一种MEMS传感器及其制造方法、晶圆模组技术

本申请涉及一种MEMS传感器及其制造方法、晶圆模组。MEMS传感器的制造方法包括：提供第一、二主体；第一主体上设有第一焊接环，第二主体上设有与第一焊接环对应的第二焊接环；在第一、二焊接环中至少一个的顶面设置焊料；焊料包括具有第一熔点的第一焊料和具有第二熔点的第二焊料，在第二焊料处形成有缺口部；第二熔点高于第一熔点；将第一、二主体对应设置，第一、二焊接环相对应；加热使得第一、二焊料依序熔化而熔合于一起形成闭合环状的第一焊接层，将第一、二焊接环焊接于一起形成一MEMS容设腔；缺口部在第二焊料熔化时被封堵。上述方法在缺口部被封堵前，可一直有气体自缺口部外流，有利于提高封焊后MEMS容设腔的真空度。有利于提高封焊后MEMS容设腔的真空度。有利于提高封焊后MEMS容设腔的真空度。

【技术实现步骤摘要】
一种MEMS传感器及其制造方法、晶圆模组


[0001]本申请涉及半导体器件
，尤其涉及一种MEMS传感器及其制造方法、晶圆模组。

技术介绍

[0002]气密性封装是MEMS领域常见的封装形式。MEMS器件如加速度传感器、压力传感器、角速度传感器等内部有可动部件，需要为可动部件提供气密性空腔，以保证可动部件在空腔内部有较小的阻尼和静摩擦力。MEMS器件如非制冷红外焦平面探测器内部有微测辐射热计，其内部需要一定的真空度，以保证较小的热辐射热量损耗。当空腔内部气压升高到真空度超过设定标准时，器件灵敏度将降低到标准值以下，造成器件失效。因此，真空封装质量是决定器件良率的关键性因素。
[0003]高真空封焊工艺物料成本较高、机器昂贵、人力作业成本高，只有保持高真空封焊较高的制程良率才能给产品带来巨大的经济效益。
[0004]高真空封焊腔体真空不达标的主要原因为物料在高温下放气。在对真空度要求较高的器件中，通常会内置非蒸散型吸气剂来吸收内部腔体气体。非蒸散型吸气剂对不同气体具有不同选择吸收比，通常针对金属放气如氢气，大气中气体如的氮气、氧气、二氧化碳具有较高的选择吸收比；但是针对封装材料复杂的放气，如乙烯、四氟化碳、甲烷等，选择吸收比较低造成腔体内部真空度较差。因此,真空封焊过程中的排气技术非常重要。

技术实现思路

[0005]本申请提供一种MEMS传感器的制造方法，包括：提供第一主体和第二主体；所述第一主体上设有第一焊接环，所述第二主体上设有能够与所述第一焊接环对应的第二焊接环；在所述第一焊接环和所述第二焊接环中至少一个的顶面设置焊料；所述焊料包括具有第一熔点的第一焊料和具有第二熔点的第二焊料，且在所述第二焊料处形成有缺口部；其中，所述第二熔点高于所述第一熔点；将所述第一主体和所述第二主体对应设置；其中，所述第一焊接环与所述第二焊接环相对应；加热使得所述第一焊料、所述第二焊料依序熔化而熔合于一起形成闭合环状的第一焊接层，以将所述第一焊接环和所述第二焊接环焊接于一起形成一MEMS容设腔；其中，所述缺口部在所述第二焊料熔化时被封堵。
[0006]在一些实施例中，所述加热使得所述第一焊料、第二焊料依序熔化包括：加热至第一预设温度使得所述第一焊料熔化，所述第一预设温度大于或等于所述第一熔点；其中，所述第一预设温度小于第二熔点；加热至第二预设温度使得所述第二焊料熔化，所述第二预设温度大于或等于所述第二熔点。
[0007]在一些实施例中，在所述加热至第一预设温度使得所述第一焊料熔化后，在所述加热至第二预设温度使得所述第二焊料熔化之前，所述方法包括：继续以低于第二熔点的温度加热第一时长T1，所述第一时长T1为5min
‑
30min。
[0008]在一些实施例中，在加热至第二预设温度使得所述第二焊料熔化之后，所述方法包括：对熔化的所述第一焊料及所述第二焊料进行冷却形成闭合环状的第一焊接层。
[0009]在一些实施例中，在所述加热至第二预设温度使得所述第二焊料熔化后，在对熔化的所述第一焊料及所述第二焊料进行冷却形成闭合环状的第一焊接层之前，所述方法包括：继续以第二预设温度加热第二时长T2，所述第一时长T2≤ 3min。
[0010]在一些实施例中，所述第一预设温度与所述第一熔点之差为10℃
‑
30℃；和/或，所述第二预设温度与所述第二熔点之差为10℃
‑
30℃。
[0011]在一些实施例中，所述第一熔点与所述第二熔点的温度差范围为30℃
‑
80℃。
[0012]在一些实施例中，所述缺口部在所述第一焊接环的周长上的尺寸与所述第一焊接环的周长尺寸的比值范围为：0.05
‑
0.3；或者，所述缺口部在所述第二焊接环的周长上的尺寸与所述第二焊接环的周长尺寸的比值范围为：0.05
‑
0.3。
[0013]在一些实施例中，所述第二焊料在所述第一焊接环的周长上的尺寸与第一焊料在所述第一焊接环的周长上的尺寸之间的比值范围为：0.1
‑
0.3；或者，所述第二焊料在所述第二焊接环的周长上的尺寸与第一焊料在所述第二焊接环的周长上的尺寸之间的比值范围为：0.1
‑
0.3。
[0014]在一些实施例中，所述焊料中设有多个缺口部。
[0015]在一些实施例中，所述缺口部的两侧均为第二焊料；或，所述缺口部的一侧为第一焊料，另一侧为第二焊料。
[0016]在一些实施例中，所述第一主体背离所述第一焊接环的一侧还形成有第三焊接环，所述方法还包括：提供第三主体，所述第三主体设有与所述第三焊接环对应的第四焊接环；在所述第三焊接环和第四焊接环中的至少一个的顶面设置焊料；所述焊料包括第一焊料和第二焊料，且在所述第二焊料处形成有缺口部；将所述第三主体与所述第一主体对应设置，其中，所述第三焊接环与所述第四焊接环对应；加热使得位于所述第三焊接环和所述第四焊接环之间的所述第一焊料、所述第二焊料依序熔化而熔合于一起形成闭合环状的第二焊接层，以将所述第三焊接环和所述第四焊接环焊接于一起。
[0017]在一些实施例中，所述第一主体背离所述第一焊接环的一侧还形成有第三焊接环，所述方法还包括：提供第三主体，所述第三主体设有与所述第三焊接环对应的第四焊接环；在所述第三焊接环和第四焊接环中的至少一个的顶面设置焊料；所述焊料包括第三熔点的第三焊料，所述第三熔点低于所述第二熔点；将所述第三主体与所述第一主体对应设置，其中，所述第三焊接环与所述第四焊
接环对应；加热使得位于所述第三焊接环和所述第四焊接环之间的所述第三焊料熔化而形成闭合的第三焊接层，以将所述第三焊接环和所述第四焊接环焊接于一起。
[0018]本申请另提供一种MEMS传感器，包括：第一主体，所述第一主体上设有第一焊接环；第二主体，所述第二主体上设有与所述第一焊接环对应的第二焊接环；第一焊接层，设于所述第一焊接环和所述第二焊接环之间，所述第一焊接层包括熔合于一起第一焊料和第二焊料；其中，所述第一焊料具有第一熔点，所述第二焊料具有第二熔点，且所述第二熔点高于所述第一熔点；所述第一主体与所述第二主体对应设置，所述第一焊接环与所述第二焊接环对应设置并通过所述第一焊接层焊接在一起形成MEMS容设腔；MEMS结构，位于所述MEMS容设腔。
[0019]在一些实施例中，所述MEMS结构设于所述第一主体上，所述第一焊接环围绕所述MEMS结构设置；或，所述MEMS结构设于所述第二主体上，所述第二焊接环围绕所述MEMS结构设置。
[0020]在一些实施例中，所述第一焊接层包括连接于一起的第一焊接部和第二焊接部，所述第一焊接部的材料为第一焊料，所述第二焊接部的材料为熔合于一起的第一焊料和第二焊料。
[0021]在一些实施例中，所述第一焊接层包括多个第一焊接部和多个第二焊接部，多个所述第一焊接部和多个所述第二焊接部交替连接。
[0022]在一些实施例中，所述第一焊接层包括第三焊接部、第四焊本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MEMS传感器的制造方法，其特征在于，包括：提供第一主体和第二主体；所述第一主体上设有第一焊接环，所述第二主体上设有能够与所述第一焊接环对应的第二焊接环；在所述第一焊接环和所述第二焊接环中至少一个的顶面设置焊料；所述焊料包括具有第一熔点的第一焊料和具有第二熔点的第二焊料，且在所述第二焊料处形成有缺口部；其中，所述第二熔点高于所述第一熔点；将所述第一主体和所述第二主体对应设置；其中，所述第一焊接环与所述第二焊接环相对应；加热使得所述第一焊料、所述第二焊料依序熔化而熔合于一起形成闭合环状的第一焊接层，以将所述第一焊接环和所述第二焊接环焊接于一起形成一MEMS容设腔；其中，所述缺口部在所述第二焊料熔化时被封堵。2.如权利要求1所述的MEMS传感器的制造方法，其特征在于，所述加热使得所述第一焊料、第二焊料依序熔化包括：加热至第一预设温度使得所述第一焊料熔化，所述第一预设温度大于或等于所述第一熔点；其中，所述第一预设温度小于第二熔点；加热至第二预设温度使得所述第二焊料熔化，所述第二预设温度大于或等于所述第二熔点。3.如权利要求2所述的MEMS传感器的制造方法，其特征在于，在所述加热至第一预设温度使得所述第一焊料熔化后，在所述加热至第二预设温度使得所述第二焊料熔化之前，所述方法包括：继续以低于第二熔点的温度加热第一时长T1，所述第一时长T1为5min
‑
30min。4.如权利要求2所述的MEMS传感器的制造方法，其特征在于，在加热至第二预设温度使得所述第二焊料熔化之后，所述方法包括：对熔化的所述第一焊料及所述第二焊料进行冷却形成闭合环状的第一焊接层。5.如权利要求4所述的MEMS传感器的制造方法，其特征在于，在所述加热至第二预设温度使得所述第二焊料熔化后，在对熔化的所述第一焊料及所述第二焊料进行冷却形成闭合环状的第一焊接层之前，所述方法包括：继续以第二预设温度加热第二时长T2，所述第一时长T2≤ 3min。6.如权利要求2所述的MEMS传感器的制造方法，其特征在于，所述第一预设温度与所述第一熔点之差为10℃
‑
30℃；和/或，所述第二预设温度与所述第二熔点之差为10℃
‑
30℃。7.如权利要求1所述的MEMS传感器的制造方法，其特征在于，所述第一熔点与所述第二熔点的温度差范围为30℃
‑
80℃。8.如权利要求1所述的MEMS传感器的制造方法，其特征在于，所述缺口部在所述第一焊接环的周长上的尺寸与所述第一焊接环的周长尺寸的比值范围为：0.05
‑
0.3；或者，所述缺口部在所述第二焊接环的周长上的尺寸与所述第二焊接环的周长尺寸的比值范围为：0.05
‑
0.3。9.如权利要求1所述的MEMS传感器的制造方法，其特征在于，所述第二焊料在所述第一焊接环的周长上的尺寸与第一焊料在所述第一焊接环的周长上的尺寸之间的比值范围为：
0.1
‑
0.3；或者，所述第二焊料在所述第二焊接环的周长上的尺寸与第一焊料在所述第二焊接环的周长上的尺寸之间的比值范围为：0.1
‑
0.3。10.如权利要求1所述的MEMS传感器的制造方法，其特征在于，所述焊料中设有多个缺口部。11.如权利要求1所述的MEMS传感器的制造方法，其特征在于，所述缺口部的两侧均为第二焊料；或，所述缺口部的一侧为第一焊料，另一侧为第二焊料。12.如权利要求1所述的MEMS传感器的制造方法，其特征在于，所述第一主体背离所述第一焊接环的一侧还形成有第三焊接环，所述方法还包括：提供第三主体，所述第三主体设有与所述第三焊接环对应的第四焊接环；在所述第三焊接环和第四焊接环中的至少一个的顶面设置焊料；所述焊料包括第一焊料和第二焊料，且在所述第二焊料处形成有缺口部；将所述第三主体与所述第一主体对应设置，其中，所述第三焊接环与所述第四焊接环对应；加热使得位于所述第三焊接环和所述第四焊接环之间的所述第一焊料、所述第二焊料依序熔化而熔合于一起形成闭合环状的第二焊接层，以将所述第三焊接环和所述第四焊接环焊接于一起。13.如权利要求1所述的MEMS传感器的制造方法，其特征在于，所述第一主体背离所述第一焊接环的一侧还形成有第三焊接环，所述方法还包括：提供第三主体，所述第三主体...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋亚伟，宋学谦，迟海，徐振宇，
申请(专利权)人：杭州海康微影传感科技有限公司，
类型：发明
国别省市：