本發(fā)明實施例涉及微機電系統(tǒng)，具體涉及一種用于mems器件的屏蔽結(jié)構(gòu)及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)有技術(shù)中，為了保證微機電系統(tǒng)(micro-electro-mechanical?system，以下簡稱“mems”)核心器件，如mems加速度計、mems陀螺、mems諧振器等在復(fù)雜電磁環(huán)境下的穩(wěn)定工作，通常在后道封裝時，將mems器件置于金屬管殼內(nèi)，以實現(xiàn)電磁屏蔽，該種方式的缺點是，封裝后的整體尺寸較大，不便于批量化生產(chǎn)和系統(tǒng)集成應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、基于現(xiàn)有技術(shù)的上述情況，本發(fā)明實施例的目的在于提供一種用于mems器件的屏蔽結(jié)構(gòu)及其制備方法，通過固定電位結(jié)構(gòu)將mems器件完全包覆在接地空腔之中，在不需要額外增加器件尺寸的情況下實現(xiàn)了電磁屏蔽。

2、為達到上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，提供了一種用于mems器件的屏蔽結(jié)構(gòu)，包括：

3、第一導(dǎo)電支撐層；

4、器件層，形成于所述第一導(dǎo)電支撐層之上，所述器件層包括mems器件區(qū)域和屏蔽互連區(qū)域；

5、器件介質(zhì)隔離層，形成于所述器件層之上；

6、第二導(dǎo)電支撐層，形成于所述器件介質(zhì)隔離層之上；

7、屏蔽單元，所述屏蔽單元貫穿所述器件介質(zhì)隔離層，與所述第一導(dǎo)電支撐層、所述第二導(dǎo)電支撐層和所述屏蔽互連區(qū)域連接，形成固定電位結(jié)構(gòu)；

8、所述固定電位結(jié)構(gòu)包圍所述mems器件區(qū)域，所述固定電位結(jié)構(gòu)與所述mems器件區(qū)域通過絕緣結(jié)構(gòu)電絕緣；

9、其中，所述第一導(dǎo)電支撐層、第二導(dǎo)電支撐層、器件層和屏蔽單元的材質(zhì)為導(dǎo)電材質(zhì)；所述器件介質(zhì)隔離層的材質(zhì)為絕緣材質(zhì)。

10、進一步的，所述第一導(dǎo)電支撐層為中間支撐層，還包括：

11、基礎(chǔ)介質(zhì)隔離層，所述中間支撐層形成于所述基礎(chǔ)介質(zhì)隔離層之上；

12、基礎(chǔ)支撐層，所述基礎(chǔ)介質(zhì)隔離層形成于所述基礎(chǔ)支撐層之上；

13、其中，所述基礎(chǔ)介質(zhì)隔離層的材質(zhì)為絕緣材質(zhì)，所述基礎(chǔ)支撐層的材質(zhì)為導(dǎo)電材質(zhì)。

14、進一步的，所述第一導(dǎo)電支撐層為基礎(chǔ)支撐層，還包括：

15、基礎(chǔ)介質(zhì)隔離層，形成于所述基礎(chǔ)支撐層之上；

16、中間支撐層，形成于所述基礎(chǔ)介質(zhì)隔離層之上；

17、所述器件層形成于所述中間支撐層之上；

18、所述屏蔽單元貫穿所述器件介質(zhì)隔離層和所述基礎(chǔ)介質(zhì)隔離層，與所述第二導(dǎo)電支撐層、所述屏蔽互連區(qū)域、所述中間支撐層和所述基礎(chǔ)支撐層連接，形成固定電位結(jié)構(gòu)；

19、其中，所述基礎(chǔ)介質(zhì)隔離層的材質(zhì)為絕緣材質(zhì)，所述中間支撐層的材質(zhì)為導(dǎo)電材質(zhì)。

20、進一步的，還包括：

21、介質(zhì)絕緣層，形成于所述第二導(dǎo)電支撐層之上；

22、所述介質(zhì)絕緣層形成有固定電位電極，所述固定電位電極與所述第二導(dǎo)電支撐層連接，用于為所述固定電位結(jié)構(gòu)提供固定電位。

23、進一步的，還包括：

24、互連單元，所述互連單元貫穿所述器件介質(zhì)隔離層，所述互連單元的材質(zhì)為導(dǎo)電材質(zhì)；

25、所述介質(zhì)絕緣層還形成有導(dǎo)電接觸結(jié)構(gòu)，所述互連單元將所述mems器件區(qū)域與所述導(dǎo)電接觸結(jié)構(gòu)連接。

26、根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，提供了一種用于mems器件的屏蔽結(jié)構(gòu)的制備方法，包括步驟：

27、s1、制備mems器件晶圓：

28、形成器件支撐層；

29、在所述器件支撐層之上形成器件介質(zhì)隔離層；

30、在所述器件介質(zhì)隔離層之上形成器件層，所述器件層包括mems器件區(qū)域和屏蔽互連區(qū)域；

31、在所述器件層的屏蔽互連區(qū)域形成第一屏蔽單元，所述第一屏蔽單元貫穿所述器件介質(zhì)隔離層；

32、s2、制備蓋板晶圓：

33、形成基礎(chǔ)支撐層；

34、s3、將所述mems器件晶圓和所述蓋板晶圓鍵合，形成鍵合晶圓，使得所述器件支撐層、所述第一屏蔽單元、所述屏蔽互連區(qū)域和所述基礎(chǔ)支撐層連接；

35、s4、將所述器件支撐層進行減薄，形成第二導(dǎo)電支撐層，所述第二導(dǎo)電支撐層、所述第一屏蔽單元、所述屏蔽互連區(qū)域和所述基礎(chǔ)支撐層形成固定電位結(jié)構(gòu)；

36、其中，所述基礎(chǔ)支撐層、器件支撐層、器件層和第一屏蔽單元的材質(zhì)為導(dǎo)電材質(zhì)；所述器件介質(zhì)隔離層的材質(zhì)為絕緣材質(zhì)，所述固定電位結(jié)構(gòu)包圍所述mems器件區(qū)域，所述固定電位結(jié)構(gòu)與所述mems器件區(qū)域通過絕緣結(jié)構(gòu)電絕緣。

37、進一步的，所述步驟s2還包括：

38、在所述基礎(chǔ)支撐層之上形成基礎(chǔ)介質(zhì)隔離層；

39、在所述基礎(chǔ)介質(zhì)隔離層之上形成中間支撐層，所述基礎(chǔ)支撐層與所述中間支撐層之間絕緣；

40、所述步驟s3中，將所述mems器件晶圓和所述蓋板晶圓鍵合，形成鍵合晶圓，使得所述器件支撐層、所述第一屏蔽單元、所述屏蔽互連區(qū)域和所述中間支撐層連接；

41、所述步驟s4中，所述第二導(dǎo)電支撐層、所述第一屏蔽單元、所述屏蔽互連區(qū)域和所述中間支撐層形成固定電位結(jié)構(gòu)；

42、其中，所述基礎(chǔ)介質(zhì)隔離層的材質(zhì)為絕緣材質(zhì)，所述中間支撐層的材質(zhì)為導(dǎo)電材質(zhì)。

43、進一步的，所述步驟s2還包括：

44、在所述中間支撐層形成第二屏蔽單元，所述第二屏蔽單元貫穿所述基礎(chǔ)介質(zhì)隔離層，使得基礎(chǔ)支撐層與所述中間支撐層連接；

45、所述步驟s3中，將所述mems器件晶圓和所述蓋板晶圓鍵合，形成鍵合晶圓，使得所述器件支撐層與所述第一屏蔽單元、所述屏蔽互連區(qū)域、所述第二屏蔽單元、所述基礎(chǔ)支撐層、以及所述中間支撐層連接；

46、所述步驟s4中，所述第二導(dǎo)電支撐層、所述第一屏蔽單元、所述屏蔽互連區(qū)域、所述第二屏蔽單元、所述基礎(chǔ)支撐層、所述中間支撐層形成固定電位結(jié)構(gòu)；

47、其中，所述第二屏蔽單元的材質(zhì)為導(dǎo)電材質(zhì)。

48、進一步的，還包括步驟：

49、s5、在所述第二導(dǎo)電支撐層上形成介質(zhì)絕緣層，在所述介質(zhì)絕緣層上形成固定電位電極；

50、其中，所述固定電位電極與所述第二導(dǎo)電支撐層連接，用于為所述固定電位結(jié)構(gòu)提供固定電位。

51、進一步的，所述步驟s1還包括：

52、在所述器件層的mems器件區(qū)域形成互連單元，所述互連單元貫穿所述器件介質(zhì)隔離層；

53、所述步驟s5還包括：在所述介質(zhì)絕緣層上形成導(dǎo)電接觸結(jié)構(gòu)；

54、其中，所述互連單元將所述mems器件區(qū)域與所述導(dǎo)電接觸結(jié)構(gòu)連接。

55、進一步的，所述mems器件區(qū)域還包括器件的結(jié)構(gòu)間隙；所述步驟s2還包括：

56、在所述基礎(chǔ)支撐層上形成導(dǎo)氣槽結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)氣槽結(jié)構(gòu)在所述鍵合晶圓中與所述結(jié)構(gòu)間隙連通；

57、在步驟s4之后還包括步驟s4a：

58、在所述鍵合晶圓的所述第二導(dǎo)電支撐層上形成第三屏蔽單元，在形成所述第三屏蔽單元的過程中對所述結(jié)構(gòu)間隙內(nèi)的氣氛、氣壓和真空度進行調(diào)節(jié)，并使得所述第三屏蔽單元填充所述導(dǎo)氣槽結(jié)構(gòu)。

59、進一步的，所述mems器件區(qū)域還包括器件的結(jié)構(gòu)間隙；所述步驟s2還包括：

60、在所述中間支撐層上形成導(dǎo)氣槽結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)氣槽結(jié)構(gòu)在所述鍵合晶圓中與所述結(jié)構(gòu)間隙連通；

61、在步驟s4之后還包括步驟s4b：

62、在所述鍵合晶圓的所述第二導(dǎo)電支撐層上形成第三屏蔽單元，在形成所述第三屏蔽單元的過程中對所述結(jié)構(gòu)間隙內(nèi)的氣氛、氣壓和真空度進行調(diào)節(jié)，并使得所述第三屏蔽單元填充所述導(dǎo)氣槽結(jié)構(gòu)。

63、根據(jù)本發(fā)明的第三個方面，提供了一種用于mems器件的屏蔽結(jié)構(gòu)的制備方法，包括步驟：

64、s1、制備mems器件晶圓：

65、形成器件支撐層；

66、在所述器件支撐層之上形成器件介質(zhì)隔離層；

67、在所述器件介質(zhì)隔離層之上形成器件層，所述器件層包括mems器件區(qū)域和屏蔽互連區(qū)域；

68、s2、制備蓋板晶圓：

69、形成基礎(chǔ)支撐層；

70、s3、將所述mems器件晶圓和所述蓋板晶圓鍵合，形成鍵合晶圓；

71、s4、將所述器件支撐層進行減薄，形成第二導(dǎo)電支撐層；

72、s5、在所述鍵合晶圓的所述第二導(dǎo)電支撐層上形成第三屏蔽單元，所述第三屏蔽單元貫穿所述器件介質(zhì)隔離層；所述第二導(dǎo)電支撐層與所述第三屏蔽單元、所述屏蔽互連區(qū)域以及所述基礎(chǔ)支撐層連接，形成固定電位結(jié)構(gòu)；

73、其中，所述基礎(chǔ)支撐層、器件支撐層、器件層和第三屏蔽單元的材質(zhì)為導(dǎo)電材質(zhì)；所述器件介質(zhì)隔離層的材質(zhì)為絕緣材質(zhì)；所述固定電位結(jié)構(gòu)包圍所述mems器件區(qū)域，所述固定電位結(jié)構(gòu)與所述mems器件區(qū)域通過絕緣結(jié)構(gòu)電絕緣。

74、進一步的，所述步驟s2還包括：

75、在所述基礎(chǔ)支撐層之上形成基礎(chǔ)介質(zhì)隔離層；

76、在所述基礎(chǔ)介質(zhì)隔離層之上形成中間支撐層，所述基礎(chǔ)支撐層與所述中間支撐層之間絕緣；

77、所述鍵合晶圓的所述屏蔽互連區(qū)域與所述中間支撐層連接，

78、其中，所述第三屏蔽單元與所述第二導(dǎo)電支撐層、所述中間支撐層和所述屏蔽互連區(qū)域連接，形成固定電位結(jié)構(gòu)；

79、其中，所述基礎(chǔ)介質(zhì)隔離層的材質(zhì)為絕緣材質(zhì)，所述中間支撐層的材質(zhì)為導(dǎo)電材質(zhì)。

80、進一步的，所述步驟s2還包括，在所述蓋板晶圓的中間支撐層上形成第二屏蔽單元，所述第二屏蔽單元貫穿所述基礎(chǔ)介質(zhì)隔離層；

81、所述第二屏蔽單元與所述第二導(dǎo)電支撐層、第三屏蔽單元、所述基礎(chǔ)支撐層和所述屏蔽互連區(qū)域連接，形成固定電位結(jié)構(gòu)。

82、進一步的，還包括步驟：

83、s6、在所述第二導(dǎo)電支撐層上形成介質(zhì)絕緣層，在所述介質(zhì)絕緣層上形成固定電位電極；

84、其中，所述固定電位電極與所述第二導(dǎo)電支撐層連接，用于為所述固定電位結(jié)構(gòu)提供固定電位。

85、進一步的，所述步驟s1還包括：

86、在所述器件層的mems器件區(qū)域形成互連單元，所述互連單元貫穿所述器件介質(zhì)隔離層；

87、所述步驟s6還包括：在所述介質(zhì)絕緣層上形成導(dǎo)電接觸結(jié)構(gòu)；

88、其中，所述互連單元將所述mems器件區(qū)域與所述導(dǎo)電接觸結(jié)構(gòu)連接。

89、進一步的，所述mems器件區(qū)域還包括器件的結(jié)構(gòu)間隙；所述步驟s2還包括：

90、在所述基礎(chǔ)支撐層上形成導(dǎo)氣槽結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)氣槽結(jié)構(gòu)在所述鍵合晶圓中與所述結(jié)構(gòu)間隙連通；

91、所述步驟s5還包括：

92、在所述鍵合晶圓的所述第二導(dǎo)電支撐層上形成第三屏蔽單元，在形成所述第三屏蔽單元的過程中對所述結(jié)構(gòu)間隙內(nèi)的氣氛、氣壓和真空度進行調(diào)節(jié)，并使得所述第三屏蔽單元填充所述導(dǎo)氣槽結(jié)構(gòu)。

93、進一步的，所述mems器件區(qū)域還包括器件的結(jié)構(gòu)間隙；所述步驟s2還包括：

94、在所述中間支撐層上形成導(dǎo)氣槽結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)氣槽結(jié)構(gòu)在所述鍵合晶圓中與所述結(jié)構(gòu)間隙連通；

95、所述步驟s5還包括：

96、在所述鍵合晶圓的所述第二導(dǎo)電支撐層上形成第三屏蔽單元，在形成所述第三屏蔽單元的過程中對所述結(jié)構(gòu)間隙內(nèi)的氣氛、氣壓和真空度進行調(diào)節(jié)，并使得所述第三屏蔽單元填充所述導(dǎo)氣槽結(jié)構(gòu)。

97、綜上所述，本發(fā)明實施例提供了一種用于mems器件的屏蔽結(jié)構(gòu)及其制備方法，該屏蔽結(jié)構(gòu)包括：第一導(dǎo)電支撐層；器件層，形成于所述第一導(dǎo)電支撐層之上，所述器件層包括mems器件區(qū)域和屏蔽互連區(qū)域；器件介質(zhì)隔離層，形成于所述器件層之上；第二導(dǎo)電支撐層，形成于所述器件介質(zhì)隔離層之上；屏蔽單元，所述屏蔽單元貫穿所述器件介質(zhì)隔離層，與所述第一導(dǎo)電支撐層、所述第二導(dǎo)電支撐層和所述屏蔽互連區(qū)域連接，形成固定電位結(jié)構(gòu)。本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案，通過屏蔽單元將mems器件周圍的蓋板晶圓和支撐襯底的浮空電位進行釋放或者鎖定；同時，也可以設(shè)置與凹腔結(jié)構(gòu)連通的導(dǎo)氣槽結(jié)構(gòu)，在后續(xù)制作屏蔽單元時，可以調(diào)整容納mems器件的結(jié)構(gòu)間隙的真空度，在實現(xiàn)mems器件的電磁屏蔽的同時又可以提供穩(wěn)定的工作氣氛環(huán)境。