[发明专利]微机电系统及其制造方法在审

专利信息
申请号: 202180025464.6 申请日: 2021-04-08
公开(公告)号: CN115397767A 公开(公告)日: 2022-11-25
发明(设计)人: S·莱梅特 申请(专利权)人: 丽瑞德公司
主分类号: B81C1/00 分类号: B81C1/00
代理公司: 北京林达刘知识产权代理事务所(普通合伙) 11277 代理人: 刘新宇;李茂家
地址: 法国*** 国省代码: 暂无信息
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摘要:
搜索关键词: 微机 系统 及其 制造 方法
【说明书】:

发明涉及一种微机电系统(10)的制造方法,其包括以下步骤:#在基板(13)上形成(30)机电元件(11);#制备(31)封装包装(18),以形成集成所述机电元件(11)的密封腔室(12),所述密封腔室(12)具有小于10mm3的体积;#在所述基板(13)上或在所述封装包装(18)的壁(17)上物理气相沉积(32)吸气剂膜(15),使得所述吸气剂膜(15)具有小于8m2/g的比吸收表面积;以及#借助于具有能够活化所述吸气剂膜(15)的温度的热密封循环将所述封装包装(18)密封(33)在所述基板(13)上。

技术领域

本发明涉及一种微机电系统的制造方法,微机电系统在文献中也称为MEMS。

更具体地,本发明旨在制造在真空下封装在通常具有小于10mm3的体积的小体积的密封包装(sealed package)中的MEMS。

本发明可以应用于需要在真空下以小体积封装的多种类型的微机电系统,例如,非制冷红外成像器的微测辐射热计。

背景技术

某些微系统必须在真空下操作以实现最佳性能。对于在非制冷红外成像器:微测辐射热计中使用的MEMS尤其如此。

微测辐射热计由对通常在8至14微米的范围内的感兴趣的光谱范围内的入射红外辐射敏感的吸收器形成。吸收器耦合到热敏电阻,该热敏电阻具有测量吸收器的发热的功能。热敏电阻具有在其改变温度时变化的电阻。因此,热敏电阻将吸收器的温度变化转换成电阻变化。此外,热敏电阻耦合到测量该电阻变化的读出电路。通过收集微测辐射热像素阵列的电阻变化,借助于读出电路生成红外图像。

为了使吸收器的温度升高最大化,必须将热损失降低到最小,由此需要在读出电路与由热敏电阻确保的检测功能之间的热绝缘功能。

为此目的,微测辐射热计以称为“板”的、悬挂在读出电路上方的结构的形式出现,其确保吸收和检测功能。所述板通过悬架臂耦合到读出电路。这种悬挂式设计解决了光学、机械和最重要的热要求。

事实上,通过将该悬挂结构放置在低压稀薄气氛下的外壳中,板和集成读出电路的基板之间的空的空间的体积形成优异的热绝缘体。

悬挂结构的三个主要热损失现象是通过将板耦合到读出电路的臂的固体传导、通过围绕板的气体的传导以及辐射。在使用微测辐射热计的温度下,通过辐射的热传递是可忽略的。固体传导由悬挂结构的几何形状决定。通过降低辐射热板和读出电路之间的气体压力使气体的热传递最小化,直到其低于固体传导。

因此,通过将微测辐射热计放置在真空下来实现微测辐射热计的最佳操作所必需的热绝缘。低于约10-2毫巴的压力是获得最大灵敏度所必需的。

为了达到这样的真空水平,将微测辐射热像素阵列在真空下封装在腔室中。这种封装通常需要使用密封的金属密封技术以在组件的整个寿命期间保持期望的真空水平。

然而,形成金属焊接意味着加热系统,这导致捕获在腔室壁中或腔室壁上的气体分子的解吸。此外,当腔室被密封时,腔室的气体不再能够通过外部泵送系统排出。因此,用于吸收该气体的特定装置必须存在于腔室中。该装置称为“吸气剂”。

它是沉积在MEMS的腔室中的薄金属膜。它最初被其天然氧化物钝化,但当它被加热时,该表面层向体积中的扩散使其表面为反应性的。然后,它捕获存在于其环境中的气体物质,从而降低腔室压力。于是将吸气剂称为“活化的”。因此,腔室中达到的真空水平由吸气剂膜吸收的气体分子的量控制。此量取决于:

■吸气剂的固有性质:薄膜的化学性质、其微结构和沉积物的表面;和

■吸气剂活化条件:它们由密封循环确定,因为金属密封方法的热加热通常用于活化吸气剂膜,以便降低生产成本。

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