[發明專利]一種微機電系統器件及其制造方法

在審

• 申請號: 201710365937.2
• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN107235468A
• 公開（公告）日: 2017-10-10
• 發明（設計）人: 莊瑞芬;李剛
• 申請（專利權）人: 蘇州敏芯微電子技術股份有限公司
• 主分類號: B81B3/00
• 分類號: B81B3/00;B81B7/02;B81C3/00
• 代理公司: 北京布瑞知識產權代理有限公司11505
• 代理人: 孟潭

技術領域

本發明涉及微機電系統領域，具體涉及一種微機電系統器件及其制造方法。

背景技術

微機電系統技術是近年來高速發展的一項高新技術。與由傳統技術制作的對應器件相比，微機電系統技術制作的器件在體積、功耗、重量及價格方面都有十分明顯的優勢，而且其采用先進半導體制造工藝，可以實現微機電系統器件的批量制造，目前在市場上，微機電系統器件的主要應用實例包括壓力器件、加速度計及硅麥克風等。

微機電系統器件一般通過電容、電阻等來感知器件所受壓力、加速度與角速度等的大小，而電容、電阻的改變主要由器件內部的彈簧等效系統來產生，因此此類微機電系統器件均具有敏感的可動結構，通常通過將器件與一個類似帽子的蓋子密封在一起來形成對器件內部可動結構的保護。

在電子元件制造發展過程中，晶片級封裝(WLP)是一種技術趨勢，微機電系統器件的封裝步驟在切片之前完成。利用傳統的工藝制成的微機電系統結構的真空密封性差，微機電系統器件的封裝體積較大。另外，在傳統的封裝形式中，IC集成電路芯片和微機電系統傳感器芯片通過打線的方式封裝在一起，后續做成LGA封裝，占用空間比較大。

發明內容

有鑒于此，本發明實施例致力于提供一種微機電系統器件及其制造方法，減小微機電系統器件最終封裝體積。

本發明實施例提供了一種微機電系統器件，包括：第一芯片和第二芯片，第一芯片和第二芯片之間設置有密封腔體，第一芯片為微機電系統傳感器芯片，第二芯片為IC集成電路芯片，第一芯片和第二芯片通過鍵合的方式連接。

在一個實施例中，第一芯片包括第一基底和順序設置在第一基底上的氧化層、引線層、犧牲層、微機電系統器件層、外部電氣連接層和止擋層。

在一個實施例中，第二芯片包括靠近第一芯片的第一表面和遠離第一芯片的第二表面，第二芯片包括第二芯片、設置在第二芯片上的導電通孔、順序設置在第二芯片的第一表面上的第一金屬層和第二金屬層以及順序設置在第二芯片的第二表面上的第二氧化層、第三金屬層、鈍化層和金屬球，第一芯片的外部電氣連接層和第二芯片的第二金屬層連接，第一芯片和第二芯片通過連接鍵合在一起。

在一個實施例中，第一芯片的微機電系統器件層為活動層，包括活動部分和固定部分。

在一個實施例中，第一芯片的外部電氣連接層包括第一電氣連接層和第二電氣連接層，第二芯片的第二金屬層包括第三電氣連接層和第四電氣連接層，第一電氣連接層和第三電氣連對接，形成第一芯片和第二芯片之間的密封腔體，第二電氣連接層和第四連接層對接，完成第一芯片和第二芯片的電氣連接。

在一個實施例中，第一芯片的止擋層設置在第一芯片的電氣連接層的外圍。

本發明實施例還提供了一種微機電系統器件的制造方法，該制造方法包括以下步驟：

形成第一芯片，第一芯片為微機電系統傳感器芯片；

形成第二芯片，第二芯片為IC集成電路芯片；

鍵合第一芯片和第二芯片，在第一芯片和第二芯片之間設置密封腔體。

在一個實施例中，形成第一芯片包括提供第一基底并在第一基底上順序設置氧化層、引線層、犧牲層、微機電系統器件層、外部電氣連接層和止擋層。

在一個實施例中，第二芯片包括靠近第一芯片的第一表面和遠離第一芯片的第二表面，形成第二芯片包括設置在第二芯片中形成導電通孔；在第二芯片中形成導電通孔；在第二芯片的第一表面上順序形成第一金屬層和第二金屬層。

在一個實施例中，微機電系統器件的制造方法還包括：

減薄鍵合后的第二芯片的第二表面；

對減薄后的第二芯片的第二表面進行氧化，通過淀積氧化硅形成第二氧化層；

去除第二氧化層上的部分氧化硅，露出導電通孔，然后淀積第三金屬層，使得第三金屬層和導電通孔相連接；

調整布線，然后淀積一層鈍化層；

光刻鈍化層以暴露第三金屬層中需要與外界對接的部分，在與外界對接的部分上植金屬球。

在一個實施例中，第二氧化層覆蓋導電通孔。

本發明實施例的微機電系統器件兼具了第一芯片傳感器芯片和第二芯片信號處理芯片的功能，但第一芯片和第二芯片通過鍵合的方式連接，與傳統的通過打線等方式連接的微機電系統器件相比，明顯地縮小了微機電系統器件的最終封裝體積。

附圖說明

圖1為本發明實施例的微機電系統器件的鍵合前的結構示意圖。

圖2為本發明實施例的微機電系統器件的結構示意圖。

圖3為本發明實施例的制作微機電系統器件的流程圖。