CN114057156A - 一种用于晶圆级mems真空封装的金属扩散吸附系统及工艺 - Google Patents

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黄向向
杨敏
道格拉斯·雷·斯巴克斯
关健
孙斯佳
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Abstract

一种用于晶圆级MEMS真空封装的金属扩散吸附系统，在盖片内刻蚀有真空腔，在盖片的外侧墙上淀积有过渡金属，过渡金属的扩散，使其到达内侧墙，形成金属吸气层；盖片与晶圆之间设置有密封金属条，谐振腔设置在MEME晶圆上，MEME晶圆和吸气层内带有腔体结构。一种用于晶圆级MEMS真空封装的金属扩散吸附系统的工艺，在盖片的外侧墙上淀积过渡金属，形成金属吸气层；高温退火，改善过渡金属的扩散，使其快速到达腔内墙与气体反应，提高真空度，同时也能使硅烷和氢气通过化学反应消除增加密封性。本发明的优点：吸附键合后真空腔的残余气体，可用于陀螺仪，振荡器，薄膜谐振器以及红外，压力传感器等器件的吸附剂。

Description

一种用于晶圆级MEMS真空封装的金属扩散吸附系统及工艺
技术领域
本发明涉及传感器领域，特别涉及一种用于晶圆级MEMS真空封装的金属扩散吸附系统及工艺。
背景技术
为了在于陀螺仪，振荡器，薄膜谐振器以及红外，压力传感器等器件的吸附应用需求中，实现与氧气，氢气，氮气，碳水化合物，水汽等反应，吸附键合后真空腔的残余气体，需要传感器结构合理，工艺可行。
发明内容
本发明的目的是为了实现上述功能，特提供了一种用于晶圆级MEMS真空封装的金属扩散吸附系统及工艺。
本发明提供了一种用于晶圆级MEMS真空封装的金属扩散吸附系统，其特征在于：所述的用于晶圆级MEMS真空封装的金属扩散吸附系统，包括过渡金属1，盖片2，真空腔3，密封金属条4，谐振腔5，MEME晶圆6，吸气层7；
在盖片2内刻蚀有真空腔，在盖片2的外侧墙上淀积有过渡金属1，过渡金属1的扩散，使其到达2内侧墙，形成金属吸气层7；过渡金属1位于顶层，吸气层7位于盖片2内，盖片2内带有真空腔3，盖片2与晶圆6之间设置有密封金属条4，谐振腔5设置在MEME晶圆6上，MEME晶圆6和吸气层7内带有腔体结构。
CVD密封塞8多晶硅密封层9通过CVD密封多晶硅，通孔刻蚀，VHF氧化层工艺，释放共振器，最后淀积氧化物或氮化物形成密封塞。
多晶硅密封层9上设置有过渡金属1，介电质层10位于过渡金属1表面上方，CVD密封塞8位于多晶硅密封层9内。
一种用于晶圆级MEMS真空封装的金属扩散吸附系统的工艺，其特征在于：在盖片刻蚀出真空腔后，在盖片2的外侧墙上淀积过渡金属1，通过退火工艺改善过渡金属的扩散，使其到达2内侧墙，形成金属吸气层7；过渡金属1位于顶层，吸气层7位于盖片2内，盖片2内带有真空腔3，盖片2与晶圆6之间设置有密封金属条4，谐振腔5设置在MEME晶圆6上，MEME晶圆6和吸气层7内带有腔体结构；
MEME晶圆6吸气剂7键合前通入的还原气体可以还原金属，使其在接下来的退火工艺中更好的与腔体内的气体反应，增强吸气剂的作用，提高真空度；
通过750℃-1100℃高温退火，改善过渡金属1的扩散，使其快速到达腔内墙与气体反应，提高真空度，同时也能使硅烷和氢气通过化学反应消除增加密封性。
本发明的优点：
本发明所述的用于晶圆级MEMS真空封装的金属扩散吸附系统及工艺，利用过渡金属良好的扩散性，以及与一些气体产生化学反应的特性，用于MEMS晶圆键合时真空腔的吸附剂。在过渡金属中，例如铜，铁，钴，镍，钛，镐以及合金等金属在硅中具有高速扩散的特性，可在MEMS键合后的真空腔外侧覆盖金属层，利用过渡金属的高速扩散性从真空腔外侧扩散到真空腔内侧墙壁与氧气，氢气，氮气，碳水化合物，水汽等反应，吸附键合后真空腔的残余气体。可用于陀螺仪，振荡器，薄膜谐振器以及红外，压力传感器等器件的吸附剂。
附图说明
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1为淀积过渡金属层；
图2为硅-硅键合示意图；
图3为金属吸气剂在CVD密封共振器上结构示意图；
图4为过渡金属层示意图；
图5为金属层与CVD密封塞细节图。
具体实施方式
实施例
本实施例提供了一种用于晶圆级MEMS真空封装的金属扩散吸附系统，其特征在于：所述的用于晶圆级MEMS真空封装的金属扩散吸附系统，包括过渡金属1，盖片2，真空腔3，密封金属条4，谐振腔5，MEME晶圆6，吸气层7；
在盖片2内刻蚀有真空腔，在盖片2的外侧墙上淀积有过渡金属1，过渡金属1的扩散，使其到达2内侧墙，形成金属吸气层7；过渡金属1位于顶层，吸气层7位于盖片2内，盖片2内带有真空腔3，盖片2与晶圆6之间设置有密封金属条4，谐振腔5设置在MEME晶圆6上，MEME晶圆6和吸气层7内带有腔体结构。
CVD密封塞8多晶硅密封层9通过CVD密封多晶硅，通孔刻蚀，VHF氧化层工艺，释放共振器，最后淀积氧化物或氮化物形成密封塞。
多晶硅密封层9上设置有过渡金属1，介电质层10位于过渡金属1表面上方，CVD密封塞8位于多晶硅密封层9内。
一种用于晶圆级MEMS真空封装的金属扩散吸附系统的工艺，其特征在于：在盖片刻蚀出真空腔后，在盖片2的外侧墙上淀积过渡金属1，通过退火工艺改善过渡金属的扩散，使其到达2内侧墙，形成金属吸气层7；过渡金属1位于顶层，吸气层7位于盖片2内，盖片2内带有真空腔3，盖片2与晶圆6之间设置有密封金属条4，谐振腔5设置在MEME晶圆6上，MEME晶圆6和吸气层7内带有腔体结构；
MEME晶圆6吸气剂7键合前通入的还原气体可以还原金属，使其在接下来的退火工艺中更好的与腔体内的气体反应，增强吸气剂的作用，提高真空度；
通过750℃-1100℃高温退火，改善过渡金属1的扩散，使其快速到达腔内墙与气体反应，提高真空度，同时也能使硅烷和氢气通过化学反应消除增加密封性。
本发明未尽事宜为公知技术。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于晶圆级MEMS真空封装的金属扩散吸附系统，其特征在于：所述的用于晶圆级MEMS真空封装的金属扩散吸附系统，包括过渡金属(1)，盖片(2)，真空腔(3)，密封金属条(4)，谐振腔(5)，MEME晶圆(6)，吸气层(7)；
在盖片(2)内刻蚀有真空腔，在盖片(2)的外侧墙上淀积有过渡金属(1)，过渡金属(1)的扩散，使其到达(2)内侧墙，形成金属吸气层(7)；过渡金属(1)位于顶层，吸气层(7)位于盖片(2)内，盖片(2)内带有真空腔(3)，盖片(2)与晶圆(6)之间设置有密封金属条(4)，谐振腔(5)设置在MEME晶圆(6)上，MEME晶圆(6)和吸气层(7)内带有腔体结构。
2.根据权利要求1所述的用于晶圆级MEMS真空封装的金属扩散吸附系统，其特征在于：CVD密封塞(8)多晶硅密封层(9)通过CVD密封多晶硅，通孔刻蚀，VHF氧化层工艺，释放共振器，最后淀积氧化物或氮化物形成密封塞。
3.根据权利要求1所述的用于晶圆级MEMS真空封装的金属扩散吸附系统，其特征在于：多晶硅密封层(9)上设置有过渡金属(1)，介电质层(10)位于过渡金属(1)表面上方，CVD密封塞(8)位于多晶硅密封层(9)内。
4.一种如权利要求1所述的用于晶圆级MEMS真空封装的金属扩散吸附系统的制备工艺，其特征在于：在盖片刻蚀出真空腔后，在盖片(2)的外侧墙上淀积过渡金属(1)，通过退火工艺改善过渡金属的扩散，使其到达(2)内侧墙，形成金属吸气层(7)；过渡金属(1)位于顶层，吸气层(7)位于盖片(2)内，盖片(2)内带有真空腔(3)，盖片(2)与晶圆(6)之间设置有密封金属条(4)，谐振腔(5)设置在MEME晶圆(6)上，MEME晶圆(6)和吸气层(7)内带有腔体结构；
MEME晶圆(6)吸气剂(7)键合前通入的还原气体可以还原金属，使其在接下来的退火工艺中更好的与腔体内的气体反应，增强吸气剂的作用，提高真空度；
通过750℃-1100℃高温退火，改善过渡金属(1)的扩散，使其快速到达腔内墙与气体反应，提高真空度，同时也能使硅烷和氢气通过化学反应消除增加密封性。
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