在现场气密封装微系统的方法技术方案

一种用来在现场将微系统与外界隔绝地封装的方法，其包括：第一阶段，将微系统（６）安装在一基板（１）上，由沉积在基板上的金属粘附层（４）包围。第二阶段，将第一层（７）通过电解方法沉积在微系统上和包围其的粘附层的环形区域（７ａ）上，使得通过重叠完全覆盖微系统。第二层（９）通过电解方法沉积在第一层和粘附层上，得到通道（１０），通过其进行化学蚀刻，除掉第一层，然后闭合通道，以得到与外界隔绝地封装微系统的金属外壳。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。安装在基板上的至少一个微系统封装在现场制成的金属壳下面。“安装的”表示或者是将提前制成的微系统放置在基板上，或者是在基板上在现场制造微系统。最好是，测微尺寸的几个微系统一同制造在同一个基板上。密封该微系统的封装必须进行与外界隔绝的密封，并保留微系统内在外壳中的自由运动。“微系统”代表三维结构，即，微光电子机械装置(MOEMS)或微电子机械装置(MEMS)，例如簧片接触器、加速计、微型马达、测微尺寸的传感器等，需要封装之后保持自由运动。可以在绝缘基板上或者包括提前制成的集成电路的基板上制造所说微系统的结构。在后一种情况中，能够利用集成电路的金属接触垫片来开始沉积金属层，后者将构成微系统的一部分并允许其与所说电路电连接。在属于同一申请人的瑞士专利No.688213中，公开了一种簧片接触器或带有测微尺寸条的接触器及其制造方法。该接触器包含处于静止状态中彼此相距一定距离的金属条，它们通过电解方法以几个步骤制成并贴附到基底平面上。金属条由铁-镍合金制成，通过电解方法沉积。该合金具有铁磁体的属性，使得当穿过它们的磁场在它们之间产生吸引力时，金属条能够变成彼此接触。该接触器封装在例如利用环氧粘性材料安装到基底平面上的中空盖子的下面。其中的基底平面可以是玻璃平板或者通过氧化硅基底的表面得到的绝缘层。盖子由玻璃基板形成，其中的空腔通过化学蚀刻形成。该平板允许每个接触器装入在一个蚀刻后的空腔中。该平板可以粘接或通过低熔点或阳极焊料焊接到基底平面上。在最后的操作中，通过切割或切成小方块操作将由此制成和密封的多个接触器分开。在这种类型的实施例中，需要与其上制造有接触器的基板分开加工玻璃平板。这就形成一个缺点。此外，必须利用环氧粘性材料将平板精确地粘接到基底平面上。由于环氧树脂吸收能够干扰接触器工作的水和消磁物质，该密封不能保证长时间与外界隔绝。在其它实施例中，用于封装接触器的热处理是破坏性的。在瑞士专利No.688213中，还应当注意到在封装接触器之前进行的金属条之间的接触阻抗的测量过程中，同一基板上制成的所有接触器的平均接触阻抗是10ohm左右。所说封装之后，测量到的该接触阻抗的平均值增大到10至60ohm。欧洲专利No.0 302 165公开了一种通过冲压制成的锡薄片，用来作为集成电路的金属圆顶。然后冲压形成的薄片粘接到放有集成电路的基底平板上，从而将所说电路封闭在圆顶下面。接下来利用聚乙烯层涂覆整个组件。如上所述的粘性材料可以导致微系统受到污染。因此它不能保证与外界隔绝的封装。它还不可能通过在现场冲压将圆顶设计。此外，制造这些需要单独地放置在每个微系统上的冲压平板，使得安装在同一个基板上的几个微系统的封装复杂化。在结合了微机械和电子装置的领域中，牺牲层的使用是众所周知的。人们可以参考这样一种情况，其中例如希望形成集成电路和传感器之间的金属桥。另一方面在制造微系统的与外界隔绝的金属封装中，不知道牺牲层的使用。美国专利No.5798283公开了一种用来制造带有电子电路的至少一个微电子机械装置的方法。为了封装在微机械装置中，在例如由硅制成的基板中蚀刻一个空腔。为了得到能够自由运动的元件，利用不同的多晶硅层构造成该微机械。需要利用硅氧化物层或硅氮化物层来保护该装置，使得接下来的制造集成电路的步骤可以实现。为了保护它不受掺杂剂(例如硼、磷)可能高于700℃的扩散温度，微机械装置需要这种保护。这种高温可能部分损坏利用低熔点的特定金属制成的所说微机械装置的元件。这种保护层还允许避免为所说元件上涂料，如果多晶硅是准备避免的。一旦集成电路的操作完成，设置在位于SiO2或Si3N4层上面的保护层中的两个开口允许通过化学蚀刻部分地除掉所说SiO2或Si3N4层。因此这允许释放微机械装置和使得它保持自由运动。在这种去除的过程中，必须采用一定的防范措施来防止过度的横向蚀刻，因为集成电路构建在微机械装置的旁边。除了在保护层中形成两个开口，已经发现可以只使用一层多孔的多晶硅，来通过化学蚀刻除去SiO2或Si3N4层，具体利用氟氢酸，穿过多晶硅，然后利用去离子水进行漂洗。可以指出来自该文献的所说方法的几个缺点。首先，利用非金属层形成封装。另外，必须通过与在微电子领域中使用的相似的蚀刻技术，提前在基板中设置空腔来封闭在微系统中。虽然相应的集成电路由能够承受高温的层制成，该微系统仍然需要保护。因此，不可能具体利用电解装置在所说微机械装置上沉积金属层，来形成与外界隔绝的金属封装。欧洲专利No.0 435 530公开了一种通过利用电解装置沉积的金属层得到的电子系统与外界隔绝的密封。该电子系统是不同集成电路的组合，具有高密度的内部连接(HDI)。利用微加工在玻璃或陶瓷基板中的空腔中的聚合体封闭和粘接这些电路。第一金属层，具体由铬或钛制成，喷溅到悬于用于不同电路的内部连接上的介电层上。该第一层允许涂覆整个结构和形成与基板表面的接触。接下来，第二金属层通过电解装置沉积到第一层上，从而形成较厚的保护层，防止能够干扰电路的各种导致污染的成分。欧洲专利No.0 435 530没有提供为微系统例如簧片型接触器进行封装的教导。一个缺点在于用来粘接电路的聚合体产生气体，即放气。因此考虑到接触器的正确运行它将产生值得注意的缺陷。另外，应当注意到不能设想通过构成外壳的后一个金属层沉积之后取走的牺牲金属层来形成金属外壳。所说专利技术的一个目的在于提供一种微系统的在现场密封封装，其能够克服前面提到的现有技术的缺点。本专利技术的另一个目的在于能够通过金属层的电沉积制成一个金属外壳，用以在低于350℃的最高温度下封装微系统。这克服了现有技术方法中的缺点，具体地用于集成电路的磷或硼的扩散在超过700℃的温度下发生并且甚至能达到1300℃。本专利技术的另一个目的在于避免与外界隔绝的封装之后接触阻抗值的较大偏差。该微系统可以是接触器，其必须处于惰性或还原气体中。作为用来将微系统与外界隔绝地在现场封装的方法的结果，可以实现这些和其它目的，其中，在第一阶段中，几个微系统安装在同一个基板上，所说微系统受到沉积在基板上的金属粘附层的包围，该方法的特征在于，在第二阶段中，以同样的沉积操作，第一金属层沉积在每个微系统上和包围每个微系统的粘附层的环形区域上，使得通过重叠完全覆盖每个微系统，第二金属层通过电解装置沉积在第一层上和粘附层上，使得覆盖第一层上的大部分表面，同时在第二层中为每个微系统保留至少一个通道，以提供通向第一层的通路，第一层的金属不同于粘附层、第二层和微系统中的金属，通过位于第二层中的每个通道有选择地进行化学蚀刻，除掉第一层，并且其中第二层中的每个通道是闭合的或密封的，以得到与外界隔绝地封装每个微系统的金属外壳。本专利技术方法的一个优点在于，利用允许同时处理其上已经安装有几个微结构的基板的方法，来进行与外界隔绝的金属封装。这些微结构例如在现场制成在该基板上。但是，它们可以提前制成然后放置在基板上。本专利技术方法的另一个优点表现在这样的事实，不需要利用粘接材料来保持该形成在基板上并封装微系统的金属外壳。所说粘接材料可以包含能够排气污染金属外壳内部的元件、能够干扰微系统的聚合体。因此已经得到利用金属层的沉积提供的微系统的金属封装的创造物。一个金属层用来作为牺牲层。另外，至少最后本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用来在现场将微系统与外界隔绝地封装的方法，其中，在第一阶段中，几个微系统（６）安装在同一个基板（１）上，所说微系统受到沉积在基板上的金属粘附层（４）包围，该方法的特征在于，在第二阶段中，以同样的沉积操作，第一金属层（７）沉积在每个微系统（６）上和包围每个微系统（６）的粘附层（４）的环形区域（７ａ）上，使得通过重叠完全覆盖每个微系统，第二金属层（９）通过电解装置沉积在第一金属层（７）上和粘附层（４）上，使得覆盖第一层（７）上的大部分表面，同时在第二层（９）中为每个微系统（６）保留至少一个通道（１０），以提供通向第一层（７）的通路，第一层的金属不同于粘附层、第二层和微系统中的金属，通过第二层（９）中的每个通道（１０）有选择地进行化学蚀刻，除掉第一层（７），然后闭合所说通道，以得到与外界隔绝地封装每个微系统的金属外壳。

【技术特征摘要】
EP 1999-12-15 99125008.51．一种用来在现场将微系统与外界隔绝地封装的方法，其中，在第一阶段中，几个微系统(6)安装在同一个基板(1)上，所说微系统受到沉积在基板上的金属粘附层(4)包围，该方法的特征在于，在第二阶段中，以同样的沉积操作，第一金属层(7)沉积在每个微系统(6)上和包围每个微系统(6)的粘附层(4)的环形区域(7a)上，使得通过重叠完全覆盖每个微系统，第二金属层(9)通过电解装置沉积在第一金属层(7)上和粘附层(4)上，使得覆盖第一层(7)上的大部分表面，同时在第二层(9)中为每个微系统(6)保留至少一个通道(10)，以提供通向第一层(7)的通路，第一层的金属不同于粘附层、第二层和微系统中的金属，通过第二层(9)中的每个通道(10)有选择地进行化学蚀刻，除掉第一层(7)，然后闭合所说通道，以得到与外界隔绝地封装每个微系统的金属外壳。2．根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过电解方法沉积第一层(7)。3．根据权利要求1所述的方法，其特征在于，涂裹每个微系统的第一层(7)包括至少两个开口(8)，每个设置在微系统(6)与第二层(9)的相对应的通道(10)之间，并且第二层(9)延伸到每个开口(8)直到粘附层(4)，从而为每个通道(10)与相应的微系统(6)之间的第二层(9)建立支撑棒(14)。4．根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过面对第一层(7)的两个伸出端(15)形成用于每个微系统(6)的所说通道(10)，所说伸出端(15)超出第二层(9)的外面，所说伸出端(15)之间的宽度不改变，从而在通道(10)上形成强化部分。5．根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第二层(9)沉积成覆盖第一层(7)，除了位于每个微系统上的第二层(9)的顶部上的减小尺寸的多个通道(10)。6．根据权利要求3或5所述的方法，其特征在于，通过沉积一滴待固化到每个通道上的焊料(18)，闭合设置在第二层的顶部上的通道(10)，或者通过形成待固化的液体焊料(23)的曲线来封闭全部所说通道(10)。7．根据权利要求1至4中任何一个所述的方法，其特征在于，通过加热和压实包围每个通道(10)的第二层(9)的部分(11)，并通过将它们焊接到粘附层(4)上来闭合通道(10)。8．根据权利要求7所述的方法，其特征在于，粘附层(4)包括设置在所说粘附层(4)的金属基层上和位于第二层的通道(10)处的焊接金属(13)的凸起，使得当热压第二层的部分(11)时闭合所说通道(10)。9．根据权利要求1所述的方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：F盖萨兹，
申请(专利权)人：阿苏拉布股份有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]