MEMS器件及晶圆级密封性的测量方法技术

本发明专利技术提供一种MEMS器件及晶圆级密封性的测量方法，MEMS器件的测量方法包括：提供一由上至下依次由第一晶片、第二晶片和第三晶片键合而成的MEMS器件，第二晶片中具有一MEMS装置，第一晶片和第三晶片通过MEMS装置互通形成有空腔；使空腔区域对应的第一晶片薄膜厚度减薄；将MEMS器件放入一具有光学传感器的气压量测仪中，空腔对应的第一晶片表面与光学传感器面对面放置；气压量测仪中送入一大于空腔中的气压的预定气压；经过一预定时间后，通过光学传感器记录来自于空腔对应的第一晶片表面的光的反射角；重复上一步，比较每次记录的反射角，以评估MEMS器件的密封性能，此方法操作简单、效率高、成本低。

【技术实现步骤摘要】
MEMS器件及晶圆级密封性的测量方法
本专利技术属于半导体制造工艺
，尤其涉及一种MEMS器件及晶圆级密封性的测量方法。
技术介绍
微机电系统（Micro-Electro-Mechanical-Systems，MEMS）是利用微细加工技术在单块硅芯片上集成传感器、执行器、处理控制电路的微型系统，其中的处理控制电路使用传统的微电子制造工艺制成（如CMOS、Bipolar、BICOMS等）。在MEMS的众多工艺环节中，以MEMS的封装最为引人注目，难度也最大。据统计，MEMS的封装成本约占整个MEMS器件成本的50～80％。MEMS封装的目的就是将MEMS装置和附加IC电路组成一个完成的MEMS系统，完成电互连、功能的实现和保护。由于MEMS装置中含有一些微小的机械结构，如果使其暴露在恶劣多变的工作环境下，一方面会造成微结构的破坏，另一方面由于灰尘、化学溶剂、温度、湿度、压力等的不确定性也会造成MEMS器件性能的不稳定，甚至失灵。如图1所示，通常封装采用晶圆级密封，即在晶片（晶片1和2键合后再与晶片3键合）上直接对需要保护的MEMS装置A进行密封，也就是只对晶片的局部进行密封，这类密封工艺一般在将MEMS器件B从晶片上切割下来之前、在整个晶片上进行的。此外，对需要保护的MEMS装置进行密封的方式通常采用固相键合技术，如图2和3所示，把若干具有平面结构的晶片重叠结合在一起，例如具有空腔1-1的晶片1、晶片2和具有空腔3-1的晶片3重叠结合在一起（B、C键合），MEMS装置A存在与晶片2中，空腔为真空，从而构成MEMS器件。由于MESMS封装中的不良的密封性对于MEMS器件的可靠性来说起着关键的作用，所以，晶片重叠结合在一起的键合界面需要气密性良好。但是，现有的键合界面气密性的测量方法，需要将晶片切割成一个个MEMS器件（Die），并逐一对每个MEMS器件进行密封测量以判断其密封性的好坏。而对每个MEMS器件的键合界面进行气密性的测量方法，一是判断位于晶片3表面上的铝凸块A与位于晶片2表面上的锗凸块B是否对准，二是做拉力测试，以测试需要用多大的力量才可以将铝凸块A和锗凸块B键合的界面分开，力量越小，键合界面气密性越差，反之，气密性越好。这种测量MEMS器件密封的方法费时费力，成本很高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种MEMS器件及晶圆级密封性的测量方法，使测量MEMS器件气密性的方法操作简单、效率高、成本低。为了解决上述问题，本专利技术提供一种MEMS器件的测量方法，包括：步骤1：提供一MEMS器件，所述MEMS器件由上至下依次由第一晶片、第二晶片和第三晶片键合而成，所述第二晶片中具有一MEMS装置，所述第一晶片和第三晶片通过MEMS装置互通形成有空腔；步骤2：使所述空腔区域对应的第一晶片薄膜厚度减薄；步骤3：将减薄后的MEMS器件放入一气压量测仪中，所述气压量测仪设置有一光学传感器，所述空腔对应的第一晶片表面与所述光学传感器面对面放置；步骤4：所述气压量测仪中送入一预定气压，所述预定气压大于所述空腔中的气压；步骤5：经过一预定时间后，通过所述光学传感器记录来自于所述空腔对应的第一晶片表面的光的反射角；步骤6：重复步骤5，比较每次记录的所述反射角，以评估MEMS器件的密封性能。进一步的，在步骤5中，所述空腔区域对应的第一晶片薄膜沿所述空腔的方向向下弯曲。进一步的，在步骤6中，当每次记录的所述反射角大于0度且相同时，MEMS器件具有紧密的密封性能。进一步的，在步骤5中，所述空腔区域对应的第一晶片薄膜沿所述空腔的方向由向下弯曲逐渐变为不弯曲。进一步的，在步骤6中，当每次记录的所述反射角不相同时，MEMS器件不具有紧密的密封性能。进一步的，所述第一晶片和第二晶片的键合方式为熔融键合。进一步的，所述第二晶片和第三晶片的键合方式为金属共晶键合。进一步的，所述空腔区域对应的第一晶片薄膜的厚度减薄至10μm-20μm。为了达到本专利技术的另一目的，还提供一种晶圆级密封性的测量方法，包括：步骤1：采用一晶圆级封装工艺制作一MEMS器件，所述MEMS器件由上至下依次由第一晶片、第二晶片和第三晶片键合而成，所述第二晶片中具有一MEMS装置，所述第一晶片和第三晶片通过MEMS装置互通形成有空腔；步骤2：使所述空腔区域对应的第一晶片薄膜厚度减薄；步骤2：使所述空腔区域对应的第一晶片薄膜厚度减薄；步骤3：将减薄后的MEMS器件放入一气压量测仪中，所述气压量测仪设置有一光学传感器，所述空腔对应的第一晶片表面与所述光学传感器面对面放置；步骤4：所述气压量测仪中送入一预定气压，所述预定气压大于所述空腔中的气压；步骤5：经过一预定时间后，通过所述光学传感器记录来自于所述空腔对应的第一晶片表面的光的反射角；步骤6：重复步骤5，比较每次记录的所述反射角，当每次记录的所述反射角大于0度且相同时，采用所述晶圆级密封工艺制作MEMS器件；当每次记录的所述反射角不相同时，停止使用所述晶圆级密封工艺制作MEMS器件，并对所述晶圆级密封工艺进行调整。进一步的，在步骤5中，所述空腔区域对应的第一晶片薄膜沿所述空腔的方向向下弯曲。进一步的，在步骤5中，所述空腔区域对应的第一晶片薄膜沿所述空腔的方向由向下弯曲逐渐变为不弯曲。由上述技术方案可见，本专利技术公开的MEMS器件的测量方法，包括：步骤1：提供一MEMS器件，所述MEMS器件由上至下依次由第一晶片、第二晶片和第三晶片固相键合而成，所述第一晶片具有第一空腔，所述第二晶片中具有一MEMS装置，所述第三晶片具有第三空腔，所述第一空腔和第三空腔通过MEMS装置互通形成第二空腔；步骤2：使所述第一空腔区域对应的第一晶片薄膜厚度减薄；步骤3：将减薄后的MEMS器件放入一气压量测仪中，所述气压量测仪设置有一光学传感器，所述第一空腔对应的第一晶片表面与所述光学传感器面对面放置；步骤4：所述气压量测仪中送入一预定气压，所述预定气压大于所述第二空腔中的气压；步骤5：经过一预定时间后，通过所述光学传感器记录来自于所述第一空腔对应的第一晶片表面的光的反射角；步骤6：重复步骤5，比较每次记录的所述反射角，以评估MEMS器件的密封性能，如所述第一空腔区域对应的第一晶片薄膜沿所述第二空腔的方向向下弯曲，且每次记录的所述反射角大于0度且相同，则MEMS器件具有高度密封性；如所述第一空腔区域对应的第一晶片薄膜沿所述第二空腔的方向向下弯曲逐渐变为不弯曲，且每次记录的所述反射角不相同，MEMS器件不具有高度密封性，本专利技术的测量方法操作简单、效率高、成本低。此外，本专利技术公开的晶圆级密封性的测量方法，当每次记录的所述反射角大于0度且相同时，说明采用所述晶圆级密封方式制成的MEMS器件具有高度密封性，则可以继续按照所述晶圆级密封工艺对芯片的局部进行密封，然后将MEMS器件从晶片上切割下来，而无需再进行密封性测试；当每次记录的所述反射角不相同时，说明采用所述晶圆级密封方式制成的MEMS器件的气密性不佳，停止使用所述晶圆级密封工艺制作MEMS器件，并对所述晶圆级密封工艺进行调整，直到再次评估的MEMS器件具有高度密封性时，则可以按照调整后的晶圆级密封工艺对芯片的局部进行密封，然后再将MEMS器件从晶片上切割下来，而无需再进行密封性测试，同样，本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种MEMS器件的测量方法，其特征在于，包括：步骤1：提供一MEMS器件，所述MEMS器件由上至下依次由第一晶片、第二晶片和第三晶片键合而成，所述第二晶片中具有一MEMS装置，所述第一晶片和第三晶片通过MEMS装置互通形成有空腔；步骤2：使所述空腔区域对应的第一晶片薄膜厚度减薄；步骤3：将减薄后的MEMS器件放入一气压量测仪中，所述气压量测仪设置有一光学传感器，所述空腔对应的第一晶片表面与所述光学传感器面对面放置；步骤4：所述气压量测仪中送入一预定气压，所述预定气压大于所述空腔中的气压；步骤5：经过一预定时间后，通过所述光学传感器记录来自于所述空腔对应的第一晶片表面的光的反射角；步骤6：重复步骤5，比较每次记录的所述反射角，以评估MEMS器件的密封性能。

【技术特征摘要】
1.一种MEMS器件的测量方法，其特征在于，包括：步骤1：提供一MEMS器件，所述MEMS器件由上至下依次由第一晶片、第二晶片和第三晶片键合而成，所述第二晶片中具有一MEMS装置，所述第一晶片和第三晶片通过MEMS装置互通形成有空腔；步骤2：使所述空腔区域对应的第一晶片薄膜厚度减薄；步骤3：将减薄后的MEMS器件放入一气压量测仪中，所述气压量测仪设置有一光学传感器，所述空腔对应的第一晶片表面与所述光学传感器面对面放置；步骤4：所述气压量测仪中送入一预定气压，所述预定气压大于所述空腔中的气压；步骤5：经过一预定时间后，通过所述光学传感器记录来自于所述空腔对应的第一晶片表面的光的反射角；步骤6：重复步骤5，比较每次记录的所述反射角，以评估MEMS器件的密封性能，当每次记录的所述反射角大于0度且相同时，所述空腔区域对应的第一晶片薄膜沿所述空腔的方向向下弯曲，MEMS器件具有紧密的密封性能；当每次记录的所述反射角不相同时，所述空腔区域对应的第一晶片薄膜沿所述空腔的方向由向下弯曲逐渐变为不弯曲，MEMS器件不具有紧密的密封性能。2.如权利要求1所述的MEMS器件的测量方法，其特征在于：所述第一晶片和第二晶片的键合方式为熔融键合。3.如权利要求1所述的MEMS器件的测量方法，其特征在于：所述第二晶片和第三晶片的键...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘玮荪，
申请(专利权)人：上海宏力半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：