封装至少一个微电子装置的方法制造方法及图纸

一种封装至少一个微电子装置（100）的方法，至少包括以下步骤：将微电子装置封装在相对于空气气密地密封的腔（104）中，腔的覆盖物包括对于至少一种惰性气体（110）来说能渗透的至少一个壁（109）；通过对于惰性气体来说能渗透的壁将惰性气体注入到腔中；相对于空气和注入到腔中的惰性气体气密地密封所述腔。

【技术实现步骤摘要】
封装至少一个微电子装置的方法
本专利技术涉及一种将诸如MEMS（微机电系统）、NEMS（纳米机电系统）、MOEMS（微光机电系统）、或NOEMS（纳光机电系统）型微系统的至少一种微电子装置（microelectronicdevice，微电子器件）封装在密封腔中的方法，至少一种惰性气体以受控压力封闭在所述密封腔中。
技术介绍
诸如MEMS类型装置的微电子装置的封装首先能够提供保护以免受外部元素（湿度、颗粒污染、诸如氧或其他非中性气体的反应性元素），并且其次能够控制施加于封装有微电子装置的腔中的气氛（周围气体的压力、性质等）。例如，如果想正确发挥功能，陀螺仪类型的装置通常必须封装在真空的环境中（例如在约10-1至10-3毫巴（mbar）之间的压力下）。对于RF（RadioFrequency，射频）开关型装置，寻求在“中性”气体环境中在约等于大气压力的压力下的封装，例如以便避免开关触点区域的氧化。在这种情况下，N2、Ar或He类型的气体必须用来封装这种类型的装置。在气密地密封（腔形成于彼此结合的两个基板之间）而利用覆盖物的传送对MEMS装置进行封装的情况下，封装有该装置的腔中的气体压力和性质的控制取决于具有以下能力的晶片结合机的使用：-在使两个基板接触和密封之前控制晶片结合机室内的压力；-将例如氮或氩的中性气体以受控压力注入到晶片结合机室中。在该封装期间，首先在晶片结合机室之内或之外将形成有装置的第一基板和待形成腔的覆盖物的第二基板彼此对齐。在该两个基板加载到晶片结合机室中时，支撑件机械地保持该两个基板彼此在直线上。这两个基板通过垫片彼此隔开且彼此不接触。然后在晶片结合机室中形成真空，以冲洗出存在于两个基板之间的所有空气。等于所需封装压力的设定压力被施加于室中。同时，将中性气体以受控压力注入到晶片结合机室中，并且使这两个基板彼此接触且气密地密封，从而形成了封装有该装置的腔。当这种封装被应用以集体地形成封装有多个装置的多个腔时，在不同的腔中不可能具有不同的气氛（压力等）。在薄层包装（形成在基板与用于形成覆盖物的薄层之间的腔）被用来封装所述装置的情况下，更难控制腔中的气氛。因此，这种封装包括应用以下步骤：-有基板上沉积和成型牺牲层，用于覆盖所述装置，-沉积称为保护层的薄层，该薄层例如包括半导体，诸如硅、氧化物或氮化物，该薄层将形成覆盖物且将覆盖所述牺牲层；-蚀刻保护层以形成穿过保护层的释放孔，-穿过释放孔蚀刻牺牲层，-通过沉积薄层气密地密封释放孔，该薄层例如包括诸如硅、氧化物、氮化物的半导体或诸如钛（Ti）或铝（Al）的金属。用于气密地密封释放孔的步骤是使用PECVD（等离子体增强化学气相沉积）或PVD（物理气相沉积）类型的沉积设备来实现的，所述设备仅能在受限制的压力范围（通常小于5毫巴）内操作。因此不可能使需要超过5毫巴压力（例如在1巴和5毫巴之间）的微电子装置的封装正确发挥功能。解决这个问题的一种解决方案包括将能够在腔已被气密地密封之后排气的材料引入腔，从而增加了施加于腔中的压力。但是，在这种情况中，腔中获得的剩余压力（换句话说，在该排气之后实现的最终压力）的值很难控制。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是披露一种用于封装至少一个微电子装置的方法，使得能够在封装有所述装置的腔内产生包含对于装置来说是不反应的至少一种气体的气氛，且对腔中的该气体压力进行非常好的控制，该压力可根据所设想的应用而大于或小于5毫巴。为了实现该目的，本专利技术公开了一种封装至少一个微电子装置的方法，至少包括以下步骤：-将微电子装置封装在对于空气来说气密地密封或者不透气的腔中，且所述腔包括对于至少一种惰性气体来说能渗透的至少一个壁，-通过对于惰性气体来说能渗透的壁将惰性气体注入到腔中，-相对于空气和注入到腔中的惰性气体气密地密封所述腔。本说明书中的术语“惰性气体”代表与元素周期表中的18族的化学元素对应的气体或多种气体的混合物，换句话说，代表氦和/或氖、和/或氩和/或氪和/或氙和/或氡，也称为稀有气体或化学惰性气体。该方法有利地用于包含氖和/或氦和/或氩的惰性气体，特别是由于这些气体的分子的尺寸小，便于它们通过能渗透的壁。因此，从相对于空气气密地密封且其至少一个壁对于与微电子装置不反应的至少一种气体来说能完全地或部分地渗透的腔开始，该不反应的气体通过能渗透的壁被引入到腔中，以便准确地获得腔中所需的剩余压力。然后，例如，通过沉积对于该气体不能渗透的阻挡层而使所述腔相对于空气和该气体气密地密封，以维持和稳定所述腔中所获得的最终压力。因此，根据专利技术的方法取决于这样的事实，即，一些材料（包括用于形成腔的能渗透的壁的材料）仅对于一种或几种惰性气体（尤其是氦和/或氖和/或氩）是能渗透的，而对于空气是不能渗透的或不透气的。该封装方法可以用来形成一个或多个微电子装置的独立的封装，换句话说，部件级别的封装（例如在切割基板之后（所述装置在所述基板上形成独立的芯片）），或者该封装方法可以用来形成在单个基板上的多个微电子装置的同时集体封装。在集体封装的情况下，该方法可以在不同的腔中产生不同的气氛。根据本专利技术的封装方法可产生以下结果：一旦已经使腔相对于空气和注入的惰性气体气密地密封，则腔内的压力从大气压力或甚至数巴（severalbar）变化到高真空（例如到约10-4毫巴）。腔的覆盖物可包括对于至少一种惰性气体能渗透的壁。该配置便于惰性气体注入腔中，例如如果该注入是通过腔的上壁进行的话。用于将微电子装置封装在相对于空气气密地密封的腔中的步骤可有利地在真空条件下进行，例如在约10-4毫巴至10-5毫巴之间、或小于10-5毫巴的压力下进行，以减少腔中的反应性残留气体的量。微电子装置可以是MEMS和/或NEMS和/或MOEMS和/或NOEMS类型的。根据本专利技术的封装方法可以有利地用于封装惯性式（inertialtype）MEMS和/或NEMS装置，例如加速度计或陀螺仪，或射频式装置，例如BAW（体声波）滤波器。惰性气体可以是氦和/或氖、和/或氩，和/或惰性气体能渗透的壁可包括半导电的氧化物（如SiO2）和/或半导体氮化物（例如SiN或Si3N4）和/或玻璃。惰性气体能渗透的壁特别地可包括硼硅酸盐类型的玻璃，例如“Pyrex”、或石英玻璃或“硼浮（borofloat，高硼硅）”玻璃。微电子装置可通过以下步骤封装在腔中：-在至少一个第一基板上形成微电子装置，-将至少一个第二基板结合于第一基板，形成相对于空气气密地密封的腔，惰性气体能渗透的壁由第二基板的部分形成。在这种情况下，腔的覆盖物对应于第二基板的至少所述部分。可通过对空气和惰性气体来说不能渗透的至少一层材料的至少一个沉积使腔相对于空气和惰性气体气密地密封，从而至少覆盖所述第二基板的形成对于惰性气体来说能渗透的壁的部分。微电子装置在腔中的封装可包括以下步骤：-在至少一个第一基板上形成微电子装置，-使牺牲材料的至少一部分覆盖所述微电子装置，-在第一基板上沉积至少一个保护层，覆盖牺牲材料的所述部分，且包括对于空气来说不能渗透的至少一种材料，-穿过保护层形成至少一个开口，形成到达牺牲材料的所述部分的至少一个通道，-通过穿过保护层形成的开口蚀刻牺牲材料的所述部分，-用对于空气来说不能渗透的至少一种材料封闭开口，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种封装至少一个微电子装置（100）的方法，至少包括以下步骤：?将所述微电子装置（100）封装在相对于空气气密地密封的腔（104、126）中，所述腔（104、126）的覆盖物包括对于至少一种惰性气体（110）来说能渗透的至少一个壁（109、128），?通过对于所述惰性气体（110）来说能渗透的所述壁（109、128）将所述惰性气体（110）注入到所述腔（104、126）中，?使所述腔（104、126）相对于空气和注入到所述腔（104、126）中的所述惰性气体（110）气密地密封。

【技术特征摘要】
2012.07.31 FR 12574181.一种封装至少一个微电子装置(100)的方法，至少包括以下步骤：-将所述微电子装置(100)封装在相对于空气气密地密封的腔(104、126)中，所述腔(104、126)的覆盖物包括对于至少一种惰性气体(110)来说能渗透的至少一个壁(109、128)，-通过对于所述惰性气体(110)来说能渗透的所述壁(109、128)将所述惰性气体(110)注入到所述腔(104、126)中，-使所述腔(104、126)相对于空气和注入到所述腔(104、126)中的所述惰性气体(110)气密地密封，以及-在所述微电子装置(100)在所述腔(104，126)中的封装与所述惰性气体(110)向所述腔(104，126)中的注入之间，使得对于所述惰性气体(110)来说不能渗透的材料的至少一个部分(114，131)部分地覆盖对于所述惰性气体(110)来说能渗透的所述壁(109)。2.根据权利要求1所述的封装方法，其中，所述惰性气体(110)是氦和/或氖、和/或氩，并且/或者其中，对于所述惰性气体(110)来说能渗透的所述壁(109、128)包括半导体氧化物和/或半导体氮化物和/或玻璃。3.根据权利要求1或2所述的封装方法，其中，所述微电子装置(100)在所述腔(104)中的封装包括以下步骤：-在至少一个第一基板(102)上形成所述微电子装置(100)，-将至少一个第二基板(106)结合于所述第一基板(102)，形成相对于空气气密地密封的腔(104)，对于所述惰性气体(110)来说能渗透的所述壁(109)由所述第二基板(106)的部分(107)形成。4.根据权利要求3所述的封装方法，其中，通过对于空气和所述惰性气体(110)来说不能渗透的材料的至少一个层(112)的至少一个沉积使所述腔(104)相对于空气和所述惰性气体(110)气密地密封，从而至少覆盖所述第二基板(106)的部分(107)，所述部分(107)形成对于所述惰性气体(110)来说能渗透的所述壁(109)。5.根据权利要求1或2所述的封装方法，其中，所述微电子装置(100)在所述腔(126)中的封装包括以下步骤：-在至少一个第一基板(102)上形成所述微电子装置(100)，-使牺牲材料的至少一部分(120)覆盖所述微电子装置(100)，-在所述第一基板(102)上沉积至少一个保护层(122)，覆盖牺牲材料的所述部分(120)且包括对于空气来说不能渗透的至少一种材料，-穿过所述保护层(122)形成至少一个开口(124)，从而形成到达牺牲材料的所述部分(120)的通道，-通过穿过所述保护层(122)形成的所述开口(124)蚀...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯特凡娜·尼古拉斯，格扎维埃·贝林，
申请(专利权)人：法国原子能及替代能源委员会，
类型：发明
国别省市：