CN216303265U - 带腔体器件的气密封装结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种带腔体器件的气密封装结构，其包括：半导体部件；盖板；键合层，其位于所述半导体部件和盖板之间，以将所述半导体部件和盖板键合在一起；第一腔体，其位于所述半导体部件和盖板之间，且被所述键合层围绕并被完全密封；第二腔体，其位于所述半导体部件和盖板之间，且所述第二腔体位于所述第一腔体的一侧，所述第二腔体被所述键合层围绕并被部分密封；若干通孔，其贯穿所述盖板至第二腔体；密封薄膜，其贴附在所述盖板远离所述半导体部件的一侧表面上，以密封所述若干通孔，使所述第二腔体完全密封。与现有技术相比，本实用新型不仅可以实现双腔体不同气压的封装，而且还可以大大降低封装成本。
Description
【技术领域】
本实用新型属于MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，微机电系统)器件领域，尤其涉及一种带腔体器件的气密封装结构，其可以将不同工作气压要求和/或不同气体成分要求的MEMS封装在同一片晶圆上。
【背景技术】
微惯性传感器的可动结构均需要一定空腔提供可动空间，空腔通常由两个或多个晶圆在工艺制造过程中键合形成。现有的消费级惯性IMU(Inertial Measurement Uni，即惯性测量单元)将加速度计和陀螺仪在同一个晶圆上加工制作，而它们对封装气压要求又不同，陀螺仪所需的封装气压低于加速度计的封装气压，如何实现双腔体不同气压的封装是工艺制造中的一个难点。此外，现有技术对MEMS器件的空腔封装均面临着成本高的问题。
【实用新型内容】
本实用新型的目的之一在于提供一种带腔体器件的气密封装结构，其不仅可以实现双腔体不同气压的封装，而且还可以大大降低封装成本。
根据本实用新型的一个方面，本实用新型提供一种带腔体器件的气密封装结构，其包括：半导体部件；盖板；键合层，其位于所述半导体部件和盖板之间，以将所述半导体部件和盖板键合在一起；第一腔体，其位于所述半导体部件和盖板之间，且被所述键合层围绕并被完全密封；第二腔体，其位于所述半导体部件和盖板之间，且所述第二腔体位于所述第一腔体的一侧，所述第二腔体被所述键合层围绕并被部分密封；若干通孔，其贯穿所述盖板至第二腔体；密封薄膜，其贴附在所述盖板远离所述半导体部件的一侧表面上，以密封所述若干通孔，使所述第二腔体完全密封。
与现有技术相比，本实用新型提供的带腔体器件的气密封装结构，其盖板上刻蚀有贯穿所述盖板的通孔，先通过键合方式得到收容有第一微机电系统器件的第一腔体和收容有第二微机电系统器件的第二腔体，其中，第一腔体完全密封，第二腔体部分密封；然后，在盖板上贴附密封薄膜，所述密封薄膜用于密封所述盖板上的通孔，以使第二腔体完全密封。这样，本实用新型不仅可以实现双腔体不同气压的封装，而且还可以大大降低封装成本。
【附图说明】
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本实用新型在一个实施例中的带腔体器件的气密封装结构的部分纵剖面图。
【具体实施方式】
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本实用新型至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。除非特别说明，本文中的连接、相连、相接的表示电性连接的词均表示直接或间接电性相连。
请参考图1所示，其为本实用新型在一个实施例中的带腔体器件的气密封装结构的部分纵剖面图。图1所示的带腔体器件的气密封装结构包括半导体部件100、盖板200、键合层300、密封薄膜400、第一腔体A和第二腔体B。
半导体部件100包括：第一表面110，与该第一表面110相对的第二表面120，第一微机电系统器件130、第二微机电系统器件140。其中，第一微机电系统器件130和第二微机电系统器件140位于半导体部件100的第一表面110上且沿所述半导体部件100的第一表面110间隔排布。
第一微机电系统器件130和第二微机电系统器件140可以为不同类型的器件，其要求的工作气体气压和/或工作气体成分不同，比如，第一微机电系统器件130为陀螺仪，第二微机电系统器件140为加速度计，或者反之也可。
所述盖板200包括第一表面210，与该第一表面210相对的第二表面220，第一凹槽230和第二凹槽240，以及若干个通孔250。其中，第一凹槽230和第二凹槽240形成于盖板200的第一表面210，且沿盖板200的第一表面210间隔排布；所述通孔250自所述盖板200的第二表面220贯穿所述盖板200至所述第二凹槽240，且若干个通孔250沿盖板200的第二表面220间隔排布。
键合层300位于半导体部件100的第一表面110和盖板200的第一表面210之间，以将半导体部件100第一表面110和盖板200的第一表面210键合在一起。键合层300用于晶圆键合，其可通过薄膜沉积等方式来实现。第一凹槽230和第二凹槽240可采用干法或者湿法刻蚀得到。盖板200可以为硅晶圆或者玻璃。第一腔体A位于半导体部件100的第一表面110和盖板200的第一表面210之间，其被所述键合层300完全围绕以被完全密封；第二腔体B位于半导体部件100的第一表面110和盖板200的第一表面210之间，且所述第二腔体B位于所述第一腔体A的一侧，所述第二腔体B被所述键合层300完全围绕并被部分密封(或所述键合层220分别环绕第一腔体A和第二腔体B)；所述第二腔体B通过所述若干通孔250与外界相连通。
所述键合层300是在第一封装环境下，将半导体部件100和盖板200键合在一起的。半导体部件100和盖板200的键合方式可采用粘合剂/阳极键合、金属键合和混合金属/聚合物晶圆键合等。通过调整所述第一封装环境的气体气压和气体成分来调整完全密封的所述第一腔体A的气体气压和气体成分，例如，完全密封后的第一腔体A内的气压可以由半导体部件100和盖板200键合时的气压及该过程中的其他工艺参数决定。
所述第一凹槽230与第一微机电系统器件130所在区域(或周围)的所述半导体部件100的第一表面110扣合，以形成第一腔体A，第一微机电系统器件130收容于所述第一腔体A内；所述第二凹槽240与第二微机电系统器件140所在区域(或周围)的所述半导体部件100的第一表面110扣合，以形成第二腔体B，第二微机电系统器件140收容于所述第二腔体B内。也就是说，当所述半导体部件100和盖板200通过所述键合层300键合在一起时，第一微机电系统器件130密封于第一腔体A中，第二微机电系统器件140位于所述第二腔体B中，且在键合后，第二腔体B仍通过若干个通孔250与外部连通。通孔250用来调节第二腔体B的气压和气体成分。
密封薄膜400贴附于所述盖板200远离所述半导体部件100的一侧表面(即所述盖板200的第二表面220，以密封所述若干通孔250，从而使所述第二腔体B完全密封。
密封薄膜400是在第二封装环境下贴附于所述盖板200上的。通过调整所述第二封装环境的气体气压和气体成分来调整完全密封的所述第二腔体B的气体气压和气体成分，例如，完全密封后的第二腔体B内的气压可以由贴附所述密封薄膜400时的第二封装环境的气压及该过程中的其他工艺参数决定。
其中，完全密封后的第一腔体A的气压大于完全密封后的第二腔体B的气压，也可以小于完全密封后的第二腔体B的气压，具体可通过调节第一封装环境和第二封装环境气压的大小各自来确定。在一个实施例中，较低气压的空腔A中的第一微机电系统器件230可以是陀螺仪，较高气压的空腔B中的第二微机电系统器件240可以是加速度计。
在一个优选的实施例中，所述密封薄膜400为防水薄膜，例如，PET(Polyethyleneterephthalate，即热塑性聚酯，或饱和聚酯)蓝膜等，其作用是防止碎屑和水蒸气进入，无需MEMS工艺加工制作，大大节省了成本。
综上所述，本实用新型提供一种带腔体器件的气密封装结构，其包括：半导体部件100；盖板200；键合层300，其位于所述半导体部件100和盖板200之间，以将所述半导体部件100和盖板200键合在一起；第一腔体A，其位于所述半导体部件100和盖板200之间，且被所述键合层300围绕并被完全密封；第二腔体B，其位于所述半导体部件100和盖板200之间，且所述第二腔体B位于所述第一腔体A的一侧，所述第二腔体B被所述键合层300围绕并被部分密封；
若干通孔250，其贯穿所述盖板300至第二腔体B；密封薄膜400，其贴附在所述盖板200远离所述半导体部件100的一侧表面上，以密封所述若干通孔250，使所述第二腔体B完全密封。密封薄膜400的作用是防止碎屑和水蒸气进入，无需MEMS工艺加工制作，大大节省了成本。这样，本实用新型不仅可以实现双腔体不同气压的封装，而且还可以大大降低封装成本。
在本实用新型中，“连接”、“相连”、“连”、“接”等表示电性连接的词语，如无特别说明，则表示直接或间接的电性连接。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式，本实用新型的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本实用新型揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。
Claims (8)
1.一种带腔体器件的气密封装结构，其特征在于，其包括：
半导体部件；
盖板；
键合层，其位于所述半导体部件和盖板之间，以将所述半导体部件和盖板键合在一起；
第一腔体，其位于所述半导体部件和盖板之间，且被所述键合层围绕并被完全密封；
第二腔体，其位于所述半导体部件和盖板之间，且所述第二腔体位于所述第一腔体的一侧，所述第二腔体被所述键合层围绕并被部分密封；
若干通孔，其贯穿所述盖板至第二腔体；
密封薄膜，其贴附在所述盖板远离所述半导体部件的一侧表面上，以密封所述若干通孔，使所述第二腔体完全密封。
2.根据权利要求1所述的带腔体器件的气密封装结构，其特征在于，
完全密封的所述第一腔体内的气压和完全密封的所述第二腔体内的气压不同；和/或
完全密封的所述第一腔体内的气体成分和完全密封的所述第二腔体内的气体成分不同；和/或
所述第一腔体内的第一微机电系统器件和所述第二腔体内的第二微机电系统器件不同。
3.根据权利要求1所述的带腔体器件的气密封装结构，其特征在于，
所述盖板还包括形成于所述盖板的第一表面的第一凹槽和第二凹槽，所述第一凹槽和第二凹槽沿所述盖板的第一表面间隔排布；
所述半导体部件还包括位于所述半导体部件的第一表面的第一微机电系统器件和第二微机电系统器件，所述第一微机电系统器件和第二微机电系统器件沿所述半导体部件的第一表面间隔排布；
所述第一凹槽与所述第一微机电系统器件所在区域的所述半导体部件的第一表面扣合，以形成第一腔体，所述第一微机电系统器件收容于所述第一腔体内；所述第二凹槽与所述第二微机电系统器件所在区域的所述半导体部件的第一表面扣合，以形成第二腔体，所述第二微机电系统器件收容于所述第二腔体内。
4.根据权利要求3所述的带腔体器件的气密封装结构，其特征在于，
所述通孔自所述盖板的第二表面贯穿所述盖板至所述第二凹槽；
所述盖板的第二表面与所述盖板的第一表面相对。
5.根据权利要求4所述的带腔体器件的气密封装结构，其特征在于，
收容于所述第一腔体内的第一微机电系统器件为陀螺仪；
收容于所述第二腔体内的第二微机电系统器件为加速度计。
6.根据权利要求1-5任一所述的带腔体器件的气密封装结构，其特征在于，
所述键合层是在第一封装环境下，将所述半导体部件和盖板键合在一起的；
所述密封薄膜是在第二封装环境下贴附在所述盖板上的；
通过调整第一封装环境的气体气压和气体成分来调整完全密封的所述第一腔体的气体气压和气体成分；通过调整第二封装环境的气体气压和气体成分来调整完全密封的所述第二腔体的气体气压和气体成分。
7.根据权利要求1所述的带腔体器件的气密封装结构，其特征在于，
所述密封薄膜为防水膜。
8.根据权利要求6所述的带腔体器件的气密封装结构，其特征在于，
所述密封薄膜为热塑性聚酯或饱和聚酯蓝膜。
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2021
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