[发明专利]基于晶圆键合工艺的圆片级封装MEMS芯片结构及其加工方法

权利要求书

1.一种基于晶圆键合工艺的圆片级封装MEMS芯片结构，其特征在于，包括衬底层(1)、器件层(2)和盖帽层(3)，三层结构依次键合，形成一个可供器件层上的梳齿微结构(4)移动的空腔结构(5)；

所述衬底层(1)在键合面上硅片从内到外依次布有第一二氧化硅层(14)、金属电极层(15)、第二二氧化硅层(16)和键合介质层(17)；所述第二二氧化硅层上具有过孔，使得金属电极层(15)与键合介质层(17)相连通；

键合介质层(17)沿器件层(2)背面的外缘形成键合密封环(12)；

所述键合密封环(12)上有数条沿贯通于键合密封环(12)内外的凹槽结构(20)，凹槽结构在晶圆键合后将被键合介质(17)与硅的共晶体填充；

在器件层(2)与衬底层(1)的所有键合面上分布有阵列凹坑结构(13)；

衬底层的背面具有二氧化硅层，该层的厚度与第一二氧化硅层(14)和第二二氧化硅层(16)的厚度之和相同。

2.如权利要求1所述的基于晶圆键合工艺的圆片级封装MEMS芯片结构，其特征在于，器件层(2)上形成用于支撑盖帽层(3)的锚区结构(8)，使得器件层(2)与盖帽层(3)键合后形成覆盖梳齿结构上表面的空腔；衬底层(1)上形成用于支撑器件层(2)的凸台，使得器件层(2)与衬底层(1)键合后形成覆盖梳齿结构下表面的空腔。

3.如权利要求1或2所述的基于晶圆键合工艺的圆片级封装MEMS芯片结构，其特征在于，盖帽层与器件层的键合面上，具有二氧化硅层(9)，实现盖帽层与器件层的绝缘。

4.如权利要求1或2所述的基于晶圆键合工艺的圆片级封装MEMS芯片结构，其特征在于，所述阵列凹坑结构与凹槽结构深度相同。

5.如权利要求1或2所述的基于晶圆键合工艺的圆片级封装MEMS芯片结构，其特征在于，所述阵列凹坑结构，凹坑为正方形、长方形、椭圆形或圆形，凹坑的占空比为30％-60％；凹坑的深度为0.5um-4um。

6.如权利要求1或2所述的基于晶圆键合工艺的圆片级封装MEMS芯片结构，其特征在于，采用在衬底层上的金属电极层(15)形成平面电极结构，实现空腔结构(5)内的器件层结构(6)与空腔外电极焊盘(7)的互联。

7.如权利要求1或2所述的一种基于晶圆键合工艺的圆片级封装MEMS芯片结构，其特征在于，衬底层(1)上的金属电极层(15)采用Al或W；键合介质层(17)采用Cr/Au或Ti/Au。

8.如权利要求1或2所述的基于晶圆键合工艺的圆片级封装MEMS芯片结构，其特征在于，在衬底层上空腔内，硅片从内到外依次布有第一二氧化硅层(14)、金属电极层(15)、第二二氧化硅层(16)，部分第二二氧化硅层(16)表面覆盖有吸气剂层(18)。

9.如权利要求1或2所述的一种基于晶圆键合工艺的圆片级封装MEMS芯片结构，其特征在于，第一二氧化硅层(14)的厚度为1um-3um；金属电极层(15)的厚度为100nm-300nm；第二二氧化硅层(16)的厚度为300nm-600nm、键合介质层(17)中Cr或Ti的厚度为10nm-50nm，Au的厚度为0.5um-2um。