一种MEMS器件的盲孔结构制造技术

本发明专利技术公开了一种MEMS器件的盲孔结构，属于微机电系统技术领域，包括器件本体，其由衬底、器件层和盖板自下而上堆叠形成，所述器件本体内开设有多个盲孔，多个所述盲孔分布在所述器件层与所述衬底的交汇处，多个所述盲孔分布在所述器件层与所述盖板的交汇处；XY轴止挡，其穿过所述器件层上的XY止挡通孔，所述XY轴止挡的两端分别抵住所述盖板和所述衬底；本发明专利技术通过在器件层的上表面和下表面上制作盲孔，改善了接触界面的阻尼情况，以得到更大的频率响应和输出信号，输出灵敏度高，并保持器件层的整体刚度，提升了器件整体动态性能，延长了器件工作寿命；通过在衬底和盖板上制作盲孔，改善了挤压界面的阻尼，使器件具有10倍量程抗过载能力。程抗过载能力。程抗过载能力。

【技术实现步骤摘要】
一种MEMS器件的盲孔结构


[0001]本专利技术属于微机电系统
，尤其涉及一种MEMS器件的盲孔结构。

技术介绍

[0002]微机电系统也叫做微电子机械系统、微系统、微机械等，指尺寸在几毫米乃至更小的高科技装置。微机电系统其内部结构一般在微米甚至纳米量级，是一个独立的智能系统。微机电系统是在微电子技术基础上发展起来的，融合了光刻、腐蚀、薄膜、LIGA、硅微加工、非硅微加工和精密机械加工等技术制作的高科技电子机械器件。
[0003]当MEMS器件内部产生周期性相对运动时，大质量的可动结构由于自身惯性和腔体内气体存在，会产生一定程度的简谐振动，简谐振动的衰减因子通常反映了器件的阻尼大小，当简谐振动衰减过快即阻尼过大情况下，器件的振动模态受到极大抑制，其输出信号会有较大衰减；当简谐振动衰减过缓即阻尼过小情况下，器件的干扰模态不能得到有效抑制，虽然输出信号得到提高，但频响范围受到压缩。同时，过小的阻尼会引起系统的共振且衰减缓慢，最终导致传感器敏感单元运动幅度过大导致可动结构的损坏。
[0004]中国专利(CN201710804342.2)公开了一种MEMS器件的封装方法，包括在第一衬底的第一表面上刻蚀形成盲孔；在所述盲孔内制作形成导电柱；在所述第一表面上制作形成第一布线层，所述第一布线层与所述导电柱接触；对所述第一衬底的与所述第一表面相对的第二表面进行刻蚀，直至使所述盲孔成为通孔且使所述导电柱暴露；在所述第一布线层上制作形成第一键合环；在第二衬底上制作形成MEMS器件以及与所述MEMS器件连接的器件导出线；在所述第二衬底上制作形成第二键合环，所述第二键合环与所述器件导出线连接；键合所述第一键合环和所述第二键合环。
[0005]目前，将MEMS器件设计成三明治结构，三明治结构的上、下两层为固定极板，中间层为可动极板，可动极板在垂直方向做简谐振动，通过在可动极板上制作通孔，改善了器件可动结构的动态特性，但此方法在改善系统阻尼的同时，降低了可动结构的整体刚度。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于：为了解决MEMS器件使用三明治结构，并在可动极板上制作通孔，导致器件整体刚度低、阻尼特性差、输出灵敏度低的问题，而提出的一种MEMS器件的盲孔结构。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种MEMS器件的盲孔结构，其包括：
[0008]器件本体，其由衬底、器件层和盖板自下而上堆叠形成，所述器件本体内开设有多个盲孔，多个所述盲孔分布在所述器件层与所述衬底的交汇处，多个所述盲孔分布在所述器件层与所述盖板的交汇处；
[0009]XY轴止挡，其穿过所述器件层上的XY止挡通孔，所述XY轴止挡的两端分别抵住所述盖板和所述衬底；
[0010]Z轴止挡，其设于所述盖板上，且所述Z轴止挡位于所述盖板和所述器件层之间。
[0011]作为上述技术方案的进一步描述：
[0012]多个所述盲孔开设在所述器件层的上表面和下表面上，所述盲孔的开口分别朝向所述盖板和所述衬底。
[0013]作为上述技术方案的进一步描述：
[0014]多个所述盲孔开设在所述盖板上和所述衬底上，所述盲孔的开口朝向所述器件层。
[0015]作为上述技术方案的进一步描述：
[0016]所述XY止挡通孔的形状与所述盲孔的形状相同。
[0017]作为上述技术方案的进一步描述：
[0018]所述盲孔的形状包括但不限于方形孔、圆形孔、三角形孔和六边形孔。
[0019]作为上述技术方案的进一步描述：
[0020]所述器件本体由以下步骤制作：
[0021]1)器件层背面刻蚀：选用300μm厚度SOI圆片，RIE刻蚀Z轴止挡，刻蚀深度2
‑
3μm，制作Z轴限位间隙；
[0022]2)XY轴止挡刻蚀和阻尼间隙刻蚀：器件层背面热氧化工艺制备200nm厚度的SiO2热氧层，喷涂光刻胶，光刻显影，湿法腐蚀刻蚀器件层与衬底的阻尼间隙，阻尼间隙为5μm；
[0023]3)器件层背面RIE刻蚀：RIE干法刻蚀器件层背面盲孔，盲孔深度80μm，采用RIE干法刻蚀，留出XY轴止挡间隙，完全释放可动结构间隙；
[0024]4)硅
‑
硅键合：衬底与器件层硅
‑
硅键合；
[0025]5)器件层正面RIE刻蚀：RIE干法刻蚀器件层正面盲孔，盲孔深度30μm，采用RIE干法刻蚀并精确释放XY轴止挡；
[0026]6)盖板制作：RIE干法刻蚀深度2
‑
3μm，制作Z轴止挡，浅槽刻蚀，深度2μm，预留可动结构层与盖板间隙；
[0027]7)硅
‑
硅键合：盖板与器件层硅
‑
硅键合。
[0028]作为上述技术方案的进一步描述：
[0029]热氧化工艺流程为高温干氧
‑
湿氧
‑
干氧，时间60min，温度1180℃，湿氧水温95℃。
[0030]作为上述技术方案的进一步描述：
[0031]所述器件本体由以下步骤制作：
[0032]1)衬底刻蚀：除XY轴止挡外其他区域，采用RIE干法刻蚀，制作盲孔阵列，盲孔深度80μm；
[0033]2)器件层背面刻蚀：器件层选用300μm厚度SOI圆片，采用湿法刻蚀对器件层背面除XY轴止挡外其他区域进行刻蚀，刻蚀深度5μm；
[0034]3)硅
‑
硅键合：衬底与器件层硅
‑
硅键合；
[0035]4)DRIE深硅刻蚀：采用DRIE工艺对器件层正面刻蚀，完全释放可动结构和XY轴止挡；
[0036]5)盖板制作：除XY轴止挡外其他区域，采用RIE干法刻蚀，制作盲孔阵列，盲孔深度80μm；
[0037]6)硅
‑
硅键合：盖板与器件层硅
‑
硅键合。
[0038]综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
[0039]1、本专利技术中，通过在器件层的上表面和下表面上制作盲孔，改善了接触界面的阻尼情况，以得到更大的频率响应和输出信号，输出灵敏度高，并保持器件层的整体刚度，提升了器件整体动态性能，延长了器件工作寿命。
[0040]2、本专利技术中，通过在衬底和盖板上制作盲孔，改善了挤压界面的阻尼，使器件具有10倍量程抗过载能力，提升了器件整体动态性能，延长了器件工作寿命。
附图说明
[0041]图1为一种MEMS器件的盲孔结构的实施例一结构示意图。
[0042]图2为一种MEMS器件的盲孔结构的实施例二结构示意图。
[0043]图3为一种MEMS器件的盲孔结构中器件层的实施例一结构示意图。
[0044]图4为一种MEMS器件的盲孔结构的器件层的实施例二结构示意图。
[0045]图5为一种MEMS器件的盲孔结构的器件层的实施例三结构示意图。
[0046]图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MEMS器件的盲孔结构，其特征在于：包括：器件本体(1)，其由衬底(2)、器件层(3)和盖板(4)自下而上堆叠形成，所述器件本体(1)内开设有多个盲孔(5)，多个所述盲孔(5)分布在所述器件层(3)与所述衬底(2)的交汇处，多个所述盲孔(5)分布在所述器件层(3)与所述盖板(4)的交汇处；XY轴止挡(6)，其穿过所述器件层(3)上的XY止挡通孔(7)，所述XY轴止挡(6)的两端分别抵住所述盖板(4)和所述衬底(2)；Z轴止挡(8)，其设于所述盖板(4)上，且所述Z轴止挡(8)位于所述盖板(4)和所述器件层(3)之间。2.根据权利要求1所述的一种MEMS器件的盲孔结构，其特征在于，多个所述盲孔(5)开设在所述器件层(3)的上表面和下表面上，所述盲孔(5)的开口分别朝向所述盖板(4)和所述衬底(2)。3.根据权利要求1所述的一种MEMS器件的盲孔结构，其特征在于，多个所述盲孔(5)开设在所述盖板(4)上和所述衬底(2)上，所述盲孔(5)的开口朝向所述器件层(3)。4.根据权利要求1所述的一种MEMS器件的盲孔结构，其特征在于，所述XY止挡通孔(7)的形状与所述盲孔(5)的形状相同。5.根据权利要求4所述的一种MEMS器件的盲孔结构，其特征在于，所述盲孔(5)的形状包括但不限于方形孔、圆形孔、三角形孔和六边形孔。6.根据权利要求2所述的一种MEMS器件的盲孔结构，其特征在于，所述器件本体(1)由以下步骤制作：1)器件层(3)背面刻蚀：选用300μm厚度SOI圆片，RIE刻蚀Z轴止挡(8)，刻蚀深度2
‑
3μm，制作Z轴限位间隙；2)XY轴止挡(6)刻蚀和阻尼间隙刻蚀：器件层(3)背面热氧化工艺制备200nm厚度的SiO2热氧层，喷涂光刻胶，光刻显影，湿法腐蚀刻蚀器件层(3)与衬底(2)的阻尼间隙，阻尼间隙为5μm；3)器件层(3)背面RIE刻蚀：RIE干法刻蚀器件层(3)背面盲孔(...

【专利技术属性】
技术研发人员：张广平，王雪峰，王敏锐，刘杨，
申请(专利权)人：美满芯盛杭州微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：