[發明專利]一種MEMS器件熱應力隔離結構

無效

• 申請號: 201410465729.6
• 申請日: 2014-09-15
• 公開（公告）號: CN104192790A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 王文婧;郭群英;黃斌;王鵬;陳博;陳璞;何凱旋
• 申請（專利權）人: 華東光電集成器件研究所
• 主分類號: B81B7/00
• 分類號: B81B7/00
• 代理公司: 安徽省蚌埠博源專利商標事務所 34113
• 代理人: 楊晉弘

技術領域

本發明涉及MEMS器件結構領域，特別涉及一種實現MEMS熱應力隔離結構。

背景技術

面對芯片尺寸越來越小、集成難度越來越高、圓片尺寸越來越大的發展趨勢，高精度的MEMS器件優勢愈發明顯。熱應力對MEMS器件的力學性能、可靠性和壽命都有較大影響。熱應力廣泛存在與封裝和多層器件中。封裝熱應力是導致MEMS器件失效的主要原因之一，熱應力主要來自貼片工藝和鍵合工藝中，前者中基板的熱膨脹系數和貼片膠的彈性模量、熱膨脹系數及厚度是封裝熱應力的主要因素，后者中基板和鍵合溫度主要影響到熱應力的大小。熱應力也是MEMS器件多層結構界面裂紋疲勞擴展的主要原因之一，在熱應力的作用下裂紋易沿界面方向擴展；溫度幅值升高，裂紋疲勞擴展速率呈指數關系增大，最終導致分層失效；通過對熱應力的影響進行仿真分析、實驗驗證，結果表明熱應力隔離結構可以大大降低溫度對器件性能的影響。

在現有技術中，由于熱傳導帶來的應力對器件性能造成了很大的影響，器件性能普遍低下。已有的相關專利都是在器件層結合敏感部位制作熱隔離結構的方法，且制作工藝較為復雜。

發明內容

本發明的目的就是為了解決熱應力對MEMS器件的不利影響，提出的一種實現MEMS熱應力隔離結構，將熱應力隔離結構與MEMS器件結構層進行鍵合從而實現提高MEMS器件性能的目的。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種MEMS器件熱應力隔離結構，包括MEMS器件，其特征在于：

a、制作一個與MEMS器件配合的隔熱結構體，隔熱結構體四角處是凸起的鍵合面，隔熱結構體中部形成貫通的空腔，空腔中設有縱橫交錯并且貫通的散熱槽；

b、隔熱結構體四角的鍵合面通過硅硅鍵合工藝與MEMS器件的襯底連接，隔熱結構體的空腔與MEMS器件中的可動結構對應配合。

本發明中獨立制作完隔熱結構后，根據其背面的對準標記，與器件層硅硅鍵合，最終實現器件降低熱應力的目的。

本發明的優點在于：在不需要改變器件結構的情況下，通過添加一個獨立的隔離結構來達到有效降低熱應力、提高器件性能的效果；且該熱隔離結構簡單、易于加工，制作完成后直接與器件層鍵合即可，大大提高了封裝產品的可靠性和器件性能。在封裝中，與直接貼片到管殼底部相比，MEMS器件底面鍵合熱隔離結構再貼到管殼底部封裝熱應力可大大減小。

附圖說明

圖1—圖4為本發明的熱應力隔離結構（即隔熱結構）制作流程圖；

圖5是本發明的結構剖視圖。

具體實施方式

如圖1、圖2所示，在清潔后的雙拋硅片1上進行正面光刻、刻蝕制作貫通的空腔2，四個角為鍵合面3。空腔2的位置對應MEMS器件層的可動部件；同時，為了減小熱傳遞鍵合面，只在硅片1的四個拐角分別設置了凸起的鍵合面3，盡量減小鍵合面積，在確保器件可靠性的同時又減少了熱傳遞。

如圖3、圖4所示，在空腔處繼續光刻、刻蝕制作縱橫交錯并且貫通的散熱槽1b，以保證MEMS器件的熱量在垂直傳遞過程中橫向消散，大大減小熱傳遞。

如圖5所示，隔熱結構體1制作完成后與MEMS器件結構鍵合，隔熱結構體的空腔2的位置對應MEMS器件中可動結構6的位置，完成了器件的熱隔離處理。具體是利用雙面對準鍵合夾具，將隔熱結構的正面與MEMS器件層的背面（襯底4）進行鍵合。1是隔熱結構體，2是空腔，3是隔熱結構與MEMS器件層鍵合面，4是MEMS器件結構襯底，5是MEMS器件的埋氧層，6是MEMS器件的可動結構，7是MEMS器件的蓋帽。