[实用新型]微机电器件

说明书

技术领域

本公开涉及由至少两个接合的结构层形成的MEMS器件。

背景技术

众所周知，基于微电子学的典型的制造技术的微加工技术使得能够获得微系统，例如微传感器、微致动器和特殊的微型机构，其利用单晶硅的优异的机械性能，并且可以使用微电子工艺的典型的知识和优点。

具体地，体微加工技术通常包括将要提供MEMS器件的晶片(以下也称为器件晶片或衬底)接合到一个或多个晶片或者衬底(例如，处理晶片或衬底，帽晶片或衬底等，以下也称为辅助晶片)。

通常，制造工艺包括：例如经由干法硅蚀刻工艺处理器件晶片以用于限定期望的微机电结构；以及例如经由粘合剂(例如玻璃料或聚合物)或通过金属接合(例如经由诸如Al-Ge、Au-Ge、Au-Sn、Cu-Sn等的共晶接合)将器件晶片接合到辅助晶片；以及然后切割复合晶片以获得多个器件。

器件晶片甚至可以是复合的，并且可以通过接合两个晶片来获得，例如当MEMS器件具有偏移的梳指状驱动/感测电极时。在这种情况下，两个晶片被接合在一起，以形成复合晶片，其被接合到辅助晶片。

例如，图1A-1D示出了用于制造MEMS微镜的典型工艺步骤。

详细地，图1A示出了包括器件晶片1和辅助晶片2的两个起始晶片。这里，例如氧化硅的蚀刻停止层3在辅助晶片上延伸，并且接合区域4(例如玻璃料，聚合物或金属)在蚀刻停止层3之上延伸。

在图1B中，通过施加轻微的压力和预设温度，器件晶片1和辅助晶片2通过接合区域4接触和接合，以获得接合晶片5。

在图1C中，器件晶片1被处理以用于限定期望的微机械结构的悬置质量体。例如，为了形成微镜，限定了微镜结构、支撑臂、致动电极(例如，梳指型)和弹性弹簧。具体地，该限定包括贯穿器件晶片的整个厚度去除半导体材料，以及形成贯通沟槽7。在该步骤中，辅助晶片2不被蚀刻，被蚀刻停止层3以及可能的外围保护层保护。

在图1D中，通过沉积和图案化金属层形成反射表面8。

图2A-2D示出了不同的制造工艺，例如用于制造惯性传感器，其中器件晶片11具有蚀刻停止层13，并且辅助晶片12具有接合区域14(图2A)。类似于图1A-1D，该工艺包括使晶片11-12接触(图2B)，通过蚀刻器件晶片11的半导体材料来限定微机械结构15(特别是感测质量体，致动/感测电极(例如，梳指型))和弹性弹簧(图2C)；以及例如通过HF蚀刻选择性地去除蚀刻停止层13。

以未示出的方式，辅助晶片12可以包括能够使悬置质量体充分移动的腔室。

通过参考图1和图2描述的制造工艺，可以形成MEMS扫描微镜、惯性传感器和其他传感器，例如陀螺仪、谐振器和电磁致动的扫描微镜。

此外，利用这些制造工艺，存在的问题是，当限定结构和/或去除蚀刻停止层时，接合区域可能被损坏或甚至部分地被去除。事实上，为了进行湿法蚀刻，例如用于去除光致抗蚀剂层和用于从操作区域的壁清洁聚合物，以及用于进行例如用于HF清洁或释放结构的气相蚀刻，使用了可能损坏接合区域的化学物质。

因此，接合区域的材料的选择限于能够经受上述工艺的材料。

然而，这强加了设计限制，并且不总是能够使用最佳材料。

实用新型内容

本公开的目的是提供一种微机电器件，以至少部分地解决上述问题。

根据一个或多个实施例，本公开涉及微加工的半导体器件和对应的制造工艺。

根据本公开的一个方面，提供了一种微机电器件，包括：

半导体材料的第一衬底，具有第一面；

半导体材料的第二衬底，具有面向所述第一衬底的所述第一面的第二面，所述第二衬底具有由所述第二衬底的凸出部分界定的接合凹部，所述凸出部分与所述第二衬底是一体的，所述接合凹部与所述第一衬底的所述第一面形成封闭腔室；

在所述封闭腔室中的接合结构，所述接合结构接合到所述第一衬底和所述第二衬底；以及

微机电结构，形成在所述第一衬底和所述第二衬底中的一个衬底中。

在一个实施例中，所述封闭腔室围绕所述微机电结构。

在一个实施例中，所述微机电器件还包括在所述微机电结构前面分别从所述第一面或所述第二面开始在所述第一衬底和所述第二衬底中的至少一个衬底中延伸的功能凹部。

在一个实施例中，所述接合结构具有选自玻璃料、聚合物、共晶金属和热压金属的材料。

在一个实施例中，所述微机电器件包括在所述第一面和所述第二面中的至少一个面上的蚀刻停止层。