CN103384639A - 包括凸点下金属化层的微机电系统器件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种MEMS器件，其包括凸点下金属化层(4)-UBM-以经由与基板的倒装式接合来接触该器件。UBM(4)放置在MEMS器件的表面上并且靠近表面的角部。另外，UBM(4)的形状适应于角部的形状。

Description

包括凸点下金属化层的微机电系统器件
技术领域
本发明涉及包括凸点下金属化层(UBM)的微机电系统（MEMS）器件。UBM用于经由与基板的倒装式接合来接触该器件。
背景技术
在倒装式接合中， MEMS器件经由焊料凸点与基板接触。UBM为MEMS器件上的顶部金属层，其与焊料凸点形成机械和电气稳定的接合。
用于倒装式接合的标准UBM的面积为圆形的。由于凸点放置方面的切割限制，使得这些UBM显著地减小了可用于MEMS器件的有源面积。由于MEMS器件通常为易碎的结构，所以使用激光切割来将这样的器件与用来生产这些器件的晶片分离是有利的。但是，激光束的光学性质在切割道周围要求相当大的金属空隙。粗略而言，在两个相邻MEMS器件的UBM衬垫之间要求硅晶片厚度40%的金属空隙。因此，在UBM衬垫与MEMS器件的边缘之间要求硅晶片厚度的约20%的空隙。
如果MEMS器件为麦克风，那么通常在该器件的表面上放置膜。膜放置在背板正上方，其中膜和背板为电容器的两个电极。对于膜应该保留尽可能大的表面积，以便改进MEMS麦克风的性能。但是，对于UBM要求一定面积，以获得机械稳定并且可靠的接合。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有UBM的MEMS器件，其允许更高效地使用MEMS器件的表面空间。
根据权利要求1的MEMS器件提供用于该目的的解决方案。从属权利要求公开了本发明的有利实施例。
根据本发明的MEMS器件包括UBM，以经由与基板的倒装式接合来接触该器件。UBM放置在MEMS器件的表面上并且靠近表面的角部。UBM的形状适应于角部的形状。因此没有表面空间被浪费。
适应于角部的形状应被理解为不同于圆形的形状。最优选的为具有沿着圆的切线的两个边缘的形状，该切线平行于形成角部的表面边缘延伸。但允许在虚拟圆形UBM与如上文所限定的最优选形状之间的覆盖一定量的表面积的所有形状。由此，所适应的UBM的中心靠近角部转移，并且保存了与距角部最远的UBM邻接的一些表面积，而不会使UBM面积相对于圆形形状的参考UBM减小。
由于MEMS 器件通常为易碎的结构，所以使用激光切割来将这样的器件与用来生产这样的器件的晶片分离是有利的。但是，激光束的光学性质在切割道周围要求相当大的金属空隙。该空隙限定了UBM与切割道之间的最小距离。但是，使UBM的形状适应于器件的角部的形状对于使用其它切割方法也是有利的。
MEMS器件的表面可以包括有源区域。UBM的形状可以进一步不仅适应于角部形状，而且也适应于有源区域的形状。在一个实施例中，有源区域包括放置在MEMS麦克风表面上并且在对电极正上方的膜。
通常，MEMS器件当与晶片分离时，其表面为矩形形状的。因此，UBM为近似三角形形状的，以便装配到矩形表面的角部中。近似三角形形状的UBM的具体实施例为具有带倒圆角部的三角形形状的UBM或者具有等腰三角形形状的UBM。
优选地，如果在该器件的表面上放置另外的元件，则UBM的一个边为凹入的。具有一个凹入边的UBM在该器件的中部留出更多的空间，用于另外的元件。UBM可以遵循MEMS器件的有源部分的形状，并且具有最小允许设计距离。
UBM设置在MEMS器件的表面上，以允许经由与基板的倒装式接合来接触MEMS器件。通常，在UBM下方放置另一金属层和/或传导层。传导层可以包括高掺杂多晶硅层。术语“UBM衬垫”指所有金属层，即UBM和底层金属层，加上其它传导层。UBM衬垫的所有层如果太靠近切割线布置，则能够在切割期间阻挡激光束。因此，关于UBM的相同的限制对于UBM衬垫也是有效的。特别在UBM衬垫与MEMS器件的边缘之间要求硅晶片厚度的约20%的空隙。
UBM衬垫可以具有与UBM相同的形状或者可以与UBM重叠。
UBM衬垫通常靠近MEMS器件的角部放置在基板上。优选地，UBM衬垫的形状适应于器件的角部形状。另外，UBM衬垫的形状可以不仅适应于角部的形状，而且也适应于有源区域的形状。因此，UBM衬垫可以为近似三角形形状和/或可以包括一个凹入边。
MEMS器件可以包括分别四个UBM 和四个UBM衬垫，并且这些UBM或UBM衬垫之一各放置在器件的每个角部。这些UBM中的每个可以适应于相应角部。但是，也可以是具有其它数量的UBM的MEMS器件。
附图说明
将参考附图进一步描述本发明。
图1表示MEMS麦克风的剖面，其中如现有技术中已知的那样在角部放置有圆形UBM。
图2表示根据本发明的包括UBM的MEMS麦克风的剖面。
图3表示根据本发明的第二实施例的包括UBM的MEMS麦克风的剖面。
具体实施方式
图1表示如现有技术中已知的MEMS麦克风的剖面。MEMS麦克风的表面包括有源部分1和圆形UBM2。有源部分包括膜。膜放置在背板正上方。背板和膜为两个电极并且形成电容器。通过监视电容器的电容，该器件检测声波并且可以用作麦克风。而且有源部分1可以包括在图1中未示出的另外的元件。
由于切割限制，所以UBM 2需要具有距表面的边缘3的最小距离a。另外，UBN 2需要具有距有源部分1的最小距离b。
UBM 2由于其圆形形状，而占据MEMS 麦克风模具的相对较大的面积。由于圆形UBM 2的形状并未根据有源部分1的形状或者角部的形状调整，所以浪费了大量表面空间而不得不将大量表面空间留下为空的。
图2表示MEMS 麦克风的表面的剖面，其中UBM 4具有根据角部和有源部分1的形状调整的形状。因此，UBM 4为近似三角形。已知UBM2的虚拟圆形区域描绘为虚线仅用于参考。从图2可以看出在仍然提供有源部分1与UBM4之间的最小距离b和UBM 4与邻接角部的边缘3之间的最小距离a的同时，能够增加有源部分1的大小。
MEMS麦克风由模具制成。根据模具的形状来调整UBM 4的形状。通常模具为矩形形状。因此，UBM 4可以为三角形形状，使得根据模具的角部来调整UBM 4。
如图2所示的UBM 4占据与虚拟圆形UBM2(其与图1所示的UBM2相同)相同的面积或者可以甚至更大。因此，接合与圆形UBM 2同样稳定。
另外，图3表示UBM 4的第二实施例。此处，UBM 4具有不仅根据角部调整而且还根据有源部分1的形状调整的形状。因此，UBM 4的形状为凹入的，使得有源部分1和UBM 4几乎彼此平行，并且沿着点P1与P2之间的虚线具有恒定的距离b。在P1与P2之间，UBM4遵循MEMS器件的有源部分1的形状，并且具有最小允许设计距离b。
在图1至图3中未示出UBM衬垫的其它层。总之，UBM衬垫包括UBM2、4、至少一个底层金属层和/或至少一个传导层。UBM衬垫可以具有与UBM2、4相同的形状或者可以与UBM2、4重叠。
根据本发明的UBM 4或者UBM衬垫允许将更多的有源表面积用于MEMS麦克风，同时提供与基板的稳定接合。因此，根据本发明的UBM 4或者UBM衬垫产生麦克风的更好的电声性能。

Claims (14)

1. 一种微机电系统器件，
包括具有凸点下金属化层UBM(4)的表面，以经由与基板的倒装式接合来接触所述器件，
其中所述UBM(4)放置在所述微机电系统器件的表面上，并且靠近所述表面的角部，并且
其中所述UBM(4)的形状适应于所述角部的形状。
2. 根据权利要求1所述的微机电系统器件，
其中所述微机电系统器件的表面包括有源部分(1)，并且所述 UBM(4)的形状适应于所述角部的形状和所述有源部分(1)的形状。
3. 根据权利要求1或2所述的微机电系统器件，
其中所述UBM(4)为近似三角形形状。
4. 根据权利要求3所述的微机电系统器件，
其中所述UBM(4)具有带倒圆角部的三角形形状。
5. 根据权利要求3所述的微机电系统器件，
其中所述UBM(4)具有等腰三角形的形状。
6. 根据权利要求1-3中任一项所述的微机电系统器件，
所述UBM(4)的一个边为凹入的。
7. 根据权利要求1-6中任一项所述的微机电系统器件，
其中所述器件包括四个UBM(4)，并且这些UBM(4)之一各放置在所述器件的表面的每个角部。
8. 根据权利要求1-7中任一项所述的微机电系统器件，
该器件为微机电系统麦克风芯片。
9. 根据权利要求1-8中任一项所述的微机电系统器件，
所述微机电系统器件在所述表面上包括UBM衬垫，所述UBM衬垫包括UBM(4)、至少一个底层金属层和/或在所述UBM(4)下方的至少一个传导层，
其中所述UBM衬垫靠近所述微机电系统器件的角部放置；并且
其中所述UBM 衬垫的形状适应于所述角部的形状。
10. 根据权利要求9所述的微机电系统器件，
其中所述传导层包括高掺杂多晶硅。
11. 根据权利要求9或10所述的微机电系统器件，
其中所述微机电系统器件的表面包括有源部分(1)，并且所述 UBM衬垫的形状适应于所述角部的形状和所述有源部分(1)的形状。
12. 根据权利要求9-11中任一项所述的微机电系统器件，
其中所述UBM衬垫为近似三角形形状。
13. 根据权利要求9-12中任一项所述的微机电系统器件，
其中所述UBM衬垫的一个边为凹入的。
14. 根据权利要求9-13中任一项所述的微机电系统器件，
其中所述器件包括四个UBM衬垫，并且这些UBM衬垫之一各放置在所述器件的每个角部。
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