CN105575953A - 运动器件的连接部件及其形成方法和运动器件 - Google Patents

运动器件的连接部件及其形成方法和运动器件 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种运动器件的连接部件,包括:第一层,所述第一层包括至少一个凹槽;以及第二层,所述第二层包括至少一个凸起,其中,所述第一层和所述第二层键合,其中,所述凸起嵌入所述凹槽中。本发明还提供了一种形成连接部件的方法,包括:提供第一层和第二层;刻蚀所述第一层形成至少一个凹槽;以及键合所述第一层和所述第二层,其中,在键合过程中,所述第二层的材料被高温高压力压入所述第一层的所述凹槽中,从而形成嵌入所述凹槽中的凸起。本发明还提供了一种运动器件。所述连接部件可以有效地降低所述第一层和所述第二层之间形成气隙或空洞的概率,以形成良好的键合结构。进一步地,所述运动器件空腔的气密性可以得到有效地提高。

Description

运动器件的连接部件及其形成方法和运动器件
技术领域
本发明涉及半导体器件中的运动(motion)器件领域,特别涉及一种运动器件的连接部件以及其形成方法和一种运动器件。
背景技术
运动器件包括真空的空腔,所述空腔内包括悬空的多个活动部件。所述运动器件通过所述多个活动部件的位置变化来感知运动状态的改变。需要说明的是,所述空腔的气密性直接影响运动器件的Q特性(Qcharacteristic),所述Q特性是与空腔真空度及活动部件本身特征震动频率有关的参数。空腔气密性的维持取决于围绕在所述空腔周围的连接部件,如果所述连接部件形成良好的键合(bonding)结构,即在键合区域内没有气隙和空洞,所述空腔将会具备较好的气密性。其中,所述结构键合是在真空环境中形成的。
图1示出了现有的运动器件100的结构示意图。参考图1,所述现有的运动器件100包括:第一晶圆101、第二晶圆103、连接部件105以及活动部件107。其中,所述第一晶圆101和所述第二晶圆103通过所述连接部件105形成整体结构,所述整体结构中包括一个空腔109,所述活动部件107悬空在所述空腔109中。其中,所述连接部件105包括:第一层1051;以及与所述第一层1051键合的第二层1052。
现有技术中,所述第一层1051为锗金属层,所述第二层1052为铝金属层。所述连接部件105是由所述锗金属层和所述铝金属层通过共融键合形成的。具体说明的是,在高温高压力的环境下,将所述锗金属层和铝金属层压在一起。由于铝的熔点比锗低,铝会先融化,然后铝离子会被压入所述锗金属层,从而形成所述键合结构。然而,在键合过程中,所述锗金属层和铝金属层之间会存在没有被清除的污物,这些污物会附在两个金属层将要键合的表面上,从而使得键合后形成的所述连接部件105上产生气隙或空洞。这样的制造过程无法形成良好的键合结构,空气会进入所述空腔109,从而使得Q特性降低。
发明内容
本发明解决的问题是,现有技术中,无法形成良好的键合结构,使得空气会进入运动器件的空腔,从而使得Q特性降低。
为解决上述问题,本发明实施例提供一种运动器件的连接部件,包括:第一层,所述第一层包括至少一个凹槽;以及第二层,所述第二层包括至少一个凸起,其中,所述第一层和所述第二层键合,其中,所述凸起嵌入所述凹槽中。
可选地,所述连接部件的形状包括圆环或矩形环。
可选地,所述第一层或所述第二层的材料包括金属。
可选地,所述第一层的材料包括锗。
可选地,所述第二层的材料包括铝。
可选地,所述凹槽包括矩形凹槽、梯形凹槽、拱形凹槽、三角形凹槽或钩形凹槽。
可选地,所述凸起包括矩形凸起、梯形凸起、拱形凸起、三角形凸起或钩形凸起。
本发明实施例还提供了一种形成连接部件的方法,包括:提供第一层和第二层;刻蚀所述第一层形成至少一个凹槽;以及键合所述第一层和所述第二层,其中,在键合过程中,所述第二层的材料进入所述第一层的所述凹槽中,从而形成嵌入所述凹槽中的凸起。
可选地,刻蚀所述第一层形成所述至少一个凹槽包括:干法刻蚀所述第一层形成所述至少一个凹槽。
可选地,刻蚀所述第一层形成所述至少一个凹槽包括:湿法刻蚀所述第一层形成所述至少一个凹槽。
可选地,所述凹槽包括矩形凹槽、梯形凹槽、拱形凹槽、三角形凹槽或钩形凹槽。
本发明实施例还提供了一种运动器件,所述运动器件包括:第一晶圆;设置于所述第一晶圆下方的第二晶圆;上文中任一项所述的运动器件的连接部件,其中,所述连接部件用于连接所述第一晶圆和所述第二晶圆以形成空腔;以及位于所述空腔中的活动部件。
与现有技术相比,本发明实施例的技术方案具有以下优点:
在键合过程中,所述第二层的材料进入所述第一层的所述凹槽中,从而形成嵌入所述凹槽中的所述凸起,这样的制造过程可以有效地降低所述第一层和所述第二层之间形成气隙或空洞的概率,以形成良好的键合结构。
进一步地,使得所述运动器件的空腔具备较好的气密性。
进一步地,使得所述运动器件可以具备较好的Q特性。
附图说明
图1示出了现有的运动器件的结构示意图;
图2示出了现有的连接部件第一层的俯视剖面图;
图3示出了本发明实施例的连接部件第一层的俯视剖面图;
图4示出了本发明另一实施例的连接部件的平视剖面示意图;
图5示出了本发明另一实施例的连接部件的平视剖面示意图;
图6示出了本发明另一实施例的连接部件的平视剖面示意图;
图7示出了本发明实施例的形成连接部件的方法的流程图;以及
图8示出了本发明实施例的运动器件的结构示意图。
具体实施方式
参考图1,由背景技术可知,由于现有技术中形成的所述连接部件105上有气隙或空洞的缘故,无法形成良好的键合结构,使得空气会进入所述空腔109中,从而使得所述运动器件100的Q特性降低。
继续参考图1,本发明的发明人研究了现有技术中运动器件的连接部件105后,发现在现有的连接部件105中,所述第一层1051和所述第二层1052的键合面都为平面,这样在键合过程中,污物很容易附在所述第一层1051和所述第二层1052的键合面上,从而在键合后形成气隙或空洞,使外界的空气可以进入所述空腔109中,破坏所述空腔109中的真空环境。具体说明的是,所述第一层1051和所述第二层1052的键合面为所述第一层1051和所述第二层1052在键合过程中发生接触的表面。
图2示出了现有的连接部件第一层的俯视剖面图。图2所示的剖面即为图1中的所述第一层1051的键合面,所述第一层1051中的中空部分为图1中的所述空腔109。
基于以上研究,本发明实施例提供了一种运动器件的连接部件,所述连接部件包括:第一层,所述第一层包括至少一个凹槽;以及第二层,所述第二层包括至少一个凸起,其中,所述第一层和所述第二层键合,其中,所述凸起嵌入所述凹槽中。
需要说明的是,所述第一层上包括的所述凹槽的数量越多,在键合过程中,所述第一层和所述第二层之间形成气隙或空洞的概率就越小。
本发明实施例还提供了一种形成连接部件的方法,包括:提供第一层和第二层;刻蚀所述第一层形成至少一个凹槽;以及键合所述第一层和所述第二层,其中,在键合过程中,所述第二层的材料进入所述第一层的所述凹槽中,从而形成嵌入所述凹槽中的凸起。
此外,本发明实施例还提供了一种运动器件,所述运动器件包括:第一晶圆;设置于所述第一晶圆下方的第二晶圆;所述的运动器件的连接部件,其中,所述连接部件用于连接所述第一晶圆和所述第二晶圆以形成空腔;以及,位于所述空腔中的活动部件。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
需要说明的是,提供这些附图的目的是有助于理解本发明的实施例,而不应解释为对本发明的不当的限制。为了更清楚起见,图中所示尺寸并未按比例绘制,可能会做放大、缩小或其他改变。
图3示出了本发明实施例的连接部件300的第一层301的俯视剖面图。如图3,所述连接部件300呈矩形环状。此外,所述连接部件300中的中空部分为图1所示的所述空腔109。继续参考图3,所述第一层301包括凹槽3011。具体说明的是,由所述凹槽3011形成的图形形状和所述连接部件300的形状是一致的。
图4示出了本发明另一实施例的连接部件400的平视剖面示意图。所述连接部件400包括:第一层401,所述第一层包括至少一个凹槽4011;以及第二层403,所述第二层包括至少一个凸起4031,其中,所述第一层401和所述第二层403键合,其中,所述凸起4031嵌入所述凹槽4011中。
其中,所述第二层403材料的熔点小于所述第一层401材料的熔点。
其中,所述凹槽4011是矩形凹槽,所述凹槽4011是通过干法刻蚀形成的。
其中,所述凸起4031是矩形凸起。
具体说明的是,在键合过程中,由于所述第二层403材料的熔点小于所述第一层401材料的熔点,所述第二层403在高温高压力的环境下会先于所述第一层401融化并且被压入所述凹槽4011中,冷却后,形成所述凸起4031。
在一些实施例中,所述连接部件400的形状可以是圆环的或矩形环的。
在一些实施例中,所述第一层401或所述第二层403的材料可以是金属。
在一些实施例中,所述第一层401的材料可以是锗金属。
在一些实施例中,所述第二层403的材料可以是铝金属。
在一些实施例中,所述第一层401和所述第二层403是共融键合的。
图5示出了本发明另一实施例的连接部件500的平视剖面示意图。所述键合部500件包括:第一层501,所述第一层包括至少一个凹槽5011;以及第二层503,所述第二层包括至少一个凸起5031,其中,所述第一层501和所述第二层503键合,其中,所述凸起5031嵌入所述凹槽5011中。
其中,所述第二层503材料的熔点小于所述第一层501材料的熔点。
其中,所述凹槽5011是拱形凹槽,所述凹槽5011是通过湿法刻蚀形成的。
其中,所述凸起5031是拱形凸起。
具体说明的是,在键合过程中,由于所述第二层503材料的熔点小于所述第一层501材料的熔点,所述第二层503在高温高压力的环境下会先于所述第一层501融化并且被压入所述凹槽5011中,冷却后,形成所述凸起5031。
在一些实施例中,所述连接部件500的形状可以是圆环的或矩形环的。
在一些实施例中,所述第一层501或所述第二层503的材料可以是金属。
在一些实施例中,所述第一层501的材料可以是锗金属。
在一些实施例中,所述第二层503的材料可以是铝金属。
在一些实施例中,所述第一层501和所述第二层503是共融键合的。
图6示出了本发明另一实施例的连接部件600的平视剖面示意图。所述键合部600件包括:第一层601,所述第一层包括至少一个凹槽6011;以及第二层603,所述第二层包括至少一个凸起6031,其中,所述第一层601和所述第二层603键合,其中,所述凸起6031嵌入所述凹槽6011中。
其中,所述第二层603材料的熔点小于所述第一层601材料的熔点。
其中,所述凹槽6011是钩形凹槽,本发明实施例所谓的钩形,是指该形状至少由两个部分组成,而且所述两个部分相互连接并具有不同的延伸方向。换句话说,所述钩形是弯折的形状。所述凹槽6011是通过特定的刻蚀工艺形成的。例如:所述第一层601由第一子层和第二子层构成的;这样形成所述凹槽6011的方法包括:在所述第一子层上刻蚀第一凹槽;填充所述第一凹槽;在所述第一子层上沉淀所述第二子层;在第二子层上刻蚀第二凹槽,其中,所述第二凹槽的宽度小于所述第一凹槽的宽度;以及去除在所述第一凹槽内的填充物。
其中,所述凸起6031是钩形凸起。
具体说明的是,在键合过程中,由于所述第二层603材料的熔点小于所述第一层601材料的熔点,所述第二层603在高温高压力的环境下会先于所述第一层601融化并且被压入所述凹槽6011中,冷却后,形成所述凸起6031。
在一些实施例中,所述连接部件600的形状可以是圆环的或矩形环的。
在一些实施例中,所述第一层601或所述第二层503的材料可以是金属。
在一些实施例中,所述第一层601的材料可以是锗金属。
在一些实施例中,所述第二层603的材料可以是铝金属。
在一些实施例中,所述第一层601和所述第二层603是共融键合的。
在其它的一些实施例中,所述凹槽的形状还可以是梯形、三角形等其它几何图形的。
本发明实施例还提供一种形成连接部件的方法700。参考图7,所述形成连接部件的方法700包括:
701:提供第一层和第二层;
703:刻蚀所述第一层形成至少一个凹槽;以及
705:键合所述第一层和所述第二层,其中,在键合过程中,所述第二层的材料进入所述第一层的所述凹槽中,从而形成嵌入所述凹槽中的凸起。
其中,所述第二层材料的熔点小于所述第一层材料的熔点。
在一些实施例中,所述第一层或所述第二层的材料可以是金属。
在一些实施例中,所述第一层的材料可以是锗金属。
在一些实施例中,所述第二层的材料可以是铝金属。
在一些实施例中,刻蚀所述第一层形成所述至少一个凹槽包括:干法刻蚀所述第一层形成所述至少一个凹槽。
在一些实施例中,刻蚀所述第一层形成所述至少一个凹槽包括:湿法刻蚀所述第一层形成所述至少一个凹槽。
在一些实施例中,所述凹槽包括矩形凹槽、梯形凹槽、拱形凹槽、三角形凹槽或钩形凹槽。
在一些实施例中,所述第一层和所述第二层是共融键合的。
需要说明的是,所述共融键合在高温高压力的环境下,将所述第一层和所述第二层压在一起。由于第二层材料的熔点比所述第一层材料的熔点低,所以所述第二层会先于所述第一层融化,然后被压入所述第一层,从而形成所述连接部件。
本发明实施例提供的连接部件及其形成方法可以有效地降低第一层和第二层之间形成气隙或空洞的概率,从而形成良好的键合结构。
本发明实施例还提供了一种运动器件。图8示出了本发明实施例的运动器件800的结构示意图。所述运动器件800包括:第一晶圆801;设置于所述第一晶圆801下方的第二晶圆803;本发明实施例中任一项所述的运动器件的连接部件805,其中,所述连接部件805用于连接所述第一晶圆801和所述第二晶圆803以形成空腔809;以及位于所述空腔809中的多个活动部件807。
其中,所述多个活动部件807在所述空腔809中悬空。
与现有技术中的所述运动器件100相比,经过改进的所述连接部件805可以使所述运动器件800的所述空腔809具有更好的气密性,从而使得所述运动器件800具备较好的Q特性。
虽然本发明披露如上,但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员,在不脱离本发明的精神和范围内,均可作各种更动与修改,因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (12)

1.一种运动器件的连接部件,其特征在于,包括:第一层,所述第一层包括至少一个凹槽;以及第二层,所述第二层包括至少一个凸起,其中,所述第一层和所述第二层键合,其中,所述凸起嵌入所述凹槽中。
2.如权利要求1所述的连接部件,其特征在于,所述连接部件的形状包括圆环或矩形环。
3.如权利要求1所述的连接部件,其特征在于,所述第一层或所述第二层的材料包括金属。
4.如权利要求1所述的连接部件,其特征在于,所述第一层的材料包括锗。
5.如权利要求1所述的连接部件,其特征在于,所述第二层的材料包括铝。
6.如权利要求1所述的连接部件,其特征在于,所述凹槽包括矩形凹槽、梯形凹槽、拱形凹槽、三角形凹槽或钩形凹槽。
7.如权利要求1所述的连接部件,其特征在于,所述凸起包括矩形凸起、梯形凸起、拱形凸起、三角形凸起或钩形凸起。
8.一种形成连接部件的方法,其特征在于,包括:提供第一层和第二层;刻蚀所述第一层形成至少一个凹槽;以及键合所述第一层和所述第二层,其中,在键合过程中,所述第二层的材料进入所述第一层的所述凹槽中,从而形成嵌入所述凹槽中的凸起。
9.如权利要求8所述的形成连接部件的方法,其特征在于,刻蚀所述第一层形成所述至少一个凹槽包括:干法刻蚀所述第一层形成所述至少一个凹槽。
10.如权利要求8所述的形成连接部件的方法,其特征在于,刻蚀所述第一层形成所述至少一个凹槽包括:湿法刻蚀所述第一层形成所述至少一个凹槽。
11.如权利要求8所述的形成连接部件的方法,其特征在于,所述凹槽包括矩形凹槽、梯形凹槽、拱形凹槽、三角形凹槽或钩形凹槽。
12.一种运动器件,其特征在于,包括:第一晶圆;设置于所述第一晶圆下方的第二晶圆;如权利要求1至7中任一项所述的运动器件的连接部件,其中,所述连接部件用于连接所述第一晶圆和所述第二晶圆以形成空腔;以及位于所述空腔中的活动部件。
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