[发明专利]微机电系统封装件及其制造方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2004年3月15日提交的序列号为60/553,178的美国临时专利申请″Hermetic Packaging for MEMS″的优先权，其整体结合在此作为参考。

技术领域

本发明总体上涉及微机电器件，特别涉及微机电器件的封装件。

背景技术

使微电子封装件适配于微机电系统(MEMS)器件涉及一些具有挑战性的封装要求。许多MEMS器件的典型三维和移动元件通常要求使用某种类型的凹腔式封装(cavity package)，以在MEMS器件的有效表面(active surface)上方提供自由空间。凹腔内部通常必须没有污染，包括没有材料的过度脱气。MEMS器件还可能要求在封装中热绝缘，以及需要采用能够使器件上的机械应力最小化的安装方法。凹腔可以被抽真空或被充填气氛控制剂例如吸气剂。

除了这些要求以外，MEMS器件在常规的微封装过程中容易受损。存在可移动的三维机械结构使得未封装MEMS器件变得更为脆弱。作为示例，如果被粗放地搬运，则可移动的MEMS结构会接触并永久性附着在一起(粘连作用)。

此外，MEMS封装件的成本也成为许多应用的关键因素。例如，MEMS器件的制造成本的50-90％消耗在封装MEMS器件。例如，表面结构和凹腔要求MEMS器件通常要求禁止使用大部分集成电路中所用的低成本转移模塑塑料封装。另外，普通密封技术，例如注射成型，通常要求高压力，这容易损坏微结构。

因此，本行业中迄今为止未能解决前述低效和不充分问题。

发明内容

本发明的实施例提供了用于制造微机电器件封装件的系统和方法。从整个体系上综合地讲，系统的实施例之一包括微机电器件，其形成在基底层上；以及热分解性(thermally decomposable)牺牲结构，其保护微机电器件的至少一部分，其中，牺牲结构形成在基底层上并且包围气体凹腔，该气体凹腔围绕着微机电器件的有效表面。

本发明的实施例还可以提供用于制造微机电器件封装件的方法。在这方面，这种方法的实施例之一可以被广义地概括为包括一下步骤：在微机电器件的基底上形成热分解性牺牲层，其中牺牲层包围气体凹腔，该气体凹腔围绕着微机电器件的一部分；围绕牺牲层形成保护层；以及热分解牺牲层，其中牺牲层的分解分子渗透穿过保护层，并且气体凹腔形成在热分解性牺牲层的形成位置。

通过查阅附图和下面的详细描述，本领域技术人员可以得知属于本发明的其它系统、方法、特征和优点。可以认为所有这些其它系统、方法、特征和优点都被本说明书涵盖，并且落入本发明的保护范围。

附图说明

参照附图可以更好地理解本发明。图中的元件并未完全按比例绘制，而是为了清楚地展现本发明的原理而有所夸大。另外，在附图中，相同的附图标记表示不同图中相应的元件。

图1是根据本发明一个实施例的MEMS封装件的视图。

图2是用于制造图1所示MEMS封装件的代表性过程的流程图。

图3是图2所示过程的制造步骤的视图。

图4是用于执行图2中描述的施加牺牲层的步骤的一个过程的实施例的视图。

图5是适于实施图4所示过程的MEMS器件的实施例的视图。

图6是用于执行图2中描述的施加牺牲层的步骤的一个过程的实施例的视图。

图7是适于实施图6所示过程的MEMS器件的实施例的视图。

图8是MEMS器件的一个实施例的视图，该器件适于执行图2中描述的施加牺牲层的步骤的一个蚀刻过程。

图9A-9D是用于SOI梁谐振器的图4所示封装过程的视图。

图10A-10F是用于HARPSS多晶硅环陀螺仪的图6所示封装过程的视图。

图11A-11B是图9A-9D所示SOI梁谐振器在封装之前和之后的频率响应的视图。

图12-15是可利用图2所示过程的一些部分实现的MEMS封装件的不同实施例的视图。

图16是根据本发明将MEMS器件附着到引线框封装上的制造过程的视图。

图17是本发明MEMS封装件可以采用的各种封装技术的视图。

具体实施方式