CN105026905A - 容性mems传感器装置 - Google Patents

容性mems传感器装置 Download PDF

Info

Publication number
CN105026905A
CN105026905A CN201480010876.2A CN201480010876A CN105026905A CN 105026905 A CN105026905 A CN 105026905A CN 201480010876 A CN201480010876 A CN 201480010876A CN 105026905 A CN105026905 A CN 105026905A
Authority
CN
China
Prior art keywords
substrate
mems sensor
tsv
capacitive mems
rete
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201480010876.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105026905B (zh
Inventor
I·O·伍感特
P·B·约翰逊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Texas Instruments Inc
Original Assignee
Texas Instruments Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Texas Instruments Inc filed Critical Texas Instruments Inc
Publication of CN105026905A publication Critical patent/CN105026905A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105026905B publication Critical patent/CN105026905B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P15/125—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by capacitive pick-up
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B7/00—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
    • B81B7/0032—Packages or encapsulation
    • B81B7/007—Interconnections between the MEMS and external electrical signals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00015—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems
    • B81C1/00261—Processes for packaging MEMS devices
    • B81C1/00301—Connecting electric signal lines from the MEMS device with external electrical signal lines, e.g. through vias
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N1/00—Electrostatic generators or motors using a solid moving electrostatic charge carrier
    • H02N1/002—Electrostatic motors
    • H02N1/006—Electrostatic motors of the gap-closing type
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
    • H03H3/007—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
    • H03H3/0072—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks of microelectro-mechanical resonators or networks
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/24—Constructional features of resonators of material which is not piezoelectric, electrostrictive, or magnetostrictive
    • H03H9/2405—Constructional features of resonators of material which is not piezoelectric, electrostrictive, or magnetostrictive of microelectro-mechanical resonators
    • H03H9/2468—Tuning fork resonators
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/24—Constructional features of resonators of material which is not piezoelectric, electrostrictive, or magnetostrictive
    • H03H9/2405—Constructional features of resonators of material which is not piezoelectric, electrostrictive, or magnetostrictive of microelectro-mechanical resonators
    • H03H9/2468—Tuning fork resonators
    • H03H9/2478—Single-Ended Tuning Fork resonators
    • H03H9/2489—Single-Ended Tuning Fork resonators with more than two fork tines
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R19/00—Electrostatic transducers
    • H04R19/005—Electrostatic transducers using semiconductor materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/02—Sensors
    • B81B2201/0271—Resonators; ultrasonic resonators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2203/00—Basic microelectromechanical structures
    • B81B2203/01—Suspended structures, i.e. structures allowing a movement
    • B81B2203/0127—Diaphragms, i.e. structures separating two media that can control the passage from one medium to another; Membranes, i.e. diaphragms with filtering function
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2207/00—Microstructural systems or auxiliary parts thereof
    • B81B2207/09—Packages
    • B81B2207/091—Arrangements for connecting external electrical signals to mechanical structures inside the package
    • B81B2207/094—Feed-through, via
    • B81B2207/096—Feed-through, via through the substrate
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C2201/00—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems
    • B81C2201/01—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems in or on a substrate
    • B81C2201/0101—Shaping material; Structuring the bulk substrate or layers on the substrate; Film patterning
    • B81C2201/0128—Processes for removing material
    • B81C2201/013—Etching
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C2203/00—Forming microstructural systems
    • B81C2203/01—Packaging MEMS
    • B81C2203/0109—Bonding an individual cap on the substrate
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C2203/00—Forming microstructural systems
    • B81C2203/01—Packaging MEMS
    • B81C2203/0118—Bonding a wafer on the substrate, i.e. where the cap consists of another wafer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C2203/00—Forming microstructural systems
    • B81C2203/03—Bonding two components
    • B81C2203/033—Thermal bonding
    • B81C2203/036—Fusion bonding
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/05—Holders; Supports
    • H03H9/10—Mounting in enclosures
    • H03H9/1057—Mounting in enclosures for microelectro-mechanical devices
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49117—Conductor or circuit manufacturing
    • Y10T29/49124—On flat or curved insulated base, e.g., printed circuit, etc.
    • Y10T29/49155—Manufacturing circuit on or in base
    • Y10T29/49165—Manufacturing circuit on or in base by forming conductive walled aperture in base

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)
  • Micromachines (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

一种封装的容性MEMS传感器装置100包括具有至少一个容性MEMS传感器单元100a的至少一个容性MEMS传感器元件，所述容性MEMS传感器单元100a包括具有厚电介质区域106和薄电介质区域107的第一衬底101。具有膜层120的第二衬底键合到厚电介质区域并在薄电介质区域上方以提供MEMS空腔114。膜层在MEMS空腔上方提供固定电极120a和释放的MEMS电极120b。第一穿透衬底通孔(TSV)111延伸通过MEME电极的顶侧并且第二TSV？112通过固定电极的顶侧。金属盖件132在第一TSV和第二TSV的顶部上。包括内部空腔144和给内部空腔加框的外部突出部分146的第三衬底140键合到厚电介质区域。第三衬底与第一衬底一起密封MEMS电极。

Description

容性MEMS传感器装置
技术领域
所公开的实施例涉及容性微机电系统(MEMS)传感器装置及其制造方法。
背景技术
已知的MEMS工艺在制造成本有效、小尺寸的封装MEMS传感器装置方面，以及限定包含常规释放层(release layer)的稳健集成方案面临挑战。此外，在常规释放之后，MEMS传感器装置中的MEMS传感器单元(一个或更多)需要在低压下真空密封以提供期望的高Q传感器性能，这提出进一步的挑战。
发明内容
所公开的实施例描述通过增加穿透衬底通孔(TSV)(例如，在硅衬底的情况下，是穿透硅通孔)解决常规容性微机电系统(MEMS)传感器装置的、由于使用释放层密封传感器单元(一个或更多个)的MEMS空腔导致的问题的解决方案。TSV提供从MEMS传感器装置的底侧到固定电极和释放的MEMS电极的入口。每个感测单元的MEMS空腔被密封(例如，通过真空熔化键合)到容性MEMS传感器装置的完全释放的MEMS电极(一个或更多个)上方的另一个衬底(例如，晶片)(被称为第三“覆盖”衬底)，这消除了对常规钝化层的需要。在工艺结束时，完成的容性MEMS传感器装置本身将提供封装。
附图说明
图1A是根据一个示例性实施例的示例性容性MEMS装置的顶视图，该MEMS装置被示为具有单个容性MEMS传感器单元的容性MEMS元件，其中第三覆盖衬底被移除以示出下面的特征件以及下列描述的截面图的剖切线。
图1B是沿着剖切线A-A’示出的图1A中示出的示例性容性MEMS装置/元件/单元的截面图；
图1C是根据一个示例性实施例的示例性容性MEMS装置的顶视图，该MEMS装置被示为具有音叉谐振器单元的容性MEMS元件，其中第三覆盖衬底被移除以示出下面的特征件。
图1D是根据一个示例性实施例的示例性容性MEMS装置的顶视图，该MEMS装置被示为具有音叉谐振器单元的两个单元容性MEMS元件，其中第三覆盖衬底被移除以示出下面的特征件。
图2A-2H是根据一个示例性实施例形成容性MEMS传感器装置的示例性方法的处理过程的截面图。
图3是根据一个示例性实施例的示例性容性MEMS装置的顶视图，该MEMS装置包括多个容性MEMS元件，每个容性MEMS元件包括多个图1A和图1B中所示的MEMS单元，所述多个MEMS单元在每个元件中被耦合在一起。
具体实施方式
容性MEMS传感器单位实体是容性MEMS传感器单元。多个容性MEMS传感器单元能够并联连接，例如，在管芯上使用电共用MEMS电极120b连接(通常通过在顶部上具有金属的膜层120)以形成容性MEMS传感器元件。容性MEMS传感器元件能够具有任意数量(大于等于1)的容性MEMS传感器单元。通常，元件中的容性MEMS传感器单元越多，元件能够响应于给定激励生成的输出越大。容性MEMS传感器阵列(装置/管芯)能够具有任意数量的容性MEMS传感器单元元件。各个CMUT元件的电极之一(例如，顶部电极)能够与其他CMUT元件的其他电极(例如，顶部电极)电气隔离以允许每个CMUT元件独立连接从而允许单独可寻址性。例如，如本文描述的，每个容性MEMS传感器元件的电共用MEMS电极120b能够通过单个TSV寻址。
图1A示出根据一个示例性实施例的示例性封装的容性MEMS传感器装置(管芯)100，该MEMS传感器装置100被示为具有单个容性MEMS传感器单元100a(被示为盘谐振器)的容性MEMS元件。下文描述的第三覆盖衬底在图中被移除或为透明的以显示下面的特征件。所示剖切线A-A’被用于下文描述的一些截面图，包括图1B中示出的截面图。尽管图1A和图1B中的容性MEMS传感器单元100a被示为圆形特征几何形状(盘)，但是可以使用其他特征几何形状，例如，矩形。
容性MEMS传感器装置100/单元100a包括第一衬底101，其具有顶侧102，顶侧102包括在其上的图案化电介质层，所述图案化电介质层包括如图1B中所示的厚电介质区域106和薄电介质区域107，它们形成MEMS空腔114的底表面。容性MEMS传感器单元110a包括多个TSV，所述多个TSV至少包括第一TSV 111和第二TSV 112，如图1B中所示，它们被暴露在第一衬底101的底侧103上并延伸第一衬底101的整个厚度。第一TSV 111和第二TSV 112被示出分别包括突出的TSV尖端111a和112a。TSV 111和TSV 112包括TSV电介质内衬131。
容性MEMS传感器单元100a包括提供膜层120的第二衬底，所述膜层在厚电介质区域106上并在薄电介质区域107上方。本文所用的膜层是指半导体层(例如，硅)，其被限定以形成容性MEMS传感器单元100a的固定电极120a和MEMS电极120b，并且膜层能够可选地也在具有多个MEMS传感器元件的容性MEMS传感器装置的容性MEMS传感器元件内的各个MEMES传感器单元的MEMS电极120b之间提供互连线(通常在其上具有金属层)。膜层120不需要包括任何集成电路元件(例如，晶体管)。
膜层120包括提供固定电极120a的固定部分并包括封闭穿孔123，封闭穿孔123在MEMS空腔114上方释放膜层120以提供可移动MEMS电极120b，所述可移动MEMS电极120b用作容性MEMS传感器单元100a的谐振元件。多个TSV还延伸膜层120的整个厚度，包括延伸通过MEMS电极120b的顶侧的第一TSV 111和延伸通过固定电极120a的顶部的第二TSV 112。图案化金属层251包括在第一TSV 111的顶部上的金属盖件132和在第二TSV 112上方的另一个金属盖件133。
如图1B所示，封装的容性MEMS传感器装置100/容性MEMS传感器单元100a包括第三覆盖衬底140，其充当盖件以密封MEMS电极120b，具有底侧142，底侧142包括凹陷的内部空腔144和给内部空腔144加框的外部突出部分146。第三覆盖衬底140与其底侧142向下键合，其中如图所示，突出部分146键合(例如，真空熔化键合)到厚电介质区域106。因此，容性MEMS传感器单元100a的最终空腔由第三覆盖衬底140和第一衬底101(例如，在制造期间由2个晶片)限定。第三覆盖衬底140与第一衬底101一起能够真空密封MEMS电极120b，从而第三覆盖衬底140完成封装的容性MEMS传感器装置100。
图1C示出根据一个示例性实施例的示例性封装的容性MEMS传感器装置180，该MEMS传感器装置被示为具有音叉谐振器容性传感器单元180a的容性MEMS元件，其中第三覆盖衬底140依然被移除以显示下面的特征件。封装的容性MEMS传感器装置180/音叉谐振器容性感测单元170a包括MEMS空腔172和三个电极，它们被示为电极1(170a)，电极2(170b)以及电极3(用于第一衬底101)，电极170a和电极170b是多手指电极，其中MEMS空腔172是位于电极1(170a)和电极2(170b)的外边缘之间的横向空腔，而电极3由第一衬底101提供。与图1A和图1B中示出的封装的容性MEMS装置/单元100类似，TSV 176和TSV 177分别延伸通过它们各自的电极——电极1(170a)和电极2(170b)的顶侧。
对于所公开的封装的容性MEMS传感器装置，不总是需要第三电极(电极3)。如果容性MEMS装置仅是2D运动传感器，两个TSV提供的连接足以用于传感器操作。低电阻率第一衬底101能够用作装置(比如封装的容性MEMS传感器装置180/音叉谐振器容性传感器单元180a)的第三电极以能够实现3D运动检测。对于图1A和图1B中示出的容性MEMS装置100，第三电极允许将MEMS电极120b(例如硅盘)的摇摆运动或竖直偏斜检测为MEMS电极120b和低电阻率第一衬底101之间的电容变化。还能够检测第一衬底101和电极1(170a)的下侧和电极2(170b)之间的电容变化。上下运动将导致电极1(170a)和电极2(170b)的手指在竖直方向上弯曲。
图1D示出根据一个示例性实施例的示例性容性MEMS装置190，该装置被示为具有音叉谐振器单元配置的两个单元容性MEMS元件(包括单元190a和190b)，其中第三覆盖衬底140被移除以显示下面的特征件。音叉谐振器容性感测单元190a和190b各自包括它们自己的MEMS空腔172a和172b。容性MEMS装置190具有三个电极，被示为电极1(195a)，电极2(195b)和可选电极3(来自第一衬底101)，其中195a和195b是多手指电极。电极195a和195b包括膜层120，该膜层上可以具有可选金属(针对低电阻)，该金属将单元190a和190b的电极195a和195b耦合在一起。与图1A-B中示出的封装容性MEMS装置/单元100以及图1C中示出的MEMS装置/单元180类似，TSV 176和TSV 177分别延伸通过它们各自的电极——电极1(195a)和电极2(195b)的顶侧。第三覆盖衬底(如果示出的话)具有与厚电介质区域106的外围(容性MEMS装置190的外围)对齐的外部突出部分146，凹陷的内部空腔在外部突出部分内。
图2A-2H示出根据一个示例性实施例形成容性MEMS装置的示例性方法在制造的不同阶段期间的处理步骤。尽管容性MEMS装置被描述为被形成为具有单个容性MEMS传感器单元的容性MEMS元件，但是所公开的容性MEMS装置可以形成为具有多个互连的容性MEMS元件，每个元件具有多个容性MEMS单元(参见下面的图3讨论)。
图2A-2H示出具有容性MEMS元件的封装MEMS传感器装置的形成，其中该MEMS元件具有单个容性MEMS单元100a。能够使用形成所公开的容性MEMS装置的其他技术，包括形成容性MEMS传感器装置，该装置包括多个所公开的容性MEMS传感器元件，每个元件具有多个容性MEMS传感器单元。并联的若干传感器元件能够用于在给定区域上实现给定频率。能够将传感器元件并联以降低阻抗(用于驱动)或将它们串联以增加阻抗(用于感测)。能够不同地驱动/感测传感器元件以改善共模信号或消除制造不对称性。
厚电介质区域106(例如，包括氧化硅层)设置在第一衬底101的顶表面102上。第一衬底101一般能够包括任意衬底材料，包括基于硅的衬底或其他衬底。如上面公开的，对于3D运动检测MEMS传感器实施例，第一衬底101能够是低电阻率、体硅衬底(例如，电阻率小于等于0.1欧姆-厘米，如约为0.1欧姆-厘米)，如上所述，其能够使第一衬底101用作MEMS传感器单元(一个或更多个)的实际(低串联电阻)第三电极。
在一个具体实施例中，为了形成厚电介质区域106，使用高压氧化(HiPOx)工艺生长厚氧化硅层使其厚度达4.5微米(μm)-5.5μm。HiPOx的使用有助于厚的热氧化层快速生长并提供通常小于1％的出色厚度控制。一个具体的示例HiPOx工艺条件组是在原始第一衬底101(例如，硅晶片)上，温度为1000℃、25个大气压力、在蒸汽中达9.5小时，并且稍后在该工艺中刻蚀用于光刻的对准标记。然而，作为替代性方案，厚电介质区域106还可以包括常规热生长的氧化硅或沉积的电介质层，包括氧化硅或其他电介质材料。
通常呈现的衬底提供商的激光划线能够用于保证最小的表面污染或粗糙度。接着能够进行前侧对准标记的掩膜和刻蚀。光阻/光刻胶剥除(resist strip)和预清洗工艺能够帮助保证厚电介质区域106的光滑表面，在该工艺中稍后用于帮助第三覆盖衬底的后续晶片键合到该衬底。
第一掩膜级“单元刻蚀(CELLETCH)”使用厚光刻胶以支持后续刻蚀通过厚电介质区域106(例如，厚氧化硅层)以最初开始限定每个装置/管芯的至少一个刻蚀的容性MEMS传感器单元。非聚合性的等离子体刻蚀能够用于刻蚀厚电介质区域106的第一部分，例如，当厚电介质区域106包括氧化硅并具有约5μm到5.3μm的厚度时，刻蚀约4.65μm的氧化硅。通常期望～80°的侧壁斜度，并且能够通过自然光阻侵蚀来实现它。在等离子体刻蚀之后，厚电介质区域106的剩余部分(例如，0.5μm的氧化硅)能够通过湿刻蚀移除，其中湿刻蚀提供相对于衬底材料(例如，Si)的刻蚀选择性以避免损坏第一衬底101的顶表面102。
在厚电介质区域的刻蚀期间，一般第一衬底101(例如，晶片)的约50％的顶表面102打开(暴露)。接着剥除光刻胶(例如，湿剥除工艺)。在合适的预氧化清洗之后，在氧化步骤中，能够生长薄(例如，0.3μm)的传感器单元氧化物和后氧化物(post oxide)。为了下文描述的第三覆盖衬底140的后续有效键合，后氧化物表面粗糙度一般应当小于约
图2A示出将第二衬底键合(例如，真空熔化键合)到第一衬底101的厚电介质区域106之后的装置，第二衬底被示为SOI晶片115，其具有柄状物(晶片)116、掩埋的电介质层(本领域中一般将其称为“掩埋氧化层”或“(BOX)层”)117和膜层120(例如，本领域中一般将其称为“活动层”)。在一个具体实施例中，柄状物包括硅且厚度为500μm到750μm，膜层120的厚度为15μm±0.5μm(例如，约14μm)，并且掩埋的电介质层117的厚度为1.0μm到2.0μm。膜层120被键合到第一衬底101的厚电介质区域106。
柄状物116代表由任意合适的材料(一种或更多种)(例如，未掺杂或轻掺杂(N掺杂或P掺杂的)硅)形成的任意合适的半导体晶片。掩埋的电介质层117代表电绝缘材料(一种或更多种)的任意合适层(一层或更多层)，例如，氧化硅层。膜层120代表衬底材料(一种或更多种)的任意合适层(一层或更多层)，例如，适度掺杂的硅，例如，具有约5-10欧姆-厘米(Ω-cm)的电阻率。为了单元或元件之间的互连目的，膜层120能够在其上包括金属层，该金属层使得所提供的路径为低电阻率路径。
对于容性MEMS传感器装置包括多个MEMS传感器管芯的实施例，膜层120能够是重掺杂的和/或在其上包括金属层以允许多单元容性MEMS元件中的传感器单元之间的低阻抗连接通过由膜层120至少部分提供的连接形成(参见上述图1D)。例如，膜层120能够具有小于等于0.1Ω-cm的电阻率，例如，约0.01Ω-cm。在其他实施例中，膜层120能够具有高达约100Ω-cm的电阻率。能够使用包括清洗和等离子体预处理的合适的已知键合过程。
所述键合能够包括真空熔化晶片键合。对于真空熔化晶片键合，如本领域众所周知的，保证良好晶片键合的属性包括键合表面光滑，其中表面粗糙度一般小于3A。生长的热氧化物和硅衬底通常满足这个要求。能够在键合之前用RCA清洗剂(SC-1，其中SC代表标准清洗，利用NH4OH(氢氧化铵)+H2O2(过氧化氢)+H2O(水)的1:1:5溶液)在75℃或80℃处理表面，一般达10分钟。第二RCA清洗步骤是在25℃短时间沉浸在HF+H2O的1:50溶液中，以去除薄氧化层和一些离子污染物。第三即最后的RCA清洗步骤(称为SC-2)在75℃或80℃利用HCL+H2O2+H2O的1:1:6溶液执行。这个处理有效去除金属(离子)污染物的剩余痕迹。随后能够进行N2等离子体激活和DI水冲洗。真空键合通常在小于8×105毫巴(mbar)的压力下执行。作为最后一个步骤，在N2中对键合的表面进行退火处理达若干小时，例如，在1050℃下N2退火4小时。
在键合之后，接着去除柄状物116，例如，通过背研柄状物116达到约150μm的后背研目标，在背研之后、湿法刻蚀背研后剩余的柄状物之前，执行第二个4小时的1050℃退火，然后湿法刻蚀剩余的柄状物。当柄状物116包括硅时，背研之后剩余的柄状物能够以湿硅刻蚀被刻蚀，例如，使用氢氧化物(例如，KOH或TMAH)，在掩埋的电介质层117上停止。来自膜层120的掩膜和刻蚀板能够用于在对准标记上方形成至少一个MEMS电极120b，以重新打开对准标记并使得后续的工艺步骤能够合适对准。由于膜层120通常是用于刻蚀的相对厚的层(例如，约14μm厚)，博施(Bosch)刻蚀能够在膜层120的刻蚀期间补偿光刻胶侵蚀。如本领域已知的，博施工艺(也被称为脉冲或时间多路复用刻蚀)在两个模式/阶段之间重复交替以实现几乎竖直的刻蚀结构。
然而，在制造方法中，SOI晶片115能够由替换性的第二衬底(比如标准的体硅衬底)代替以降低成本，其中标准衬底材料能够被键合到第一衬底101上的厚电介质区域106。在这个替代实施例中，在键合之后，第二衬底材料能够通过背研和抛光薄化以达到期望的目标膜厚度，例如14μm±5μm厚。
图2B示出掩膜级(“TSVHOLE”)(二号掩膜)和形成TSV孔以形成嵌入通孔219之后的装置，通孔219从膜层120的顶侧开始。在一个具体实施例中，嵌入通孔219的直径能够为30μm，深度能够为150μm。光刻胶217应当足够厚以支持刻蚀通过堆叠件(例如，1.1μm掩埋的电介质层117+14μm膜层120+5.15μm厚电介质层106+130μm厚的第一(例如硅)衬底101)，从而盲刻蚀嵌入通孔(标记为219)，该通孔也能够被称为TSV孔。分开的刻蚀工具可以用于氧化物刻蚀和博施硅刻蚀。
接着剥除光刻胶217并且TSV电介质内衬(例如，0.5μm厚的电介质氧化物)被沉积或热生长在嵌入通孔219内。扩散势垒金属层能够被形成并被加到TSV电介质内衬131上，从而给TSV加框架并在高度移动金属TSV填充物材料(例如，铜)的情况下防止后续沉积的TSV填充物材料(167，见图2C)逃逸到半导体(例如，硅)中。例如，在一个具体实施例中，对于铜填充的TSV实施例，电介质内衬131形成之后，沉积0.0875μm Ta/TaN扩散势垒金属层接着沉积1.5μm铜籽晶层233(参见图2C)。籽晶层233能够，例如，代表铜和钛籽晶层。
掩膜“CUMOLD”(3号掩膜)能够排除镀在每个MEMS传感器装置的MEMS传感器单元(一个或更多个)上方的铜(或其他金属)。负光刻胶能够用于保证在掩膜之后TSV是没有光刻胶的。掩膜能够是有用的，因为MEMS电极120b(例如，硅板)会弯曲若干微米并且后续的铜化学机械抛光(CMP)步骤在铜填充TSV的情况下不会完全移除MEMS传感器单元上方的铜。
图2C示出电镀金属(例如铜，例如，约15μm厚)以将TSV填充物材料167提供到籽晶层233(针对铜的铜籽晶层)上从而填充以电介质内衬131为衬里的嵌入通孔/TSV孔219和扩散势垒金属层以及光刻胶剥除以形成其中具有TSV填充物材料167的TSV 112和111之后的装置。尽管电介质内衬131被示出沿着TSV 111和112的整个长度，包括在厚电介质区域106上，但是在热形成的电介质内衬131(例如，氧化硅)的情况下，和沉积的电介质内衬131相反，电介质内衬131将不在厚电介质区域106上生长，因此不在厚电介质区域106上。出于简洁目的，未示出扩散势垒金属层(例如，对于铜TSV填充物材料167)。TSV铜CMP工艺能够用于移除TSV 112、111上方的铜(或其他TSV填充物材料)“钉头(nail heads)”并且在钉头的横向。随后能够进行TSV填充物材料退火。
第二TSV铜CMP能够用于移除所有剩余的铜和扩散势垒金属层(例如，Ta/TaN)。湿剥除可以用于清除传感器单元上方的残余物。电介质内衬131以及停止在MEMS电极120b(例如，硅板)上的掩埋电介质层117接着被移除。
图2D示出沉积金属层251(例如，0.5μm的AlCu)之后的装置。该金属层251将在其上提供MEMS电极(例如，硅板)120b金属化，并连接到TSV结构。图2D中示出的具有光刻胶256的掩膜级“ALTOP”(4号掩膜)用于限定容性MEMS感测单元上方的金属层251。ALTOP临界尺寸(CD)能够比最终的MEMS电极120b(例如，硅板)尺寸小1μm/侧，在图案化膜层120之前图案化金属层251以形成MEMS电极120b(例如，硅板)有助于避免金属层251和光刻胶步骤覆盖问题。湿刻蚀能够用于从场区刻蚀金属层251。接着剥除光刻胶256。
图2E示出掩膜级“PLATESI”(5号掩膜)使用光刻胶图案257以完成封装图案化金属层251之后的装置。板掩膜能够比金属层251(ALTOP)掩膜大大约1μm/侧。图2E中的描述是在刻蚀膜层120以形成MEMS电极120b(例如，硅板)并分离具有多个容性MEMS传感器单元的容性MEMS传感器装置的容性MEMS传感器单元之后。对于分离，假定容性MEMS传感器单元的大小被限定为第三(覆盖)衬底140的内部空腔144的尺寸，则邻近容性MEMS传感器元件的容性MEMS传感器单元能够通过刻蚀膜层120分离达30μm-70μm(通常至少为5μm)的距离，例如，以保证具有良好真空完整性的稳健晶片键合。膜层120的刻蚀一般在厚电介质层106上停止，如图所示，并且还刻蚀通过膜层120以形成MEMS电极120b(例如，硅板)，释放用作振荡器的MEMS电极120b。能够将博施刻蚀与短周期连用以最小化侧壁扇形化。该刻蚀一般应当不是再进入的(reentrant)。在该操作期间，所有金属层251由光刻胶覆盖。
接着剥除光刻胶图案257。最后能够在400℃下在N2+H2中合金化达30分钟。
图2F示出在掩膜级(空腔)(6号掩膜)之后的装置，该掩膜级包括光刻胶图案(空腔掩膜)258，其能够被应用到第三覆盖衬底(例如，晶片)140并用于真空覆盖每个容性MEMS感测单元。该掩膜级将为MEMS晶片上的每个MEMS装置/管芯的每个容性MEMS感测单元限定唯一空腔。在一个具体实施例中，第三覆盖衬底(例如晶片)140中的内部空腔144能够是20μm深的刻蚀空腔，从而形成具有内部空腔144和外部突出部分146的空腔晶片280。博施(Bosch)刻蚀能够用于空腔刻蚀。在空腔刻蚀之后，光刻胶图案258能够被湿剥除，从而保证干净表面以用于晶片键合。
图2G示出在将MEMS晶片堆叠件(其上具有膜层120的第一衬底101，其包括固定电极120a和MEMS电极120b，具有TSV 111、112)真空键合到空腔晶片280，之后接着分别暴露TSV 111、112的尖端111a和112a之后的装置。在真空键合的情况下，在真空键合之后，得到的MEMS传感器单元(一个或更多个)100a具有它们自身的真空密封的空腔，包括内部空腔144提供的上部真空空腔和MEMS空腔114。能够使用4小时、400℃的退火用于真空键合。能够使用背研工艺以从底侧103薄化第一衬底101以几乎达到嵌入的TSV。
在一个实施例中，背研能够移除所有背侧薄膜并且约550μm的第一衬底101剩下约175μm。刻蚀第一衬底(例如，Si)101以暴露TSV 111、112的尖端111a和112a能够留下约100μm的第一衬底(例如，Si)101。能够利用XeF等离子体刻蚀或湿法硅刻蚀。接着从TSV 111、112的尖端111a和112a刻蚀电介质内衬131(例如，氧化硅内衬)和势垒金属层(如果存在的话)。电介质内衬131和势垒金属的等离子体刻蚀将在TSV 111、112的侧壁上留下电介质(例如，氧化物)间隔物。
接着能够切割得到的键合的晶片，这直接提供封装的容性MEMS传感器装置/管芯，键合的晶片在MEMS晶片堆叠件上具有真空键合的空腔晶片280(例如，725μm厚、具有内部空腔144的第三覆盖衬底(例如，晶片)140)。可选的背侧金属化能够是实现接触第一衬底101的底侧103从而将第一衬底101用作具有第三电极的实施例的电极(例如，如上所述的3D感测应用)的工艺步骤。背侧金属化流程能够代替电介质内衬131和势垒金属刻蚀工艺。
对于背侧金属化处理，在一个具体实施例中，沉积背侧金属层259，例如，应当在沉积之前清洁第一衬底101的底侧103。约的预溅射刻蚀能够用于清洁表面。掩膜级“TSVEXP”(7号掩膜)能够用于在从TSV 111、112的尖端111a和112a剥除背侧金属层259时保护背侧金属层259。
背侧金属化流程能够在TSV尖端暴露工艺步骤之后开始。从TSV111、112的尖端刻蚀背侧金属层259(例如，TiNiAg)。接着从TSV 111、112的尖端刻蚀电介质内衬131和势垒金属层(对于铜填充的TSV)。电介质内衬131和势垒金属的等离子体刻蚀将在TSV 111和112的侧壁上留下电介质(例如，氧化物)间隔物。接着剥除光刻胶。
图2H示出在可选背侧金属259图案形成之后的装置。接着能够切割得到的键合的晶片，这直接提供封装的容性MEMS传感器装置/管芯，其中键合的晶片在MEMS晶片堆叠件上具有真空键合的空腔晶片280(例如，725μm厚、具有内部空腔144的第三覆盖衬底(例如，晶片)140)，该堆叠件具有背侧金属层259。
图3示出根据一个示例性实施例的示例性容性MEMS传感器装置(管芯)300，其包括多个容性MEMS传感器元件301-306，其中每个容性MEMS传感器元件包括四个图1A和图1B中示出的容性MEMS传感器单元，如图所示，这四个单元100a-100d耦合在一起。尽管容性MEMS传感器装置300被示出具有6个容性MEMS传感器元件，每个元件具有四个MEMS传感器单元100a-100d，但是，所公开的容性MEMS传感器装置能够具有任意数量的容性MEMS传感器元件，并且每个容性MEMS传感器元件能够具有任意数量的容性MEMS传感器单元。如上所述，能够针对容性MEMS传感器元件301-306分离顶部电极，从而允许使用每个元件的单个TSV单独寻址相应的元件。相应的MEMS传感器元件能够被不同地驱动/感测以改善共模信号或消除制造非对称性。
在典型感测操作中，直流偏置电压通过TSV 111施加到一个或更多个MEMS电极120b。TSV 112能够参考地。在TSV 111和TSV 112之间容性检测MEMS电极120b的机械运动。标准偏置电路能够用于DC耦合固定电极120a和MEMS电极120b之间的偏置电压并将感测或驱动信号AC耦合到上述电极。如果第一衬底101不是用于容性检测的信号路径的部分，那么通常不需要低电阻率(例如，0.01Ω-cm)的第一衬底101。
注意，一般情况下，能够调节所有厚度和尺寸以适应具体应用。还存在各种替代实施例。例如，TSV的突出TSV尖端是可选的。基本上齐平的TSV尖端能够与重定向层(redirect layer，RDL)一起使用以将TSV连接到TSV侧部的焊盘。RDL层能够形成在第一衬底101(例如，硅晶片)的底侧103上的电介质薄膜上。如果TSV尖端与底侧103(例如，Si)的表面齐平，那么它们将在薄氧化物(例如，约5000A厚)沉积并被图案化以重新暴露TSV之后轻微凹陷。
所公开的实施例提供若干显著优点。通过包括TSV并利用键合的盖件(例如，真空熔化键合的盖件)密封完全释放的MEMS结构，不需要使用具有等离子体沉积的覆盖层的牺牲释放层或密封释放孔。此外，用于谐振的MEMS电极120b由单晶材料(例如，单晶硅)形成。所公开的实施例能够以降低的成本实现小的管芯和封装件，因为容性MEMS传感器装置/管芯提供其自身的封装。
SOI限定的结构，例如形成MEMS电极120b的膜层120，通常具有良好的厚度均匀性以使装置匹配传感器阵列布置，并提供非常好的针对谐振器、滤波器等的匹配。与从常规释放层获得的密封相比，所公开的熔化键合提供出众的气密密封和更好的真空。一般为厚的晶片(例如，厚的Si晶片)的第三覆盖衬底将提供良好的机械隔离。
所公开的实施例能够用于形成半导体管芯，该管芯可以集成到各种组装流程中以形成各种不同的装置及相关产品。本领域技术人员将理解，在所要求保护的本发明的范围内，可以对所描述的实施例进行各种修改，并且许多其他实施例也是可能的。

Claims (18)

1.一种封装的容性微机电系统传感器装置，即封装的容性MEMS传感器装置，包括：
具有至少一个容性MEMS传感器单元的至少一个容性MEMS传感器元件，所述容性MEMS传感器单元包括：
第一衬底，其具有顶侧和多个穿透衬底通孔即多个TSV，所述顶侧包括其上的图案化电介质层，所述图案化电介质层包括厚电介质区域和薄电介质区域，所述多个TSV至少包括延伸所述第一衬底的整个厚度的暴露在所述第一衬底的底侧上的第一TSV和第二TSV；
第二衬底，其包括键合到所述厚电介质区域并在所述薄电介质区域上方以提供MEMS空腔的膜层和图案化金属层，所述膜层包括提供固定电极的固定部分和释放所述MEMS空腔上方的所述膜层的第一部分以提供MEMS电极的穿孔，其中所述多个TSV延伸所述第二衬底的整个厚度包括所述第一TSV通过所述MEMS电极的顶侧和所述第二TSV通过所述固定电极的顶侧，所述图案化金属层包括所述第一TSV的顶部上的金属盖件和所述第二TSV的顶部上的金属盖件，和
第三衬底，其具有包括内部空腔和给所述内部空腔加框的外部突出部分的底侧，其中所述第三衬底与扩散键合到所述厚电介质区域的所述突出部分键合，并且其中所述第三衬底与所述第一衬底一起真空密封所述MEMS电极。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述MEMS电极包括单晶硅。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个TSV包括电介质内衬和铜TSV填充物材料，并且其中所述多个TSV包括突出的TSV尖端，所述尖端从所述第一衬底的所述底侧突出。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一衬底具有的电阻率小于或等于0.1欧姆-厘米，所述装置进一步包括在所述第一衬底的底侧上的图案化金属层，其中所述第一衬底为所述容性MEMS传感器单元提供第三电极以能够实现所述容性MEMS传感器装置的三维即3D容性感测。
5.根据权利要求1所述的装置，其中所述容性MEMS传感器装置包括多个所述容性MEMS传感器元件，其中所述多个容性MEMS传感器元件的每个包括多个所述容性MEMS传感器单元，并且其中所述容性MEMS传感器元件通过接触所述第一TSV的相应一个是单独可寻址的。
6.根据权利要求5所述的装置，其中所述多个容性MEMS传感器元件的每个中的所述多个容性MEMS传感器单元的每个由将所述MEMS电极耦合在一起的所述膜层并联连接。
7.根据权利要求1所述的装置，所述第三衬底的顶侧为所述封装的容性MEMS传感器装置提供顶部。
8.一种形成容性微机电系统传感器装置即容性MEMS传感器装置的方法，所述传感器装置包括具有至少一个容性MEMS传感器单元的至少一个容性MEMS传感器元件，所述方法包括：
形成图案化电介质层，所述图案化电介质层包括在第一衬底的顶侧上的厚电介质区域和薄电介质区域；
将第二衬底键合到所述厚电介质区域以提供至少一个密封的MEMS空腔；
薄化所述第二衬底以减小所述第二衬底的厚度从而提供膜层；
刻蚀通孔通过所述膜层和所述厚电介质区域延伸到所述第一衬底中从而形成嵌入通孔；
形成电介质内衬，所述电介质内衬为所述第一衬底内的所述嵌入通孔加衬；
利用导电穿透衬底通孔填充物材料填充所述嵌入通孔以形成多个穿透衬底通孔即多个TSV，所述多个TSV延伸到所述膜层的至少顶部；
形成图案化金属盖层，所述图案化金属盖层包括在所述多个TSV的顶部上的金属盖件；
刻蚀沟槽通过所述膜层的区域，用于释放所述MEMS空腔上方的所述膜层的第一部分从而提供MEMS电极并限定固定电极；
键合第三衬底，所述第三衬底包括内部空腔和给所述内部空腔加框的外部突出部分，其中所述突出部分键合到所述厚电介质区域并与所述第一衬底一起真空密封所述MEMS电极；以及
在所述第一衬底的底侧上暴露所述多个TSV。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述键合所述第二衬底包括键合绝缘体上半导体衬底即SOI衬底的所述膜层，所述SOI衬底具有与所述膜层相对的柄状物和在所述柄状物和所述膜层之间的掩埋的电介质层；并且所述薄化所述第二衬底包括移除所述柄状物，进一步包括移除所述掩埋的电介质层，所述填充所述嵌入通孔。
10.根据权利要求8所述的方法，其中所述键合所述第二衬底和所述键合所述第三衬底两者包括真空熔化键合。
11.根据权利要求8所述的方法，其中所述形成图案化电介质层包括高压氧化生长工艺，即HiPOx生长工艺。
12.根据权利要求8所述的方法，其中所述第三衬底包括硅晶片。
13.根据权利要求8所述的方法，其中所述穿透衬底通孔填充物材料包括铜，进一步包括形成所述多个TSV的突出TSV尖端，其从所述第一衬底的所述底侧突出。
14.根据权利要求8所述的方法，其中所述第一衬底具有的电阻率小于或等于0.1欧姆-厘米，进一步包括在所述第一衬底的底侧上的图案化金属层，其中所述第一衬底为所述容性MEMS传感器单元提供第三电极以能够实现所述容性MEMS传感器装置的三维即3D容性感测。
15.根据权利要求8所述的方法，其中所述容性MEMS传感器装置包括多个所述容性MEMS传感器元件，其中所述多个容性MEMS传感器元件的每个包括多个所述容性MEMS传感器单元，并且其中所述容性MEMS传感器元件通过接触所述多个TSV的一个单独地可寻址。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述多个容性MEMS传感器元件的每个中的所述多个容性MEMS传感器单元的每个由将所述MEMS电极耦合在一起的所述膜层并联连接。
17.一种形成容性微机电系统传感器装置即容性MEMS传感器装置的方法，所述传感器装置包括具有至少一个容性MEMS传感器的至少一个容性MEMS元件，所述方法包括：
形成图案化电介质层，所述图案化电介质层包括在第一衬底的顶侧上的厚电介质区域和薄电介质区域；
将绝缘体上半导体衬底即SOI衬底的膜层键合到所述厚电介质区域以提供所述MEMS空腔，所述SOI衬底具有与所述膜层相对的柄状物和在所述柄状物和所述膜层之间的掩埋的电介质层；
移除所述SOI衬底的所述柄状物；
刻蚀通孔通过所述膜层和所述厚电介质区域延伸到所述第一衬底中以形成嵌入通孔；
形成电介质内衬，所述电介质内衬为所述衬底内的所述嵌入通孔加衬；
利用导电穿透衬底通孔填充物材料填充所述嵌入通孔以形成多个穿透衬底通孔，所述多个穿透衬底通孔延伸到所述膜层的至少顶部；
形成图案化金属盖层，所述图案化金属盖层包括在所述多个穿透衬底通孔的顶部上的金属盖件；
刻蚀沟槽通过所述膜层的区域，用于释放所述MEMS空腔上方的所述膜层的第一部分从而提供MEMS电极并限定固定电极；
键合第三衬底，所述第三衬底包括内部空腔和给所述内部空腔加框的外部突出部分，其中所述突出部分键合到所述厚电介质区域并与所述第一衬底一起真空密封所述MEMS电极；以及
在所述第一衬底的底侧上暴露所述多个穿透衬底通孔。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述键合所述膜层和所述键合所述第三衬底两者包括真空熔化键合。
CN201480010876.2A 2013-02-27 2014-02-27 容性mems传感器装置 Active CN105026905B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/779,160 US9470710B2 (en) 2013-02-27 2013-02-27 Capacitive MEMS sensor devices
US13/779,160 2013-02-27
PCT/US2014/018985 WO2014134291A1 (en) 2013-02-27 2014-02-27 Capacitive mems sensor devices

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105026905A true CN105026905A (zh) 2015-11-04
CN105026905B CN105026905B (zh) 2019-02-15

Family

ID=51387511

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480010876.2A Active CN105026905B (zh) 2013-02-27 2014-02-27 容性mems传感器装置

Country Status (4)

Country Link
US (2) US9470710B2 (zh)
EP (1) EP2989433A4 (zh)
CN (1) CN105026905B (zh)
WO (1) WO2014134291A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109216387A (zh) * 2017-07-05 2019-01-15 豪威科技股份有限公司 抗脱层半导体装置以及相关联的方法
CN109470397A (zh) * 2017-09-07 2019-03-15 德克萨斯仪器股份有限公司 基于腔的电磁信号输出的压力测量

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9351081B2 (en) * 2013-02-27 2016-05-24 Texas Instruments Incorporated Capacitive micromachined ultrasonic transducer (CMUT) with through-substrate via (TSV) substrate plug
CN103346099B (zh) * 2013-06-17 2016-08-24 华进半导体封装先导技术研发中心有限公司 基于红外技术的tsv晶圆减薄在线控制方法及系统
FR3015688B1 (fr) * 2013-12-20 2016-01-08 Commissariat Energie Atomique Capteur multi-sensoriel
JP5980463B1 (ja) * 2015-01-23 2016-08-31 三菱電機株式会社 セラミックス基板、接合体、モジュール、およびセラミックス基板の製造方法
JP2016170089A (ja) * 2015-03-13 2016-09-23 株式会社東芝 Ｍｅｍｓ装置及びｍｅｍｓシステム
US10317252B2 (en) * 2015-04-20 2019-06-11 Infineon Technologies Ag System and method for a capacitive sensor
US9969614B2 (en) * 2015-05-29 2018-05-15 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. MEMS packages and methods of manufacture thereof
US9778129B2 (en) * 2015-08-03 2017-10-03 DunAn Sensing, LLC Universal hermetically sealed button pressure sensor
US9987661B2 (en) 2015-12-02 2018-06-05 Butterfly Network, Inc. Biasing of capacitive micromachined ultrasonic transducers (CMUTs) and related apparatus and methods
CN107764459B (zh) * 2016-08-17 2020-04-21 苏州明皜传感科技有限公司 压力传感器以及其制造方法
US11097942B2 (en) * 2016-10-26 2021-08-24 Analog Devices, Inc. Through silicon via (TSV) formation in integrated circuits
US11496820B2 (en) * 2016-12-29 2022-11-08 Gmems Tech Shenzhen Limited MEMS device with quadrilateral trench and insert
KR102450580B1 (ko) 2017-12-22 2022-10-07 삼성전자주식회사 금속 배선 하부의 절연층 구조를 갖는 반도체 장치
US10998279B2 (en) 2018-08-27 2021-05-04 Infineon Technologies Ag On-chip integrated cavity resonator
CN110300361A (zh) * 2019-06-20 2019-10-01 钰太芯微电子科技（上海）有限公司 一种带无线充电线圈的mems麦克风
EP4316224A1 (en) * 2021-09-17 2024-02-07 IQM Finland Oy Chip fabrication method and product
WO2024011328A1 (en) * 2022-07-13 2024-01-18 The University Of British Columbia High speed manufacture of micro-electrical mechanical systems arrays

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1298110A (zh) * 1999-11-30 2001-06-06 朗迅科技公司 制造一种光学装置的方法
US20040077117A1 (en) * 2002-10-18 2004-04-22 Xiaoyi Ding Feedthrough design and method for a hermetically sealed microdevice
US20050082682A1 (en) * 2003-10-21 2005-04-21 Advanced Semiconductor Engineering, Inc. Prevention of contamination on bonding pads of wafer during SMT
CN101223633A (zh) * 2005-05-18 2008-07-16 科隆科技公司 穿过晶片的互连
US20090140357A1 (en) * 2007-10-18 2009-06-04 Mario Kupnik High-temperature electrostatic transducers and fabrication method
US20110187000A1 (en) * 2009-09-03 2011-08-04 Texas Instruments Incorporated Integrated Circuits Having TSVS Including Metal Gettering Dielectric Liners
CN102318041A (zh) * 2009-02-17 2012-01-11 埃托特克德国有限公司 用于电沉积铜的工艺,在穿硅通孔(tsv)中的芯片间、芯片到晶片间和晶片间的互连
US20120068302A1 (en) * 2010-09-17 2012-03-22 Texas Instruments Deutschland Gmbh Electronic device and method for direct mounting of passive components
CN102509844A (zh) * 2011-09-22 2012-06-20 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种微机械圆盘谐振器及制作方法
US8324006B1 (en) * 2009-10-28 2012-12-04 National Semiconductor Corporation Method of forming a capacitive micromachined ultrasonic transducer (CMUT)

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4889832A (en) 1987-12-23 1989-12-26 Texas Instruments Incorporated Method of fabricating an integrated circuit with metal interconnecting layers above and below active circuitry
US6384353B1 (en) * 2000-02-01 2002-05-07 Motorola, Inc. Micro-electromechanical system device
KR100370398B1 (ko) * 2000-06-22 2003-01-30 삼성전자 주식회사 전자 및 ｍｅｍｓ 소자의 표면실장형 칩 규모 패키징 방법
US6737740B2 (en) 2001-02-08 2004-05-18 Micron Technology, Inc. High performance silicon contact for flip chip
US7098117B2 (en) * 2002-10-18 2006-08-29 The Regents Of The University Of Michigan Method of fabricating a package with substantially vertical feedthroughs for micromachined or MEMS devices
US7576426B2 (en) * 2005-04-01 2009-08-18 Skyworks Solutions, Inc. Wafer level package including a device wafer integrated with a passive component
TW200644165A (en) * 2005-05-04 2006-12-16 Icemos Technology Corp Silicon wafer having through-wafer vias
WO2006123301A2 (en) * 2005-05-18 2006-11-23 Kolo Technologies, Inc. Micro-electro-mechanical transducers
US8007167B2 (en) 2005-09-30 2011-08-30 Silicon Laboratories Inc. Integrated electronic sensor
US7393758B2 (en) * 2005-11-03 2008-07-01 Maxim Integrated Products, Inc. Wafer level packaging process
DE102005058977A1 (de) 2005-12-09 2007-06-14 Atmel Germany Gmbh Transpondereinrichtung mit Mega-Pads
US7615834B2 (en) 2006-02-28 2009-11-10 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Capacitive micromachined ultrasonic transducer(CMUT) with varying thickness membrane
US7881565B2 (en) 2006-05-04 2011-02-01 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Device and method using asymmetric optical resonances
US8049326B2 (en) * 2007-06-07 2011-11-01 The Regents Of The University Of Michigan Environment-resistant module, micropackage and methods of manufacturing same
US7799678B2 (en) 2008-01-30 2010-09-21 Freescale Semiconductor, Inc. Method for forming a through silicon via layout
RU2511671C2 (ru) 2008-09-16 2014-04-10 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Емкостной микрообработанный ультразвуковой преобразователь
FR2939003B1 (fr) 2008-11-21 2011-02-25 Commissariat Energie Atomique Cellule cmut formee d'une membrane de nano-tubes ou de nano-fils ou de nano-poutres et dispositif d'imagerie acoustique ultra haute frequence comprenant une pluralite de telles cellules
RU2398195C1 (ru) 2009-08-26 2010-08-27 Евгений Михайлович Белозубов Способ изготовления нано- и микроэлектромеханической системы датчика давления и датчик давления на его основе
US8345508B2 (en) 2009-09-20 2013-01-01 General Electric Company Large area modular sensor array assembly and method for making the same
US8143704B2 (en) 2009-10-02 2012-03-27 Texas Instruments Incorporated Electronic assemblies including mechanically secured protruding bonding conductor joints
US8563345B2 (en) * 2009-10-02 2013-10-22 National Semiconductor Corporated Integration of structurally-stable isolated capacitive micromachined ultrasonic transducer (CMUT) array cells and array elements
RU2408857C1 (ru) 2009-11-16 2011-01-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенский государственный университет" (ПГУ) Датчик давления на основе нано- и микроэлектромеханической системы с частотным выходным сигналом
RU2463570C1 (ru) 2011-05-17 2012-10-10 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" Датчик давления тензорезистивного типа с тонкопленочной нано- и микроэлектромеханической системой
US9351081B2 (en) * 2013-02-27 2016-05-24 Texas Instruments Incorporated Capacitive micromachined ultrasonic transducer (CMUT) with through-substrate via (TSV) substrate plug
US9520811B2 (en) * 2013-02-27 2016-12-13 Texas Instruments Incorporated Capacitive micromachined ultrasonic transducer (CMUT) device with through-substrate via (TSV)
US8957504B2 (en) 2013-03-15 2015-02-17 IP Enval Consultant Inc. Integrated structure with a silicon-through via

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1298110A (zh) * 1999-11-30 2001-06-06 朗迅科技公司 制造一种光学装置的方法
US20040077117A1 (en) * 2002-10-18 2004-04-22 Xiaoyi Ding Feedthrough design and method for a hermetically sealed microdevice
US20050082682A1 (en) * 2003-10-21 2005-04-21 Advanced Semiconductor Engineering, Inc. Prevention of contamination on bonding pads of wafer during SMT
CN101223633A (zh) * 2005-05-18 2008-07-16 科隆科技公司 穿过晶片的互连
CN101578686A (zh) * 2005-05-18 2009-11-11 科隆科技公司 微机电装置的制造方法
US20090140357A1 (en) * 2007-10-18 2009-06-04 Mario Kupnik High-temperature electrostatic transducers and fabrication method
CN102318041A (zh) * 2009-02-17 2012-01-11 埃托特克德国有限公司 用于电沉积铜的工艺,在穿硅通孔(tsv)中的芯片间、芯片到晶片间和晶片间的互连
US20110187000A1 (en) * 2009-09-03 2011-08-04 Texas Instruments Incorporated Integrated Circuits Having TSVS Including Metal Gettering Dielectric Liners
US8324006B1 (en) * 2009-10-28 2012-12-04 National Semiconductor Corporation Method of forming a capacitive micromachined ultrasonic transducer (CMUT)
US20120068302A1 (en) * 2010-09-17 2012-03-22 Texas Instruments Deutschland Gmbh Electronic device and method for direct mounting of passive components
CN102509844A (zh) * 2011-09-22 2012-06-20 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种微机械圆盘谐振器及制作方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109216387A (zh) * 2017-07-05 2019-01-15 豪威科技股份有限公司 抗脱层半导体装置以及相关联的方法
CN109216387B (zh) * 2017-07-05 2022-05-06 豪威科技股份有限公司 抗脱层半导体装置以及相关联的方法
CN109470397A (zh) * 2017-09-07 2019-03-15 德克萨斯仪器股份有限公司 基于腔的电磁信号输出的压力测量

Also Published As

Publication number Publication date
EP2989433A4 (en) 2016-12-07
US10107830B2 (en) 2018-10-23
WO2014134291A1 (en) 2014-09-04
US20160363609A1 (en) 2016-12-15
CN105026905B (zh) 2019-02-15
US20140239979A1 (en) 2014-08-28
US9470710B2 (en) 2016-10-18
EP2989433A1 (en) 2016-03-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105026905A (zh) 容性mems传感器装置
EP2988883B1 (en) Capacitive micromachined ultrasonic transducer (cmut) with through-substrate via (tsv) substrate plug
US10967400B2 (en) Microfabricated ultrasonic transducer having individual cells with electrically isolated electrode sections
US10335827B2 (en) Ultrasonic transducer device with through-substrate via
TWI533438B (zh) 半導體設備、半導體結構、以及半導體結構之形成方法
US8563345B2 (en) Integration of structurally-stable isolated capacitive micromachined ultrasonic transducer (CMUT) array cells and array elements
CN103648967B (zh) 平面外间隔件限定的电极
JP2010012594A (ja) Ｍｅｍｓ／ｎｅｍｓ電気機械コンポーネントを製造する方法
US8679355B2 (en) MEMS element
TWI652728B (zh) 用於面外間隔體界定電極的磊晶式多晶矽蝕刻停止
EP3009793B1 (en) Method of fabricating piezoelectric mems device

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant