通过可透材料注入惰性气体封装微电子装置的方法制造方法及图纸

本申请涉及通过可透材料注入惰性气体封装微电子装置的方法。用于封装微电子装置(102.1，102.2)的方法，所述方法包括以下步骤：将所述微电子装置制作到第一基体(104)上；在包括不可透环境大气和惰性气体的第二材料的第二基体(108)中制作一个不可透环境大气且可透惰性气体的第一材料部分(118.1，118.2)；将所述第二基体固定到所述第一基体，以便形成内部封装有所述微电子装置的至少一个腔(120.1，120.2)，使得所述第一材料部分形成所述腔的壁的至少一部分；通过所述第一材料部分将所述惰性气体注入到所述腔中；相对于环境大气和所述惰性气体气密性地密封所述腔。

【技术实现步骤摘要】
通过可透材料注入惰性气体封装微电子装置的方法
本专利技术涉及微电子领域并且更具体地涉及微电子装置的包装或封装，所述微电子装置例如微机械电子系统(Micro-Electro-MechanicalSystems，MEMS)、纳米机电系统(Nano-Electro-MechanicalSystems，NEMS)、微光机电系统(Micro-Opto-Electro-MechanicalSystems，MOEMS)或纳米光机电系统(Nano-Opto-Electro-MechanicalSystems，NOEMS)微系统，所述包装或封装由将该装置封装或封闭在气体环境受控的气密性密封的腔中组成。根据本专利技术的封装方法有利地被用于实现在以不同的压力封闭惰性气体的不同的腔中对数个微电子装置进行集体封装。
技术介绍
微电子装置的封装首先为微电子装置提供了相对于外部要素的保护(湿度、微粒污染、反应要素(例如，氧气或其它非惰性气体)，并且其次控制了该装置被封装的腔中的气体环境(压力、封装气体的组分等)。该腔中的封装压力依据设想的应用而可变化并且通常在1巴和10-3毫巴之间。因此，这种装置的包装的领域中的经常性的限制是在装置被封装的腔中的压力之下完成非常精确的控制。例如，对于陀螺仪型MEMS装置，所述装置通常不得不在高度真空环境(例如，在大约10-1和10-3毫巴之间的压力下)下被封装，否则这种装置将不会正确地运行。射频(RadioFrequency，RF)开关型MEMS装置不得不在接近大气压力的压力下而处于“中性”气体环境下被封装，例如以避免开关接触区域的氧化。在这种情况下，所述开关不得不在氮、氩或氦型气体环境下被封装。这种装置通常以基体的比例包装，以便集体地封装相同基体上制作的数个微电子装置，以便减少这些装置的建造成本。具体地，这种包装可以通过将帽状基体气密性地密封到包含所述装置的第一基体上而完成。存在不同的用于获得所述帽状基体与所述第一基体的气密的密封组件的密封技术，例如分子键合(或直接键合)、金属键合、阳极键合和玻璃熔块键合。在分子键合或阳极键合的情况下，两个基体被直接相互键合，而在金属键合或玻璃熔块键合的情况下，两个基体之间存在密封接头以制成紧密结合的封装结构。考虑到的用于控制封装腔中的压力的主要参数是：-基体之间的密封接头的气密性(如果存在一个的话)；-气体穿过由基体和/或密封接头的腔形成的壁的可透性；-所述腔中存在的不同材料的排气。如果所述腔中要求真空(例如，处于小于大约1毫巴的压力下)，吸气材料通常不得不被布置在所述腔的内部。这种吸气材料可包括例如由物理气相沉积(PhysicalVaporDeposition，PVD)沉积的一个或多个薄金属层(通常为锆或钛)。存在各自包括三轴加速度计、三轴陀螺仪和三轴磁力计的特定组件，因此形成具有9个探测轴的惯性传感器。具有这种组件的三轴微电子装置(加速度计、陀螺仪和磁力计)通常相互独立地制成并且然后在所述组件的最后包装期间被组装(在这种情况下为非集体的封装方法)。设想了将组件的不同的微电子装置集成到相同基体上，以便减少这种组件的制造成本。然而，这种集成导致了问题。加速度计通常在相当高的(大于大约1毫巴)剩余压力(封装腔内部的压力)下操作以充分受阻，而陀螺仪通常要求可能最低的剩余压力(例如，大约10-1和10-4毫巴之间)以便以最佳方式操作。包装非常困难并且因此在相同基体上气密性地密封具有截然不同的剩余压力的腔也是非常困难的。第一方案可以以非常低的压力(例如，大约10-3和10-5毫巴之间)密封加速度计和陀螺仪腔并且将吸气材料放置在陀螺仪腔中而不是加速度计腔中。吸气材料将能够通过在键合期间吸附由所述腔中存在的不同材料释放的气体来保持所述陀螺仪腔中的非常低的剩余压力(大约不到10-1毫巴)。这种第一方案起作用但是所述第一方案不能实现两个腔之间的高的压差：通常，所述加速度计腔中的剩余压力将由于键合期间的加速度计腔中含有的不同材料的排气而在数毫巴和数十毫巴之间。在一些情况下，对于加速度计而言，多于大约100毫巴或近似等于1巴(强衰减)的剩余压力是必要的。在这种情况下，上述方案不能起作用。第二方案可由将大气压下(例如，处于大约1巴的压力下)的两个腔键合并且将吸气材料放置到陀螺仪腔中组成。然而，由于抽气能力受限并且吸气材料的尺寸受限(吸气材料的最大尺寸由腔的尺寸限制)，在这种情况下，所述陀螺仪腔中不可能下降到大约1毫巴的剩余压力以下，因为吸气剂将在达到这种压力之前饱和。无论选择哪种方案(低压下或大气压下的键合)，两个装置中的一个装置没有通过相应于针对最佳作用所必要的剩余压力范围的剩余压力来封装。文件US8350346B1公开了一种具有不同的容积腔的组件，陀螺仪和加速度计被封装在所述腔的内部。内部封装有加速度计的腔的容积小于内部封装有陀螺仪的腔的容积。因此，所述加速度计腔中包装后的压力高于所述陀螺仪腔中的压力。然而，这种结构不能够在不同腔中获得从1巴到10-3毫巴变化的压差。
技术实现思路
本专利技术的一个目标在于公开一种用于封装微电子装置以精确控制气体环境(例如，压力和气体组分)的方法，所述微电子装置被封装在所述气体环境中，当所述方法被用于数个微电子装置的集体封装时，所述方法还可以被用于在不同的腔(至少一种惰性气体的剩余压力不同)中对装置进行封装。为此，本说明书公开了一种用于封装至少一个微电子装置的方法，所述方法包括至少以下步骤：-将所述微电子装置制作到第一基体上；-在第二基体中制作至少一个第一材料部分，所述至少一个第一材料部分不可透环境大气并且可透至少一种惰性气体，所述第二基质不可透环境大气并且不可透所述惰性气体，所述第一材料部分从所述第二基体的第一表面延伸到所述第二基体的与所述第一表面相对的另一表面；-将所述第二基体固定到所述第一基体，以便形成内部封装有所述微电子装置的至少一个腔，使得所述第一材料部分形成所述腔的壁的至少一部分；-通过所述第一材料部分将所述惰性气体注入到所述腔中；-相对于环境大气和所述惰性气体气密性地密封所述腔。以下使用的术语“惰性气体”指的是一种或数种对应于化学元素周期表中的组18中的化学元素的惰性气体或稀有气体或化学惰性气体(即，氮和/或氖和/或氩和/或氪和/或氙和/或氡)。此外，术语“微电子装置”指的是微电子领域中的具有微米或纳米尺寸的任何类型的装置和例如微机械电子系统(Micro-Electro-MechanicalSystems，MEMS)、纳米机电系统(Nano-Electro-MechanicalSystems，NEMS)、微光机电系统(Micro-Opto-Electro-MechanicalSystems，MOEMS)或纳米光机电系统(Nano-Opto-Electro-MechanicalSystems，NOEMS)类型的装置。环境大气可以是空气或包围封装所述微电子装置的结构的受控气体环境(例如，气体混合物)。环境大气的气体(多种气体)不同于该惰性气体。该方法利用了第一材料的仅可透过一种或数种惰性气体并且不可透环境大气或相对于环境大气无细孔的性质。因为在形成帽状基体的第二基体被固定到所述第一基体之后惰性气体被注入到所述腔中，所以穿过所述第一材料部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于封装至少一个微电子装置(102.1，102.2)的方法，包括至少以下步骤：将所述微电子装置(102.1，102.2)制作到第一基体(104)上；在第二基体(108)中制作至少一个第一材料部分(118.1，118.2)，所述至少一个第一材料部分(118.1,118.2)不可透环境大气并且可透至少一种惰性气体，所述第二基质(108)不可透环境大气并且不可透所述惰性气体，所述第一材料部分(118.1，118.2)从所述第二基体(108)的第一表面(112)延伸到所述第二基体(108)的与所述第一表面(112)相对的另一表面(122)；将所述第二基体(108)固定到所述第一基体(104)，以形成内部用以封装所述微电子装置(102.1，102.2)的至少一个腔(120.1，120.2)，所述第一材料部分(118.1，118.2)形成所述腔(120.1，120.2)的壁的至少一部分；通过所述第一材料部分(118.1，118.2)将所述惰性气体注入到所述腔(120.1，120.2)中；相对于环境大气和所述惰性气体气密性地密封所述腔(120.1，120.2)；环境大气的气体或环境大气的多种气体不同于所述惰性气体。...

【技术特征摘要】
2013.05.15 FR 13543491.一种用于封装至少一个微电子装置(102.1，102.2)的方法，包括至少以下步骤：将所述微电子装置(102.1，102.2)制作到第一基体(104)上；在包括第三材料的第二基体(108)中制作至少一个第一材料部分(118.1，118.2)，所述至少一个第一材料部分(118.1,118.2)不可透环境大气并且可透至少一种惰性气体，所述第二基体(108)不可透环境大气并且不可透所述惰性气体，所述第一材料部分(118.1，118.2)从所述第二基体(108)的第一表面(112)延伸到所述第二基体(108)的与所述第一表面(112)相对的另一表面(122)；将所述第二基体(108)固定到所述第一基体(104)，以形成内部用以封装所述微电子装置(102.1，102.2)的至少一个腔(120.1，120.2)，所述第一材料部分(118.1，118.2)形成所述腔(120.1，120.2)的壁的至少一部分；通过所述第一材料部分(118.1，118.2)将所述惰性气体注入到所述腔(120.1，120.2)中；相对于环境大气和所述惰性气体气密性地密封所述腔(120.1，120.2)；环境大气的气体或环境大气的多种气体不同于所述惰性气体；所述第一材料不同于所述第二基体的第三材料。2.根据权利要求1所述的方法，其中，制造所述第一材料部分(118.1，118.2)包括以下步骤：经由所述第二基体(108)的第一表面(112)在所述第二基体(108)的厚度的一部分中制造至少一个开口(110.1，110.2)；在所述开口(110.1，110.2)中制作所述第一材料部分(118.1，118.2)；从所述第二基体(108)的与所述第一表面(112)相对的第二表面(114)去除所述第二基体(108)的一部分，以便使所述第一材料部分(118.1，118.2)露出并且形成所述第二基体(108)的所述另一表面(122)。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一材料包括玻璃或半导体氧化物。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述第一材料包括玻璃并且在所述开口(110.1，110.2)中制作所述第一材料部分(118.1，118.2)包括以下步骤：将第三玻璃基体(116)固定成与所述第二基体(108)的第一表面(112)接触并且面对所述开口(110.1，110.2)；将所述第三玻璃基体(116)的至少一部分的玻璃再熔化到所述开口(110.1，110.2)中，以便在所述开口(110.1，110.2)中形成所述第一材料部分(118.1，118.2)。5.根据权利要求4所述的方法，还包括在所述玻璃再熔化步骤之后去除所述第三玻璃基体(116)的位于所述开口(110.1，110.2)外部的玻璃的步骤。6.根据权利要求3所述的方法，其中，所述第二基体(108)的第三材料包括半导体，并且其中，制造所述开口(110.1，110.2)包括在所述第二基体(108)的厚度的所述部分中进行蚀刻，使得所述第二基体(108)的半导体的剩余部分(130)保留在所述开口(110.1，110.2)中，在所述开口(110.1，110.2)中制作所述第一材料部分(118.1，118.2)包括氧化所述半导体的...

【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂芬·尼古拉斯，
申请(专利权)人：原子能和替代能源委员会，
类型：发明
国别省市：法国;FR