本發(fā)明涉及微光機(jī)電系統(tǒng)（mems），具體涉及一種具有低電阻縱向布線的mems諧振芯片結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

1、mems諧振芯片是mems振蕩器、mems陀螺等產(chǎn)品的核心所在。mems諧振芯片主要包括硅諧振結(jié)構(gòu)和布線，其中硅諧振結(jié)構(gòu)位于真空密封的微腔室內(nèi)部，布線實(shí)現(xiàn)微腔室內(nèi)部和外部的電氣連接。mems諧振芯片布線分為橫向引出和縱向引出，其中縱向引出布線具有芯片面積小、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。

2、目前，國(guó)內(nèi)外mems諧振芯片通常采用重?fù)诫s硅縱向布線方式實(shí)現(xiàn)微密封腔室內(nèi)部諧振結(jié)構(gòu)的信號(hào)引出，重?fù)诫s硅的電阻率最小可達(dá)10-3ω*cm量級(jí)，具有較大的寄生電阻和明顯的信號(hào)傳輸延遲，因此器件性能嚴(yán)重受限。

3、當(dāng)然，目前也有基于cu-tsv的金屬縱向布線結(jié)構(gòu)，cu金屬的電阻率在10-10ω*cm量級(jí)，雖然該結(jié)構(gòu)可大幅減小mems諧振器的寄生電阻和信號(hào)傳輸延遲，但其與mems器件的制作工藝流程兼容性差，在該制作工藝中一般應(yīng)用于mems器件的再布線轉(zhuǎn)接板。尤其是在cu-tsv晶圓在通過(guò)機(jī)械研磨和化學(xué)機(jī)械拋光工藝進(jìn)行減薄露出tsv結(jié)構(gòu)時(shí)，cu和si容易發(fā)生擴(kuò)散，破壞絕緣層，從而破壞tsv的互聯(lián)特性，使得cu-tsv結(jié)構(gòu)在mems芯片加工中的應(yīng)用受限。

4、為了減小mems諧振芯片的寄生電阻和rc延遲，采用低電阻的縱向布線成為mems諧振芯片結(jié)構(gòu)創(chuàng)新的重要方向。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供了一種具有低電阻縱向布線的mems諧振芯片結(jié)構(gòu)，可有效減小mems諧振芯片信號(hào)傳輸?shù)募纳娮韬蛂c延遲，提高器件性能和穩(wěn)定性。

2、它采用了如下技術(shù)方案：

3、一種具有低電阻縱向布線的mems諧振芯片結(jié)構(gòu)，包括由下到上依次設(shè)置的襯底層、具有諧振結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)層、和蓋帽層，襯底層和結(jié)構(gòu)層之間通過(guò)襯底氧化層形成絕緣鍵合；蓋帽層與結(jié)構(gòu)層通過(guò)蓋帽鍵合介質(zhì)層鍵合連接以形成諧振結(jié)構(gòu)氣密封裝環(huán)境；其中：

4、所述襯底層的內(nèi)側(cè)設(shè)有面向諧振結(jié)構(gòu)的襯底空腔；

5、所述蓋帽層表面設(shè)有鈍化層，蓋帽層的內(nèi)側(cè)設(shè)有面向諧振結(jié)構(gòu)的蓋帽淺腔，蓋帽層中設(shè)有用于信號(hào)傳導(dǎo)的縱向布線，縱向布線周面設(shè)有用于和周側(cè)體硅隔離的縱向絕緣環(huán)，縱向布線的外端與外露于鈍化層表面的焊盤(pán)電性連接、內(nèi)端通過(guò)金硅共晶反應(yīng)所形成的共晶金屬連接在諧振結(jié)構(gòu)上。

6、進(jìn)一步地，所述諧振結(jié)構(gòu)的表面還設(shè)有阻擋金屬層，所述共晶金屬通過(guò)阻擋金屬層與諧振結(jié)構(gòu)連接。

7、進(jìn)一步地，所述阻擋金屬層是ti/pt/au或tiw/au材質(zhì)復(fù)合金屬層。

8、進(jìn)一步地，所述蓋帽淺腔底部還設(shè)有吸氣劑。

9、本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具的有益效果：

10、本發(fā)明提出了一種基于金硅合金的縱向布線mems諧振芯片結(jié)構(gòu)，縱向布線通過(guò)金硅共晶反應(yīng)所形成的共晶金屬電阻率相比于重?fù)诫s硅的電阻率小三個(gè)數(shù)量級(jí)，可有效減小諧振結(jié)構(gòu)信號(hào)傳輸?shù)募纳娮韬蛂c延遲，提高器件性能和穩(wěn)定性。

技術(shù)特征：

1.一種具有低電阻縱向布線的mems諧振芯片結(jié)構(gòu)，包括由下到上依次設(shè)置的襯底層（100）、具有諧振結(jié)構(gòu)（201）的結(jié)構(gòu)層（200）、和蓋帽層（300），襯底層（100）和結(jié)構(gòu)層（200）之間通過(guò)襯底氧化層（102）形成絕緣鍵合；蓋帽層（300）與結(jié)構(gòu)層（200）通過(guò)蓋帽鍵合介質(zhì)層（303）鍵合連接以形成諧振結(jié)構(gòu)（201）氣密封裝環(huán)境；其特征在于：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有低電阻縱向布線的mems諧振芯片結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述諧振結(jié)構(gòu)（201）的表面還設(shè)有阻擋金屬層（202），所述共晶金屬（203）通過(guò)阻擋金屬層（202）與諧振結(jié)構(gòu)（201）連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種具有低電阻縱向布線的mems諧振芯片結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述阻擋金屬層（202）是ti/pt/au或tiw/au材質(zhì)復(fù)合金屬層。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有低電阻縱向布線的mems諧振芯片結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述蓋帽淺腔（301）底部還設(shè)有吸氣劑（307）。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種具有低電阻縱向布線的MEMS諧振芯片結(jié)構(gòu)，屬于MEMS技術(shù)領(lǐng)域。它包括由下到上依次設(shè)置的襯底層、具有諧振結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)層和蓋帽層，襯底層和結(jié)構(gòu)層之間通過(guò)襯底氧化層形成絕緣鍵合；蓋帽層與結(jié)構(gòu)層通過(guò)蓋帽鍵合介質(zhì)層鍵合連接；襯底層的內(nèi)側(cè)設(shè)有面向諧振結(jié)構(gòu)的襯底空腔；蓋帽層表面設(shè)有鈍化層，蓋帽層的內(nèi)側(cè)設(shè)有面向諧振結(jié)構(gòu)的蓋帽淺腔，蓋帽層中設(shè)有用于信號(hào)傳導(dǎo)的縱向布線，縱向布線周面設(shè)有用于和周側(cè)體硅隔離的縱向絕緣環(huán)，縱向布線的外端與外露于鈍化層表面的焊盤(pán)電性連接、內(nèi)端通過(guò)金硅共晶反應(yīng)所形成的共晶金屬連接在諧振結(jié)構(gòu)上。本發(fā)明可有效減小MEMS諧振芯片信號(hào)傳輸?shù)募纳娮韬蚏C延遲，提高器件性能和穩(wěn)定性。

技術(shù)研發(fā)人員：王帆,陳璞,趙文靜,張?jiān)?婁文婷
受保護(hù)的技術(shù)使用者：華東光電集成器件研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/14