CN112938894A - 一种多层次立体化的mems器件抗冲击防护结构的制备方法 - Google Patents
一种多层次立体化的mems器件抗冲击防护结构的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112938894A CN112938894A CN202110264919.1A CN202110264919A CN112938894A CN 112938894 A CN112938894 A CN 112938894A CN 202110264919 A CN202110264919 A CN 202110264919A CN 112938894 A CN112938894 A CN 112938894A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mems device
- layer
- silicon
- silicon wafer
- protection structure
- 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.)
- Pending
Links
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 63
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 63
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 60
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 51
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 40
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 18
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 17
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 12
- 230000008719 thickening Effects 0.000 claims description 12
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 7
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 5
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- UQZIWOQVLUASCR-UHFFFAOYSA-N alumane;titanium Chemical compound [AlH3].[Ti] UQZIWOQVLUASCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 claims 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims 9
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005253 cladding Methods 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 8
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 1
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- B81B7/0009—Structural features, others than packages, for protecting a device against environmental influences
- B81B7/0016—Protection against shocks or vibrations, e.g. vibration damping
-
- 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
- B81B7/02—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems containing distinct electrical or optical devices of particular relevance for their function, e.g. microelectro-mechanical systems [MEMS]
-
- 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
- B81C1/00269—Bonding of solid lids or wafers to the substrate
-
- 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
- B81B2201/0228—Inertial sensors
- B81B2201/0235—Accelerometers
-
- 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
- B81B2201/0228—Inertial sensors
- B81B2201/0242—Gyroscopes
Abstract
本发明涉及MEMS器件的抗冲击防护技术,具体是一种多层次立体化的MEMS器件抗冲击防护结构的制备方法。本发明解决了冲击过程中产生的应力波容易导致MEMS器件无法正常工作的问题。一种多层次立体化的MEMS器件抗冲击防护结构的制备方法,该方法是采用如下步骤实现的:步骤一:溅射第一金属电极层;步骤二:刻蚀形成硅凹槽;步骤三:将硅片的下表面与玻璃基底的上表面键合;步骤四:对硅片进行减薄;步骤五:释放MEMS器件的硅微结构;步骤六:刻蚀形成玻璃凹槽,刻蚀形成玻璃通孔;步骤七:将玻璃盖板的下表面与硅片的上表面键合;步骤八:溅射第二金属电极层;步骤九:包覆应力波内阻隔层;步骤十:包覆应力波外阻隔层。本发明适用于MEMS器件的抗冲击防护。
Description
技术领域
本发明涉及MEMS器件的抗冲击防护技术,具体是一种多层次立体化的MEMS器件抗冲击防护结构的制备方法。
背景技术
当MEMS器件应用于高冲击环境时,冲击过程中产生的应力波一方面容易导致MEMS器件的键合面发生分层,另一方面容易导致MEMS器件与外部引线之间的焊点发生断裂,由此一方面容易导致MEMS器件发生结构损坏,另一方面容易导致MEMS器件发生电气连接失效,从而容易导致MEMS器件无法正常工作。基于此,有必要发明一种多层次立体化的MEMS器件抗冲击防护结构的制备方法,以解决冲击过程中产生的应力波容易导致MEMS器件无法正常工作的问题。
发明内容
本发明为了解决冲击过程中产生的应力波容易导致MEMS器件无法正常工作的问题,提供了一种多层次立体化的MEMS器件抗冲击防护结构的制备方法。
本发明是采用如下技术方案实现的:
一种多层次立体化的MEMS器件抗冲击防护结构的制备方法,该方法是采用如下步骤实现的:
步骤一:选取玻璃基底,并在玻璃基底的上表面溅射第一金属电极层;
步骤二:选取硅片,并在硅片的下表面刻蚀形成硅凹槽;
步骤三:将硅片的下表面与玻璃基底的上表面键合;
步骤四:对硅片进行减薄;
步骤五:在硅片的上表面和硅凹槽的槽底之间刻蚀形成硅通孔,由此释放MEMS器件的硅微结构;
步骤六:选取玻璃盖板,并在玻璃盖板的下表面刻蚀形成玻璃凹槽,然后在玻璃盖板的上表面和下表面之间刻蚀形成玻璃通孔;
步骤七:将玻璃盖板的下表面与硅片的上表面键合;
步骤八:在玻璃通孔的孔壁和上端孔口边缘溅射第二金属电极层;
步骤九:在玻璃基底的下表面包覆由微叠层复合材料制成的应力波内阻隔层;
步骤十:在应力波内阻隔层的下表面和侧面、玻璃基底的侧面、硅片的侧面、玻璃盖板的侧面和上表面包覆由剪切增稠液体制成的应力波外阻隔层,并在应力波外阻隔层上开设与第二金属电极层位置对应的引线通孔,由此制得一种多层次立体化的MEMS器件抗冲击防护结构。
所述步骤一至步骤八的作用在于形成MEMS器件的敏感结构,其结构形式并不限于玻璃基底-硅微结构-玻璃盖板,也可为硅基底-硅微结构-硅盖板(只要包括基底、硅微结构、盖板即可)。
本发明所制产品(即一种多层次立体化的MEMS器件抗冲击防护结构)的工作过程如下:当MEMS器件应用于高冲击环境时,先由应力波外阻隔层利用剪切增稠液体的材料特性对冲击过程中产生的应力波进行阻隔(具体阻隔原理为:当应力波作用于剪切增稠液体时,剪切增稠液体的黏度急剧增大,由此变得粘稠,从而吸收并阻隔应力波),再由应力波内阻隔层利用微叠层复合材料的材料特性对冲击过程中产生的应力波进行阻隔(具体阻隔原理为:当应力波作用于微叠层复合材料时,应力波在层与层之间的接触面发生部分反射,由此逐层减弱应力波的透射,从而达到逐层阻隔应力波的目的),由此有效减弱了应力波对MEMS器件的硅微结构的影响,从而一方面有效防止了MEMS器件的键合面发生分层,另一方面有效防止了MEMS器件与外部引线之间的焊点发生断裂,进而一方面有效防止了MEMS器件发生结构损坏,另一方面有效防止了MEMS器件发生电气连接失效,最终有效保证了MEMS器件的正常工作。
基于上述过程,本发明所制产品基于应力波外阻隔层、应力波内阻隔层对应力波的共同阻隔,实现了对MEMS器件进行多层次、立体化的抗冲击防护,由此满足了MEMS器件对抗高过载的要求。
本发明有效解决了冲击过程中产生的应力波容易导致MEMS器件无法正常工作的问题,适用于MEMS器件的抗冲击防护。
附图说明
图1是本发明中步骤一的示意图。
图2是本发明中步骤二的示意图。
图3是本发明中步骤三的示意图。
图4是本发明中步骤四的示意图。
图5是本发明中步骤五的示意图。
图6是本发明中步骤六的示意图。
图7是本发明中步骤七的示意图。
图8是本发明中步骤八的示意图。
图9是本发明中步骤九的示意图。
图10是本发明中步骤十的示意图。
图11是图10的俯视图。
图中:1-玻璃基底,2-第一金属电极层,3-硅片,4-玻璃盖板,5-第二金属电极层,6-应力波内阻隔层,7-应力波外阻隔层。
具体实施方式
一种多层次立体化的MEMS器件抗冲击防护结构的制备方法,该方法是采用如下步骤实现的:
步骤一:选取玻璃基底1,并在玻璃基底1的上表面溅射第一金属电极层2;
步骤二:选取硅片3,并在硅片3的下表面刻蚀形成硅凹槽;
步骤三:将硅片3的下表面与玻璃基底1的上表面键合;
步骤四:对硅片3进行减薄;
步骤五:在硅片3的上表面和硅凹槽的槽底之间刻蚀形成硅通孔,由此释放MEMS器件的硅微结构;
步骤六:选取玻璃盖板4,并在玻璃盖板4的下表面刻蚀形成玻璃凹槽,然后在玻璃盖板4的上表面和下表面之间刻蚀形成玻璃通孔;
步骤七:将玻璃盖板4的下表面与硅片3的上表面键合;
步骤八:在玻璃通孔的孔壁和上端孔口边缘溅射第二金属电极层5;
步骤九:在玻璃基底1的下表面包覆由微叠层复合材料制成的应力波内阻隔层6;
步骤十:在应力波内阻隔层6的下表面和侧面、玻璃基底1的侧面、硅片3的侧面、玻璃盖板4的侧面和上表面包覆由剪切增稠液体制成的应力波外阻隔层7,并在应力波外阻隔层7上开设与第二金属电极层5位置对应的引线通孔,由此制得一种多层次立体化的MEMS器件抗冲击防护结构。
所述步骤二中,采用干法刻蚀工艺在硅片3的下表面刻蚀形成硅凹槽。
所述步骤三中,在真空环境下采用阳极键合工艺将硅片3的下表面与玻璃基底1的上表面键合。
所述步骤五中,采用干法刻蚀工艺在硅片3的上表面和硅凹槽的槽底之间刻蚀形成硅通孔。
所述步骤七中,在真空环境下采用阳极键合工艺将玻璃盖板4的下表面与硅片3的上表面键合。
所述硅片3为低阻硅片。
所述微叠层复合材料由多层材料按照弹性模量与密度的乘积自下而上依次减小的顺序叠加而成。
所述微叠层复合材料为钛-铝微叠层复合材料(并不限于钛-铝微叠层复合材料)。
所述剪切增稠液体为TBS剪切增稠液体(并不限于TBS剪切增稠液体)。
所述MEMS器件为MEMS陀螺仪或MEMS加速度计。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式,但是本领域的技术人员应当理解,这些仅是举例说明,本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下,可以对这些实施方式作出多种变更或修改,但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种多层次立体化的MEMS器件抗冲击防护结构的制备方法,其特征在于:该方法是采用如下步骤实现的:
步骤一:选取玻璃基底(1),并在玻璃基底(1)的上表面溅射第一金属电极层(2);
步骤二:选取硅片(3),并在硅片(3)的下表面刻蚀形成硅凹槽;
步骤三:将硅片(3)的下表面与玻璃基底(1)的上表面键合;
步骤四:对硅片(3)进行减薄;
步骤五:在硅片(3)的上表面和硅凹槽的槽底之间刻蚀形成硅通孔,由此释放MEMS器件的硅微结构;
步骤六:选取玻璃盖板(4),并在玻璃盖板(4)的下表面刻蚀形成玻璃凹槽,然后在玻璃盖板(4)的上表面和下表面之间刻蚀形成玻璃通孔;
步骤七:将玻璃盖板(4)的下表面与硅片(3)的上表面键合;
步骤八:在玻璃通孔的孔壁和上端孔口边缘溅射第二金属电极层(5);
步骤九:在玻璃基底(1)的下表面包覆由微叠层复合材料制成的应力波内阻隔层(6);
步骤十:在应力波内阻隔层(6)的下表面和侧面、玻璃基底(1)的侧面、硅片(3)的侧面、玻璃盖板(4)的侧面和上表面包覆由剪切增稠液体制成的应力波外阻隔层(7),并在应力波外阻隔层(7)上开设与第二金属电极层(5)位置对应的引线通孔,由此制得一种多层次立体化的MEMS器件抗冲击防护结构。
2.根据权利要求1所述的一种多层次立体化的MEMS器件抗冲击防护结构的制备方法,其特征在于:所述步骤二中,采用干法刻蚀工艺在硅片(3)的下表面刻蚀形成硅凹槽。
3.根据权利要求1所述的一种多层次立体化的MEMS器件抗冲击防护结构的制备方法,其特征在于:所述步骤三中,在真空环境下采用阳极键合工艺将硅片(3)的下表面与玻璃基底(1)的上表面键合。
4.根据权利要求1所述的一种多层次立体化的MEMS器件抗冲击防护结构的制备方法,其特征在于:所述步骤五中,采用干法刻蚀工艺在硅片(3)的上表面和硅凹槽的槽底之间刻蚀形成硅通孔。
5.根据权利要求1所述的一种多层次立体化的MEMS器件抗冲击防护结构的制备方法,其特征在于:所述步骤七中,在真空环境下采用阳极键合工艺将玻璃盖板(4)的下表面与硅片(3)的上表面键合。
6.根据权利要求1所述的一种多层次立体化的MEMS器件抗冲击防护结构的制备方法,其特征在于:所述硅片(3)为低阻硅片。
7.根据权利要求1所述的一种多层次立体化的MEMS器件抗冲击防护结构的制备方法,其特征在于:所述微叠层复合材料由多层材料按照弹性模量与密度的乘积自下而上依次减小的顺序叠加而成。
8.根据权利要求1所述的一种多层次立体化的MEMS器件抗冲击防护结构的制备方法,其特征在于:所述微叠层复合材料为钛-铝微叠层复合材料。
9.根据权利要求1所述的一种多层次立体化的MEMS器件抗冲击防护结构的制备方法,其特征在于:所述剪切增稠液体为TBS剪切增稠液体。
10.根据权利要求1所述的一种多层次立体化的MEMS器件抗冲击防护结构的制备方法,其特征在于:所述MEMS器件为MEMS陀螺仪或MEMS加速度计。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110264919.1A CN112938894A (zh) | 2021-03-11 | 2021-03-11 | 一种多层次立体化的mems器件抗冲击防护结构的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110264919.1A CN112938894A (zh) | 2021-03-11 | 2021-03-11 | 一种多层次立体化的mems器件抗冲击防护结构的制备方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN112938894A true CN112938894A (zh) | 2021-06-11 |
Family
ID=76229352
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202110264919.1A Pending CN112938894A (zh) | 2021-03-11 | 2021-03-11 | 一种多层次立体化的mems器件抗冲击防护结构的制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN112938894A (zh) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102367165A (zh) * | 2011-08-31 | 2012-03-07 | 华东光电集成器件研究所 | 一种基于soi的mems器件电极互连方法 |
CN105293428A (zh) * | 2015-10-19 | 2016-02-03 | 北京航天控制仪器研究所 | 一种mems器件的全硅化圆片级真空封装方法及封装器件 |
CN107963609A (zh) * | 2017-11-16 | 2018-04-27 | 北京航天控制仪器研究所 | 一种基于阳极键合的全硅mems圆片级真空封装方法 |
CN109470229A (zh) * | 2018-10-25 | 2019-03-15 | 北京航天控制仪器研究所 | 一种硅微惯性传感器抗冲击面外止挡结构 |
CN110182753A (zh) * | 2019-04-19 | 2019-08-30 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 高灵敏度加速度传感器结构的制作方法 |
CN112259510A (zh) * | 2020-10-23 | 2021-01-22 | 中北大学 | 高过载环境中工作的传感器封装防护结构及其制备方法 |
-
2021
- 2021-03-11 CN CN202110264919.1A patent/CN112938894A/zh active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102367165A (zh) * | 2011-08-31 | 2012-03-07 | 华东光电集成器件研究所 | 一种基于soi的mems器件电极互连方法 |
CN105293428A (zh) * | 2015-10-19 | 2016-02-03 | 北京航天控制仪器研究所 | 一种mems器件的全硅化圆片级真空封装方法及封装器件 |
CN107963609A (zh) * | 2017-11-16 | 2018-04-27 | 北京航天控制仪器研究所 | 一种基于阳极键合的全硅mems圆片级真空封装方法 |
CN109470229A (zh) * | 2018-10-25 | 2019-03-15 | 北京航天控制仪器研究所 | 一种硅微惯性传感器抗冲击面外止挡结构 |
CN110182753A (zh) * | 2019-04-19 | 2019-08-30 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 高灵敏度加速度传感器结构的制作方法 |
CN112259510A (zh) * | 2020-10-23 | 2021-01-22 | 中北大学 | 高过载环境中工作的传感器封装防护结构及其制备方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI594369B (zh) | 與互補式金屬氧化物半導體相容的晶圓接合層及製程 | |
US7786573B2 (en) | Packaging chip having interconnection electrodes directly connected to plural wafers | |
KR101992535B1 (ko) | 높은 시일 수율을 위한 다층 밀봉 필름 | |
JP2012204443A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
TW202008043A (zh) | 陣列基板及其製造方法,及應用此陣列基板的顯示裝置及其製造方法 | |
CN110127592B (zh) | Mems感知器结构及其制造方法 | |
CN112938894A (zh) | 一种多层次立体化的mems器件抗冲击防护结构的制备方法 | |
JP5028968B2 (ja) | 半導体装置、積層型半導体装置およびインターポーザ基板 | |
JP7004003B2 (ja) | 回路モジュール | |
US8048772B2 (en) | Substrate bonding method and electronic component thereof | |
KR20180110448A (ko) | 전자 부품 및 시스템 인 패키지 | |
CN105486445B (zh) | 压力传感器以及其制造方法 | |
CN105023915B (zh) | 堆栈式封装件的制法 | |
JP6263859B2 (ja) | 貫通電極基板の製造方法、貫通電極基板、および半導体装置 | |
KR101145664B1 (ko) | 플립칩 본딩을 통한 3차원 적층 패키지 및 그 제조방법 | |
CN111591951B (zh) | 一种超声传感器结构及其制造方法 | |
JP5344036B2 (ja) | 回路基板及びその製造方法 | |
KR100744700B1 (ko) | 반도체장치 | |
CN110071047B (zh) | 一种微系统集成应用的硅基转接板制作方法 | |
CN102820268A (zh) | 键合结构及其制备方法 | |
US10490550B1 (en) | Larger-area integrated electrical metallization dielectric structures with stress-managed unit cells for more capable extreme environment semiconductor electronics | |
CN111725402B (zh) | 电容阻挡层结构及阻挡层结构的制备方法 | |
CN113823615B (zh) | 电容式隔离芯片 | |
KR20080016340A (ko) | 관통전극 형성방법, 이를 이용한 멤스 구조물 및 그제조방법 | |
US7765870B2 (en) | Acceleration sensor and method of manufacturing the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |