[發明專利]MEMS加速度傳感器的硅蓋帽結構

有效

• 申請號: 201410300621.1
• 申請日: 2014-06-27
• 公開（公告）號: CN105277733B
• 公開（公告）日: 2018-06-08
• 發明（設計）人: 戴忠偉
• 申請（專利權）人: 廣芯電子技術（上海）股份有限公司
• 主分類號: G01P1/00
• 分類號: G01P1/00;G01P15/00;B81B7/00
• 代理公司: 上海弼興律師事務所 31283
• 代理人: 胡美強;楊東明

本發明公開了一種MEMS加速度傳感器的硅蓋帽結構。所述硅蓋帽結構包括一頂部、一與所述頂部相垂直的垂直支撐部，所述頂部與所述垂直支撐部構成一用于容置MEMS元器件的半封閉腔體，在所述半封閉腔體的開口端且在所述垂直支撐部的底面上設有一沿所述底面的周向向內和向外延伸的擴展接觸部，所述擴展接觸部與所述垂直支撐部構成一半工字形的結構。本發明的硅蓋帽增大了硅蓋帽與金屬合金的接觸面積，從而增大了鍵合面積，進一步增強了鍵合強度；對于硅蓋帽與金屬合金接觸部分，本發明采用了半工字的硅蓋帽垂直支撐腳結構，提高了其機械強度，從而使本發明既能滿足機械強度的要求又能滿足鍵合強度要求。

技術領域

本發明涉及微機電(MEMS)系統，特別涉及一種MEMS加速度傳感器的硅蓋帽結構及包括其的MEMS加速度傳感器。

背景技術

MEMS是Micro-Electro-Mechanical System的縮寫，意為微機電系統，是微電路和微機械按功能要求在芯片上的集成，尺寸通常在毫米或微米級，自八十年代中后期崛起以來發展極其迅速，被認為是繼微電子之后又一個對國民經濟和軍事具有重大影響的技術領域，將成為21世紀新的國民經濟增長點和提高軍事能力的重要技術途徑。

在MEMS加速度傳感器的結構設計中，硅蓋帽(Si Cap)的設計是非常重要的一部分結構，它的主要功能是把內部的運動結構和外部的環境隔離開，保證內部運動模塊的正常工作，同時防止外部的濕氣、灰塵等對內部運動模塊的干擾，因此硅蓋帽的穩固對MEMS加速度傳感器的可靠性工作至關重要。因此，用于MEMS加速度傳感器的硅蓋帽的主要目的就是保護MEMS加速度計芯片中可動敏感結構的工作環境，這就要求硅蓋帽必須完全密封，并且能抵抗一定強度的振動。然而，由于現有技術的硅蓋帽與頂端金屬合金之間鍵合強度不夠而導致硅蓋帽脫落，成為MEMS加速度傳感器封裝設計中的瓶頸問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是為了克服現有技術的微機電加速度傳感器上的硅蓋帽強度不夠、容易脫落的缺陷，提供一種新型的MEMS加速度傳感器的硅蓋帽結構及包括其的MEMS加速度傳感器。

本發明是通過下述技術方案來解決上述技術問題：

一種MEMS加速度傳感器的硅蓋帽結構，其特點在于，其包括一頂部、一與所述頂部相垂直的垂直支撐部，所述頂部與所述垂直支撐部構成一用于容置MEMS元器件的半封閉腔體，在所述半封閉腔體的開口端且在所述垂直支撐部的底面上設有一沿所述底面的周向向內和向外延伸的擴展接觸部，所述擴展接觸部與所述垂直支撐部構成一半工字形的結構。

較佳地，所述垂直支撐部的厚度為70微米，所述擴展接觸部的厚度為78.5～79.0微米，并且所述垂直支撐部與所述擴展接觸部關于同一中心軸軸對稱。如此所述擴展接觸部的厚度恰好，既滿足結構強度、又不浪費材料、又不占用過多的接觸面積。

較佳地，所述垂直支撐部的截面形狀是“回”字形的。由此構成的形狀結構更穩定、強度更可靠。

較佳地，所述垂直支撐部的截面形狀是橢圓形或圓形。由此構成的形狀結構更穩定、強度更可靠。

一種MEMS加速度傳感器，其特點在于，其包括一CMOS層、一設于所述CMOS層上的硅基板、一設于所述硅基板上的金屬合金板、一設于所述金屬合金板上的如上所述的MEMS加速度傳感器的硅蓋帽結構。

較佳地，在所述硅基板的表面上且在所述金屬合金板的周圍還設有一層用于防腐蝕的二氧化硅薄膜。

較佳地，所述MEMS加速度傳感器的硅蓋帽結構上的所述擴展接觸部是通過共晶鍵合與所述金屬合金板連接的。如此連接符合MEMS的超精密的要求，連接更穩定可靠。

本發明中，上述優選條件在符合本領域常識的基礎上可任意組合，即得本發明的各較佳實施例。