本公開涉及具有防潮接觸墊的微機電器件及其制造方法。特別地，所考慮的慣性mems器件包括一個或多個慣性傳感器，諸如加速計和/或陀螺儀，該慣性傳感器形成在至少一個硅結(jié)構(gòu)層中并且限定至少一個可移動結(jié)構(gòu)?？梢苿咏Y(jié)構(gòu)通常在延伸平面中具有主延伸部，并且在平面內(nèi)或平面外可移動。

背景技術(shù)：

1、眾所周知，這種類型的慣性型mems器件越來越多地用于消費品、汽車和工業(yè)應(yīng)用，它們通常將兩個或更多個慣性傳感器集成在相同管芯中并且與相關(guān)控制電路封裝在一起，通常形成在單獨的管芯中并且形成asic(專用集成電路)。

2、這些器件通過接觸墊連接到外部(例如，連接到asic和/或其他外部設(shè)備)。

3、例如，圖1示出了形成電容型三軸加速度計的慣性型mems器件(以下簡稱慣性器件1)。

4、慣性器件1包括第一敏感部分2、第二敏感部分3和第三敏感部分4。敏感部分2至4包括可移動結(jié)構(gòu)，該可移動結(jié)構(gòu)具有平行于笛卡爾參考系xyz的xy平面的基本平面的延伸部。

5、特別地，在所示的慣性器件1中，第一敏感部分2用于檢測沿著笛卡爾參考系xyz的第一橫軸x的振蕩；第二敏感部分3用于檢測沿著笛卡爾參考系xyz的第二橫軸y的振蕩；第三敏感部分4用于檢測沿著笛卡爾參考系xyz的縱軸z的振蕩。

6、例如，如圖2的放大細(xì)節(jié)所示，慣性mems器件2可以形成在半導(dǎo)體材料的管芯7中，包括例如單晶硅的基板8；疊加在基板7上的例如氧化硅的絕緣層9；疊加在絕緣層9上的例如單晶硅或多晶硅的結(jié)構(gòu)層10；以及疊加和附接到結(jié)構(gòu)層10的例如單晶硅的蓋11。

7、結(jié)構(gòu)層10形成可移動結(jié)構(gòu)15(例如，敏感部分2至4的懸置質(zhì)量和可移動電極)和固定結(jié)構(gòu)16(例如，敏感部分2至4的固定電極、外圍固定結(jié)構(gòu)和可移動結(jié)構(gòu)的錨定區(qū)域)。

8、可移動結(jié)構(gòu)15懸置在基板8和絕緣層9上方一定距離處，并且在距蓋11一定距離處延伸，以便能夠自由或以有限方式移動。

9、結(jié)構(gòu)層10還在連接部分19中形成連接結(jié)構(gòu)17(圖1)。連接結(jié)構(gòu)17(另見圖2)在此處呈柱狀，通過溝槽20彼此分隔開并且與結(jié)構(gòu)層10的其余部分分隔開，該溝槽在此處被示出為空的，但可以填充有至少部分絕緣的材料和層，以實現(xiàn)其電絕緣。

10、通常由諸如鋁al、金au、銅cu或鋁銅alcu等金屬制成的焊接層18在每個連接結(jié)構(gòu)17上延伸。

11、例如摻雜多晶硅的導(dǎo)電軌道21在絕緣層9上方在固定結(jié)構(gòu)16與相應(yīng)連接結(jié)構(gòu)17之間延伸，用于偏置可移動結(jié)構(gòu)15和固定結(jié)構(gòu)16以及用于交換信號。

12、另外的導(dǎo)電軌道(未示出)也可以至少部分在結(jié)構(gòu)層10上延伸，可能通過同樣未示出的介電層與結(jié)構(gòu)層10電絕緣。

13、圖2進(jìn)一步示出了絕緣區(qū)域22在絕緣層9上(此處是在慣性器件1的外圍區(qū)域中)延伸。

14、在安裝在連接支架(例如，印刷電路板)上，并且將連接結(jié)構(gòu)17連接到外部設(shè)備、線路和連接器(例如，通過未示出的電線)之后，慣性器件1通常被封裝在絕緣材料(諸如樹脂)的保護(hù)殼體中，特別是當(dāng)它們打算在惡劣環(huán)境中工作時。

15、然而，通常用于所考慮的慣性器件的樹脂封裝不是完全密封的，并且可以允許濕氣通過，例如在存在復(fù)雜幾何形狀和在靠近連接結(jié)構(gòu)17的情況下。然而，濕度的存在可能會影響器件的電氣特性，并且最重要的是，確定其隨時間的變化(漂移現(xiàn)象)，這會影響慣性器件的可靠性。

16、事實上，例如在加速度計和陀螺儀中，連接結(jié)構(gòu)17之間的電容、特別是連接到可移動質(zhì)量(轉(zhuǎn)子)的結(jié)構(gòu)與檢測電極之間的電容會影響慣性器件的偏移。

17、在這些器件中，這些無源電容在最終測試步驟中進(jìn)行校準(zhǔn)，并且器件參數(shù)根據(jù)初始條件進(jìn)行微調(diào)。

18、然而，連接結(jié)構(gòu)17的當(dāng)前幾何形狀和尺寸(特別是當(dāng)在傳感器的機械和電氣結(jié)構(gòu)的限定之后去除的犧牲區(qū)域上使用多晶硅沉積工藝而制造時)可能會在操作過程中導(dǎo)致濕滴滲透，并且隨時間顯著改變器件的電氣特性。

19、為了進(jìn)一步理解，參考圖3a，該圖示出了慣性器件1在連接結(jié)構(gòu)17的區(qū)域中的截面。

20、圖3a還示出了封裝材料，也稱為填料，并且由25指示，該封裝材料覆蓋慣性器件1的表面并且在連接結(jié)構(gòu)17之間延伸。由于當(dāng)前結(jié)構(gòu)的當(dāng)前尺寸(其中結(jié)構(gòu)層10的厚度甚至為30μm)，封裝材料25可能含有空氣或氣體氣泡，如圖3a中的26所示?？諝鈿馀?6阻止填充材料完全填充連接結(jié)構(gòu)17之間的空間，并且可能影響連接結(jié)構(gòu)17之間的電阻率和電容，如圖3a中的電阻27和電容28所示。

21、如前所述，在最終測試步驟中，對慣性器件1進(jìn)行校準(zhǔn)，以考慮電阻27和電容28的值。

22、然而，在器件的使用壽命期間，當(dāng)暴露于潮濕環(huán)境時，微小的水滴可能會滲透到非密封的封裝材料25內(nèi)部，并且改變兩個連接結(jié)構(gòu)17之間的電容。

23、例如，圖3b示出了與連接結(jié)構(gòu)17接觸的水滴30的存在。

24、連接結(jié)構(gòu)17之間的空間中水滴30的存在不僅改變上述連接結(jié)構(gòu)17之間的電容，還可能導(dǎo)致器件出現(xiàn)災(zāi)難性狀況。

25、事實上，水滴可能會使兩個相鄰連接結(jié)構(gòu)17短路，特別是在結(jié)構(gòu)越來越小和越來越緊密的電流器件中，和/或可能導(dǎo)致電流泄漏，特別是當(dāng)它們到達(dá)導(dǎo)電軌道21時。

26、由于水滴無法逃逸，這種情況只會隨時間而惡化，以使慣性器件不可靠或甚至無法使用。

27、為了克服這個問題，可以創(chuàng)建完全圍繞連接結(jié)構(gòu)17的鈍化結(jié)構(gòu)，例如通過形成圍繞個體連接結(jié)構(gòu)17的單獨溝槽、用介電層(例如，氧化硅)涂覆溝槽并且用硅填充溝槽。然而，這種解決方案需要增加連接結(jié)構(gòu)17所需要的面積，這與當(dāng)前的小型化趨勢相沖突。

28、替代地，在最終制造步驟中，可以研究不同連接結(jié)構(gòu)，去除結(jié)構(gòu)層中形成的柱狀區(qū)域，但這種解決方案除了附加制造步驟外，還需要降低設(shè)計的靈活性；因此，這種解決方案并不總是可用的。

29、本公開旨在克服上述問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本公開涉及一種mems器件、一種封裝器件和一種mems器件的制造方法。

2、例如，在本公開的至少一個實施例中，一種mems器件被概括為包括半導(dǎo)體材料的基板；疊加在基板上并且具有第一厚度的半導(dǎo)體材料的第一結(jié)構(gòu)層；疊加在第一結(jié)構(gòu)層上并且具有第二厚度的半導(dǎo)體材料的第二結(jié)構(gòu)層；容納形成在第一結(jié)構(gòu)層和/或第二結(jié)構(gòu)層中的有源結(jié)構(gòu)的有源部分；容納多個連接結(jié)構(gòu)并且橫向于有源部分而布置的連接部分；以及布置在基板上方并且在有源部分與連接部分之間延伸的多個導(dǎo)電區(qū)域，其中每個連接結(jié)構(gòu)包括：與多個導(dǎo)電區(qū)域中的相應(yīng)導(dǎo)電區(qū)域電接觸并且形成在第一結(jié)構(gòu)層中的第一連接部分；以及在第一連接部分上并且與第一連接部分電連續(xù)的第二連接部分，第二連接部分形成在第二結(jié)構(gòu)層中；第一連接部分具有比第二連接部分大的厚度。

技術(shù)特征：

1.一種mems器件，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的mems器件，其中每個連接結(jié)構(gòu)的所述第一連接部分被介電材料的相應(yīng)的環(huán)形絕緣區(qū)域圍繞，其中所述環(huán)形絕緣區(qū)域具有等于所述第一厚度的高度。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的mems器件，其中形成在所述第一結(jié)構(gòu)層中的中間區(qū)域在相鄰連接結(jié)構(gòu)之間延伸，并且通過所述環(huán)形絕緣區(qū)域相對于所述連接結(jié)構(gòu)電絕緣。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的mems器件，其中所述中間區(qū)域耦合到參考電位線。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的mems器件，其中所述導(dǎo)電區(qū)域包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的mems器件，其中所述屏蔽區(qū)域在一定距離處圍繞相應(yīng)接觸區(qū)域。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的mems器件，其中介電材料的鈍化層在所述第一結(jié)構(gòu)層上局部延伸，并且在所述連接結(jié)構(gòu)的所述第一連接部分與所述第二連接部分之間部分地延伸，并且與所述環(huán)形絕緣區(qū)域直接接觸。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的mems器件，其中所述第一厚度在10μm至60μm之間，并且所述第二厚度在5μm至20μm之間。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的mems器件，還包括疊加在所述第二連接部分上的金屬區(qū)域。

10.一種用于制造mems器件的方法，所述方法包括：

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括在形成所述第二結(jié)構(gòu)層之前：

12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中選擇性地去除所述第二結(jié)構(gòu)層包括：在所述第二結(jié)構(gòu)層上形成與所述第一連接部分豎直對準(zhǔn)的金屬區(qū)域，并且去除暴露的所述第二結(jié)構(gòu)層。

13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中形成所述多個導(dǎo)電區(qū)域包括：

14.一種器件，包括：

15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的器件，其中所述第二導(dǎo)電軌道是參考電位線。

16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的器件，還包括在所述第二連接結(jié)構(gòu)的所述第二部分上的焊接區(qū)域或熔焊區(qū)域。

17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的器件，其中所述第一連接結(jié)構(gòu)的所述中間部分包括背對所述基板的表面，并且所述鈍化層完全覆蓋所述中間結(jié)構(gòu)的所述表面。

18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的器件，還包括覆蓋所述第一連接結(jié)構(gòu)和所述第二連接結(jié)構(gòu)的封裝材料，并且所述封裝材料通過所述鈍化層與所述第一連接結(jié)構(gòu)的所述中間部分分隔開。

19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的器件，其中所述第二連接結(jié)構(gòu)的所述第二部分從所述第二連接結(jié)構(gòu)的所述第一部分向外延伸。

20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的器件，其中所述第二連接結(jié)構(gòu)的所述第二部分在所述第一連接結(jié)構(gòu)的所述中間部分之上延伸。

技術(shù)總結(jié)
本公開涉及具有防潮接觸墊的微機電器件及其制造方法。MEMS器件具有半導(dǎo)體材料的基板；在基板上的半導(dǎo)體材料的第一結(jié)構(gòu)層；在第一結(jié)構(gòu)層上的半導(dǎo)體材料的第二結(jié)構(gòu)層；容納形成在第一結(jié)構(gòu)層和/或第二結(jié)構(gòu)層中的有源結(jié)構(gòu)的有源部分；容納多個連接結(jié)構(gòu)并且橫向于有源部分而布置的連接部分；以及布置在基板上并且在有源部分與連接部分之間延伸的多個導(dǎo)電區(qū)域。每個連接結(jié)構(gòu)由第一連接部分和第二連接部分形成，第一連接部分與相應(yīng)導(dǎo)電區(qū)域電接觸并且形成在第一結(jié)構(gòu)層中，第二連接部分在第一連接部分上并且與第一連接部分電連續(xù)，第二連接部分形成在第二結(jié)構(gòu)層中。第一連接部分具有比第二連接部分大的厚度。

技術(shù)研發(fā)人員：L·科爾索,F·韋爾切西,G·加特瑞,A·格拉,C·瓦爾扎西納,G·阿勒加托
受保護(hù)的技術(shù)使用者：意法半導(dǎo)體國際公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/5