[发明专利]一种真空封装结构及其封装方法

说明书

本申请的目的是提供一种真空封装结构及其封装方法，本申请的真空封装结构中在真空腔体的硅衬底上刻蚀有空柱结构和沟渠结构，采用热绝缘材料对空柱结构和沟渠结构进行填充，连接着硅衬底和悬浮膜结构，不仅可以增强敏感为结构的机械强度，同时该热绝缘材料不会带来热损耗的增加；由于沟渠结构在悬浮膜结构的正下方，不与硅衬底连接，也可以在增强敏感微结构的机械强度的同时，不会带来热损耗的增加，采用空柱结构和沟渠结构的设计不仅增强了敏感微结构的机械强度和可靠性，还可以达到很好的均匀性；加之，封装腔体内的真空封装将悬浮膜结构下方的气体热传导消除，提高了热传感器的热绝缘性，从容提高了信号强度。

技术领域

本申请涉及真空封装领域，尤其涉及一种真空封装结构及其封装方法。

背景技术

MEMS真空封装是一种采用密封腔体提供高气密真空环境的封装技术，真空封装使MEMS器件的可动部分工作于真空环境下，保障了MEMS器件的品质因素，真空封装还可以减少热损耗，提高器件性能。MEMS封装在MEMS器件生产过程中占有非常重要的地位，是器件能够实际应用的关键一步。

在MEMS器件的封装结构中，如图1所示：普遍通过将MEMS热传感器的悬浮结构下方的硅衬底全部去除以实现热绝缘，但：由于悬浮结构下方的热传导和硅衬底去除深度相关，一般都是将硅衬底全部去除，以实现最大程度的热绝缘；又由于悬浮结构一般采用氧化硅和氮化硅，并且厚度一般为1～2um，悬浮结构的机械强度很差；又由于悬浮结构下方的硅衬底全部去除，无法实现芯片结构的密封封装，因而导致芯片结果的密封封装更加复杂化。

发明内容

本申请的一个目的是提供一种真空封装结构及其封装方法，以解决现有技术在封装过程中导致的热损耗及悬浮膜结构机械强度低的问题。

根据本申请的一个方面，提供了一种真空封装结构，其中，包括：

封装腔体1、依次在所述封装腔体1上设置有敏感微结构2和敏感薄膜3、释放孔4及通孔密封塞5，其中，

所述封装腔体1包括硅衬底11、空柱结构12、沟渠结构13、填充薄膜14、支撑膜15及悬浮膜结构16，所述硅衬底11上刻蚀有空柱结构12和沟渠结构13，所述填充薄膜14填充在所述空柱结构12和沟渠结构13中，所述支撑膜15粘接在所述硅衬底11的刻蚀面；所述释放孔4贯穿所述敏感微结构2和敏感薄膜3，且垂直设置于所述硅衬底11的刻蚀面；从所述释放孔4处对所述硅衬底11进行腐蚀，形成所述悬浮膜结构16，其中，所述硅衬底11的腐蚀深度大于所述沟渠结构13的刻蚀深度且小于所述空柱结构12的刻蚀深度；

通过所述释放孔4将所述悬浮膜结构16内抽空，形成真空腔17，并将所述通孔密封塞5与所述通气孔4密封连接。

进一步地，上述真空封装结构中，所述敏感微结构2包括红外传感器。

进一步地，上述真空封装结构中，所述红外传感器包括热释电红外传感器、热电堆红外传感器及热敏电阻红外传感器。

进一步地，上述真空封装结构中，所述填充薄膜14为低热导率薄膜。

进一步地，上述真空封装结构中，所述填充薄膜14的材质为为热绝缘材料。

进一步地，上述真空封装结构中，所述空柱结构12的数量为至少一个；和/或，所述沟渠结构13的数量为至少一个。

进一步地，上述真空封装结构中，所述释放孔4的数量为至少一个。

根据本申请的另一方面，还提供了一种实现上述真空封装结构的封装方法，其中，所述方法包括以下步骤：

步骤一、依次在所述封装腔体1内的硅衬底11上刻蚀空柱结构12和沟渠结构13，并分别所述空柱结构12中填充填充薄膜14，并进行平坦化处理形成支撑膜15，其中，所述支撑膜15粘接在所述硅衬底11的刻蚀面；