[发明专利]用于MEMS结构的晶片级封装的方法和系统

说明书

技术领域

本发明一般地涉及制造对象。更具体地，本发明提供了用于将MEMS结构密闭地(hermetically)密封在封装中的方法和结构。仅作为示例，本发明已被用于利用晶片级封装处理对MEMS谐振器进行密闭密封。该方法和结构也可用于其他微机电系统技术，例如其他传感器、检测器等。

背景技术

微机电系统(MEMS)在包括显示器、加速计和传感器在内的各种应用领域中得到利用。MEMS一般是利用诸如沉积、刻蚀、键合等半导体处理技术制造的。由于这些处理的小尺寸，器件的一些部分被微加工以形成MEMS的各种组件。结果，MEMS结构的各种固定和可动组件(电组件和机械组件两者)是由MEMS制造技术提供的。

MEMS结构的封装一般是通过将MEMS结构置于惰性环境中并将封装结构粘合到支持该MEMS结构的衬底上来执行的。封装结构的形状通常像开口盒子，开口侧朝下安装，从而提供围绕MEMS结构的开放空间，以使得MEMS结构的元件可根据特定应用而适当运动。与这种封装结构的侧面相关联的厚度对密度产生限制，该密度是用于对封装进行包封的。此外，一些封装处理在器件级对MEMS结构进行封装，单个封装结构包封单个MEMS结构。这种处理涉及大量时间和/或劳动来将每个MEMS结构个体地密封在封装中。

因此，本领域需要用于封装MEMS结构的改进的方法和系统。

发明内容

根据本发明，提供了用于制造对象的技术。更具体地，本发明提供了用于将MEMS结构密闭地密封在封装中的方法和结构。仅作为示例，本发明已适用于利用晶片级封装处理对MEMS谐振器进行密闭密封。该方法和结构也可用于其他微机电系统技术，例如其他传感器、检测器等。

根据本发明的一个实施例，提供了一种为耦合到衬底的MEMS结构形成封装的方法。该方法包括在衬底上沉积包封材料和对包封材料进行图案化以形成多个被包封结构。该方法还包括在衬底上沉积第一覆盖层和在第一覆盖层中形成一个或多个释放孔图案。该方法还包括去除包封材料和沉积第二覆盖层。

根据本发明的另一实施例，提供了一种用于MEMS结构的封装。该封装包括耦合到衬底的MEMS结构和与MEMS结构相邻并从衬底延伸到预定距离的腔区域。该封装还包括第一密封层，该第一密封层具有与衬底接合的第一部分和布置在腔区域之上的第二部分。该封装还包括第二密封层，该第二密封层具有与第一密封层的第一部分接合的第一部分和与第一密封层的第二部分接合的第二部分。

使用本发明比传统技术获得了许多益处。例如，在根据本发明的一个实施例中，密闭密封的MEMS谐振器封装的形状因数小于传统技术提供的形状因数。此外，本发明的实施例利用良好发展的集成电路处理技术来制造封装结构，从而降低成本并改善封装可靠性。取决于实施例，存在这些益处中的一个或多个。参考以下的详细描述和附图，可更全面的认识本发明的各种其他目的、特征和优点。

附图说明

图1A是根据本发明一个实施例的MEMS谐振器的一部分的简化透视图；

图1B是图1A所示的MEMS谐振器的简化剖视图；

图2是根据本发明一个实施例在第一形成阶段的MEMS封装的简化剖视图；

图3是根据本发明一个实施例在第二形成阶段的MEMS封装的简化剖视图；

图4是根据本发明一个实施例在第三形成阶段的MEMS封装的简化剖视图；

图5是根据本发明一个实施例在第四形成阶段的MEMS封装的简化剖视图；

图6是根据本发明一个实施例在第五形成阶段的MEMS封装的简化剖视图；以及

图7是图示出根据本发明一个实施例的制造密闭密封封装的方法的简化流程图。

具体实施方式

图1A是MEMS谐振器的一部分的简化透视图。MEMS谐振器100包括可动结构110，可动结构110机械地耦合到一个或多个挠性构件112。可动结构110机械地响应于利用驱动电极120提供的电信号。传感电极122又电响应于可动结构110的机械振动。尽管图1中未图示，但是CMOS衬底为谐振器结构120提供机械支持。此外，CMOS衬底向谐振器结构提供电输入并从谐振器结构接收电输出。在整个本说明书中且更具体地在下面提供了与CMOS衬底有关的其他讨论。