[发明专利]一种高洁净度MEMS器件气密封装方法

说明书

技术领域

本发明涉及微机电系统（MEMS）器件封装，具体涉及一种高洁净度MEMS器件气密封装方法。

背景技术

当前，国内外半导体集成电路科研水平已基本具备将一些复杂的机电系统集成制作在芯片上的能力，几乎整个1000亿美元规模的产业基础设施都可以用来支持MEMS技术，那些被批量制造的、同时包含尺寸在纳米到毫米量级的电子与机械元器件构成的MEMS，成为国际上微电子系统集成发展的新方向。更因为在消费类电子产品中的广泛应用前景，MEMS器件近年来引起了工业界的广泛关注，成为了极富成长性的高科技产业。很多MEMS器件，如射频MEMS微机械开关，MEMS微镜，MEMS微机械加速度计，MEMS微机械陀螺仪等，都含有可动部件，而且可动部件的动态阻尼特性都需要气密封的环境来保证其正常工作。同时气密封环境要保持高度洁净，即使微量的污染物都会导致器件的失效：如射频MEMS微机械开关含有触点的动态接触，微量的污染物会引起触点的接触电阻升高或粘连失效；广泛应用于MEMS加速度和陀螺仪的微差指MEMS结构，因差指间距很小，微量的污染物都会导致器件的短路或粘连失效。现有的MEMS气密封封装技术往往会带来污染物，如有机材料本身的缓慢杂质气体释放，金属，玻璃焊料在融化过程中的杂质析出等。MEMS气密封装的微量污染物已经成为了很多MEMS器件可靠性问题的主要原因。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是，如何提供一种高洁净度MEMS器件气密封装方法，能满足高性能、高可靠性的MEMS器件封装需要。

本发明的技术问题这样解决：构建一种高洁净度MEMS器件气密封装方法，封装所述MEMS器件中MEMS衬底片和MEMS盖板两部分，包括以下步骤：

对所述MEMS器件中包含预成形焊接材料的部分进行第一次回流处理；

清洗所述第一次回流处理后的部分；

将所述MEMS器件中两部分对齐后，做第二次回流处理。

按照本发明提供的封装方法，还包括在所述第一次回流处理前清洗所述包含预成形焊接材料的部分。

按照本发明提供的封装方法，还包括在所述第二次回流处理前清洗所述MEMS器件中不包含预成形焊接材料的部分。

按照本发明提供的封装方法，所述MEMS器件中包含预成形焊接材料的部分是MEMS衬底片或MEMS盖板，优选MEMS盖板。

按照本发明提供的封装方法，所述清洗包括但不限制于采用体积比H₂O: H₂O₂: NH₄OH=10:4:1的优选溶液。

按照本发明提供的封装方法，所述第一次回流处理和第二次回流处理的处理过程，尤其是第一次回流处理，在含有不少于4%氢气的惰性气体环境中进行。

按照本发明提供的封装方法，所述惰性气体包括但不限制于是氮气。

按照本发明提供的封装方法，还包括在第二次回流处理时预加一定压力在所述MEMS盖板上。

按照本发明提供的封装方法，所述焊接材料包括但不限制于是金锡、金铜或金镍焊接材料，如：重量比金:锡=4:1的金锡焊接材料。

本发明提供的高洁净度MEMS器件气密封装方法，采用二次回流方法来实现高洁净度，MEMS器件气密封封装。一般来说，金属钎焊的焊料在其加工过程中都会还有杂质（如油脂，有机物等），通常的钎焊MEMS气密封工艺只有一次回流过程，而在回流前的清洗过程只能将其表面的杂质去除，而包含在焊料内的杂质却无法去除。当实现密封封装的回流时，这些杂质会被释放处理，污染MEMS器件的密封环境，造成器件的失效。而本发明的二次回流方法，通过第一次的回流过程将焊料中的杂质和污染物先释放到表面，再将其清洗掉，彻底去除焊料中的杂质和污染物，保证了二次回流时的材料处于高度洁净的状态。同时在一次回流是引入还原氢气（4% H₂）的环境，能有效避免回流过程中金属的氧化，保证了二次回流的工艺条件。待一次回流和清洗完成后，将MEMS衬底片和MEMS盖板对齐，做第二次回流处理，实现高洁净度的MEMS器件气密封封装。

附图说明

下面结合附图和具体实施例进一步对本发明进行详细说明：

图1是本发明MEMS器件中MEMS衬底片生产流程示意图；

图2是本发明MEMS器件中MEMS盖板生产流程示意图；

图3是本发明MEMS器件封装流程示意图。

具体实施方式

首先，说明本发明具体实施例的封装结构：