[发明专利]产生具有玻璃盖的MEMS装置和MEMS装置

说明书

在此描述产生具有玻璃盖的MEMS装置和MEMS装置。在一种产生微机电系统MEMS装置的方法中，提供包括可移动元件的MEMS衬底。通过热压印形成包括玻璃盖的玻璃盖构件。玻璃盖构件接合到MEMS衬底，以便通过玻璃盖气密地密封空腔，可移动元件布置在空腔中。

技术领域

本公开涉及一种产生微机电MEMS装置的方法和相应的MEMS 装置，并且尤其涉及一种包括玻璃盖的包封的MEMS装置。

背景技术

微机电系统MEMS是一种包括具有微米范围内以及更低的电气 和机械部件的系统。通常，MEMS可形成于MEMS衬底中。MEMS 衬底可以包括由不同材料形成的若干层，例如半导体层、介电层及导 电层。典型的半导体层可以由硅形成，典型的介电层可以由氧化物形成，并且典型的导电层可以由金属或高掺杂硅形成。MEMS可以包括 可移动元件，例如反射镜，该可移动元件以可移动方式(例如摇摆方 式)由MEMS衬底支撑。

有时，MEMS的可移动元件以气密密封的方式被封装，以便保护 可移动元件免受外部冲击。为此目的可以使用不同的包装。最近的 MEMS技术体现了对MEMS装置的包封的新需求。尤其是对于微光 机电系统MOEMS，即光学应用，例如微反射镜或光学气体传感器， 需要用于光测量信号到相应MEMS装置的光学入口。这种光学入口 可以经过透明衬底(例如玻璃)。由于诸如透射和反射之类的参数是 用于包封质量的重要参数，所以可以以三维方式产生包封几何形状。

在混合包封中，由第一材料的侧壁和附接到该侧壁的平坦玻璃构 件形成的包封盖可以接合到MEMS衬底。第一材料可以是陶瓷或金 属。通常，平坦玻璃构件应相对于MEMS衬底的衬底平面成锐角布 置，以便使投影图像区域中的可能损失、反射干扰和信号噪声最小化。 混合包封的制造是困难且昂贵的。此外，难以实现混合包封的气密密 封和良好的再现性。此外，混合包封结构的操纵和组装是困难的。为 了形成包封，可以将MEMS衬底放置在包封壳体内并且可以将玻璃 板粘附到包封壳体。在整个组装期间，存在MEMS被例如颗粒污染 的风险，使得MEMS的功能可能受到影响。

在其它方法中，包封与MEMS结构一起在晶片级上产生。换句 话说，盖构件可以与晶片级上的MEMS结构一体地形成，或者可以 附接到晶片级上的MEMS晶片。例如，用于MEMS结构的玻璃盖可 以使用所谓的回流方法来产生。回流方法利用了玻璃在其软化点处表 现为理想的牛顿液体的事实。玻璃流速可能局部受到人为产生的非中 心硅岛的影响，导致玻璃倾斜。图11(a)至11(g)示出使用回流 工艺来产生玻璃盖的可能工艺流程。图11(a)示出第一支撑层。图 11(b)示出具有形成在其第一表面上的硅岛的玻璃层。如图11(c) 中所示，第二支撑层附接到玻璃层的第一表面，使得硅岛布置在第二 支撑层的凹陷内。如图11(d)中所示，第一支撑层附接到玻璃层的 第二表面。去除部分第一支撑层，以在玻璃层的第二表面上形成硅岛， 该硅岛面对形成在玻璃层的第一表面上的硅岛，图11(e)。然后， 玻璃层被加热到其软化点，使得玻璃层发生回流和再成形。得到的结 构如图11(f)中所示。然后，去除硅岛和第二支撑层，并且实现图 11(g)中所示的3D玻璃盖。该工艺可以在晶片级上进行，并且图 11(g)示出包括相应的平坦部分2的两个玻璃盖。在将相应的玻璃 盖附接到MEMS晶片时，玻璃盖可以彼此分离。

使用这种回流工艺产生玻璃盖的工艺是复杂的，因为它涉及至少 三到六个光刻步骤、一个玻璃衬底和四个另外的衬底，例如硅衬底。 此外，涉及大量和昂贵的工艺步骤，例如等离子体蚀刻和研磨和接合 工艺。所涉及的衬底中的三个衬底用作牺牲晶片。可能无法实现由回 流工艺产生的玻璃盖的角度的再现性。根据具体应用，角度的变化在 衬底即晶片的整个直径上应当在±1°的范围内。这导致对单个结构 给出元件的对准精度的更高要求，并且降低了过程中的自由度。

因此，在产生MEMS装置方面并且尤其在提供用于MEMS装置 的包封盖方面仍存在改进空间。

发明内容