[发明专利]一种全硅环境隔离MEMS器件

说明书

本发明公开一种全硅环境隔离MEMS器件，包括隔离硅片,隔离硅片上方依次设有形成配合的衬底SOI硅片、敏感结构硅片与硅盖帽，隔离硅片、衬底SOI硅片与敏感结构硅片相互之间晶圆级硅硅直接键合；隔离硅片的中部蚀刻有加热电阻图形，使隔离硅片中部形成加热电阻；隔离硅片的四周蚀刻有悬臂梁图形，使隔离硅片四周形成悬臂梁；敏感结构硅片上制备有MEMS敏感可动结构，敏感结构硅片上还蚀刻有温度传感电阻；硅盖帽顶面集成有MEMS结构处理电路与温度控制电路；温度传感电阻采集加热电阻的温度，并将温度反馈给温度控制电路，温度控制电路根据温度传感电阻反馈的温度对加热电阻进行闭环加热控制；整个器件可实现高性能指标，极大提高了环境适应性。

技术领域

本发明涉及微机电技术领域，具体是一种全硅环境隔离MEMS器件。

背景技术

微机电系统（Micro Electro-Mechanical Systems,MEMS）是在微电子制造技术基础上发展起来的一门跨学科技术，利用光刻、刻蚀、成膜、键合等微细加工手段形成电子机械结构，融合了电子、材料、机械、物理、化学、生物等多种领域。MEMS以其小型化、低功耗、批量化生产、成本低等诸多优点吸引了人们的广泛关注，在消费电子、汽车电子、智能终端、物联网、生物医学、国防技术等领域有广泛应用。

目前，硅基MEMS器件占据了整个MEMS行业的大部分市场份额，尤其是硅基MEMS惯性器件已经应用到日常生活的方方面面，MEMS器件在一般民用市场已经非常成熟。但对于高端应用领域，通常应用环境比较复杂，涉及高低温、振动、冲击等，MEMS器件表现出来的环境适应性还难以满足应用需求。

通常MEMS器件中都包含了可动结构，可动结构一般也是利用硅材料制备。由于硅材料的杨氏模量等物理参数随温度变化会有明显的改变，导致可动结构的各方面参数也随之变化，致使硅MEMS器件性能指标对工作温度比较敏感，这就限制了MEMS器件在高端领域的应用。另外，敏感可动结构对外界的振动冲击等也非常敏感，导致器件在振动冲击环境中指标偏离或者失效。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全硅环境隔离MEMS器件，该MEMS器件为全硅结构，具有恒温温控功能，且能够隔离振动冲击，提高MEMS器件的环境适应性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种全硅环境隔离MEMS器件，包括隔离硅片,隔离硅片上方依次设有形成配合的衬底SOI硅片、敏感结构硅片与硅盖帽，隔离硅片、衬底SOI硅片与敏感结构硅片相互之间晶圆级硅硅直接键合；

所述隔离硅片的中部蚀刻有加热电阻图形，使隔离硅片中部形成加热电阻；加热电阻两端设有压焊点；隔离硅片的四周蚀刻有悬臂梁图形，使隔离硅片四周形成悬臂梁；

敏感结构硅片上制备有MEMS敏感可动结构，敏感结构硅片上还蚀刻有温度传感电阻；

硅盖帽顶面集成有MEMS结构处理电路与温度控制电路；MEMS结构处理电路用于控制MEMS器件工作；温度控制电路分别与加热电阻及温度传感电阻相键合，温度传感电阻采集MEMS器件结构的温度，并将温度反馈给温度控制电路，温度控制电路根据温度传感电阻反馈的温度对加热电阻进行闭环加热控制。

进一步的，所述MEMS器件还包括封装管壳，封装管壳顶部设有封装盖板，封装腔体内形成真空封装；封装管壳的腔体内设有热隔离基板，热隔离基板的顶面与底面分别设有四个粘接柱，粘接柱分布于热隔离基板的四角；所述隔离硅片的悬臂梁通过锚点与热隔离基板顶面的四个粘接柱相粘接；热隔离基板底面的四个粘接柱与封装管壳的内腔底面相粘接。