运动微机电系统(MEMS)封装件技术方案

本发明专利技术涉及一种具有抗粘滞层的微机电系统(MEMS)封装件及相关形成方法。在一些实施例中，MEMS封装件包括器件衬底和CMOS衬底。器件衬底包括具有可移动的或灵活的部分的MEMS器件，该可移动的或灵活的部分相对于器件衬底是可移动的或灵活的。可移动的或灵活的部分的表面涂覆有由多晶硅制成的共形抗粘滞层。本发明专利技术也提供了一种用于制造MEMS封装件的方法。本发明专利技术实施例涉及运动微机电系统(MEMS)封装件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术实施例涉及运动微机电系统(MEMS)封装件。
技术介绍
诸如加速器、压力传感器和麦克风的微机电系统(MEMS)器件已发现广泛应用于许多现代电子设备中。例如，MEMS加速器常见用于汽车(例如，安全气囊系统中)、平板电脑或智能手机中。
技术实现思路
根据本专利技术的一些实施例，提供了一种微机电系统(MEMS)封装件，包括：器件衬底，包括具有可移动部分或灵活部分的MEMS器件，所述可移动部分或灵活部分相对于所述器件衬底是可移动的或灵活的；以及CMOS衬底，接合至所述器件衬底；其中，所述可移动部分或灵活部分的表面涂覆有由多晶硅制成的共形抗粘滞层。根据本专利技术的又一些实施例，提供了一种微机电系统(MEMS)封装件，包括：CMOS衬底，具有上表面和下表面；单晶硅器件衬底，接合至所述CMOS衬底并且包括可移动的MEMS器件或灵活的MEMS器件；以及共形抗粘滞层，作为所述可移动的MEMS器件或灵活的MEMS器件的靠近所述CMOS衬底的上表面的表面的衬垫，其中，由多晶硅制成的所述抗粘滞层具有在从约10nm到约30nm的范围内的均方根(RMS)表面粗糙度。根据本专利技术的又一些实施例，提供了一种用于制造微机电系统(MEMS)器件的方法，所述方法包括：形成覆盖衬底，所述覆盖衬底具有位于所述覆盖衬底的前侧中的凹槽；将所述覆盖衬底接合至由单晶硅制成的MEMS器件衬底，使得所述覆盖衬底和所述MEMS器件衬底共同地 密封所述凹槽，并且从而形成腔体；沉积共形多晶硅层以覆盖所述MEMS器件衬底的暴露表面；以及图案化所述MEMS器件衬底和所述共形多晶硅层，以形成可移动的MEMS器件或灵活的MEMS器件。附图说明当结合附图进行阅读时，根据下面详细的描述可以更好地理解本专利技术的各个方面。应该强调的是，根据工业中的标准实践，各种部件没有被按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各种部件的尺寸可以被任意增加或减少。图1A示出了微机电系统(MEMS)封装件的一些实施例的截面图图1B示出了图1A的MEMS封装件的放大部分的一些实施例的透视图。图1C示出了图1A的MEMS封装件的MEMS器件的一些实施例的透视图。图2示出了用于制造MEMS封装件的方法的一些实施例的流程图。图3至图10示出了处于各个制造阶段的MEMS封装件的一些实施例的一系列截面图。具体实施方式本专利技术提供了许多不同实施例或实例，用于实现本专利技术的不同特征。以下将描述组件和布置的特定实例以简化本专利技术。当然，这些仅是实例并不旨在限制本专利技术。例如，在以下描述中，在第二部件上方或上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接触的实施例，也可以包括形成在第一部件和第二部件之间的附加部件使得第一部件和第二部件不直接接触的实施例。另外，本专利技术可以在多个实例中重复参考标号和/或字符。这种重复是为了简化和清楚的目的，并且其本身不指示所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。此外，为了便于描述，本文中可以使用诸如“在…下方”、“在…下面”、“下部”、“在…上面”、“上部”等空间关系术语，以描述如图 所示的一个元件或部件与另一元件或部件的关系。除图中所示的方位之外，空间关系术语旨在包括使用或操作过程中的器件的不同的方位。器件可以以其它方式定位(旋转90度或在其他方位)，并且在本文中使用的空间关系描述符可同样地作相应地解释。而且，为了便于描述，本文可以使用“第一”、“第二”、“第三”等，以区分附图或一系列附图中的不同元件。“第一”、“第二”、“第三”等并不旨在描述对应的元件。因此，如以结合第一附图的第一介电层为例描述的“第一元件”没有必要对应于以结合另一附图的第一介电层为例描述的“第一元件”。由于MEMS器件的可移动部分或灵活部分，所以MEMS器件具有CMOS电路所没有遇到的若干生产挑战。MEMS器件的一个重大挑战是表面粘滞。表面粘滞指的是MEMS可移动部分或灵活部分接触到邻近的表面并且“粘贴”到邻近的表面的倾向。这种“粘滞”可以发生在制造的最后阶段，使得可移动部分或灵活部分不完全从邻近的表面释放，或者可以发生在组件突然被“粘贴”到邻近的表面时的正常操作期间。表面粘滞可以发生在各种各样的MEMS器件中，包括执行器、阀门、开关、麦克风、压力传感器、加速器和/或陀螺仪或任何其他采用可移动部分或灵活部分的MEMS器件。随着部件尺寸由于一代又一代的技术而减小，表面粘滞正成为MEMS器件中的日益重要的考虑因素。若干不同影响(诸如毛细力、分子范德华力或相邻表面之间的静电力)中的任何一个都能产生表面粘滞。这些影响导致粘滞的程度可以基于许多不同因素而变化，诸如表面温度、表面之间的接触面积、表面之间的接触电位差、表面是否是亲水或疏水等等。很多方法被用来试图限制表面粘滞，然而，前面的每一种方法都有各种缺点，诸如：例如由于需要光掩模而使实施成本略高，或者难以与各种制造工艺相集成。因此，本专利技术针对具有改进的粘滞特性的MEMS封装件，和形成这种MEMS封装件的相关方法。MEMS封装件包括具有可移动部分或灵活部分的MEMS器件。MEMS器件的可移动部分或灵活部分的表面涂覆有多晶硅 制成的抗粘滞层，抗粘滞层具有由一系列峰与谷构成的相对粗糙的表面结构。这些峰与谷将整体接触面积限制于多晶硅的峰与相对光滑的邻近的表面相接触的点，从而这些峰与谷有助于限制粘滞问题。因此，可以在制造工艺的最后和/或MEMS器件正常操作期间避免粘滞；并且相应地提高MEMS器件的可靠性。将针对一些示例性MEMS器件来示出本专利技术的概念，但是应该理解，这个概念适用于采用可移动部分(例如，包括执行器、阀门、开关、麦克风、压力传感器、加速器和/或陀螺仪)的任何MEMS器件。图1A示出了根据一些实施例的MEMS封装件100的截面图。MEMS封装件100包括接合在一起的CMOS衬底106和器件衬底104。器件衬底104包括具有固定部分110和可移动部分108的MEMS器件。在这个实例中，可移动部分对应于质量块108。在一些实施例中，通过一个或多个悬臂梁或弹簧(为示出)将质量块108连接至固定部分110并且质量块108的至少一部分可以在相对于固定部分110的至少一个方向上移动。虽然器件衬底104的大部分可以由块状半导体材料502(诸如单晶硅材料)制成，但是器件衬底104的底面128s涂覆有由多晶硅制成的抗粘滞层127。更多细节如图1B所示，抗粘滞层127由多晶硅制成并且设置在块状半导体(例如，单晶硅)衬底502的底面128s上。多晶硅的小规模晶格结构引入了粗糙表面118s，该粗糙表面118s具有一系列的峰(例如，131)和谷(例如，133)，这减小了质量块108和CMOS衬底106之间的接触面积。因此，减小了质量块108和CMOS衬底106之间的粘滞力并且减小了质量块108的下表面和CMOS衬底106的上表面120s之间的粘滞的可能性。在一些实施例中，抗粘滞层127的粗糙表面118s的均方根(RMS)表面粗糙度在从约10nm到约30nm的范围内。通过测量的表面的微观峰和谷的均方根来计算RMS表面粗糙度，如下面提供公式： R q = 1 n 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微机电系统(MEMS)封装件，包括：器件衬底，包括具有可移动部分或灵活部分的MEMS器件，所述可移动部分或灵活部分相对于所述器件衬底是可移动的或灵活的；以及CMOS衬底，接合至所述器件衬底；其中，所述可移动部分或灵活部分的表面涂覆有由多晶硅制成的共形抗粘滞层。

【技术特征摘要】
2015.05.15 US 14/713,2431.一种微机电系统(MEMS)封装件，包括：器件衬底，包括具有可移动部分或灵活部分的MEMS器件，所述可移动部分或灵活部分相对于所述器件衬底是可移动的或灵活的；以及CMOS衬底，接合至所述器件衬底；其中，所述可移动部分或灵活部分的表面涂覆有由多晶硅制成的共形抗粘滞层。2.根据权利要求1所述的MEMS封装件，其中，所述可移动部分或灵活部分是由单晶硅制成的。3.根据权利要求1所述的MEMS封装件，其中，所述共形抗粘滞层的厚度在从约至约的范围内并且均方根(RMS)表面粗糙度在从约10nm到约30nm的范围内。4.根据权利要求1所述的MEMS封装件，其中，通过Al-Ge共晶接合焊盘将所述CMOS衬底接合至所述器件衬底，并且其中，所述共形抗粘滞层设置在所述器件衬底和所述Al-Ge共晶接合焊盘之间。5.根据权利要求1所述的MEMS封装件，还包括具有下表面的覆盖衬底，所述下表面邻接所述器件衬底的上表面，从而使得所述覆盖衬底和所述器件衬底共同地形成位于所述可移动部分或灵活部分上方的腔体。6.根据权利要求5所述的MEMS封装件，其中，熔融接合将所述覆盖衬底接合至所述器件衬底。7.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：程世伟，吕超波，洪忠贤，陈志山，柯全益，王志佑，许希丞，蒋季宏，翁睿均，吴威鼎，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71