用于在密封腔体中包装微电子器件并控制带有专用孔的腔体的气氛的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于在密封腔体（110）中包装微电子器件（100）并控制带有专用孔（130）的腔体的气氛的方法，其包括：在支撑部（102）和盖层（106）之间制作所述腔体以使得牺牲材料和器件布置在腔体中；通过至少一个释放孔（108）移除牺牲材料并密封释放孔；在盲孔或对应于所述专用孔的位置的所述外表面的一部分周围，在盖层上制作一部分可湿性材料（128）；在该部分可湿性材料上制作一部分熔丝材料；通过蚀刻盖层制作专用孔；使带有可控气氛的该部分熔丝材料回流；形成密封地塞住所述专用孔的熔丝材料（132）的突起。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于在至少一个密封腔体中包装至少一个微电子器件同时控制带有至少一个专用孔的腔体的气氛（atmosphere）的方法。有利地，根据本专利技术的方法被实施以用于在一个或几个腔体中并用可控气氛包装一个或几个微电子器件，诸如MEMS和/或MOEMS和/或NEMS和/或NOEMS器件，或任何其它器件，诸如声学类型或传感器类型器件。包装规格取决于待封装的微电子器件的类型以及其应用。通常，包装应允许器件的移动且应保护器件免于主要在后端过程（诸如冲模切割或注射模塑）期间其移动部件的损坏。包装的另一功能是在器件的使用期内控制腔体内的气氛（压力和气体）以保证器件的性能。许多种微电子器件，尤其是MEMS器件，必须密封包装以维持器件周围的特定气氛，从而确认器件的可靠操作和/或规格内的器件操作。比如，加速计和陀螺仪需要这些器件被封装其中的腔体内的低压（10和10-3mbar之间）。然而，RF-MEMS开关需要以较高压力工作以提供充分的阻尼效应。比如，RF-MEMS开关通常需要以高于约100mbar的压力工作以当这种器件在打开状态中生成充分的阻尼力以便最小化振铃效应和/或当这种器件关闭时生成压膜阻尼力，以便最小化关闭的影响力。这种器件被封装在其中的气氛的气体或多种气体的性质受控制主要以确保器件的可靠性。在RF-MEMS开关的情况中，腔体气氛必须没有有机溶剂和湿气以比如避免通过摩擦聚合作用的欧姆接触的退化，或避免静电驱动情况中电介质的快速充电。通常，惰性气体最适合这种应用。对于制作这种包装，已知两种不同的可能性。名为盖报告的第一众所周知的可能性包含通过在例如基于硅的盖圆片中微加工建成腔体，在器件布置其上的支撑圆片上面报告腔体且最后执行盖圆片和支撑圆片之间的粘结过程。该粘结步骤可利用可控气氛（气氛的气体或多种气体的压力和性质的控制）执行以便得到微电子器件被封装在其中的封闭腔体中的所述可控气氛，但该过程的高温以及粘结两个圆片所需的大的硅区域是重要的缺点（一些微电子器件不与这种高温相容）。相比盖报告包装，薄膜包装（也叫做TFP，或薄膜覆盖）是能够减少包装高度、面积、热预算和成本的技术。在TFP过程期间，盖通过在牺牲层上面沉积一个或几个薄层制成，所述牺牲层然后穿过通过盖制成的释放孔蚀刻以便形成器件被封装在其中的腔体。至于该技术，存在密封地关闭被执行以用于牺牲层释放的孔的挑战。聚合物层可沉积在盖之上以关闭释放孔。然而，封闭腔体中所得的压力对应于大气压力，且像氧气、水，和有机气体的污染物存在于封闭腔体内，因为腔体的气氛在聚合物层的沉积过程（比如，旋压过程或薄膜层合过程）期间不可单独控制。可替换地，PSG（掺磷硅酸盐玻璃）层可用于关闭穿过盖制成的释放孔。然而，高温固化（即，900℃）是强制性的以使该PSG层回流，这种温度不与一些MEMS热预算相容。因此，带有压力超过约100mbar，在室温下关闭且带有腔体内气体的受控性质的密封腔体不可利用这些关闭过程制作。此外，如果释放孔的关闭涉及PVD（物理气相沉积）、CVD（化学气相沉积）或PECVD（等离子体增强化学气相沉积）类型的沉积，腔体内捕捉的气体，诸如用于PECVD过程的硅烷或TEOS降低这种包装的性能和/或可靠性。此外，这些沉积过程可利用其实施的压力受到限制，比如，在10-3mbar和100mbar之间。专利文件DE 10 2011 103 516A1公开了在关闭释放孔后激光制作穿过盖的开口的用途以便在关闭释放孔后控制腔体内的气氛。使用这种专用孔控制腔体的气氛能够释放与释放孔的密封过程链接的约束。然而，激光开口可在腔体内生成微粒并损坏腔体内包装的MEMS器件。此外，当激光加热孔周围的盖的材料以使得该材料流动以密封孔时，孔周围的盖的刚度因此降低且这降低可靠性性能。最后，使用激光制作孔是统一过程（用于每个腔体的孔必须一个接一个地制作），这因此对该包装过程具有重要的成本影响。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供用于在至少一个密封腔体内包装至少一个微电子器件的新方法，这能够在制作腔体期间而没有现有技术的盖报告和TFP过程的前述缺点且也没有通过使用激光制作专用于气氛控制的孔所涉及的缺点的情况下独立于被实施以关闭至少一个释放孔的过程控制腔体的气氛，所述至少一个释放孔用于移除牺牲材料。本专利技术因此提出用于在至少一个密封腔体内包装至少一个微电子器件并控制带有至少一个专用孔的腔体的气氛的方法，其包括至少以下步骤：在支撑部和至少一个盖层之间制作所述腔体，以使得牺牲材料和微电子器件布置在腔体内；通过至少一个释放孔移除牺牲材料，并密封释放孔，所述释放孔穿过盖层制成；在盖层上，围绕旨在形成所述专用孔的盲孔周围，或围绕对应于旨在制成的所述专用孔的位置的盖层的所述外表面的部分周围制作一部分可湿性材料，在制作该部分可湿性材料之前所述盲孔穿过盖层的外表面制成；至少在该部分可湿性材料上制作一部分熔丝材料；通过穿过盲孔的底壁或穿过盖层的外表面的所述部分蚀刻至少盖层制作专用孔，所述专用孔出现在腔体中；使带有可控气氛的该部分熔丝材料回流，形成密封地塞住所述专用孔的熔丝材料的突起，腔体内的气氛对应于所述可控气氛。因此，本专利技术提出新的包装方法，在所述方法中，与用于移除牺牲材料的至少一个释放孔不同的孔能够在关闭释放孔之后控制腔体的气氛。因此，鉴于气体或多种气体的压力和/或性质，腔体内得到的最终气氛不受限于被实施以关闭释放孔的过程，在关闭释放孔之后密封地塞住专用孔。此外，通过使用被回流以关闭专用孔的一部分熔丝材料，关闭带有可控气氛的专用孔是可行的，所述气氛的压力不受限，比如，在10-6mbar和100mbar之间。该部分熔丝材料的回流也避免了在该回流之后腔体内污染物的存在。熔丝材料回流以关闭专用孔也避免了通过聚合物层或PSG层的使用，或通过CVD、PECVD、或PVD过程的实施所涉及的缺点。此外，本专利技术的方法避免了使用激光制作专用孔，且因此避免了腔体内微粒的生成。此外，相比使用激光密封孔，当盖的材料没有被经实施以关闭专用孔的过程损坏时，本专利技术的方法也避免了专用孔周围的盖的刚度的恶化，即熔丝材料的回流。该包装方法在圆片级处有利地实施以便在带有压力和气体控制的几个腔体内密封几个微电子器件，而不影响释放的微电子器件/结构以及包装过程的成本。熔丝材料，也称为易熔材料或焊料，对应于易熔金属或易熔合金，其为能够在与微电子器件过程相容的相对低的温度处容易被熔化（即，容易可熔的）的金属或金属合金。熔丝材料的熔点值取决于熔丝材料的性质。熔丝材料可具有例如约300℃和400℃之间的熔点。熔丝材料可为低共熔合金且可利用无钎剂过程回流。可与倒装芯片技术中命名为UBM（突起下金属）的堆的上层的材料类似的可湿性材料可限定在两点中：首先，可湿性材料是熔丝材料在回流后将位于何处的材料，即使熔丝材料的一部分沉积在可湿性材料外；其次，在回流温度处可湿性材料可在熔丝材料中部分溶解，从而形成金属间化合物且因此提供密封性和附接。通常，可湿性材料可为金属，诸如例如金、铜、铂，或不同材料的堆叠，例如TiNiAu或TiCu。这里该部分可湿性材料对应于回流的熔丝材料固定到其的表面。可控气氛对应于带有具体压力和具体气体组分的气氛。所述压力和气体组分可根据微电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在至少一个密封腔体（110）中包装至少一个微电子器件（100）并控制带有至少一个专用孔（130）的所述腔体（110）的气氛的方法，其包括至少如下步骤：在支撑部（102）和至少一个盖层（106）之间制作所述腔体（110），以使得牺牲材料（104）和所述微电子器件（100）布置在所述腔体（110）中；通过穿过所述盖层（106）制成的至少一个释放孔（108）移除所述牺牲材料（104），且密封所述释放孔（108）；在旨在形成所述专用孔（130）的盲孔（120）周围，或在对应于旨在制成的所述专用孔（130）的位置的所述盖层（106）的外表面（115）的部分（140）周围，在所述盖层（106）上制作一部分可湿性材料（128），在制作所述可湿性材料（128）的部分之前，所述盲孔（120）穿过所述盖层（106）的所述外表面（115）制成；至少在所述可湿性材料（128）的部分上制作一部分熔丝材料（126）；通过穿过所述盲孔（120）的底壁或穿过所述盖层（106）的外表面（115）的所述部分（140）蚀刻至少所述盖层（106）来制作所述专用孔（130），所述专用孔（130）出现在所述腔体（110）中；使带有可控气氛的熔丝材料（126）的部分回流，形成密封地塞住所述专用孔（130）的熔丝材料（132）的突起，所述腔体（110）内的气氛对应于所述可控气氛。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于在至少一个密封腔体（110）中包装至少一个微电子器件（100）并控制带有至少一个专用孔（130）的所述腔体（110）的气氛的方法，其包括至少如下步骤：在支撑部（102）和至少一个盖层（106）之间制作所述腔体（110），以使得牺牲材料（104）和所述微电子器件（100）布置在所述腔体（110）中；通过穿过所述盖层（106）制成的至少一个释放孔（108）移除所述牺牲材料（104），且密封所述释放孔（108）；在旨在形成所述专用孔（130）的盲孔（120）周围，或在对应于旨在制成的所述专用孔（130）的位置的所述盖层（106）的外表面（115）的部分（140）周围，在所述盖层（106）上制作一部分可湿性材料（128），在制作所述可湿性材料（128）的部分之前，所述盲孔（120）穿过所述盖层（106）的所述外表面（115）制成；至少在所述可湿性材料（128）的部分上制作一部分熔丝材料（126）；通过穿过所述盲孔（120）的底壁或穿过所述盖层（106）的外表面（115）的所述部分（140）蚀刻至少所述盖层（106）来制作所述专用孔（130），所述专用孔（130）出现在所述腔体（110）中；使带有可控气氛的熔丝材料（126）的部分回流，形成密封地塞住所述专用孔（130）的熔丝材料（132）的突起，所述腔体（110）内的气氛对应于所述可控气氛。2.如权利要求1所述的方法，其中所述盲孔（120）或所述盖层（106）的所述外表面（115）的所述部分（140）布置在所述腔体（110）的周边区域（134）中以使得所述微电子器件（100）不面向所述腔体（110）的所述周边区域（134）。3.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述可湿性材料（128）的部分的所述制作包括以下步骤：在所述盖层（106）的所述外表面（115）上沉积可湿性材料层（118）；蚀刻所述可湿性材料层（118）的部分以使得所述可湿性材料层（118）的剩余部分对应于所述可湿性材料（128）的部分。4.如权利要求3所述的方法，其中所述可湿性材料层（118）的所述部分的所述蚀刻在所述熔丝材料（126）的部分的所述制作之后实施。5.如权利要求3或权利要求4中的任一项所述的方法，其中在所述可湿性材料层（118）的所述沉积之前，黏附层首先沉积在所述盖层（106）的所述外表面（115）上，所述可湿性材料层（118）然后沉积在所述黏附层上。6.如权利要求5所述的方法，其中所述熔丝材料（126）的部分通过电化学沉积制成，所述黏附层在所述电化学沉积期间形成用于所述熔丝材料的生长的种层。7.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述熔丝材料（126）的部分的所述制作包括以下步骤：在所述盖层（106）的所述外表面（115）上并在所述可湿性材料（128）的部分上沉积光刻胶层（122）；蚀刻所述光刻胶层（122）的部分，形成穿过所述光刻胶层（122）且位于至少所述可湿性材料（128）的部分之上的开口（124）；并且其中所述熔丝材料（126）的部分然后通过沉积在所述开口中形成，并且其中在所述熔丝材料（126）的部分的所述制作之后移除所述光刻胶层（122）。8.如前述...

【专利技术属性】
技术研发人员：D圣帕特里塞，A登德克，M吉伊森，F格雷科，G亨恩，JL波宁，B雷格，
申请(专利权)人：埃普科斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE