mems器件及其制造方法
技术领域
1.本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种mems器件及其制造方法。
背景技术：
2.为了使得同一晶圆中集成具有不同真空度的不同mems器件(如加速度计和陀螺仪)，如图1所示，将第一衬底11与第二衬底12键合，在键合时调整部分个mems器件的真空度；并且，第二衬底12中刻蚀有抽气孔121，通过抽气孔121进行抽气以提高抽气孔121所连通的空腔的真空度，即通过抽气孔121调整剩余部分个mems器件的真空度，并在真空度达到需求后，采用激光封孔工艺，使用专用机台对抽气孔121进行逐个封孔。
3.但是，当第二衬底12的厚度很厚时，受到刻蚀工艺能力的影响使得在第二衬底12中刻蚀形成的抽气孔121的宽度较大，导致采用激光封孔工艺对抽气孔121封孔的效果不好甚至无法进行封孔；并且，激光封孔工艺所使用的专用机台的价格昂贵，且在作业时对抽气孔121进行逐个封孔导致封孔效率低，进而导致成本很高。
4.因此，需要对抽气孔的封孔工艺进行改进，以避免出现上述问题。
技术实现要素：
5.本发明的目的在于提供一种mems器件及其制造方法，无需采用激光封孔工艺即可实现抽气孔的密封，同时解决了大尺寸的抽气孔密封的问题，且使得成本得到降低。
6.为实现上述目的，本发明提供了一种mems器件的制造方法，包括：
7.提供第一衬底和第二衬底，所述第二衬底的第一表面形成有第一mems结构和第二mems结构，所述第一衬底包括对应于所述第一mems结构的第一区域和对应于所述第二mems结构的第二区域；
8.依次形成牺牲层和保护层覆盖于所述第一衬底的第一表面，所述保护层覆盖所述牺牲层；
9.刻蚀所述第一衬底的第二表面，以在所述第一区域形成第一空腔和第一抽气孔，且在所述第二区域形成第二空腔，所述第一抽气孔暴露出所述牺牲层；
10.将所述第一衬底的第二表面与所述第二衬底的第一表面键合，键合后的所述第一抽气孔与所述第一空腔连通；
11.形成多个第二抽气孔于所述保护层中；在将所述第一衬底的第二表面与所述第二衬底的第一表面键合之前，经所述第一抽气孔释放部分所述牺牲层，以在所述牺牲层中形成第三空腔；或者，在形成多个所述第二抽气孔于所述保护层中之后，经所述第二抽气孔释放部分所述牺牲层，以在所述牺牲层中形成第三空腔；所述第二抽气孔与所述第三空腔连通；
12.通过所述第二抽气孔、所述第三空腔和所述第一抽气孔对所述第一空腔进行抽气，并填充金属层于所述第二抽气孔中。
13.可选地，所述第一抽气孔与所述第二抽气孔的位置错开。
14.可选地，所述第二抽气孔的宽度小于所述第一抽气孔的宽度。
15.可选地，所述第一抽气孔的宽度为10μm～20μm，所述第二抽气孔的宽度为1μm～5μm。
16.可选地，所述第一区域的第二表面还形成有第四空腔；在所述第一区域形成第一空腔、第一抽气孔和第四空腔，且在所述第二区域形成第二空腔的步骤包括：
17.刻蚀所述第一衬底的第二表面，以在所述第一区域形成第一空腔和第四空腔，且在所述第二区域形成第二空腔；
18.刻蚀所述第四空腔的底壁，以在所述第四空腔的底壁形成第一抽气孔。
19.可选地，在刻蚀所述第一衬底的第二表面之前，所述mems器件的制造方法还包括：
20.形成第一键合环于所述第一衬底的第二表面；
21.在将所述第一衬底的第二表面与所述第二衬底的第一表面键合之前，所述mems器件的制造方法还包括：
22.形成第二键合环于所述第二衬底的第一表面；
23.所述将所述第一衬底的第二表面与所述第二衬底的第一表面键合包括：将所述第一衬底的第二表面与所述第二衬底的第一表面通过所述第一键合环和所述第二键合环键合。
24.可选地，所述第一mems结构包括陀螺仪的梳齿结构，所述第二mems结构包括加速度计的梳齿结构。
25.本发明还提供一种mems器件，包括：
26.第二衬底，所述第二衬底的第一表面形成有第一mems结构和第二mems结构；
27.第一衬底，所述第一衬底的第二表面键合于所述第二衬底的第一表面上；所述第一衬底包括对应于所述第一mems结构的第一区域和对应于所述第二mems结构的第二区域，所述第一区域的第二表面形成有第一空腔和第一抽气孔，所述第二区域的第二表面形成有第二空腔；所述第一衬底的第一表面覆盖有牺牲层和保护层，所述保护层覆盖所述牺牲层，所述牺牲层中形成有第三空腔，所述保护层中形成有多个第二抽气孔，所述第一抽气孔分别与所述第一空腔和所述第三空腔连通，所述第三空腔与所述第二抽气孔连通；所述第二抽气孔中填充有金属层。
28.可选地，所述第一抽气孔与所述第二抽气孔的位置错开。
29.可选地，所述第二抽气孔的宽度小于所述第一抽气孔的宽度。
30.可选地，所述第一抽气孔的宽度为10μm～20μm，所述第二抽气孔的宽度为1μm～5μm。
31.可选地，所述第一区域的第二表面还形成有与所述第一抽气孔连通的第四空腔，所述第一抽气孔位于所述第三空腔与所述第四空腔之间。
32.可选地，所述mems器件还包括：
33.第一键合环，形成于所述第一衬底的第二表面；
34.第二键合环，形成于所述第二衬底的第一表面，所述第一衬底的第二表面与所述第二衬底的第一表面通过所述第一键合环和所述第二键合环键合。
35.可选地，所述第一mems结构包括陀螺仪的梳齿结构，所述第二mems结构包括加速度计的梳齿结构。
36.与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：
37.1、本发明的mems器件的制造方法，通过依次形成牺牲层和保护层覆盖于所述第一衬底的第一表面；刻蚀所述第一衬底的第二表面，以在所述第一区域形成第一空腔和第一抽气孔，且在所述第二区域形成第二空腔，所述第一抽气孔暴露出所述牺牲层；并在将所述第一衬底的第二表面与所述第二衬底的第一表面键合之后，形成多个第二抽气孔于所述保护层中；且在所述牺牲层中形成与所述第二抽气孔和所述第一抽气孔连通的第三空腔；通过所述第二抽气孔、所述第三空腔和所述第一抽气孔对所述第一空腔进行抽气，并填充金属层于所述第二抽气孔中，使得无需采用激光封孔工艺即可实现抽气孔的密封，同时能够解决大尺寸的抽气孔密封的问题，且使得成本得到降低。
38.2、本发明的mems器件，由于包括：第二衬底，所述第二衬底的第一表面形成有第一mems结构和第二mems结构；第一衬底，所述第一衬底的第二表面键合于所述第二衬底的第一表面上；所述第一衬底包括对应于所述第一mems结构的第一区域和对应于所述第二mems结构的第二区域，所述第一区域的第二表面形成有第一空腔和第一抽气孔，所述第二区域的第二表面形成有第二空腔；所述第一衬底的第一表面覆盖有第一牺牲层和保护层，所述保护层覆盖所述第一牺牲层，所述第一牺牲层中形成有第三空腔，所述保护层中形成有多个第二抽气孔，所述第一抽气孔分别与所述第一空腔和所述第三空腔连通，所述第三空腔与所述第二抽气孔连通；所述第二抽气孔中填充有金属层，使得无需采用激光封孔工艺即可实现抽气孔的密封，同时能够解决大尺寸的抽气孔密封的问题，且使得成本得到降低。
附图说明
39.图1是一种mems器件的剖面示意图；
40.图2是本发明一实施例的mems器件的制造方法的流程图；
41.图3a～图3k是图2所示的mems器件的制造方法中的器件的剖面示意图。
42.其中，附图1～图3k的附图标记说明如下：
43.11-第一衬底；12-第二衬底；121-抽气孔；21-第一衬底；211-第一空腔；212-第二空腔；213-第一抽气孔；214-第四空腔；22-第一牺牲层；221-第三空腔；23-保护层；231-第二抽气孔；24-第一键合环；25-气体吸收层；31-第二衬底；311-半导体基底；312-第一绝缘介质层；313-导电结构；314-第二牺牲层；3141-第五空腔；315-半导体层；3151-释放孔；316-第二绝缘介质层；32-第二键合环；41-金属层。
具体实施方式
44.本发明一实施例提供一种mems器件的制造方法，参阅图2，图2是本发明一实施例的mems器件的制造方法的流程图，所述mems器件的制造方法包括：
45.步骤s1，提供第一衬底和第二衬底，所述第二衬底的第一表面形成有第一mems结构和第二mems结构，所述第一衬底包括对应于所述第一mems结构的第一区域和对应于所述第二mems结构的第二区域；
46.步骤s2，依次形成牺牲层和保护层覆盖于所述第一衬底的第一表面，所述保护层覆盖所述牺牲层；
47.步骤s3，刻蚀所述第一衬底的第二表面，以在所述第一区域形成第一空腔和第一
抽气孔，且在所述第二区域形成第二空腔，所述第一抽气孔暴露出所述牺牲层；
48.步骤s4，将所述第一衬底的第二表面与所述第二衬底的第一表面键合，键合后的所述第一抽气孔与所述第一空腔连通；
49.步骤s5，形成多个第二抽气孔于所述保护层中；在将所述第一衬底的第二表面与所述第二衬底的第一表面键合之前，经所述第一抽气孔释放部分所述牺牲层，以在所述牺牲层中形成第三空腔；或者，在形成多个所述第二抽气孔于所述保护层中之后，经所述第二抽气孔释放部分所述牺牲层，以在所述牺牲层中形成第三空腔；所述第二抽气孔与所述第三空腔连通；
50.步骤s6，通过所述第二抽气孔、所述第三空腔和所述第一抽气孔对所述第一空腔进行抽气，并填充金属层于所述第二抽气孔中。
51.下面参阅图3a～图3k更为详细的介绍本实施例提供的mems器件的制造方法，图3a～图3k是图2所示的mems器件的制造方法中的器件示意图，图3a～图3k也是mems器件的纵向剖面示意图。
52.按照步骤s1，参阅图3a和图3h，提供第一衬底21和第二衬底31，所述第二衬底31的第一表面形成有第一mems结构和第二mems结构，所述第一衬底21包括对应于所述第一mems结构的第一区域和对应于所述第二mems结构的第二区域。
53.所述第一衬底21可以仅为半导体基底或者为包含半导体基底的晶圆等，所述第一衬底21中可以根据需要形成有晶体管等器件结构。
54.其中，优选所述半导体基底为双抛片，以使得在所述第一衬底21中制作的结构的性能更好。
55.所述第一mems结构和所述第二mems结构可以均包括梳齿结构和质量块。
56.其中，如图3h所示，所述第二衬底31可以包括半导体基底311和覆盖于所述半导体基底311的第一表面的第一绝缘介质层312，所述第一绝缘介质层312中形成有与所述半导体基底311连接的导电结构313，所述第一绝缘介质层312暴露出所述导电结构313；所述半导体基底311和所述第一绝缘介质层312中还可形成有器件结构，所述器件结构可以包括晶体管等。
57.所述第二衬底31还可包括覆盖于所述第一绝缘介质层312上的第二牺牲层314和半导体层315，所述半导体层315覆盖所述第二牺牲层314，所述第二牺牲层314中形成有第五空腔3141，所述第五空腔3141暴露出部分所述第一绝缘介质层312和部分所述导电结构313；所述半导体层315中形成有所述第一mems结构中的梳齿结构和质量块以及所述第二mems结构中的梳齿结构和质量块，梳齿结构中、质量块与梳齿结构之间以及质量块之间均形成有释放孔3151，所述释放孔3151与所述第五空腔3141连通，所述第五空腔3141用于为梳齿结构和质量块提供振动空间。
58.并且，所述第二衬底31还可包括覆盖于所述半导体基底311的第二表面的第二绝缘介质层316，以使得所述半导体基底311的第二表面与其他结构绝缘。
59.并且，如图3h所示，在后续将所述第一衬底21的第二表面与所述第二衬底31的第一表面键合之前，所述mems器件的制造方法还包括：形成第二键合环32于所述第二衬底31的第一表面。其中，可以在形成所述半导体层315之后且在形成所述释放孔3151之前形成所述第二键合环32，所述第二键合环32形成于所述半导体层315上。
60.形成所述第二键合环32于所述第二衬底31的第一表面的步骤可以包括：首先，采用溅射或蒸发工艺形成金属材料于所述第二衬底31的第一表面；然后，形成图形化的掩膜层(未图示)于金属材料上；然后，以图形化的掩膜层为掩膜刻蚀金属材料，以形成所述第二键合环32；然后，去除图形化的掩膜层。
61.所述半导体基底的材质可以包括si、ge、sige、sic、sigec、inas、gaas、inp、ingaas或者其它iii/v化合物半导体，还可以包括这些半导体构成的多层结构等；或者，所述半导体基底可以为绝缘体上硅(soi)、绝缘体上层叠硅(ssoi)、绝缘体上层叠锗化硅(s-sigeoi)、绝缘体上锗化硅(sigeoi)以及绝缘体上锗(geoi)等。本领域的技术人员可以根据需要进行选择。
62.所述半导体层315的材质可以包括si、ge、sige、sic、sigec、inas、gaas、inp、ingaas或者其它iii/v化合物半导体，还可以包括这些半导体构成的多层结构等。
63.所述第一绝缘介质层312和所述第二绝缘介质层316的材质可以为氧化硅、氮氧化硅和氮化硅等绝缘材料中的至少一种，所述第一绝缘介质层312可以为至少两层堆叠的结构。
64.所述导电结构313的材质可以为多晶硅或金属。
65.所述第二牺牲层314的材质包括但不限于氧化硅。
66.所述第二键合环32的材质可以包括锗、铝、铜、镍或金等金属材料。
67.按照步骤s2，参阅图3a和图3b，依次形成第一牺牲层22和保护层23覆盖于所述第一衬底21的第一表面，所述保护层23覆盖所述第一牺牲层22。
68.其中，所述保护层23用于保护所述第一牺牲层22，以避免所述第一牺牲层22在后续工艺中被清洗工艺等腐蚀。
69.所述第一牺牲层22与所述保护层23的刻蚀速率差异大，例如所述第一牺牲层22与所述保护层23的刻蚀选择比大于10，以使得后续在刻蚀所述第一牺牲层22时，避免对所述保护层23进行刻蚀，或者仅对所述保护层23进行少量刻蚀。
70.所述第一牺牲层22的材质包括但不限于氧化硅。
71.所述保护层23的材质可以为氮化硅、多晶硅或单晶硅等。
72.并且，参阅图3c，在后续刻蚀所述第一衬底21的第二表面之前，所述mems器件的制造方法还包括：形成第一键合环24于所述第一衬底21的第二表面。
73.形成所述第一键合环24于所述第一衬底21的第二表面的步骤可以包括：首先，采用溅射或蒸发工艺形成金属材料于所述第一衬底21的第二表面；然后，形成图形化的掩膜层(未图示)于金属材料上；然后，以图形化的掩膜层为掩膜刻蚀金属材料，以形成所述第一键合环24；然后，去除图形化的掩膜层。其中，在形成所述第一键合环24的同时，还可形成焊盘等结构于所述第一衬底21的第二表面。
74.所述第一键合环24的材质可以包括锗、铝、铜、镍或金等金属材料。
75.所述第一表面为正面，所述第二表面为背面；或者，所述第一表面为背面，所述第二表面为正面。
76.按照步骤s3，参阅图3d～图3f，刻蚀所述第一衬底21的第二表面，以在所述第一区域形成第一空腔211和第一抽气孔213，且在所述第二区域形成第二空腔212，所述第一抽气孔213暴露出所述第一牺牲层22。
77.在一实施例中，所述第一区域的第二表面还可形成有第四空腔214。
78.在所述第一区域形成第一空腔211、第一抽气孔213和第四空腔214，且在所述第二区域形成第二空腔212的步骤可以包括：首先，如图3d所示，刻蚀所述第一衬底21的第二表面，以在所述第一区域形成第一空腔211和第四空腔214，且在所述第二区域形成第二空腔212；然后，如图3f所示，刻蚀所述第四空腔214的底壁并停止在所述第一牺牲层22，以在所述第四空腔214的底壁形成第一抽气孔213。
79.其中，由于刻蚀工艺对刻蚀形成的所述第一抽气孔213的深宽比有要求，即所述第一抽气孔213的深宽比太高时刻蚀工艺无法刻蚀实现，因此，当所述第一衬底21的厚度很厚时，优选先在所述第一衬底21的第二表面刻蚀形成所述第四空腔214，再在所述第四空腔214的底壁刻蚀形成所述第一抽气孔213，即分两步刻穿所述第一衬底21并暴露出所述第一牺牲层22。需要说明的是，即使分两步刻穿所述第一衬底21，形成的所述第一抽气孔213的宽度仍较大。
80.其中，所述第四空腔214和所述第一抽气孔213均用于抽气，所述第四空腔214的宽度大于所述第一抽气孔213的宽度；所述第一空腔211和所述第二空腔212分别用于在后续键合后为所述第一mems结构和所述第二mems结构提供振动空间，所述第四空腔214的宽度和深度均小于所述第一空腔211和所述第二空腔212，所述第四空腔214、所述第一空腔211和所述第二空腔212的形成顺序不限，可以同时形成或不同时形成。
81.并且，如图3e所示，在形成所述第一空腔211之后且在形成所述第一抽气孔213之前，所述mems器件的制造方法还可包括：形成气体吸收层25于所述第一空腔211的底壁上，所述气体吸收层25用于吸收气体，以提高所述mems器件的真空度。所述气体吸收层25的材质可以为金属材料。
82.按照步骤s4，参阅图3i，将所述第一衬底21的第二表面与所述第二衬底31的第一表面键合，在键合后，所述第四空腔214和所述第一抽气孔213与所述第一空腔211连通。
83.并且，在键合后，所述第一空腔211与所述第一mems结构对准，所述第二空腔212与所述第二mems结构对准，所述第一空腔211与所述第二空腔212之间不连通，使得在同一衬底上形成了所述第一空腔211和所述第一mems结构对应的第一mems器件以及所述第二空腔212和所述第二mems结构对应的第二mems器件。
84.所述将所述第一衬底21的第二表面与所述第二衬底31的第一表面键合包括：将所述第一衬底21的第二表面与所述第二衬底31的第一表面通过所述第一键合环24和所述第二键合环32键合。
85.所述第一键合环24与所述第二键合环32均为环状结构，所述第一键合环24与所述第二键合环32的尺寸可以相同或接近相同，所述第一键合环24和所述第二键合环32之间可以为共晶键合。
86.在键合时，将所述第一衬底21的第二表面与所述第二衬底31的第一表面相对，且所述第一键合环24与所述第二键合环32对准，并施加一定压力，使得所述第一键合环24与所述第二键合环32接触后在设定条件下发生键合反应形成金属块，并使得所述第一衬底21与所述第二衬底31的距离更加接近。其中，当所述第一键合环24与所述第二键合环32的材质不同(例如所述第一键合环24的材质为铝，所述第二键合环32的材质为锗)时，金属块为合金。
87.并且，在键合时，真空控压工艺可以采用所述第二空腔212对应的第二mems器件所需的真空度，且此时，所述第二空腔212对应的第二mems器件的真空度与所述第一空腔211对应的第一mems器件的真空度相同。
88.按照步骤s5，参阅图3j，刻蚀所述保护层23，以形成多个第二抽气孔231于所述保护层23中。
89.并且，参阅图3g，在将所述第一衬底21的第二表面与所述第二衬底31的第一表面键合之前，经所述第四空腔214和所述第一抽气孔213释放部分所述第一牺牲层22，以在所述第一牺牲层22中形成第三空腔221；或者，在形成多个所述第二抽气孔231于所述保护层23中之后，经所述第二抽气孔231释放部分所述第一牺牲层22，以在所述第一牺牲层22中形成第三空腔221。
90.所述第二抽气孔231与所述第三空腔221连通，所述第三空腔221暴露出所述保护层23，所述第三空腔221的宽度大于所述第一抽气孔213的宽度。
91.其中，可以采用气态氢氟酸(vapor hf，vhf)蚀刻工艺释放部分所述第一牺牲层22，即将气态氢氟酸通入所述第四空腔214和所述第一抽气孔213中，以经所述第四空腔214和所述第一抽气孔213刻蚀去除部分所述第一牺牲层22；或者，将气态氢氟酸通入所述第二抽气孔231中，以经所述第二抽气孔231刻蚀去除部分所述第一牺牲层22。
92.优选的，所述第一抽气孔213与所述第二抽气孔231的位置错开。由于后续填充金属层41至所述第二抽气孔231中时，金属颗粒会通过所述第二抽气孔231向下掉落，通过将所述第一抽气孔213与所述第二抽气孔231的位置错开，能够避免金属颗粒掉落进入所述第一抽气孔213中，进而避免金属颗粒通过所述第一抽气孔213掉落进入至器件内部而影响器件性能。
93.其中，金属颗粒会掉落堆积在所述第二抽气孔231下方的所述第三空腔221中；所述第一抽气孔213可以对准所述第三空腔221的中间区域，所述第二抽气孔231可以对准所述第三空腔221的边缘区域，使得金属颗粒掉落堆积在所述第三空腔221的边缘区域。
94.优选的，所述第二抽气孔231的宽度小于所述第一抽气孔213的宽度，使得后续所述金属层41能够快速填满所述第二抽气孔231，即快速实现封孔。
95.进一步优选的，所述第一抽气孔213的宽度为10μm～20μm，所述第二抽气孔231的宽度为1μm～5μm。
96.由于刻蚀工艺对刻蚀形成的所述第一抽气孔213的深宽比有要求，即所述第一抽气孔213的深宽比太高时刻蚀工艺无法刻蚀实现，因此，当所述第一衬底21的厚度很厚时，刻蚀所述第一衬底21形成的所述第一抽气孔213的宽度也较大，此时若直接采用激光封孔工艺对所述第一抽气孔213封孔的效果不好甚至无法进行封孔；并且，激光封孔工艺所使用的专用机台的价格昂贵，且在作业时对所述第一抽气孔213进行逐个封孔导致封孔效率低，进而导致成本很高。因此，本发明提供的mems器件的制造方法，通过在所述保护层23中形成与所述第一抽气孔213连通的所述第二抽气孔231，并且后续采用填充金属层41于所述第二抽气孔231中来实现封孔，使得无需采用激光封孔工艺即可实现抽气孔的密封；并且，与采用激光封孔工艺进行封孔相比，本发明提供的mems器件的制造方法能够解决激光封孔工艺对大宽度的第一抽气孔213的封孔效果不好甚至无法封孔的问题，所述mems器件的制造方法对任意宽度的所述第二抽气孔231均能实现封孔，且封孔效果更好；并且，采用常规的沉
积机台即可实现封孔，无需采用价格昂贵的专用机台，且能同时对所有的所述第二抽气孔231进行封孔，使得封孔效率得到明显提高，进而使得成本得到降低。
97.按照步骤s6，参阅图3k，通过所述第二抽气孔231、所述第三空腔221和所述第一抽气孔213对所述第一空腔211进行抽气，以使得所述第一空腔211对应的第一mems器件达到所需的真空度；并填充金属层41于所述第二抽气孔231中，以实现对所述第二抽气孔231的封孔，使得密封所述第二抽气孔231、所述第三空腔221、所述第一抽气孔213、所述第四空腔214和所述第一空腔211。
98.其中，可以采用物理气相沉积工艺或蒸发工艺等具有真空度要求的工艺沉积金属层41于所述第二抽气孔231中。在执行物理气相沉积或蒸发工艺之前，需要对腔室进行抽真空，在该步骤中，由于所述第一空腔211通过所述第二抽气孔231、所述第三空腔221和所述第一抽气孔213与外界连通，因此，在抽真空的过程中可以抽取所述第一空腔211内的气体，使得所述第一空腔211的真空度达到第一mems器件所需的要求；而所述第二空腔212不与外界连通，使得抽真空的步骤不会影响所述第二空腔212的真空度，所述第二空腔212的真空度仍保持为键合工艺时的真空度，由此，可以使得形成在同一衬底上的第一mems器件和第二mems器件具有不同的真空度。之后沉积所述金属层41的工艺也在同一真空腔室中进行，使得在沉积所述金属层41之后，所述第一空腔211仍保持着其所需的真空度。
99.并且，采用物理气相沉积工艺沉积所述金属层41于所述第二抽气孔231中时所采用的工艺温度范围为400℃～500℃，采用蒸发工艺沉积所述金属层41于所述第二抽气孔231中时所采用的工艺温度为常温，与采用化学气相沉积工艺沉积绝缘材料于所述第二抽气孔231中时所采用的工艺温度为700℃～800℃的高温相比，采用物理气相沉积工艺和蒸发工艺沉积所述金属层41所采用的工艺温度更低，使得能够避免所述第一键合环24与所述第二键合环32之间键合反应形成的金属块在封孔工艺时被高温熔融，进而避免导致键合异常。
100.所述第一mems器件可以为陀螺仪，所述第二mems器件可以为加速度计，所述第一mems结构可以包括陀螺仪的梳齿结构和质量块，所述第二mems结构可以包括加速度计的梳齿结构和质量块；或者，所述第一mems器件可以为加速度计，所述第二mems器件可以为陀螺仪，所述第一mems结构可以包括加速度计的梳齿结构和质量块，所述第二mems结构可以包括陀螺仪的梳齿结构和质量块。
101.从上述内容可知，本发明的mems器件的制造方法，通过依次形成第一牺牲层和保护层覆盖于所述第一衬底的第一表面；刻蚀所述第一衬底的第二表面，以在所述第一区域形成第一空腔和第一抽气孔，且在所述第二区域形成第二空腔，所述第一抽气孔暴露出所述第一牺牲层；并在将所述第一衬底的第二表面与所述第二衬底的第一表面键合之后，形成多个第二抽气孔于所述保护层中；且在所述第一牺牲层中形成与所述第二抽气孔和所述第一抽气孔连通的第三空腔；通过所述第二抽气孔、所述第三空腔和所述第一抽气孔对所述第一空腔进行抽气，并填充金属层于所述第二抽气孔中，使得无需采用激光封孔工艺即可实现抽气孔的密封，同时能够解决大尺寸的抽气孔密封的问题，且使得成本得到降低。
102.本发明一实施例提供一种mems器件，包括：第二衬底，所述第二衬底的第一表面形成有第一mems结构和第二mems结构；第一衬底，所述第一衬底的第二表面键合于所述第二衬底的第一表面上；所述第一衬底包括对应于所述第一mems结构的第一区域和对应于所述
第二mems结构的第二区域，所述第一区域的第二表面形成有第一空腔和第一抽气孔，所述第二区域的第二表面形成有第二空腔；所述第一衬底的第一表面覆盖有牺牲层和保护层，所述保护层覆盖所述牺牲层，所述牺牲层中形成有第三空腔，所述保护层中形成有多个第二抽气孔，所述第一抽气孔分别与所述第一空腔和所述第三空腔连通，所述第三空腔与所述第二抽气孔连通；所述第二抽气孔中填充有金属层。
103.下面参阅图3k更为详细的介绍本实施例的mems器件，图3k是mems器件的纵向剖面示意图。
104.所述第二衬底31的第一表面形成有第一mems结构和第二mems结构。
105.所述第一mems结构和所述第二mems结构可以均包括梳齿结构和质量块。
106.所述第二衬底31可以包括半导体基底311和覆盖于所述半导体基底311的第一表面的第一绝缘介质层312，所述第一绝缘介质层312中形成有与所述半导体基底311连接的导电结构313，所述第一绝缘介质层312暴露出所述导电结构313；所述半导体基底311和所述第一绝缘介质层312中还可形成有器件结构，所述器件结构可以包括晶体管等。
107.所述第二衬底31还可包括覆盖于所述第一绝缘介质层312上的第二牺牲层314和半导体层315，所述半导体层315覆盖所述第二牺牲层314，所述第二牺牲层314中形成有第五空腔3141，所述第五空腔3141暴露出部分所述第一绝缘介质层312和部分所述导电结构313；所述半导体层315中形成有所述第一mems结构中的梳齿结构和质量块以及所述第二mems结构中的梳齿结构和质量块，梳齿结构中、质量块与梳齿结构之间以及质量块之间均形成有释放孔3151，所述释放孔3151与所述第五空腔3141连通，所述第五空腔3141用于为梳齿结构和质量块提供振动空间。
108.并且，所述第二衬底31还可包括覆盖于所述半导体基底311的第二表面的第二绝缘介质层316，以使得所述半导体基底311的第二表面与其他结构绝缘。
109.所述第一衬底21的第二表面键合于所述第二衬底31的第一表面上；所述第一衬底21包括对应于所述第一mems结构的第一区域和对应于所述第二mems结构的第二区域。
110.所述第一衬底21可以仅为半导体基底或者为包含半导体基底的晶圆等，所述第一衬底21中可以根据需要形成有晶体管等器件结构。
111.其中，优选所述半导体基底为双抛片，以使得在所述第一衬底21中制作的结构的性能更好。
112.所述半导体基底的材质可以包括si、ge、sige、sic、sigec、inas、gaas、inp、ingaas或者其它iii/v化合物半导体，还可以包括这些半导体构成的多层结构等；或者，所述半导体基底可以为绝缘体上硅(soi)、绝缘体上层叠硅(ssoi)、绝缘体上层叠锗化硅(s-sigeoi)、绝缘体上锗化硅(sigeoi)以及绝缘体上锗(geoi)等。本领域的技术人员可以根据需要进行选择。
113.所述半导体层315的材质可以包括si、ge、sige、sic、sigec、inas、gaas、inp、ingaas或者其它iii/v化合物半导体，还可以包括这些半导体构成的多层结构等。
114.所述第一绝缘介质层312和所述第二绝缘介质层316的材质可以为氧化硅、氮氧化硅和氮化硅等绝缘材料中的至少一种，所述第一绝缘介质层312可以为至少两层堆叠的结构。
115.所述导电结构313的材质可以为多晶硅或金属。
116.所述第二牺牲层314的材质包括但不限于氧化硅。
117.所述第一区域的第二表面形成有第一空腔211和第一抽气孔213，所述第二区域的第二表面形成有第二空腔212。
118.所述第一空腔211与所述第一mems结构对准，所述第二空腔212与所述第二mems结构对准，所述第一空腔211和所述第二空腔212分别用于为所述第一mems结构和所述第二mems结构提供振动空间，所述第一空腔211与所述第二空腔212之间不连通，使得在同一衬底上形成了所述第一空腔211和所述第一mems结构对应的第一mems器件以及所述第二空腔212和所述第二mems结构对应的第二mems器件。
119.所述第一衬底21的第一表面覆盖有第一牺牲层22和保护层23，所述保护层23覆盖所述第一牺牲层22，所述第一牺牲层22中形成有第三空腔221，所述保护层23中形成有多个第二抽气孔(即图3j中的第二抽气孔231)，所述第一抽气孔213分别与所述第一空腔211和所述第三空腔221连通，所述第三空腔221与所述第二抽气孔231连通，所述第三空腔221的宽度大于所述第一抽气孔213的宽度；所述第二抽气孔231中填充有金属层41。
120.所述第一表面为正面，所述第二表面为背面；或者，所述第一表面为背面，所述第二表面为正面。
121.所述保护层23用于保护所述第一牺牲层22，以避免所述第一牺牲层22被清洗工艺等腐蚀。
122.所述第一牺牲层22与所述保护层23的刻蚀速率差异大，例如所述第一牺牲层22与所述保护层23的刻蚀选择比大于10，以使得在刻蚀所述第一牺牲层22以形成所述第三空腔221时，避免对所述保护层23进行刻蚀，或者仅对所述保护层23进行少量刻蚀。
123.所述第一牺牲层22的材质包括但不限于氧化硅。
124.所述保护层23的材质可以为氮化硅、多晶硅或单晶硅等。
125.所述第一区域的第二表面还可形成有与所述第一抽气孔213连通的第四空腔214，所述第一抽气孔213位于所述第三空腔221与所述第四空腔214之间，所述第四空腔214与所述第一空腔211连通。
126.其中，所述第四空腔214的宽度大于所述第一抽气孔213的宽度；所述第四空腔214的宽度和深度均小于所述第一空腔211和所述第二空腔212。
127.所述mems器件还可包括：气体吸收层25，形成于所述第一空腔211的底壁上，所述气体吸收层25用于吸收气体，以提高所述mems器件的真空度。所述气体吸收层25的材质可以为金属材料。
128.优选的，所述第一抽气孔213与所述第二抽气孔231的位置错开。由于填充金属层41至所述第二抽气孔231中时，金属颗粒会通过所述第二抽气孔231向下掉落，通过将所述第一抽气孔213与所述第二抽气孔231的位置错开，能够避免金属颗粒掉落进入所述第一抽气孔213中，进而避免金属颗粒通过所述第一抽气孔213掉落进入至器件内部而影响器件性能。
129.其中，金属颗粒会掉落堆积在所述第二抽气孔231下方的所述第三空腔221中；所述第一抽气孔213可以对准所述第三空腔221的中间区域，所述第二抽气孔231可以对准所述第三空腔221的边缘区域，使得金属颗粒掉落堆积在所述第三空腔221的边缘区域。
130.优选的，所述第二抽气孔231的宽度小于所述第一抽气孔213的宽度，使得所述金
属层41能够快速填满所述第二抽气孔231，即快速实现封孔。
131.进一步优选的，所述第一抽气孔213的宽度为10μm～20μm，所述第二抽气孔231的宽度为1μm～5μm。
132.由于所述第一空腔211与所述第二抽气孔231、所述第三空腔221和所述第一抽气孔213连通，使得能够通过所述第二抽气孔231、所述第三空腔221和所述第一抽气孔213对所述第一空腔211进行抽气，进而使得所述第一空腔211对应的第一mems器件能够达到所需的真空度；并且，通过填充所述金属层41于所述第二抽气孔231中，使得能够实现对所述第二抽气孔231的封孔，进而使得密封所述第二抽气孔231、所述第三空腔221、所述第一抽气孔213、所述第四空腔214和所述第一空腔211。
133.所述mems器件还包括：
134.第一键合环24，形成于所述第一衬底21的第二表面；
135.第二键合环32，形成于所述第二衬底31的第一表面，所述第一衬底21的第二表面与所述第二衬底31的第一表面通过所述第一键合环24和所述第二键合环32键合。
136.所述第二键合环32的材质可以包括锗、铝、铜、镍或金等金属材料。
137.所述第一键合环24与所述第二键合环32均为环状结构，所述第一键合环24与所述第二键合环32的尺寸可以相同或接近相同，所述第一键合环24和所述第二键合环32之间可以为共晶键合。
138.在键合时，将所述第一衬底21的第二表面与所述第二衬底31的第一表面相对，且所述第一键合环24与所述第二键合环32对准，并施加一定压力，使得所述第一键合环24与所述第二键合环32接触后在设定条件下发生键合反应形成金属块，并使得所述第一衬底21与所述第二衬底31的距离更加接近。其中，当所述第一键合环24与所述第二键合环32的材质不同(例如所述第一键合环24的材质为铝，所述第二键合环32的材质为锗)时，金属块为合金。
139.并且，在键合时，可以采用所述第二空腔212对应的第二mems器件所需的真空度，且此时，所述第二空腔212对应的第二mems器件的真空度与所述第一空腔211对应的第一mems器件的真空度相同。
140.由于所述第一空腔211通过所述第二抽气孔231、所述第三空腔221和所述第一抽气孔213与外界连通，使得能够抽取所述第一空腔211内的气体，进而使得所述第一空腔211的真空度达到第一mems器件所需的要求；而所述第二空腔212不与外界连通，使得在对所述第一空腔211抽真空时不会影响所述第二空腔212的真空度，所述第二空腔212的真空度仍保持为键合工艺时的真空度，由此，可以使得形成在同一衬底上的第一mems器件和第二mems器件具有不同的真空度。并且，填充所述金属层41的工艺也在同一真空腔室中进行，使得在填充所述金属层41之后，所述第一空腔211仍保持着其所需的真空度。
141.所述第一mems器件可以为陀螺仪，所述第二mems器件可以为加速度计，所述第一mems结构可以包括陀螺仪的梳齿结构和质量块，所述第二mems结构可以包括加速度计的梳齿结构和质量块；或者，所述第一mems器件可以为加速度计，所述第二mems器件可以为陀螺仪，所述第一mems结构可以包括加速度计的梳齿结构和质量块，所述第二mems结构可以包括陀螺仪的梳齿结构和质量块。
142.由于刻蚀工艺对刻蚀形成的所述第一抽气孔213的深宽比有要求，即所述第一抽
气孔213的深宽比太高时刻蚀工艺无法刻蚀实现，因此，当所述第一衬底21的厚度很厚时，刻蚀所述第一衬底21形成的所述第一抽气孔213的宽度也较大，此时若直接采用激光封孔工艺对所述第一抽气孔213封孔的效果不好甚至无法进行封孔；并且，激光封孔工艺所使用的专用机台的价格昂贵，且在作业时对所述第一抽气孔213进行逐个封孔导致封孔效率低，进而导致成本很高。因此，本发明提供的mems器件中，由于所述保护层23中形成有与所述第一抽气孔213连通的所述第二抽气孔231，并且所述第二抽气孔231中填充有所述金属层41来实现封孔，使得无需采用激光封孔工艺即可实现抽气孔的密封；并且，与采用激光封孔工艺进行封孔相比，本发明提供的mems器件能够解决激光封孔工艺对大宽度的第一抽气孔213的封孔效果不好甚至无法封孔的问题，所述mems器件中任意宽度的所述第二抽气孔231均能实现封孔，且封孔效果更好；并且，采用常规的沉积机台即可实现封孔，无需采用价格昂贵的专用机台，且能同时对所有的所述第二抽气孔231进行封孔，使得封孔效率得到明显提高，进而使得成本得到降低。
143.从上述内容可知，本发明的mems器件，由于包括：第二衬底，所述第二衬底的第一表面形成有第一mems结构和第二mems结构；第一衬底，所述第一衬底的第二表面键合于所述第二衬底的第一表面上；所述第一衬底包括对应于所述第一mems结构的第一区域和对应于所述第二mems结构的第二区域，所述第一区域的第二表面形成有第一空腔和第一抽气孔，所述第二区域的第二表面形成有第二空腔；所述第一衬底的第一表面覆盖有第一牺牲层和保护层，所述保护层覆盖所述第一牺牲层，所述第一牺牲层中形成有第三空腔，所述保护层中形成有多个第二抽气孔，所述第一抽气孔分别与所述第一空腔和所述第三空腔连通，所述第三空腔与所述第二抽气孔连通；所述第二抽气孔中填充有金属层，使得无需采用激光封孔工艺即可实现抽气孔的密封，同时能够解决大尺寸的抽气孔密封的问题，且使得成本得到降低。
144.上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。