[发明专利]MEMS玻璃浆料键合结构及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及MEMS技术，尤其涉及一种MEMS玻璃浆料键合结构及其制造方法。

背景技术

微电子机械系统（MEMS，Micro Electro Mechanical System）是近年来发展起来的一种新型多学科交叉的技术，该技术将对未来人类生活产生革命性的影响。MEMS技术被誉为21世纪带有革命性的高新技术，其发展始于20世纪60年代，是微电子和微机械的巧妙结合。MEMS的基础技术主要包括硅各向异性刻蚀技术、硅硅键合技术、表面微机械技术、LIGA技术等，上述技术已成为研制生产MEMS必不可少的核心技术。

在以硅为基础的MEMS加工技术中，部分产品如加速度计、陀螺仪等需要对微机械的器件结构部分实施保护，这种保护的方法就是在器件上方采用空腔封帽片保护结构，通过硅硅键合、阳极键合、金硅共晶键合、低温玻璃浆料键合等各种键合工艺，使器件硅片和封帽片密闭结合在一起，这样使微机械的器件结构和外部环境得到隔离。而在这些键合工艺中，与其他键合工艺相比，低温玻璃浆料键合的优势在于其具有密封效果好、键合强度高、生产效率高，并且对于封接基板的表面没有特殊要求，可以广泛应用于MEMS产品圆片级的封装；缺点是玻璃浆料在印刷和键合烧结过程中，容易产生延展或流动，需要占用较大的键合区域面积，并且，其延展部分浆料有可能影响MEMS微机械可动部分结构的工作，从而使器件毁坏或整体性能下降。

因此，如何合理设定和控制键合区玻璃浆料所占用的尺寸，对封装成品率及成品可靠性的影响是至关重要的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种MEMS玻璃浆料键合结构及其制造方法，可以减小玻璃浆料横向延展而扩大的玻璃浆料键合区域的面积，从而减小整个产品的版图面积，利于增加有效管芯的数量，降低制造成本。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种MEMS玻璃浆料键合结构，包括：

封帽硅片，该封帽硅片上设置有微机械保护腔和位于所述微机械保护腔外围的第一玻璃浆料键合区；

器件硅片，该器件硅片上设置有微机械结构槽和位于所述微机械结构槽外围的第二玻璃浆料键合区，该微机械结构槽与微机械保护腔的位置相对应；

其中，所述封帽硅片上在该微机械保护腔和第一玻璃浆料键合区之间设置有玻璃浆料隔离槽，所述器件硅片上在该微机械结构槽和第二玻璃浆料键合区之间设置有玻璃浆料保护槽，所述玻璃浆料保护槽和所述封帽硅片上的玻璃浆料隔离槽的位置相对应，所述第一玻璃浆料键合区和第二玻璃浆料键合区之间通过玻璃浆料键合。

根据本发明的一个实施例，所述微机械结构槽和玻璃浆料保护槽的深度相同，所述微机械保护腔和玻璃浆料隔离槽的深度相同或不同。

根据本发明的一个实施例，该结构还包括：位于所述微机械结构槽内的微机械质量块。

本发明还提供了一种MEMS玻璃浆料键合结构的制造方法，包括：

提供第一硅片和第二硅片；

对所述第一硅片进行刻蚀，在其上形成微机械保护腔和玻璃浆料隔离槽，该玻璃浆料隔离槽位于所述微机械保护腔的外围，该玻璃浆料隔离槽的外围为第一玻璃浆料键合区，以形成封帽硅片；

对所述第二硅片进行刻蚀，在其上形成有微机械结构槽和玻璃浆料保护槽，以形成器件硅片，该玻璃浆料保护槽位于所述微机械结构槽的外围，该玻璃浆料保护槽的外围为第二玻璃浆料键合区，该微机械结构槽与微机械保护腔的位置相对应，该玻璃浆料保护槽与玻璃浆料隔离槽的位置相对应；

使用玻璃浆料键合工艺对所述第一玻璃浆料键合区和第二玻璃浆料键合区进行键合。

根据本发明的一个实施例，对所述第一硅片进行刻蚀，在其上形成微机械保护腔和玻璃浆料隔离槽包括：

在所述第一硅片上形成第一掩膜层；

对所述第一掩膜层进行图案化，在其上开出第一窗口，该第一窗口的形状与所述微机械保护腔的形状对应；

在所述第一掩膜层上形成第二掩膜层；

对所述第二掩膜层和第一掩膜层进行图案化，在其上开出第二窗口，该第二窗口的形状与所述玻璃浆料隔离槽的形状对应；

以所述第二掩膜层为掩膜对所述第一硅片进行刻蚀，以在所述第一硅片上形成深度为d2的玻璃浆料隔离槽；

去除所述第二掩膜层，并以所述第一掩膜层为掩膜对所述第一硅片进行刻蚀，以在所述第一硅片上形成深度为d1的微机械保护腔，并将所述玻璃浆料隔离槽的深度加深为d2+d1；

去除所述第一掩膜层。