CN104355285B - 一种mems器件的真空封装结构及其制造方法 - Google Patents
一种mems器件的真空封装结构及其制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104355285B CN104355285B CN201410535317.5A CN201410535317A CN104355285B CN 104355285 B CN104355285 B CN 104355285B CN 201410535317 A CN201410535317 A CN 201410535317A CN 104355285 B CN104355285 B CN 104355285B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- substrate layer
- electrode
- soi wafer
- silicon
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 28
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 9
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 12
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 9
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 claims description 8
- 229910008045 Si-Si Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910006411 Si—Si Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 3
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 abstract description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Micromachines (AREA)
Abstract
本发明涉及一种MEMS器件的真空封装结构，由SOI硅片制成的衬底层（3）、结构层（2）、盖帽层（1）组成，其特征在于：引线孔（6a）开设在衬底层（3）上，金属电极（6）设置在衬底层（3）中引线孔位置的顶层硅的电极引线（3b）上，盖帽层（1）粘贴在管壳（8）上。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。
Description
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。
Claims (1)
1.一种MEMS器件的真空封装结构的制造方法，由SOI硅片制成的衬底层（3）、结构层（2）、盖帽层（1）组成，引线孔（6a）开设在衬底层（3）上，金属电极（6）设置在衬底层（3）中引线孔位置的顶层硅的电极引线（3b）上，盖帽层（1）粘贴在管壳（8）上；
其特征在于包括以下步骤：
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）。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410535317.5A CN104355285B (zh) | 2014-10-13 | 2014-10-13 | 一种mems器件的真空封装结构及其制造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410535317.5A CN104355285B (zh) | 2014-10-13 | 2014-10-13 | 一种mems器件的真空封装结构及其制造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104355285A CN104355285A (zh) | 2015-02-18 |
| CN104355285B true CN104355285B (zh) | 2016-05-11 |
Family
ID=52522630
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410535317.5A Active CN104355285B (zh) | 2014-10-13 | 2014-10-13 | 一种mems器件的真空封装结构及其制造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104355285B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104692319B (zh) * | 2015-03-16 | 2016-05-18 | 安徽北方芯动联科微系统技术有限公司 | 对封装应力不敏感的mems芯片的制造方法及其mems芯片 |
| CN110723712B (zh) * | 2019-10-18 | 2024-02-13 | 中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所 | 一种mems器件结构及制造方法 |
| CN111908419B (zh) * | 2020-07-14 | 2024-05-03 | 北京航天控制仪器研究所 | 一种三明治式mems器件结构 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005353997A (ja) * | 2004-06-14 | 2005-12-22 | Ricoh Co Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
| FR2898597B1 (fr) * | 2006-03-16 | 2008-09-19 | Commissariat Energie Atomique | Encapsulation dans une cavite hermetique d'un compose microelectronique, notamment d'un mems |
| CA2814123A1 (en) * | 2010-10-12 | 2012-04-19 | Micralyne Inc. | Soi-based cmut device with buried electrodes |
| FR2972263B1 (fr) * | 2011-03-03 | 2013-09-27 | Tronics Microsystems | Capteur inertiel et procede de fabrication correspondant |
| CN102862947B (zh) * | 2012-09-18 | 2016-01-27 | 华东光电集成器件研究所 | 一种mems器件及其晶圆级真空封装方法 |
| CN103837289B (zh) * | 2013-11-22 | 2016-01-27 | 中航（重庆）微电子有限公司 | 压力传感器件及其制作方法 |
-
2014
- 2014-10-13 CN CN201410535317.5A patent/CN104355285B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104355285A (zh) | 2015-02-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102556956B (zh) | Mems器件的真空封装结构及其制作方法 | |
| CN104355286B (zh) | 一种全硅mems器件结构及其制造方法 | |
| CN110467148B (zh) | 一种圆片级封装mems芯片结构及其加工方法 | |
| CN102862947B (zh) | 一种mems器件及其晶圆级真空封装方法 | |
| CN106660782B (zh) | 集积式cmos及mems传感器制作方法与结构 | |
| CN102079502B (zh) | 一种mems器件及其圆片级真空封装方法 | |
| US10532925B2 (en) | Heater design for MEMS chamber pressure control | |
| US9790084B2 (en) | Micromechanical sensor device | |
| US8941193B2 (en) | Method for manufacturing a hybrid integrated component | |
| CN101554988B (zh) | 一种微机电系统的圆片级真空封装方法 | |
| TWI498975B (zh) | 封裝結構與基材的接合方法 | |
| CN105293419A (zh) | 一种防止悬浮层刻蚀损伤的mems器件 | |
| CN103818874B (zh) | Mems结构与处理电路集成系统的封装方法 | |
| CN102786026B (zh) | 一种用于mems光学器件的薄膜封帽封装结构及其制造方法 | |
| CN104692319B (zh) | 对封装应力不敏感的mems芯片的制造方法及其mems芯片 | |
| CN104355285B (zh) | 一种mems器件的真空封装结构及其制造方法 | |
| CN102935994A (zh) | 新型cmos-mems兼容的非制冷红外传感器像素级封装方法 | |
| CN105174195A (zh) | 一种腔体mems器件的晶圆级封装结构及封装方法 | |
| US20160016789A1 (en) | Thin film structure for hermetic sealing | |
| US20160229687A1 (en) | Chip package and fabrication method thereof | |
| US8378433B2 (en) | Semiconductor device with a controlled cavity and method of formation | |
| CN104409375B (zh) | 键合方法和半导体器件的制造方法 | |
| CN104355284B (zh) | 一种mems器件双面对通介质隔离结构及制备方法 | |
| CN203845812U (zh) | Mems铝锗键合结构 | |
| TW201546887A (zh) | 藉由連續接合方法之ｃｍｏｓ－ｍｅｍｓ整合 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20240426 Address after: No. 2016, Tanghe Road, Longzihu District, Bengbu City, Anhui Province 233030 Patentee after: 214 INSTITUTE OF CHINA NORTH INDUSTRIES GROUP Country or region after: China Patentee after: Anhui North Microelectronics Research Institute Group Co.,Ltd. Address before: No. 10, Caiyuan Road, Bengbu Economic Development Zone, Anhui 233042 Patentee before: 214 INSTITUTE OF CHINA NORTH INDUSTRIES GROUP Country or region before: China |