微电子器件气密性封装结构的制造方法技术

本发明专利技术提供一种微电子器件气密性封装结构的制造方法，包括步骤：在第一基板的第一主面上形成微电子器件；在第二基板的第一主面上形成吸气结构，包括吸气剂薄膜及热子结构；在第三基板中形成贯穿其第一主面和第二主面的通孔；将第一基板的第一主面与第三基板的第一主面进行气密性基板键合，将第二基板的第一主面与第三基板的第二主面进行气密性基板键合，通孔与第一基板和第二基板组成气密性空腔，微电子器件的主要部分位于气密性空腔中，吸气结构的主要部分与气密性空腔连通。本发明专利技术降低了对封装外壳气密性的要求，在对封装外壳进行拆装时不会影响器件内部的气密性，提高了封装效率且便于MEMS器件的后续使用和维护。率且便于MEMS器件的后续使用和维护。率且便于MEMS器件的后续使用和维护。

【技术实现步骤摘要】
微电子器件气密性封装结构的制造方法


[0001]本专利技术属于MEMS器件设计和制造领域，特别是涉及一种微电子器件气密性封装结构的制造方法。

技术介绍

[0002]有些半导体器件，特别是有些微机电系统(MEMS：Micro Electro Mechanical Systems)器件，需要封装在真空环境下工作。例如，具有高速震动部件的MEMS加速度传感器、陀螺仪、真空计，需要把震动部分封装在比较稳定的真空中。再例如，需要有真空腔的MEMS压力传感器，也需要真空腔内有较高的真空，且其真空度保持稳定。一些红外传感器，同样需要把器件封装在较高的真空腔体内。
[0003]在大部分的封装中，实现较高真空的封装本身就具有挑战性，因为，在封装过程中，经常会有一些残留气体滞留在真空腔内。为此，常常需要在真空腔内封入吸气剂，在封装的同时激活吸气剂，或者待封装完成后再激活吸气剂，把真空腔内的残留气体吸收掉，实现满足器件工作所需要的较高的真空。吸气剂(Getter)，也叫消气剂，在真空科技领域中，是指能够有效吸附和固定某些或某种气体分子的材料。但是激活吸气剂往往需要对吸气剂进行数百度的高温加温。如果从外部对整个封装好的器件加热，就需要MEMS器件本身和封装方法和材料都必须能够承受这样的高温，因此有很大限制。
[0004]应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的
技术介绍
部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

技术实现思路

[0005]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种微电子器件气密性封装结构的制造方法，用于解决现有技术中在真空封装时，难以同时满足MEMS器件本身和封装方法和材料对耐高温性能的需求以及对封装外壳高气密性的要求的问题。
[0006]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种微电子器件气密性封装结构的制造方法，所述制造方法包括步骤：提供第一基板，在所述第一基板的第一主面上形成所述微电子器件；提供第二基板，在所述第二基板的第一主面上形成吸气结构，所述吸气结构包括吸气剂薄膜及用于激活所述吸气剂薄膜的热子结构；提供第三基板，在所述第三基板中形成贯穿其第一主面和第二主面的通孔；将所述第一基板的第一主面与所述第三基板的第一主面进行气密性基板键合，将所述第二基板的第一主面与所述第三基板的第二主面进行气密性基板键合，所述通孔与所述第一基板和第二基板组成气密性空腔，所述微电子器件的主要部分位于所述气密性空腔中，所述吸气结构的主要部分与所述气密性空腔连通。
[0007]可选地，所述微电子器件包括红外传感器件、MEMS陀螺仪、MEMS加速度计、MEMS真空计、MEMS微镜及MEMS压力传感器中的一种或两种以上。
[0008]可选地，形成所述吸气结构包括：在所述第二基板的第一主面上形成热子结构；在
所述热子结构的表面形成吸气剂薄膜；在所述第二基板的第一主面上对应所述热子结构的部分形成凹槽。
[0009]可选地，形成所述热子结构包括：在所述第二基板的第一主面形成第一绝缘层；形成贯穿所述第二基板和所述第一绝缘层的导电柱；于所述第一绝缘层上形成薄膜加热电阻，所述薄膜加热电阻与所述导电柱连接；于所述第一绝缘层和所述薄膜加热电阻上覆盖第二绝缘层。
[0010]可选地，所述薄膜加热电阻为蜿蜒结构。
[0011]可选地，所述第二绝缘层的热导率大于所述第一绝缘层的热导率，所述第二绝缘层的厚度小于所述第一绝缘层的厚度。
[0012]可选地，还包括步骤：在所述第二基板的第二主面形成与所述导电柱连接的电极，以将所述薄膜加热电阻电性引出至所述气密性空腔的外部。
[0013]可选地，形成所述凹槽包括：在所述第二绝缘层和所述第一绝缘层中形成沟槽以使所述吸气结构呈由多个悬臂梁连接的悬挂结构，并通过所述沟槽显露所述第二基板的第一主面；基于所述沟槽刻蚀所述第二基板，以在所述基板的第一主面形成凹槽，并释放出所述悬挂结构。
[0014]可选地，刻蚀所述第二基板的方法包括选择性干法刻蚀及选择性湿法刻蚀中的一种。
[0015]可选地，所述第一基板与所述第三基板的键合为Al
‑
Ge合金键合，所述第二基板与所述第三基板的键合为Al
‑
Ge合金键合。
[0016]可选地，所述吸气剂薄膜的材料包括Zr基非蒸散型吸气剂及Ti基非蒸散型吸气剂中的一种，所述Zr基非蒸散型吸气剂包括Zr
‑
V
‑
Fe、Zr
‑
Al和Zr
‑
Mn
‑
Fe中的一种，所述Ti基非蒸散型吸气剂包括Ti
‑
Fe
‑
V
‑
Mn、Ti
‑
Mo和Ti
‑
Zr
‑
Ni中的一种。
[0017]如上所述，本专利技术的微电子器件气密性封装结构的制造方法，具有以下有益效果：
[0018]本专利技术的气密性封装结构在基板层面便完成了对MEMS器件的气密封装，降低了对封装外壳气密性的要求，在对封装外壳进行拆装时不会影响器件内部的气密性，同时本专利技术可通过外部电极对内部吸气剂薄膜进行加热激活，使得内部吸气剂薄膜可方便地进行反复激活使用，大大提高了封装效率且便于MEMS器件的后续使用和维护。本专利技术对基板层面封装的气密性更高，且该结构方法适用于各类MEMS器件，具有普适性，有较为广阔的应用前景。
附图说明
[0019]图1～图24显示为本专利技术实施例的微电子器件气密性封装结构的制造方法各步骤所呈现的结构示意图，其中，图21显示为本专利技术实施例的微电子器件气密性封装结构的制造方法结构示意图，图22显示为本专利技术实施例的微电子器件气密性封装结构的制造方法第三基板的俯视结构示意图，图23显示为本专利技术实施例的微电子器件气密性封装结构的薄膜加热电阻的俯视结构示意图，图24显示为本专利技术实施例的微电子器件气密性封装结构的第二基板的俯视结构示意图。
[0020]元件标号说明
[0021]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第一基板
[0022]12
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第三绝缘层
[0023]13
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
电极
[0024]2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第二基板
[0025]11
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
微电子器件
[0026]1a、2a、3a
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第一主面
[0027]1b、2b、3b
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第二主面
[0028]21
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微电子器件气密性封装结构的制造方法，其特征在于：所述制造方法包括步骤：提供第一基板，在所述第一基板的第一主面上形成所述微电子器件；提供第二基板，在所述第二基板的第一主面上形成吸气结构，所述吸气结构包括吸气剂薄膜及用于激活所述吸气剂薄膜的热子结构；提供第三基板，在所述第三基板中形成贯穿其第一主面和第二主面的通孔；将所述第一基板的第一主面与所述第三基板的第一主面进行气密性基板键合，将所述第二基板的第一主面与所述第三基板的第二主面进行气密性基板键合，所述通孔与所述第一基板和第二基板组成气密性空腔，所述微电子器件的主要部分位于所述气密性空腔中，所述吸气结构的主要部分与所述气密性空腔连通。2.权利要求1所述的微电子器件气密性封装结构的制造方法，其特征在于：所述微电子器件包括红外传感器件、MEMS陀螺仪、MEMS加速度计、MEMS真空计、MEMS微镜及MEMS压力传感器中的一种或两种以上。3.权利要求1所述的微电子器件气密性封装结构的制造方法，其特征在于：形成所述吸气结构包括：在所述第二基板的第一主面上形成热子结构；在所述热子结构的表面形成吸气剂薄膜；在所述第二基板的第一主面上对应所述热子结构的部分形成凹槽。4.权利要求1所述的微电子器件气密性封装结构的制造方法，其特征在于：形成所述热子结构包括：在所述第二基板的第一主面形成第一绝缘层；形成贯穿所述第二基板和所述第一绝缘层的导电柱；于所述第一绝缘层上形成薄膜加热电阻，所述薄膜加热电阻与所述导电柱连接；于所述第一绝缘层和所述薄膜加热电阻上覆盖第二绝缘层。5.权利要求4所述的微电子器件气密性封装结构的制造方法，其特征在于：所述薄膜加热电阻为蜿蜒结构。6.权利要求4所述的微电子器件气密性封装结构的制造方法，其特征在于：所述第二绝缘层的热导率大于所述第一绝缘层的热导率，所述第二绝...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈朔，冯刘昊东，彭鑫林，季宇成，郭松，王诗男，
申请(专利权)人：上海新微技术研发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：