[發明專利]微電子機械系統MEMS結構及其形成方法

有效

• 申請號: 201310001220.1
• 申請日: 2013-01-04
• 公開（公告）號: CN103253625A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 徐家保;洪嘉明;戴文川;王鴻森;陳相甫;亞歷克斯·卡爾尼茨基
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: B81B7/00
• 分類號: B81B7/00;B81C1/00
• 代理公司: 北京德恒律治知識產權代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;孫征

技術領域

本發明總體上涉及半導體封裝系統領域，更具體地，涉及微電子機械系統(MEMS)結構以及形成MEMS結構的方法。

背景技術

半導體集成電路(IC)工業經歷了快速發展。在IC材料以及設計方面的技術進步已經產生了若干代IC產品，其中每一代IC產品比前一代具有更小更復雜的電路。在IC逐步進步的歷程中，功能密度(即，每芯片面積中互連器件的數量)大體上得到了提升，然而幾何尺寸(即，使用制造工藝所能創造的最小部件)在減小。這些進步增加了加工及制造IC的復雜性，同時為實現這些進步，需要在IC加工及制造方面同樣發展。

微電子機械系統(MEMS)器件是在集成電路技術領域的最新發展，包括使用半導體技術形成機械和電子部件來制造器件。

MEMS器件的實例包括齒輪、控制桿、閥門以及鉸鏈。MEMS器件的通常應用包括加速計、壓力傳感器、制動器、鏡子、加熱器以及打印機噴頭。

發明內容

為了解決現有技術中所存在的問題，根據本發明的一個方面，提供了一種器件，所述器件包括：

蓋式襯底；以及

襯底結構，與所述蓋式襯底接合，所述襯底結構包括：

集成電路結構，包括設置在氣體外泄阻止結構上的頂部金屬層；以及

至少一個微電子機械系統(MEMS)器件，設置在所述頂部金屬層以及所述氣體外泄阻止結構上方。

在可選實施例中，所述氣體外泄阻止結構直接接觸所述頂部金屬層。

在可選實施例中，所述氣體外泄阻止結構包括至少一種選自由氮化硅、氮氧化硅、碳化硅、碳氧化硅以及碳氮化硅組成的組中的材料。

在可選實施例中，所述蓋式襯底通過所述蓋式襯底的支柱部分接合到所述襯底結構，所述支柱部分延伸穿過所述襯底結構的開口并接觸到所述頂部金屬層。

在可選實施例中，所述蓋式襯底通過融熔接合或者共晶接合而接合到所述襯底結構。

在可選實施例中，所述蓋式襯底接合到所述襯底結構的表面，所述襯底結構的所述表面大體與所述至少一個MEMS器件的表面齊平或高于所述至少一個MEMS器件的表面。

在可選實施例中，所述器件還包括：氣體消除結構，設置在所述氣體外泄阻止結構的上方，其中所述氣體消除結構配置成吸收和/或消耗被所述蓋式襯底以及所述襯底結構密封的氣體的至少一部分。

在可選實施例中，所述氣體消除結構包括至少一種配置成通過流過所述氣體消除結構的電流進行氧化的金屬材料。

在可選實施例中，所述氣體消除結構包括熔絲結構。

根據本發明的另一個方面，提供了一種微電子機械系統(MEMS)結構，包括：

第一襯底結構，所述第一襯底結構包括：

氣體外泄阻止結構，設置在介電材料上方；以及

頂部金屬層，設置在所述氣體外泄阻止結構上方；

第二襯底結構，設置在所述第一襯底結構上方，所述第二襯底結構包括至少一個MEMS器件；以及

第三襯底結構，設置在所述第二襯底結構上方。

在可選實施例中，所述氣體外泄阻止結構直接接觸所述頂部金屬層。

在可選實施例中，所述氣體外泄阻止結構包括至少一種選自由氮化硅、氮氧化硅、碳化硅、碳氧化硅以及碳氮化硅組成的組中的材料。

在可選實施例中，所述第三襯底結構通過所述第三襯底結構的支柱部分接合到所述第一襯底結構，所述支柱部分延伸穿過所述第二襯底結構的開口并接觸所述頂部金屬層。

在可選實施例中，所述第三襯底結構接合到所述第二襯底結構。

在可選實施例中，所述器件還包括：氣體消除結構，設置在所述氣體外泄阻止結構上方，其中所述氣體消除結構配置成吸收和/或消耗由所述第一襯底結構、所述第二襯底結構以及所述第三襯底結構密封的氣體的至少一部分。

在可選實施例中，所述氣體消除結構包括至少一種配置成通過流過所述氣體消除結構的電流進行氧化的金屬材料。

在可選實施例中，所述氣體消除結構包括熔絲結構。

根據本發明的又一個方面，還提供了一種用于形成微電子機械系統(MEMS結構)的方法，所述方法包括：

提供第一襯底結構，其中所述第一襯底結構包括與頂部金屬層接觸的氣體外泄阻止結構；

將第二襯底結構與所述第一襯底結構接合，所述第二襯底結構包括至少一個MEMS器件；以及

將第三襯底結構與所述第一襯底結構或所述第二襯底結構接合。