共面键合结构及其制备方法与流程

本发明涉及微机电系统、封装领域，特别涉及共面键合结构及其制备方法。

背景技术：

微机电系统(microelectromechanicalsystem,mems)是集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。mems技术正发展成为一个巨大的产业，然而，实现mems的商品化、市场化，需要对mems封装进行更深入、系统的研究。mems产品的封装形式是将其成功推向市场的关键因素，也是mems设计与制造中的一个关键因素，最佳的封装能使mems产品发挥其应有的功能。mems器件封装的主要功能是，其一为芯片提供机械支撑和环境保护，以免于受外力与水/湿气之破坏与腐蚀等，其中包含了真空或气密封装和气密封装；其二是利用封装体为一个引接的接口，实现内部电路的引出。mems封装技术分3个层次，分别为圆片级、器件级和系统级封装，而圆片级封装(waferlevelpackage,wlp)能极大地降低成本，提高工艺参数一致性、产品的成品率与可靠性，因此成为mems技术发展和实用化的关键技术。

圆片级封装主要通过键合的方式实现，主要键合方式有直接圆片键合(阳极键合与熔融键合)和介质层键合(玻璃浆料键合、聚合物键合与焊料键合)。特别是伴随着器件小型化、高i/o密度、高速和低功耗的迫切需求，3d封装正成为集成电路和微机电系统发展的重要议题。目前硅通孔技术(throughsiliconvia,tsv)和通过圆片互连技术(through-waferinterconnects,twi)均是实现3d堆叠芯片垂直互连的有效方式，然而在圆片级层面这两种技术却难以实现器件真空或气密封装的键合框架和电气互连的焊盘与封装盖帽的同时键合，这是因为圆片级的键合工艺存在共平面键合的问题。

事实上，硅片在经过多道反复的半导体制造工序后，其各功能区(如可动结构、支撑结构两功能区的引线焊盘以及键合框架功能区等)已不处于同一个平面，而在3d封装中常常需要从引线焊盘通过键合方式实现信号的垂直引出，由于此时键合框架平面往往低于引线焊盘平面，因此在保证键合框架的可靠连接时(如真空或气密封装)却容易造成引线焊盘的机械损伤甚至破坏无法，或者为了实现引线焊盘电气的垂直互连却无法保证键合框架的可靠连接。

因此，如何提供一种共面键合结构使器件结构的待引出面位于同一平面来保证键合框架和引线焊盘的有效键合和可靠互连则显得尤为关键和迫切。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种共面键合结构及其制备方法，用于解决现有技术中器件结构的待引出面位于不同平面导致的诸多问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种共面键合结构的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

a)提供一待键合的器件结构，所述器件结构包括至少两个定义的功能区，其中，各所述功能区均具有待引出面，且至少两个所述待引出面位于不同高度的平面；

b)将各所述待引出面通过绝缘层和金属层交替形成的叠层结构引出至同一高度的平面上并形成各键合引出面，以得到所述共面键合结构。

作为本发明的一种优选方案，还包括步骤：

c)将步骤b)所得到的结构进行腐蚀或刻蚀释放，以形成相互独立的各所述功能区。

作为本发明的一种优选方案，步骤c)完成后，还包括于步骤c)所得到的结构的各所述键合引出面上进行盖板键合的工艺。

作为本发明的一种优选方案，步骤b)中所形成的叠层结构中的顶层为金属层。

作为本发明的一种优选方案，所述制备方法包括如下步骤：

1)提供一基板，于所述基板上定义出第一功能区、第二功能区和第三功能区，其中，所述第三功能区的形状为封闭的环形结构，所述第一功能区和所述第二功能区依次排布于所述环形结构内；

2)于所述基板上沉积第一绝缘层，并在所述第一功能区对应的位置进行刻蚀，暴露出部分所述基板形成预设宽度的第一电极引出窗口，以获得所述第一功能区的待引出面；

3)于步骤2)得到的结构表面沉积第一金属层，并在非所述第一电极引出窗口对应的位置进行刻蚀，暴露出部分所述第一绝缘层以实现将填充于所述第一电极引出窗口并延伸至该窗口周围的所述第一绝缘层上的部分所述第一金属层与其他部分隔开，同时使所述第二功能区和所述第三功能区对应的所述第一金属层相隔开；

4)于步骤3)得到的结构表面沉积第二绝缘层，并在与所述第一电极引出窗口对应的位置进行刻蚀以暴露出该部分所述第一金属层，同时对所述第二功能区对应的所述第二绝缘层进行刻蚀，暴露出该部分所述第一金属层形成预设宽度的第二电极引出窗口，以获得所述第二功能区的待引出面；

5)于步骤4)得到的结构表面沉积第二金属层，在对应所述第一金属层被刻蚀掉的位置对所述第二金属层进行刻蚀；

6)于步骤5)得到的结构表面沉积第三绝缘层，并在所述第一电极引出窗口和所述第二电极引出窗口对应的位置进行刻蚀以暴露出该部分所述第二金属层；

7)于步骤6)得到的结构表面沉积第三金属层，在对应所述第二金属层被刻蚀掉的位置对所述第三金属层进行刻蚀，以形成绝缘的所述第三功能区、所述第二功能区和所述第一功能区。

作为本发明的一种优选方案，所述第一功能区为mems器件结构的支撑结构区，所述第二功能区为mems器件结构的可动或悬浮结构区，所述第三功能区为mems器件结构的固定结构区。

作为本发明的一种优选方案，步骤1)中，形成所述基板的步骤包括：

提供一支撑衬底；

于所述支撑衬底上形成结构片，并于所述结构片上定义出所述第一功能区、所述第二功能区和所述第三功能区。

作为本发明的一种优选方案，所述制备方法包括如下步骤：

1)提供一基板，于所述基板上定义出第一功能区、第二功能区和第三功能区；

2)于所述基板上沉积第一绝缘层，并在所述第一功能区对应的位置进行刻蚀，暴露出部分所述基板形成预设宽度的第一电极引出窗口，以获得所述第一功能区的待引出面；

3)于步骤2)得到的结构表面沉积第一金属层，并在非第一电极引出窗口对应的位置进行刻蚀，暴露出部分所述第一绝缘层以实现将填充于所述第一电极引出窗口并延伸至该窗口周围的所述第一绝缘层上的部分所述第一金属层与其他部分隔开；

4)于步骤3)得到的结构表面沉积第二绝缘层，并在与所述第一电极引出窗口对应的位置进行刻蚀以暴露出该部分第一金属层，同时对所述第二功能区对应的所述第二绝缘层进行刻蚀，暴露出部分所述第一金属层形成预设宽度的第二电极引出窗口，以获得所述第二功能区的待引出面；

5)于步骤4)得到的结构表面沉积第二金属层，并在对应所述第一金属层被刻蚀掉的位置以及非所述第一电极引出窗口和非所述第二电极引出窗口的位置进行刻蚀，以形成绝缘的所述第三功能区、所述第二功能区和所述第一功能区；

6)于步骤5)得到的结构表面沉积第三绝缘层，并在所述第一电极引出窗口和所述第二电极引出窗口对应的位置进行刻蚀以暴露出该部分第二金属层，同时对所述第三功能区对应的所述第三绝缘层进行刻蚀以暴露部分所述第二金属层形成预设宽度的第三电极引出窗口，以获得所述第三功能区的待引出面；

7)于步骤6)得到的结构表面沉积第三金属层，在对应所述第二金属层被刻蚀掉的位置对所述第三金属层进行刻蚀，以形成绝缘的所述第三功能区、所述第二功能区和所述第一功能区。

作为本发明的一种优选方案，所述制备方法包括如下步骤：

1)提供一基板，于所述基板上定义出第一功能区以及环绕所述第一功能区的环形第二功能区；

2)于所述基板上沉积第二绝缘层，并在所述第一功能区对应的位置进行刻蚀，暴露出部分所述基板形成预设宽度的第二电极引出窗口；

3)于步骤2)得到的结构表面沉积第二金属层，并在所述第二电极引出窗口周围进行刻蚀，暴露出部分所述第二绝缘层以实现将填充于所述第二电极引出窗口内并延伸至该窗口周围的所述第二绝缘层上的部分所述第二金属层与其他部分隔开，并于所述第二电极引出窗口的周围形成所述第二功能区对应的环形引出区；

4)于步骤3)得到的结构表面沉积第三绝缘层，并在与所述第二电极引出窗口对应的位置进行刻蚀以暴露出该部分所述第二金属层；

5)于步骤4)得到的结构表面沉积第三金属层，在对应所述第二金属层被刻蚀掉的位置对所述第三金属层进行刻蚀，以形成绝缘的所述第二功能区和所述第一功能区。

作为本发明的一种优选方案，步骤1)中所述基板的形成步骤为：

1-1)提供一支撑衬底；

1-2)于所述支撑衬底表面依次沉积结构片、第一绝缘层和第一金属层。

作为本发明的一种优选方案，步骤1-2)中，沉积所述第一金属层后还包括步骤：

对所述第一功能区和所述第二功能区之间且与两功能区具有预设间距的环形区域所对应的所述第一金属层进行部分刻蚀，以形成具有缺口的环形窗口区。

作为本发明的一种优选方案，步骤1-2)中形成所述第一金属层时，还包括形成平面互连线的步骤，其中，所述平面互连线将所述第一金属层连接至所需的电极引出的位置。

本发明还提供一种共面键合结构，所述共面键合结构包括至少两个定义的功能区，其中，各所述功能区：

均具有待引出面，且至少两个所述待引出面位于不同高度的平面；

均包括至少一个叠层结构，所述叠层结构为绝缘层和金属层交替形成的叠层结构，用于将各所述待引出面引出至同一高度的平面上。

作为本发明的一种优选方案，所述共面键合结构包括第一功能区、第二功能区和第三功能区，其中，

所述第一功能区自下而上依次包括基板、具有第一电极引出窗口的第一绝缘层、填充于所述第一电极引出窗口内并延伸至该窗口周围的所述第一绝缘层上的第一金属层、覆盖所述第一金属层的上表面及侧壁且具有与所述第一电极引出窗口相对应的窗口的第二绝缘层、填充于所述二绝缘层上的窗口内并延伸至该窗口周围的所述第二绝缘层上的且与所述第一金属层电连接的第二金属层、覆盖所述第二金属层和所述第二绝缘层的上表面和侧壁且具有与所述第一电极引出窗口相对应的窗口的第三绝缘层、填充于所述第三绝缘层上的窗口内并延伸至该窗口周围的所述第三绝缘层上的且与所述第二金属层电连接的第三金属层；

所述第二功能区自下而上依次包括基板、第一绝缘层、第一金属层、覆盖所述第一金属层的上表面及侧壁且具有第二电极引出窗口的第二绝缘层、填充于所述第二电极引出窗口内并延伸至该窗口周围的所述第二绝缘层上的第二金属层、覆盖所述第二金属层和所述第二绝缘层的上表面和侧壁且具有与所述第二电极引出窗口相对应的窗口的第三绝缘层、填充于所述第三绝缘层上的窗口内并延伸至该窗口周围的所述第三绝缘层上的且与所述第二金属层电连接的第三金属层；

所述第三功能区自下而上依次包括基板、第一绝缘层、第一金属层、覆盖所述第一金属层的上表面及侧壁的第二绝缘层、与所述第一金属层相对应的第二金属层、覆盖所述第二金属层和所述第二绝缘层上表面及侧壁的第三绝缘层、与所述第二金属层相对应的第三金属层；

其中，所述第三功能区的形状为封闭的环形结构，所述第一功能区和所述第二功能区依次排列于所述环形结构内。

作为本发明的一种优选方案，所述共面键合结构包括第一功能区、第二功能区和第三功能区，其中，

所述第一功能区自下而上依次包括基板、具有第一电极引出窗口的第一绝缘层、填充于所述第一电极引出窗口内并延伸至该窗口周围的所述第一绝缘层上的第一金属层、覆盖所述第一金属层的上表面及侧壁且具有与所述第一电极引出窗口相对应的窗口的第二绝缘层、填充于所述二绝缘层上的窗口内并延伸至该窗口周围的所述第二绝缘层上的且与所述第一金属层电连接的第二金属层、覆盖所述第二金属层和所述第二绝缘层的上表面和侧壁且具有与所述第一电极引出窗口相对应的窗口的第三绝缘层、填充于所述第三绝缘层上的窗口内并延伸至该窗口周围的所述第三绝缘层上的且与所述第二金属层电连接的第三金属层；

所述第二功能区自下而上依次包括基板、第一绝缘层、第一金属层、具有第二电极引出窗口的第二绝缘层、填充于所述第二电极引出窗口内并延伸至该窗口周围的所述第二绝缘层上的第二金属层、覆盖所述第二金属层和所述第二绝缘层的上表面和侧壁且具有与所述第二电极引出窗口相对应的窗口的第三绝缘层、填充于所述第三绝缘层上的窗口内并延伸至该窗口周围的所述第三绝缘层上的且与所述第二金属层电连接的第三金属层；

所述第三功能区自下而上依次包括基板、第一绝缘层、第一金属层、第二绝缘层、第二金属层、具有第三电极引出窗口的第三绝缘层、填充于所述第三电极引出窗口内并延伸至该窗口周围的所述第三绝缘层上的第三金属层。

作为本发明的一种优选方案，所述共面键合结构包括第一功能区和第二功能区，

所述第一功能区自下而上依次包括基板、具有第二电极引出窗口的第二绝缘层、填充于所述第二电极引出窗口内并延伸至该窗口周围的所述第二绝缘层上的第二金属层、覆盖所述第二金属层的上表面及侧壁且具有与所述第二电极引出窗口对应的窗口的第三绝缘层、填充于所述三绝缘层上的窗口内并延伸至该窗口周围的所述第三绝缘层上的且与所述第二金属层电连接的第三金属层；

所述第二功能区自下而上依次包括基板、第二绝缘层、第二金属层、覆盖所述第二金属层上表面及侧壁的第三绝缘层、与所述第二金属层相对应的第三金属层；

其中，所述第一功能区和所述第二功能区相互绝缘，且所述第二功能区为环绕所述第一功能区的环形第二功能区。

作为本发明的一种优选方案，所述基板自下而上依次包括支撑衬底、结构片、第一绝缘层和第一金属层。

作为本发明的一种优选方案，所述第一功能区和所述第二功能区之间且与两功能区具有预设间距的环形区域所对应的所述金属层上设置有具有缺口的环形窗口区。

作为本发明的一种优选方案，所述第二功能区的所述第三金属层为键合环。

如上所述，本发明的共面键合的结构及其制备方法，具有以下有益效果：

1)通过共面键合结构可以有效解决真空或气密封装中键合平面不在同一高度的问题；

2)通过共面键合结构可以实现真空或气密封装内部结构与器件外部的直接垂直互连；

3)通过共面键合结构可以实现键合框架的绝缘和引线焊盘的电气导通；

4)通过共面键合结构实现器件真空或气密封装的键合框架和电气互连的焊盘与封装盖帽的同时键合，且共面键合结构的实现只需要修改掩膜版相应位置的图形，并不增加额外的工序，这能极大地节约制造成本、提高生产效率。

附图说明

图1显示为本发明实施例一提供的共面键合结构的局部结构剖面图。

图2显示为本发明实施例一提供的共面键合结构的局部结构俯视示意图。

图3显示为本发明实施例一提供的共面键合结构实现电极垂直引出的结构示意图。

图4显示为图3的结构示意图的俯视示意图。

图5至图11显示为本发明实施例一提供的共面键合结构的制备方法各步骤中对应的结构示意图，其中，

图5显示为本发明实施例一提供基板的结构示意图，

图6显示为本发明实施例一于基板表面沉积第一绝缘层的结构示意图，

图7显示为本发明实施例一沉积第一金属层的结构示意图，

图8显示为本发明实施例一沉积第二绝缘层的结构示意图，

图9显示为本发明实施例一沉积第二金属层的结构示意图，

图10显示为本发明实施例一沉积第三绝缘层的结构示意图，

图11显示为本发明实施例一沉积第三金属层的结构示意图。

图12显示为本发明实施例一腐蚀或刻蚀释放结构以形成独立的第一功能区、第二功能区、第三功能区的结构示意图。

图13显示为现有技术中的一种待键合器件结构的示意图。

图14显示为本发明实施例二中提供的解决图13待键合器件结构所存在的问题所得到的共面键合结构的示意图。

图15显示为现有技术中另一种待键合器件结构的示意图。

图16显示为本发明实施例三中提供的解决图15待键合器件结构所存在的问题所得到的共面键合结构的示意图。

图17显示为本发明实施例三图16所得到结构的俯视示意图。

图18显示为本发明实施例三图16中a-a’截面的剖视图。

图19显示为本发明实施例三中提供的解决图15待键合器件结构所存在的问题所得到的另一种共面键合结构的示意图。

图20显示为本发明实施例三图19中b-b’截面的剖视图。

元件标号说明

11基板

111支撑衬底

112结构片

12第一功能区对应结构片区

121第一功能区待引出面

13第二功能区对应结构片区

14第三功能区对应结构片区

15第一绝缘层

151第一电极引出窗口

16第一金属层

161第二功能区待引出面

162平面互连线

163具有缺口的环形窗口区

17第二绝缘层

171第二电极引出窗口

18第二金属层

181第三功能区待引出面

19第三绝缘层

20第三金属层

21盖板

22功能区与其他金属绝缘的窗口

221实现第一功能区与其他金属绝缘的窗口

222实现第二功能区与其他金属绝缘的窗口

23键合环

a第一功能区

b第二功能区

c第三功能区

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1至图20。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本发明提供一种共面键合结构的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

a)提供一待键合的器件结构，所述器件结构包括至少两个定义的功能区，其中，各所述功能区均具有待引出面，且至少两个所述待引出面位于不同高度的平面上；

b)将各所述待引出面通过绝缘层和金属层交替形成的叠层结构引出至同一高度的平面上形成各键合引出面，以得到所述共面键合结构。

具体的，利用所述叠层结构将各所述待引出面引出至同一平面上，是指通过在器件形成过程中形成所述叠层结构将处于较低部位的所沉积的材料在纵向被抬高至与较高部位的所沉积的材料连为一体，从而处于较低位置的导电(或绝缘)材料可以通过该方式实现导电(或绝缘)位置的高度抬升以及导电性(或绝缘性)的延续。

另外，所述待键合的器件结构为本领域普通技术人员熟知的包含将至少两个需要结合的面依各自需求进行结合的任意器件结构，所述待引出包括但不限于引线焊盘引出等。其中，所述待引出面位于不同平面上包括待引出面位于器件的不同结构层上，即至少两个所述待引出面具有结构层上的高度差。

进一步，所述叠层结构中的所述金属层和所述绝缘层均为本领域常规材料，在本实施例中，所述金属层的材料为铝，所述绝缘层的材料为二氧化硅。所述叠层结构包括至少一层金属层和一层绝缘层，可以重复本发明的实施例中形成金属层以及形成绝缘层的步骤，实现任意不同高度待引出面的共面导出。

作为示例，还包括步骤：

c)将步骤b)所得到的结构进行腐蚀或刻蚀释放，以形成相互独立的各所述功能区。

作为示例，步骤c)完成后，还包括于步骤c)所得到的结构表面的各所述引出面上进行盖板键合的工艺，如图3和图4所示，其中，图3为一种共面键合结构实现电极垂直引出的结构示意图，图4为图3的结构示意图的俯视示意图。

作为示例，步骤b)中所形成的叠层结构中的顶层为金属层。

具体的，在本实施例中，所述顶层金属层为共晶焊料金属层。可以依据实际需求对制备的共面键合结构进行结构释放，并于释放的结构表面进行相关工艺，如盖板键合，可以为盖板硅片的键合，在本实施方式中，为重掺杂的硅盖板键合。同时，所述顶层金属可以为共晶焊料金属，包括但不限于金、铝、锗等，其可用于直接的共面共晶键合。

本发明还提供一种共面键合结构，其中，所述共面键合结构为上述制备方法所得到的结构，所述共面键合结构包括至少两个定义的功能区，其中，各所述功能区：

均具有待引出面，且至少两个所述待引出面位于不同高度的平面；

均包括至少一个叠层结构，所述叠层结构为绝缘层和金属层交替形成的叠层结构，用于将各所述待引出面引出至同一高度的平面上。

实施例一：

如图1～12所示，本实施例一提供一种共面键合结构的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

如图1、图2以及图5所示，进行步骤1)，提供一基板11，于所述基板11上定义出相互独立的第一功能区a、第二功能区b和第三功能区c，其中，所述第三功能区c的形状为封闭的环形结构(图中示出了其局部结构示意图)，其中，所述环形结构可以为方形环或者圆环，依具体需求而定，在此不做具体限制，所述第一功能区a和所述第二功能区b依次排布于所述环形结构内；

具体的，所述基板11提供了最初的同一高度的平面，所述基板11可以为任意所需要的结构，另外，在本实施方式中，所述第二、三功能区被第一功能区包含在内，但是第二、三功能区的位置没有限定，也就是说第二、三功能区的位置是根据实际需要而定，当然，在其他实施例中，所述第一、第二、第三功能区的形状及位置可以具体情况而定，在此不做具体限制。

作为示例，步骤1)中，形成所述基板11的步骤包括：

提供一支撑衬底111；于所述支撑衬底上形成结构片112，并于所述结构片112上定义出相互独立的所述第一功能区12、所述第二功能区13和所述第三功能区14。

具体的，在本实施例中，所述结构片112为硅片，该硅片作为结构片包含了即将通过结构释放所形成的第一、第二和第三等典型功能区，而该硅片提供了最初的同一高度的平面。

如图6所示，进行步骤2)，于所述基板11上沉积第一绝缘层15，并在所述第一功能区a对应的位置进行刻蚀，暴露出部分所述基板11形成预设宽度的第一电极引出窗口151，以获得所述第一功能区a的待引出面121；

如图7所示，进行步骤3)，于步骤2)得到的结构表面沉积第一金属层16，并在非所述第一电极引出窗口151对应的位置进行刻蚀，暴露出部分所述第一绝缘层15实现将填充于所述第一电极引出窗口151内并延伸至该窗口周围的所述第一绝缘层15上的部分所述第一金属层16与其他部分隔开，同时使所述第二功能区b和所述第三功能区c对应的所述第一金属层16相隔开；

具体的，在该步骤中，所述第一金属层16通过所述第一电极引出窗口151与所述基体11实现电连接，即将所述基板11的连接处(待引出面)引出至了所述第一金属层的高度，实现了高度的提升。同时，对所述第一金属层16进行光刻腐蚀，进一步实现各所述功能区在该金属层上的绝缘。

如图8所示，进行步骤4)，于步骤3)得到的结构表面沉积第二绝缘层17，并在与所述第一电极引出窗口151对应的位置进行刻蚀以暴露出该部分第一金属层16，并同时对所述第二功能区b对应的第二绝缘层17进行刻蚀，暴露出该部分所述第一金属层16形成预设宽度的第二电极引出窗口171，以获得所述第二功能区b的待引出面161；

具体的，在该步骤中，进一步暴露所述第一功能区的所述第一电极引出窗口151的位置，以进行后续的电极引出工艺，并形成其他区域的待引出面以及对应的电极引出窗口，本实施例中，于该步骤中形成所述第二电极引出窗口171。

如图9所示，进行步骤5)，于步骤4)得到的结构表面沉积第二金属层18，在对应所述第一金属层16被刻蚀掉的位置对所述第二金属层18进行刻蚀；

具体的，在该步骤中，所述第二金属层18通过所述第二绝缘层17上的窗口与所述第一金属层16电连接，实现了所述第一功能区的待引出面和所述第二功能区的待引出面的高度提升，使二者位于了同样的高度，且各所述功能区的最高位置的金属层处于同一平面，同时，对所述第二金属层18的刻蚀，也进一步实现了各功能区的绝缘。

如图10所示，进行步骤6)，于步骤5)得到的结构表面沉积第三绝缘层19，并在所述第一电极引出窗口151和所述第二电极引出窗口171对应的位置进行刻蚀以暴露出该部分所述第二金属层18；

具体的，在该步骤中，对所述第三绝缘层19的刻蚀，实现将需要引出的待引出面暴露，以进一步进行后续的电极引出工艺。

如图11所示，进行步骤7)，于步骤6)得到的结构表面沉积第三金属层20，在对应所述第二金属层18被刻蚀掉的位置对所述第三金属层20进行刻蚀，以形成绝缘的所述第三功能区c、所述第二功能区b和所述第一功能区a。

具体的，在该步骤完成后，实现了各所述功能区的最高处仍处于同一平面，完成共面键合结构的制备。

作为示例，所述第一功能区a为mems器件结构的支撑结构区，所述第二功能区b为mems器件结构的可动或悬浮结构区，所述第三功能区c为mems器件结构的固定结构区。

需要说明的是，在本实施例中，该共面键合结构包括支撑结构区、可动或悬动结构区和固定结构区(键合框架)等mems典型的各种功能区域，通过沉积的多层金属层和绝缘层，需要焊盘引出的功能区，其焊盘通过各绝缘层的窗口处沉积相应金属层形成的台阶实现高度抬升和电学导通，实现真空或气密封装的功能区，其键合面通过多层金属层和绝缘层的交替沉积实现键合平面的抬升和与各层金属的绝缘，所述形成的焊盘面和键合框架平面即处于同一高度，从而顺利实现了真空或气密封装内器件与外部的电路或器件的垂直电互连。

进一步，针对微机电系统典型的三种功能区需要电极引出的情况进行说明，第一功能区为支撑结构，支撑微机电系统中的可动或悬浮结构；第二功能区为可动或悬浮结构，其电极引出常通过平面互连连接至支撑结构，由支撑结构向外电极引出；第三功能区为固定结构，也即键合框架，用于对器件的真空或气密封装，通常独立于支撑结构和可动或悬浮结构，其中，可动或悬浮结构上具有焊盘，支撑结构上具有焊盘，更进一步，可动或悬浮结构上的焊盘需要采用平面互连并通过支撑结构实现焊盘连接至支撑结构，在支撑结构处形成一焊盘引出处，由此可见，支撑结构处具有2类焊盘，一是可动或悬浮结构通过平面互连形成的焊盘引出处，另一类是支撑结构本身的焊盘。实际上，本实施例是将所述第一功能区的焊盘、所述第二功能区的焊盘引出至与所述第三功能区的键合面位于同一高度的平面上，从而实现共面键合，也即形成一个共平面的键合面(在本实施例中包括键合框架和两类焊盘的引出面)，以便于进行下步工艺，也就是将键合技术与tsv(或twi)相结合，实现焊盘和键合框架的共平面键合，既保证气密或真空封装，也保证焊盘的同时引出。

还需要说明的是，本发明制备的共面共晶键合结构可直接用于键合工艺，如图3和图4所示，由于各键合面均处于同一平面高度，因此，键合工艺实施方便可靠。其中，第三功能区处的键合面直接与重掺杂硅盖板键合，且保证了第三功能区的绝缘性和真空或气密封装；第一功能区和第一金属层的焊盘与重掺杂硅盖板键合，并且在对重掺杂硅盖板进行刻蚀或腐蚀后，第一功能区和第一金属层通过重掺杂硅柱实现焊盘的电气引出，而各焊盘相应的键合环等则可有效保证真空或气密封装。

本实施例一还提供一种共面键合结构，其中，该结构为依据本实施例的制备方法所得到的结构，所述共面键合结构包括第一功能区a、第二功能区b和第三功能区c，其中，

所述第一功能区a自下而上依次包括基板11、具有第一电极引出窗口151的第一绝缘层15、填充于所述第一电极引出窗口151内并延伸至该窗口周围的所述第一绝缘层15上的第一金属层16、覆盖所述第一金属层16的上表面及侧壁且具有与所述第一电极引出窗口151相对应的窗口的第二绝缘层17、填充于所述二绝缘层17上的窗口内并延伸至该窗口周围的所述第二绝缘层上17的且与所述第一金属层16电连接的第二金属层18、覆盖所述第二金属层18和所述第二绝缘层17的上表面和侧壁且具有与所述第一电极引出窗口151相对应的窗口的第三绝缘层19、填充于所述第三绝缘层19上的窗口内并延伸至该窗口周围的所述第三绝缘层19上的且与所述第二金属层18电连接的第三金属层20；

所述第二功能区b自下而上依次包括基板11、第一绝缘层15、第一金属层16、覆盖所述第一金属层16的上表面及侧壁且具有第二电极引出窗口171的第二绝缘层17、填充于所述第二电极引出窗口171内并延伸至该窗口周围的所述第二绝缘层17上的第二金属层18、覆盖所述第二金属层18和所述第二绝缘层17的上表面和侧壁且具有与所述第二电极引出窗口171相对应的窗口的第三绝缘层19、填充于所述第三绝缘层19上的窗口内并延伸至该窗口周围的所述第三绝缘层19上的且与所述第二金属层18电连接的第三金属层20；

所述第三功能区c自下而上依次包括基板11、第一绝缘层15、第一金属层16、覆盖所述第一金属层16的上表面及侧壁的第二绝缘层17、与所述第一金属层16相对应的第二金属层18、覆盖所述第二金属层18和所述第二绝缘层17上表面及侧壁的第三绝缘层19、与所述第二金属层18相对应的第三金属层20；

其中，所述第三功能区c的形状为封闭的环形结构，所述第一功能区和所述第二功能区依次排布于所述方环内。

实施例二：

如图13～14所示，本实施例二提供一种共面键合结构的制备方法，本实施例二中的共面键合结构与实施例一中的共面键合结构的差别包括叠层结构的设置，其他结构和制备步骤与实施例一相同或相似，可参考实施例一的相关附图，所述制备方法包括如下步骤：

1)提供一基板11，于所述基板11上定义出第一功能区、第二功能区和第三功能区；

2)于所述基板11上沉积第一绝缘层15，并在所述第一功能区对应的位置进行刻蚀，暴露出部分所述基板形成预设宽度的第一电极引出窗口151，以获得所述第一功能区的待引出面；

3)于步骤2)得到的结构表面沉积第一金属层16，并在非第一电极引出窗口151的位置进行刻蚀，暴露出部分所述第一绝缘层15实现将填充于所述第一电极引出窗口151并延伸至该窗口周围的所述第一绝缘层15上的部分所述第一金属层16与其他部分隔开；

4)于步骤3)得到的结构表面沉积第二绝缘层17，并在与所述第一电极引出窗口151对应的位置进行刻蚀以暴露出该部分第一金属层16，同时对所述第二功能区对应的所述第二绝缘层17进行刻蚀，暴露出部分所述第一金属层16形成预设宽度的第二电极引出窗口171，以获得所述第二功能区的待引出面；

5)于步骤4)得到的结构表面沉积第二金属层18，并在对应所述第一金属层16被刻蚀掉的位置以及非所述第一电极引出窗口151和非所述第二电极引出窗口171的位置进行刻蚀，以形成绝缘的所述第三功能区、所述第二功能区和所述第一功能区；

6)于步骤5)得到的结构表面沉积第三绝缘层19，并在所述第一电极引出窗口151和所述第二电极引出窗口171对应的位置进行刻蚀以暴露出该部分第二金属层18，同时对所述第三功能区对应的所述第三绝缘层19进行刻蚀以暴露部分所述第二金属层18形成预设宽度的第三电极引出窗口191，以获得所述第三功能区的待引出面；

7)于步骤6)得到的结构表面沉积第三金属层20，在对应所述第二金属层18被刻蚀掉的位置对所述第三金属层20进行刻蚀，以形成绝缘的所述第三功能区、所述第二功能区和所述第一功能区。

具体的，本实施例二实质上提供了解决两层金属层和第一功能区所的电极引出位置不在同一平面的问题的共面键合结构，图13为现有技术中存在结构。其中，

所述第一功能区的电极引出处，通过所述第一绝缘层15和所述第一金属层16所形成的台阶实现与所述第一金属层16处于同一高度，后依次通过所述第二绝缘层17和所述第二金属层18所形成的台阶实现与所述第二金属层18处于同一高度，通过所述第三绝缘层19和所述第三金属层20所形成的台阶实现与所述第三金属层20处于同一高度；

所述第一金属层16的电极引出处，通过所述第二绝缘层17和所述第二金属层18所形成的台阶实现与所述第二金属层18处于同一高度，再通过所述第三绝缘层19和所述第三金属层20所形成的台阶实现与所述第三金属层20处于同一高度；

所述第二金属层18的电极引出处，通过所述第三绝缘层19和所述第三金属层20所形成的台阶实现与所述第三金属层20处于同一高度。

由此，即实现了所述第一功能区对应的所述第一电极引出窗口151、所述第一金属层16对应的所述第二电极引出窗口171和所述第二金属层对应的所述第三电极引出窗口191所对应的各处最高位置均保持同一高度，且所述第三金属层20(可以为共晶焊料金属，如金、铝、锗等等)可用于直接的共面共晶键合。

本实施例二还提供一种共面键合结构，其中，所述结构为依据本实施例的制备方法所得到的结构，所述共面键合结构包括第一功能区、第二功能区和第三功能区，其中，

所述第一功能区自下而上依次包括基板11、具有第一电极引出窗口151的第一绝缘层15、填充于所述第一电极引出窗口151内并延伸至该窗口周围的所述第一绝缘层15上的第一金属层16、覆盖所述第一金属层16的上表面及侧壁且具有与所述第一电极引出窗口151相对应的窗口的第二绝缘层17、填充于所述二绝缘层17上的窗口内并延伸至该窗口周围的所述第二绝缘层17上的且与所述第一金属层16电连接的第二金属层18、覆盖所述第二金属层18和所述第二绝缘层17的上表面和侧壁且具有与所述第一电极引出窗口151相对应的窗口的第三绝缘层19、填充于所述第三绝缘层19上的窗口内并延伸至该窗口周围的所述第三绝缘层19上的且与所述第二金属层18电连接的第三金属层20；

所述第二功能区自下而上依次包括基板11、第一绝缘层15、第一金属层16、具有第二电极引出窗口171的第二绝缘层17、填充于所述第二电极引出窗口171内并延伸至该窗口周围的所述第二绝缘层17上的第二金属层18、覆盖所述第二金属层18和所述第二绝缘层17的上表面和侧壁且具有与所述第二电极引出窗口171相对应的窗口的第三绝缘层19、填充于所述第三绝缘层19上的窗口并延伸至该窗口周围的所述第三绝缘层19上的且与所述第二金属层18电连接的第三金属层20；

所述第三功能区自下而上依次包括基板11、第一绝缘层15、第一金属层16、第二绝缘层17、第二金属层18、具有第三电极引出窗口191的第三绝缘层19、填充于所述第三电极引出窗口191内并延伸至该窗口周围的所述第三绝缘层19上的第三金属层20。

实施例三：

如图15～20所示，本实施例三提供一种共面键合结构的制备方法，本实施例二中的共面键合结构与实施例一或实施例二中的共面键合结构的差别包括叠层结构的设置以及基板结构，其他结构与实施例一或实施例二相同或相似，其他结构和制备步骤与实施例一相同或相似，可参考实施例一的相关附图。

需要说明的是，本实施例三实质上提供了解决具有两层金属层，需要其中一层金属层进行电极引出并且需要真空或气密封装的问题的共面键合结构，图15为现有技术中存在结构，电极引出处的最高处和实现真空或气密封装的键合环并不处于同一高度，而难以完成键合工艺，而本实施例解决了这种不同平面高度的共面键合的问题，并提供了两种解决方案。

首先，如图16～18所示，提供解决上述问题的第一种方案，所述制备方法包括如下步骤：

1)提供一基板，于所述基板上定义出第一功能区以及环绕所述第一功能区的环形第二功能区；

2)于所述基板上沉积第二绝缘层17，并在所述第一功能区对应的位置进行刻蚀，暴露出部分所述基板形成预设宽度的第二电极引出窗口171；

3)于步骤2)得到的结构表面沉积第二金属层18，并在所述第二电极引出窗口171周围进行刻蚀，暴露出部分所述第二绝缘层17实现将填充于所述第二电极引出窗口171并延伸至该窗口周围的所述第二绝缘层17上的部分所述第二金属层18与其他部分隔开，并于所述第二电极引出窗口171的周围形成所述第二功能区对应的环形引出区；

4)于步骤3)得到的结构表面沉积第三绝缘层19，并在与所述第二电极引出窗口171对应的位置进行刻蚀以暴露出该部分所述第二金属层18；

5)于步骤4)得到的结构表面沉积第三金属层20，在对应所述第二金属层18被刻蚀掉的位置对所述第三金属层20进行刻蚀，以形成绝缘的所述第二功能区和所述第一功能区。

作为示例，步骤1)中所述基板的形成步骤为：

1-1)提供一支撑衬底111；

1-2)于所述支撑衬底表面依次沉积结构片112、第一绝缘层15和第一金属层16。

作为示例，步骤2)中的形成所述第一金属层16时，还包括形成平面互连线162的步骤，其中，所述平面互连线162将所述第一金属层16连接至所需的电极引出的位置。

作为示例，步骤5)中形成的所述第二功能区对应的所述第三金属层为键合环。

具体的，在本实施例中，所述第一金属层16通过平面互连线162连接至电极引出处，所述第一金属层16对应的电极引处，所述第一金属层16的电极引出通过所述第二绝缘层17和第二金属层18所形成的台阶实现与第二金属层18处于同一高度，再通过第三绝缘层19和第三金属层20所形成的台阶实现与第三金属层20处于同一高度；

所述第一金属层16的电极对应的真空或气密封装键合环23处，通过第二绝缘层17、第二金属层铝18、第三绝缘层19和第三金属层20的依次抬升而实现与第三金属层20处于同一高度，并且实现了真空或气密封装键合环23与第一金属层16、第二金属层18的有效电绝缘。

由此，即实现了所述第一金属层电极引出窗口161和实现真空或气密封装的键合环23各处最高位置均保持同一高度，而处于同一高度的第三金属层20(共晶焊料金属，如金、铝、锗等等)可用于直接的共面共晶键合，并且保证了真空或气密封装键合环23的电绝缘。

如图19～20所示，作为示例，步骤1-2)中，沉积所述第一金属层16后还包括步骤：

对所述第一功能区和所述第二功能区之间且与两功能区具有预设间距的环形区域所对应的所述第一金属层16进行部分刻蚀，以形成具有缺口的环形窗口区163。

具体的，本步骤的改变实际上给出了图15所存在的问题的另一种解决方案。

需要说明的是，所述各金属层焊盘引出的平面互连线在引线焊盘处和相应的键合环位置是电气连通的；所述各金属层焊盘引出的平面互连线具有两种形式，一是引线焊盘和相应的键合环所在位置之间存在一定间隙或空间从而使焊盘引出处具有较小的平面互连面积，二是引线焊盘和相应的键合环所在位置完全连为一体从而使焊盘引出处具有较大的平面互连面积，其中较小的平面互连面积能获得较好的电气特性，而较大的平面互连面积则使得焊盘设计容易方便，所述两种形式的平面互连线可在具体实施中根据需求作出权衡和选择。

本实施例三还提供一种共面键合结构，其中，所述结构为依据本实施例的制备方法所得到的结构，所述共面键合结构包括第一功能区和第二功能区：

所述第一功能区自下而上依次包括基板、具有第二电极引出窗口171的第二绝缘层17、填充于所述第二电极引出窗口171内并延伸至该窗口周围的所述第二绝缘层17上的第二金属层18、覆盖所述第二金属层18的上表面及侧壁且具有与所述第二电极引出窗口171对应的窗口的第三绝缘层19、填充于所述三绝缘层19上的窗口内并延伸至该窗口周围的所述第三绝缘层19上的且与所述第二金属层18电连接的第三金属层20；

所述第二功能区自下而上依次包括基板、第二绝缘层17、第二金属层18、覆盖所述第二金属层18上表面及侧壁的第三绝缘层19、与所述第二金属层18相对应的第三金属层20；

其中，所述第一功能区和所述第二功能区相互绝缘，且所述第二功能区为环绕所述第一功能区的环形第二功能区。

作为示例，所述基板自下而上依次包括支撑衬底111、结构片112、第一绝缘层15和第一金属层16。

作为示例，所述第一功能区和所述第二功能区之间且与两功能区具有预设间距的环形区域所对应的所述金属层上设置有具有缺口的环形窗口区163。

综上所述，本发明提供一种共面键合结构及其制备方法，所述制备方法包括如下步骤：a)提供一待键合的器件结构，所述器件结构包括至少两个功能区，其中，各所述功能区均具有待引出面，且至少两个所述待引出面位于不同高度的平面；b)将各所述待引出面通过绝缘层和金属层交替形成的叠层结构引出至同一高度的平面上形成各键合引出面，以得到所述共面键合结构。本发明通过共面键合结构可以有效解决真空或气密封装中键合平面不在同一高度的问题；通过共面键合结构可以实现真空或气密封装内部结构与器件外部的直接垂直互连；通过共面键合结构可以实现键合框架的绝缘和引线焊盘的电气导通；通过共面键合结构实现器件真空或气密封装的键合框架和电气互连的焊盘与封装盖帽的同时键合，且共面键合结构的实现只需要修改掩膜版相应位置的图形，并不增加额外的工序，这能极大地节约制造成本、提高生产效率。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。