CN217732685U - 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：半导体衬底，其具有放气特性，其正面设置有相互间隔排布的第一半开放空腔和第二半开放空腔；微机电系统层，其设置于半导体衬底的正面上方，微机电系统层设置有沿微机电系统层表面相互间隔排布的第一微机电系统器件和第二微机电系统器件，第一微机电系统器件与第一半开放空腔相对，第二微机电系统器件与第二半开放空腔相对；盖板，其设置于微机电系统层的上方，盖板与第一半开放空腔形成第一密闭空腔A，盖板与第二半开放空腔形成第二密闭空腔B。与现有技术相比，本实用新型可以解决同一晶圆上不同种类的MEMS器件不同工作气压的封装，实现多MEMS器件的集成，减小传感系统的尺寸，降低制造成本。
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。
【背景技术】
类似于集成电路IC，MEMS传感器和执行器也在朝着高性能、小型化和低成本并集成化的方向发展。传统的封装方法采用单一的气体密封气压，而不同类型的MEMS器件其理想工作气压不同，如对于MEMS加速度计，为了保持高的性能及可靠性，其工作气压较高。而对于MEMS陀螺仪为保证高灵敏度和低功耗，其工作气压较低。目前的封装方式在同一晶圆上封装不同类MEMS器件时，不能满足不同气压的封装要求。
因此，有必要提出一种新的技术方案来克服上述问题。
【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，其可以解决同一晶圆上不同种类的MEMS器件不同工作气压的封装，实现多MEMS器件的集成，减小传感系统的尺寸，降低制造成本。
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：半导体衬底，其具有放气特性，其正面设置有相互间隔排布的第一半开放空腔和第二半开放空腔；微机电系统层，其设置于所述半导体衬底的正面上方，所述微机电系统层设置有沿所述微机电系统层表面相互间隔排布的第一微机电系统器件和第二微机电系统器件，其中，所述第一微机电系统器件与所述第一半开放空腔相对，所述第二微机电系统器件与所述第二半开放空腔相对；盖板，其设置于所述微机电系统层的上方，所述盖板与所述第一半开放空腔形成第一密闭空腔A，所述盖板与所述第二半开放空腔形成第二密闭空腔B。
进一步的，所述第一微机电系统器件悬置于所述第一密闭空腔A内；所述第二微机电系统器件悬置于所述第二密闭空腔B内。
进一步的，所述的带腔体器件的气密封装结构还包括键合层，所述键合层位于所述微机电系统层和盖板之间，其用于将所述微机电系统层和盖板键合在一起，并密封所述第一密闭空腔A和第二密闭空腔B。
进一步的，通过所述半导体衬底放气，使所述第一密闭空腔和第二密闭空腔的最终气压不同。
进一步的，所述第一半开放空腔和第二半开放空腔的底面积一致；所述第一密闭空腔和第二密闭空腔的体积不同。
进一步的，所述盖板与所述半导体衬底相邻的一面称为所述盖板的正面；所述盖板的正面与所述第一半开放空腔相对应位置处设置有所述第三半开放空腔，所述第三半开放空腔和第一半开放空腔相互扣合，以形成第一密闭空腔A；所述盖板的正面与所述第二半开放空腔相对应位置处未设置半开放空腔。
进一步的，所述微机电系统层中设置的第一微机电系统器件和第二微机电系统器件包括陀螺仪、加速度计、压力传感器、惯性传感器及生物化学传感器。
与现有技术相比，本实用新型中的带腔体器件的气密封装结构，采用封装盖板将衬底上两个空腔封装为体积不同的腔体，再利用带有放气特性的衬底以实现不同气压的MEMS腔体集成于同一片晶圆上，从而解决同一晶圆上不同种类的MEMS器件不同工作气压的封装，实现多MEMS器件的集成，减小传感系统的尺寸降低制造成本。
【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性的前提下，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；
图2为本实用新型在一个实施例中如图1所示的盖板的部分结构示意图。
【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衬底110、微机电系统层(或MEMS层)120、键合层130、盖板140、第一半开放空腔(或第一凹槽)150、第二半开放空腔(或第二凹槽)160和第三半开放空腔(或第三凹槽)170。
半导体衬底110可以是包含CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，即互补金属氧化物半导体)集成电路的衬底或者单纯的衬底(即不集成CMOS电路)。第一半开放空腔150和第二半开放空腔160沿半导体衬底110的正面间隔排布，第一半开放空腔150和第二半开放空腔160可由刻蚀形成或者沉积侧壁形成。
微机电系统层120设置于半导体衬底110的正面上方，用以制造MEMS器件(或MEMS结构)，例如，微机电系统层120可以沉积在半导体衬底110的正面上方。微机电系统层120设置有沿微机电系统层120表面相互间隔排布的第一微机电系统器件MEMS1和第二微机电系统器件MEMS2，其中，第一微机电系统器件MEMS1与第一半开放空腔150相对，第二微机电系统器件MEMS2与第二半开放空腔160相对。
盖板140设置于微机电系统层120的上方，盖板140与第一半开放空腔150形成密闭的第一密闭空腔A，盖板140与第二半开放空腔160形成密闭的第二密闭空腔B，其中，第一微机电系统器件MEMS1悬置于第一密闭空腔A内；第二微机电系统器件MEMS2悬置于第二密闭空腔B内。在一个实施例中，盖板140可以是半导体材料或者玻璃等材料。
键合层130位于微机电系统层120和盖板140之间，其用于将微机电系统层120和盖板140键合在一起，并密封第一密闭空腔A和第二密闭空腔B。在一个实施例中，键合层130的键合的方式可以为粘合剂/阳极键合、金属键合和混合金属/聚合物晶圆键合等。
其中，密闭的第一密闭空腔A和密闭的第二密闭空腔B的体积不同。由于半导体衬底110具有放气的特性，在第一密闭空腔A和第二密闭空腔B密闭后。由于放气，第一密闭空腔A和第二密闭空腔B由于体积的不同将呈现不同的气压，从而实现单一芯片不同腔体中不同的腔体气压，为单芯片的集成带来极大的便利。
请参考图2所示，其为本实用新型在一个实施例中如图1所示的盖板的部分结构示意图。
在图1和图2所示的具体实施例中，盖板140与键合层130相邻的一面称为盖板140的正面，盖板140的正面的与第一半开放空腔150相对应的位置处设置有第三半开放空腔170，第三半开放空腔170和第一半开放空腔150相互扣合，以形成密封的第一密闭空腔A；盖板140的正面与第二半开放空腔160相对应的位置处未设置半开放空腔。
在图1所示的具体实施例中，第一半开放空腔150和第二半开放空腔160的底面积一致，且第一密闭空腔A和第二密闭空腔B的体积不同，由于半导体衬底110放气，第一密闭空腔A和第二密闭空腔B将呈现不同的最终气压。
在一个实施例中，微机电系统层120中设置的MEMS器件MEMS1、MEMS2包括陀螺仪、加速度计、压力传感器、惯性传感器及生物化学传感器等。
综上所述，本实用新型中的带腔体器件的气密封装结构，采用封装盖板将衬底上两个空腔封装为体积不同的腔体，再利用带有放气特性的衬底以实现不同气压的MEMS腔体集成于同一片晶圆上，从而解决同一晶圆上不同种类的MEMS器件不同工作气压的封装，实现多MEMS器件的集成，减小传感系统的尺寸降低制造成本。
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 (7)
1.一种带腔体器件的气密封装结构，其特征在于，其包括：
半导体衬底，其具有放气特性，其正面设置有相互间隔排布的第一半开放空腔和第二半开放空腔；
微机电系统层，其设置于所述半导体衬底的正面上方，所述微机电系统层设置有沿所述微机电系统层表面相互间隔排布的第一微机电系统器件和第二微机电系统器件，其中，所述第一微机电系统器件与所述第一半开放空腔相对，所述第二微机电系统器件与所述第二半开放空腔相对；
盖板，其设置于所述微机电系统层的上方，所述盖板与所述第一半开放空腔形成第一密闭空腔A，所述盖板与所述第二半开放空腔形成第二密闭空腔B。
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，
所述第一微机电系统器件悬置于所述第一密闭空腔A内；
所述第二微机电系统器件悬置于所述第二密闭空腔B内。
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，其还包括键合层，
所述键合层位于所述微机电系统层和盖板之间，其用于将所述微机电系统层和盖板键合在一起，并密封所述第一密闭空腔A和第二密闭空腔B。
4.根据权利要求1-3任一所述的带腔体器件的气密封装结构，其特征在于，
通过所述半导体衬底放气，使所述第一密闭空腔和第二密闭空腔的最终气压不同。
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，
所述第一半开放空腔和第二半开放空腔的底面积一致；
所述第一密闭空腔和第二密闭空腔的体积不同。
6.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，
所述盖板与所述半导体衬底相邻的一面称为所述盖板的正面；
所述盖板的正面与所述第一半开放空腔相对应位置处设置有第三半开放空腔，所述第三半开放空腔和第一半开放空腔相互扣合，以形成第一密闭空腔A；
所述盖板的正面与所述第二半开放空腔相对应位置处未设置半开放空腔。
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，
所述微机电系统层中设置的第一微机电系统器件和第二微机电系统器件包括陀螺仪、加速度计、压力传感器、惯性传感器及生物化学传感器。
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| CN202221245765.8U Active CN217732685U (zh) | 2022-05-23 | 2022-05-23 | 带腔体器件的气密封装结构 |
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2022
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