局部释放气体的MEMS装置及其制造方法

【技术领域】

本发明涉及MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，微机电系统)器件领域，尤其涉及一种局部释放气体的MEMS装置及其制造方法。

【背景技术】

MEMS电容式加速度计以其尺寸小，低成本，性能优良，广泛应用于消费电子，物联网，以及工业测量领域。消费电子竞争愈演愈烈，对成本、集成度提出了新的要求。为了达到这一目的，目前的6轴产品(3轴加速度+3轴陀螺仪)由原来加速度计，陀螺仪分别位于两颗独立的芯片上向在同一颗芯片上加工出陀螺仪和加速度计的方式转变，在这个过程中会遇到气压问题，即加速度计的空腔和陀螺仪的空腔需要的气压不同。加速度计需要其空腔具有较高的气压来增加空气阻尼，通常400mBar左右，提高器件在冲击环境中的可靠性。而陀螺仪则需要其空腔具有较低的气压，通常<5mBar，越小越好，最好是真空环境。在将加速度计和陀螺仪集成于同一颗芯片上时，由于加速度计的空腔和陀螺仪的空腔同时加工成型，内部压力同增同减，如何控制两个空腔的压力为现在工艺中遇到的问题。

因此，亟需提出一种新的技术方案来解决上述问题。

【发明内容】

本发明的目的之一在于提供一种局部释放气体的MEMS装置及其制造方法，可以更为方便的在同一颗芯片上形成压力不同的两个空腔。

为解决上述问题，根据本发明的一个方面，本发明提出一种MEMS装置，其包括：第一空腔，其被配置的用于第一功能；第二空腔，其被配置的用于第二功能；加热器，其被设置于第二空腔的周边，通过所述加热器的加热使得所述加热器的周边材料释放出气体，被释放处的气体进入第二空腔，从而改变第二空腔的压力。

根据本发明的另一个方面，本发明提出一种MEMS装置的制造方法，其包括：提供基座和盖体，所述基座中包括有加热器；将所述基座和所述盖体接合在一起，在所述基座和所述盖体之间形成有密封的第一空腔和第二空腔，所述加热器位于第二空腔周边，第一空腔被配置的用于第一功能，第二空腔被配置的用于第二功能；使得所述加热器进行加热，使得所述加热器的周边材料释放出气体，被释放处的气体进入第二空腔，从而改变第二空腔的压力。

与现有技术相比，本发明通过加热器进行局部加热，使得所述加热器的周边材料释放出气体，被释放处的气体进入第二空腔，从而改变第二空腔的压力。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明中的MEMS装置在一个实施例中的俯视示意图；

图2为本发明中的MEMS装置在一个实施例中的剖视示意图；

图3为本发明中的MEMS装置的制造方法在一个实施例中的流程示意图。

【具体实施方式】

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。除非特别说明，本文中的连接、相连、相接的表示电性连接的词均表示直接或间接电性相连。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“耦接”等术语应做广义理解；例如，可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供一种局部释放气体的MEMS装置。图1为本发明中的MEMS装置在一个实施例中的俯视示意图。图2为本发明中的MEMS装置在一个实施例中的剖视示意图。

如图1和2所示的，所述MEMS装置100中包括有第一空腔110和第二空腔120。第一空腔110被配置的用于第一功能。第二空腔120被配置的用于第二功能。例如，第一功能为MEMS陀螺仪，第二功能为MEMS加速度计。在正常工作时，第一空腔的压力与第二空腔的压力不同，第一空腔的压力低于第一预定阈值，第二空腔的压力高于第二预定阈值，第一预定阈值低于第二预定阈值。例如，第一预定阈值为5mBar，第二预定阈值为400mBar，第二空腔的压力较高，可以提高器件在冲击环境中的可靠性。

所述MEMS装置100还包括加热器130。所述加热器130被设置于第二空腔120的周边，通过所述加热器130的加热使得所述加热器130的周边材料释放出气体，被释放处的气体进入第二空腔120，从而改变第二空腔120的压力。

在一个实施例中，所述加热器130加热周边的氧化硅释放出气体，从所述氧化硅中被释放出的气体进入第二空腔120。所述氧化硅是由等离子体增强化学气相沉积PECVD工艺制成，所述氧化硅中通常含有大量气体，可以通过加热氧化硅的方式使得所述气体被释放出来。所述加热器130包括金属线和与所述金属线连接的垫片140，所述金属线具有预定电阻值，通过向所述金属线提供电流实现加热。如图2所示的，所述金属线设置于所述氧化硅内。当然，在其他实施例中，所述金属线可以设置于所述氧化硅下，或设置于所述氧化硅上。在其他实施例中，所述加热器130也可以加热周边的其他材料释放出气体，只要这种材料能够含有一定量的气体即可。

如图2所示的，所述MEMS装置包括有基底170、形成于所述基底上的氧化硅层160和盖体150。所述盖体150设置于所述氧化硅层160之上，所述盖体150和所述氧化硅层160共同定义形成第一空腔110和第二空腔120。所述金属线设置于所述氧化硅层160内，或设置于所述氧化硅层160下，或设置于所述氧化硅层160上。具体的，所述氧化硅层160和所述盖体是共晶键合在一起。所述盖体150上可以事先设置好相应的凹槽，以便在和所述氧化硅层160和所述基底170结合时，形成第一空腔110和第二空腔120。

第一空腔110的压力由密封第一空腔110时的密封环境压力决定。第二空腔120的压力由密封第二空腔120时的密封环境压力和进入第二空腔120的被释放的气体决定。在一个实施例中，第一空腔110和第二空腔120在同样的密封环境压力下被同时密封。在另一个实施例中，第一空腔110和第二空腔120在不同的密封环境压力下被分别密封，具体的，第一空腔在第一环境压力下被密封，第二空腔在第二环境压力下被密封。举例来说，第一环境可以是真空环境。

在一个实施例中，可以通过控制所述加热器130的加热温度和加热时长来控制进入第二空腔120的气体的量，进而调整第二空腔120的压力。在一些应用下，在MEMS装置使用一段时间以后，如果第二空腔的压力由于各种可能的原因出现降低，则可以通过加热器130来调整或校准第二空腔的压力。在另一些应用下，在第二空腔密封后，可以通过加热器130来调整第二空腔的压力，之后进行后续的正常使用。

根据本发明的另一方面，本发明提供MEMS装置的制造方法。如图3所示的，所述制造方法包括如下步骤。

步骤310，提供基座和盖体，所述基座中包括有加热器130。

如图2所示的，所述基座包括基底170和形成于所述基底170上方的氧化硅层160。所述氧化硅层是由等离子体增强化学气相沉积工艺制成，所述氧化硅层中含有气体。所述加热器130包括金属线和与所述金属线连接的垫片140，所述金属线具有预定电阻值，通过向所述金属线提供电流实现加热。在一个实施例中，所述金属线设置于所述氧化硅层内，或设置于所述氧化硅层下，或设置于所述氧化硅层上。

步骤320，将所述基座和所述盖体接合在一起，在所述基座和所述盖体之间形成有密封的第一空腔110和第二空腔120，所述加热器位于第二空腔周边，第一空腔被配置的用于第一功能，第二空腔被配置的用于第二功能。

所述基座和所述盖体共晶键合在一起。第一功能为MEMS陀螺仪，第二功能为MEMS加速度计。举例来说，可以在一个环境压力下将所述基座和所述盖体接合在一起。

步骤330使得所述加热器130进行加热，使得所述加热器的周边材料释放出气体，被释放处的气体进入第二空腔，从而改变第二空腔的压力。

第一空腔的压力由密封第一空腔时的密封环境压力决定，第二空腔的压力由密封第二空腔时的密封环境压力和进入第二空腔的被释放的气体决定。

所述加热器130加热周边的氧化硅释放出气体，从所述氧化硅中被释放出的气体进入第二空腔。

本发明通过加热器进行局部加热，使得所述加热器的周边材料释放出气体，被释放处的气体进入第二空腔，从而改变第二空腔的压力。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改和变型。