[实用新型]一种MEMS器件

说明书

本申请公开了一种MEMS器件，包括器件硅片、封帽硅片和防粘附层，器件硅片包括位于其第一表面的微机械结构区和第一键合层，封帽硅片包括位于其第二表面的第二键合层，第一键合层与第二键合层彼此接触且键合，防粘附层覆盖微机械结构区的暴露表面以及第一键合层的侧壁，第一键合层包括依次堆叠于器件硅片的第一表面的第一接触层、隔离层、第一金属层以及第二金属层，其中，第一金属层为铝金属层，第二金属层为锗金属层，当第一键合层和第二键合层接触时，直接将器件硅片上悬浮的防粘附层挤出，在器件硅片和封帽硅片的接触表面上实现无防粘附层的共晶键合，有利于提高MEMS器件的稳定性。

技术领域

本实用新型涉及微电子机械系统(MEMS)技术领域，更具体地涉及一种MEMS器件。

背景技术

MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，即微电子机械系统)是指集微型传感器、执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的微型机电系统。采用MEMS技术制造的微传感器、微执行器、微型构件、微机械光学器件、真空微电子器件、电力电子器件等在航空、航天、汽车、生物医学、环境监控、军事以及几乎人们所接触到的所有领域中都有着十分广阔的应用前景。目前MEMS市场的主导产品为压力传感器、加速度计、微陀螺仪和硬盘驱动头等。

在以硅为基础的MEMS加工技术中，MEMS器件例如包括在硅衬底中形成的空腔、固定电极和可动电极等微型构件。由于MEMS器件的工作环境问题，因此部分产品例如加速度计、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保护结构，通过硅-硅直接键合、阳极键合、铝锗、金硅共晶键合、玻璃粉键合等各种键合工艺，使器件硅片和封帽硅片紧密结合在一起，这样使微机械的器件结构和外部环境得到隔离。

此外，由于可动电极的至少一部分可以在空腔内或空气中自由移动，因此硅衬底的暴露表面在空气中易于形成一层亲水性的自然氧化层，在亲水性的自然氧化层表面会覆盖一层水分子。如果MEMS器件工作于潮湿的环境下，则多晶硅层间会产生较强的毛细力，导致粘附现象的发生。此外，多晶硅层的分子间范德华力、静摩擦力、残余应力也将导致发生粘附现象。此种结构在使用过程中易于产生结构层间的粘附现象，比如电容式加速度计、陀螺仪的可动梳齿之间就易于产生粘附现象。硅衬底的摩擦系数较高，弹性模量和机械硬度较低，存在着抗磨损能力不足的缺点。因此，摩擦、磨损和粘附问题已经成为影响MEMS性能和可靠性的主要因素。

在MEMS器件中，微构件表面改性被认为是改善摩擦、降低磨损、提高系统稳定性的有效手段。例如，可以在硅衬底和电极的暴露表面涂覆一层疏水性薄膜。

一种表面改性的方法包括在硅衬底和电极的暴露表面涂覆一层疏水性的自组装单分子层(Self-assembled monolayer,SAM)，使表面曾疏水性，从而降低粘附现象。但是经过防粘附处理的MEMS器件的键合金属条上也会有防粘附层，会导致键合失效或其他的问题，最终导致整个MEMS器件的失效。

因此有必要对现有的MEMS器件进行改进以提高MEMS器件的键合稳定性，继而提高整个MEMS器件的稳定性。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种MEMS器件，实现器件硅片和封帽硅片之间的无粘附层键合，提高MEMS器件的稳定性。

根据本实用新型，提供了一种MEMS器件，包括：器件硅片，包括位于其第一表面的微机械结构区和第一键合层；封帽硅片，包括位于其第二表面的第二键合层，所述第一键合层与所述第二键合层彼此接触且键合；以及防粘附层，所述防粘附层覆盖所述微机械结构区的暴露表面以及所述第一键合层的侧壁，所述第一键合层包括依次堆叠于所述器件硅片的第一表面的第一接触层、隔离层、第一金属层以及第二金属层，其中，所述第一金属层为铝金属层，所述第二金属层为锗金属层。

优选地，所述第二键合层包括依次堆叠于所述封帽硅片第二表面的第二接触层和第三金属层，其中，所述第三金属层为锗金属层。