一种MEMS芯片的制作方法

本实用新型涉及微机电技术领域，更具体地，涉及一种MEMS芯片。

背景技术：

为了顺应终端产品的小型化、轻薄化的发展趋势，MEMS传感器芯片做的越来越薄，导致MEMS芯片受到的结构应力的影响越来越明显。通常MEMS芯片具有规则的外形结构。这种结果不利于应力的释放，使得产品的可靠性变差，甚至导致产品的失效。

因此，需要提供一种MEMS芯片新技术方案以消减应力。

技术实现要素：

本实用新型的一个目的是提供一种MEMS芯片的新技术方案。

根据本实用新型的第一方面，提供了一种MEMS芯片。该芯片包括基板，所述基板包括感应区、第一凹槽以及径区，所述第一凹槽位于所述感应区所在的表面，所述第一凹槽围绕所述感应区设置，所述径区穿过所述第一凹槽，所述径区被配置为用于所述感应区的芯片元件的信号线走线。

可选地，所述第一凹槽为圆环形。

可选地，所述第一凹槽的宽度为20-500um。

可选地，所述径区的宽度为10-500um。

可选地，还包括与所述感应区所在的表面相背的连接端，在所述连接端设置有第二凹槽，所述第二凹槽与所述感应区的位置相对应。

可选地，所述第二凹槽的深度为所述基板的厚度的0.2-0.5倍。

可选地，所述第二凹槽为圆形，所述第二凹槽的截面积大于所述感应区的面积。

可选地，还包括用于连通所述第二凹槽与外部环境的泄压通道。

可选地，所述泄压通道的宽度为50-500um。

可选地，还包括位于所述第一凹槽的外侧的结构区，在所述结构区设置有ASIC芯片，所述ASIC芯片与所述芯片元件信号连接。

本实用新型的MEMS芯片围绕感应区设置有第一凹槽，从而可以有效地消减结构应力。

通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本实用新型的实施例，并且连同其说明一起用于解释本实用新型的原理。

图1是本实用新型实施例的一种MEMS芯片的俯视图。

图2是本实用新型实施例的一种MEMS芯片的仰视图。

图3是本实用新型实施例的一种MEMS芯片的剖视图。

图4是本实用新型实施例的另一种MEMS芯片的剖视图。

图中，12：感应区；13：第一凹槽；14：径区；15：连接端；16：第二凹槽；17：泄压通道；18：结构区；19：应力隔离位置；20；ASIC芯片；21：芯片元件。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本实用新型的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种MEMS芯片。MEMS芯片可以是但不局限于MEMS麦克风芯片、压力传感器芯片、温度传感器芯片、气体传感器芯片等。

该芯片包括基板。基板包括感应区12、第一凹槽13以及径区14。第一凹槽13位于感应区12所在的表面，第一凹槽13围绕感应区12设置。径区14穿过第一凹槽13，径区14被配置为用于感应区12的芯片元件21的信号线走线。

在此，基板可以是晶圆，例如多晶硅晶圆或者单晶硅晶圆。感应区12用于接收外界信号并转换成电信号，在感应区12安装有芯片元件21。例如，该芯片元件21包括构成电容的正、负极板等。第一凹槽13可以通过刻蚀液刻蚀形成或者通过粒子束刻蚀形成。

该MEMS芯片围绕感应区12设置有第一凹槽13，从而可以有效地消减结构应力。

MEMS芯片的结构应力可能来自各个方向，并且应力大小不一样。在一个例子中，第一凹槽13为圆环形。圆环形的第一凹槽13可以有效地消减来自各个方向的结构应力。在此，圆环形包括由多个圆弧构成的圆环形的第一凹槽13。

当然，第一凹槽13也可以设置为其他形状，例如方形环状、其他正多边形环状等，第一凹槽13可以是连续结构也可以是离散分布，只要能围绕感应区12设置即可。

第一凹槽13的宽度和深度越大则消减应力的效果越好，但基板的结构强度越低；第一凹槽13的宽度和深度越小则消减应力的效果越差，但基板的结构强度越高。因此，应均衡设置第一凹槽13的深度和宽度，在一个例子中，第一凹槽13的宽度为20-500um。该宽度兼顾了消减结构应力的效果以及基材的结构强度。第一凹槽13的深度可以根据基材的厚度进行设置。

在一个例子中，第一凹槽13的宽度由底部向开口端逐渐增大，这种结构便与加工。

除了可以走线外，径区14还起到了增强基板结构强度的效果。在一个例子中，径区14的宽度为10-500um。该宽度可以保证基板具有较高的结构强度，又不会影响第一凹槽13消减应力的效果。为了满足多条信号线的走线要求，在一个例子中，径区14为多个。优选的是，径区14均匀地布置在感应区12周围，这样能够保证基板的结构均衡。例如，径区14为4个，并且相邻的2个径区14之间间隔90°。

MEMS芯片还包括连接端15。连接端15用于将MEMS芯片固定连接到其他电子设备上，例如，在连接端15涂覆有粘结剂，使用时，将MEMS芯片粘接到电子设备上。连洁端可以被设置在基板的任一侧面或者底面上，只要便于连接即可，又不影响传感器的性能即可。连接时，同样会产生结构应力，该应力会对芯片造成不利影响。为了解决该技术问题。在一个例子中，在连接端15还设置有第二凹槽16，第二凹槽16与感应区12的位置相对应。在该结构中，即使产生结构应力，该结构应力也会作用在应力隔离位置19，而不会向上作用到感应区12，从而形成了对感应区12的保护。

同样地，第二凹槽16可以通过刻蚀液刻蚀形成或者通过粒子束刻蚀形成。

在该结构中，第一凹槽13和第二凹槽16一起，将结构应力集中到应力隔离位置19。从而避免了应力作用到感应区12。

在一个例子中，第二凹槽16为圆形，第二凹槽16的截面积大于感应区12的面积。圆形便于加工，并且可以保证基板具有足够的结构强度。在该结构中，连接区围绕第二凹槽16设置，亦即连接区位于感应区12的外侧。这样,即使由于连接时产生结构应力，该应力会在连接区被消减，而不会到达感应区12。此外，连接区的厚度越小则弹性大，可变形能力越强，这样越有利于结构应力消减。

当然，第二凹槽16的形状也可以是方形、三角形、椭圆形、其他正多变形等，只要能起到消减结构应力的作用即可。

在一个例子中，第二凹槽16的深度为基板的厚度的0.2-0.5倍。该深度既能保证基板的结构强度又能有效地消减结构应力。

当MEMS芯片被连接到其他电子元件中时，尤其是采用粘结剂进行粘接时，第二凹槽16与电子元件一起会形成封闭空间。在连接过程中，或者由于环境温度变化会造成封闭空间内外压差，该压差会降低连接强度，并且使基板形成结构应力。为了解决该技术问题，在一个例子中，MEMS芯片还包括用于连通第二凹槽16与外部空间的泄压通道17。例如，泄压通道17的一端与第二凹槽16连通，另一端从基板的侧部穿出。泄压通道17的设置可以有效消减封闭空间内外压差，从而保证基板与电子元件之间的连接强度，并消减由内外压差造成的结构应力。优选的是，围绕第二凹槽16均匀地设置有多个泄压通道17，例如，四个泄压通道17。进一步地，泄压通道17的宽度为50-500um。

为了提高MEMS芯片的集成度，在一个例子中，MEMS芯片还包括位于第一凹槽13的外侧的结构区18。结构区18用于承载其他电子元件。例如，在结构区18设置有ASIC芯片20，ASIC芯片20与芯片元件21信号连接,例如，通过键合引线或者PCB信号连接。ASIC芯片20用于将来自芯片于芯片元件21的电信号进行放大。这种结构将MEMS芯片与ASIC芯片20集成到一起，大大提高了MEMS芯片的性能。

当然，在结构区18也可以设置其他芯片，例如各种类型的环境传感器芯片等。

虽然已经通过例子对本实用新型的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本实用新型的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本实用新型的范围由所附权利要求来限定。