用于其中一部分暴露在环境下的密封mems设备的工艺的制作方法

用于其中一部分暴露在环境下的密封mems设备的工艺的制作方法
【专利摘要】在此披露了一种用于提供其中一部分暴露在外部环境下的MEMS设备的方法和系统。该方法包括将一个操作晶片粘合到一个设备晶片上以形成一个其中介电层被布置在这些操作晶片和设备晶片之间的MEMS衬底。该方法包括平版印刷地在该设备晶片上限定至少一个压铆螺母柱并将该至少一个压铆螺母柱粘合到一个集成电路衬底上以在该MEMS衬底和该集成电路衬底之间形成一个密封腔。该方法包括在该操作晶片、压铆螺母柱或集成电路衬底中限定至少一个开口以使该设备晶片的一部分暴露在外部环境下。
【专利说明】用于其中一部分暴露在环境下的密封MEMS设备的工艺
相关申请的交叉引用
[0001]本申请要求2011年6月29日提交的标题为“MEMS设备、制造工艺、集成传感器、压力传感器、光学传感器、微流体、加速计(MEMS DEVICE, FABRICAT1N PROCESS, INTEGRATEDSENSORS, PRESSURE SENSORS, OPTICAL SENSORS, MICRO-FLUIDIC, ACCELEROMETER)” 的美国临时专利申请号61/502，603的权益，该申请通过引用以其全文结合于此。本申请与2011年6月29日提交的案卷#IVS-156PR (5028PR)标题为“其中一部分暴露在环境下并且带有竖直集成电子器件的气密封MEMS 设备(HERMITICALLY SEALED MEMS DEVICE WITH A PORT1NEXPOSED TO THE ENVIRONMENT AND WITH VERTICALLY INTERGRATED ELECTRONIC)”美国临时专利申请号61/502，616以及与其同时提交的并且转让至本发明的受让人的案卷#IVS-156(5028P)标题为“其中一部分暴露在环境下的带有竖直集成电子器件的气密封MEMS设备(HERMETICALLY SEALED MEMS DEVICE WITH A PORT1N EXPOSED TO THE ENVIRONMENT WITH
VERTICALLY INTEGRATED ELECTRONICS)”的美国专利申请号_相关,这些申请全都以其全文结合于此。
发明领域
[0002]本发明涉及微机电系统(MEMS)设备，并且更具体地涉及对其中一部分暴露在外部环境下的MEMS设备的制造。
进旦冃月^
[0003]许多MEMS设备需要MEMS结构的一部分暴露在外部环境下，确切地设备(例如，压力传感器、麦克风、扬声器、化学传感器、生物传感器、光学传感器等)外的环境的测量或修改方面。强烈需要一种通过制造出其中一部分暴露在外部环境下的设备来实现并改进这种MEMS设备的操作的成本有效且高效的制造工艺。本发明解决了这种需要。
发明概述
[0004]在此披露了一种用于提供其中一部分暴露在外部环境下的MEMS设备的方法和系统。在一个第一方面中，该方法包括将一个操作晶片粘合到一个设备晶片上以形成一个其中介电层安排在这些操作晶片和设备晶片之间的MEMS衬底。该方法包括平版印刷地在该设备晶片上限定至少一个压铆螺母柱并将该至少一个压铆螺母柱粘合到一个集成电路衬底上以在该MEMS衬底和该集成电路衬底之间形成一个密封腔。该方法包括在该操作晶片中蚀刻出至少一个开口以暴露出该介电层的一部分并且对该介电层的暴露部分进行蚀刻以使该设备晶片的一部分暴露在外部环境下。
[0005]在一个第二方面中，该MEMS设备包括一个CMOS衬底和一个粘合到该CMOS衬底上的MEMS衬底。该MEMS衬底包括一个粘合到设备衬底上的操作衬底，该设备衬底具有一个布置在这些操作衬底和设备衬底之间的介电层。该MEMS设备在该操作衬底中包括至少一个开口，其中，该至少一个开口使该设备衬底的一个表面暴露在外部环境下。
附图简要说明
[0006]附图和说明书一起展示了本发明的若干个实施例，并且这些附图用于解释本发明的原理。本领域的普通技术人员容易地认识到图中所示的具体实施例仅是示例性的，而并不旨在限制本发明的范围。
[0007]图1展示了根据一个实施例的第一 MEMS设备的起始物料。
[0008]图2展示了根据一个实施例的具有操作晶片的第一蚀刻的第一 MEMS设备。
[0009]图3展示了根据一个实施例的具有介电层的第二蚀刻的第一 MEMS设备。
[0010]图4a展示了根据一个实施例的具有设备晶片的可选第三蚀刻的第一 MEMS设备。
[0011]图4b展示了该第一 MEMS设备，其中该蚀刻开口位于压铆螺母柱框架上，从而使得由该压铆螺母柱框架的位置而非所蚀刻的开口的位置和尺寸限定该设备晶片的柔性部分的尺寸。
[0012]图5展示了根据一个实施例的带有设备晶片的MEMS设备，该设备晶片包括两个硅层。
[0013]图6展示了根据一个实施例的第一 MEMS设备的第一晶片级封装工艺。
[0014]图7展示了根据一个实施例的第一 MEMS设备的第二晶片级封装工艺。
[0015]图8展示了根据一个实施例的第二晶片级封装工艺的光致抗蚀剂图案沉积。
[0016]图9展示了根据一个实施例的MEMS设备的塑性塑模封装工艺。
[0017]图1Oa展示了根据一个实施例的MEMS设备。
[0018]图1Ob展示了根据一个实施例的第二 MEMS设备。
[0019]图11展示了根据一个实施例的MEMS设备的空腔的俯视图。
[0020]图12展示了根据一个实施例的图11的MEMS设备的横截面视图k_k'。
[0021]图13展示了根据一个实施例的MEMS设备的横截面视图，其中空腔通过压铆螺母柱层侧通道暴露在外部环境下。
[0022]图14展示了根据一个实施例的MEMS设备的俯视图和横截面视图，其中侧通道由该CMOS晶片内的空腔限定。
[0023]图15展示了根据一个实施例的MEMS设备。
[0024]图16展示了根据一个实施例的有待创造CMOS晶片开口的MEMS设备的制造工艺。
[0025]图17展示了根据一个实施例的MEMS设备。
[0026]图18展示了根据一个实施例的在熔融粘合到MEMS设备的操作晶片上之前对设备晶片的一部分进行打薄的制造工艺。
[0027]图19展示了根据一个实施例的已经根据图18的制造工艺被打薄和加工的MEMS设备的进一步的制造工艺。
详细说明
[0028]本发明涉及微机电系统(MEMS)设备，并且更具体地涉及对其中一部分暴露在外部环境下的MEMS设备的制造。以下描述被展示为使得本领域的普通技术人员能够制作和使用本发明，并且提供在专利申请及其要求的背景中。对所描述的实施例和和通用原理以及在此描述的特征作出的各种修改对本领域的技术人员而言是非常明显的。因此，本发明并非旨在限定于所示实施例，而是要符合与在此描述的原理和特征相一致的最广泛范围。
[0029]CM0S-MEMS集成工艺可以用来创造通过晶片粘合与CMOS晶片/衬底集成的气密封MEMS设备。所产生的MEMS设备被密封在所产生的外壳内而不直接暴露在环境下。对于一些设备(包括但不限于压力传感器、光学MEMS、生物传感器)而言，对MEMS结构而言令人希望的是直接与环境连接。
[0030]根据本发明的方法和系统提供了一种用于制造其中一部分暴露在外部环境下的MEMS设备的工艺。通过将MEMS衬底粘合在集成电路衬底上并且对该MEMS衬底的一部分进行蚀刻，然后该MEMS衬底的这一部分暴露在外部环境下。暴露在外部环境下的MEMS衬底的那一部分可以比该MEMS衬底的剩余结构设备层更薄以便能够创造出需要增强的敏感性的压力传感器和相关MEMS设备。通过该制造工艺还实现了这种压力传感器或相关MEMS设备与其他MEMS设备(包括但不限于运动传感器)的集成。
[0031]为了更加详细地描述本发明的特征，现在结合附图参照以下描述。
[0032]图1展示了根据一个实施例的MEMS设备100的起始物料。该MEMS设备100包括一个MEMS衬底，该衬底包括一个操作晶片102和一个通过介电层104耦联到该操作晶片102上的设备晶片106。在一个实施例中，该设备晶片106是一个纯娃晶片。在一个实施例中，该介电层104为一个氧化物层。该MEMS设备100包括一个通过至少一个压铆螺母柱110耦联到该MEMS衬底的设备晶片106上的CMOS晶片108。该MEMS设备100包括一个上空腔112和一个底空腔114。
[0033]因此，MEMS设备100为一个通过标准工艺创造的起始CM0S-MEMS粘合晶片。该MEMS衬底的顶面涂有光致抗蚀剂材料，并且在有待暴露在外部环境下的MEMS衬底的一个区域上光刻地限定一个开口。在一个实施例中，起始晶片具有在与该CMOS晶片粘合之前被打薄至所希望厚度的MEMS结构设备层的一部分。
[0034]图2展示了根据一个实施例的具有操作晶片102的第一蚀刻202的MEMS设备200。在一个实施例中，该第一蚀刻202为穿过该操作晶片102的薄膜DRIE蚀刻，当其到达被埋在该操作晶片102下方的介电层104的顶面时该蚀刻停止，该蚀刻在该操作晶片102中创造出初始开口或空腔。
图3展示了根据一个实施例的具有该操作晶片102的第二蚀刻204的MEMS设备300。在一个实施例中，该第二蚀刻204是穿过该介电层104的薄膜DRIE蚀刻，当其到达该设备晶片106的顶面时停止。此时，该设备晶片106的顶面现在暴露在外部环境下。
[0035]图4a展示了根据一个实施例的具有该操作晶片102的可选第三蚀刻206的MEMS设备400a。在一个实施例中，该第三蚀刻206是穿过该设备晶片106的薄膜DRIE蚀刻，当其到达所希望的薄膜厚度时停止。本领域的普通技术人员容易地认识到根据不同的需要和应用，所希望的薄膜厚度可以不同并且其将在本发明的精神和范围内。该第一、第二和第三蚀刻202至206中的每个蚀刻可以被定时以便在预先确定的时期和严格的厚度水平停止蚀刻过程。此外，使用湿式蚀刻或干式蚀刻选择性地对该第一、第二和第三蚀刻202至206中的每个蚀刻进行蚀刻。
[0036]图4b展示了当连续压铆螺母柱框架112确定横向薄膜尺寸时的实施例。该薄膜116的直径由该压铆螺母柱框架的内部尺寸确定。此薄膜大小限定可以比由从操作晶片102的顶侧形成图案的第一、第二和第三蚀刻限定的薄膜具有优越的横向尺寸控制。
[0037]在一个实施例中，该设备晶片106包括两个硅层、一个顶部结构层和一个底部结构层、通过电介质粘合的熔融剂。图5展示了根据一个实施例的带有设备晶片的MEMS设备500，该设备晶片包括两个硅层。该MEMS设备500包括一个MEMS衬底，该衬底包括一个操作晶片502、通过一个第一介电层504粘合到该操作晶片502上的设备晶片的顶部结构层506和通过一个第二介电层514粘合到该设备晶片的顶部结构层506上的设备晶片的底部结构层508。该MEMS设备500包括一个耦联到该设备晶片的底部结构层508上的CMOS晶片 510。
[0038]在图5中，从操作晶片502、介电层504、顶部结构层506和第二介电层514的蚀刻中产生开口 512。这暴露出底部结构层508。因此，由该设备晶片的底部结构层508的厚度而非由蚀刻持续时间限定剩余结构层的厚度。
[0039]在一个实施例中，将带有流体或气体通道的附加衬底粘合到该MEMS衬底的顶面上以创造出一个至该MEMS设备的暴露部分的流体或气体接口。本领域的普通技术人员容易地认识到该附加衬底可以粘合到多种表面上(包括但不限于MEMS衬底的操作晶片的顶面)并且其将在本发明的精神和范围内。在另一个实施例中，通过非蚀刻手段(包括但不限于锯切割、激光钻孔、激光辅助蚀刻和机械钻孔)创造该操作晶片和氧化物层内的开口。
[0040]图6展示了根据一个实施例的MEMS设备100的晶片级封装工艺600。该MEMS设备100已经经历了图2至图4所述的工艺。该晶片级封装工艺600包括一个与该CMOS晶片金属进行接触的硅穿孔(TSV) 602、一个重新分布金属化604、一个应力减轻和电隔离层606、一个焊接掩模608和一个焊锡球610。在另一个实施例中，与绝缘和导电结合的楔子切割技术与该CMOS晶片金属进行接触。
[0041 ] 在一个实施例中，使用来自该MEMS衬底侧的TSV完成该晶片级封装工艺，该MEMS衬底侧允许对该操作晶片进行蚀刻的工艺同时创造一个端口以暴露出该结构层并且为该晶片级封装工艺所要求的TSV接触限定一个通孔。在本实施例中，必须特别小心防止该MEMS薄膜层金属化和焊接掩模沉积。图7展示了根据一个实施例的MEMS设备100的晶片级封装工艺700。该MEMS设备100已经经历了图2至图4所述的MEMS衬底侧蚀刻工艺，并且此外经历了在该操作晶片102内产生两个开口 750和760的另一个定时薄膜DRIE蚀刻工艺。
[0042]该晶片级封装工艺700包括使用化学气相淀积(CVD)或溅射方法使二氧化硅(Si02)绝缘体层702沉积。该Si02绝缘体层702沉积在该MEMS设备100的操作晶片102的整个顶面上，包括之前蚀刻的两个开口内的每个表面。仅对包括沉积Si02层的两个开口750和760的底面704进行蚀刻。一个第一光致抗蚀剂图案沉积在该开口 760内，使用升起(lift-off)工艺使重新分布层(RDL) 706沉积。电镀顶部金属708沉积在该RDL 706的顶部.在一个实施例中，该电镀顶部金属708为铜(Cu)。
[0043]一个第二致抗蚀剂图案沉积在该开口 760内和该操作晶片702的左侧上的顶面上两者，并且然后使用升起工艺使绝缘焊接掩模层710沉积。最后，使用丝网/漏版印刷使焊锡球712沉积到该绝缘焊接掩模层710内。本领域的普通技术人员容易地认识到可以通过多种方法论使该焊锡球712沉积并且其将在本发明的精神和范围内。
[0044]图8展示了根据一个实施例的图7的光致抗蚀剂图案沉积800。
该光致抗蚀剂图案沉积800包括一个沉积在该开口 760内的第一光致抗蚀剂图案802和一个沉积在该开口 760和该操作晶片805的左侧上的顶面两者内的第二光致抗蚀剂图案804。
[0045]MEMS设备还可以被封装在带有操作晶片的塑性塑模封装体内，该操作晶片与一个模具盖组合，该模具盖起到水坝的作用以防止模具填料进入该操作晶片内的开口/空腔内和接触到所暴露的设备层。在一个实施例中，该模具盖使用一种软材料，包括但不限于增强操作晶片内的开口/空腔的密封的胶带。
[0046]图9展示了根据一个实施例的MEMS设备的塑性塑模封装工艺900。该MEMS设备包括一个MEMS衬底，该衬底包括一个操作晶片902和一个通过介电层906耦联到该操作晶片902上的设备晶片904。该MEMS衬底粘合到一个CMOS晶片908上。该CMOS晶片908通过丝焊910耦联到封装引线框架914的封装垫912上。
[0047]该塑性塑模封装工艺900包括使该MEMS设备的模具分离并且通过该引线粘合910将该模具附接到该封装引线框架914上。该塑性塑模封装工艺900包括将模具盖916耦联到该MEMS设备的操作晶片902的顶面上。一旦将塑模填料918应用到该MEMS设备上，该模具盖916防止该塑模填料918进入该操作晶片902的开口和与该MEMS设备的暴露设备层进行接触。在已经完成该塑模填料918应用后，移除该模具盖916并且使该MEMS设备分离。
[0048]在一个实施例中，在位于所暴露的设备层上方的操作晶片区域上完成该MEMS设备的蚀刻工艺。图1Oa展示了根据一个实施例的MEMS设备1000。该MEMS设备100a包括一个通过至少一个压铆螺母柱粘合到CMOC衬底上的MEMS衬底。已经在位于该MEMS设备1000的上空腔1004上方的区域1002内对该MEMS设备100a的操作晶片进行了蚀刻，该区域暴露在外部环境下。对于上空腔1004而言，存在三个独特的益处。首先，蚀刻区域到上空腔的终止允许暴露出自由结构1016。此结构可以是但不限于扭转反射镜或其他光调制结构。图1Ob中所示的一个第二益处在于减少了该操作晶片102的蚀刻深度。所蚀刻区域1018比该操作晶片102的全厚度更薄，这引起更快的循环时间和更低的制造成本。该上空腔1020的第三益处在于其横向尺寸更好受到控制并且其与对由这些压铆螺母柱110限定的薄膜的对准比所蚀刻区域1018的那些更精确。上空腔1020的对准和蚀刻轮廓两者比所蚀刻区域1020的那些要优越，在CM0S-MEMS粘合后执行所蚀刻区域的对准和蚀刻轮廓。该上空腔1018相对于这些压铆螺母柱110的叠加的改进有望减少由于未对准或不平衡引起封装敏感性的退化。
[0049]在一个实施例中，该MEMS设备的设备晶片的一部分通过使该MEMS设备的上空腔延伸至切割道边缘而暴露在外部环境下，从而使得当使该MEMS设备分离时，该上空腔暴露在外部环境下，从而创造出一条暴露在外部环境下的侧通道。本领域的普通技术人员容易地认识到本实施例可以用在多种应用(包括但不限于使压力传感器柔性板暴露在外部环境压力下)中并且其将在本发明的精神和范围内。
[0050]在本实施例中，在所有预分离晶片过程中保持该MEMS设备的空腔密封，防止需要保护该操作晶片/MEMS设备中开口免受工艺液体、气体和残留物影响。在另一个实施例中，该侧通道通过多种机制保持密封，包括但不限于分离后的窄侧板和熔融粘合以保护该侧通道免受分离残留物影响。然后在稍后阶段通过穿刺工艺(包括但不限于激光机械加工和激光切割)打开该窄侧板或熔融粘合。
[0051]图11展示了根据一个实施例的MEMS设备的空腔的俯视图1100。该MEMS设备的空腔暴露在外部环境下。该MEMS设备1100包括一个上空腔1102、一个设备层1104、该设备层1104和CMOS晶片之间的粘合剂1106以及一个分离切口 1108。图12展示了根据一个实施例的图11的MEMS设备的横截面视图A-A' 1200。该MEMS设备1200包括一个已经延伸至切割道边缘的上空腔1202和一个连接到暴露在外部环境下的设备晶片的一部分上的侧通道1204。
[0052]图13展示了根据一个实施例的带有空腔1302的MEMS设备的横截面视图A-A’ 1300，其中该空腔通过压铆螺母柱层侧通道1304暴露在外部环境下。该压铆螺母柱层侧通道在制造过程中被一种共熔粘合剂密封起来，但在模具分离过程中该压铆螺母柱层侧通道被打开通向外部环境。本领域的普通技术人员容易地认识到可以用多种方式完成分离(包括但不限于使用切割锯或如隐形切割和激光切割的干式工艺以避免残留物)并且该分离将在本发明的精神和范围内。
[0053]图14展示了根据一个实施例的带有侧通道1406的MEMS设备的俯视图1402和横截面视图1404。在本实施例中，使用CMOS晶片中的底空腔实现了通过侧通道暴露在外部环境下的MEMS设备的空腔。该侧通道在制造过程中被一种共熔粘合剂密封起来，但在模具分离过程中该侧通道被打开通向外部环境。
[0054]图15展示了根据一个实施例的MEMS设备1500。在本实施例中，通过蚀刻或磨削或二者的组合将该MEMS设备1500的操作晶片彻底移除。该MEMS设备1500包括一个MEMS晶片1502和一个耦联到该MEMS晶片1502上的基础晶片1504。该MEMS晶片1502不包括操作晶片部分。
[0055]图16展示了根据一个实施例的有待创造CMOS晶片开口的MEMS设备的制造工艺1600。该制造工艺1600包括通过步骤1602在该MEMS设备的CMOS晶片衬底硅中蚀刻出(使用湿式或干式化学蚀刻)一个开口。然后该制造工艺1600或者包括通过步骤1604完全蚀刻穿过CMOS跨金属电介质和钝化层以使该MEMS设备的MEMS部分暴露在外部环境下，或者包括通过步骤1606部分地暴露出一种或多种CMOS金属和介电层的金属薄膜填料。该蚀刻在该CMOS中产生一个穿孔，从而暴露出一个MEMS特征。在步骤1606中，该MEMS设备层被用作一个固定电极来电容性地对该金属薄膜的运动进行感测。
[0056]图17展示了根据一个实施例的MEMS设备1700。该MEMS设备1700与图10的MEMS设备1000类似。因此，该MEMS设备1700包括一个在该MEMS设备1700的上空腔1704上蚀刻的并且连接到其上的开口 1702。在图17中，一块透明板1706粘合到该MEMS设备1700的MEMS衬底部分的顶面上以允许与光学信号进行耦联和交互。在一个实施例中，该透明板1706为一个对光的某些波长透明的晶片。该透明板1706还保护该MEMS衬底部分免受环境气体、水分和颗粒影响。
[0057]在上述制造工艺过程中对上述MEMS设备的设备层和衬底进行打薄。在一个实施例中，在熔融粘合到该操作晶片之前，对有待暴露在外部环境下的设备晶片的部分进行打薄。图18展示了根据一个实施例的在熔融粘合到MEMS设备的操作晶片上之前对设备晶片的一部分进行打薄的制造工艺1800。该制造工艺1800包括通过步骤1802在该设备晶片的一部分中形成一个凹陷1850以产生一个厚度减小的区域和通过步骤1804在该操作晶片中形成一个空腔。通过步骤1806，氧化物沉积在该操作晶片的空腔侧上并且该操作晶片熔融粘合到该设备晶片上，从而使得该设备晶片的凹陷面朝该操作晶片。在步骤1806中，通过将设备晶片磨削或抛光至希望的厚度来对MEMS设备的设备层进行打薄，该MEMS设备包括一个熔融粘合到操作晶片上的一个设备晶片。
[0058]该制造工艺1800包括通过步骤1808对该设备层/MEMS衬底晶片进行如下加工和打薄:在该设备晶片上形成多个压铆螺母柱、使锗或另一种材料沉积、以及对该设备层进行图案化和蚀刻。图19展示了根据一个实施例的已经根据该制造工艺1800被加工的MEMS设备的制造工艺1900。通过步骤1902将该结果MEMS衬底晶片粘合到一个CMOS晶片上，并且然后通过步骤1904利用上述技术中的任一种技术使该设备层1950的凹陷部分暴露在外部环境下。
[0059]在一个实施例中，暴露在外部环境下的上述MEMS设备内的端口开口完全地或部分地填有多孔性材料(包括但不限于Gortex)以便在保护该MEMS设备免受较大颗粒和物体影响的同时允许气体和液体仍然渗透到该MEMS部分。
[0001]如上所述，该方法和系统制造出更高效且更精确力感测和力施加MEMS设备。通过将集成电路衬底耦联到MEMS衬底上和利用一个开放的操作晶片空腔，使该MEMS衬底结构层的顶面暴露在外部环境下。该MEMS设备的柔性板的一侧为一个气密封空腔/室而另一侧暴露在周边周围环境下。
[0002]根据一个实施例披露的方法允许暴露在环境下的MEMS结构与CMOS晶片集成并且还允许这种结构与其他非暴露的结构在具有不同厚度水平的同一模具上集成。确切地，该模具上所暴露的设备的结构层厚度可以与该模具上的其他设备的结构层厚度不同(例如，更薄)。这使所暴露的设备能够从提高的敏感性中获益。此外，该方法和系统提供了这些MEMS设备的晶片级封装而不破坏或损坏所暴露的结构层。
[0003]尽管已经根据所示实施例对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员将容易地认识到，可以对这些实施例进行变化并且那些变化将在本发明的精神和范围内。相应地，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，本领域的普通技术人员可以作出许多修改。
【权利要求】
1.一种用于提供其中一部分暴露在外部环境下的微机电系统(MEMS)设备的方法,该方法包括: 将一个操作晶片粘合到一个设备晶片上以形成一个MEMS衬底，其中，一个介电层被布置在这些操作晶片和设备晶片之间； 在该设备晶片上平版印刷地限定至少一个压铆螺母柱； 将该至少一个压铆螺母柱粘合到一个集成电路衬底上以在该MEMS衬底与该集成电路衬底之间形成一个密封腔； 在该操作晶片上蚀刻出至少一个开口以暴露出该介电层的一部分；以及 对该介电层的暴露部分进行蚀刻以使该设备晶片的一部分暴露在该外部环境下。
2.如权利要求1所述的方法，其中，该集成电路衬底包括一个带有至少一个电极和耦联到该至少一个电极上的至少一个电路的CMOS晶片。
3.如权利要求1所述的方法，其中，由该至少一个压铆螺母柱的高度限定该密封腔的一个间隙。
4.如权利要求1所述的方法，进一步包括: 通过在该至少一个压铆螺母柱和该集成电路衬底之间利用一种导电粘合剂而在该设备晶片和该集成电路衬底之间创造一个电连接。
5.如权利要求1所述的方法，其中，该设备晶片的暴露部分为一块柔性板，其中，该柔性板的至少一个区域为该密封腔的一个表面。
6.如权利要求1所述的方法，进一步包括: 部分地对该设备晶片的暴露部分进行蚀刻以减少该设备晶片的厚度。
7.如权利要求1所述的方法，进一步包括: 完整地对该设备晶片的暴露部分进行蚀刻以暴露出该集成电路衬底的一个表面。
8.如权利要求1所述的方法，进一步包括: 使一个带有流体通道的衬底粘合到该MEMS衬底的一个顶面上。
9.如权利要求1所述的方法，进一步包括: 使用一种硅穿孔工艺对该MEMS设备进行封装。
10.如权利要求1所述的方法，进一步包括: 将该MEMS设备封装进一个塑性塑模封装体内，该封装体将该操作晶片用作一个水坝来防止一种塑模填料进入该密封腔的一个薄膜区域。
11.如权利要求1所述的方法，进一步包括: 将该MEMS设备封装进一个塑性塑模封装体内，该封装体使用胶带防止一种塑模填料进入该密封腔的一个薄膜区域。
12.如权利要求1所述的方法，其中，在该操作晶片中蚀刻出该至少一个开口进一步产生多个倾斜侧壁。
13.—种用于提供其中一部分暴露在外部环境下的微机电系统(MEMS)设备的方法,该方法包括: 将一个操作晶片粘合到一个设备晶片上以形成一个MEMS衬底，其中，一个介电层被布置在这些操作晶片和设备晶片之间； 在该设备晶片上平版印刷地限定至少一个压铆螺母柱； 提供一个延伸至一个设备的一个边缘的通道； 将该至少一个压铆螺母柱粘合到一个集成电路衬底上以在该MEMS衬底与该集成电路衬底之间形成一个密封腔； 通过切通该至少一个通道的一部分来使该MEMS设备分离，从而使该至少一个通道暴露在该外部环境下。
14.如权利要求13所述的方法，其中，通过在该操作晶片中蚀刻出一个或多个空腔来限定所提供的通道。
15.如权利要求13所述的方法，其中，由在该至少一个压铆螺母柱中的一个或多个间隙限定所提供的通道。
16.如权利要求13所述的方法，其中，通过在该集成电路衬底中蚀刻出一个或多个空腔来创造所提供的通道。
17.—种其中一部分暴露在外部环境下的微机电系统(MEMS)设备,包括: 一个CMOS衬底； 一个粘合到CMOS衬底上的MEMS衬底，该MEMS衬底包括一个粘合到一个设备衬底上的操作衬底，该设备具有一个安排在这些操作衬底和设备衬底之间的介电层；以及 该操作衬底中的至少一个开口，其中，该至少一个开口使该设备衬底的一个表面暴露在该外部环境下。
18.如权利要求17所述的MEMS设备，其中，该至少一个开口的一部分延伸至该操作衬底的一个边缘。
19.如权利要求18所述的MEMS设备，其中，该至少一个开口为一个允许流体流的流体通道。
20.如权利要求17所述的MEMS设备，其中，在该MEMS衬底与该CMOS衬底之间形成一个密封腔并且由该设备衬底上平版印刷地限定的至少一个压铆螺母柱的高度限定该密封腔。
21.如权利要求20所述的MEMS设备，其中，该密封腔比位于框架上的操作晶片中的开口更小。
22.如权利要求20所述的MEMS设备，其中，该密封腔比位于框架上的操作晶片中的开口更大。
23.如权利要求20所述的MEMS设备，其中，该至少一个开口位于该密封腔上。
24.如权利要求17所述的MEMS设备，其中，该设备衬底进一步包括: 一个粘合到一个底部结构层上的顶部结构层，该底部结构层具有一个被布置在该顶部结构层和该底部结构层之间的第二介电层，其中，该顶部结构层被布置在该介电层和该第二介电层之间。
25.如权利要求24所述的MEMS设备，其中，该至少一个开口延伸穿过该介电层和该顶部结构层以使该第二介电层的一个区域暴露在该外部环境下。
26.如权利要求17所述的MEMS设备，在该操作衬底内包括至少一个空腔，其中，该操作衬底中的该至少一个开口延伸到该操作衬底中的该至少一个空腔内。
27.如权利要求17所述的MEMS设备，其中，该至少一个开口延伸至该设备的边缘。
【文档编号】H01L21/00GK104303262SQ201280038081
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2012年6月29日 优先权日:2011年6月29日
【发明者】迈克尔·J·达内曼, 马丁·利姆, 约瑟夫·西格, 伊戈尔·切尔科夫, 史蒂文·S·纳西里 申请人:因文森斯公司