将MEMS连接到接合晶片制造技术

通过在MEMS上形成支撑层将MEMS(12)部分地连接到接合晶片(32)上。所述支撑层上形成第一共晶层(16，18)。将所述共晶层图案化为区段(24，26，28，30)以缓解应力。在所述接合晶片上形成第二共晶层(34)。在所述区段与所述第二共晶层之间形成共晶键合(36)以将所述接合晶片连接到所述MEMS上。

【技术实现步骤摘要】
将MEMS连接到接合晶片
该公开一般地涉及微机电系统(MEMS)，而且更具体地涉及形成MEMS到接合晶片的接触。
技术介绍
微机电系统(MEMS)作为变换器方面已经变得更加重要。一个例子就是加速计，其中首先通过在MEMS内部的移动探测到加速度，该加速度依次被转换成例如电容值的电特性变化，。此电容值的变化被转换为提供加速度度量的电信号。该电信号可以具有各种用途，其中之一是触发安全气囊。这种类型的应用可能是关键性的，因此正确地发挥作用是重要的。因为在MEMS之内存在移动，所以可动结构必须具有完整性。从而，与可动结构以及与其相关的那些结构有关的应力务必不能剧烈到导致可动结构失灵。因此，需要改善MEMS制造中的应力管理。附图说明本专利技术以示例的方式进行图解且不限于附图，其中相同的附图标记指代相同的部件。附图中的部件被简单明确的图解且不必按比例绘制。图1示出了根据实施例的加工阶段中MEMS器件的横截面；图2示出了后续加工阶段的图1所示的MEMS器件的横截面；图3示出了图2中的MEMS器件的顶视图；图4示出了形成MEMS器件与接合晶片之间的共晶键合之前，图2中的MEMS器件和接合晶片的横截面；以及图5示出了在形成共晶键合之后，附图2中的MEMS器件和接合晶片的横截面。具体实施方式一方面，MEMS器件具有在其上形成的接触。所述接触具有在MEMS器件上的粘着层，其可以为多晶硅层；以及在粘着层上的第一共晶层，其可以为硅锗层。将第一共晶层图案化以减小由于形成第一共晶层而产生的应力。接合晶片具有作为第二共晶层的共晶键合形成层，该第二共晶层由一种材料制成，或在共晶键合形成层多于一层的情况下由多种材料制成，其是与第一共晶层材料的共晶配对。利用压力将所述共晶键合形成层施加到所述第一共晶层并加热以在所述接合晶片与所述MEMS器件之间形成共晶键合。通过参考附图和下面的说明更好地对此进行理解。图1中所示的是MEMS12、在MEMS12上的多晶硅间隙挡块14、在MEMS12上并且位于多晶硅间隙挡块14之内且与之相隔的多晶硅层15、在多晶硅层15上的渐变硅锗层16以及在渐变硅锗层16上的硅锗层18。渐变硅锗层16从非常低的锗浓度开始，并增加锗浓度直到达到最终锗浓度。硅锗层18具有连续的锗浓度，其是与渐变硅锗层16的最终锗浓度相同的锗浓度。锗的渐变改善了最终硅锗接触部分与硅锗层18之间的粘着性。在某些情况下，可以不需要所述锗的渐变。并且，可以使用比硅锗层18的锗浓度更低浓度的连续浓度的硅锗层代替该渐进渐变。硅和锗的此组合是特别有效的，因为硅锗之间的良好粘着形成了与铝的有效共晶键合。然而，也可以找到其他有效材料。锗可以在与硅不同的提供有效粘着的材料上使用。同样地，可以使用如下的不同材料，所述材料提供与后续所施加的导电材料的有效共晶键合。例如，铜和锡能够像金和硅那样形成有效的共晶键合。因此，可以认为，锗是在其中能够与例如铝的某些其他材料形成共晶键合的共晶材料。也可以认为，形成共晶键合的后续所应用材料是共晶材料，在本实例中该材料是导电的。可以认为锗和铝是共晶对，在其中当两者在压力下接触并对其进行加热，则在它们之间形成共晶键合。图2中所示的是将渐变硅锗层16和硅锗层18蚀刻成方格形图案之后的MEMS12。如图2所示，具有构成该图案的一部分的区段24，26，28和30。通过示出作为部分硅锗层18的顶端部分22和作为部分渐变硅锗层16的部分20，区段30成为了例如区段24，26和28的其他区段的代表。图3所示的是图2中的MEMS12的顶视图，其示出了作为方格形图案的图案31。线2-2表示截取图2中的横截面的位置。在本实例中，由四行和四列区段构成图案31。区段24、26、28和30组成一行。其中片段23、25、24和27组成其中一列。通过形成图案31，缓解了由渐变硅锗层16和硅锗层18所产生的应力。由渐变硅锗层16和硅锗层18产生的应力是非常显著的并且能够传递给MEMS12并随之破坏MEMS12。可以认为图案31是方格形图案。虽然将所述区段表示为方形，但它们可以比所示出的更圆并且将仍然被认为是方格形图案。图4所示的是具有图案31的区段24、26、28和30以及接合晶片32的MEMS12，其中接合晶片32具有在接合晶片32上的共晶键合形成接合层34，其在本实例中是导电的，但不是必须如此。接合晶片32可包括用于连接至MEMS12的集成电路。在图4中，MEMS12和接合晶片32恰好处于在共晶键合形成层34与图案31之间形成共晶键合之前的适当位置。图5所示的是已经利用加压和加热而压合在一起以在图案31与导电层34之间形成了共晶键合36之后的MEMS12和接合晶片32。多晶硅间隙挡块14确保共晶键合36被包容。因此，通过在渐变硅锗层16和硅锗层18上增加图案，缓解了应力，同时也在接合晶片与MEMS之间形成了有效的共晶键合。至此，应当意识到已经得到了MEMS至接合晶片的连接。该方法包括在MEMS上用第一材料形成第一共晶层。该方法进一步包括将第一共晶层图案化为方格形图案。该方法进一步包括在接合晶片上用第二材料形成第二共晶层，其中第一材料和第二材料是共晶对。该方法进一步包括在第一共晶层和第二共晶层相接触的状态下施加热量和压力，以在所述MEMS和所述接合晶片之间形成共晶键合。该方法还可以具有第一材料包括硅锗的特征。该方法还可以具有第二材料包括铝的特征。该方法可进一步包括在形成第一共晶层之前在MEMS上形成粘着层，其中第一共晶层形成在粘着层上。该方法还可以以在形成第一共晶层之前在MEMS上形成粘着层为特征，其中第一共晶层形成在粘着层上。该方法还可以包括粘着层包括硅层的特征。该方法还可以包括特征：粘着层还包括硅锗层，其中硅锗层在所述硅层上并且第二硅锗层具有比所述第一材料小的平均锗浓度。该方法还可以包括特征：该硅锗层具有渐变的锗浓度。该方法还可以包括特征：所述渐变的浓度的特征在于，在与所述第一共晶层的界面处具有比在与所述硅层的界面处更高的锗浓度。该方法还可以包括特征：第一材料和第二材料包括硅和金共晶对。该方法还可以包括特征：第一材料和第二材料包括铜和锡共晶对。该方法还可以包括特征：所述图案化包括实施对硅锗的蚀刻。该方法还可以包括特征：方格形图案包括第一共晶层区段的行和列。还描述了将MEMS连接于接合晶片上的方法。该方法包括在MEMS上形成支撑层。该方法进一步包括在支撑层上形成第一共晶层。该方法进一步包括将共晶层图案化成各区段以缓解应力。该方法进一步包括在接合晶片上形成第二共晶层。该方法进一步包括形成所述区段和所述第二共晶层的共晶键合以将所述MEMS连接到所述接合晶片。该方法可以进一步包括特征：将区段形成为行和列的图案化步骤。该方法可以进一步包括特征：图案化步骤使得区段形成为方格形图案。该方法可以进一步包括特征：区段形成为方形。该方法可以进一步包括在支撑层与第一共晶层之间形成粘着层。该方法可以进一步包括特征：支撑层包括硅，第一其晶层包括硅锗，并且第二共晶层包括铝。还描述了准备连接到具有共晶键合形成层的接合晶片的MEMS。为了连接到接合晶片上，MEMS器件包括MEMS上的支撑层以及支撑层上的多个区段。所述多个区段呈相交的行和列。多个片段由与共本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种将MEMS(12)连接到接合晶片的方法，包括：在所述MEMS上形成第一材料的第一共晶层；将所述第一共晶层图案化为方格形图案；在所述接合晶片上形成第二材料的第二共晶层，其中所述第一材料和第二材料是共晶对；以及在所述第一共晶层和第二共晶层相接触的状态下施加热量和压力，以在所述MEMS和所述接合晶片之间形成共晶键合。

【技术特征摘要】
2011.08.16 US 13/210,5631.一种将MEMS连接到接合晶片的方法，包括：在所述MEMS上形成粘着层，其中所述粘着层包括硅层和硅层上的第一硅锗层；在所述MEMS上形成第一共晶层，所述第一共晶层包括所述第一硅锗层上的第二硅锗层，其中所述第一硅锗层的平均锗浓度小于所述第二硅锗层的平均锗浓度；将所述第一共晶层图案化为方格形图案；在所述接合晶片上形成包括铝的第二共晶层，其中所述铝和所述第二硅锗层是共晶对；以及在所述第一共晶层和第二共晶层相接触的状态下施加热量和压力，以在所述MEMS和所述接合晶片之间形成共晶键合。2.如权利要求1的方法，其中所述第一硅锗层具有渐变的锗浓度。3.如权利要求2的方法，其中所述渐变的锗浓度的特征在于，在与所述第一共晶层的界面处具有比在与所述硅层的界面处更高的锗浓度。4.如权利要求1的方法，其中所述图案化包括执行硅锗蚀刻。5.如权利要求1的方法，其中所述方格形图案包括所述第一共晶层的各区段的各行和各列。6.一种将MEMS连接到接合晶片的方法，包括：在所述MEMS上形成支撑层，其中所述支撑层包括硅；在所述支撑层上形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·H·卡尔林，H·D·德赛，
申请(专利权)人：飞思卡尔半导体公司，
类型：发明
国别省市：