本公開涉及用于制造具有在不同壓力下被密封的室的微機電器件的工藝以及由此制造的微機電器件。
背景技術:
1、眾所周知,在同一封裝件中并入并密封的不同微機電器件在許多應用中被使用。例如,將單軸或多軸陀螺儀和加速度計集成到同一芯片中并且因此集成到同一封裝件中是很常見的。
2、一個常見的問題與以下事實有關:正如在陀螺儀和加速度計的情況下,器件可能具有彼此非常不同的最佳操作條件。事實上,為了減少空氣摩擦阻尼造成的消耗,優選的是使得陀螺儀在具有低壓力的環境中工作,低壓力通常介于0.1mbar與1mbar之間。陀螺儀在諧振中保持持續振蕩并且低壓力條件允許保持振蕩,從而減少阻尼和所耗散的能量。另一方面,加速度計通常在較高壓力條件下操作,較高壓力條件例如在1mbar與數個大氣壓之間。在不同條件下操作的其他類型的器件(例如諧振器、喚醒系統、地震檢波器或者與陀螺儀或加速度計組合的輻射熱計)也會出現類似的問題。
3、一個可能的解決方案包括在封裝件的同一腔或室中包括不同的器件,其中存在與優選操作壓力之間的權衡相對應的壓力水平。該類型的解決方案相對容易實現,但是可能不令人滿意并且影響性能。
4、根據不同的解決方案,微機電器件被包括在相應的密封且非連通的室中。在實踐中,器件(例如,陀螺儀和加速度計)在第一晶片中被制造,而在第二晶片中,提供覆蓋件(cap),并且腔被形成在與相應傳感器相對應的位置中。在旨在用于在較低壓力下操作的器件的腔中,吸收材料或吸氣劑的層被沉積。當第二晶片例如通過玻璃熔塊鍵合或其他晶片鍵合技術被鍵合到第一晶片時,或者在稍后利用專用步驟被鍵合時,吸氣劑被熱激活并且吸收室中存在的非惰性氣體,從而降低壓力。通過該方式,在不同壓力下密封的室被獲得并且所有器件可以在優選的壓力條件下操作。
5、然而,即使該解決方案也并非沒有限制。首先,特別是當在室中的一個室中需要特別高的壓力時,可用氣態氮的量可能使得吸氣劑飽和,并且在該情況下,室中的壓力目標可能無法被實現。另一方面,為了包含足以防止飽和的吸氣劑的量,室的尺寸(基部面積和/或高度)可能大于針對唯一微機電器件足夠的尺寸。
6、此外,在制造期間,在室被完全密封之前,吸氣劑可以在晶片鍵合步驟期間被過早地激活。在該情況下,吸氣劑也可能從較高壓力室吸收氣體(串擾),從而創建雙重缺點。一方面,事實上,無吸氣劑的室的壓力降低,并且在任何情況下,最終壓力值都無法準確預測。另一方面,吸氣劑可能更容易飽和,并且因此即使在低壓力室中,氣氛也可能無法達到期望水平。
技術實現思路
1、本公開針對提供允許克服或至少減輕所描述的限制的微機電加速度計的一個或多個實施例。
2、本公開針對用于制造微機電器件的工藝的一個或多個實施例以及微機電器件的一個或多個實施例。
3、例如,用于制造微機電器件的工藝的至少一個實施例被概況為包括:在包括半導體材料的襯底的第一半導體晶片上,形成介電層、結構層和停止層,停止層在介電層與結構層之間,襯底相對于停止層選擇性地可蝕刻;在結構層中形成第一微機電器件和第二微機電器件;在第一壓力下,將第一微機電器件和第二微機電器件分別密封在第一室和第二室中;借助襯底,將第一室流體地耦合到外部環境;以及在與第一壓力不同的第二壓力下密封第一室;其中流體地耦合包括:在襯底與停止層的部分之間的介電層中形成與第一室流體地耦合的腔;穿過在與腔、以及停止層的部分相對應的位置中的襯底而形成溝道;以及抵靠停止層,結束襯底的蝕刻。
4、例如,微機電器件的至少一個實施例被總結為包括:襯底,襯底是半導體材料的襯底,襯底包括第一表面和第二表面,第二表面與第一表面相對;錨固結構,錨固結構包括:多個錨固引腳,多個錨固引腳被耦合到襯底的第一表面,多個錨固引腳從襯底的第一表面向外延伸;以及錨固焊盤,錨固焊盤被耦合到多個錨固引腳,并且通過多個錨固引腳與襯底的第一表面間隔開;固定部分,固定部分被耦合到錨固焊盤;第一腔,第一腔被錨固焊盤覆蓋,在錨固焊盤與襯底的第一表面之間,并且與從多個引腳向內間隔開;溝道,溝道延伸到襯底的第二表面中,延伸至腔;密封層,密封層至少部分地填充腔和溝道;以及第二腔,第二腔與多個錨固引腳向外間隔開。
1.一種方法,包括:
2.根據權利要求1所述的方法,包括:形成錨固結構,所述錨固結構延伸穿過所述腔,并且被配置為將所述第一微機電器件的固定部分錨固到所述襯底。
3.根據權利要求2所述的方法,其中所述錨固結構在所述腔中界定內部的第一部分和外部的第二部分,并且形成流體通路,所述流體通路在所述腔的所述第一部分與所述第二部分之間。
4.根據權利要求3所述的方法,其中形成所述錨固結構包括:
5.根據權利要求4所述的方法,其中形成所述錨固結構包括:在所述停止層上形成半導體連接和錨固層,以填充所述第一溝槽和所述第二溝槽并且分別形成環形的第一錨固元件和環形的第二錨固元件;
6.根據權利要求5所述的方法,包括:選擇性地去除所述連接和錨固層以及所述停止層,以在所述介電層的在所述錨固結構周圍的所述第二區域上開設至少一個窗口,并且暴露所述介電層的與所述窗口相對應的形狀的部分。
7.根據權利要求6所述的方法,包括:穿過所述至少一個窗口形成與所述介電層的所述第二區域接觸的介電犧牲層。
8.根據權利要求7所述的方法,其中所述犧牲層被形成在所述停止層上。
9.根據權利要求7所述的方法,包括:
10.根據權利要求9所述的方法,其中形成所述腔包括:穿過所述至少一個窗口,去除所述犧牲層以及去除所述介電層的所述第一區域和所述第二區域。
11.根據權利要求3所述的方法,其中所述溝道與所述腔的所述第一部分對齊。
12.根據權利要求11所述的方法,其中密封所述第一室處于所述第二壓力包括:在所述襯底的背側上并且穿過所述溝道沉積密封層。
13.根據權利要求3所述的方法,其中密封所述第一室處于所述第二壓力包括:將所述第一部分與所述腔的其余部分以及所述第一室流體地絕緣。
14.根據權利要求3所述的方法,其中密封所述第一室處于所述第二壓力包括:閉合所述腔的所述第一部分與所述第二部分之間的所述流體通路。
15.根據權利要求1所述的方法,其中密封所述第一微機電器件和所述第二微機電器件包括:將第二半導體晶片鍵合到所述第一半導體晶片。
16.一種器件,包括:
17.根據權利要求16所述的微機電器件,還包括:
18.一種器件,包括:
19.根據權利要求18所述的器件,還包括多個流體通路,所述多個流體通路被限定在所述多個錨固引腳之間,所述多個流體通路將所述第一腔流體地耦合至所述第二腔。
20.根據權利要求18所述的器件,還包括錨固部分,所述錨固部分與所述多個錨固引腳向外間隔開,并且與所述第二腔向外間隔開。