵合溫度低、密封效果好、鍵合強度高，并可以和CMOS工藝兼容的優點，而被廣泛應用 于MEMS產品晶圓級封裝。
[0005] 但是目前的鋁鍺合金鍵合工藝中，如圖1A-1B所示，都是在鈍化層103中打開開口 暴露鋁焊盤（pad) 101，所以Al焊盤101設計為凹坑的形狀，Ge層102設計為凸起的形狀， 通過這種方式來控制Al在鍵合過程中的延展現象。為了降低成本，可以考慮不使用鈍化 層，直接形成鋁焊盤，然而這種方法面臨的問題是Al-Ge合金鍵合過程中，Al在鍵合時很容 易產生延展現象（如圖2所示），其延展部分鋁有可能影響MEMS微機械可動結構部分的工 作，從而使器件損壞或整體性能下降。
[0006] 另外一種設計方案是希望通過Al/Ge-Al鍵合，在形成密閉空腔的同時，通過將Ge 在合金鍵合過程中全部消耗完，形成低電阻的電性連接，但是由于Al的延展存在，可能會 導致Ge消耗不完全，影響電連接性能。
[0007] 因此，為了解決上述技術問題，有必要提出一種新的半導體器件的制作方法。
【發明內容】
[0008] 在
【發明內容】
部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在【具體實施方式】部分中進 一步詳細說明。本發明的
【發明內容】
部分并不意味著要試圖限定出所要求保護的技術方案的 關鍵特征和必要技術特征，更不意味著試圖確定所要求保護的技術方案的保護范圍。
[0009] 為了克服目前存在的問題，本發明實施例一提供一種半導體器件的制作方法，包 括：
[0010] 提供器件晶圓，在所述器件晶圓上形成焊盤；
[0011] 在所述焊盤的兩側壁上形成側墻；
[0012] 提供封帽晶圓，所述封帽晶圓上形成有鍵合層，和位于所述鍵合層之間的凹槽；
[0013] 進行鍵合工藝，將所述封帽晶圓上的鍵合層和所述器件晶圓上的焊盤鍵合在一 起。
[0014] 進一步，所述焊盤的材料為金屬鋁。
[0015] 進一步，所述側墻的材料為鍺。
[0016] 進一步，形成所述焊盤的方法包括以下步驟：
[0017] 在所述器件晶圓表面上形成焊盤材料層；
[0018] 在所述焊盤材料層的上方形成圖案化的掩膜層；
[0019] 以所述圖案化的掩膜層為掩膜刻蝕所述焊盤材料層，形成所述焊盤。
[0020] 進一步，形成所述側墻的方法包括以下步驟：
[0021] 在所述器件晶圓和所述焊盤的表面上形成側墻材料層；
[0022] 回蝕刻所述側墻材料層，在所述焊盤的側壁上形成所述側墻。
[0023] 進一步，所述封帽晶圓上的鍵合層為鍺。
[0024] 進一步，所述鍵合工藝為鋁鍺合金鍵合。
[0025] 進一步，如果Al-Ge合金鍵合有電性連接，則所述側墻厚度< 0. 590*所述焊盤厚 度。
[0026] 進一步，所述半導體器件為MEMS器件。
[0027] 本發明實施例二提供一種半導體器件，包括：
[0028] 器件晶圓，所述器件晶圓上形成有焊盤，所述焊盤的側壁上形成有側墻；
[0029] 封帽晶圓，所述封帽晶圓上形成有鍵合層，和位于所述鍵合層之間的凹槽；
[0030] 所述封帽晶圓上的鍵合層和所述器件晶圓上的焊盤相鍵合。
[0031] 進一步，所述焊盤的材料為金屬鋁，所述封帽晶圓上的鍵合層為鍺。
[0032] 進一步，所述側墻的材料為鍺。
[0033] 進一步，當所述鍵合層和所述焊盤鍵合有電性連接時，所述側墻在鍵合過程中消 耗完。
[0034] 本發明實施例三提供一種電子裝置，包括前述的半導體器件。
[0035] 綜上所述，根據本發明的制作方法，鍵合過程中，鋁鍺鍵合層熔化受壓后鋁會發生 橫向延展，而由于鋁焊盤兩側側墻的存在，可以阻礙鋁的延展，防止其影響到密閉空腔中的 器件，尤其是在密閉空腔中的微機械結構區的可動結構，進而提高器件的可靠性和整體性 能。
【附圖說明】
[0036] 本發明的下列附圖在此作為本發明的一部分用于理解本發明。附圖中示出了本發 明的實施例及其描述，用來解釋本發明的原理。
[0037] 附圖中：
[0038] 圖IA示出了現有MEMS器件鋁鍺合金鍵合的剖面示意圖；
[0039] 圖IB示出了現有MEMS器件在鋁焊盤兩側有鈍化層的剖面示意圖；
[0040] 圖2示出了一種不含鈍化層的MEMS器件鋁鍺合金鍵合界面的SEM圖；
[0041] 圖3A-3D示出了本發明實施例一中方法依次實施所獲得器件的剖面示意圖；
[0042] 圖4示出了本發明實施例一中方法依次實施步驟的流程圖。
【具體實施方式】
[0043] 在下文的描述中，給出了大量具體的細節以便提供對本發明更為徹底的理解。然 而，對于本領域技術人員而言顯而易見的是，本發明可以無需一個或多個這些細節而得以 實施。在其他的例子中，為了避免與本發明發生混淆，對于本領域公知的一些技術特征未進 行描述。
[0044] 應當理解的是，本發明能夠以不同形式實施，而不應當解釋為局限于這里提出的 實施例。相反地，提供這些實施例將使公開徹底和完全，并且將本發明的范圍完全地傳遞給 本領域技術人員。在附圖中，為了清楚，層和區的尺寸以及相對尺寸可能被夸大。自始至終 相同附圖標記表示相同的元件。
[0045] 應當明白，當元件或層被稱為"在...上"、"與...相鄰"、"連接到"或"耦合到"其 它元件或層時，其可以直接地在其它元件或層上、與之相鄰、連接或耦合到其它元件或層， 或者可以存在居間的元件或層。相反，當元件被稱為"直接在...上"、"與...直接相鄰"、 "直接連接到"或"直接耦合到"其它元件或層時，則不存在居間的元件或層。應當明白，盡管 可使用術語第一、第二、第三等描述各種元件、部件、區、層和/或部分，這些元件、部件、區、 層和/或部分不應當被這些術語限制。這些術語僅僅用來區分一個元件、部件、區、層或部 分與另一個元件、部件、區、層或部分。因此，在不脫離本發明教導之下，下面討論的第一元 件、部件、區、層或部分可表示為第二元件、部件、區、層或部分。
[0046] 空間關系術語例如"在...下"、"在...下面"、"下面的"、"在...之下"、"在...之 上"、"上面的"等，在這里可為了方便描述而被使用從而描述圖中所示的一個元件或特征與 其它元件或特征的關系。應當明白，除了圖中所示的取向以外，空間關系術語意圖還包括使 用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附圖中的器件翻轉，然后，描述為"在其它元件下 面"或"在其之下"或"在其下"元件或特征將取向為在其它元件或特征"上"。因此，示例性 術語"在...下面"和"在...下"可包括上和下兩個取向。器件可以另外地取向（旋轉90 度或其它取向）并且在此使用的空間描述語相應地被解釋。
[0047] 在此使用的術語的目的僅在于描述具體實施例并且不作為本發明的限制。在此使 用時，單數形式的"一"、"一個"和"所述/該"也意圖包括復數形式，除非上下文清楚指出 另外的方式。還應明白術語"組成"和/或"包括"，當在該說明書中使用時，確定所述特征、 整數、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一個或更多其它的特征、整數、步驟、操 作、元件、部件和/或組的存在或添加。在此使用時，術語"和/或"包括相關所列項目的任 何及所有組合。
[0048] 為了徹底理解本發明，將在下列的描述中提出詳細的結構及步驟，以便闡釋本發 明提出的技術方案。本發明的較佳實施例詳細描述如下，然而除了這些詳細描述外，本發明 還可以具有其他實施方式。
[0049] 實施例一
[0050] 下面，參照圖3A-3D和圖4對本發明實施例的方法進行詳細描述。其中，圖3A-3D 示出了根據本發明實施例一的方法依次實施所獲得器件的剖面示意圖；圖4示出了本發明 實施例一中方法依次實施步驟的流程圖。
[0051] 首先，如圖3A所示，提供器件晶圓300,在所述器件晶圓300的表面上形成焊盤 301。
[0052] 所述器件晶圓300包括半導體襯底和元器件，所述半導體襯底可以是以下所提到 的材料中的至少一種：硅、絕緣體上硅（SOI)、絕緣體上層疊硅（SSOI)、絕緣體上層疊鍺化 硅（S-SiGeOI)、絕緣體上鍺化硅（SiGeOI)以及絕緣體上鍺（GeOI)等。所述元器件是由若 干個金屬-氧化物-半導體場效應晶體管（MOSFETs)以及電容、電阻等其他器件通過合金 互聯形成的集成電路，也可以是其他集成電路領域內常見的半導體器件，例如雙極器件或 者功率器件或者微機械結構（例如可動結構）等。作為一個示例，所述器件晶圓中形成有 CMOS器件。
[0053] 形成所述焊盤301的方法包括以下步驟：首先在所述器件晶圓表面上形成焊盤材 料層，再在焊盤材料層的上方形成圖案化的掩膜層，例如光刻膠層，以圖案化的掩膜層為掩 膜刻蝕焊盤材料層，形成焊盤301。
[0054] 示例性地，所述焊盤的材料為金屬鋁，但并不局限于上述材料，還可以為本領域技 術人員熟知的其他材料。形成所述焊盤材料層的方法可以選用任何已知的沉積技術，例如 各種類型的CVD (如金屬有機CVD、脈沖CVD等）、物理氣相沉積（PVD)、濺射或電鍍等。可選 地，該焊盤的厚度為