[发明专利]一种微机电系统封装结构及其制备方法

说明书

本发明属于微机电系统封装技术领域，提供了一种微机电系统封装结构，其包括硅基底、在所述硅基底上图案化制备得到的MEMS器件结构，以及用于对所述MEMS器件结构进行键合封装的盖板；所述硅基底背面还依次设置有第二金属层和第一金属层，所述第一金属层和第二金属层的总厚度不低于5μm；所述第一金属层和第二金属层用于保护所述MEMS器件结构在键合封装时不受破坏，同时用于释放刻蚀过程中产生的热量。在本发明微机电系统封装结构制备过程中，由于先在硅基底背面沉积了一定厚度的金属层，用以固定MEMS器件的薄弱结构，使得本发明可通过刻蚀后先键合再划片的工序，实现MEMS器件结构的晶圆级封装，封装效率高，质量好，成本低。

技术领域

本发明属于微机电系统封装技术领域，更具体地，涉及一种微机电系统封装结构及其制备方法。

背景技术

在经过了半个多世纪的发展之后，微机电系统(Micro-Electro-MechanicalSystem,MEMS)的市场不断增长，前景令人鼓舞。封装是微机电系统工程化的关键步骤，是保证其高可靠性的重要条件。封装既能保护微机电系统芯片，又可以实现芯片与外界环境的电气连接，但封装MEMS的工艺一直存在各种各样的难题。

对于大部分MEMS来说，由于其结构精细、容易破损断裂，通常会采用单个芯片进行键合封装。然而，这种单个芯片封装方法导致整个芯片的费用昂贵，限制了芯片的多样化，在良率和产能方面也很难突破。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种微机电系统封装结构，通过在硅基底背面设置一定厚度的金属层用以固定MEMS器件薄弱结构，可实现晶圆片封装键合后再划片，旨在解决现有技术中采用先划片再键合工艺导致MEMS器件芯片成本高、产能低的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种微机电系统封装结构，其包括硅基底、在所述硅基底上图案化制备得到的MEMS器件结构，以及用于对所述MEMS器件结构进行键合封装的盖板；

所述硅基底背面还依次设置有第二金属层和第一金属层，所述第一金属层和第二金属层的总厚度不低于5μm；所述第一金属层和第二金属层采用的金属种类相同或不同；所述第一金属层和第二金属层用于保护所述MEMS器件结构在键合封装时不受破坏，同时用于释放刻蚀过程中产生的热量。

优选地，所述第一金属层的厚度大于所述第二金属层的厚度。

优选地，所述第一金属层的厚度为5μm-10μm，所述第二金属层的厚度为200nm-800nm。

优选地，所述第一金属层采用的材料为铝、铬、铜、金中的一种或多种，所述第二金属层采用的材料为铝、铬、铜、金中的一种或多种。

优选地，所述盖板为硅基板。

按照本发明的另一个方面，提供了一种微机电系统封装结构的制备方法，包括如下步骤：

在硅基底正面图案化制备MEMS器件结构；

在硅基底背面形成第二金属层；

在第二金属层背面形成第一金属层；

在硅基底正面刻蚀该MEMS器件结构；

将硅基底和盖板键合封装，再划片；

去除硅基底背面的第一金属层和第二金属层。

优选地，通过溅射法、热蒸发法或电子束蒸发法形成第二金属层。

优选地，通过电镀工艺形成第一金属层。

优选地，通过深等离子体刻蚀工艺刻蚀MEMS器件结构。

优选地，采用激光划片机进行划片。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：