CN1821052A - 一种圆片级微机械器件和光电器件的低温气密性封装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种圆片级微机械器件和光电器件的低温气密性封装方法，其特征在于利用苯并环丁烯(BCB)材料针对经过湿法腐蚀或干法刻蚀的半导体材料或玻璃进行250℃低温圆片级气密性键合，键合压力为1－3×10^－5Pa，真空度为10^－3Pa；通过BCB键合封装的微机械器件和光电器件封装的气密性，气密性达到2.1～5.9×10^－4Pa cm³/s He，优于军用标准一个数量级以上；剪切强度在4.65MPa以上，完全达到了微电子器件的封装标准；本发明提供的封装方法适用于谐振式MEMS器件、微加速度计、微陀螺、微热辐射仪等，可以有效的减小器件的阻尼，提高器件系统的品质因数(Q值)，从而提高传感器件的灵敏度，是微机械器件和微光电器件的有效低温圆片级气密性封装方法。

Description

一种圆片级微机械器件和光电器件的低温气密性封装方法

技术领域

本发明涉及一种圆片级微机械器件和光电器件的低温气密性封装方法，具体地说，是一种利用苯并环丁烯(BCB)材料针对经过湿法腐蚀或干法刻蚀的半导体材料或玻璃进行低温圆片级的气密性键合，从而实现微机械器件、和光电器件的低温圆片级气密性封装。属于微机械器件、光电器件及微细加工技术领域。

背景技术

部分MEMS(微电子机械系统)器件由于其结构上包含一些可动部分，极易在划片和装配过程中受到损伤；同时长时间的接触工作环境中的灰尘、气流、水汽、机械杂质等物质也会影响器件的使用寿命。这些特殊用途的MEMS器件(如谐振式MEMS器件、微加速度计、微陀螺、微热辐射仪等)，由于其物理工作原理、稳定运行和低漂移的要求，更是要求严格的气密性封装。随着半导体技术向系统化、集成化的发展，在器件制作过程中对于键合的温度也提出了更低的要求。圆片级的封装具有更高的生产制造效益，成品率高，可以更好地降低生产成本。所以圆片级低温气密性封装技术一直是MEMS领域研究探索的重要技术之一。

目前现有的圆片级气密性键合封装技术主要有以下四种：(1)阳极键合(anodic bonding，又称静电键合、硅-玻璃键合)：是将MEMS硅圆片与玻璃衬底相封接的常用封接方法。通常用派勒克斯玻璃(Pyrex)作玻璃衬底，因为它与硅有相近的膨胀系数。键合时，硅片置于阳极加热板上，玻璃与阴极连接。键合温度300~450℃(典型温度为400℃)、电压为300~1000V、压力100~300kPa。阳极键合所用的玻璃重掺杂钠，因此通常与集成了CMOS-IC的MEMS传感器不兼容。

阳极键合与玻璃键合一样是不导电的、气密的、热稳定的和化学稳定的，而且机械强度高。将硅片与Pyrex玻璃阳极键合时，由于相接近的膨胀系数，封接所造成的热应力比较小。但是实际生产中还时常出现开裂问题，表现为：(1)硅片与玻璃片封接后脱落；(2)玻璃片炸裂。造成脱落的原因是材料抛光平整度不够，封接前清洗不干净。开裂的原因是原始裂纹和微开裂，造成应力集中。封接时的热循环又造成裂纹和开裂的传播。由于需要非常平整的平面来获得高质量的键合，限制了阳极键合的应用。

(2)硅-硅直接键合(硅熔融键合)：硅熔融键合并不需要中间层。键合过程：需要对抛光了的硅圆片进行亲水清洗，然后进行室温或低温贴合，最后在高温下(高达1000℃)进行几个小时的键合。在如此高温下的长时间处理，使该技术不能应用于已经含有CMOS(互补性金属氧化物半导体)电路的硅圆片。此外还有硅-硅的低温直接键合工艺，但对于硅片表面的平整性有极高的要求。

(3)熔融玻璃封接(Glass frit bonding)：在玻璃料键合中，硼酸铅或者“焊料”玻璃以粉末形式提供，然后混合成为可进行丝网印刷的膏状体。当使用的玻璃含碱量较低，熔点也较低的时候，与CMOS技术兼容。在实际键合之前通过热处理方法进行除气之后，可以形成真空腔而获得很好的气密封装。例如，压力传感器(绝压)中，通过硅芯片与硅衬底的键合形成真空腔。键合在真空环境下进行，硅与硅之间为一层玻璃封接材料。

(4)焊料键合：焊料键合技术已经被广泛应用于微电子封装领域。根据材料的不同，又可细分为共晶键合(硬焊料键合)和软焊料键合两种。硬焊料被定义为在相应于焊料成分的相图上，其液相线介于315℃-425℃之间的焊料。Au/Si、Au/Sn都是常用的共晶键合材料。但金可能会对CMOS电路造成重金属污染，这是不希望的。金硅共晶键合也有很大的缺陷：难以获得完整的大面积键合，而自然氧化物的存在也会阻止键合的进行。软焊料被定义为在相应于焊料成分的相图中，其液相线低于315℃的金属焊料。软焊料的种类很多，如Pb/Sn、Pb/In、In/Sn焊料等。可以使用Pb/Sn与Ni/Au进行无助焊剂焊接(250℃)，即在真空炉中和红外辐射的作用下形成密封腔。两种焊料有各自的优缺点，即硬焊料键合温度高，可在高温下使用，强度高；但冷却以后残余热应力大。软焊料键合温度低，不耐高温，易发生疲劳，强度略低；但冷却后残余应力较小，能吸收部分热应力。

苯并环丁烯(benzo-cyclo-butene，BCB)材料从90年代开始商业化，是一种先进的电子封装材料，通常用于集成电路的重布线，现正被逐渐用于MEMS器件的粘接工艺(与IC工艺相兼容)，BCB具有低的介电常数，无异的热学、化学和力学稳定性，用于圆片级粘结时，优点如下：高度的平整化能力；固化温度较低，固化过程中不需催化剂、没有副产品，固化过程中收缩率可以忽略；良好的粘结性能；BCB还可以进行光刻或刻蚀，可以进行选择性粘贴；固化的BCB对可见光透明，可用于光学器件；固化的BCB能抵抗多种酸、碱和溶剂的侵蚀，适合流体方面的应用；吸水率很低，对气密封装有利；介电常数比较低，对RF-MEMS等圆片级封装有利；封装过程中不影响器件及电路的引线。BCB有两种类型：光敏型(负胶行为)和非光敏型(又称干刻蚀型)。BCB的单体是液体，由液态转变成固态依靠的是加热产生固化的机制。BCB的单体及聚合机理如图1所示。BCB单体通过一系列的二烯合成反应，最终形成高度聚合和交联的BCB固体聚合物。

为此，本发明试图结合苯并环丁烯(BCB)材料的特殊的物理和化学性质，实现250℃情况下微机械器件、光电器件的低温圆片级气密性键合封装。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种圆片级微机械器件和光电器件的低温气密性封装方法。它主要利用苯并环丁烯(BCB)材料的特殊物理、化学性质进行低温圆片级材料键合和半导体材料的湿法腐蚀或干法刻蚀技术，实现250℃情况下微机械器件、光电器件的低温圆片级气密性键合封装。

本发明的目的是通过以下方法达到的：

(1)首先通过MEMS微细加工工艺完成微机械器件和光电器件的制作。

(2)通过涂胶掩膜刻蚀或氧化、保护、BOE腐蚀液中腐蚀、涂胶掩膜开孔、腐蚀等方法在半导体材料上制作出密封腔体，选用材料只要是可以图形化制作出腔体的材料即可，如硅、砷化镓、磷化铟、氮化镓、氮化铟、金刚石、氮化铝或氧化铝等；所述BOE腐蚀液为NH₄F与HF的混合液，是一种标准商业化的二氧化硅腐蚀液。

(3)在制作好腔体的键合表面旋涂或喷涂BCB胶(购自DOW chemicalcompany)，具体涂胶工艺参数如下：①先在键合面旋涂增粘剂AP3000(购自DOW chemical company)，增粘剂可使圆片粘结强度提高将近一倍。选用开盖800转/分旋涂20秒，闭盖2500转/分旋涂20秒。②在增粘剂上旋涂BCB胶。参数为：1000-5000转/分旋涂20-30秒，胶层厚度5.5μm~2.5μm。③去除硅片边缘的BCB胶，避免污染键合机，可以通过涂胶前在玻璃或结构的边缘粘贴耐高温胶带，涂胶后取下胶带，从而防止BCB胶键合时溢出而污染键合机。④热盘烘干：目的是将有机溶剂挥发掉，以获得没有孔洞的BCB胶粘结层。器件制作时选用具体涂胶工艺参数如下：①在键合面旋涂增粘剂AP3000，选用开盖800转/分旋涂20秒，闭盖2500转/分旋涂20秒。②在增粘剂上旋涂BCB胶，实验中选择开盖800转/分旋涂20秒，闭盖1500转/分旋涂20秒，胶层厚度大约为4-5μm。

(4)在键合机中进行圆片级低温键合，键合过程中的主要参数有：键合温度及升温曲线；键合加载压力；真空度。BCB的固化温度在200-300℃之间，标准工艺为250℃保温1h；温度低于250℃时，需要保温几个小时；而温度高于250℃时，则迅速固化。同时保持一定的真空度或所需要的气体环境，并加载一定的键合压力(1~3×10⁵Pa)，从而完成气体盒的圆片级制作。器件制作时选用具体工艺参数如下，①温度：100℃保温10min，150℃保温10min，200℃保温10min，250℃保温1h，自然冷却；

②对硅片施加(1-3)×10⁵Pa的键合加载压力；③真空条件(10^-1Pa)。与现有的方法比较，此方法具有以下特点：

(1)工艺温度相对较低，可以有效的减少由于升温而造成的器件的损伤或损坏，同时较低的工艺温度有效的提高了本方法的工艺兼容性(与CMOS工艺兼容)，利于减小器件的残余热应力。

(2)不需要加电场，只需要将BCB材料升温固化即完成键合封装。

(3)本方法属于有机胶粘结键合，所以可以对各种材料的圆片进行粘结。

(4)本方法不需要对圆片表面进行特殊处理，能够容忍表面存在结构或颗粒，并可将突出结构(如铝线)或颗粒镶嵌其中。

(5)本方法是一种相对简单、可靠、低成本的工艺。

(6)本方法固化过程中不需催化剂、没有副产品，BCB材料固化过程中收缩率可以忽略，具有良好的粘结性能。

(7)BCB材料还可以进行光刻、刻蚀以及丝网印刷，所以可以进行图形化选择性粘贴键合封装。

(8)固化后的BCB材料对可见光透明，可用于光学器件。

(9)固化后的BCB材料能抵抗多种酸、碱和溶剂的侵蚀，适合流体方面的应用。

(10)固化后的BCB材料吸水率很低，对气密封装有利。

(11)固化后的BCB材料介电常数比较低，对RF-MEMS等圆片级封装有利。

通过BCB键合封装实验，已经验证应用BCB材料进行微机械器件、光电器件封装的气密性、剪切强度、热循环可靠性完全满足实用型产品的封装要求，如图2，3，4所示。气密性测试通过Varian 947氦检漏仪完成，测试结果表明BCB胶密封腔体气密性达到2.1~5.9×10^-4Pa cm³/sHe，优于军用标准一个数量级以上。剪切强度通过Dage Series 4000键合强度测试机完成，测试结果全部在4.65MPa以上，完全达到了微电子器件的封装标准。热循环可靠性测试通过KSONInstrument Technology公司的冷热冲击实验机(编号：03-523)完成，测试结果也完全达到电子器件的实用标准。

使用本方法制作某些特殊用途的MEMS器件，如：谐振式MEMS器件、微加速度计、微陀螺、微热辐射仪等，可以有效的减小器件的阻尼，提高器件系统的品质因数(Q值)，从而提高传感器件的灵敏度。鉴于本方法的上述优点，本方法是微机械器件、微光电器件的有效低温圆片级气密性封装方法，并且可以批量生产，有着广泛的应用前景。

附图说明：

图1：BCB材料单体结构与聚合反应原理

图2：250℃采用BCB材料键合与300℃阳极键合样品的气密性对比(各两组数据)

纵坐标：检漏测试数据的对数值

横坐标：密封腔体开孔边长

图3：250℃采用BCB材料键合与300℃阳极键合样品的剪切强度对比

纵坐标：剪切强度测试数据

横坐标：密封腔体开孔边长

图4：温度冲击循环后采用BCB材料键合样品的气密性

纵坐标：检漏测试数据的对数值

横坐标：密封腔体开孔边长

图5：气体盒腔体制作工艺流程

(a)硅片

(b)双面热氧化后的硅片

(c)顶层涂胶后的硅片

(d)光刻形成腐蚀顶层二氧化硅掩膜的硅片

(e)顶层二氧化硅通过BOE溶液腐蚀出窗口的硅片

(f)去掉顶层光刻胶掩膜的具有顶层二氧化硅掩膜的硅片

(g1)KOH腐蚀开孔后的微机械可动部件封装盖板硅片

(g2)KOH腐蚀开孔后的微光电器件封装盖板硅片

(h1)BOE去掉上下二氧化硅后的微机械可动部件封装盖板硅片

(h2)BOE去掉上下二氧化硅后的微光电器件封装盖板硅片

(i)阳极键合后的微光电器件封装盖板结构

(j1)旋涂BCB胶后的微机械可动部件封装盖板硅片

(j2)旋涂BCB胶后的微光电器件封装盖板结构

(k1)通过BCB材料封装的微机械可动部件器件示意图

(k2)通过BCB材料封装的微光电器件示意图

图6：BCB材料甩胶厚度工艺参数曲线

纵坐标：胶层厚度

横坐标：涂胶转速

图7：BCB材料标准固化升温曲线

纵坐标：温度

横坐标：时间

图中：1：半导体硅片

2：顶层掩膜二氧化硅

3：底层二氧化硅

4：光刻胶

5：Pyrex7740玻璃片

6：苯并环丁烯(BCB)

7：机械可动部件(包括微谐振式可动部件、微加速度计可动部件、微陀螺可动部件、微热辐射计可动部件)

8：微光电结构部件

具体实施方式：

下面通过实施例来说明本发明的部分具体应用，半导体介质材料选用硅片，但是本发明的应用不仅限于硅材料，也不仅限于实施例。本方法对于湿法腐蚀制作密封腔体、干法刻蚀密封腔体以及其他方法制作出的密封腔体均适用，下面实施例均仅以湿法腐蚀制作方法为例，因为此种方法成本相对最低。

实施例1：对谐振式MEMS器件(包括谐振梁式及其他方式的谐振器件)进行低温圆片级气密性封装，具体工艺流程如图5所示。实施方法如下：

(1)选择半导体材料如硅片1(普通N型(100)双抛硅片，厚度420±15μm，电阻率3-8(Ω·cm))，进行氧化，得到顶层掩膜二氧化硅2和底层二氧化硅3，如图5(b)。

(2)涂光刻胶4(本实验中采用Shipley公司的牌号1912型光刻胶)，并图形化曝光、显影，得到如图5(d)结构，形成对顶层二氧化硅2开孔的掩膜。

(3)在BOE腐蚀液中腐蚀顶层掩膜二氧化硅2，为其开腐蚀窗口，随后去掉光刻胶4，如图5(f)。

(4)在KOH或其他硅各向异性或各向同性腐蚀液中，通过窗口腐蚀硅片，得到如图5(g1)腔体结构。

(5)在BOE腐蚀液中完全去掉顶层掩膜二氧化硅2和底层保护二氧化硅3，得到如图5(h1)的保护腔体结构。

(6)在如图5(h1)腔体结构顶层面旋涂或喷涂BCB胶6，具体涂胶工艺参数如下：①在键合面旋涂增粘剂AP3000，实验中选用开盖800转/分旋涂20秒，闭盖2500转/分旋涂20秒。②在增粘剂上旋涂BCB胶，实验中选择开盖800转/分旋涂20秒，闭盖1500转/分旋涂20秒，胶层厚度大约为4-5μm，涂胶厚度如图6所示。③去除硅片边缘的BCB胶，避免污染键合机。④热盘烘干。得到如图5(j1)结构。

(7)最后通过键合机(例如Karl Suss SB6型键合机)，进行图5(j1)腔体结构与谐振式微机械可动部件7的低温圆片级气密性键合封装，实验中选择的工艺参数：①温度：100℃保温10min，150℃保温10min，200℃保温10min，250℃保温1h，自然冷却，如图7所示；②对硅片施加3×10⁵Pa的键合加载压力；③真空条件(10^-1Pa)。最终得到如图5(k1)的封装后器件。

实施例2：对微加速度计器件(包括小量程高精度加速度计、高量程加速度计、竖直方向运动的微加速度计和水平滑动的微加速度计)进行低温圆片级气密性封装，具体实施方法参照实施例1中步骤：(1)~(7)，只是将腔体内谐振式微机械可动部件替换为微加速度计可动部件7。

实施例3：对微陀螺器件(包括微机械电容式、压阻式等微陀螺器件)进行低温圆片级气密性封装，具体实施方法参照实施例1中步骤：(1)~(7)，只是将腔体内谐振式微机械可动部件替换为微陀螺可动部件7。

实施例4：对微热辐射仪器件进行低温圆片级气密性封装，具体实施方法参照实施例1中步骤：(1)~(7)，只是将腔体内谐振式微机械可动部件替换为微热辐射仪器件的可动部件或光检测可动部件7。

实施例5：对光电器件进行低温圆片级气密性封装，具体实施方法如下，步骤(1)~(3)参照实施例1中步骤：(1)~(3)；

(4)在KOH或其他硅各向异性或各向同性腐蚀液中，通过窗口腐蚀硅片，得到如图5(g2)腔体结构。

(5)在BOE腐蚀液中完全去掉顶层掩膜二氧化硅2和底层保护二氧化硅3，得到如图5(h2)的保护腔体结构。

(6)在正常标准工艺下(温度380℃、电压±800V)进行结构5(h2)与Pyrex7740玻璃5的阳极键合，得到如图5(i)。

(7)在如图5(i)腔体结构顶层面旋涂或喷涂BCB胶6，具体涂胶工艺参数参照实施例1中步骤(6)，得到如图5(j2)结构。

(8)最后通过键合机，进行图5(j2)腔体结构与光电器件8的低温圆片级气密性键合封装，实验中选择的工艺参数参照实施例1中步骤(7)，最终得到如图5(k2)的封装后器件。

Claims (10)

1.一种圆片级微机械器件和光电器件的低温气密性封装方法，其特征在于利用苯并环丁烯材料进行低温圆片级材料键合和半导体材料的湿法腐蚀或干法刻蚀技术，实现250℃情况下微机械器件、光电器件的低温圆片级气密性键合封装；工艺步骤是：

(a)首先通过微电子机械系统微细加工工艺完成微机械器件和光电器件的制作；

(b)通过涂胶掩膜刻蚀或氧化、保护、BOE腐蚀液腐蚀，涂胶掩膜开孔、腐蚀方法在半导体材料上制作出密封腔体；所述的BOE腐蚀液是指NH₄F和HF的混合液；

(c)在制作好腔体的键合表面旋涂或喷涂苯并环丁烯胶；①先在键合面旋涂增粘剂AP3000，选用工艺是开盖800转/分旋涂20秒，闭盖2500转/分旋涂20秒；②在增粘剂上旋涂苯并环丁烯胶，参数为：1000-5000转/分旋涂20-30秒；胶层厚度5.5μm～2.5μm；③去除硅片边缘的苯并环丁烯胶，避免污染键合机；④热盘烘干：目的是将有机溶剂挥发掉，以获得没有孔洞的苯并环丁烯胶粘结层；

(d)在键合机中进行圆片级低温键合，键合过程中键合温度为250℃保温1h；并加载1～3×10⁵Pa的键合压力，真空度为10^-1Pa。

2.按权利要求1所述的圆片级微机械器件和光电器件的低温气密性封装方法，其特征在于所述的半导体材料为可图形化制作腔体的材料。

3.按权利要求1或2所述的圆片级微机械器件和光电器件的低温气密性封装方法，其特征在于所述的半导体材料为硅化镓、磷化铟、氮化镓、氮化铟、金刚石、氮化铝和氧化铝中的任一种。

4.按权利要求1所述的圆片级微机械器件和光电器件的低温气密性封装方法，其特征在于所述旋涂苯并环丁烯的工艺参数是选择1500转/分，旋涂20秒；胶层厚度为4-5μm。

5.按权利要求1所述的圆片级微机械器件和光电器件的低温气密性封装方法，其特征在于对谐振梁式微电子机械系统的器件进行低温圆片级气密性封装，具体工艺步骤是：

(a)选择普通N型(100)双抛硅片，厚度420±15μm，电阻率3-8Ω·cm硅片，进行氧化，得到顶层掩膜二氧化硅(2)和底层二氧化硅(3)；

(b)涂光刻胶(4)并图形化曝光、显影，形成对顶层二氧化硅(2)开孔的掩膜；

(c)在BOE腐蚀液中腐蚀顶层掩膜二氧化硅(2)，为其开腐蚀窗口，随后去掉光刻胶(4)；

(d)在KOH或其他硅各向异性或各向同性腐蚀液中，通过窗口腐蚀硅片，得到腔体结构；

(e)在BOE腐蚀液中完全去掉顶层掩膜二氧化硅(2)和底层保护二氧化硅(3)，得到保护腔体结构；

(f)在腔体结构顶层面旋涂或喷涂苯并环丁烯胶(6)，工艺参数是：①在键合面旋涂增粘剂AP3000，选用开盖800转/分旋涂20秒，闭盖2500转/分旋涂20秒；②在增粘剂上旋涂胶，选择开盖800转/分旋涂20秒，闭盖1500转/分旋涂20秒，胶层厚度为4-5μm；③去除硅片边缘的BCB胶；④热盘烘干；

(g)最后通过键合机，进行步骤(f)所制作腔体结构与谐振式微机械可动部件(7)的低温圆片级气密性键合封装，工艺参数是：①温度制度为：100℃保温10min，150℃保温10min，200℃保温10min，250℃保温1h，自然冷却；②对硅片施加3×10⁵Pa的键合加载压力；③真空条件10^-1Pa，最终得到封装后的器件；

以上所述的BOE腐蚀液为NH₄F和HF的混合液；BCB为苯并环丁烯的英文缩写。

6.按权利要求5所述的圆片级微机械器件和光电器件的低温气密性封装方法，其特征在于所述的光刻胶为shiplay公司牌号为1912型。

7.按权利要求1所述的圆片级微机械器件和光电器件的低温气密性封装方法，其特征在于对小量程高精度加速度计、高量程加速度计、竖直方向运动的微加速度计或水平滑动的微加速度计进行低温圆片级气密性封装，具体步骤是：

(a)选择普通N型(100)双抛硅片，厚度420±15μm，电阻率3-8Ω·cm硅片，进行氧化，得到顶层掩膜二氧化硅(2)和底层二氧化硅(3)；

(b)涂光刻胶(4)并图形化曝光、显影，形成对顶层二氧化硅(2)开孔的掩膜；

(c)在BOE腐蚀液中腐蚀顶层掩膜二氧化硅(2)，为其开腐蚀窗口，随后去掉光刻胶(4)；

(d)在KOH或其他硅各向异性或各向同性腐蚀液中，通过窗口腐蚀硅片，得到腔体结构；

(e)在BOE腐蚀液中完全去掉顶层掩膜二氧化硅(2)和底层保护二氧化硅(3)，得到保护腔体结构；

(f)在腔体结构顶层面旋涂或喷涂BCB(6)，工艺参数是：①在键合面旋涂增粘剂AP3000，选用开盖800转/分旋涂20秒，闭盖2500转/分旋涂20秒；②在增粘剂上旋涂BCB胶，选择开盖800转/分旋涂20秒，闭盖1500转/分旋涂20秒，胶层厚度为4-5μm；③去除硅片边缘的BCB胶；④热盘烘干；

(g)最后通过键合机进行由步骤(f)制作的腔体结构与微加速度计可动部件的低温圆片断键合封装，工艺参数为①温度制度为：100℃保温10min，150℃保温10min，200℃保温10min，250℃保温1h，自然冷却；②对硅片施加3×10⁵Pa的键合加载压力；③真空条件10^-1Pa，最终得到封装后的器件；

以上所述的BOE腐蚀液为NH₄F和HF的混合液；BCB为苯并环丁烯的英文缩写。

8.按权利要求1所述的圆片级微机械器件和光电器件的低温气密性封装方法，其特征在于对微机械电容式或压阻式等微陀螺器件进行低温圆片级气密性封装，具体工艺步骤是：

(a)选择普通N型(100)双抛硅片，厚度420±15μm，电阻率3-8Ω·cm硅片，进行氧化，得到顶层掩膜二氧化硅(2)和底层二氧化硅(3)；

(b)涂光刻胶(4)并图形化曝光、显影，形成对顶层二氧化硅(2)开孔的掩膜；

(c)在BOE腐蚀液中腐蚀顶层掩膜二氧化硅(2)，为其开腐蚀窗口，随后去掉光刻胶(4)；

(d)在KOH或其他硅各向异性或各向同性腐蚀液中，通过窗口腐蚀硅片，得到腔体结构；

(e)在BOE腐蚀液中完全去掉顶层掩膜二氧化硅(2)和底层保护二氧化硅(3)，得到保护腔体结构；

(f)在腔体结构顶层面旋涂或喷涂苯并环丁烯胶(6)，工艺参数是：①在键合面旋涂增粘剂AP3000，选用开盖800转/分旋涂20秒，闭盖2500转/分旋涂20秒；②在增粘剂上旋涂BCB胶，选择开盖800转/分旋涂20秒，闭盖1500转/分旋涂20秒，胶层厚度为4-5μm；③去除硅片边缘的BCB胶；④热盘烘干；

只是将腔体内谐振式微机械可动部件替换为微陀螺可动部件(7)；

以上所述BOE腐蚀液为NH₄F和HF的混合液；BCB为苯并环丁烯的英文缩写。

9.按权利要求1所述的圆片级微机械器件和光电器件的低温气密性封装方法，其特征在于对微热辐射仪器件进行低温圆片级气密性封装，具体工艺步骤是：

(a)选择普通N型(100)双抛硅片，厚度420±15μm，电阻率3-8Ω·cm硅片，进行氧化，得到顶层掩膜二氧化硅(2)和底层二氧化硅(3)；

(b)涂光刻胶(4)并图形化曝光、显影，形成对顶层二氧化硅(2)开孔的掩膜；

(c)在BOE腐蚀液中腐蚀顶层掩膜二氧化硅(2)，为其开腐蚀窗口，随后去掉光刻胶(4)；

(d)在KOH或其他硅各向异性或各向同性腐蚀液中，通过窗口腐蚀硅片，得到腔体结构；

(e)在BOE腐蚀液中完全去掉顶层掩膜二氧化硅(2)和底层保护二氧化硅(3)，得到保护腔体结构；

(f)在腔体结构顶层面旋涂或喷涂BCB(6)，工艺参数是：①在键合面旋涂增粘剂AP3000，选用开盖800转/分旋涂20秒，闭盖2500转/分旋涂20秒；②在增粘剂上旋涂胶，选择开盖800转/分旋涂20秒，闭盖1500转/分旋涂20秒，胶层厚度为4-5μm；③去除硅片边缘的BCB胶；④热盘烘干；

只是将腔体内谐振式微机械可动部件替换为微热辐射仪器件的可动部件或光检测可动部件(7)；

以上所述BOE腐蚀液为NH₄F和HF的混合液；BCB为苯并环丁烯的英文缩写。

10.按权利要求1所述的圆片级微机械器件和光电器件的低温气密性封装方法，其特征在于对光电器件进行低温圆片级气密性封装，具体工艺步骤是：

(a)选择普通N型(100)双抛硅片，厚度420±15μm，电阻率3-8Ω·cm硅片，进行氧化，得到顶层掩膜二氧化硅(2)和底层二氧化硅(3)；

(b)涂光刻胶(4)并图形化曝光、显影，形成对顶层二氧化硅(2)开孔的掩膜；

(c)在BOE腐蚀液中腐蚀顶层掩膜二氧化硅(2)，为其开腐蚀窗口，随后去掉光刻胶(4)；

(d)在KOH或其他硅各向异性或各向同性腐蚀液中，通过窗口腐蚀硅片，得到腔体结构；

(e)在BOE腐蚀液中完全去掉顶层掩膜二氧化硅(2)和底层保护二氧化硅(3)，得到保护腔体结构；

(f)在温度380℃、电压±800V进行步骤(e)所得的结构与派斯克斯7740玻璃(5)的阳极键合；

(g)在步骤(f)所制得的腔体结构顶层面旋涂或喷涂BCB胶(6)；

(h)最后通过键合机，进行步骤(g)所制得的腔体结构与光电器件(8)的低温圆片级气密性键合封装，最终得到封装后器件；

所述的苯并环丁烯工艺参数是：

①在键合面旋涂增粘剂AP3000，选用开盖800转/分旋涂20秒，闭盖2500转/分旋涂20秒；

②在增粘剂上旋涂BCB胶，选择开盖800转/分旋涂20秒，闭盖1500转/分旋涂20秒，胶层厚度为4-5μm；

③去除硅片边缘的BCB胶；

④热盘烘干；

所述的键合封装参数是：

①温度制度为：100℃保温10min，150℃保温10min，200℃保温10min，250℃保温1h，自然冷却；

②对硅片施加3×10⁵Pa的键合加载压力；

③真空条件10^-1Pa，最终得到封装后的器件；

所述BOE腐蚀液为NH₄F与HF的混合液；BCB为苯并环丁烯的英文缩写。

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