微电子机械系统器件及其制造方法与流程

本文所述的各实施例总体上涉及半导体制造领域，更具体地说，涉及微电子机械系统(micro electro mechanical system，简称mems)器件及其制造方法。

背景技术：

1、电子设备，例如商用产品(例如，真无线立体声(tws)、可穿戴设备、电话等)和高端产品(例如汽车)，通常包括mems器件。例如，惯性传感器等mems器件可用于构成加速度计、陀螺仪和其他类型的传感器。

2、近年来，为了进一步提高mems器件的密度，主要开发了用于制造具有三维结构的mems器件的技术，在该三维结构中，多个器件芯片或器件晶片在其厚度方向上集成在一起。当多个器件芯片涉及至少2个或更多电极(如顶部晶片和底部晶片)时，确保所有电极在相同电位上接地非常重要。如果没有适当的接地，其中一个电极将处于浮动状态，导致不必要的电荷在电极内积累。这种现象会使电子设备的电阻增大，寄生电容增大，导致启动响应时间变慢，信噪比(snr)变差。

3、因此，人们希望为mems器件提供适当的接地结构。

技术实现思路

1、根据本发明的一个方面，提供了一种mems器件。该mems器件包括设有凹槽的盖片，以及与盖片键合在一起并设有正对凹槽的功能腔的器件片。盖片包括基底和第一金属层，基底具有面向器件片的第一表面，凹槽设置在第一表面上，第一金属层设置在第一表面上除凹槽外的部分。器件片包括依次堆叠的基底、结构层和第二金属层，结构层包括第一部分和围绕第一部分的第二部分，第一部分位于功能腔内且功能腔中形成有用于实现机械功能的结构，以及第二金属层位于第二部分上。盖片和器件片均包括至少一个电极，盖片与器件片通过第一金属层和第二金属层键合在一起，所有电极通过相互键合的第一金属层和第二金属层电连接。盖片还包括一个接地结构，该接地结构位于第一表面上除凹槽外的部分，并沿着第一金属层所在键合区域的周边设置。

2、在一些实施例中，接地结构设置于键合区域的两侧或任意一侧。

3、在一些实施例中，键合区域呈环形，接地结构沿键合区域的外侧和内侧中的一侧或两侧设置。

4、在一些实施例中，接地结构是一条完整的环形沟槽，或者是一条或多条短槽。

5、在一些实施例中，第一金属层完全或部分覆盖接地结构。

6、根据本发明的另一方面，提供了一种制造上述mems器件的方法。该方法包括形成盖片、形成器件片以及将盖片和器件片键合在一起。形成盖片包括：提供第一基底；在第一基底的第一表面上形成氧化层；将氧化层图案化以形成接地结构并预留目标键合区域，接地结构沿目标键合区域的周边设置；在目标键合区域和接地结构对应的氧化层上形成第一金属层；以及去除氧化层和第一基板的部分以形成凹槽，从而使第一金属层和接地结构布置在第一表面上除凹槽外的部分。形成器件片包括：提供第二基底；以及在第二基底上形成结构层和第二金属层，从而使结构层包括第一部分和围绕第一部分的第二部分，第一部分位于功能腔内且功能腔中形成有用于实现机械功能的结构，以及第二金属层位于第二部分上。将盖片和器件片键合在一起包括：对第一金属层和第二金属层进行键合处理，使盖片与器件片通过第一金属层和第二金属层键合在一起，所述盖片与所述器件片中的所有电极通过相互键合的第一金属层和第二金属层电连接。

7、在一些实施例中，将氧化层图案化以形成接地结构并预留目标键合区域，包括：将接地结构布置在键合区域的两侧或任意一侧。

8、在一些实施例中，将氧化层图案化以形成接地结构并预留目标键合区域，包括：将目标键合区域设置为环形，并沿目标键合区域的外侧和内侧中的一侧或两侧设置接地结构。

9、在一些实施例中，将氧化层图案化以形成接地结构并预留目标键合区域，包括：将接地结构设置为完整的环形沟槽，或设置为单个或多个短槽。

10、在一些实施例中，在对第一金属层和第二金属层进行键合处理时，第一金属层被挤出，流入接地结构，使第一金属层完全或部分覆盖接地结构。

技术特征：

1.一种微电子机械系统mems器件，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的mems器件，其特征在于，所述接地结构设置于所述键合区域的两侧或任意一侧。

3.根据权利要求1所述的mems器件，其特征在于，所述键合区域呈环形，所述接地结构沿所述键合区域的外侧和内侧中的一侧或两侧设置。

4.根据权利要求3所述的mems器件，其特征在于，所述接地结构是一条完整的环形沟槽，或者是一条或多条短槽。

5.根据权利要求1所述的mems器件，其特征在于，所述第一金属层完全或部分覆盖所述接地结构。

6.一种制造微电子机械系统mems器件的方法，其特征在于，所述方法包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，将所述氧化层图案化以形成所述接地结构并预留所述目标键合区域，包括：将所述接地结构设置在所述目标键合区域的两侧或任意一侧。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，将所述氧化层图案化以形成所述接地结构并预留所述目标键合区域，包括：将所述目标键合区域设置为环形，并沿所述目标键合区域的外侧和内侧中的一侧或两侧设置所述接地结构。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，将所述氧化层图案化以形成所述接地结构并预留所述目标键合区域，包括：将所述接地结构设置为完整的环形沟槽，或设置为单个或多个短槽。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在对所述第一金属层和所述第二金属层进行键合处理时，所述第一金属层被挤出，流入所述接地结构，使所述第一金属层完全或部分覆盖所述接地结构。

技术总结微电子机械系统器件包括设有凹槽的盖片，以及与盖片键合在一起并设有正对凹槽的功能腔的器件片。盖片包括基底、第一金属层和接地结构，该基底具有面向器件片的第一表面，凹槽设置在第一表面上，第一金属层和接地结构设置在第一表面上除凹槽外的部分，接地结构沿着第一金属层所在键合区域的周边设置。器件片包括依次堆叠的基底、结构层和第二金属层，结构层包括第一部分和围绕第一部分的第二部分，第一部分位于功能腔内且在功能腔中形成有用于实现机械功能的结构，第二金属层位于第二部分上。盖片和器件片均包括至少一个电极，盖片与器件片通过第一金属层和第二金属层键合在一起，所有电极通过相互键合的第一金属层和第二金属层电连接。技术研发人员：陈秋玉,占瞻,钟浩明,潘在祥,黎家健受保护的技术使用者：瑞声科技（新加坡）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/3/31