[實用新型]一種MEMS器件

有效

• 申請號: 201921806997.4
• 申請日: 2019-10-25
• 公開（公告）號: CN211770288U
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 聞永祥;季鋒;劉琛;陳有鑫;張小麗
• 申請（專利權）人: 杭州士蘭集成電路有限公司;杭州士蘭微電子股份有限公司
• 主分類號: B81B7/02
• 分類號: B81B7/02;B81B7/00
• 代理公司: 北京成創同維知識產權代理有限公司 11449
• 代理人: 蔡純;張靖琳

本申請公開了一種MEMS器件，包括器件硅片、封帽硅片和防粘附層，器件硅片包括位于其第一表面的微機械結構區和第一鍵合層，封帽硅片包括位于其第二表面的第二鍵合層，第一鍵合層與第二鍵合層彼此接觸且鍵合，防粘附層覆蓋微機械結構區的暴露表面以及第一鍵合層的側壁，第一鍵合層包括依次堆疊于器件硅片的第一表面的第一接觸層、隔離層、第一金屬層以及第二金屬層，其中，第一金屬層為鋁金屬層，第二金屬層為鍺金屬層，當第一鍵合層和第二鍵合層接觸時，直接將器件硅片上懸浮的防粘附層擠出，在器件硅片和封帽硅片的接觸表面上實現無防粘附層的共晶鍵合，有利于提高MEMS器件的穩定性。

技術領域

本實用新型涉及微電子機械系統(MEMS)技術領域，更具體地涉及一種MEMS器件。

背景技術

MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，即微電子機械系統)是指集微型傳感器、執行器以及信號處理和控制電路、接口電路、通信和電源于一體的微型機電系統。采用MEMS技術制造的微傳感器、微執行器、微型構件、微機械光學器件、真空微電子器件、電力電子器件等在航空、航天、汽車、生物醫學、環境監控、軍事以及幾乎人們所接觸到的所有領域中都有著十分廣闊的應用前景。目前MEMS市場的主導產品為壓力傳感器、加速度計、微陀螺儀和硬盤驅動頭等。

在以硅為基礎的MEMS加工技術中，MEMS器件例如包括在硅襯底中形成的空腔、固定電極和可動電極等微型構件。由于MEMS器件的工作環境問題，因此部分產品例如加速度計、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保護結構，通過硅-硅直接鍵合、陽極鍵合、鋁鍺、金硅共晶鍵合、玻璃粉鍵合等各種鍵合工藝，使器件硅片和封帽硅片緊密結合在一起，這樣使微機械的器件結構和外部環境得到隔離。

此外，由于可動電極的至少一部分可以在空腔內或空氣中自由移動，因此硅襯底的暴露表面在空氣中易于形成一層親水性的自然氧化層，在親水性的自然氧化層表面會覆蓋一層水分子。如果MEMS器件工作于潮濕的環境下，則多晶硅層間會產生較強的毛細力，導致粘附現象的發生。此外，多晶硅層的分子間范德華力、靜摩擦力、殘余應力也將導致發生粘附現象。此種結構在使用過程中易于產生結構層間的粘附現象，比如電容式加速度計、陀螺儀的可動梳齒之間就易于產生粘附現象。硅襯底的摩擦系數較高，彈性模量和機械硬度較低，存在著抗磨損能力不足的缺點。因此，摩擦、磨損和粘附問題已經成為影響MEMS性能和可靠性的主要因素。

在MEMS器件中，微構件表面改性被認為是改善摩擦、降低磨損、提高系統穩定性的有效手段。例如，可以在硅襯底和電極的暴露表面涂覆一層疏水性薄膜。

一種表面改性的方法包括在硅襯底和電極的暴露表面涂覆一層疏水性的自組裝單分子層(Self-assembled monolayer,SAM)，使表面曾疏水性，從而降低粘附現象。但是經過防粘附處理的MEMS器件的鍵合金屬條上也會有防粘附層，會導致鍵合失效或其他的問題，最終導致整個MEMS器件的失效。

因此有必要對現有的MEMS器件進行改進以提高MEMS器件的鍵合穩定性，繼而提高整個MEMS器件的穩定性。

實用新型內容

有鑒于此，本實用新型的目的在于提供一種MEMS器件，實現器件硅片和封帽硅片之間的無粘附層鍵合，提高MEMS器件的穩定性。

根據本實用新型，提供了一種MEMS器件，包括：器件硅片，包括位于其第一表面的微機械結構區和第一鍵合層；封帽硅片，包括位于其第二表面的第二鍵合層，所述第一鍵合層與所述第二鍵合層彼此接觸且鍵合；以及防粘附層，所述防粘附層覆蓋所述微機械結構區的暴露表面以及所述第一鍵合層的側壁，所述第一鍵合層包括依次堆疊于所述器件硅片的第一表面的第一接觸層、隔離層、第一金屬層以及第二金屬層，其中，所述第一金屬層為鋁金屬層，所述第二金屬層為鍺金屬層。

優選地，所述第二鍵合層包括依次堆疊于所述封帽硅片第二表面的第二接觸層和第三金屬層，其中，所述第三金屬層為鍺金屬層。