用于MEMS器件的薄盖制造技术

本发明专利技术涉及一种器件，所述器件包括：基体基板(700)，所述基体基板具有安装于所述基体基板的微型的部件(702)。合适地所述器件设置有引线元件(704)，其用于向所述部件(702)传导信号和从所述部件(702)传导信号。所述器件还包括间隔构件(706)，其也能够用作用于上下传导信号的传导结构。还有玻璃材料的盖结构(708)，其设置在所述基体基板(700)的上方并优选地通过共晶接合经由所述间隔构件(706)与所述基体基板(700)接合，其中所述盖结构(708)包括通孔(710)，所述通孔(710)包括用于提供贯穿所述盖结构的电连接的金属。可以在将玻璃加热至软化且施加压力下，通过涉及将针压至玻璃中的预定深度的冲/压方法来制备通孔。然而，例如钻孔、蚀刻、喷丸的其它方法也是可行的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及MEMS工程，特别地，涉及提供一种具有基板(晶片(wafer))贯通互联(通孔)的、由诸如玻璃等的高阻抗材料制成的薄盖结构。
技术介绍
对于MEMS结构和器件中的RF(Radio Frequency(射频))应用，支撑结构的介电性能极其重要，并且期望消除芯片或晶片上的相邻部件或元件之间的“串扰(cross-talk)”，其中芯片或晶片上设置有正在讨论的部件。另外，渗透常数(permeability constant)是控制基板与部件之间的联接的重要因素。用于建立MEMS结构和器件的最常使用的材料是硅，硅是具有相对高的介电常数的材料。然而，硅通常是掺杂的，以提高导电性，如此，导电性将导致诸如增加损失和非线性影响等的负面影响。在RF应用和电容测量两者中，杂散电容是最重要的负面因素，并且传统的硅加工将固有地导致这种问题。现有技术申请人自己的瑞典专利申请No.1251236-4涉及一种在玻璃基板中制备金属通孔的方法。台湾半导体制造公司已经在2013年12月9日至11日在华盛顿举办的国际电子器件会议(IEDM)(演讲号：13.4)上介绍了一种制备具有被金属化的通孔的玻璃中介层的方法。
技术实现思路
鉴于在上面讨论的应用中使用硅的缺点，专利技术人已经基于将诸如玻璃等的高阻抗材料作为结构的基材而设计出一种新的结构，以及用于制备该新的结构的必要特征的方法。根据本专利技术的方法的优点在于，能够将盖制备得非常薄。本专利技术在所附方案中限定。具体地，公开了一种制备具有盖结构的微型器件的方法，该方法包括以下步骤：提供基体基板，微电子部件和/或微机械部件安装或集成在所述基体基板上；提供玻璃材料、即非晶(即，无定形)材料的盖基板，其中所述玻璃材料在被加热时朝向液态玻璃化转变，优选地，所述玻璃材料为选自borofloat玻璃、石英、金属合金、离子熔体、AlOx和聚合物的材料；在所述盖基板中制备具有预定深度的微型的凹陷；使所述盖基板中的凹陷金属化；设置贯穿所述盖基板的电连接；将所述基体基板与所述盖基板接合在一起，使得所述基体基板上的部件与所述盖基板中的被金属化的凹陷之间存在电接触。盖晶片中的材料应当具有与其它晶片匹配的CTE(Coefficient of Thermal Expansion(热膨胀系数))，以便避免热失配和机械应力问题。可选地，在使所述微型的凹陷金属化之后、但在制备贯穿所述盖基板的电连接之前，使所述基体基板与所述盖基板的制备所述微型的凹陷的一侧合适地接合。可选地，在使所述微型的凹陷金属化之后、并在制备贯穿所述盖基板的电连接之后，使所述基体基板与所述盖基板的制备所述微型的凹陷的一侧的相反侧接合。优选地，设置电连接包括在所述盖基板的制备所述微型的凹陷的一侧的相反侧使所述盖基板变薄，并且露出所述微型的凹陷中的金属。可以在金属露出之前停止所述变薄，制备用于使所述金属露出的开口，并且使所述开口金属化，以提供接触并使所述贯穿连接部气密密封。合适地，本方法还包括，通过在加热和压力下将从支撑基板突出的多根
针冲或压入玻璃晶片来制备所述微型的凹陷。在制备所述凹陷之后，以在玻璃中留下孔的方式立即一起移除所述针及其支撑基板。可选地，在制备所述凹陷之后将所述金属/金属化的针留在玻璃材料中，以在玻璃中留下被金属填充或部分填充的孔的方式仅移除所述支撑晶片。还公开了一种器件，所述器件包括：基体基板，所述基体基板具有安装于所述基体基板的微型的部件；引线元件，其用于向所述部件传导信号和从所述部件传导信号；间隔构件，其也能够用作用于上下传导信号的传导结构；玻璃材料的盖结构，其设置在所述基体基板的上方并优选地通过TC(热压缩(Thermo Compression))或共晶接合经由所述间隔构件与所述基体基板接合，其中所述盖结构包括通孔，所述通孔包括用于提供贯穿所述盖结构的电连接的金属。优选地，所述部件为MEMS或CMOS部件。进一步的实施方式在从属方案中限定。附图说明图1示出能够利用所公开的方法得到的结构的示例；以及图2a-l示出加工顺序的不同实施方式；图3a-c示出制备微型凹陷的方法；图3d-f示出用于完成器件的加工步骤；图3g-i示出图3a-c所示的加工的实施方式；图4a-b示出如何设置通孔的实施方式；图5a-c示出制备微型凹陷的方法的进一步实施方式；图6a是器件的概略图；图6b是盖包括用于提供收纳部件用的凹部的实施方式；图7示出用于提供收纳部件用的腔的可选实施方式；图8示出用于制备凹入的接触用焊盘的具体实施方式的加工顺序；以及图9示出实施例中说明的加工顺序。具体实施方式为了本申请和专利技术的目的，术语“玻璃”应当被宽泛地理解和广义地定义，并且除了传统的二氧化硅玻璃以外，还包括具有非晶(即，无定形)结构并在被加热时朝向液态玻璃化转变的所有固体。在该广义方面，玻璃可以由如下完全不同种类的材料制成：borofloat玻璃、石英、金属合金、AlOx和聚合物。另外，与半导体工业中已知的术语一样，当使用术语“基板”时，应当认为其包含整个晶片，以及能够如本文所述地被加工的其它种类的不同尺寸的结构。对于特定的方面和应用，所谓的borofloat玻璃是适当的，对于其它应用，石英材料是优选的。用于RF应用的材料的重要性能在于，该材料是高阻抗的并呈现低的介电常数。在图1中，示出(不是按比例地示出)了根据本专利技术制备的器件(即，MEMS器件10)的实施方式，MEMS器件10包括供部件14设置的基板12，部件14具有自由悬吊或悬伸元件或者膜，即部件14具有可以为例如RF开关、谐振器、惯性传感器或压力传感元件等的可动构件16。部件14被封入在腔中，根据应用，该腔可以具有采用真空形式的气氛或所选压力的惰性气体。该封入通过诸如共晶接合、焊接或热压缩等的金属接合技术形成，其中接合件19被形成为包围正在讨论的部件14的闭环，由此形成真空气密密封。还示出了接合结构18，接合结构18形成基板-基板电互连并还能够用作器件的支撑结构和/或间隔结构。盖结构20为具有在本文中称作通孔的电贯穿连接部(electrical through
connection)22的玻璃基板(晶片)(如本文以上所定义的)，电贯穿连接部22实质上为延伸贯穿玻璃基板的凹部或孔。以下将详细公开制作这些通孔的示例。通孔在其内壁上具有金属覆盖层(metal coating)24，金属覆盖层24与位于玻璃基板20的上表面(当在图中观察时)的接触用焊盘26的扇入/扇出线(fan in/out wire)连接。所示的盖基板结构的最终厚度可以低至30μm，尽管50μm-100μm是优选的，但是迄今为止，这在现有技术中还达不到。通常，根据本专利技术制备的器件包括设置具有被称作通孔的贯穿连接部的盖基板。通孔自身能够以多种方式制备，并且用于制备通孔的方法不是本专利技术概念的一部分，尽管这些方法中的一些方法被认为自身有创造性。因而，在示出实施方式的图2a-h中，图(图被示出为贯通结构的截面)中示出了方法的更普遍的方面。在这些图中，为了简便，未示出用于收纳部件的腔，但是应当理解，通常需要该腔，稍后说明示出该腔的实施方式。在图2a中，为了制备盖，适当地设置(如本文以上所定义的)玻璃材料的基板(晶片)200。在图2b中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备具有盖结构的微型器件的方法，该方法包括：提供基体基板，微电子部件和/或微机械部件安装或集成在所述基体基板上；提供玻璃材料、即非晶(即，无定形)材料的盖基板，其中所述玻璃材料在被加热时朝向液态玻璃化转变，优选地，所述玻璃材料为选自borofloat玻璃、石英、金属合金、离子熔体、AlOx和聚合物的材料；在所述盖基板中制备具有预定深度的微型的凹陷；使所述盖基板中的凹陷金属化；设置贯穿所述盖基板的电连接；将所述基体基板与所述盖基板接合在一起，使得所述基体基板上的部件与所述盖基板中的被金属化的凹陷之间存在电接触。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.08.26 SE 1350972-4;2013.08.27 SE 1350980-71.一种制备具有盖结构的微型器件的方法，该方法包括：提供基体基板，微电子部件和/或微机械部件安装或集成在所述基体基板上；提供玻璃材料、即非晶(即，无定形)材料的盖基板，其中所述玻璃材料在被加热时朝向液态玻璃化转变，优选地，所述玻璃材料为选自borofloat玻璃、石英、金属合金、离子熔体、AlOx和聚合物的材料；在所述盖基板中制备具有预定深度的微型的凹陷；使所述盖基板中的凹陷金属化；设置贯穿所述盖基板的电连接；将所述基体基板与所述盖基板接合在一起，使得所述基体基板上的部件与所述盖基板中的被金属化的凹陷之间存在电接触。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在使所述微型的凹陷金属化之后、但在制备贯穿所述盖基板的电连接之前，使所述基体基板与所述盖基板的制备所述微型的凹陷的一侧接合。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在使所述微型的凹陷金属化之后、并在制备贯穿所述盖基板的电连接之后，使所述基体基板与所述盖基板的制备所述微型的凹陷的一侧的相反侧接合。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，设置电连接包括在所述盖基板的制备所述微型的凹陷的一侧的相反侧使所述盖基板变薄，并且露出所述微型的凹陷中的金属。5.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在金属露出之前停止所述变薄，制备用于使所述金属露出的开口，并且使所述开口金属化，以提供接触并使所述贯穿连接部气密密封。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过在加热和压力下将从支撑基板突出的多根针冲或压入所述盖基板来制备所述微型的凹陷。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在制备所述凹陷之后，以在所述盖基板中留下孔的方式立即一起移除所述针及其支撑基板。8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在制备所述凹陷之后将所述针留在所述盖基板中，以在盖基板材料中留下被金属填充的孔的方式仅移除所述支撑基板。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过蚀刻、喷丸或激光钻孔来制备所述微型的凹陷。10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其特征在于，所述基体基板、所述盖基板或两者设置有凹陷(804)，所述凹陷(804)...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·凯尔维斯滕，T·埃贝福斯，N·斯维丁，
申请(专利权)人：西雷克斯微系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE