[发明专利]微机电系统(MEMS)装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种微电子装置，优选是一种微机电系统(MEMS)装置(如用于测量加速度或转速的传感器或致动器)，其包含至少两个基板，在MEMS层中的至少一个微电子结构，优选是可移动结构，其中所述微电子结构布置在被封装在该至少两个基板之间的腔体中。本发明还涉及一种制造这种装置的方法。

背景技术

用于检测加速度的MEMS装置有很多种，如US 5,220,835(Ford)，US 5,488,864(Ford)，US 5,900,550(Ford)，US 6,000,287(Ford)，US 6,082,197(Zexel)，US 6,308,568(Murata)。此外还有对不同方向的加速度敏感的传感器装置。

US 5,065,628(Fraunhofer Gesellschaft)公开了一种用于测量几个不同方向的加速度的MEMS(微机电系统)装置。加速度通过三个微机械传感器被测量，每个传感器包括惰性块(检测块)，其对不同方向(如x，y和z)中的仅一个方向上的运动敏感。传感器集成在单晶表面层中。

典型地，MEMS装置包括至少一个可移动结构，如封装在腔体中的活动块或活动悬臂。

US 5,623,099(Temic Telefunken)示出了一种用于封装电容加速度传感器的基本结构。两个半导体基板在它们的主表面处通过热生长的氧化物结合在一起。腔体形成在两个基板之间，用于封装感测一个方向上的加速度的活动块。每个基板提供活动元件和盒形腔体的一部分，其限定了腔体中的可变容量，垂直于基板移动。热生长的氧化物在基板片之间提供电绝缘。

US 5,381,300(SextantAvionique)和US 6,153,917(Akebone Brake)提出一种由三个硅片通过退火工艺焊接在一起而制成的加速度传感器。应用包括第一绝缘层、导电层和第二绝缘层的夹层状结构，而不是用单一的氧化硅层来结合基板。夹层状结构避免了影响测量的杂散电容。

对于多轴传感器装置，关键点之一是交叉轴敏感度。交叉轴敏感度决定了加速度计(或用于陀螺仪的转速计)垂直于测量轴有多少加速度耦合到输出。典型地，交叉轴敏感度不应大于1％，且优选地在表现最好的装置上基本小于1％，以及对于表现不佳的装置小于5％。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微电子装置，优选地是一种微机电系统(MEMS)装置，其对电磁干扰不敏感。优选地，该装置应适于在单一芯片中集成两个或更多可移动结构、或两个或更多微电路(或它们的组合)。芯片可包括传感器和/或致动器和/或电路。进一步的目的在于在基板面积消耗最小的情况下，实现邻近布置的独立装置(优先是不同的传感器或致动器或电路)的电解耦。本发明进一步的目的是提供一种制造这种装置的工艺。

根据本发明，上述提到的目的通过一种微电子装置来实现，优选是一种MEMS装置，其包括：

a)至少两个基板；

b)在MEMS层中的微电子结构，优选是至少一个可移动结构；

c)其中所述微电子结构、优选所述可移动结构被布置在封装在该至少两个基板之间的腔体中；

d)导电框架，其围绕所述微电子结构、优选是所述可移动结构，且布置在该两个基板的界面处；

e)其中所述框架与所述微电子结构、优选与所述可移动结构电分离；以及

f)通过至少第一导电连接和第二导电连接被分别电连接到所述框架和所述第一和第二基板；

g)并且在于第一和第二基板和框架都具有足够的体导电率，以形成法拉第笼。

制造这种装置的方法包括如下步骤：

a)提供至少两个基板，其形成用于可移动结构的腔体，

b)在MEMS层中提供至少一个微电子结构，优选是可移动结构，所述微电子结构被提供在腔体中，

c)在两个基板的界面处提供导电框架，并且该框架围绕微电子结构，优选是可移动结构，

d)其中所述基板和框架都具有足够的体导电率，以形成法拉第笼，

e)将两个基板和导电框架结合在一起以在腔体中封装微电子结构，其中该框架围绕微电子结构，且该框架与所述框架内的所述微电子结构电分离，

f)在所述框架和所述第一和第二基板之间分别提供第一和第二导电连接。

在本发明的框架中，“微电子”装置是一种泛指，包括“微机电系统(MEMS)”以及“微电子电路”。