[发明专利]激光键合方法和具有激光键合连接部的微机械设备

说明书

本发明涉及一种微机械设备，具有带着MEMS键合框的MEMS构件和带着罩键合框的罩构件，其中，MEMS构件和罩构件形成至少一个共同的空腔，其中，MEMS键合框和罩键合框在键合面上彼此贴靠。本发明的核心在于，MEMS键合框和/或罩键合框具有呈至少一个凹槽的形式的键合框结构化部并且两个键合框借助于由键合框的材料和/或罩键合框的材料形成的熔化部相互连接，其中，凹槽至少部分地填充以熔化部。本发明也涉及一种微机械构件，具有带着键合面的键合框，其中，键合框具有呈至少一个凹槽的形式的键合框结构化部，该键合框结构化部延伸至键合面。本发明也涉及一种用于借助激光键合制造微机械设备的方法。

技术领域

本发明涉及一种具有带着MEMS键合框的MEMS构件和带着罩键合框的罩构件的微机械设备，其中，MEMS构件和罩构件形成至少一个共同的空腔，其中，MEMS键合框和罩键合框在键合面上彼此贴靠。

背景技术

在MEMS元件中，例如在转速传感器、加速度传感器、组合元件中，用于按照规定的功能的MEMS元件针对环境影响受保护。这还包括湿气、压力、颗粒。因此，根据现有技术，使罩与MEMS元件连接。罩与MEMS元件的连接借助于键合方法进行。典型的技术是共晶键合、密封玻璃键合、热压缩键合。

对于当前产品，除了密封玻璃键合之外使用共晶键合方法。因为密封玻璃键合具有大的面积需求，所以对于尤其在消费品领域中的新产品经常使用借助于铝锗的共晶键合方法。

发明内容

本发明示出一种可行性方案，借助于新型键合方法减少在键合方法和其他过程步骤之间的上面提到的相互作用。

本发明涉及一种具有带着MEMS键合框的MEMS构件和带着罩键合框的罩构件的微机械设备，其中，MEMS构件和罩构件形成至少一个共同的空腔，其中，MEMS键合框和罩键合框在键合面上彼此贴靠。

本发明的核心在于，MEMS键合框或罩键合框具有呈至少一个凹槽的形式的键合框结构化部并且两个键合框借助于由MEMS键合框的或罩键合框的材料形成的熔化部相互连接，其中，凹槽至少部分地以熔化部填充。

根据本发明的微机械设备的有利构型设置为，MEMS键合框或罩键合框由硅组成。有利地，由硅制成的部件能够特别容易地借助于激光熔化相互连接。特别有利地，MEMS键合框或罩键合框由掺杂的硅组成并且两个键合框借助于熔化部导电地相互连接。

本发明也涉及一种具有带着键合面的键合框的微机械构件。本发明的核心在于，键合框具有呈至少一个凹槽的形式的键合框结构化部，该键合框结构化部延伸至键合面。

根据本发明的微机械构件的有利构型设置为，键合框结构化部具有呈至少一个凹槽的形式的进入结构化部，该进入结构化部从微机械构件的外表面延伸至键合面。这样激光束可以有利地达到键合面。根据本发明的微机械构件的有利构型设置为，键合框结构化部具有呈至少一个凹槽的形式的连接结构化部，该连接结构化部沿着键合面延伸。这样熔化部可以有利地沿着键合面扩散并且建立两个键合框的贯通连接。

本发明也描述了使罩与MEMS构件、尤其是MEMS传感器连接的键合过程。所述连接直接通过在MEMS传感器侧上的硅与在罩侧上的硅的连接实现，其中，两个硅侧的连接通过硅借助于激光的熔化实现。因为硅的熔化和凝固的时间尺度在μs的范围内进行，所以加热局限在键合框的区域上和可能的围绕键合框的几μm的间距上。为了产生成功的连接，必须在罩侧上或者也在MEMS传感器侧上进行硅在激光键合之前的结构化。本发明允许使用硅键合方法用于在减少与其他过程步骤的相互作用的同时使罩和MEMS元件连接。此外，在本发明中在键合过程期间仅加热键合框，从而使热效应例如减小到抗粘附涂层(anti stictioncoating，ASC)上。附加地，由于在键合界面中的局部高温，涂层的存在明显不如例如在铝锗键合方法中那么重要。

总结而言，硅键合连接部提供下列优点：