CN106029555A

CN106029555A - 用于在密封腔体中包装微电子器件并控制带有专用孔的腔体的气氛的方法

Info

Publication number: CN106029555A
Application number: CN201380081445.0A
Authority: CN
Inventors: D.圣-帕特里塞; A.登德克; M.吉伊森; F.格雷科; G.亨恩; J-L.波宁; B.雷格
Original assignee: Epcos AG
Current assignee: TDK Electronics AG
Priority date: 2013-12-06
Filing date: 2013-12-06
Publication date: 2016-10-12
Also published as: KR102115068B1; KR20160094431A; US9908773B2; JP6250812B2; JP2016539015A; EP3077325A1; EP3077325B1; WO2015082952A1; US20160304338A1

Abstract

本发明涉及一种用于在密封腔体（110）中包装微电子器件（100）并控制带有专用孔（130）的腔体的气氛的方法，其包括：在支撑部（102）和盖层（106）之间制作所述腔体以使得牺牲材料和器件布置在腔体中；通过至少一个释放孔（108）移除牺牲材料并密封释放孔；在盲孔或对应于所述专用孔的位置的所述外表面的一部分周围，在盖层上制作一部分可湿性材料（128）；在该部分可湿性材料上制作一部分熔丝材料；通过蚀刻盖层制作专用孔；使带有可控气氛的该部分熔丝材料回流；形成密封地塞住所述专用孔的熔丝材料（132）的突起。

Description

用于在密封腔体中包装微电子器件并控制带有专用孔的腔体的气氛的方法

技术领域

本发明涉及用于在至少一个密封腔体中包装至少一个微电子器件同时控制带有至少一个专用孔的腔体的气氛（atmosphere）的方法。有利地，根据本发明的方法被实施以用于在一个或几个腔体中并用可控气氛包装一个或几个微电子器件，诸如MEMS和/或MOEMS和/或NEMS和/或NOEMS器件，或任何其它器件，诸如声学类型或传感器类型器件。

包装规格取决于待封装的微电子器件的类型以及其应用。通常，包装应允许器件的移动且应保护器件免于主要在后端过程（诸如冲模切割或注射模塑）期间其移动部件的损坏。包装的另一功能是在器件的使用期内控制腔体内的气氛（压力和气体）以保证器件的性能。

许多种微电子器件，尤其是MEMS器件，必须密封包装以维持器件周围的特定气氛，从而确认器件的可靠操作和/或规格内的器件操作。比如，加速计和陀螺仪需要这些器件被封装其中的腔体内的低压（10和10^-3mbar之间）。

然而，RF-MEMS开关需要以较高压力工作以提供充分的阻尼效应。比如，RF-MEMS开关通常需要以高于约100mbar的压力工作以当这种器件在打开状态中生成充分的阻尼力以便最小化振铃效应和/或当这种器件关闭时生成压膜阻尼力，以便最小化关闭的影响力。这种器件被封装在其中的气氛的气体或多种气体的性质受控制主要以确保器件的可靠性。在RF-MEMS开关的情况中，腔体气氛必须没有有机溶剂和湿气以比如避免通过摩擦聚合作用的欧姆接触的退化，或避免静电驱动情况中电介质的快速充电。通常，惰性气体最适合这种应用。

对于制作这种包装，已知两种不同的可能性。名为盖报告的第一众所周知的可能性包含通过在例如基于硅的盖圆片中微加工建成腔体，在器件布置其上的支撑圆片上面报告腔体且最后执行盖圆片和支撑圆片之间的粘结过程。该粘结步骤可利用可控气氛（气氛的气体或多种气体的压力和性质的控制）执行以便得到微电子器件被封装在其中的封闭腔体中的所述可控气氛，但该过程的高温以及粘结两个圆片所需的大的硅区域是重要的缺点（一些微电子器件不与这种高温相容）。

相比盖报告包装，薄膜包装（也叫做TFP，或薄膜覆盖）是能够减少包装高度、面积、热预算和成本的技术。在TFP过程期间，盖通过在牺牲层上面沉积一个或几个薄层制成，所述牺牲层然后穿过通过盖制成的释放孔蚀刻以便形成器件被封装在其中的腔体。

至于该技术，存在密封地关闭被执行以用于牺牲层释放的孔的挑战。

聚合物层可沉积在盖之上以关闭释放孔。然而，封闭腔体中所得的压力对应于大气压力，且像氧气、水，和有机气体的污染物存在于封闭腔体内，因为腔体的气氛在聚合物层的沉积过程（比如，旋压过程或薄膜层合过程）期间不可单独控制。

可替换地，PSG（掺磷硅酸盐玻璃）层可用于关闭穿过盖制成的释放孔。然而，高温固化（即，900℃）是强制性的以使该PSG层回流，这种温度不与一些MEMS热预算相容。

因此，带有压力超过约100mbar，在室温下关闭且带有腔体内气体的受控性质的密封腔体不可利用这些关闭过程制作。此外，如果释放孔的关闭涉及PVD（物理气相沉积）、CVD（化学气相沉积）或PECVD（等离子体增强化学气相沉积）类型的沉积，腔体内捕捉的气体，诸如用于PECVD过程的硅烷或TEOS降低这种包装的性能和/或可靠性。此外，这些沉积过程可利用其实施的压力受到限制，比如，在10^-3mbar和100mbar之间。

专利文件DE 10 2011 103 516A1公开了在关闭释放孔后激光制作穿过盖的开口的用途以便在关闭释放孔后控制腔体内的气氛。使用这种专用孔控制腔体的气氛能够释放与释放孔的密封过程链接的约束。然而，激光开口可在腔体内生成微粒并损坏腔体内包装的MEMS器件。此外，当激光加热孔周围的盖的材料以使得该材料流动以密封孔时，孔周围的盖的刚度因此降低且这降低可靠性性能。最后，使用激光制作孔是统一过程（用于每个腔体的孔必须一个接一个地制作），这因此对该包装过程具有重要的成本影响。

发明内容

本发明的一个目的是提供用于在至少一个密封腔体内包装至少一个微电子器件的新方法，这能够在制作腔体期间而没有现有技术的盖报告和TFP过程的前述缺点且也没有通过使用激光制作专用于气氛控制的孔所涉及的缺点的情况下独立于被实施以关闭至少一个释放孔的过程控制腔体的气氛，所述至少一个释放孔用于移除牺牲材料。

本发明因此提出用于在至少一个密封腔体内包装至少一个微电子器件并控制带有至少一个专用孔的腔体的气氛的方法，其包括至少以下步骤：

在支撑部和至少一个盖层之间制作所述腔体，以使得牺牲材料和微电子器件布置在腔体内；

通过至少一个释放孔移除牺牲材料，并密封释放孔，所述释放孔穿过盖层制成；

在盖层上，围绕旨在形成所述专用孔的盲孔周围，或围绕对应于旨在制成的所述专用孔的位置的盖层的所述外表面的部分周围制作一部分可湿性材料，在制作该部分可湿性材料之前所述盲孔穿过盖层的外表面制成；

至少在该部分可湿性材料上制作一部分熔丝材料；

通过穿过盲孔的底壁或穿过盖层的外表面的所述部分蚀刻至少盖层制作专用孔，所述专用孔出现在腔体中；

使带有可控气氛的该部分熔丝材料回流，形成密封地塞住所述专用孔的熔丝材料的突起，腔体内的气氛对应于所述可控气氛。

因此，本发明提出新的包装方法，在所述方法中，与用于移除牺牲材料的至少一个释放孔不同的孔能够在关闭释放孔之后控制腔体的气氛。因此，鉴于气体或多种气体的压力和/或性质，腔体内得到的最终气氛不受限于被实施以关闭释放孔的过程，在关闭释放孔之后密封地塞住专用孔。此外，通过使用被回流以关闭专用孔的一部分熔丝材料，关闭带有可控气氛的专用孔是可行的，所述气氛的压力不受限，比如，在10^-6mbar和100mbar之间。该部分熔丝材料的回流也避免了在该回流之后腔体内污染物的存在。熔丝材料回流以关闭专用孔也避免了通过聚合物层或PSG层的使用，或通过CVD、PECVD、或PVD过程的实施所涉及的缺点。

此外，本发明的方法避免了使用激光制作专用孔，且因此避免了腔体内微粒的生成。

此外，相比使用激光密封孔，当盖的材料没有被经实施以关闭专用孔的过程损坏时，本发明的方法也避免了专用孔周围的盖的刚度的恶化，即熔丝材料的回流。

该包装方法在圆片级处有利地实施以便在带有压力和气体控制的几个腔体内密封几个微电子器件，而不影响释放的微电子器件/结构以及包装过程的成本。

熔丝材料，也称为易熔材料或焊料，对应于易熔金属或易熔合金，其为能够在与微电子器件过程相容的相对低的温度处容易被熔化（即，容易可熔的）的金属或金属合金。熔丝材料的熔点值取决于熔丝材料的性质。熔丝材料可具有例如约300℃和400℃之间的熔点。熔丝材料可为低共熔合金且可利用无钎剂过程回流。

可与倒装芯片技术中命名为UBM（突起下金属）的堆的上层的材料类似的可湿性材料可限定在两点中：

首先，可湿性材料是熔丝材料在回流后将位于何处的材料，即使熔丝材料的一部分沉积在可湿性材料外；

其次，在回流温度处可湿性材料可在熔丝材料中部分溶解，从而形成金属间化合物且因此提供密封性和附接。

通常，可湿性材料可为金属，诸如例如金、铜、铂，或不同材料的堆叠，例如TiNiAu或TiCu。

这里该部分可湿性材料对应于回流的熔丝材料固定到其的表面。

可控气氛对应于带有具体压力和具体气体组分的气氛。所述压力和气体组分可根据微电子器件的封装，或包装所需的规格选择。

不是使用释放孔中的一个或几个控制腔体的气氛，而是在密封释放孔之后制作专用孔允许所得结构的进一步处理的较大弹性而对微电子器件没有任何影响，且在后期（在关闭释放孔后且在制作该部分熔丝材料后）使这种孔能够完全打开以在腔体的最终密封之前控制腔体的气氛。

微电子（光刻、湿式和干式刻蚀、剥离等）及后端步骤因此可在密封释放孔的步骤（即，一旦释放微电子器件）和制作专用孔的步骤（由于刚好在所需气氛处实施的使熔丝材料回流的步骤之前可打开腔体，腔体内不存在污染物的风险）之间实施。

盲孔或盖层的外表面的部分可布置在腔体的周边区域中以使得微电子器件不面向腔体的所述周边区域。这种配置在方法的实施期间提高微电子器件的保护。

该部分可湿性材料的制作可包括以下步骤：

在盖层的所述外表面上沉积可湿性材料层；

蚀刻可湿性材料层的部分以使得可湿性材料层的剩余部分对应于该部分可湿性材料层。

在这种情况中，可湿性材料层的部分的蚀刻可在制作该部分熔丝材料之后实施。因此，将该部分熔丝材料用作用于该蚀刻步骤的遮罩是可行的。

在可湿性材料层沉积之前，黏附层可首先沉积在盖层的外表面上，然后可湿性材料层沉积在所述黏附层上。

有利地，该部分熔丝材料可通过电化学沉积制成，且黏附层可在电化学沉积期间形成种层以用于熔丝材料的生长。可替换地，不对应于黏附层的种层在该部分熔丝材料的电化学沉积期间可用于熔丝材料的生长。

此外，而且在该情况中，如果在可湿性材料层沉积之前制作盲孔，可湿性材料层也可紧靠盲孔的侧壁和底壁沉积，被蚀刻的可湿性材料层的所述部分也可包括覆盖盲孔的侧壁和底壁的可湿性材料。

如果在制作该部分熔丝材料之前制作盲孔，熔丝材料的所述部分也可在盲孔中制成，且制作专用孔的步骤也可包括蚀刻布置在盲孔中的该部分熔丝材料的部分。

制作该部分熔丝材料可包括以下步骤：

在盖层的外表面上且在该部分可湿性材料上沉积光刻胶层；

蚀刻光刻胶层的一部分，形成穿过光刻胶层并位于至少该部分可湿性材料之上的开口；

且其中该部分熔丝材料然后可通过沉积（剥离）在所述开口中形成，且其中在制作该部分熔丝材料之后可移除光刻胶层。

该方法还可包括，当该部分可湿性材料在对应于旨在制成的所述专用孔的位置的盖层的所述外表面的部分周围制作时，在制作该部分可湿性材料的步骤和制成该部分熔丝材料的步骤之间实施的制作穿过盖层的外表面的所述部分的盲孔的步骤。

可替换地，当没有盲孔穿过盖层的外表面制成时，专用孔可通过蚀刻至少盖层、该部分可湿性材料和该部分熔丝材料制成。如果黏附层布置在盖层和可湿性材料层之间，该黏附层也可在制作专用孔期间被蚀刻。

密封释放孔可包括在盖层之上且在释放孔之上沉积密封层，该部分可湿性材料可在所述密封层上制成且专用孔可穿过所述密封层制成。

制作腔体的步骤以及移除牺牲层的步骤可被实施以使得这些步骤也在支撑部和盖层之间制作密封地包括至少一个密封第二释放孔的至少第二腔体。

第一腔体可通过至少一个气体交换通道与第二腔体连通，以使得在该部分熔丝材料回流之后，第二腔体内的气氛对应于所述可控气氛。因此，控制带有至少一个专用孔，且例如仅一个专用孔的几个腔体的气氛是可行的，所述专用孔穿过仅一个腔体的盖制成。这种气体交换通道可确保不同腔体内相同的压力，无论它们的容量以及它们的内除气如何。

第二腔体可不与第一腔体连通以使得，在该部分熔丝材料回流之后，第二腔体内的气氛可对应于第二释放孔的密封在其中实施的气氛。

制作该部分可湿性材料，称为可湿性材料的第一部分的步骤也可包括在盖层上，在第二腔体之上，在第二盲孔周围，或在对应于旨在制成的所述第二专用孔的位置的盖层的所述外表面的第二部分周围制作可湿性材料的第二部分，所述第二盲孔旨在形成第二专用孔且在制作可湿性材料的第二部分之前穿过盖层的外表面制成，且所述方法还可包括以下步骤：

至少在可湿性材料的第二部分上制作第二熔丝材料的一部分；

通过穿过第二盲孔的底壁或穿过盖层的外表面的所述第二部分蚀刻至少盖层制作第二专用孔，所述第二专用孔在第二腔体内形成；

使带有第二可控气氛的第二熔丝材料的部分回流，形成密封地塞住所述第二专用孔的第二熔丝材料的突起，第二腔体内的气氛对应于所述第二可控气氛。

在这种配置中，第二熔丝材料可具有与用于关闭出现在第一腔体内的专用孔的其它熔丝材料的熔解温度不同的熔解温度。因此，可行的是，相继关闭带有不同的可控气氛的两个腔体，且因此能够利用不同的可控气氛包装不同的微电子器件。而且可行的是，使用相同的熔丝材料关闭两个腔体以便相继关闭带有不同的可控气氛的两个腔体，且因此能够利用不同的可控气氛包装不同的微电子器件。

该部分熔丝材料可在该部分可湿性材料上制作，而且围绕该部分可湿性材料制作。在这种配置中，该部分可湿性材料可为环型，且该部分熔丝材料也可为环型但可具有比该部分可湿性材料的直径高的直径。

平行于盖层的所述外表面的平面中的专用孔的尺寸可小于约10µm。由于盖上的低拓扑，可得到这种尺寸。

该部分熔丝材料的沉积可利用熔丝材料的电镀或溅镀实施。

微电子器件可为MEMS或MOEMS或NEMS或NOEMS器件。

附图说明

参考附图，鉴于仅仅出于指示性和非限制性目的提供的实施例的实例更容易理解本发明，其中：

图1A至图1K表示根据第一实施例的用于在至少一个密封腔体中包装至少一个微电子器件并控制带有至少一个专用孔的腔体的气氛的方法的步骤，这是本发明的目的；

图2至图5示出根据第一实施例的变体的利用包装方法的实施得到的包装结构，这是本发明的目的；

图6A至图6B表示根据第二实施例的用于在至少一个密封腔体中包装至少一个微电子器件并控制带有至少一个专用孔的腔体的气氛的方法的步骤，这是本发明的目的。

为了附图之间的清晰起见，下面所述的不同附图的相同的、类似的或等效的部件具有相同的标识号。

为了使附图更清晰，附图中不同的部件不一定根据一致比例示出。

不同的可能性（替换物和实施例）必须理解为不相互排斥且可彼此组合。

具体实施方式

参考图1A至图1K，其表示根据第一实施例的用于在密封腔体110中包装微电子器件100并控制带有专用孔130的腔体110的气氛的方法的步骤。图1A至图1K是利用该方法得到的包装结构的横截面侧视图。

如图1A所示，微电子器件100，这里为MEMS器件，首先在支撑部102上制成。支撑部102这里为基于半导体（例如，基于硅）的基底或圆片。器件100然后利用TFP过程的实施封装。牺牲材料104在支撑部102上且在器件100上制成。牺牲材料104被成形以使得牺牲材料104的容量对应于器件100旨在被封装其中的腔体110的容量。盖层106（对应于单一层或几层的堆叠，例如，具有低于约10µm的厚度的薄层）然后在支撑部102上，在器件100上且在牺牲材料104上沉积。牺牲材料104被选择以使得其可选择性地被蚀刻，而不损坏器件100的材料和盖层106的材料。

至少一个释放孔108，这里几个释放孔108然后穿过盖层106，尤其穿过旨在形成器件100旨在被封装其中的腔体110的上壁的盖层的一部分蚀刻。牺牲材料104然后穿过释放孔108蚀刻，形成腔体110。其它孔眼112可穿过盖层106蚀刻以便形成通向没封装在腔体110中的器件100的部分的入口，或形成通向布置在支撑部102上的电接触的入口。在图1B中，穿过盖层106制成的两个孔眼112形成通向器件100的电入口。可行的是，盖层106被蚀刻以使得仅该盖层106的一部分保持在支撑部102上，盖层106的该部分形成腔体110的上壁和侧壁。

如图1C所示，释放孔108然后利用密封层114在盖层106的外表面115上的沉积密封。密封层114可为单一层，例如包括Al、SiO₂或SiN，或几层的堆叠，例如SiO₂/Al₂O₃的堆叠。密封层114的材料可根据密封规格选择（例如根据腔体110的最小容忍泄露率）。比如，金属层可用于改善释放孔108的密封并保证包装的器件的高可靠性。密封层114的沉积可利用可控气氛实施，例如，利用在真空（通常在10^-3和10^-4mbar之间）和多至100mbar之间的压力和/或利用具体的气体气氛。然而，该可控气氛可不同于器件100旨在明确地被包装其中的气氛，因为腔体110内的气氛的控制稍后利用专用孔130的使用实施。

如必要的话，密封层114可成图案。如图1D所示，密封层114被蚀刻以使得密封层114的剩余部分116密封地关闭释放孔108。当密封层114包括一个或几个金属以便减少与器件100的金属配线的RF耦合时，有利地实施这种蚀刻。可替换地，如图1E所示，仅孔眼112可穿过密封层114制成以便形成通过盖层106且通过密封层114通向器件100的入口。

当位于腔体110的盖之上的密封层114的部分没有被蚀刻时，这种配置能够机械地加固盖层106。

如图1F所示，可湿性材料层118然后沉积在密封层114上，或如果密封层114之前已被蚀刻，可湿性材料层118沉积在密封层114的剩余部分116上且在各部分116之间的盖层106的外表面115上。在这里所述的第一实施例中，可湿性材料层118也沉积在孔眼112中。可湿性材料可包括金和/或铜。此外，在可湿性材料层118沉积之前，例如对应于钛层或钛/镍双层的黏附层可首先沉积在密封层104上（且最终沉积在盖层106的外表面115上），可湿性材料层118然后沉积在该黏附层上。对应于在关闭专用孔130期间旨在用于弄湿熔丝材料的一部分可湿性材料128的该可湿性材料层118的部分布置在对应于专用孔130的位置的盖层106的外表面115的部分140之上。

盲孔120然后通过可湿性材料层118（且通过黏附层，如果这种黏附层布置在可湿性材料层118下面），密封层114（或不，如果盲孔120位于密封层114之前已在其中被蚀刻的区域中）以及盖层106的厚度的部分被蚀刻（图1G）。当该盲孔120用于制作专用孔130时，该盲孔120穿过盖层106的外表面115的部分140制成。例如，盖层106的厚度保持在几纳米和500nm之间以形成盲孔120的底壁。在这里所述的第一实施例中，盲孔120在对应于腔体110的上壁的一部分的盖层106的区域中制成。比如，盲孔120是圆形的，即在平行于盖层106的外表面115的平面中具有盘形截面。

在第一实施例的变体中，可在可湿性材料层118沉积之前制作盲孔120。在这种情况中，可湿性材料也可沉积在盲孔120中，即紧靠盲孔120的侧壁和底壁。

如图1H所示，光刻胶层122然后沉积在可湿性材料层118上且也沉积在盲孔120中。然后蚀刻光刻胶层122以便形成位于盲孔120周围且位于该部分可湿性材料128之上的开口124。在该实施例中，平行于盖层106的外表面115的平面（平行于平面（X,Y）的平面）中的开口124的形状为环。一部分熔丝材料126然后沉积在开口124中。该部分熔丝材料126的形状对应于开口124的形状。比如，熔丝材料为SnAgCu，或AuSn，或In。在该第一实施例中，该部分熔丝材料126通过电沉积过程制成，布置在可湿性材料层118下面的黏附层形成用于该电沉积的种层。

光刻胶层122然后例如利用像湿式蚀刻的湿式过程移除。可替换地，该部分熔丝材料126可通过剥离制成。在这种情况中，熔丝材料沉积在开口124中，而且沉积在光刻胶层122上。光刻胶层122的移除然后涉及除了位于开口124中的该部分熔丝材料126的熔丝材料的移除。根据另一变体，开口124可位于盲孔120周围，而且关于盲孔120（之前沉积在盲孔120中的光刻胶层122的部分也被蚀刻）。在这种情况中，熔丝材料也沉积在盲孔120中。

然后蚀刻可湿性材料层118以使得仅布置在该部分熔丝材料126下面的该部分可湿性材料128保持在密封层114上。因此，在平行于盖层106的外表面115的平面中，该部分可湿性材料128的形状类似于该部分熔丝材料126的形状。可湿性材料层118可利用湿式蚀刻的实施蚀刻。在这里所述的实例中，该部分可湿性材料128布置在密封层114上。然而，可行的是，例如当蚀刻密封层114时，如之前参考图1D所述，或如果密封层114没有沉积在盲孔120旨在在其处制成的盖层106的外表面115的部分140上，该部分可湿性材料128直接布置在盖层106的外表面115上。

然后蚀刻盲孔120的底壁，从而形成横越盖层106的整个厚度的专用孔130（图1I）。孔130因此形成专用于器件100旨在被包装其中的腔体110的最终气氛的控制的孔。如果熔丝材料已沉积在盲孔120周围且沉积在盲孔120中，位于盲孔120中的熔丝材料的部分在蚀刻盲孔120的底壁期间被蚀刻。类似地，如果可湿性材料也沉积在盲孔120中，位于盲孔120中的可湿性材料的部分在蚀刻盲孔120的底壁期间被蚀刻。

最后，如图1J所示，该部分熔丝材料126的回流利用可控气氛通过热处理执行，形成仅与该部分可湿性材料128接触且密封地塞住专用孔130的熔丝材料132的突起，第一腔体110内的气氛对应于该部分熔丝材料126在其中回流的可控气氛。被实施以使熔丝材料回流的热处理的温度根据熔丝材料的熔解温度（例如，用于铟的156℃或用于锡银铜熔丝材料的260℃）调整。例如，在高于熔丝材料的熔点的约30℃到40℃的温度处，回流过程时间可在一或两分钟范围内。

热处理在其中实施的可控气氛对应于微电子器件100旨在被封装其中的气氛。比如，熔丝材料的回流可以高于100mbar的压力或对应于真空的压力（例如，在10^-4和10^-6mbar之间）实施。此外，回流可利用包括惰性气体或多种气体的气氛，比如，利用氮或氩气氛实施。回流步骤可在标准的快速热处理（RTP）装备中实施。

图1K表示当蚀刻密封层114以使得仅密封层114的剩余部分116密封释放孔108时得到的包装结构。在该配置中，专用孔130仅穿过盖层106以及该部分可湿性材料128制成。该部分可湿性材料128直接布置在盖层106的外表面115上。

作为之前所述的第一实施例的变体，之前所述的包装过程可被实施以用于密封地且共同地密封几个腔体中的几个微电子器件。如图2所示，盖层106形成两个微电子器件110.1和110.2被封装其中的两个不同的腔体110.1和110.2的盖。第二腔体110.2在塞住通过沉积密封层114得到的至少一个第二释放孔108.2（这里几个第二释放孔108.2对应于用于移除牺牲材料的孔，所述牺牲材料已用于形成第二腔体110.2）期间被密封。在这里所述的实例中，当密封层114的沉积在真空下进行时，第二器件100.2被封装其中的第二腔体110.2的气氛对应于真空。没有专用孔穿过盖层106形成以便在塞住第二释放孔108.2之后控制第二腔体110.2的气氛。

第一腔体110.1也在塞住通过沉积密封层114得到的释放孔108.1（对应于用于移除牺牲材料的孔，所述牺牲材料已用于形成第一腔体110.1）期间被密封。然而，专用孔130然后穿过盖层106形成以便在塞住释放孔108.1之后控制第一腔体110.1内的气氛。如之间参考图1A至图1J所述，可形成专用孔130。因此，一旦孔130穿过盖层106的整个厚度（且在该实例中也穿过密封层114）制成，控制第一腔体110.1的气氛而不改变第二腔体110.2中的气氛是可行的。例如在大气压力下实施在孔130周围制成的该部分熔丝材料的回流。因此，一旦熔丝材料132的突起密封地关闭孔130，得到带有不同的气氛规格的两个腔体110.1和110.2。

根据第一实施例的另一变体，在密封释放孔108.1和108.2之后，单独控制两个腔体110.1和110.2的气氛是可行的。这种控制可通过制作两个专用孔130.1和130.2从而形成通向两个腔体110.1和110.2的入口实施。为了第一时间塞住带有第一气氛规格（进入第一腔体110.1中的压力A和/或气体A）的这两个孔130.1中的一个，且然后塞住带有不同于第一气氛规格的第二气氛规格（进入第二腔体110.2中的压力B≠A和/或气体B≠A）的两个孔130.2中的另一个，具有不同熔解温度的两种不同的熔丝材料用于塞住孔130.1和130.2。具有最低熔解温度的熔丝材料用于关闭第一腔体110.1。因此，在高于第一熔丝材料的熔解温度但低于第二熔丝材料的熔解温度的温度处利用热处理得到的第一熔丝材料的部分的回流期间，第二熔丝材料的部分没有回流。该第一热处理使第一熔丝材料的部分转换为密封地塞住第一孔130.1的第一熔丝材料132.1的突起。在高于第二熔丝材料的熔解温度的温度处第二热处理然后被实施以使第二熔丝材料的部分回流并形成塞住第二孔130.2的第二熔丝材料132.2的突起。

在第二热处理的温度处，第一熔丝材料也回流但没有打开第一孔130.1，第一腔体110.1的紧密性在该第二热处理期间被保持。这种配置在图3中示出。

可替换地，使用相同的熔丝材料塞住孔130.1和130.2是可行的。的确，在该部分熔丝材料的回流期间，与熔丝材料接触的该部分可湿性材料的部分在熔丝材料中被溶解，从而在熔丝材料的突起中形成金属间化合物。当这些金属间化合物具有比原始的熔丝材料（即没有这些金属间化合物）的熔解温度高的熔解温度时，密封地关闭两个腔体110.1，110.2的第一个，例如第一腔体110.1是可行的，且熔丝材料的第一部分回流，从而建立包括金属间化合物的熔丝材料132.1的第一突起。当金属间化合物被包括在熔丝材料132.1的该第一突起中时，第二腔体110.2然后可利用使熔丝材料的第二部分（在熔丝材料的第一部分的回流之后在盖上制成）回流的第二热处理关闭，从而建立熔丝材料132.2的第二突起，而不使熔丝材料132.1的第一突起回流。

有利地，在密封释放孔之后专用于气氛的控制的孔布置在腔体的周边区域中以使得被封装在腔体中的微电子器件不面向腔体的所述周边区域。这种配置在图4A（顶部侧视图）和图4B（横截面侧视图）中示出，远离微电子器件100的周边区域134在所述配置上制成。该周边区域134通过与形成腔体100的壁的那些相同的层形成，这里为盖层106和密封层114。

在这种周边区域134中制成的孔130和微电子器件100之间的距离相等或高于约50µm。

在之前所述的不同实例中，制成单一专用孔以控制腔体的气氛以便达到最高收益和可靠性性能。然而，制作专用于腔体110的气氛的控制的几个孔130是可行的，尤其当孔的直径，以便在短时间内（几秒）达到目标压力，或用于高容量腔体。

此外，为了达到低真空规格或高可靠性，吸气材料可添加到腔体110中。

几个腔体也可与一个或几个气体交换通道连接以使得用熔丝材料塞住的仅一个专用孔能够控制并控制这些腔体的气氛。如图5所示，两个腔体110.1和110.2的气氛通过在支撑部102和盖层106之间形成的气体交换通道136使一个与另一个连通。在这种配置中，孔130能够控制腔体110.1和110.2的气氛。气体交换通道136确保两个腔体110.1和110.2中相同的压力和相同的气体组分，不管它们的容量以及它们的内除气如何。

之前描述的不同变体可以相互结合。

现在描述用于在密封腔体中包装微电子器件并控制带有专用孔的腔体的气氛的方法。

首先，实施之前参考图1A至图1F所述的步骤以便形成腔体110，在所述腔体110中，释放孔108利用密封层114且利用布置在密封层114上面的可湿性材料层118来密封。

如图6A所示，然后例如通过可湿性材料层118上的电沉积制成熔丝材料138层。

熔丝材料138层然后例如通过蚀刻步骤成图案，以使得熔丝材料的剩余部分126布置在旨在制成以控制腔体110的气氛的专用孔130的位置之上，即在盖层106的外表面115的部分140之上（图6B）。

然后蚀刻可湿性材料层118以便仅保持布置在该部分熔丝材料126下并在对应于旨在制成的专用孔130的位置的盖层106的外表面115的部分140之上的该部分可湿性材料128。专用孔130然后通过穿过该部分熔丝材料126、该部分可湿性材料128、密封层114并穿过盖层106的整个厚度蚀刻而制成。所得结构对应于图1I中所示的结构。

然后实现该方法，如之前用于第一实施例所述，即通过在可控气氛下实施该部分熔丝材料126的回流以便得到密封腔体110，在所述密封腔体中，器件100利用所需的气氛封装。

之前参考第一实施例所述的变体也应用到该第二实施例。

之前所述的包装过程可在圆片级处实施，即被实施以用于在几个腔体内同时包装在相同的支撑部102上制成的几个微电子器件。因此得到有成本效益的包装过程。

Claims

1.一种用于在至少一个密封腔体（110）中包装至少一个微电子器件（100）并控制带有至少一个专用孔（130）的所述腔体（110）的气氛的方法，其包括至少如下步骤：

在支撑部（102）和至少一个盖层（106）之间制作所述腔体（110），以使得牺牲材料（104）和所述微电子器件（100）布置在所述腔体（110）中；

通过穿过所述盖层（106）制成的至少一个释放孔（108）移除所述牺牲材料（104），且密封所述释放孔（108）；

在旨在形成所述专用孔（130）的盲孔（120）周围，或在对应于旨在制成的所述专用孔（130）的位置的所述盖层（106）的外表面（115）的部分（140）周围，在所述盖层（106）上制作一部分可湿性材料（128），在制作所述可湿性材料（128）的部分之前，所述盲孔（120）穿过所述盖层（106）的所述外表面（115）制成；

至少在所述可湿性材料（128）的部分上制作一部分熔丝材料（126）；

通过穿过所述盲孔（120）的底壁或穿过所述盖层（106）的外表面（115）的所述部分（140）蚀刻至少所述盖层（106）来制作所述专用孔（130），所述专用孔（130）出现在所述腔体（110）中；

使带有可控气氛的熔丝材料（126）的部分回流，形成密封地塞住所述专用孔（130）的熔丝材料（132）的突起，所述腔体（110）内的气氛对应于所述可控气氛。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述盲孔（120）或所述盖层（106）的所述外表面（115）的所述部分（140）布置在所述腔体（110）的周边区域（134）中以使得所述微电子器件（100）不面向所述腔体（110）的所述周边区域（134）。

3.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述可湿性材料（128）的部分的所述制作包括以下步骤：

在所述盖层（106）的所述外表面（115）上沉积可湿性材料层（118）；

蚀刻所述可湿性材料层（118）的部分以使得所述可湿性材料层（118）的剩余部分对应于所述可湿性材料（128）的部分。

4.如权利要求3所述的方法，其中所述可湿性材料层（118）的所述部分的所述蚀刻在所述熔丝材料（126）的部分的所述制作之后实施。

5.如权利要求3或权利要求4中的任一项所述的方法，其中在所述可湿性材料层（118）的所述沉积之前，黏附层首先沉积在所述盖层（106）的所述外表面（115）上，所述可湿性材料层（118）然后沉积在所述黏附层上。

6.如权利要求5所述的方法，其中所述熔丝材料（126）的部分通过电化学沉积制成，所述黏附层在所述电化学沉积期间形成用于所述熔丝材料的生长的种层。

7.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述熔丝材料（126）的部分的所述制作包括以下步骤：

在所述盖层（106）的所述外表面（115）上并在所述可湿性材料（128）的部分上沉积光刻胶层（122）；

蚀刻所述光刻胶层（122）的部分，形成穿过所述光刻胶层（122）且位于至少所述可湿性材料（128）的部分之上的开口（124）；

并且其中所述熔丝材料（126）的部分然后通过沉积在所述开口中形成，并且其中在所述熔丝材料（126）的部分的所述制作之后移除所述光刻胶层（122）。

8.如前述权利要求中的任一项所述的方法，还包括，当可湿性材料（126）的所述部分在对应于旨在制成的所述专用孔（130）的所述位置的所述盖层（106）的所述外表面（115）的部分（140）周围制成时，在制作所述可湿性材料（128）的部分的所述步骤和制作所述熔丝材料（126）的部分的所述步骤之间实施的制作穿过所述盖层（106）的所述外表面（115）的所述部分（140）的所述盲孔（120）的步骤。

9.如权利要求1至权利要求7中的任一项所述的方法，其中，当没有盲孔穿过所述盖层（106）的所述外表面（115）制成时，所述专用孔（130）通过蚀刻至少所述盖层（106）、所述可湿性材料（128）的部分和所述熔丝材料（126）的部分制成。

10.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述释放孔（108）的所述密封包括密封层（114）在所述盖层（106）之上且在所述释放孔（108）之上的所述沉积，其中所述可湿性材料（128）的部分在所述密封层（114）上制成且其中所述专用孔（130）穿过所述密封层（114）制成。

11.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其中制作所述腔体（110, 110.1），称为第一腔体的步骤，以及移除所述牺牲材料的步骤被实施以使得这些步骤也在所述支撑部（102）和所述盖层（106）之间制成密封地包括至少一个密封第二释放孔（108.2）的至少第二腔体（110.2）。

12.如权利要求11所述的方法，其中所述第一腔体（110.1）通过至少一个气体交换通道（136）与所述第二腔体（110.2）连通，以使得在所述熔丝材料（126）的部分的所述回流之后，所述第二腔体（110.2）内的气氛对应于所述可控气氛。

13.如权利要求11所述的方法，其中所述第二腔体（110.2）不与所述第一腔体（110.1）连通，以使得在所述熔丝材料（126）的部分的所述回流之后，所述第二腔体（110.2）内的气氛对应于所述第二释放孔（108.2）的所述密封在其中被实施的气氛。

14.如权利要求11所述的方法，其中制作所述可湿性材料（128, 128.1）的部分，称为可湿性材料的第一部分的所述步骤也在所述盖层（106）上、在所述第二腔体（110.2）之上、在第二盲孔周围，或在对应于旨在制成的所述第二专用孔（130.2）的位置的所述盖层（106）的所述外表面（115）的第二部分周围制作可湿性材料（128.2）的第二部分，所述第二盲孔旨在形成第二专用孔（130.2）并在可湿性材料（128.2）的所述第二部分的所述制作之前穿过所述盖层（106）的所述外表面（115）制成，所述方法还包括如下步骤：

至少在可湿性材料（128.2）的所述第二部分上制作一部分第二熔丝材料；

通过穿过所述第二盲孔的底壁或穿过所述盖层（106）的所述外表面（115）的所述第二部分蚀刻至少所述盖层（106）来制作所述第二专用孔（130.2），所述第二专用孔（130.2）出现在所述第二腔体（110.2）中；

使带有第二可控气氛的所述第二熔丝材料的部分回流，形成密封地塞住所述第二专用孔（130.2）的所述第二熔丝材料（132.2）的突起，所述第二腔体（110.2）内的气氛对应于所述第二可控气氛。