微机电装置及其制造方法与流程

本发明是关于微机电(mems)装置，特别是包含对应于质量块的停止部件的微机电装置及其制造方法。

背景技术：

1、近年来，微机电(micro-electro-mechanical systems，mems)装置已经是能够实现的技术，并且mems装置在微电子产业的应用上也越来越受到关注。mems装置包含的元件例如为陀螺仪(gyroscopes)、加速计(accelerometers)、共振器(resonators)、压力传感器等。mems装置可包含感测质量(sense mass)和支撑感测质量的臂构件(beam)，感测质量和臂构件通常会设置在密封腔室中，并且悬置在半导体基底的空腔上方。在mems装置的操作期间，感测质量和臂构件的位置可以产生位移，或者在密封腔室中振动。通常使用微机械加工制程来形成臂构件和感测质量，微机械加工制程可选择性地蚀刻掉薄化的装置基板的一部分。然而，在薄化的装置基板的蚀刻过程中，很难同时形成具有均匀图案(例如均匀的宽度/间距)且较薄的支撑臂构件和较重的感测质量，通常较薄的支撑臂构件的图案会不均匀，导致mems装置的生产良率和可靠度下降。因此，业界亟需改良的mems装置及其制造方法来克服上述问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的实施例提供改良的微机电(mems)装置及其制造方法。此微机电装置包含具有均匀图案的悬臂部件(suspension beam)，且在悬臂部件的侧壁处没有条痕(striation)产生。此外，微机电装置还包含在质量块(proof mass)与停止部件(stopper)之间被精确地控制尺寸的间隙。本发明的实施例可提高微机电装置的可靠度和生产良率，并且增加微机电装置的产品调整的灵活度(flexibility)。

2、根据本发明的一实施例，提供一种微机电(mems)装置，包括支撑基板、空腔、停止部件、微机电结构和键合介电层。空腔位于支撑基板的顶面，停止部件与空腔相邻，其中停止部件的顶面与支撑基板的顶面在同一高度。微机电结构设置于支撑基板上，其中微机电结构包括质量块和悬臂部件，质量块设置在停止部件正上方，悬臂部件设置在空腔正上方，键合介电层设置在支撑基板的顶面和微机电结构的底面之间。

3、根据本发明的一实施例，提供一种微机电(mems)装置的制造方法，包括以下步骤：提供支撑基板，并且蚀刻支撑基板，以在支撑基板的顶面形成空腔和停止部件；在支撑基板的顶面和停止部件的顶面上形成键合介电层；在键合介电层上设置微机电装置层，其中微机电装置层键合到停止部件和支撑基板。将微机电装置层图案化，以形成微机电结构，其中微机电结构包括质量块和悬臂部件，质量块键合到停止部件，且悬臂部件形成在空腔正上方；去除键合介电层位于停止部件和质量块之间的一部分，以在停止部件和质量块之间形成间隙。

4、为了让本发明的特征明显易懂，下文特举出实施例，并配合附图，作详细说明如下。

技术特征：

1.一种微机电装置，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的微机电装置，其特征在于，所述停止部件与所述质量块之间具有一间隙，所述间隙在高度方向上的尺寸与所述键合介电层的厚度相同。

3.如权利要求1所述的微机电装置，其特征在于，所述键合介电层不延伸到所述空腔中。

4.如权利要求1所述的微机电装置，其中所述键合介电层不覆盖所述停止部件。

5.如权利要求1所述的微机电装置，其特征在于，还包括一介电层，设置在所述微机电结构的所述底面和所述键合介电层之间。

6.如权利要求1所述的微机电装置，其特征在于，所述微机电结构还包括一固定部，所述悬臂部件的一端连接到所述固定部，所述悬臂部件的另一端连接到所述质量块。

7.如权利要求1所述的微机电装置，其特征在于，所述微机电结构还包括一悬置梳状部件和一固定部，所述悬置梳状部件从所述质量块延伸，并配置成与所述固定部指状交叉。

8.如权利要求1所述的微机电装置，其特征在于，所述微机电结构包括惯性测量单元，且所述惯性测量单元包括加速计、陀螺仪或前述的组合。

9.如权利要求1所述的微机电装置，还包括一互补式金属氧化物半导体晶圆与所述微机电结构键合，其中所述微机电结构还包括一突出部和设置于所述突出部上的一导线，且所述导线与所述互补式金属氧化物半导体晶圆的一接合垫接合。

10.如权利要求1所述的微机电装置，其特征在于，所述停止部件与所述支撑基板为一体成型结构。

11.一种微机电装置的制造方法，其特征在于，包括：

12.如权利要求11所述的微机电装置的制造方法，其特征在于，所述停止部件的所述顶面与所述支撑基板的所述顶面在同一高度。

13.如权利要求11所述的微机电装置的制造方法，其特征在于，在所述悬臂部件形成之后，通过一蚀刻制程去除在所述停止部件上的所述键合介电层的所述部分。

14.如权利要求11所述的微机电装置的制造方法，其特征在于，形成所述键合介电层包括一热氧化制程或一沉积制程，且所述键合介电层顺向性地形成在所述空腔的侧壁和底面上，以及在所述支撑基板的侧壁和底面上。

15.如权利要求14所述的微机电装置的制造方法，其特征在于，在所述空腔的侧壁和底面上的所述键合介电层的一第一部分，以及在所述支撑基板的侧壁和底面上的所述键合介电层的一第二部分，与在所述停止部件上的所述键合介电层的所述部分一起通过一相同的蚀刻制程被去除。

16.如权利要求11所述的微机电装置的制造方法，其特征在于，所述间隙在高度方向上的尺寸与所述键合介电层的厚度相同。

17.如权利要求11所述的微机电装置的制造方法，其特征在于，还包括：

18.如权利要求11所述的微机电装置的制造方法，其特征在于，图案化所述微机电装置层以形成所述微机电结构还包括形成一固定部和一悬置梳状部件，且所述悬置梳状部件从所述质量块延伸出，并配置成与所述固定部指状交叉。

19.如权利要求11所述的微机电装置的制造方法，其特征在于，图案化所述微机电装置层以形成所述微机电结构还包括形成一固定部，且所述悬臂部件的一端与所述固定部连接，所述悬臂部件的另一端与所述质量块连接。

20.如权利要求11所述的微机电装置的制造方法，其特征在于，在将所述微机电装置层设置在所述键合介电层上之前，还包括在所述微机电装置层上形成一介电层，其中在将所述微机电装置层设置在所述键合介电层上之后，所述介电层位于所述微机电装置层和所述键合介电层之间。

技术总结一种微机电装置，包含支撑基板、空腔、停止部件、微机电结构和键合介电层。空腔位于支撑基板的顶面，停止部件与空腔相邻，停止部件的顶面与支撑基板的顶面在同一高度。微机电结构设置于支撑基板上，微机电结构包含质量块和悬臂，质量块设置在停止部件正上方，悬臂设置在空腔正上方，键合介电层设置在支撑基板的顶面和微机电结构的底面之间。技术研发人员：张汇文,拉奇许·昌德,周国富,罗希特·普利卡尔·基扎克伊尔,拉玛奇德拉玛尔斯·彼拉迪·叶蕾哈卡受保护的技术使用者：世界先进积体电路股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/22