改进的应力去耦微机电系统传感器的制作方法

本公开涉及传感器领域，更具体地，涉及改进的应力去耦微机电系统传感器。

背景技术：

微机电系统(mems)传感器包括小型化的机械和机电元件，它们进行操作以执行感测功能。例如，mems传感器可包括机械结构(例如，膜)，其耦合至电气换能器系统(例如，基于电容检测或压阻)以提供感测功能。这种mems传感器的示例包括压力传感器、si麦克风等。

技术实现要素：

根据一些可能的实施方式，一种半导体器件可以包括：应力去耦结构，至少部分地去耦半导体器件的第一区域和半导体器件的第二区域，应力去耦结构包括基本垂直于半导体器件的主表面的沟槽集合，第一区域包括微机电(mems)结构；以及密封元件，至少部分地密封应力去耦结构的开口。

根据一些可能的实施方式，一种微机电系统(mems)传感器设备可以包括：第一区域，包括mems结构；第二区域；应力去耦结构，至少部分地去耦第一区域和第二区域，其中应力去耦结构包括沟槽集合；以及密封元件，用于防止沟槽集合的穿透。

根据一些可能的实施方式，一种方法可以包括：形成至少部分地去耦半导体器件的第一区域和半导体器件的第二区域的应力去耦结构，其中应力去耦结构包括基本垂直于半导体器件的主表面的沟槽集合；以及应用密封元件，密封元件至少部分地密封与应力去耦结构相关联的开口。

附图说明

图1是本文描述的改进的应力去耦mems传感器的概述图。

图2a至图2c是改进的应力去耦mems传感器的示例实施方式的示图，其中密封元件包括盖。

图3a和图3b是改进的应力去耦mems传感器的附加示例实施方式的示图，其中密封元件包括盖。

图4a至图4e是用于包括盖形式的密封元件的改进的应力去耦mems传感器的封装解决方案的示例实施方式的示图。

图5是改进的应力去耦mems传感器的示例实施方式的示图，其中密封元件包括裸片附接材料。

图6a和图6b是改进的应力去耦mems传感器的示例实施方式的示图，其中密封元件包括凝胶。

图7a至图7c是改进的应力去耦mems传感器的示例实施方式的示图，其中密封元件包括凝胶和凝胶保护盖。

图8是用于制造本文描述的改进的应力去耦mems传感器的示例工艺的流程图。

具体实施方式

以下示例实施方式的详细描述参照附图。不同附图中相同的参考标号可识别相同或相似的元素。

如上所述，mems传感器可包括机械结构，诸如膜。这种结构在本文被称为mems结构。由于mems结构的机械性质，传感器信号不仅对目标信号(例如，压力信号、声学信号等)敏感，而且对mems传感器本身的机械应变也敏感。例如，在mems传感器的组装期间，机械应变可通过mems传感器中的热机械应力、通过外部机械负载等诱发。因此，期望设计一种半导体器件，其以使mems传感器对这些负载具有鲁棒性(即，不太敏感)的方式而包括mems传感器。进一步有利地以使mems传感器对其他环境条件(诸如湿度、温度变化、化学物质、颗粒污染等)具有鲁棒性的方式设计半导体器件。

已经设计了一些现有的mems传感器以减少不期望的机械负载。通常，这些现有的mems传感器旨在通过使半导体器件靠近mems结构的部分(例如，半导体器件周围布置mems结构的部分)(本文被称为传感器区域)与半导体器件的另一部分(例如，半导体器件的基体材料、半导体器件的一个或多个金属层等，本文被称为非传感器区域)去耦来降低mems结构上的机械负载。这可以通过用沟槽围绕传感器区域来实现(例如，使用深沟槽技术来制造)。这些沟槽可完全包围mems结构，或者也可以由嵌套在mems结构周围的多个部分(例如，“l形”部分)组成。通过使传感器区域和非传感器区域去耦，沟槽充当应力去耦结构，使得传感器区域对可能对操作产生负面影响的机械负载不太敏感，由此使得mems结构对机械负载不太敏感。在一些情况下，沟槽可以被制造为在半导体器件中形成弹簧状结构，使得传感器区域通过弹簧集合耦合至非传感器区域。弹簧或多个l形沟槽的使用允许将导线从mems结构路由到半导体器件的另一区域，这在需要电接触这些区域时(例如，通过线接合)是有用的。

然而，这些现有的mems传感器存在缺陷。例如，虽然沟槽在如上所述使用时可实现应力去耦，但沟槽对环境是开放的(例如，由于mems结构需要对环境开放以允许信号到达mems结构)。因此，mems传感器可能无法抵抗在一些应用中存在的环境条件，诸如汽车应用中可能存在的环境条件。作为示例，在给定应用中，湿气可穿透沟槽，并且会发生冷凝。沟槽中的液态水会在低温条件下结冰，这可能导致沟槽的损坏或毁坏。作为另一示例，存在的化学物质和/或颗粒可穿透沟槽，从而损坏或破坏沟槽和/或减少由沟槽提供的应力去耦。

在一些情况下，可以使用四晶圆堆叠设计(即，多芯片设计)来提供对这种条件的一些保护。根据四晶圆堆叠设计，在最底层处布置芯片裸片(例如，asic裸片)，并且在芯片裸片上堆叠载体裸片和mems裸片。如上所述，mems裸片中的沟槽可去耦mems芯片的传感器区域。在这种设计中，为了保护mems裸片，在mems裸片的顶部上堆叠了穿孔覆盖裸片。然而，四晶圆堆叠设计的制造是复杂和昂贵的，并且限制了减小这种器件尺寸的可能性。此外，覆盖裸片中的穿孔会限制这种器件提供的保护量(例如，由于穿孔，覆盖裸片没有密封mems裸片上的沟槽开口)。如此，这种设计在一些应用(例如，需要低成本、高性能和/或相对较小mems传感器)中可能没用。

本文描述的一些实施方式提供了改进的应力去耦mems传感器，包括：应力去耦结构，至少部分地去耦半导体器件的传感器区域和半导体器件的另一区域；以及密封元件，至少部分地密封应力去耦结构的开口(例如，为了防止应力去耦结构被穿透)。改进的应力去耦mems传感器可在单个芯片上实施，这降低了器件的成本和复杂度(例如，与上述四晶圆设计相比)。

在一些实施方式中，改进的应力去耦mems传感器能够实现高mems性能，同时还提供对例如湿度、化学物质、颗粒污染、温度循环、机械冲击等的改进鲁棒性(例如，与上述现有mems传感器相比)。如此，本文描述的改进的应力去耦mems传感器可用于可能存在相对苛刻条件的应用(诸如汽车应用)。此外，在一些实施方式中，下文描述的改进的应力去耦mems传感器能够通过允许使用相对低成本的封装技术来实现封装中的成本降低和/或小型化，下文将进行进一步详细的描述。

图1是本文描述的改进的应力去耦mems传感器的概述图。图1所示改进的应力去耦mems传感器(本文称为mems传感器100)表示提供改进的应力去耦mems传感器的一般示例。mems传感器100的具体实施例如下文结合图2a-图2c、图3a、图3b、图4a、图4b、图4c、图4d、图4e、图5、图6a、图6b以及图7a-7c所示和所述。

如图1所示，mems传感器100包括具有传感器区域105-1和非传感器区域105-2的半导体器件。如图所示，mems结构110设置在mems传感器100的传感器区域105-1内(例如，布置在mems传感器100的主表面上或嵌入主表面内，该主表面被示为图1中的mems传感器100的顶表面)。

如图1进一步所示，mems传感器100包括至少部分地去耦传感器区域105-1和非传感器区域105-2的应力去耦结构115。例如，在一些实施方式中，应力去耦结构115可包括至少部分地围绕区域105-1的沟槽集合，用于将传感器区域105-1与非传感器区域105-2部分分离。在一些实施方式中，包括在应力去耦结构115中的沟槽的宽度可在约0.1μm到约20μm的范围内，诸如2μm。在一些实施方式中，包括在应力去耦结构115中的沟槽的深度可在约1μm到约500μm的范围内，诸如15μm。在一些实施方式中，如图1所示，应力去耦结构115的一个或多个部分(例如，一个或多个沟槽)可基本垂直于半导体器件的主表面。在一些实施方式中，应力去耦结构115可包括围绕传感器区域105-1的一个或多个沟槽和/或部分地围绕传感器区域105-1的一个或多个沟槽。作为具体示例，应力去耦结构115可包括l形沟槽的集合。

作为另一示例，虽然图1中未示出，但在一些实施方式中，应力去耦结构115可包括位于传感器区域105-1下方的腔体，用于部分地使传感器区域105-1与非传感器区域105-2分离。在一些实施方式中，可使用silicon-on-nothing(son)工艺(有时称为venezia工艺)来形成这种腔体。因此，在一些实施方式中，应力去耦结构115的一个或多个部分可基本平行于半导体器件的主表面(例如，当在传感器区域105-1下方形成水平腔体时)。在一些实施方式中，传感器区域105-1下方的腔体的高度可以在约0.1μm到约10μm的范围内，诸如2μm。在一些实施方式中，腔体上方的传感器区域105-1的厚度可以在约1μm到约50μm的范围内，诸如15μm。在一些实施方式中，应力去耦结构115可包括沟槽和腔体的集合，其示例如下所示。

如图1进一步所示，mems传感器100可包括布置在应力去耦结构115的开口上方或之上的密封元件120。在一些实施方式中，密封元件120可用于至少部分地密封开口(例如，免受环境条件影响)，从而防止开口的穿透(例如，通过湿气、冷凝、化学物质、颗粒等)。在一些实施方式中，密封元件120可包括盖(例如，由致密材料形成、由弹性材料形成、由多晶硅材料形成等)、裸片附接材料、凝胶或其他类型的材料。在以下实施例中提供了密封元件120的各种实施方式。

由于应力去耦结构115提供的应力去耦以及密封元件120提供的保护，mems传感器100可实现高mems性能，同时还提供对环境条件的改进鲁棒性(例如，与上述现有mems传感器相比)。如此，mems传感器100可用于预期条件相对恶劣的应用，诸如汽车应用。

如上所示，提供图1仅作为示例。其他示例也是可能的，并且可不同于参照图1所述。例如，提供图1所示的元件和层的数量、布置和大小作为示例。实际上，与图1所示相比，mems传感器100可包括附加的元件和/或层、更少的元件和/或层、不同的元件和/或层、不同布置的元件和/或层、具有不同相对尺寸的元件和/或层等。

作为特定示例，虽然虚线矩形相对于非传感器区域105-2限定了传感器区域105-1，但这只是用于说明目的的示例。实际上，传感器区域105-1可以不被精确地限定和/或可以不同于所示进行限定。作为另一示例，提供应力去耦结构115的沟槽的数量、布置和深度是为了说明目的，并且在实践中，应力去耦结构115的沟槽的数量、布置和/或深度可与所示不同。

图2a-图2c是mems传感器100的示例实施方式200的示意图，其中密封元件120包括盖120a。图2a-图2c的改进的应力去耦mems传感器在本文被称为mems传感器200。图2a和图2b是沿着图2c所示的顶视图中的线“a-a”和“b-b”截取的截面图。如图所示，mems传感器200包括传感器区域105-1、非传感器区域105-2、mems结构110、应力去耦结构115(例如，围绕mems结构110布置的l形沟槽的集合)、盖120a和电接触件125的集合。

在一些实施方式中，盖120a可由致密材料(诸如硅、玻璃)和/或湿气、水、化学物质、颗粒等不能穿透的其他材料形成。在一些实施方式中，盖120a可至少部分地密封应力去耦结构115的开口。例如，如图所示，盖120a可被形成为使得当附接至传感器区域105-1和非传感器区域105-2时，在盖120a和开口之间存在密封腔，并且使得mems结构110是打开的。在一些实施方式中，可使用晶圆接合工艺(例如，si-si接合、阳极接合、焊接工艺、直接金属接合、玻璃熔块接合等)将盖120a附接至半导体器件以提供这种密封。附加地或备选地，可以使用粘合材料将盖120a附接至半导体器件。在一些实施方式中，盖120a可用于密闭地密封应力去耦结构115的开口。在一些实施方式中，mems传感器200的致密盖的厚度可以在约0.1mm到约1.5mm的范围内，诸如0.5mm。

如图2a-图2c进一步所示，在一些实施方式中，盖120a可被形成为使得电接触件125(如果包括在mems传感器200中)被暴露，以允许电接触件125被电接触(例如，通过线接合)。

如图进一步所示，在一些实施方式中，盖120a可包括与去耦传感器区域105-1和非传感器区域105-2相关联的应力去耦结构。例如，如图2a-图2c所示，盖120a可包括应力去耦结构(例如，l形沟槽的集合)。在一些实施方式中，如图所示，应力去耦结构115可被形成为使得应力去耦结构115的开口位于盖120a的表面(例如，盖120a的底表面)上，这允许在盖120a附接至半导体器件时至少部分地密封盖应力去耦结构的开口。附加地或备选地，应力去耦结构115可被形成为使得应力去耦结构115的开口位于盖120a的另一表面(例如，盖120a的顶表面)上。

在一些实施方式中，如图2a-图2c所示，盖120a的应力去耦结构可类似于应力去耦结构115构造。备选地，盖120a的应力去耦结构可不同于应力去耦结构115构造。在一些实施方式中，包括在盖应力去耦结构中的沟槽的宽度可以在约0.1μm到约50μm的范围内，诸如3μm。在一些实施方式中，包括在盖应力去耦结构中的沟槽的深度可以在约0.01mm到约1.0mm的范围内，诸如0.4mm。

在一些实施方式中，可设置盖应力去耦结构以进一步去耦传感器区域105-1和非传感器区域105-2。例如，盖应力去耦结构可包括在mems传感器200中，以减少由盖120a提供的传感器区域105-1和非传感器区域105-2之间的物理连接而导致的机械负载。

如上所示，提供图2a-图2c仅作为示例。其他示例也是可能的，并且可不同于参照图2a-图2c所述。此外，提供图2a-图2c所示的元件和层的数量、布置和尺寸作为示例。在实际中，与图2a-图2c所示相比，mems传感器200可包括附加的元件和/或层、较少的元件和/或层、不同的元件和/或层、不同布置的元件和/或层、不同尺寸的元件和/或层、和/或具有不同相对尺寸的元件和/或层等等。

图3a和图3b分别是mems传感器100的示例实施方式300和350的示图，其中密封元件120包括盖120b。图3a和图3b所示改进的应力去耦mems传感器在本文被分别称为mems传感器300和mems传感器350。如图所示，mems传感器300和350包括传感器区域105-1、非传感器区域105-2、mems结构110、应力去耦结构115(例如，围绕mems结构110布置的l形沟槽的集合)、盖120b和电接触件125的集合。

在mems传感器300和mems传感器350中，盖120b由弹性材料制成(而非如结合mems传感器200所述的致密材料制成)。例如，盖120b可由旋涂介电材料、基于硅酮的材料层、基于油的材料、有机材料和/或具有固有弹簧类特性的其他类型的材料形成。在一些实施方式中，例如使用旋涂工艺、层压工艺等，可在晶圆级施加弹性盖。备选地，可使用另一类型的工艺(诸如拾取和放置工艺)施加弹性盖。

在一些实施方式中，盖120b可包括多层，其中包括金属结构(例如，导线)。在一些实施方式中，mems传感器300或mems传感器350的弹性盖的厚度可以在约0.5μm到约20μm的范围内，诸如5μm。

在一些实施方式中，盖120b可至少部分地密封应力去耦结构115的开口。例如，如图3a的mems传感器300所示，盖120b可与半导体器件的主表面平齐形成，使得盖120b覆盖应力去耦结构115的开口。在一些实施方式中，盖120b可被形成为使得盖120b至少部分地填充应力去耦结构115的一个或多个部分(例如，使得盖120b的一部分可存在于应力去耦结构115的给定沟槽的最顶部)。作为另一示例，如图3b的mems传感器350所示，盖120b可被构造为使得盖120b和开口之间存在腔体。在一些实施方式中，可以设置mems传感器350的盖120b的几何结构，以支持盖120b的弹性弹簧式功能。

在一些实施方式中，盖120b的弹性特性为由盖120b提供的传感器区域105-1和非传感器区域105-2之间的物理连接提供应力去耦。换句话说，由于形成盖120b的材料的弹性特性，盖120b可固有地包括盖应力去耦结构。

应注意，盖120b的弹性材料与盖120a的致密材料相比可更具渗透性，由此可例如针对湿气提供相对较少的保护。然而，在给定应用中，由盖120b提供的保护是足够的。此外，在一些情况下，盖120b可以在形成、实施或放置方面比盖120a更加简单和/或更廉价。

如上所示，提供图3a和图3b仅作为示例。其他示例也是可能的，并且可不同于参照图3a和图3b所描述的。此外，提供图3a和图3b所示的元件和层的数量、布置和尺寸作为示例。实际上，与图3a和图3b所示相比，mems传感器300和/或350可包括附加的元件和/或层、更少的元件和/或层、不同的元件和/或层、不同布置的元件和/或层、不同尺寸的元件和/或层、具有不同相对尺寸的元件和/或层等等。

在一些实施方式中，可以使用相对低成本模制的封装技术来形成mems传感器100的模制封装。例如，这种低成本的模制封装技术包括薄膜辅助模制、销模制等。通常，使用低成本模制封装技术来形成模制封装会在半导体器件上引入机械应力(例如，由于模制压力、由于热固材料的热机械性能、由于热固材料对沟槽的穿透等)，这会导致对半导体器件的mems结构产生不期望的影响。然而，包括应力去耦结构115和密封元件120(为了密封应力去耦结构115的开口，并经由密封元件120中存在的应力去耦结构提供进一步的应力去耦)能够使用这些低成本的模制封装技术，而不会对mems传感器100的性能产生负面影响。

图4a、图4b、图4c、图4d和图4e是示例实施方式410、420、430、440和450的示图，分别示出了用于包括上述盖120a或120b形式的密封元件120的mems传感器100的封装解决方案。图4a、图4b、图4c、图4d和图4e的改进的应力去耦mems传感器在本文被分别称为mems传感器410、mems传感器420、mems传感器430、mems传感器440和mems传感器450，并且统称为mems传感器400。如图4a-图4e所示，mems传感器400可布置在裸片130(例如，芯片裸片)上，并且可以包括模制封装135。如图所示，模制封装135包括位于mems结构110之上的开口(例如，为了允许目标信号到达mems结构110)。换言之，模制封装135可被形成为包括位于传感器区域105-1中在其上布置有mems结构110的部分之上的开口。

如图4a-图4e进一步所示，mems传感器400可包括覆盖mems结构110的凝胶140(例如，为了保护mems结构110不受机械冲击、颗粒污染、化学物质等的影响)。在一些实施方式中，凝胶140可包括允许目标信号通过凝胶140到达mems结构110的材料。例如，凝胶140可包括具有低杨氏模量(例如，＜100兆帕)的材料，诸如基于硅酮的凝胶材料。在一些实施方式中，位于mems结构110上方的凝胶140的厚度可以在大约1μm到大约20μm的范围内(诸如5μm)以及从大约20μm到大约300μm的范围(诸如50μm)。

如图4a-图4e进一步所示，各种低成本的模制封装解决方案是可能的。图4a的mems传感器410包括由致密材料形成的盖120a，盖120a包括在盖120a的未暴露表面(例如，底表面)上形成的盖应力去耦结构，以允许盖应力去耦结构115的开口被密封。如图所示，模制封装135被形成为使得位于半导体器件的主表面上的模制封装135的厚度大于位于半导体器件的主表面上的盖120a的厚度，并且使得模制封装135部分地覆盖盖120a。图4b中的mems传感器420类似于mems传感器410，除了mems传感器420的模制封装135被形成为使得位于半导体器件的主表面上的模制封装135的厚度近似等于位于半导体器件的主表面上的盖120a的厚度。

图4c的mems传感器430包括由致密材料形成的盖120a，盖120a包括形成在盖120a的暴露表面(例如，顶面)上的盖应力去耦结构。在一些实施方式中，如图所示，暴露表面上的盖应力去耦结构可被形成为与应力去耦结构115相比相对较宽(例如，可包括相对较宽的沟槽)。在一些实施方式中，盖应力去耦结构的暴露开口可部分地填充有凝胶140(例如，为了防止穿透)。如图所示，在mems传感器430中，模制封装135被形成为使得位于半导体器件的主表面上的模制封装135的厚度大于位于半导体器件的主表面上的盖120a的厚度，并且使得模制封装135部分地覆盖盖120a。图4d中的mems传感器440类似于mems传感器430，除了模制封装135被形成为使得位于半导体器件的主表面上的模制封装135的厚度近似等于位于半导体器件的主表面上的盖120a的厚度。

图4e的mems传感器450包括盖120b，其由弹性材料(例如，基于硅酮的材料、基于油的材料、有机材料等)形成，由于弹性材料的弹性特性而提供应力去耦。如图所示，在一些实施方式中，在mems传感器450中，模制封装135被形成为使得模制封装135完全覆盖盖120b。

如上所示，提供图4a-图4e仅作为示例。其他示例也是可能的，并且可不同于参照图4a-图4e所述的。此外，提供图4a-图4e所示的元件和层的数量、布置和尺寸作为示例。实际上，与图4a-图4e所示相比，mems传感器410、420、430、440和/或450可包括附加的元件和/或层、更少的元件和/或层、不同的元件和/或层、不同布置的元件和/或层、不同尺寸的元件和/或层、具有不同相对尺寸的元件和/或层等等。

图5是mems传感器100的示例实施方式500的示图，其中密封元件120包括裸片附接材料120c。图5的改进的应力去耦mems传感器在本文被称为mems传感器500。如图所示，mems传感器500包括传感器区域105-1、非传感器区域105-2、mems结构110、应力去耦结构115、裸片附接材料120c和电接触件125的集合。

如图所示，在mems传感器500中，应力去耦结构115形成在半导体器件的与半导体器件的主表面相对的表面上(例如，应力去耦结构115形成在mems传感器500中的半导体器件的底表面上)。因此，将mems传感器500附接至裸片130的裸片附接材料120c用作密封元件120。在一些实施方式中，裸片附接材料120c可包括基于硅的胶或其他类型的粘合材料。在一些实施方式中，裸片附接材料120c可表现出弹性特性，为由裸片附接材料120c提供的传感器区域105-1和非传感器区域105-2之间的物理连接提供应力去耦(例如，类似于盖120b的弹性特性)。换言之，由于裸片附接材料120c的弹性特性，裸片附接材料120c可固有地包括应力去耦结构。

图5进一步示出了用于mems传感器500的模制封装解决方案。如图所示，模制封装135在mems结构110之上形成有开口，并且mems结构110被凝胶140覆盖。在一些实施方式中，如上所述，mems传感器500的塑模封装135可使用低成本模制封装技术形成。

如上所示，提供图5仅作为示例。其他示例也是可能的，并且可不同于参照图5所述的。此外，提供图5所示的元件和层的数量、布置和尺寸作为示例。实际上，与图5所示相比，mems传感器500可包括附加的元件和/或层、更少的元件和/或层、不同的元件和/或层、不同布置的元件和/或层、不同尺寸的元件和/或层、具有不同相对尺寸的元件和/或层等等。

图6a和图6b是mems传感器100的示例实施方式的示图，其中密封元件120包括凝胶120d。图6a和图6b的改进的应力去耦mems传感器在本文分别称为mems传感器600和mems传感器650。如图所示，mems传感器600和650包括传感器区域105-1、非传感器区域105-2、mems结构110、应力去耦结构115和凝胶120d。图6a和图6b分别示出了mems结构110附近的mems传感器600和mems传感器650的详细视图。如此，与上述实施方式相比，更加详细地示出了传感器区域105-1(包括mems传感器650中的传感器区域105-1a和传感器区域105-1b)、非传感器区域105-2(包括mems传感器600和650中的非传感器区域105-2a和非传感器区域105-2b)和mems结构110(尽管可以在上述实施方式中存在类似的布置和结构)。

在mems传感器600和mems传感器650中，非传感器区域105-2b可包括非传感器区域105-2在非传感器区域105-2a之后形成的部分。类似地，在mems传感器650中，传感器区域105-1b可包括传感器区域105-1的在传感器区域105-1a之后形成的部分。例如，传感器区域105-1b和非传感器区域105-2b可包括由一个或多个后端制程(beol)工艺形成的层集合(诸如一个或多个金属化层)。因此，在一些实施方式中(诸如mems传感器600)，可以在执行beol处理之前，在半导体器件中形成应力去耦结构115。在其他实施方式中(诸如mems传感器650)，应力去耦结构115可在beol处理之后或期间形成在半导体器件中。

在一些实施方式中，如图6a和图6b所示，可以形成非传感器区域105-2b，使得非传感器区域105-2b的一部分悬置在应力去耦结构115d的沟槽开口之上。在一些实施方式中，悬置件可具有约0.1μm到约10μm的范围内(诸如3μm)的厚度。在一些实施方式中，这种悬置件下方的腔体可具有约0.01μm到约5μm的范围内(诸如50nm)的高度。在一些实施方式中，悬置件可被形成为使得悬置件至少部分地延伸腔体的一部分，将传感器区域105-1/105-1a与非传感器区域105-2a分离。在一些实施方式中，可使用碳牺牲层工艺形成悬置件和/或应力去耦结构115。例如，应力去耦结构115和/或悬置件可通过形成后端制程(beol)堆叠的第一部分(例如，在前端制程和中端制程处理之后)、在限定区域中的beol堆叠的第一部分中创建开口、在开口中沉积碳牺牲层、形成beol堆叠的第二部分、打开beol堆叠以暴露碳牺牲层以及去除碳牺牲层(例如，在施加凝胶120d之前)来形成。

在一些实施方式中，悬置件用于提供应力去耦，同时还防止凝胶120d进入应力去耦结构115的沟槽。例如，悬置件可用于通过形成腔体(例如，在非传感器区域105-2b和传感器区域105-1/105-1a之间)来使非传感器区域105-2b与传感器区域105-1/105-1a去耦。这里，可以设计悬置腔体的高度，使得在mems结构110和非传感器区域105-2之间形成开口(例如，如图6a所示)，这种开口形成在非传感器区域105-2b中(例如，如图6b所示)，其中确定开口的尺寸以防止凝胶120d堵塞应力去耦结构115的沟槽(例如，当凝胶120d的粘度防止凝胶120d通过开口进入悬置腔体时，如图6a和图6b所示)。如此，凝胶120d至少部分地密封mems传感器600和mems传感器650中的应力去耦结构115的开口。

此外，如图所示，凝胶120d可覆盖mems结构110(例如，为了保护mems结构110不受机械冲击、颗粒污染、化学物质等的影响)。在一些实施方式中，凝胶120d可包括允许目标信号通过凝胶120d到达mems结构110的材料。例如，如上所述，凝胶120d可包括具有相对较低杨氏模量的材料。在一些实施方式中，位于mems结构110之上的凝胶120d的厚度可以在约1μm到约20μm的范围内，诸如5μm。在一些实施方式中，凝胶120d的弹性特性为由凝胶120d提供的传感器区域105-1和非传感器区域105-2之间的物理连接提供应力去耦。换句话说，由于形成凝胶120d的材料的弹性特性，凝胶120d可固有地包括应力去耦结构。

如上所示，提供图6a和图6b仅作为示例。其他示例也是可能的，并且可不同于参照图6a和图6b所描述的。此外，提供图6a和图6b所示的元件和层的数量、布置和尺寸作为示例。实际上，与图6a和图6b所示相比，mems传感器600和/或650可包括附加的元件和/或层、更少的元件和/或层、不同的元件和/或层、不同布置的元件和/或层、不同尺寸的元件和/或层、具有不同相对尺寸的元件和/或层等等。

图7a-图7c是mems传感器100的示例实施方式的示图，其中密封元件120包括凝胶120d和凝胶保护盖120e。图7a-图7c的改进的应力去耦mems传感器700在本文被称为mems传感器700。如图所示，mems传感器700包括传感器区域105-1、非传感器区域105-2、mems结构110、应力去耦结构115、凝胶120d和凝胶保护盖120e。图7a示出了mems结构110附近的mems传感器700的详细视图。如此，与上述一些实施方式相比，更加详细地示出了传感器区域105-1、非传感器区域105-2(包括非传感器区域105-2a和非传感器区域105-2b)和mems结构110(尽管可以在上述实施方式中存在类似的布置和结构)。

如图7a所示，可形成凝胶保护盖120e，以至少部分地密封应力去耦结构115的开口(例如，通过防止凝胶120d进入应力去耦结构115的开口)。在一些实施方式中，例如，凝胶保护盖120e可包括多晶硅材料。在一些实施方式中，凝胶保护盖120e可由与mems结构110相同的材料形成。在一些实施方式中，凝胶保护盖120e可以在与mems结构110相同的处理步骤期间形成(例如，使用聚合片晶工艺)。

在一些实施方式中，如图7a和图7c所示，凝胶保护盖120e可形成为具有封闭的侧壁。在一些实施方式中，如图7b所示，凝胶保护盖120e可形成为具有开放的侧壁。在开放侧壁的情况下，凝胶保护盖120e和传感器区域105-1之间的间隙高度可以形成为使得凝胶120d不进入应力去耦结构115的沟槽开口。例如，凝胶保护盖120e的一部分可用作悬置件，该悬置件具有尺寸被确定为防止凝胶120d堵塞应力去耦结构115的沟槽(例如，当凝胶120d的粘度防止凝胶120d进入空气时)的开口。

如上所述，提供图7a-图7c仅作为示例。其他示例也是可能的，并且可以不同于参照图7a-图7c所描述的。此外，提供图7所示的元件和层的数量、布置和尺寸作为示例。实际上，与图7a-图7c所示相比，mems传感器700可包括附加的元件和/或层、更少的元件和/或层、不同的元件和/或层、不同布置的元件和/或层、不同尺寸的元件和/或层、具有不同相对尺寸的元件和/或层等等。

图8是用于制造本文所述改进的应力去耦mems传感器的示例工艺800的流程图。

如图8所示，工艺800可包括形成至少部分地去耦半导体器件的第一区域和半导体器件的第二区域的应力去耦结构，其中应力去耦结构包括基本垂直于半导体器件的主表面的沟槽集合(框810)。例如，如上所述，可以形成应力去耦结构115，其中应力去耦结构115至少部分地去耦传感器区域105-1和非传感器区域105-2，并且包括基本垂直于半导体器件的主表面的沟槽集合。在一些实施方式中，如上所述，应力去耦结构115可通过在半导体器件中蚀刻沟槽(例如，使用深沟槽处理)和/或通过在半导体器件中形成开口和/或腔体(例如，使用碳牺牲层处理、使用son工艺等)形成。

如图8进一步所示，工艺800可包括施加密封元件，其至少部分地密封与应力去耦结构相关联的开口(框820)。例如，如上所述，可形成密封元件120，其中密封元件120至少部分地密封与应力去耦结构115相关联的开口。在一些实施方式中，如上述示例所述，密封元件120可通过附接密封元件120、沉积密封元件120、放置密封元件120等来施加。在一些实施方式中，如上所述，密封元件120可包括盖120a(例如，包括致密材料的盖)、盖120b(例如，包括弹性材料的盖)、裸片附接材料120c、凝胶120d和/或凝胶保护盖120e。

在一些实施方式中(诸如mems传感器200)，应力去耦结构115和/或密封元件120可在封装级处理期间形成。在一些实施方式中(诸如mems传感器600、650和700)，应力去耦结构115和/或密封元件120可在晶圆级处理期间形成，这可以降低成本和/或制造复杂性(例如，与封装级处理相比)。

尽管图8示出了工艺800的示例框，但在一些实施方式中，与图8所示相比，工艺800可包括附加框、更少的框、不同的框或不同布置的框。附加地或备选地，可以并行地执行工艺800的两个或多个框。

本文所述的实施方式提供了改进的应力去耦mems传感器，其括至少部分地去耦传感器区域105-1和非传感器区域105-2的应力去耦结构115以及至少部分地密封应力去耦结构115的开口(例如，为了防止应力去耦结构115被穿透)的密封元件120。

上述公开提供了说明和描述，但不是详尽的或将实施方式限于所公开的具体形式。可以根据上述公开得到修改和变化，或者可以从实施方式的实践中得到修改和变化。

尽管在权利要求中列举和/或在说明书中公开了特征的特定组合，但这些组合并不用于限制可能实施方式的公开。事实上，这些特征中的许多特征可以不在权利要求中列举和/或在说明书中公开的方式进行组合。尽管下面列出的每个从属权利要求可直接从属于一个权利要求，但可能实施方式的公开包括每个从属权利要求与权利要求集中的每个其他权利要求的组合。

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