MEMS器件的制备方法及MEMS器件与流程

本技术涉及半导体，特别是涉及一种mems器件的制备方法及mems器件。

背景技术：

1、基于mems（micro electro mechanical system，微机电系统）加工工艺制作的诸如惯性传感器之类的mems器件已有广泛应用，由于其具有结构简单、与微电子制作工艺兼容性好、可大批量制造、占用面积小、使用方便等优点而受到广泛关注。

2、类似于集成电路，mems器件也在朝着高性能、小型化和低成本并集成化的方向发展。为了实现完整的运动检测，通常需要将多个mems器件集成到单个集成芯片上，例如将加速度计和陀螺仪集成在同一集成芯片上。由于加速度计和陀螺仪对工作时的空气阻力要求不同，因此二者在封装时的键合压强存在差异。目前通常将加速度计和陀螺仪分开制备在两颗单独的芯片上，而后再分别和asic（application specific integrated circuit，应用型专用集成电路）芯片封装，但多次封装增加了封装面积，提高了封装成本。

3、目前本领域对成本、集成度提出了新的要求。器件由加速度计和陀螺仪分开制备在两颗单独的芯片上向在同一颗芯片上加工出加速度计和陀螺仪的方式转变。为解决键合压强差异的问题，本领域中也提出了一些利用两个独立空腔和透气孔在同一基板上制备加速度计和陀螺仪的方法，但是在工艺实现上仍有许多问题需要克服。

技术实现思路

1、有鉴于此，本技术实施例为解决背景技术中存在的至少一个问题而提供一种mems器件的制备方法及mems器件。

2、第一方面，本技术实施例提供了一种mems器件的制备方法，包括：

3、提供器件基板，所述器件基板包括彼此相对的第一表面和第二表面，所述第一表面侧形成有第一器件结构、第二器件结构、以及凸出于所述第一表面的凸起结构；

4、提供封盖基板，所述封盖基板包括彼此相对的第三表面和第四表面，所述第三表面侧形成有第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽、以及连通通道，所述连通通道从所述第一凹槽的内壁的顶端延伸至所述第三凹槽的内壁的顶端；

5、以所述第一表面和所述第三表面作为键合面，在第一外部环境下将所述封盖基板与所述器件基板键合，其中，所述第一器件结构正对所述第一凹槽，以使所述第一凹槽形成为为所述第一器件结构提供可动空间的第一空腔，所述第二器件结构正对所述第二凹槽，以使所述第二凹槽形成为为所述第二器件结构提供可动空间的第二空腔，所述第三凹槽容纳所述凸起结构且所述第三凹槽的内壁与所述凸起结构的外壁之间存在空隙，所述第一空腔通过所述连通通道与所述空隙连通，所述第一空腔与所述第二空腔之间不连通；

6、在所述封盖基板上形成通孔，所述通孔从所述第四表面向内延伸直至与所述空隙连通；

7、在第二外部环境下形成密封层，所述密封层填充所述空隙和/或所述连通通道以使所述第一空腔被密封；

8、其中，所述第一外部环境的气压与所述第二外部环境的气压不相同。

9、结合本技术的第一方面，在一可选实施方式中，所述提供器件基板包括：

10、提供第一衬底；

11、在所述第一衬底上形成器件材料层；

12、在所述器件材料层上形成凸起结构材料层；

13、刻蚀所述凸起结构材料层，形成凸起结构；

14、刻蚀所述器件材料层，形成第一器件结构和第二器件结构。

15、结合本技术的第一方面，在一可选实施方式中，所述形成凸起结构之后，所述方法还包括：在所述第一表面侧形成焊盘材料层，至少部分所述焊盘材料层覆盖所述凸起结构；刻蚀所述焊盘材料层，形成焊盘，且所述焊盘材料层中覆盖在所述凸起结构上的部分被保留以作为刻蚀停止层；

16、所述在所述封盖基板上形成通孔，包括：刻蚀所述封盖基板直至暴露所述刻蚀停止层，以形成所述通孔。

17、结合本技术的第一方面，在一可选实施方式中，所述封盖基板的材料包括半导体材料；

18、所述在第二外部环境下形成密封层，包括：在第二外部环境下，通过外延生长工艺，在所述第三凹槽的内壁生长密封层，以使所述密封层至少填充所述空隙。

19、结合本技术的第一方面，在一可选实施方式中，所述在第一外部环境下将所述封盖基板与所述器件基板键合之前，所述方法还包括：在所述第一器件结构和所述第二器件结构的表面形成保护层，所述保护层的材料包括自组装单分子材料。

20、结合本技术的第一方面，在一可选实施方式中，所述提供器件基板包括：提供第一衬底；在所述第一衬底上形成器件材料层，所述器件材料层的材料包括半导体材料；在所述器件材料层上形成介质层；在所述介质层上形成凸起结构材料层；以所述介质层作为刻蚀停止层刻蚀所述凸起结构材料层，形成凸起结构；刻蚀所述介质层，形成图案化的介质层；以所述图案化的介质层为掩膜刻蚀所述器件材料层，形成第一器件结构和第二器件结构；形成保护层，所述保护层覆盖所述凸起结构、所述图案化的介质层、所述第一器件结构、以及所述第二器件结构，所述保护层的材料包括自组装单分子材料；去除所述图案化的介质层中未被所述凸起结构覆盖的部分，位于所述凸起结构和所述第一器件结构之间的所述器件材料层的表面被暴露；

21、所述在第二外部环境下形成密封层包括：在第二外部环境下，通过外延生长工艺，在所述器件材料层被暴露的表面上生长密封层，以使所述密封层至少填充所述连通通道。

22、结合本技术的第一方面，在一可选实施方式中，所述第三凹槽的内壁与所述凸起结构的外壁平行。

23、结合本技术的第一方面，在一可选实施方式中，所述第三凹槽的内壁与所述凸起结构的外壁之间的距离范围为6μm至10μm。

24、结合本技术的第一方面，在一可选实施方式中，所述凸起结构和所述第三凹槽的纵截面的形状均为梯形，所述纵截面指沿垂直于所述第一表面的方向上的截面。

25、第二方面，本技术实施例提供了一种mems器件，包括：

26、器件基板，所述器件基板包括彼此相对的第一表面和第二表面，所述第一表面侧形成有第一器件结构、第二器件结构、以及凸出于所述第一表面的凸起结构；

27、封盖基板，所述封盖基板包括彼此相对的第三表面和第四表面，所述封盖基板以所述第三表面作为键合面键合在所述器件基板的所述第一表面上，所述第三表面侧形成有第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽、以及连通通道，所述连通通道从所述第一凹槽的内壁的顶端延伸至所述第三凹槽的内壁的顶端；

28、其中，所述第一凹槽正对所述第一器件结构，作为为所述第一器件结构提供可动空间的第一空腔，所述第二凹槽正对所述第二器件结构，作为为所述第二器件结构提供可动空间的第二空腔，所述第三凹槽容纳所述凸起结构且所述第三凹槽的内壁与所述凸起结构的外壁之间存在空隙，所述连通通道连接所述第一空腔和所述空隙，所述第一空腔与所述第二空腔之间不连通；

29、通孔，从所述封盖基板的所述第四表面向内延伸直至与所述空隙连接；

30、密封层，填充所述空隙和/或所述连通通道以使所述第一空腔被密封；

31、其中，所述第二空腔内的气压与所述第一空腔内的气压不相同。

32、结合本技术的第二方面，在一可选实施方式中，所述第三凹槽的内壁与所述凸起结构的外壁平行。

33、结合本技术的第二方面，在一可选实施方式中，所述第三凹槽的内壁与所述凸起结构的外壁之间的距离范围为6μm至10μm。

34、结合本技术的第二方面，在一可选实施方式中，所述凸起结构和所述第三凹槽的纵截面的形状均为梯形，所述纵截面指沿垂直于所述第一表面的方向上的截面。

35、结合本技术的第二方面，在一可选实施方式中，所述第一器件结构和所述第二器件结构的表面形成有保护层，所述保护层的材料包括自组装单分子材料。

36、本技术实施例通过在具有不同气压的外部环境下密封不连通的第一空腔和第二空腔，在同一基板上实现了两种器件的封装且满足了器件的不同气压要求；通过形成与第一空腔连通的空隙，并通过通孔将空隙打开，实现了对第一空腔内气压的调整；相比于在封盖基板上设置沿垂直方向延伸且直接与第一空腔连通的透气孔，本技术实施例中的空隙和连通通道的尺寸不受制于封盖基板的厚度，并且需要被密封的间距较小，密封难度较低；此外，对于在封盖基板上设置沿垂直方向延伸且直接与第一空腔连通的透气孔的情况，由于需要在透气孔的开口处进行密封，因此存在密封结构主要局限于透气孔的横截面、有效密封面积较小的问题，而本技术实施例中的密封层填充于空隙和/或连通通道，与封盖基板的接触面较大，增加了有效密封面积，增强了密封效果。

37、本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。