产生具有玻璃盖的MEMS装置和MEMS装置的制作方法

本公开涉及一种产生微机电mems装置的方法和相应的mems装置，并且尤其涉及一种包括玻璃盖的包封的mems装置。

背景技术：

微机电系统mems是一种包括具有微米范围内以及更低的电气和机械部件的系统。通常，mems可形成于mems衬底中。mems衬底可以包括由不同材料形成的若干层，例如半导体层、介电层及导电层。典型的半导体层可以由硅形成，典型的介电层可以由氧化物形成，并且典型的导电层可以由金属或高掺杂硅形成。mems可以包括可移动元件，例如反射镜，该可移动元件以可移动方式(例如摇摆方式)由mems衬底支撑。

有时，mems的可移动元件以气密密封的方式被封装，以便保护可移动元件免受外部冲击。为此目的可以使用不同的包装。最近的mems技术体现了对mems装置的包封的新需求。尤其是对于微光机电系统moems，即光学应用，例如微反射镜或光学气体传感器，需要用于光测量信号到相应mems装置的光学入口。这种光学入口可以经过透明衬底(例如玻璃)。由于诸如透射和反射之类的参数是用于包封质量的重要参数，所以可以以三维方式产生包封几何形状。

在混合包封中，由第一材料的侧壁和附接到该侧壁的平坦玻璃构件形成的包封盖可以接合到mems衬底。第一材料可以是陶瓷或金属。通常，平坦玻璃构件应相对于mems衬底的衬底平面成锐角布置，以便使投影图像区域中的可能损失、反射干扰和信号噪声最小化。混合包封的制造是困难且昂贵的。此外，难以实现混合包封的气密密封和良好的再现性。此外，混合包封结构的操纵和组装是困难的。为了形成包封，可以将mems衬底放置在包封壳体内并且可以将玻璃板粘附到包封壳体。在整个组装期间，存在mems被例如颗粒污染的风险，使得mems的功能可能受到影响。

在其它方法中，包封与mems结构一起在晶片级上产生。换句话说，盖构件可以与晶片级上的mems结构一体地形成，或者可以附接到晶片级上的mems晶片。例如，用于mems结构的玻璃盖可以使用所谓的回流方法来产生。回流方法利用了玻璃在其软化点处表现为理想的牛顿液体的事实。玻璃流速可能局部受到人为产生的非中心硅岛的影响，导致玻璃倾斜。图11(a)至11(g)示出使用回流工艺来产生玻璃盖的可能工艺流程。图11(a)示出第一支撑层。图11(b)示出具有形成在其第一表面上的硅岛的玻璃层。如图11(c)中所示，第二支撑层附接到玻璃层的第一表面，使得硅岛布置在第二支撑层的凹陷内。如图11(d)中所示，第一支撑层附接到玻璃层的第二表面。去除部分第一支撑层，以在玻璃层的第二表面上形成硅岛，该硅岛面对形成在玻璃层的第一表面上的硅岛，图11(e)。然后，玻璃层被加热到其软化点，使得玻璃层发生回流和再成形。得到的结构如图11(f)中所示。然后，去除硅岛和第二支撑层，并且实现图11(g)中所示的3d玻璃盖。该工艺可以在晶片级上进行，并且图11(g)示出包括相应的平坦部分2的两个玻璃盖。在将相应的玻璃盖附接到mems晶片时，玻璃盖可以彼此分离。

使用这种回流工艺产生玻璃盖的工艺是复杂的，因为它涉及至少三到六个光刻步骤、一个玻璃衬底和四个另外的衬底，例如硅衬底。此外，涉及大量和昂贵的工艺步骤，例如等离子体蚀刻和研磨和接合工艺。所涉及的衬底中的三个衬底用作牺牲晶片。可能无法实现由回流工艺产生的玻璃盖的角度的再现性。根据具体应用，角度的变化在衬底即晶片的整个直径上应当在±1°的范围内。这导致对单个结构给出元件的对准精度的更高要求，并且降低了过程中的自由度。

因此，在产生mems装置方面并且尤其在提供用于mems装置的包封盖方面仍存在改进空间。

技术实现要素：

本公开的示例提供了一种产生微机电系统mems装置的方法，该方法包括：提供包括可移动元件的mems衬底；通过热压印形成包括玻璃盖的玻璃盖构件；以及将玻璃盖构件接合到mems衬底，以便由玻璃盖气密地密封空腔，可移动元件布置在空腔中。

本公开的示例提供了一种微机电系统mems装置，包括：包括可移动元件的mems衬底；以及热压印的玻璃盖，其中热压印的玻璃盖接合到mems衬底，使得其中布置有可移动元件的空腔被气密密封。

在本公开的示例中，包封的mems装置的玻璃盖通过热压印产生。在热压印中，将加热的玻璃在两个压制工具或模具之间压制，使得在压制和冷却之后，玻璃具有期望的形状。示例允许以减少的努力、增加的再现性和改进的光学特性提供用于经包封的mems装置的玻璃盖。在示例中，mems是微光机电系统，并且玻璃盖使来自外部的光通至使用玻璃盖包封的可移动元件。

附图说明

使用附图描述本公开的示例，其中：

图1示出根据本公开的产生mems装置的方法的示例的流程图；

图2示出根据本公开的mems装置的示例的示意性横截面图；

图3(a)到3(f)示出有助于解释根据本公开的产生mems装置的方法的示例的示意性横截面图；

图4示出用于热压印的设备的示意图；

图5(a)至5(c)示出具有倾斜的平坦构件的热压印的玻璃盖的示例的示意性横截面图；

图6(a)至6(c)示出具有圆顶形结构的热压印的玻璃盖的示例的示意性横截面图；

图7(a)至7(d)示出包括间隔件的热压印的玻璃盖的示例的示意图；

图8示出显示接合位置的示意性横截面图；

图9(a)到9(c)示出使用间隔件层产生mems装置的示例的示意性横截面图；

图10(a)至图10(b)示出具有玻璃盖的mems衬底的示意性横截面图；以及

图11(a)至11(g)示出回流工艺的示意性横截面图。

具体实施方式

下面，将使用附图详细描述本公开的示例。要指出的是，相同的元件或具有相同功能的元件设有相同或相似的附图标记，并且通常省略对设有相同或相似附图标记的元件的重复描述。因此，对具有相同或相似附图标记的元件提供的描述是可以互换的。在以下描述中，阐述了多个细节以提供对本公开的示例的更透彻的解释。然而，对于本领域技术人员来说，显然可以在没有这些具体细节的情况下实践其它示例。在其它示例中，以框图形式而非详细地示出众所周知的结构和装置，以便避免混淆本文所描述的示例。另外，除非另外特别指出，否则本文所描述的不同示例的特征可以彼此组合。应当注意，除非明确说明，否则附图不一定是按比例绘制的。应当注意，描述了对理解本公开有用的元件。

本公开的示例涉及适合于光学mems应用的3d包封的产生或制造。实施例使用软化至其软化点的玻璃的压制，该压制可以被称为热压印。可以在晶片级上使用热压印以产生玻璃盖构件，可以使用任何合适的接合工艺将该玻璃盖构件接合到mems晶片。本公开的示例允许当与混合产生盖相比时用于产生包封的努力和成本显著降低。另外，示例可以提供处理中的附加自由度和改进的再现性。示例允许mems结构被包封在前端中，使得可以避免进一步的颗粒污染，诸如在测试期间、在预组装期间和/或在印刷电路板组装期间。示例允许使用诸如机械锯切良好建立的方法来进行预组装中的进一步步骤，诸如将晶片单体化成单独的装置。

图1示出产生mems装置的方法的示例，其中在s1处提供包括可移动元件的mems衬底。在s2处，通过热压印形成包括玻璃盖的玻璃盖构件。在s3处，将玻璃盖构件接合到mems衬底，以便通过玻璃盖构件在限定的内部压力下气密地密封其中布置有可移动元件的空腔。

由于玻璃盖构件通过热压印形成，所以玻璃盖可以实现为具有期望的尺寸和具有期望的表面质量，这难以使用典型的机械或湿化学方法来实现。此外，示例允许产生角度在90°范围内的侧翼或侧壁的玻璃盖，该玻璃盖难以用普通方法制造或者该玻璃盖仅可以通过普通工艺以高努力制造。这种效果可以使用对玻璃热压印的方法来实现。

图2示出根据本公开的mems装置的示例的示意性横截面图。mems装置包括mems衬底10和玻璃盖12。mems衬底10包括可移动元件14。可移动元件14可以是任何可想到的可移动元件，例如可偏转反射镜、传感器的可偏转膜、悬臂梁或机械开关的可移动元件。在示例中，mems装置是光学mems装置，其中玻璃盖12对于至少特定波长的光是透射的，使得入射光可以穿过玻璃盖并且到达可移动元件。在示例中，可移动元件将光穿过玻璃盖12反射回到外部接收器。同时，可能发生离开光学路径的寄生反射。在示例中，可移动元件14可以是光学气体传感器的一部分。玻璃盖12通过热压印形成，并且接合到mems衬底10，使得其中布置有可移动元件14的空腔15被气密密封。

在示例中，第一玻璃盖构件接合到mems衬底的第一侧，并且第二玻璃盖构件接合到mems衬底的与其第一侧相对的第二侧。因此，在示例中，可以从mems衬底的两个相对侧密封mems装置的可移动构件。在示例中，第二玻璃盖构件也可以是热压印的。在其它示例中，另一盖构件可以附接到mems衬底的第二侧，例如由不同工艺形成的不同材料的盖构件。在其它示例中，mems衬底可以在第二侧上闭合，且附加的盖构件不附接到第二侧。

在示例中，玻璃盖构件在晶片级上产生。因此，可以以平行的方式形成用于mems装置的多个玻璃盖。玻璃盖构件可以附接到mems晶片，使得与mems晶片的不同mems装置相关联的可移动元件被气密地密封在不同的空腔中。然后，mems装置可以从晶片被个别化，使得产生单独的mems装置。

在示例中，提供mems衬底包括提供包括多个可移动元件的mems晶片，其中玻璃盖构件包括多个玻璃盖，并且其中玻璃盖构件接合到mems衬底以便通过每一个玻璃盖气密地密封多个空腔中的一个空腔，其中在空腔中的每一个空腔中布置有多个可移动元件中的一个可移动元件。

在示例中，提供mems衬底包括提供包括多个可移动元件的mems晶片，其中第一玻璃盖构件包括多个第一玻璃盖，其中第二玻璃盖构件包括多个第二玻璃盖，其中玻璃盖构件接合到mems衬底，以便通过相应的第一玻璃盖和第二玻璃盖气密地密封多个空腔中的一个空腔，其中在空腔中的每一个空腔中布置有多个可移动元件中的一个可移动元件。

在示例中，该方法还包括将mems晶片和接合到mems晶片的一个玻璃盖构件或多个玻璃盖构件单体化为多个mems装置，其中空腔保持被气密密封。

因此，本公开的示例允许密封包括晶片级上的可移动元件或元件的一个空腔或多个空腔，使得可以避免可移动元件的污染。在示例中，在存在惰性工艺气体的情况下将一个玻璃盖构件或多个玻璃盖构件接合到mems衬底以进一步降低污染风险。

在示例中，可以使用用于将一个玻璃盖构件或多个玻璃盖构件接合到mems衬底的任何合适方法。在示例中，将玻璃盖构件或者每个玻璃盖构件接合到mems衬底包括使用局部熔化方法(例如激光微焊方法)。

在示例中，一个玻璃盖或多个玻璃盖可以包括相对于mems衬底的平面以80°与90°之间的角度延伸的侧壁。例如，参照图2中所示的侧壁12b和12c。侧壁在其侧面完全包围空腔15。在这样的方向上延伸的侧壁可能难以用允许在晶片级上实施玻璃盖构件的其它方法(例如回流工艺)来产生。侧壁的第一端部接合到mems衬底。侧壁的第二端部可以连接到玻璃盖的平坦部分或圆顶形部分。

在示例中，一个玻璃盖或多个玻璃盖可以包括连接侧壁12b、12c的背离mems衬底10的端部的平坦部分12a，该平坦部分12a相对于mems衬底10的平面倾斜。在图2中表明了倾斜的角度在示例中，角度可以在5°到20°的范围内。在示例中，侧壁12b、12c的厚度在平坦部分12a的厚度的±25％的范围内，典型地在平坦部分的厚度的±10％的范围内。换句话说，侧壁12b、12c的厚度可以以±25％或±10％的公差范围与连接到侧壁的顶盖构件的厚度相同。厚度在平坦部分的厚度范围内的侧壁可能难以用允许在晶片级上实施玻璃盖构件的其它方法(例如回流工艺)来产生。

在示例中，形成玻璃盖构件包括形成机械止动构件，机械止动构件从玻璃盖构件向内突出，并且表示在将玻璃盖构件接合到mems衬底时用于可移动元件的移动的机械止动。在图2中示意性地示出止动构件17的示例。止动构件可以布置成限制可移动元件14的移动范围。在所示的示例中，止动构件17可以布置成停止该元件14的面向止动构件的部分在向上方向上的移动。将这种止动构件集成到盖构件中可能难以用允许在晶片级上实施玻璃盖构件的其它方法(例如回流工艺)来制造。

在示例中，玻璃盖包括在其不同部分之间的尖锐边缘，并且不包括在其部分之间的圆形过渡。这种尖锐边缘可能不能用允许在晶片级上实施玻璃盖构件的其它方法(例如回流工艺)来制造。例如，参照图11，其清楚地示出玻璃盖构件的圆形边缘。因此，不具有这种圆形边缘但具有尖锐边缘的玻璃盖可以清楚地将通过热压印形成的玻璃盖与通过回流工艺形成的玻璃盖区分开来。

在示例中，使用热压印技术将附接到mems衬底一侧的玻璃盖构件的所有结构形成为单件。在示例中，在将玻璃盖构件接合到mems衬底之前，可以在玻璃盖构件和mems衬底之间提供穿孔间隔件层。穿孔间隔件层也可以形成为热压印的玻璃层。在其它示例中，将间隔件结构与玻璃盖构件一起热压印成单件。在其它示例中，穿孔间隔件层可以使用湿化学方法形成。

在示例中，取决于应用，玻璃盖可以具有不同的形状。在示例中，盖可以包括圆顶形部分而不是平坦部分。基本上每个可想到的形状都可以使用热压印技术来实现，使得本公开的示例适合于大量可能的应用。

在示例中，可移动元件是用于光检测和测距lidar应用的可移动反射镜。在示例中，可移动元件是光学气体传感器的、光学压力传感器的或光学加速度传感器的可移动部分。

热压印技术允许玻璃盖构件的表面被制造为具有小于4nm的低表面粗糙度。因此，可以实现关于透射率的高光学质量，其中可以防止光在玻璃盖处的反射和折射或使其最小化。

在示例中，本公开提供了使用玻璃的热压印方法来产生用于诸如光学mems应用之类的mems应用的3d包封。在示例中，这发生在晶片级上。然后，以不可逆的方式将在晶片级上产生的3d包封结构接合到系统晶片，即mems晶片。

现在参考图3(a)至3(b)解释具体的示例。在图3(a)中示出在其前侧52和后侧54上经过处理的mems晶片50。前侧52表示mems晶片50的第一侧，并且后侧54表示mems晶片50的第二侧。如图3(b)中所示，后盖56接合到mems晶片15的后侧。后盖56可以是通过热压印形成的玻璃盖。后盖56可以由其它材料形成，尤其是在后盖56不需要是半透明的情况下。在所示的示例中，在将后盖56接合到后侧54之前，前侧52没有被完全处理。因此，在将后盖56接合到后侧54之后，mems晶片50可以从其前侧52被处理以释放可移动元件14a、14b，这些可移动元件中的每个可移动元件与mems装置相关联。此外，可以在前侧52上形成和/或结构化金属层。得到的结构如图3(c)中所示。然后，玻璃盖构件58接合到mems晶片50的前侧52，见图3(d)。玻璃盖构件58通过热压印形成。玻璃盖构件58包括用于多个mems装置的玻璃盖60、62。虽然仅示出两个玻璃盖60和62，但是玻璃盖构件58可以包括用于以二维阵列布置在mems晶片50中的多个mems装置的多个玻璃盖。因此，玻璃盖构件58的玻璃盖也可以布置成二维阵列。在将玻璃盖构件58接合到mems晶片50时，可以切割将相邻mems装置的玻璃盖60、62彼此连接的桥64，以暴露前侧52上的焊盘。得到的结构如图3(e)中所示。然后，发生单体化以将mems晶片50分离成单个mems装置66、68。可使用常见的单体化技术(例如，机械锯切或激光切割)来发生单体化。得到的结构如图3(f)中所示。

如图3(a)至3(f)所示，玻璃盖构件58没有任何圆形过渡，但是包括尖锐边缘。此外，玻璃盖60、62的相对于衬底平面成角度延伸的平坦部分的厚度与垂直于衬底平面延伸的侧壁部分的厚度相同。术语“衬底平面”是指由衬底的较大尺寸(即其长度和宽度)跨越的平面，而垂直于衬底平面的方向是其厚度方向。

为了通过热压印形成玻璃盖构件，将适合于复合系统的玻璃加热到其软化点，即玻璃转变温度tg，并且使用预先结构化的压制工具压制。压制工具包括与待制造结构的相反结构相对应的结构。在玻璃冷却时，跨越晶片的整个直径可再现地产生由压制工具限定的结构。

图4示意性地示出用于热压印的设备的一个示例。在加工腔室74内提供上压制工具70和下压制工具72。在加工腔室74中提供加热元件76。加工腔室74的内部可以通过供应管线78流体连接到真空泵。将形成热压印构件的玻璃材料80放置在压制工具70和72之间的加工腔室74内。压制工具70、72中的至少一个压制工具可以相对于另一个压制工具移动，以便在加热玻璃材料时可以在这两个压制工具之间压制玻璃材料80。这由图4中的箭头82指示。在示例中，液压系统84可以被提供以移动压制工具中的一个压制工具。

在将玻璃材料80装载到加工腔室74中时，使用加热元件76将玻璃材料加热到其软化点。然后，下压制工具72相对于上压制工具70移动，使得根据在压制工具70、72中形成的相反结构对玻璃材料进行热压印。然后，玻璃材料被冷却并且从设备取出。

压制工具可以被配置成产生具有所需形状的玻璃盖构件。当与其它方法(例如上述回流方法)相比时，热压印可以通过简单地改变压制工具而允许形成更多种类的形状。尤其是除了具有平坦构件的玻璃盖之外，可以以这样的质量产生圆顶形玻璃包封，使得圆顶形玻璃包封适合于无损耗且无干扰的光学mems装置的操作。

图5(a)示出两个压制工具90、92，压制工具被构造成热压印包括具有平坦构件的玻璃盖的玻璃盖构件。上压制工具90包括突起94，并且下压制工具92包括凹陷96。玻璃板98布置在压制工具90、92之间。每个突起94包括面向凹陷96中的一个凹陷中的对应倾斜表面的倾斜表面。如图5(b)中所示，使压制工具90、92彼此相向移动，从而使玻璃板98根据保持在上压制工具和下压制工具90、92之间的空腔变形。然后，压制工具90、92彼此分离，并且从压制工具中取出热压印的玻璃盖构件58a。图5中的虚线示出稍后当从mems晶片单体化单个mems装置时要在何处切割玻璃盖构件58a。

图6(a)示出两个压制工具100、102，压制工具被构造成热压印包括圆顶形玻璃盖的玻璃盖构件。上压制工具100包括凸起的圆顶形突起104，并且下压制工具102包括凹入的圆顶形凹陷106。在将上压制工具100和下压制工具102朝向彼此挤压时，保持空腔，见图6(b)。玻璃板98变形以获得该空腔的形状，并且包括圆顶形玻璃盖的玻璃盖构件58b可以在压制工具彼此分离之后从压制工具100、102取出。在图6(c)中示出所得到的玻璃盖构件58b。

在图5和图6中所示的示例是针对特定光学mems应用，例如其中可移动元件由微反射镜形成的mems应用。在其它应用中，玻璃盖可以具有不同的形状，并且可适于特定的mems应用和/或mems装置。这可以通过改变压制工具以灵活的方式实现，因为热压印代表了在三维上构造玻璃的简单方法。工艺参数和对要加工的玻璃材料的要求可以借助于材料的组成和其它工艺参数(如温度和压力)在宽范尺度内变化。图3中的后盖56也可以使用相应的适合的压制工具来产生。由于使用热压印实现结构的高表面质量，本公开的示例特别适合于光学部件，诸如用于光学mems装置的盖。在示例中，诸如透镜之类的附加光学部件可以被并入到玻璃盖中。

当与图3中所示的玻璃盖构件58相比较时，图5(c)中所示的玻璃盖构件58a可以不包括用于将玻璃盖与mems衬底充分隔开的间隔件。在这种情况下，可以在玻璃盖构件和mems衬底之间产生和提供附加的穿孔间隔件层。图7(a)示出图5(c)的玻璃盖构件58a作为晶片1，并且示出附加的穿孔间隔件层作为晶片2。两个晶片可以彼此独立地产生，并且可以在其产生之后彼此接合。两个晶片可以彼此接合以形成玻璃盖构件58，如图7(d)中所示。在其它示例中，压制工具可以适于与玻璃盖构件一体地形成间隔件。这在图7(b)和7(c)中示出。如图7(b)中所示，上压制工具90a包括在突起94的侧面处的间隔件凹陷110，使得在热压印之后，玻璃盖构件58包括如图7(d)中所示的间隔件112。间隔件112代表相应玻璃盖的侧壁的部分，并且在将玻璃盖构件接合到mems晶片时完全包围包括可移动构件的空腔。

图7(d)示出所得到的玻璃盖构件58，玻璃盖构件可以通过图7(a)中所示的彼此接合的单独的层来实现，或者通过图7(b)和7(c)中所示的整体层来实现。

可以使用不同的方法将玻璃盖构件接合到mems衬底。下面描述了如何实现接合的一些示例。可以使用普通的接合方法，例如粘合剂接合、阳极接合、熔融接合、共晶接合或使用玻璃粉或玻璃膏的接合。然而，结果是使用激光微焊的接合可能最适合于将玻璃盖构件接合到mems衬底。

在粘合剂接合中，使用粘合剂层以不可逆的方式将两种材料彼此接合。使用粘合剂层可能难以实现针对诸如湿度和化学品之类的外部影响长期稳定的气密密封连接。此外，粘合剂可能经历除气，这可能导致空腔的内部压力的污染和变化。粘合剂与玻璃和/或mems衬底材料之间的不同热膨胀系数cte可以导致应力条件，并且因此导致mems的性能。此外，粘合剂接合可能导致温度稳定性降低。

如果粗糙度小于20nm的平坦表面可用于稳定连接，则阳极接合可以更适于实现气密连接。两种材料的热膨胀系数应该彼此相互调节，尤其是考虑到高达400℃的工艺温度。为了使接合机制起作用，玻璃应该在接合界面处包含碱金属离子。

可以使用处于室温或更高温度的熔融接合来实现晶片级上的连接。如果可以获得具有小于0.5nm的低粗糙度的高度平坦的表面，则该方法可以适于将不同的材料彼此接合。

共晶接合通常通过一个或多个金属层来实现。在受控力的作用下，在足够高的温度的情况下，在共晶点处形成扩散区。扩散区可以提供不同材料之间的牢固接合。该方法允许补偿较大的表面不规则性。然而，产生共晶混合物的工艺温度可以非常高，例如对于si-au为379℃，并且对于si-al为580℃。待接合材料的热膨胀热系数应彼此调节。

使用玻璃粉或玻璃膏的接合允许两个衬底之间的气密连接。当施加玻璃粉或玻璃膏并且烧尽溶剂可以在一侧、即在支撑衬底上(例如玻璃盖构件上)并且在小于400℃的中等温度下实现时，最终的连接步骤、即烧制将在高达500℃的较高温度下进行。mems晶片的金属化被配置为承受这样的温度。此外，玻璃粉或玻璃膏与焊料的组合物通常具有比衬底、如硅衬底更高的热膨胀系数。

所述方法可能需要平面平行的板或局部螺柱，用于玻璃和硅之间的直接连接，以便借助于限定的力输入确保两种材料之间的接触。由于玻璃盖构件的三维结构化，可以实施附加的措施以实现期望的结果，例如用于操纵玻璃盖构件的特殊卡盘。这可能导致增加的工艺努力和减小的设计自由度。

通常，可以使用用于实现玻璃盖构件与mems衬底之间的气密接合的每种接合方法。然而，已经认识到一种称为激光微焊的方法可能最适合于将玻璃盖构件接合到mems衬底。在激光微焊或玻璃微焊中，使用激光器局部熔化在至mems衬底的材料(例如mems衬底的硅)的界面处的玻璃，以产生不可逆的接合。在该方法中，温度输入被局部地限制到使用激光束执行焊接的位置。因此，这与mems晶片的金属化无关。虽然该方法实现了相对局部的连接，但是保持待彼此连接的材料的热膨胀系数之间的差异较低可以有助于实现耐用的气密密封连接。使用激光束的玻璃微焊可以允许连接相对复杂的几何形状和不同的材料。激光的移动路径可以适应于特定设计，并且操纵3d结构玻璃盖构件可以通过任何合适的单元来实现。这可以在没有压力板或销的情况下实现，以提供玻璃盖构件和mems衬底之间的直接接触。将玻璃盖构件与mems衬底夹紧在一起应是足够的。在没有附加层的情况下实现接合，同时在熔化工艺之后仍然实现玻璃在材料界面处的充分粘附。因此，对于可以彼此接合的材料，存在高自由度。此外，在存在不同工艺气体例如惰性气体的情况下，可以在不同的工艺压力下实现接合。

图8示意性地示出底部玻璃晶片120、布置在底部玻璃晶片120的顶部上的硅晶片122、以及布置在硅晶片122的顶部上的顶部玻璃晶片124。硅晶片122可以表示包括一个或多个可移动元件的mems晶片，可移动元件例如是在mems晶片的左部分中的闭合膜和在mems晶片的右部分中的悬臂梁。图8中所示的装置可以表示加速度和压力传感器，其中可以使用闭合膜来检测压力，并且可以使用悬臂梁来检测加速度。在示例中，顶部玻璃晶片124和/或底部玻璃晶片120可以被实现为热压印的玻璃盖。可以进行激光焊接，以将顶部玻璃晶片124接合到硅晶片122的上表面，并且将底部玻璃晶片120接合到硅晶片122的下表面。使用激光128在相应的焊接位置126处进行玻璃焊接。如图8中的箭头所指示，提供激光128的激光器可以相对于晶片堆叠移动，以便在期望的位置连接晶片。

图9(a)至9(c)示出一个示例，其中使用玻璃微焊将穿孔间隔件玻璃层130接合到mems晶片50的第一侧52。后盖56也可以使用玻璃微焊接合到mems晶片50的第二侧54。在图9(b)中示出在第一表面处具有穿孔间隔件层130并且在第二表面处具有后盖56的mems晶片50。然后，如图9(c)中所示，使用玻璃微焊将玻璃盖构件58a接合到穿孔间隔件层130。因此，在将玻璃盖构件58a接合到mems晶片50时，在两个玻璃构件之间发生玻璃微焊。

在其它示例中，如图7(d)中所示的一体地包括间隔件构件112的玻璃盖构件58可以直接接合到mems晶片50，而在它们之间没有穿孔间隔件层130。

因此，在示例中，通过局部熔化玻璃来实现接合，其中这种接合可以在两个玻璃构件之间、在玻璃和硅之间以及在玻璃和其它材料之间实现。可以在不移动晶片和不向晶片施加压力的情况下原位实现微焊。如果要使用间隔件衬底，这允许关于材料选择的附加自由度。玻璃微焊特别适合于3d结构化玻璃，适合于玻璃/玻璃接合、玻璃/硅接合、玻璃/玻璃/硅接合或玻璃/玻璃/硅/玻璃接合。此外，玻璃微焊方法易于按比例扩大(例如，更大的晶片直径)。

如果玻璃盖用作光学mems装置的包封，则包封及其质量对系统的性能具有直接影响。如果玻璃盖形成为与衬底平面是平面平行的，则由于在空气和玻璃盖之间的界面处的部分反射，在投影图像区域中可能产生亮点。参照图10(a)和10(b)，其显示mems衬底10的示意性横截面图，该mems衬底具有附接到其的玻璃盖12。该mems衬底10包括可移动元件14，例如可偏转反射镜。玻璃盖12附接到衬底10，以便气密地密封可移动元件14。根据图10(a)，盖12的平坦的上构件12a被布置成与mems衬底平面平行，即平行于mems衬底的平面。通常，mems衬底平面可以是与跨越mems衬底的主要延伸部(即，衬底的长度和宽度)的平面平行的平面。根据图10(b)，盖12的平坦的上构件12a相对于衬底平面成角度布置。

可偏转反射镜可以被配置成将入射激光反射到投影图像区域18。入射激光16可以穿过平坦构件12a落下并且可以在可移动构件14处被反射。激光16的小部分可以在平坦构件12a的空气/玻璃界面处被反射，如图10(a)和10(b)中所示。根据图10(a)，部分反射的激光可以到达投影区域18，并且可以形成亮点，该亮点被示出为反射点20a。根据图10(b)，在平坦构件12a的空气/玻璃界面处反射的光不能到达投影区域18，参见反射点20b。因此，通过以相对于mems装置(即，衬底平面)的特定角度布置平坦构件12a，可以减少或防止由于在盖12处的部分反射而引起的干扰。

因此，本公开的示例使用玻璃的热压印方法来产生用于moems应用的晶片级上的3d包封的结构。如上面解释的那样，当与回流方法相比时，这种方法在可能的结构几何形状方面和再现性方面允许有益的效果。在示例中，使用激光微焊方法来产生如此制造的3d玻璃包封与mems衬底之间的不可逆连接。当与其它普通的接合方法相比时，这种接合方法在温度相容性、cte错配和复合材料的组合方面是有益的，并且因此简化了该方法到半导体制造工艺中的集成。

尽管已经在设备的上下文中将一些方面描述为特征，但是清楚的是，这样的描述也可以被视为方法的对应特征的描述。尽管已经在方法的上下文中将一些方面描述为特征，但是清楚的是，这样的描述也可以被视为关于设备的功能的对应特征的描述。

在以上具体实施方式中，可以看出，为了使本公开流畅，在示例中将各种特征分组在一起。本公开的这种方法不应被解释为反映了所要求保护的示例需要比每个权利要求中明确记载的特征更多的特征的意图。相反，如以下权利要求所反映的，本公开的主题可以在于少于单个公开的示例的所有特征。因此，以下权利要求由此被并入到具体实施方式中，其中每个权利要求可以独立地作为单独的示例。虽然每个权利要求可以独立地作为单独的示例，但是应当注意，尽管从属权利要求可以在权利要求中提到与一个或多个其他权利要求的特定组合，但是其他示例也可以包括从属权利要求与每个其他从属权利要求的主题的组合或者每个特征与其他从属或独立权利要求的组合。除非指出不打算进行特定的组合，否则本文提出了这样的组合。此外，即使一个权利要求不是直接从属于独立权利要求，也意图将该权利要求的特征包括到任何其它独立权利要求中。

上述示例仅是对本公开的原理的说明。应当理解，本文所描述的布置和细节的修改和变化对于本领域的其他技术人员将是显而易见的。因此，意图是仅由未决专利权利要求的范围限制，而不是由通过本文的示例的描述和解释而呈现的具体细节限制。

附图标记列表

10mems衬底

12玻璃盖

12a玻璃盖的平坦构件

12b、12c玻璃盖的侧壁

14、14a、14b可移动构件

16激光

17止动构件

18投影区域

20a、20b反射点

50mems晶片

52mems晶片的第一侧

54mems晶片的第二侧

56后盖

58、58a、58b玻璃盖构件

60、62平坦构件

64桥接构件

66、68mems装置

70、72压制工具

74加工腔室

76加热元件

78真空供应管线

80玻璃材料

82运动箭头

84液压系统

90、90a上压制工具

92下压制工具

94突起

96凹陷

98玻璃板

100、102压制工具

104圆顶形突起

106圆顶形凹陷

110间隔件凹陷

112间隔件构件

120底部玻璃晶片

122硅晶片

124顶部玻璃晶片

126焊接位置

128激光

130穿孔间隔件层