一种带隔离槽的晶圆级MEMS惯性传感器及其制备方法技术

本发明专利技术涉及了一种带隔离槽的晶圆级MEMS惯性传感器及其制备方法，所述MEMS惯性传感器包括从下到上依次设置的衬底层、MEMS惯性传感器结构层和盖板；衬底层的上表面开设有多个第一凹槽和隔离槽；所述MEMS惯性传感器结构层上开设有多个通孔，作为悬动结构；所述盖板的下表面开设有第二凹槽，第二凹槽内吸附有吸气剂材料；衬底层与所述MEMS惯性传感器结构层的下表面采用键合工艺连接，MEMS惯性传感器结构层的上表面与盖板的下表面通过键合工艺连接。本发明专利技术采用键合工艺进行MEMS惯性传感器的多层结构封装，实现MEMS惯性传感器的晶圆级封装。实现MEMS惯性传感器的晶圆级封装。实现MEMS惯性传感器的晶圆级封装。

【技术实现步骤摘要】
一种带隔离槽的晶圆级MEMS惯性传感器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及微机电系统加工和惯性导航领域，特别是涉及一种带隔离槽的晶圆级MEMS惯性传感器及其制备方法。

技术介绍

[0002]MEMS(Micro
‑
Electro
‑
Mechanical System，微机电系统)工艺中通过真空封装技术可以降低诸多微机械部件运动时的气体阻尼，提升MEMS器件的品质因数，进而提升MEMS惯性传感器芯片的器件性能。而具有批量生产成本低，器件尺寸小等优点的晶圆级封装技术拥有巨大的商业价值。因此如何实现MEMS惯性传感器芯片的晶圆级封装成为一个亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种带隔离槽的晶圆级MEMS惯性传感器及其制备方法，以实现级MEMS惯性传感器的晶圆级封装。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0005]本专利技术提供一种带隔离槽的晶圆级MEMS惯性传感器，其特征在于，所述MEMS惯性传感器包括从下到上依次设置的衬底层、MEMS惯性传感器结构层和盖板；
[0006]所述衬底层的上表面开设有多个第一凹槽；所述第一凹槽的位置开设有贯穿所述衬底层的隔离槽，所述隔离槽内填充有隔离材料；
[0007]所述MEMS惯性传感器结构层上开设有贯穿所述MEMS惯性传感器结构层的多个通孔，作为悬动结构；
[0008]所述盖板的下表面开设有第二凹槽，所述第二凹槽内吸附有吸气剂材料；/>[0009]所述衬底层的上表面与所述MEMS惯性传感器结构层的下表面采用键合工艺连接，连接后，每个所述第一凹槽与不同的所述通孔正对；
[0010]所述MEMS惯性传感器结构层的上表面与所述盖板的下表面通过键合工艺连接，连接后，所述第二凹槽覆盖所述MEMS惯性传感器结构层上的所有通孔。
[0011]可选的，所述衬底层的下表面设有电隔离层和电极；
[0012]所述电极在所述衬底层的下表面没有开设隔离槽的位置引出。
[0013]可选的，所述隔离槽的直径为2μm～8μm，所述隔离槽的深度为80μm～120μm，所述第一凹槽的深度为10μm～50μm；所述MEMS惯性传感器结构层的厚度为40μm～120μm；所示第二凹槽的深度10μm～50μm。
[0014]一种带隔离槽的晶圆级MEMS惯性传感器的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0015]制备上述的衬底层；
[0016]采用键合工艺在所述衬底层的上表面键合中间结构层；
[0017]对所述中间结构层进行加工形成MEMS惯性传感器结构层；
[0018]制备盖板；
[0019]采用键合工艺将所述盖板键合在所述MEMS惯性传感器结构层的上部。
[0020]可选的，制备衬底层的具体步骤包括：
[0021]获取衬底基片；
[0022]采用光刻工艺在所述衬底基片的上表面上定义第一预设位置；所述第一预设位置为隔离槽在衬底层的上表面的位置；
[0023]采用刻蚀工艺在所述第一预设位置开设隔离槽；
[0024]采用CVD(Chemical Vapor Evaporation，化学气象沉积)工艺在所述隔离槽内填充隔离材料；
[0025]采用光刻和/或刻蚀工艺在开设有隔离槽的衬底基片的上表面定义第二预设位置；所述第二预设位置为第一凹槽在衬底层的上表面的位置；
[0026]采用刻蚀工艺在所述第二预设位置开设第一凹槽，作为与中间结构层键合的锚点图形。
[0027]可选的，采用刻蚀工艺在所述第二预设位置开设第一凹槽，作为与中间结构层键合的锚点图形，之后还包括：
[0028]通过减薄工艺从所述衬底基片的下表面对衬底基片进行减薄，至暴露出所述隔离槽；
[0029]采用CVD工艺在减薄后的衬底基片的下表面制备电隔离层；
[0030]采用光刻和/或刻蚀工艺在电隔离层上定义电极引出孔；
[0031]采用PVD(Physical Vapor Deposition，物理气相沉积)工艺在所述电隔离层的下表面和所述电极引出孔内沉积金属电极材料层；
[0032]采用光刻和/或刻蚀工艺对所述金属电极材料层进行刻蚀，形成电极。
[0033]可选的，对所述中间结构层进行加工形成权利要求1中的MEMS惯性传感器结构层，具体包括：
[0034]采用减薄工艺将中间结构层的厚度减薄至预设厚度；所述预设厚度为MEMS惯性传感器结构层的厚度；
[0035]采用PVD、光刻和/腐蚀工艺在减薄后的中间结构层上表面定义第一键合图形；
[0036]采用光刻和/或刻蚀工艺在减薄后的中间结构层上开设通孔，作为悬动结构。
[0037]可选的，制备盖板，具体包括：
[0038]采用PVD、光刻和/或腐蚀工艺在顶层材料的下表面定义第二键合图形；
[0039]采用光刻和/或刻蚀工艺在顶层材料的下表面开设第二凹槽。
[0040]可选的，采用键合工艺将所述盖板键合在所述MEMS惯性传感器结构层的上部，具体为：
[0041]采用键合材料根据所述第一键合图形和所述第二键合图形进行匹配键合。
[0042]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0043]本专利技术公开了一种带隔离槽的晶圆级MEMS惯性传感器及其制备方法，所述MEMS惯性传感器包括从下到上依次设置的衬底层、MEMS惯性传感器结构层和盖板；所述衬底层的上表面开设有多个第一凹槽；所述第一凹槽的位置开设有贯穿所述衬底层的隔离槽；所述MEMS惯性传感器结构层上开设有贯穿所述MEMS惯性传感器结构层的多个通孔，作为悬动结
构；所述盖板的下表面开设有第二凹槽，所述第二凹槽内吸附有吸气剂材料；所述衬底层的上表面与所述MEMS惯性传感器结构层的下表面采用键合工艺连接，连接后，每个所述第一凹槽与不同的所述通孔正对；所述MEMS惯性传感器结构层的上表面与所述盖板的下表面通过键合工艺连接，连接后，所述第二凹槽覆盖所述MEMS惯性传感器结构层上的所有通孔；本专利技术采用键合工艺进行MEMS惯性传感器的多层结构封装，实现MEMS惯性传感器的晶圆级封装。而且本专利技术基于密封腔体电极隔离及引出技术采用在衬底层上加工隔离槽，并进行填充，实现机械连接和电极隔离，再通过键合工艺形成多层垂直互连，实现电极引出。采用多层键合工艺和吸气剂制备及激活方案，实现器件的长期真空度保持。
附图说明
[0044]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0045]图1为本专利技术提供的一种带隔离槽的晶圆级MEMS惯性传感器的机构示意图；
[0046]图2为本专利技术提供的一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带隔离槽的晶圆级MEMS惯性传感器，其特征在于，所述MEMS惯性传感器包括从下到上依次设置的衬底层、MEMS惯性传感器结构层和盖板；所述衬底层的上表面开设有多个第一凹槽；所述第一凹槽的位置开设有贯穿所述衬底层的隔离槽，所述隔离槽内填充有隔离材料；所述MEMS惯性传感器结构层上开设有贯穿所述MEMS惯性传感器结构层的多个通孔，作为悬动结构；所述盖板的下表面开设有第二凹槽，所述第二凹槽内吸附有吸气剂材料；所述衬底层的上表面与所述MEMS惯性传感器结构层的下表面采用键合工艺连接，连接后，每个所述第一凹槽与不同的所述通孔正对；所述MEMS惯性传感器结构层的上表面与所述盖板的下表面通过键合工艺连接，连接后，所述第二凹槽覆盖所述MEMS惯性传感器结构层上的所有通孔。2.根据权利要求1所述的带隔离槽的晶圆级MEMS惯性传感器，其特征在于，所述衬底层的下表面设有电隔离层和电极；所述电极在所述衬底层的下表面没有开设隔离槽的位置引出。3.根据权利要求1所述的带隔离槽的晶圆级MEMS惯性传感器，其特征在于，所述隔离槽的直径为2μm～8μm，所述隔离槽的深度为80μm～120μm，所述第一凹槽的深度为10μm～50μm；所述MEMS惯性传感器结构层的厚度为40μm～120μm；所示第二凹槽的深度10μm～50μm。4.一种带隔离槽的晶圆级MEMS惯性传感器的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：制备权利要求1中的衬底层；采用键合工艺在所述衬底层的上表面键合中间结构层；对所述中间结构层进行加工形成权利要求1中的MEMS惯性传感器结构层；制备权利要求1中的盖板；采用键合工艺将所述盖板键合在所述MEMS惯性传感器结构层的上部。5.根据权利要求4所述的带隔离槽的晶圆级MEMS惯性传感器的制备方法，其特征在于，制备衬底层的具体步骤包括：获取衬底基片；采用光刻工艺在所述衬底基片的上表面上定义第一预设位置；所述第一预设位置为权利要求1中的隔离槽在衬底层的上...

【专利技术属性】
技术研发人员：王银鹏，任延超，闫桂珍，段国栋，
申请(专利权)人：湖南云箭集团有限公司，
类型：发明
国别省市：