CN114590769A - 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，MEME晶圆上设置有谐振器，MEME晶圆和盖片之间设置有密封金属条，盖片内设置有真空腔，盖片上设置有吸气剂层和过渡金属。硅‑硅键合，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。工艺为，750℃‑1100℃高温退火既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，同时也可以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：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。

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
本发明涉及晶圆封装领域，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
目前，传统的晶圆封装过程中，真空腔的残余气体吸附问题比较麻烦，同时，密封性的提升需要加强。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，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，谐振器5，MEME晶圆6，吸气剂层7；
其中：MEME晶圆6上设置有谐振器5，MEME晶圆6和盖片2之间设置有密封金属条4，盖片2内设置有真空腔3，盖片2上设置有吸气剂层7和过渡金属1。
硅-硅键合，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。
MEME晶圆6上的真空腔3内设置有谐振器5，真空腔3上方设置有多晶硅密封层9，多晶硅密封层9上设置有CVD密封塞8；
通过CVD密封塞8密封多晶硅，通孔刻蚀，VHF氧化层工艺，释放谐振器5，最后淀积氧化物或氮化物形成密封结构。
多晶硅密封层9上设置的CVD密封塞8上淀积过渡金属1，多晶硅密封层9上设置有介电质层10；
750℃-1100℃高温退火既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，同时也可以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为过渡金属吸气剂在硅硅键合MEMS的结构示意图；
图2为硅-硅键合
图3为金属吸气剂在CVD密封共振器上的结构
图4为淀积过渡金属层
图5为金属层与CVD密封塞细节图
具体实施方式
实施例1
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，谐振器5，MEME晶圆6，吸气剂层7；
其中：MEME晶圆6上设置有谐振器5，MEME晶圆6和盖片2之间设置有密封金属条4，盖片2内设置有真空腔3，盖片2上设置有吸气剂层7和过渡金属1。
硅-硅键合，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。
MEME晶圆6上的真空腔3内设置有谐振器5，真空腔3上方设置有多晶硅密封层9，多晶硅密封层9上设置有CVD密封塞8；
通过CVD密封塞8密封多晶硅，通孔刻蚀，VHF氧化层工艺，释放谐振器5，最后淀积氧化物或氮化物形成密封结构。
多晶硅密封层9上设置的CVD密封塞8上淀积过渡金属1，多晶硅密封层9上设置有介电质层10；
750℃-1100℃高温退火既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，同时也可以使硅烷和氢气通过化学反应消除增加密封性。
实施例2
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，谐振器5，MEME晶圆6，吸气剂层7；
其中：MEME晶圆6上设置有谐振器5，MEME晶圆6和盖片2之间设置有密封金属条4，盖片2内设置有真空腔3，盖片2上设置有吸气剂层7和过渡金属1。
硅-硅键合，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。
MEME晶圆6上的真空腔3内设置有谐振器5，真空腔3上方设置有多晶硅密封层9，多晶硅密封层9上设置有CVD密封塞8；
通过CVD密封塞8密封多晶硅，通孔刻蚀，VHF氧化层工艺，释放谐振器5，最后淀积氧化物或氮化物形成密封结构。
750℃-1100℃高温退火既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，同时也可以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 (3)

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)，谐振器(5)，MEME晶圆(6)，吸气剂层(7)；其中：MEME晶圆(6)上设置有谐振器(5)，MEME晶圆(6)和盖片(2)之间设置有密封金属条(4)，盖片(2)内设置有真空腔(3)，盖片(2)上设置有吸气剂层(7)和过渡金属(1)；
硅-硅键合，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。
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：MEME晶圆(6)上的真空腔(3)内设置有谐振器(5)，真空腔(3)上方设置有多晶硅密封层(9)，多晶硅密封层(9)上设置有CVD密封塞(8)；通过CVD密封塞(8)密封多晶硅，通孔刻蚀，VHF氧化层工艺，释放谐振器(5)，最后淀积氧化物或氮化物形成密封结构。
3.一种如权利要求1所述的用于晶圆级MEMS真空封装的金属扩散吸附系统的工艺，其特征在于：多晶硅密封层(9)上设置的CVD密封塞(8)上淀积过渡金属(1)，多晶硅密封层(9)上设置有介电质层(10)；
750℃-1100℃高温退火既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，同时也可以使硅烷和氢气通过化学反应消除增加密封性。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115424943A (zh) * 2022-11-04 2022-12-02 绍兴中芯集成电路制造股份有限公司 形成不同真空度空腔的方法
CN117602575A (zh) * 2023-11-29 2024-02-27 山东中科思尔科技有限公司 一种传感器的硅硅键合真空封装工艺

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CN115424943A (zh) * 2022-11-04 2022-12-02 绍兴中芯集成电路制造股份有限公司 形成不同真空度空腔的方法
CN115424943B (zh) * 2022-11-04 2023-02-10 绍兴中芯集成电路制造股份有限公司 形成不同真空度空腔的方法
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