一种微机电器件的开孔装置及其制备的复用方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种微机电器件的开孔装置及其制备的复用方法，包括底层工艺、盖帽工艺以及金属化工艺，通过底层与盖帽键合方式来密封器件，再通过将金属层图形化来引出信号；该器件包括分为固定结构和可动结构的结构层、用于提供气密环境而分布在顶部和底部的两个玻璃层、用于可动结构运动的可动腔、用于几个固定结构之间电气隔离的隔离槽、顶部玻璃上表面用于信号引出的金属引线和焊盘。相比传统工艺中使用一个引线孔引出一个信号线，本发明专利技术通过一个引线孔引出多个信号线，降低芯片上需要的引线孔数量，从而降低芯片的面积和成本。

A hole opening device for microcomputer electrical apparatus and its multiplexing method

The invention discloses a hole opening device for a microcomputer electrical appliance and a reusable method of preparation, including the bottom technology, cap process and metallizing process. The device is sealed by the bottom and cap bonding, and then the signal is drawn by graphing the metal layer; the device consists of a structure divided into a fixed structure and a movable structure. The layer, two glass layers distributed at the top and bottom for providing air tight environment, a movable cavity for moving structure, a isolation groove for electrical isolation between several fixed structures, and metal leads and welded plates on the top glass surface for signal extraction. Compared with the use of a lead hole in the traditional process, a signal line is drawn. The invention leads to a number of signal lines through a lead hole to reduce the number of lead holes needed on the chip, thus reducing the area and cost of the chip.

【技术实现步骤摘要】
一种微机电器件的开孔装置及其制备的复用方法
本专利技术涉及一种微机电器件的加工方法,具体涉及一种微机电器件的开孔装置及其制备的复用方法。
技术介绍
随着微机械技术的发展，近年来已经有越来越多的MEMS器件实现了商用甚至军用。其中，MEMS器件在汽车电子、惯性导航和便携电子设备中取得了很大的成功。由于MEMS工艺通常为平面工艺，因此出于信号引出的考虑MEMS器件通常使用非封闭结构+边缘走线或封闭结构+顶部/底部走线。考虑到如惯性器件和压力传感器这些MEMS器件需要气密/真空封装，因此封闭结构+顶部/底部走线的方案可以同时满足信号引出和晶圆级封装的要求。传统工艺使用一个引线孔引出一个信号线，而每个引线孔连同键合区以及表面金属化的尺寸通常在几百微米量级。这对于陀螺仪这样需要较多信号电极的器件来说引线孔会消耗巨大的晶圆面积，从而大幅度增加了芯片的尺寸和成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种微机电器件的开孔复用方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种微机电器件的开孔装置，包括底层以及与底层通过键合方式连接的盖帽层；所述底层包括底板、与底板通过键合方式连接的结构层，所述底板上刻蚀有第一可动结构腔体，所述结构层上刻蚀有隔离槽、可动结构和固定结构，所述隔离槽设置在固定结构内，所述固定结构与可动结构通过悬挂结构连接在一起；所述盖帽层包括顶板，所述顶板与结构层通过键合方式连接，顶板正面刻蚀有引线通孔，顶板正面还设有用于信号引出的金属引线和焊盘，顶板的背面刻蚀有第二可动结构腔体，所述第二可动结构腔体与第一可动结构腔体构成可动结构腔体。优选地，所述固定结构包括第一固定结构、第二固定结构、第三固定结构、第四固定结构；金属引线包括第一金属引线、第二金属引线、第三金属引线、第四金属引线；所述第一金属引线与第一固定结构相连，所述第二金属引线与第二固定结构相连，所述第三金属引线与第三固定结构相连，所述第四金属引线与第四固定结构相连。优选地，所述隔离槽设置在第一固定结构、第二固定结构、第三固定结构、第四固定结构之间。一种微机电器件的开孔复用方法，包括如下步骤：a、底层工艺（1）在底板上刻蚀出第一可动结构腔体；（2）底板与结构层通过键合方式密封；（3）在结构层上刻蚀出隔离槽；（4）通过沉积工艺回填隔离槽并进行表面平坦化，去除多余的填充物；（5）将结构层刻蚀成可动结构和固定结构这两部分，所述可动结构和固定结构通过悬挂结构连接在一起；b、盖帽工艺（1）在顶板背面刻蚀出第二可动结构腔体；（2）在顶板正面刻蚀出引线通孔；（3）将盖帽层与底层键合在一起，形成气密环境；c、金属化工艺（1）隔离槽将固定结构分为互相电气隔离的若干部分；（2）在盖帽层表面沉积形成金属层，然后将金属层图形化并最终形成电气连接，所述金属层被图形化为相互电气隔离的若干金属引线。优选地，在所述底层工艺中，所述底板为玻璃层，所述结构层为硅片，底板与结构层通过硅玻键合方式密封。优选地，在所述盖帽工艺中，所述顶板为玻璃层，盖帽层与底层通过硅玻键合在一起，形成气密环境。优选地，在所述底层工艺中，所述底板为硅片，所述结构层为硅片，底板与结构层10通过硅硅键合方式密封；所述底板与结构层之间设有绝缘层，所述绝缘层采用二氧化硅、氮化硅或玻璃等材料。优选地，在所述盖帽工艺中，所述顶板为硅片，所述盖帽层与底层通过硅硅键合在一起，形成气密环境，顶板与结构层之间设有绝缘层，所述绝缘层采用二氧化硅、氮化硅或玻璃等材料。优选地，在所述盖帽工艺中，所述顶板为硅片，所述盖帽层与底层通过硅硅键合在一起，形成气密环境，所述底层采用SOI硅片。优选地，在所述底层工艺中，所述填充物为电绝缘体，如二氧化硅等。本专利技术的有益效果是：1.相比传统工艺中使用一个引线孔引出一个信号线，本专利技术通过将空间位置接近的几个电极通过一个引线孔引出，一个引线孔引出多个信号线，降低芯片上需要的引线孔数量，从而降低芯片的面积和成本，尤其是对于陀螺仪这类电极较多的器件来说通过开孔的复用，可以将开孔占用的面积降低到1/2甚至1/4，根据开孔面积占芯片总面积比例的不同可以降低芯片的总面积在1/4数量级；2.本专利技术将底板与结构层键合密封，盖帽层与底层键合密封，通过两次硅玻键合的方式来确保气密环境的有效形成，使得微机电器件密封工艺的可靠性高；3.本专利技术中顶板和底板可选用玻璃材料或选用硅片+绝缘材料的结构，在起到良好密封的同时，能避免信号线在传递信号时因泄电而失灵。附图说明图1为本专利技术中开孔复用结构的剖面图；图2为本专利技术中开孔复用结构的俯视图；图3为本专利技术中底层工艺的示意图；图4为本专利技术中盖帽工艺的示意图；图5为本专利技术中金属化工艺的示意图；图6为图5中A-A’剖面的俯视图；图7为本专利技术第二实施例中的整体结构示意图；图中,10-结构层，101-可动结构，102-固定结构，102-1-第一固定结构，102-2-第二固定结构，102-3-第三固定结构，102-4-第四固定结构，11-底板，111-第一可动结构腔体，12-顶板，121-第二可动结构腔体，13-隔离槽，14-金属引线，141-第一金属引线，142-第二金属引线，143-第三金属引线，144-第四金属引线，15-焊盘，31-状态a，32-状态b，33-状态c，34-状态d，35-状态e，41-状态f,42-状态g,43-状态h,421-通孔，51-状态I,6-绝缘层。具体实施方式下面结合附图进一步详细描述本专利技术的技术方案，但本专利技术的保护范围不局限于以下所述。实施例1如图1、2所示，一种微机电器件的开孔装置，包括底层以及与底层通过键合方式连接的盖帽层；底层包括底板11、与底板11通过键合方式连接的结构层10，底板11上刻蚀有第一可动结构腔体111，结构层10上刻蚀有隔离槽13、可动结构101和固定结构102，固定结构102包括第一固定结构102-1、第二固定结构102-2、第三固定结构102-3、第四固定结构102-4，隔离槽13将各固定结构中电气相互隔离，固定结构102与可动结构101通过悬挂结构连接在一起；盖帽层包括顶板12，顶板12与结构层10通过键合方式连接，顶板12正面刻蚀有引线通孔421，顶板12正面还设有用于信号引出的金属引线14和焊盘15，金属引线14包括第一金属引线141、第二金属引线142、第三金属引线143、第四金属引线144，第一金属引线141与第一固定结构102-1相连，第二金属引线142与第二固定结构102-2相连，第三金属引线143与第三固定结构102-3相连，第四金属引线144与第四固定结构102-4相连。一种微机电器件的开孔复用方法，包括底层工艺、盖帽工艺以及金属化工艺；底层工艺包括底部玻璃层和结构层工艺，底层包括底板11以及通过键合方式连接的结构层10，底板11与顶板12采用玻璃，结构层10采用硅片。如图3所示，底层工艺包括：首先，在底板11上刻蚀出第一可动结构腔体111，形成状态a31；其次，将底板11与结构层10通过硅玻键合方式密封,形成状体b32；其次，在结构层10上刻蚀出隔离槽13，形成状态c33；其次，通过沉积工艺回填隔离槽13并进行表面平坦化，去除多余的填充物，所述填充物为二氧化硅，形成状态d34；最后，将结构层1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微机电器件的开孔装置，其特征在于：包括底层以及与底层通过键合方式连接的盖帽层；所述底层包括底板（11）、与底板（11）通过键合方式连接的结构层（10），所述底板（11）上刻蚀有第一可动结构腔体（111），所述结构层（10）上刻蚀有隔离槽（13）、可动结构（101）和固定结构（102），所述隔离槽（13）设置在固定结构（102）内，所述固定结构（102）与可动结构（101）通过悬挂结构连接在一起，固定结构（102）被分为若干部分；所述盖帽层包括顶板（12），所述顶板（12）与结构层（10）通过键合方式连接，顶板（12）正面刻蚀有引线通孔（421），顶板（12）正面还设有用于信号引出的若干金属引线（14）和焊盘（15）；顶板的背面刻蚀有第二可动结构腔体（121），所述第二可动结构腔体（121）与第一可动结构腔体（111）构成可动结构腔体。

【技术特征摘要】
1.一种微机电器件的开孔装置，其特征在于：包括底层以及与底层通过键合方式连接的盖帽层；所述底层包括底板（11）、与底板（11）通过键合方式连接的结构层（10），所述底板（11）上刻蚀有第一可动结构腔体（111），所述结构层（10）上刻蚀有隔离槽（13）、可动结构（101）和固定结构（102），所述隔离槽（13）设置在固定结构（102）内，所述固定结构（102）与可动结构（101）通过悬挂结构连接在一起，固定结构（102）被分为若干部分；所述盖帽层包括顶板（12），所述顶板（12）与结构层（10）通过键合方式连接，顶板（12）正面刻蚀有引线通孔（421），顶板（12）正面还设有用于信号引出的若干金属引线（14）和焊盘（15）；顶板的背面刻蚀有第二可动结构腔体（121），所述第二可动结构腔体（121）与第一可动结构腔体（111）构成可动结构腔体。2.根据权利要求1所述的一种微机电器件的开孔装置，其特征在于：所述固定结构（102）包括第一固定结构（102-1）、第二固定结构（102-2）、第三固定结构（102-3）、第四固定结构（102-4）；金属引线（14）包括第一金属引线（141）、第二金属引线（142）、第三金属引线（143）、第四金属引线（144）；所述第一金属引线（141）与第一固定结构（102-1）相连，所述第二金属引线（142）与第二固定结构（102-2）相连，所述第三金属引线（143）与第三固定结构（102-3）相连，所述第四金属引线（144）与第四固定结构（102-4）相连。3.根据权利要求2所述的一种微机电器件的开孔装置，其特征在于：所述隔离槽（13）设置在第一固定结构（102-1）、第二固定结构（102-2）、第三固定结构（102-3）、第四固定结构（102-4）之间。4.一种如权利要求1-3任一项所述的微机电器件的开孔复用方法，其特征在于：包括如下步骤：底层工艺在底板（11）上刻蚀出第一可动结构腔体（111）；底板（11）与结构层（10）通过键合方式密封；在结构层（10）上刻蚀出隔离槽（13...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁冰，
申请(专利权)人：成都振芯科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51