[發明專利]MEMS玻璃漿料鍵合結構及其制造方法

有效

• 申請號: 201310346945.4
• 申請日: 2013-08-09
• 公開（公告）號: CN103395736A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 聞永祥;季鋒;劉琛;饒曉俊
• 申請（專利權）人: 杭州士蘭集成電路有限公司
• 主分類號: B81B7/00
• 分類號: B81B7/00;B81C3/00;B81C1/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 張振軍

技術領域

本發明涉及MEMS技術，尤其涉及一種MEMS玻璃漿料鍵合結構及其制造方法。

背景技術

微電子機械系統（MEMS，Micro?Electro?Mechanical?System）是近年來發展起來的一種新型多學科交叉的技術，該技術將對未來人類生活產生革命性的影響。MEMS技術被譽為21世紀帶有革命性的高新技術，其發展始于20世紀60年代，是微電子和微機械的巧妙結合。MEMS的基礎技術主要包括硅各向異性刻蝕技術、硅硅鍵合技術、表面微機械技術、LIGA技術等，上述技術已成為研制生產MEMS必不可少的核心技術。

在以硅為基礎的MEMS加工技術中，部分產品如加速度計、陀螺儀等需要對微機械的器件結構部分實施保護，這種保護的方法就是在器件上方采用空腔封帽片保護結構，通過硅硅鍵合、陽極鍵合、金硅共晶鍵合、低溫玻璃漿料鍵合等各種鍵合工藝，使器件硅片和封帽片密閉結合在一起，這樣使微機械的器件結構和外部環境得到隔離。而在這些鍵合工藝中，與其他鍵合工藝相比，低溫玻璃漿料鍵合的優勢在于其具有密封效果好、鍵合強度高、生產效率高，并且對于封接基板的表面沒有特殊要求，可以廣泛應用于MEMS產品圓片級的封裝；缺點是玻璃漿料在印刷和鍵合燒結過程中，容易產生延展或流動，需要占用較大的鍵合區域面積，并且，其延展部分漿料有可能影響MEMS微機械可動部分結構的工作，從而使器件毀壞或整體性能下降。

因此，如何合理設定和控制鍵合區玻璃漿料所占用的尺寸，對封裝成品率及成品可靠性的影響是至關重要的。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種MEMS玻璃漿料鍵合結構及其制造方法，可以減小玻璃漿料橫向延展而擴大的玻璃漿料鍵合區域的面積，從而減小整個產品的版圖面積，利于增加有效管芯的數量，降低制造成本。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種MEMS玻璃漿料鍵合結構，包括：

封帽硅片，該封帽硅片上設置有微機械保護腔和位于所述微機械保護腔外圍的第一玻璃漿料鍵合區；

器件硅片，該器件硅片上設置有微機械結構槽和位于所述微機械結構槽外圍的第二玻璃漿料鍵合區，該微機械結構槽與微機械保護腔的位置相對應；

其中，所述封帽硅片上在該微機械保護腔和第一玻璃漿料鍵合區之間設置有玻璃漿料隔離槽，所述器件硅片上在該微機械結構槽和第二玻璃漿料鍵合區之間設置有玻璃漿料保護槽，所述玻璃漿料保護槽和所述封帽硅片上的玻璃漿料隔離槽的位置相對應，所述第一玻璃漿料鍵合區和第二玻璃漿料鍵合區之間通過玻璃漿料鍵合。

根據本發明的一個實施例，所述微機械結構槽和玻璃漿料保護槽的深度相同，所述微機械保護腔和玻璃漿料隔離槽的深度相同或不同。

根據本發明的一個實施例，該結構還包括：位于所述微機械結構槽內的微機械質量塊。

本發明還提供了一種MEMS玻璃漿料鍵合結構的制造方法，包括：

提供第一硅片和第二硅片；

對所述第一硅片進行刻蝕，在其上形成微機械保護腔和玻璃漿料隔離槽，該玻璃漿料隔離槽位于所述微機械保護腔的外圍，該玻璃漿料隔離槽的外圍為第一玻璃漿料鍵合區，以形成封帽硅片；

對所述第二硅片進行刻蝕，在其上形成有微機械結構槽和玻璃漿料保護槽，以形成器件硅片，該玻璃漿料保護槽位于所述微機械結構槽的外圍，該玻璃漿料保護槽的外圍為第二玻璃漿料鍵合區，該微機械結構槽與微機械保護腔的位置相對應，該玻璃漿料保護槽與玻璃漿料隔離槽的位置相對應；

使用玻璃漿料鍵合工藝對所述第一玻璃漿料鍵合區和第二玻璃漿料鍵合區進行鍵合。

根據本發明的一個實施例，對所述第一硅片進行刻蝕，在其上形成微機械保護腔和玻璃漿料隔離槽包括：

在所述第一硅片上形成第一掩膜層；

對所述第一掩膜層進行圖案化，在其上開出第一窗口，該第一窗口的形狀與所述微機械保護腔的形狀對應；

在所述第一掩膜層上形成第二掩膜層；

對所述第二掩膜層和第一掩膜層進行圖案化，在其上開出第二窗口，該第二窗口的形狀與所述玻璃漿料隔離槽的形狀對應；

以所述第二掩膜層為掩膜對所述第一硅片進行刻蝕，以在所述第一硅片上形成深度為d2的玻璃漿料隔離槽；

去除所述第二掩膜層，并以所述第一掩膜層為掩膜對所述第一硅片進行刻蝕，以在所述第一硅片上形成深度為d1的微機械保護腔，并將所述玻璃漿料隔離槽的深度加深為d2+d1；

去除所述第一掩膜層。