Mems器件圓片級(jí)真空封裝方法

Mems器件圓片級(jí)真空封裝方法

器件圓片級(jí)真空封裝方法專利名稱:器件圓片級(jí)真空封裝方法技術(shù)領(lǐng)域:本創(chuàng)造涉及一種封裝方法,尤其是一種用于微電子機(jī)械系統(tǒng)器件的圓片級(jí)真空封裝方法。

背景技術(shù):封裝技術(shù)是討論領(lǐng)域中的一個(gè)重要討論方向,一方面封裝可使產(chǎn)品避開受到灰塵、潮氣等對(duì)可動(dòng)結(jié)構(gòu)的影響,另一方面通過真空或氣密封裝還可轉(zhuǎn)變產(chǎn)品內(nèi)部阻尼狀況,提高產(chǎn)品的性能。

圓片級(jí)封裝技術(shù)是實(shí)現(xiàn)器件高性能、低成本和批量化的主要解決途徑,圓片級(jí)封裝是采納鍵合技術(shù)在器件的圓片上加裝蓋板來完成封裝,因此具有批量的優(yōu)點(diǎn),并且由于可以省去昂貴的封裝外殼,可使封裝成本降到最低。

實(shí)現(xiàn)圓片級(jí)封裝的鍵合技術(shù),主要包括陽(yáng)極鍵合硅-玻璃鍵合、硅熔融鍵合、鍵合、金硅共晶鍵合、聚合物鍵合等,其中金硅共晶鍵合技術(shù)具有工藝簡(jiǎn)潔、成品率高、氣密性能好等優(yōu)點(diǎn),是真空封裝鍵合技術(shù)的首選。

另外,可用來作為封裝蓋板的材料有多種,例如陶瓷、石英、玻璃、硅等材料,綜合考慮工藝兼容性、工藝難度、加工成本、氣密性等這些因素選取硅材料作為封裝蓋板層是目前的一個(gè)主流趨勢(shì),這主要是由于目前大多數(shù)器件都是制造在硅基上,工藝成熟兼容性好,而且硅具有好的機(jī)械性能與氣密性,能夠?qū)ζ骷Y(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)良好愛護(hù)與真空封裝。

目前滯后的封裝技術(shù)與昂揚(yáng)的封裝成本嚴(yán)峻制約了器件的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展,器件的封裝成本最多已經(jīng)占到了產(chǎn)品總成本的95%,因此,需要優(yōu)化加工技術(shù)與真空封裝技術(shù),降低封裝成本,提高器件性能,這對(duì)于技術(shù)最終產(chǎn)業(yè)化的實(shí)現(xiàn)具有重要意義。

創(chuàng)造內(nèi)容本創(chuàng)造要解決的技術(shù)問題是供應(yīng)一種器件圓片級(jí)真空封裝方法,以解決器件加工工藝簡(jiǎn)單及制作過程中受到污染的問題。

為解決上述技術(shù)問題,本創(chuàng)造所實(shí)行的技術(shù)方案是一種器件圓片級(jí)真空封裝方法,該方法的步驟包括在器件上淀積金硅鍵合用金屬薄膜,2雙面拋光封裝蓋板,3封裝蓋板雙面淀積絕緣介質(zhì),4刻蝕電極引出通孔,5采納金硅共晶鍵合技術(shù)對(duì)封裝蓋板與器件進(jìn)行鍵合封裝,6通過淀積、光刻、刻蝕在電極引出通孔對(duì)應(yīng)的器件表面制備出器件引出電極;關(guān)鍵在于省略上述步驟1并在上述步驟3和步驟4之間增加下述步驟在封裝蓋板上沉積金硅鍵合用金屬薄膜。

采納上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于將金硅鍵合用金屬薄膜沉積在封裝蓋板上,省去了器件加工過程中制作金硅鍵合用金屬薄膜的工藝,削減了金屬對(duì)器件在制作過程中產(chǎn)生的污染,提高了工藝兼容性,進(jìn)而提高了器件的性能。

作為本創(chuàng)造進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案在雙面拋光封裝蓋板之后增加在封裝蓋板上制作電自動(dòng)隔離臺(tái)階的步驟,其效果在于在后續(xù)的圓片鍵合工藝后要對(duì)封裝蓋板進(jìn)行整體金屬化,在生長(zhǎng)金屬薄膜時(shí)由于有電自動(dòng)隔離臺(tái)階的遮擋作用,使器件引出電極的金屬薄膜與四周的金屬薄膜自動(dòng)分開,達(dá)到電自動(dòng)隔離的作用,這種工藝?yán)米詫?duì)準(zhǔn)技術(shù)省去了一次金屬薄膜電極的光刻工藝。

下面結(jié)合附圖和詳細(xì)實(shí)施方式對(duì)本創(chuàng)造作進(jìn)一步具體的說明。

圖1是采納本創(chuàng)造制作的器件封裝結(jié)構(gòu)示意圖;圖2-1圖2-12為本創(chuàng)造的詳細(xì)工藝流程示意圖;圖2-1材料拋光;圖2-2封裝蓋板正面光刻;圖2_3封裝蓋板正面體硅刻蝕;圖2-4淀積絕緣介質(zhì);圖2-5沉積金屬薄膜;圖2-6光刻金屬薄膜;圖2-7刻蝕金屬薄膜;圖2-8封裝蓋板背面光刻;圖2-9刻蝕絕緣介質(zhì);圖2-10封裝蓋板體硅刻蝕;2-11封裝蓋板與器件金硅共晶鍵合;圖2-12表面金屬化;圖中,1-封裝蓋板,-封裝蓋板正面,-封裝蓋板背面,2-金硅鍵合用金屬薄膜,3-電自動(dòng)隔離臺(tái)階,4-絕緣介質(zhì),5-電極引出通孔,6-器件引出電極,7-金屬薄膜,8-器件,100、200、300-光刻膠。

詳細(xì)實(shí)施例方式圖1是一個(gè)器件單元封裝結(jié)構(gòu)示意圖,由上至下依次為封裝蓋板1和器件8,封裝蓋板1與器件8通過金硅共晶鍵合粘接在一起。

下面結(jié)合圖2-1圖2-12對(duì)本創(chuàng)造進(jìn)行詳細(xì)實(shí)施方式說明。

—種器件圓片級(jí)真空封裝方法,該方法的步驟包括1在器件上淀積金硅鍵合用金屬薄膜2,2雙面拋光封裝蓋板1,3封裝蓋板1雙面淀積絕緣介質(zhì)4,4刻蝕電極引出通孔5,5采納金硅共晶鍵合技術(shù)對(duì)封裝蓋板1與器件8進(jìn)行鍵合封裝,6通過淀積、光刻、刻蝕在電極引出通孔5對(duì)應(yīng)的器件表面制備出器件引出電極;關(guān)鍵在于省略上述步驟1并在上述步驟3和步驟4之間增加下述步驟在封裝蓋板1上沉積金硅鍵合用金屬薄膜2。

上述方法中,所述在封裝蓋板1上制備金硅鍵合用金屬薄膜2的詳細(xì)步驟為①在封裝蓋板正面生長(zhǎng)金硅鍵合用金屬薄膜2;②光刻得到金硅共晶鍵合區(qū)域圖形;③刻蝕掉非鍵合區(qū)域金硅鍵合用金屬薄膜2,保留鍵合區(qū)域金硅鍵合用金屬薄膜2。

上述方法中,在所述步驟2和步驟3之間增加在封裝蓋板1上制作電自動(dòng)隔離臺(tái)階3的步驟,詳細(xì)實(shí)施步驟為①光刻封裝蓋板正面得到電自動(dòng)隔離臺(tái)階3圖形與封裝腔體圖形;②刻蝕封裝蓋板1,形成自動(dòng)隔離臺(tái)階3和封裝腔體。

上述方法中,所述的電自動(dòng)隔離臺(tái)階3位于電極引出通孔5下部四周。

上述方法中,所述電極引出通孔5為型通孔,詳細(xì)制備過程為①光刻封裝蓋板背面形成型通孔圖形;②體硅刻蝕封裝蓋板1,形成型通孔。

上述方法中,所述絕緣介質(zhì)4為氧化硅或氮化硅或氧化硅與氮化硅的組合。

上述方法中,所述采納金硅共晶鍵合技術(shù)對(duì)封裝蓋板1與器件8進(jìn)行鍵合封裝的工藝步驟為①真空狀態(tài)下,封裝蓋板正面與器件8進(jìn)行共晶鍵合,形成圓片級(jí)真空封裝;②在封裝蓋板背面沉積金屬薄膜6,形成器件引出電極7,完成封裝工藝。

上述方法中,所述封裝蓋板1材料優(yōu)選為硅材料。

進(jìn)一步可以總結(jié)為以下完整工序1材料預(yù)備采納〈100〉晶向的硅片作為封裝蓋板1,硅片厚度一般大于200,圓片大小和要進(jìn)行封裝的加工好的器件8的圓片相同,雙面拋光,參與圖2-1。

2光刻在封裝蓋板正面涂覆光刻膠100,通過曝光、顯影得到電自動(dòng)隔離臺(tái)階3圖形與封裝腔體圖形。

參見圖2-2。

3刻蝕封裝蓋板1:采納各向同性干法刻蝕工藝對(duì)封裝蓋板正面進(jìn)行刻蝕,刻蝕深度范圍一般在550之間,形成電自動(dòng)隔離臺(tái)階3與封裝腔體。

參見圖2_3。

4淀積在封裝蓋板1的兩面生長(zhǎng)一層或多層絕緣介質(zhì)4,絕緣介質(zhì)4一般為氧化硅、氮化硅以及它們的組合,絕緣介質(zhì)厚度一般大于,參見圖2-4。

5金屬化在封裝蓋板正面生長(zhǎng)一層金硅鍵合用金屬薄膜2,優(yōu)選為鉻或鈦或金,鉻或鈦的厚度一般為1030,金的厚度一般大于咖,參見圖2-5。

6光刻在金硅鍵合用金屬薄膜2上涂覆光刻膠200,通過曝光、顯影得到金硅共晶鍵合區(qū)域的圖形,參見圖2-6。

7刻蝕金硅鍵合用金屬薄膜2:在光刻膠200愛護(hù)下用金屬腐蝕液去掉非鍵合區(qū)域的金硅鍵合用金屬薄膜2,參見圖2-7。

8雙面光刻在封裝蓋板背面上涂覆光刻膠300,通過曝光、顯影得到型電極引出通孔5上開口的圖形,參見圖2-8。

9刻蝕絕緣介質(zhì)在光刻膠300愛護(hù)下用絕緣介質(zhì)腐蝕液腐蝕掉型電極引出通孔5上開口的絕緣介質(zhì)4,參見圖2-9。

10采納各向異性濕法或干法刻蝕工藝,刻蝕封裝蓋板硅片形成型電極引出通孔5,參見圖2-10。

11金硅鍵合在真空狀態(tài)下一般小于個(gè)大氣壓,可調(diào)整,將封裝蓋板硅片的正面與器件8圓片進(jìn)行共晶鍵合,形成圓片級(jí)真空封裝,參見圖2-11。

12金屬化在封裝蓋板背面的絕緣介質(zhì)上生長(zhǎng)金屬薄膜7,優(yōu)選為鉻或鈦或金,鉻或鈦的厚度一般為1030,金的厚度一般大于100,形成器件8的金屬引出電極6,完成封裝工藝,參見圖2-12。

以上工藝步驟中所述的光刻、刻蝕、淀積、金屬化均為本事域人員所熟知技術(shù),在此不再鰲述。

權(quán)利要求一種器件圓片級(jí)真空封裝方法,該方法的步驟包括1在器件上淀積金硅鍵合用金屬薄膜2,2雙面拋光封裝蓋板1,3封裝蓋板1雙面淀積絕緣介質(zhì)4,4刻蝕電極引出通孔5,5采納金硅共晶鍵合技術(shù)對(duì)封裝蓋板1與器件8進(jìn)行鍵合封裝,6通過淀積、光刻、刻蝕在電極引出通孔5對(duì)應(yīng)的器件表面制備出器件引出電極;其特征在于省略上述步驟1并在上述步驟3和步驟4之間增加下述步驟在封裝蓋板1上沉積金硅鍵合用金屬薄膜2。

,其特征在于所述在封裝蓋板1上制備金硅鍵合用金屬薄膜2的詳細(xì)步驟為①在封裝蓋板正面生長(zhǎng)金硅鍵合用金屬薄膜2;②光刻得到金硅共晶鍵合區(qū)域圖形;③刻蝕掉非鍵合區(qū)域金硅鍵合用金屬薄膜2,保留鍵合區(qū)域金硅鍵合用金屬薄膜2。

,其特征在于在所述步驟2和步驟3之間增加在封裝蓋板1上制作電自動(dòng)隔離臺(tái)階3的步驟,詳細(xì)實(shí)施步驟為①光刻封裝蓋板正面得到電自動(dòng)隔離臺(tái)階3圖形與封裝腔體圖形;②刻蝕封裝蓋板,形成自動(dòng)隔離臺(tái)階3和封裝腔體。

,其特征在于所述的電自動(dòng)隔離臺(tái)階3位于電極引出通孔5下部四周。

,其特征在于所述電極弓出通孔5為型通孔,詳細(xì)制備過程為①光刻封裝蓋板背面形成型通孔圖形;②體硅刻蝕封裝蓋