[发明专利]一种MEMS器件的真空封装结构及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于微电子机械技术领域。涉及一种MEMS器件的晶圆级真空封装结构。

背景技术

MEMS器件的晶圆级真空封装是通过晶圆级的键合手段实现器件的真空封装及电极引出。一般常采用硅硅键合、共晶键合、玻璃浆料键合及硅玻键合等技术手段来实现，但封装结构各式各样。常见的封装结构一般是通过低阻硅或金属将电极引出至密封环外实现器件的真空封装。另外还有的封装结构是通过在把器件的电极封装在密封环内，然后在盖帽上开孔至电极处将其引出。

MEMS器件封装时，器件芯片粘接在管壳上，受环境温度影响，管壳上的热应力将影响到器件结构，对器件性能造成影响。

发明内容

本发明提出了一种新颖的MEMS器件真空封装结构。该结构可以实现三层电极引出及器件的真空封装，且形成倒挂式器件结构，对MEMS器件热稳定性有良好的效果。该结构可以通过硅硅键合、共晶键合、玻璃浆料键合、硅玻键合等工艺实现，适用于MEMS器件的真空封装。

本发明采用的技术方案如下：

一种MEMS器件的真空封装结构，由SOI硅片制成的衬底层、结构层、盖帽层组成，其特征在于：引线孔开设在衬底层上，金属电极设置在衬底层中引线孔位置的顶层硅的电极引线上，盖帽层粘贴在管壳上。

本发明还提供了一种MEMS器件的真空封装结构的制造方法，其特征在于包括以下步骤：

a、制作衬底层，在SOI硅片上先刻蚀浅腔，然后刻蚀硅至埋氧层，形成低阻硅电极引线；

b、将SOI硅片结构层与器件衬底层进行硅硅键合；

c、去除结构层中SOI硅片的衬底硅和埋氧层，然后经过刻蚀形成可动结构；

d、在SOI硅片盖帽层上先刻蚀浅腔，然后刻蚀硅电极至埋氧层，再在键合密封环及硅电极上溅射共晶金属层；

e、将器件盖帽层与结构层对准进行共晶键合；

f、对衬底层的SOI硅片衬底硅减薄，然后刻蚀引线孔孔至电极引线，在电极引线上溅射金属电极。

本发明与现有的MEMS器件封装结构相比具有如下优点：

（1）本结构采用在器件的衬底层上开孔，将电极从背面引出，形成倒挂式器件结构，降低热应力对器件的影响。

（2）本结构通过连线设计可以实现三层电极引出，可以根据器件需求，选择电极引出层次。

（3）本结构的实现方法采用业界比较成熟的工艺技术，适宜于产业化应用。

附图说明

图1为本发明的MEMS器件芯片的封装示意图；

图2为本发明的MEMS器件真空封装结构的结构图；

图3为本发明的MEMS器件真空封装结构的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构和制造工艺做进一步的说明。

（一）MEMS器件真空封装结构的示意图

本发明的MEMS器件真空封装结构如图1所示，MEMS器件结构由衬底层3、器件结构层2、盖帽层1共三层组成，4是键合密封环，5是可动结构，6是金属电极。

（二）封装形式

MEMS芯片封装形式如图2所示，器件盖帽层1用粘接胶7粘贴在管壳8上，MEMS器件结构倒挂式键合在器件衬底层3。

（三）图3中a-f为本发明的MEMS器件真空封装结构的主要工艺过程，具体如下：

a、制作衬底层3，在SOI硅片上先刻蚀浅腔，然后刻蚀硅至埋氧层3a，形成低阻硅电极引线3b；

b、将SOI硅片结构层2与器件衬底层3进行硅硅键合；

c、去除结构层2中SOI硅片的衬底硅2b和埋氧层2a，然后经过刻蚀形成可动结构5；

d、在SOI硅片盖帽层1上先刻蚀浅腔，然后刻蚀硅电极4b至埋氧层1a，再在键合密封环4及硅电极4b上溅射共晶金属层4a；

e、将器件盖帽层1与结构层2对准进行共晶键合；

f、对衬底层3的SOI硅片衬底硅减薄，然后刻蚀引线孔6a孔至电极引线3b，在电极引线3b上溅射金属电极6。