[發明專利]具有雙向垂直激勵的集成結構

有效

• 申請號: 201410094159.4
• 申請日: 2014-03-14
• 公開（公告）號: CN104051456A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: M.J.丹曼;M.林;洪立玟;S.羅伊德
• 申請（專利權）人: 應美盛股份有限公司
• 主分類號: H01L27/04
• 分類號: H01L27/04;B81B7/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 馬麗娜;徐紅燕

技術領域

本發明的各種方法和實施例總體上涉及微機電系統（MEMS）器件并且具體涉及與CMOS器件集成地被制備的MEMS器件。

背景技術

諸如開關、射頻（RF）通信器件和可變電容器之類的高頻器件長期以來一直使用光刻技術被制造。然而，制造這樣的高頻器件呈現另外不由諸如加速度計和傳感器之類的其它器件所經歷的挑戰。

電容器通常由兩個板或電極制成，所述兩個板或電極由電介質分離。可變電容器由所述兩個板或電極制成，只是所述板或電極之一是可移動的，從而改變電容。MEMS器件容易實現可變電容器。

特定可變電容器，即具有可移動電極的MEMS可調諧電容器能夠實現高電容開關比。然而，現有設計經常需要平衡激勵電壓相對于由于通過電容器的RF信號引起的自激勵的可能性。高激勵電壓是難以在芯片上生成的并且可能導致不期望有的效應，諸如電介質擊穿和電弧。然而，如果激勵電壓太低，則由于由RF信號所產生的有效直流（DC）靜電力，可移動電容器電極可以移動并且自激勵。在現有MEMS可變電容器設計的情況下的另一個問題是與控制電子器件的集成。

在一些現有技術設計中，可變電容器要么在CMOS晶片的頂部上被構建，要么使用并排系統級封裝（SIP）模塊途徑來構建。前者的途徑具有以下缺點：即在CMOS和MEMS之間需要非常厚的隔離層以避免在MEMS和CMOS工藝之間的RF寄生和潛在工藝沖突。后者的SIP途徑產生較大的封裝尺寸，其對于有空間顧慮的移動應用是不期望的。最終，密封MEMS器件是有挑戰性的。在一些途徑中，具有被蝕刻的空腔的硅蓋晶片可以被接合到MEMS/CMOS晶片，然而，由于需要多個光刻和沉積步驟，該步驟可能是昂貴的。

可替換地，具有釋放孔的電介質蓋層和犧牲層可以被沉積在MEMS之上，繼之以犧牲釋放和另一沉積以密封在所述蓋層中的孔。該途徑具有兩個缺點：1）由于需要將所述蓋層中的釋放孔保持為小的，所述釋放過程可能是長的并且非均勻的，和2）所得到的電介質蓋是薄的和易碎的并且可能被焊球的沉積和印刷電路板（PCB）附著所損壞，因此由于需要將焊球放置在所述蓋表面以外而迫使有較大的芯片占用空間（foot-print）。

因此，出現對與CMOS器件集成地被制造的并且適合于高頻應用的MEMS器件的需要。

發明內容

簡要地，本發明的實施例包括具有第一襯底的微機電系統（MEMS）器件，所述第一襯底具有第一表面和第二表面，所述第一襯底包括基底層、被布置在所述基底層上的可移動梁、至少一個金屬層、以及被布置在所述基底層上的一個或多個支座（standoff），使得一個或多個金屬層位于所述一個或多個支座的頂表面上。所述MEMS器件還包括第二襯底，所述第二襯底包括被接合到所述一個或多個支座的一個或多個金屬層，導致形成在所述第二襯底的一個或多個金屬層的至少一部分與底表面上的至少一個電極和頂表面上的至少一個電極中的一個或多個之間的電連接。

通過參考本說明書的剩余部分和附圖，可以認識到對本文中所公開的特定實施例的本質以及優點的進一步理解。

附圖說明

圖1示出根據本發明的實施例的MEMS器件。

圖1b示出根據本發明的另一個實施例的MEMS器件。

圖2a-2o示出用于制造圖1a和1b的MEMS器件的相關步驟。

圖3示出在CMOS襯底已經被接合到MEMS襯底之后的圖1a和圖1b的MEMS器件。

圖4示出根據本發明的實施例的準備用于封裝而被制造的圖1a和1b的MEMS器件。

圖5示出根據本發明的另一實施例的準備用于封裝而被制造的圖1a和1b的MEMS器件。

具體實施方式

在所描述的實施例中，微機電系統（MEMS）指的是使用半導體類工藝而被制備的并且顯示出機械特性（諸如移動或變形的能力）的一類結構或器件。MEMS經常但不總是與電信號交互。MEMS器件包括但不限于陀螺儀、加速度計、磁強計、擴音器、壓力傳感器和射頻（RF）部件。包含MEMS結構的硅晶片被稱作MEMS晶片。

在所描述的實施例中，MEMS器件可以指的是被實現為微機電系統的半導體器件。MEMS結構可以指的是可以是較大MEMS器件的一部分的任何特征。設計的絕緣體上硅（ESOI）晶片可以指的是在所述硅器件層或襯底之下具有空腔的SOI晶片。操控晶片（handle?wafer）通常指的是在絕緣體上硅晶片中被用作用于較薄硅器件襯底的載體的較厚襯底。操控襯底、操控晶片可以被互換。