CN111670159B - 包括使衬底和/或封装盖变薄的步骤的用于封装微电子器件的方法 - Google Patents

包括使衬底和/或封装盖变薄的步骤的用于封装微电子器件的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于将布置在支撑衬底(200)上的微电子器件(300)用封装盖(400)封装的方法，尤其包括以下一系列步骤：a)提供支撑衬底(200)，微电子器件(300)布置在该衬底上；b)围绕微电子器件(300)，在衬底(200)的第一面(201)上沉积粘合层(500)；c)将封装盖(400)以封装微电子器件(300)的方式定位在粘合层(500)上；d)通过化学蚀刻，使支撑衬底(200)的第二主面(202)和封装盖(400)的第二主面(402)变薄。

Description

包括使衬底和/或封装盖变薄的步骤的用于封装微电子器件 的方法
技术领域
本发明涉及一种用于用封装盖封装布置在支撑衬底上的微电子器件的方法，所述方法包括使支撑衬底和/或封装盖变薄的步骤。
本发明也涉及一种通过此方法获得的微电子结构。
背景技术
近年来，微电子元件，特别是全固体薄层微电池在机载智能系统的开发中已变得至关重要。例如，这些智能系统被用于所谓的物联网、储能、能量回收、有机和无机电子，或者甚至是电力领域的应用中。
这些智能系统的发展将会导致微电子元件的小型化，并且与越来越薄的支撑衬底并行使用。用于这些系统的衬底必须是薄的(通常厚度小于100μm)或甚至是超薄的(厚度小于50μm)。
微电子器件，特别是锂微电池，对大气中的诸如氧气和水蒸气等元素具有很高的敏感性。因此，这些器件必须被封装以保证其电子或电化学以及机械随时间的完整性。封装系统的性能经常用水蒸气透过率(WVTR)或氧气透过率(OTR)来表示。特别对于锂微电池而言，要求的WVTR和OTR水平分别为10-4g/m2/d和10-4cm3/m2/d量级。实际上，为了满足微电子器件的小型化标准，盖也必须是薄型的或超薄型的。
然而，在实际中，衬底和/或盖要经过许多技术步骤(转移、沉积、蚀刻、清洁等)。然而，由于薄衬底的机械弱点，对薄衬底的处理非常受限。
为了克服这个问题，传统上可以将易碎衬底临时固定在固体支撑件上，以方便在技术步骤中对其进行处理和操纵，例如文献WO-A-2015/092254中所述。然而，这种解决方案需要执行相当复杂的步骤，即在方法结束时将薄衬底从其刚性支撑件分离，例如，通过在衬底和临时支撑件之间插入刀片或者通过在衬底上施加剪切或牵引。此外，一些临时粘合方案不适应其方法需要温度高于300℃的热预算的微电子器件。最后，这种粘合和分离步骤导致制造成本和/或生产时间的增加。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种克服现有技术缺点的封装方法，特别是提供一种用于将对空气和/或高温敏感的微电子器件用薄的或超薄的衬底和/或盖封装的方法，该方法必须易于实施，而且不需要像现有技术中那样的分离步骤。
此目的是通过一种用于将布置在支撑衬底上的微电子器件用封装盖封装的方法实现的，该方法包括以下连续步骤：
a)提供由第一材料制成的支撑衬底，该支撑衬底包括第一主面和与第一主面相反的第二主面，微电子器件布置在该第一主面上；
b)围绕微电子器件，在衬底的第一面上沉积由第二材料制成的粘合层；
c)将由第三材料制成的、包括第一主面和与第一主面相反的第二主面的封装盖定位在粘合层上，以便将封装盖的第一主面固定在支撑衬底上，并且以便封装微电子器件；
d)通过化学蚀刻将支撑衬底的第二主面和封装盖的第二主面变薄至小于200μm的厚度，优选地小于或等于100μm，甚至更优选地小于50μm。
根据本发明的方法易于实施，其需要很少的技术步骤。本发明的方法不实施临时的固定和分离步骤。在封装方法结束时，微电子器件一方面被封装在衬底上，衬底可以是薄的或超薄的，另一方面被盖封装，盖可以是薄的或超薄的。
薄是指厚度小于200μm，优选地小于100μm，超薄是指厚度小于50μm。
本发明的方法可以获得小型化的器件，其微电子器件可以免受空气及其氧化剂的影响。
变薄步骤d)是通过化学蚀刻进行的。蚀刻条件相对于机械蚀刻来说控制得很好，从而避免了微电子器件中缺陷的形成。
有利地，在步骤d)中，支撑衬底的第二主面和封装盖的第二主面同时被变薄。
有利地，第一材料和/或第三材料选自玻璃和硅。这些材料具有良好的阻隔性能。
根据第一有利的变型，第一材料和第三材料是相同的。支撑衬底和封装盖的变薄可以同时并以相同的蚀刻速率进行，例如，通过将组件浸入或喷洒化学蚀刻溶液。可以根据浸泡或喷射时间和所用液体的化学成分来控制变薄。
根据第二有利的变型，第一材料和第三材料是不同的。可以只蚀刻封装盖或支撑衬底，依次蚀刻它们或以不同的速率同时蚀刻它们。
根据一个特别有利的实施例，在步骤b)中，粘合层完全覆盖微电子器件。
根据另一个特别有利的实施例，在步骤b)期间，粘合层在微电子器件周围形成密封焊道。
有利地，在这个有利的实施例中，密封焊道由玻璃浆制成，并且密封焊道被由第四材料制成的保护层包围。
有利地，第二材料和/或第四材料是从环氧树脂、醚、聚硅氧烷、丙烯酸、它们的共聚物之一以及聚对苯二甲酸乙二醇酯中选择的聚合物材料。
有利地，在步骤d)结束时，封装盖和/或支撑衬底的厚度小于或等于100μm，并且优选地，小于50μm。
有利地，微电子器件是电化学器件，诸如锂微电池。
有利地，多个相同或不同的微电子器件布置在支撑衬底的第一面和/或封装盖的第一主面上。
根据本发明的方法，在微电子器件的数量和定位的方面允许多种配置。例如，可以堆叠两个微电池。
本发明还涉及通过上述限定的方法获得的微电子结构，该微电子结构包括微电子器件，例如诸如锂微电池之类的电化学器件，微电子器件布置在由第一材料制成的支撑衬底上，所述器件被由第二材料制成的粘合层包围，在该粘合层上固定有由第三材料制成的封装盖，该封装盖和/或支撑衬底的厚度小于200μm，优选地小于或等于100μm，并且甚至更优选地小于50μm。
根据第一实施例，粘合层完全覆盖微电子器件。
根据第二实施例，粘合层在微电子器件周围形成由玻璃浆制成的密封焊道，所述密封焊道被由第四材料制成的保护层包围。
方法所涉及的特征适用于微电子结构。
附图说明
根据下面的描述和附图将更好地理解本发明，其中：
图1是根据本发明的特定实施例的在支撑衬底上的微型电池的剖面和轮廓示意图。
图2是根据本发明的另一特定实施例的支撑衬底的三维示意图，该支撑衬底上布置有多个微电池。
图3A至3C示出了根据本发明方法的不同实施例的在包括至少一个微电子器件的衬底上的粘合层的定向。
图4A至4C示出了根据本发明方法的不同实施例的在衬底上由保护盖封装的至少一个微电子器件。
图5和6示出了根据本发明的一个特定实施例的用于封装微电子器件的方法的不同步骤。
图7A至7C示出了根据本发明方法的不同实施例的小型化系统，其包括在衬底上由保护盖封装的微电子器件和电接触件。
图中所示的不同部分不一定按统一的比例显示，以使图更易读。
不同的可能性(变型和实施例)必须理解为不是相互排斥的，并且能够相互组合。
具体实施方式
现在将描述用于用封装盖封装至少一个例如对空气(对氧气和水蒸气)敏感的微电子器件的方法。该方法包括以下连续步骤：
a)提供由第一材料制成的支撑衬底200，该支撑衬底包括：第一主面201，其上布置有微电子器件300，以及与第一主面201相反的第二主面202。
b)围绕微电子器件300，在支撑衬底200的第一面201上沉积由第二材料制成的粘合层500。
c)将由第三材料制成的、包括第一主面401和与第一主面401相反的第二主面402的封装盖400定位在粘合层500上，以便将封装盖400的第一主面401固定在支撑衬底200上，并且以便封装微电子器件300。
d)使支撑衬底200的第二主面202和/或封装盖400的第二主面402变薄至小于200μm的厚度，例如，变薄至小于或等于100μm的厚度，优选地小于50μm。
支撑衬底200和封装盖400：
步骤a)中提供的支撑衬底200，也称为主衬底或支撑衬底，优选地为刚性衬底。
步骤c)中提供的封装盖400，优选地为刚性封装盖。
刚性是指在微电子中易于使用且具有大于200μm的厚度的任何支撑件。例如，衬底200和/或封装盖400最初具有大于250μm的厚度，例如500μm。优选地，步骤a)和c)中提供的衬底200和封装盖400最初具有大于200μm的厚度，并且在步骤d)期间或在步骤d)和后续步骤期间均被变薄。
衬底200和封装盖400可以具有相同或不同的厚度。所述盖的厚度可以小于衬底200的厚度，或者衬底200的厚度可以小于所述盖的厚度。这种可能的配置允许生产其封装盖比衬底200薄或衬底200比封装盖薄的微电子器件。
如图1和图2所示，衬底200具有第一主面201，以及第二主面202。第一面包括至少一个微电子器件300。第一面是被称为有源面的面。衬底还包括从第一面延伸到第二面的侧面。
盖400包括第一主面401和第二主面402，以及从第一主面401延伸到第二主面402的侧面。
衬底200和封装盖400可以具有相同或不同的几何形状。例如，可以使用晶圆型圆形形式，或片状形式，即矩形形式。
支撑衬底200由与封装盖相同或不同的材料制成。
基片200和/或封装盖400有利地具有封装锂微电池所需的性能。它们由WVTR和OTR阻隔水平分别最高为10-4g/m2/d和10-4cm3/m2/d的材料制成，以确保密封电池对空气和水蒸气具有足够的密封性。
支撑衬底200和封装盖400可以选自玻璃、(单晶或多晶)硅、陶瓷、云母和石英。优选地，它们由玻璃制成。它们可以由来自同一族或不同族的玻璃制成。
玻璃可以是硼硅酸盐(诸如由公司销售的/>LA、/>M、T、/>或/>)，诸如无碱硼硅酸盐玻璃(/>AF45、/>Willow等)之类的硼硅酸盐的衍生物或者例如由Corning LotusTM、EAGLE/>等公司销售的碱土硼铝硅酸盐类型的玻璃。
优选地，盖400对常规用于凝固密封焊道的激光器的波长(通常用于由玻璃浆制成的密封焊道，约940nm)是透明的。透明的是指盖使激光器发射的至少50％的光穿过，以便能够穿过盖400加热密封焊道。
优选地，支撑衬底200和封装盖400具有相同的厚度并且由相同的材料制成。
待封装的微电子器件300：
所述方法允许同时封装一个或多个微电子器件300。所述电子器件300或微电子元件的厚度范围为5μm至30μm，并且优选地为10至15μm。
一个或多个相同类型或不同类型的电子器件300可以布置在衬底200的第一主面201上。这种配置提供了通过3D集成生产功能堆叠的可能性。
封装盖400可以是无源或有源元件，即盖400的第一面401可以包括与衬底200的微电子器件的性质相同或不同的微电子器件300，它们可以执行其他功能。
支撑衬底200和/或封装盖400可以包括一个或多个微电子器件300，以通过将微电子元件并联或串联放置来增加电化学性能。微电子器件可以是，例如，选自微电池、电容器、超电容器、光伏元件、晶体管、天线或被认为是生产连接物体所必需的任何其他器件。
有利地，衬底和盖的微电子元件被定位为彼此面对，以便能够根据3D堆叠方式将它们关联起来。
微电子元件300是指，例如MEMS(机电微系统)、MOEMS(光机电微系统)，或者是红外微检测器，或者甚至是晶体管。更一般而言，微电子元件是指打算在受控大气下封装的任何器件。
随后，即使说明书中特别涉及到微电池，更特别地涉及锂微电池，本发明也可以应用于需要抗氧化剂保护的任何微电子元件。例如，它可以是电容堆或电致变色元件。
微电子元件300，本文是微电池，布置在衬底200的一个面201(第一主面)上。微电池包括布置衬底200上的阴极集流体301和阳极集流体302。两个有源层，一个形成负电极303，另一个形成正电极304，被电解质层305隔开。每个有源层303、304与集流体301、302中的一个接触。
集流体301、302有利地是金属集流体。作为说明，它们可以是钛、金、铝、铂或钨。
正电极304(阴极)是具有良好电子和离子导电性的材料(例如TiOS、TiS2、LiTiOS、LiTiS2、LiCoO2、V2O5等)。最好选用正氧化钴电极。对于微电池来说，这种类型的阴极被认为是最有效的层之一，同时也是生产步骤中最受限制的。事实上，一旦变薄，在形成阴极层后产生的机械应力(热膨胀系数在10×10-6/℃和15×10-6/℃之间，杨氏模量在100和500GPa之间)会影响刚性衬底的行为。
电解质305是具有高离子导电性的电子绝缘体(例如LiPON、LiPONB、LiSiCON等)。
负电极303(阳极)可以是金属锂或锂化材料层。
可选地并根据配置，有源层可以由初级封装系统(未示出)保护，该系统包括一个或多个基本阻隔层，其主要作用是在该方法的不同阶段中保证微电池器件的完整性。
微电池将通过本领域技术人员已知的技术生产。
在蚀刻步骤中，特别是在化学蚀刻的情况下(在此情况下可以进行横向研磨)，微电子元件300被置于支撑衬底和/或封装盖的外围轮廓之外以保护它们。有利地，该空间的厚度将被选择为至少是刚性衬底和/或封装盖的两倍。该轮廓在图2、3A、4A和4C中用字母D表示。
粘合层500：
如图3A、3B和3C所示，在步骤b)中，在微电子器件300的任一侧，粘合层500被置于支撑衬底200的第一面201上。
粘合层500的厚度大于或等于待封装的微电子元件300的厚度。
粘合层500围绕微电子元件300，以便在转移封装盖400之后，在微电子元件300周围形成保护阻隔。
粘合层500具有抗蚀刻的特性，特别是抗化学蚀刻液的特性，以防止在变薄步骤中化学药剂向有源层渗透的风险。
一般来说，粘合层500的作用有三个方面。事实上，由于粘合层500的粘附性能，它首先允许将封装盖与衬底200粘合在一起。由于抗酸的化学性能，粘合层500还确保了横向保护微电池以防可能渗透化学蚀刻溶液的功能。最后，该层由于其聚合物性质，提供了一种解决方案，用于机械地吸收由微电池的操作所产生的体积膨胀运动，该运动对应于锂在充电和放电周期中的插入/反插入。
根据第一实施例，如图3A所示，粘合层500可以完全覆盖衬底200的第一面201。完全意味着衬底200的第一面201的至少90％的表面。
为此目的，在步骤b)中，通过任何适合的技术，使粘合层500遍布衬底200的包括微电子器件的整个表面。可以使用不同的沉积技术来沉积粘合层500。对于液体沉积，为了形成全板沉积的粘合层，旋涂技术是有利的。溶液将有利地具有小于1000cPs的粘度。通过修改旋涂器的速率和旋转时间，可以改变粘合层500的厚度。例如，在环氧层OG198-54的情况下，总厚度可以从1到25μm变化。
粘合层500优选地通过例如在UV或热固性下可光聚合的聚合物的聚合获得。它可以是低粘度聚合物(例如，具有低于2000cPs的粘度)。
该聚合物来自环氧树脂类、醚类、硅酮类、丙烯酸酯类或其共聚物之一。可以选择通过UV或热交联的Epo-Tek系列商用聚合物，如产品(OG198-54、UD1355、OG653、UG1192、T7110、H70E等)。
另外，粘合层500可以是粘结膜。粘结膜被层压在衬底上。粘结膜将根据其粘合性、适形性、电绝缘性和/或与微电池的有源层的化学相容性来选择。它可以对压力(压敏胶)、温度或紫外线敏感。它可以从基于丙烯酸、硅树脂、橡胶或其混合物之一的聚合物膜获得。以指示性和非穷举性的方式，可以使用由Tesa、Henkel、3M、Norland或Novagard销售的绝缘粘结剂。例如，将使用由Tesa公司销售的厚度为25μm的粘结层Tesa61562来固定衬底和盖。固定可以通过在温度为90℃、压力大于1巴、速率小于3米/分钟的层压法来进行。
可以使用一种或多种粘结剂来形成粘合层500。
粘合层500还可以包括颗粒夹杂物和/或氧气和水吸收剂(吸气剂)以改善其密封性。
在步骤b)中沉积的粘合层500可以通过光刻或激光蚀刻技术来构造。
根据第二实施例，如图3B和3C所示，粘合层500可以仅部分地覆盖衬底200的第一面201。优选地，粘合层500在微电子器件周围形成密封焊道。
密封焊道500被定位，使得一旦盖400转移到衬底200上，焊道500就围绕待封装的微电子元件300，使其与大气隔离。在微电池300的情况下，密封焊道500有利地布置在集流体301、302处，以节省空间并便于小型化(图3C)。
密封焊道500是不导电的。
密封焊道500可以是聚合物材料。
密封焊道500优选地由玻璃浆制成。玻璃浆包括分散在有机粘合剂中的玻璃颗粒。例如，玻璃浆可以包含至少70％质量的SiO2颗粒。通过加热玻璃浆，有机粘合剂被破坏。玻璃浆可以在300℃至400℃的温度下进行玻璃化。玻璃化的玻璃浆形成焊缝。它们将盖400机械地固定在衬底200上。它们对于空气氧化剂也是密封的。
烧结玻璃焊道一般比胶粘剂具有明显更高的空气阻隔性能。
例如，由Namics销售的参考DM2700/H848的玻璃浆，由AGC(Asahi Glass公司)销售的参考4290D1、5115HT1、TNS062-Z27-TP12、5290D1的玻璃浆，或者由Corning销售的参考VitaTM的玻璃浆可以被考虑用于生产密封焊道500。这些玻璃浆与衬底200和/或为封闭和封装盖400选择的玻璃材料兼容。
优选地，密封焊道500由DM2700P/H848浆料生产。除了其对氧化性物种的内在阻隔性能(WVTR和OTR值为10-6gm-2d-1和10-6cm3/m2/d的量级)外，该产品还具有非常接近玻璃材料(在20℃，CET为7.2x10-6 K-1)的良好热性能(在20℃，CET为7.7x10-6 K-1)。此外，该产品在激光照射下以相对短时间(60秒左右)密封，这限制了密封步骤中热传播的风险。
另外，由AGC销售的参考5115HT1的其他产品，或由Corning销售的参考VitaTM的其他产品也可用于生产密封焊道500。
密封焊道500的厚度可以从几微米到一百微米变化。厚度是指垂直于衬底/盖堆叠的尺寸。其厚度将由本领域的技术人员选择，以便一旦封装方法完成，在衬底200和封装盖400之间形成足以不干扰微电池的充电和放电周期的空腔。这些周期，对应于两个电极之间的锂的插入/反插入现象，一般会导致电极的体积膨胀现象。因此，必须形成足够高的空腔，使电极能自由地垂直移动。这种空腔的高度取决于焊道500的厚度与电池300的有源层堆叠的厚度之间的高度差。通常，该高度的最小值固定在微型电池300的总厚度值的5％左右。密封焊道500的宽度和厚度根据要保护的元件的大小进行优化，以有效地减少带(cord)500的表面相对于微型电池器件的总表面的拥塞。在衬底200与微电池300的情况下，密封焊道500的宽度将至少为100μm。这样的尺寸满足所需的密封和机械性能。例如，将使用50μm的厚度和100μm的宽度。
焊道500可以使用任何适合的技术(免除，例如通过用笔、用刷子、绢印或其它方式涂抹)在衬底200上和/或在封装盖400上形成。
当密封焊道由玻璃浆制成时，密封焊道500由第四材料制成的保护层600包围(图3C)。该保护层600在密封焊道500周围形成冠部，以便在化学蚀刻期间保护它。
保护层600，以外围环的形式，优选地由这样的聚合物材料制成，该聚合物材料因为其相对于蚀刻步骤具有耐化学性而被明智地选择。横向保护层600优选地由选自环氧树脂、硅树脂的聚合物制成，否则其也可以是PSA粘结剂，或UV粘结剂。也可以选择聚对苯二甲酸乙二酯(PET)。
在玻璃浆沉积步骤之后，通过进行热处理，有利地对得到的密封焊道500进行玻璃化。处理温度例如为100℃至160℃，例如为150℃左右。处理的持续时间例如从几分钟到一小时，例如为30分钟左右。这种热处理有利地允许最初存在于玻璃浆中的溶剂脱气(10-15％体积)。
封装盖400的定位：
如图4A、4B和4C所示，在步骤c)中，封装盖400被定位在衬底上方。在盖400的定位过程中，可以施加几个牛顿的力F，例如约2N，由图4A和4B中的大箭头表示，以保证粘合层500与支撑衬底200和/或封装盖400之间均匀的接触。
可以使用紫外线源的照射(由图4A中的细箭头表示)和/或热加热来强化和凝固粘合层500，从而允许通过粘合层500将支撑件机械固定到盖上。
例如，通过穿过封装盖的UV照射，使用在280nm-800nm之间波长范围内约100mWatt/cm2的剂量持续2mn，确保固定基本结构。UV交联可以通过热退火来补充，例如，持续时间为20分钟并且温度为100℃。
利用激光辐射，使密封焊道500有利地暴露于穿过封装盖400的上面402的激光辐射，以对密封焊道进行局部加热(图4B)。激光辐射由箭头L表示。通过激光辐射加热是特别有利的，因为它不需要加热整个衬底200和封装盖400。它允许局部地将带500加热到300℃以上，例如从300℃到400℃，以便使其玻璃化并形成密封所必需的焊缝。因此，盖400永久地密封在包含元件300的衬底200上。
有利地，将选择激光光纤以进一步定位辐射。
温度的升高使得带500的材料更容易因熔化效应而变形，并且增加了焊道500与盖400或衬底200之间的接触面。在激光辐射过程中，温度局部可以达到500℃以上。
激光器的主要特征将由本领域技术人员根据用于焊道500的玻璃浆的性质和盖400的光学特性来选择。更特别的是，可用的激光波长范围将从红外线(CO2、Nd:YAG激光等)到紫外线(准分子激光器和Nd:YAG谐波)。这提供了选择最合适的波长以保证玻璃浆的有效粘合的可能性。例如，可以选择波长在近红外范围内的辐射，通常在940nm。
焊道500可以受到激光照射，持续时间的范围从几十秒到几百秒。
密封可以通过激光扫描来进行。光束可以几mm/s的速度位移，例如2mm/s左右。
例如，位移2mm/s、功率为80W、持续60s的激光照射，足以引起焊道500的磨损，从而将封装盖与包含待封装器件的刚性衬底永久密封。
该步骤允许对密封焊道进行玻璃化和焊接，以确保封装的机械内聚以及密封。
该方法有利地在惰性环境中进行，以便用惰性气体填充由衬底200、盖400和密封焊道500限定的腔。还可以使用吸气剂捕获氧气和水蒸汽。例如，该方法是在手套箱中进行的。
支撑衬底200和/或封装盖400的变薄：
在步骤d)中进行的变薄步骤可获得具有可控厚度和粗糙度的盖和/或衬底(图5)。
优选地，变薄是通过蚀刻步骤进行的。更优选地，它是化学蚀刻(化学研磨)。与机械研磨相比，化学研磨的主要优点之一是化学变薄引起的低应力。
用于化学蚀刻的溶液将由本领域的技术人员选择，以便适于蚀刻盖400的第二面402和/或衬底200的第二面202。
例如，为了蚀刻硅元素，其为本质上碱性的溶液。蚀刻溶液可以是温度80℃的氢氧化钾(KOH)，允许1.5μm/分钟左右的蚀刻速率。在使用本质上碱性的溶液的情况下，由于聚硅氧烷(硅树脂)类型材料对碱性溶液的难受性，将优先考虑用其来粘合基本结构。
为了蚀刻玻璃元件，将选择酸性蚀刻。其可以是浓度很高的氢氟酸HF(49％)的蚀刻液，HF与盐酸HCl的混合物，或者是HF、水和硝酸的混合物。例如，在无碱玻璃的情况下，由10％盐酸(HCl)和2％氢氟酸(HF)的平衡混合物组成的化学溶液可使标准蚀刻(25℃)的速率达到1μm/分钟。对于加热到35℃的蚀刻溶液，这个值可以达到2μm/分钟。可以调整混合物以提高蚀刻速率，因此10％HF和37％HCl的混合物可以达到4μm/分钟的速率。通过调整各成分的比例和/或提高温度，可以达到20至30μm/分钟的蚀刻速率值。
一般来说，蚀刻溶液的温度和成分可以根据要蚀刻的材料(硅、玻璃)、所需的最终厚度和/或所需的表面粗糙度来调整。可以考虑在称为槽液的溶液中进行化学蚀刻，以批量处理模式(浸泡)或按顺序喷射(喷)。
液体的化学成分与制造衬底和盖中所用材料的性质相适应。该操作可以单独进行(通过流水线运行或浸泡在槽液中的单个结构)，也可以集体进行，通过同时批量处理多个结构。
蚀刻步骤之后有利地是用去离子水冲洗，以及例如在空气或中性气体的流动下干燥。这些冲洗/干燥操作的序列可以重复多次，直到完全消除蚀刻中使用的酸混合物的残留物。
当支撑衬底200和封装盖400由相同的材料(例如玻璃)制成时，可以使用单一的蚀刻溶液同时对它们进行蚀刻。
当支撑衬底200和封装盖400由两种不同的材料制成时，例如一种由玻璃制成，另一种由硅制成，可以连续使用两种不同的蚀刻溶液。
本领域的技术人员将为粘合层500和/或保护层600选择一种对在该方法中使用的不同蚀刻溶液具有耐受性的材料。
形成电接触件700和/或切割衬底200和/或盖400：
在变薄步骤之后，进行随后的步骤，其中接触件700被释放和/或各种微电子器件被分离成单元元件。
首先，在封装盖400中开孔(图6)。该步骤可以通过本领域技术人员已知的任何切割方法来进行，并且适用于衬底和/或盖的材料。尤其是机械锯切割(锯切)或激光切割(CO2激光、YAG激光、皮秒激光、飞秒激光或准分子激光)。开口的直径例如为100μm至500μm。
然后，在开口填充导电元件700，例如金属或金属合金，或导电树脂。例如，可以选择基于导电聚合物的树脂，例如Epo-Tek公司销售的树脂E4110。然后，可以进行热处理。
也可以在开口中层压导电膜或电沉积导电层。
最后，将微电子器件单独分离，以得到单元元件(图7A、7B和7C)。
本发明的方法允许以分组的同步的方式封装多个布置同一衬底上或衬底和盖上的微电子元件，更特别地，其允许获得包含薄或超薄衬底和/或盖的小型微电子结构。
本发明的实施例的说明性和非限制性实例：
本实施例涉及在单个步骤中使封装盖400和包含锂微电池300的刚性玻璃衬底200变薄。
步骤1：进行微电池的堆积：
在厚度为500μm的玻璃AF32制成的衬底200上制造若干锂微电池。总厚度变化(或TTV)为1μm。微电池是通过本领域技术人员已知的技术制造的。微电池被定位在距刚性衬底边缘的距离D处。距离D的最小值等于刚性衬底厚度的两倍，即这里的值为5mm。
首先在衬底上沉积集流体。然后依次沉积阴极、电解质和阳极。
阴极由厚度为20μm的氧化钴(LiCoO2)通过真空沉积(PVD，"物理气相沉积")获得，然后在600℃下热退火10小时。
电解质是由LiPON制成的2μm厚的层。
负电极是2μm厚的锂金属层。
步骤2：沉积粘合层500并定位封装盖：
粘合层500为环氧聚合物OG198-54，厚度为20μm，通过以1000rpm的旋转速度旋涂持续40s来固定而获得。
一旦封装盖被定位，为了保证粘合层500和包含微电池器件的衬底之间的均匀接触，在封装盖上施加适度的力F(2N左右)。执行穿过封装盖的UV照射，使用在280nm-800nm之间的波长范围内约100mWatt/cm-2的剂量持续2mn。然后最后在100℃的温度下进行持续20分钟的热退火。
封装盖也由玻璃制成。
第三步：以化学方式使基本结构变薄：
化学蚀刻液为温度为38℃的10％HCl和2％HF之间的酸性混合物。蚀刻后，主衬底和封装盖的厚度分别为50μm。变薄后的厚度公差通常小于±2％。变薄后的玻璃表面具有TTV(总厚度变化)，其最大值为变薄前输入值的两倍。变薄后，玻璃AF32的TTV为2μm。
第四步：切割基本结构。
通过能量为50μJ、可见光(530nm)的皮秒激光的10次扫描来执行开孔以及单位组件的切割。
直径300μm的开口由Epo-Tek公司销售的导电树脂E4110填充。在150℃进行持续15分钟的热处理。
然后分离微电子器件。

Claims (20)

1.一种用封装盖(400)封装布置在支撑衬底(200)上的微电子器件(300)的方法，包括以下连续步骤：
a)提供由第一材料制成的支撑衬底(200)，所述支撑衬底包括第一面(201)和与所述第一面(201)相反的第二面(202)，所述微电子器件(300)布置在所述第一面(201)上，
b)围绕所述微电子器件(300)，在所述衬底(200)的所述第一面(201)上沉积由第二材料制成的粘合层(500)，
c)将由第三材料制成的、包括第一主面(401)和与所述第一主面(401)相反的第二主面(402)的封装盖(400)定位在所述粘合层(500)上，以便将所述封装盖(400)的所述第一主面(401)固定在所述支撑衬底(200)上，并且以便封装所述微电子器件(300)，
d)通过化学蚀刻，使所述支撑衬底(200)的所述第二面(202)和所述封装盖(400)的所述第二主面(402)同时变薄至小于200μm的厚度。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤d)中，使所述支撑衬底(200)的所述第二面(202)和所述封装盖(400)的所述第二主面(402)同时变薄至小于或等于100μm。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，在步骤d)中，使所述支撑衬底(200)的所述第二面(202)和所述封装盖(400)的所述第二主面(402)同时变薄至小于50μm。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一材料和/或所述第三材料选自玻璃或硅。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，所述第一材料和所述第三材料是相同的。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，所述第一材料和所述第三材料是不同的。
7.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，在步骤b)期间，所述粘合层(500)完全覆盖所述微电子器件(300)。
8.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，在步骤b)期间，所述粘合层(500)在所述微电子器件(300)周围形成密封焊道。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述密封焊道由玻璃浆制成的，并且其中，所述密封焊道由第四材料制成的保护层(600)包围。
10.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，所述第二材料是选自环氧树脂、醚、聚硅氧烷、丙烯酸、它们的共聚物之一或聚对苯二甲酸乙二醇酯的聚合物材料。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第二材料和/或所述第四材料是选自环氧树脂、醚、聚硅氧烷、丙烯酸、它们的共聚物之一或聚对苯二甲酸乙二醇酯的聚合物材料。
12.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，所述微电子器件(300)是电化学器件。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述电化学器件是锂微电池。
14.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，多个相同或不同的微电子器件(300)布置所述支撑衬底(200)的所述第一面(201)和/或所述封装盖(400)的所述第一主面(401)上。
15.一种微电子结构，其通过根据权利要求1至14中任一项所述的方法获得，所述微电子结构包括微电子器件，所述微电子器件布置在由第一材料制成的支撑衬底(200)上，所述器件被由第二材料制成的粘合层(500)包围，在所述粘合层上固定有由第三材料制成的封装盖(400)，所述封装盖(400)和/或所述支撑衬底(200)的厚度小于200μm，所述粘合层(500)完全覆盖所述微电子器件(300)，或者所述粘合层(500)在所述微电子器件(300)周围形成由玻璃浆制成的密封焊道，所述密封焊道由第四材料制成的保护层(600)包围。
16.根据权利要求15所述的结构，其中，所述微电子器件是电化学器件。
17.根据权利要求16所述的结构，其中，所述电化学器件是锂微电池。
18.根据权利要求15所述的结构，其中，所述封装盖(400)和/或所述支撑衬底(200)的厚度小于或等于100μm。
19.根据权利要求18所述的结构，其中，所述封装盖(400)和/或所述支撑衬底(200)的厚度小于50μm。
20.根据权利要求15-19中任一项所述的结构，其中，所述第一材料和/或所述第三材料选自玻璃或硅。
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