[发明专利]MEMS芯片圆片级封装方法及其单片超小型MEMS芯片

权利要求书

1.MEMS芯片圆片级封装方法，步骤为：

（1）硅穿孔圆片形成：在第一圆片上蚀刻出槽，槽中填入绝缘材料；在第一圆片上蚀刻出上腔体，上腔体深度为1～5 μm，制得硅穿孔圆片；

（2）第一键合圆片形成：将硅穿孔圆片与第二圆片键合在一起，磨削第二圆片形成MEMS层，并在MEMS层上蚀刻出MEMS结构，形成第一键合圆片；

（3）盖板圆片形成：在第三圆片上蚀刻出下腔体，并在第三圆片上制作密封材料层，形成盖板圆片；

（4）第二键合圆片形成：将制得的第一键合圆片与盖板圆片通过密封材料层键合在一起，MEMS结构位于上腔体与下腔体围成的密封腔内；磨削硅穿孔圆片，露出槽，形成隔离沟，隔离沟将硅穿孔层分为密封区、垂直电极和导电柱，MEMS结构通过键合块与导电柱电连接，从而形成第二键合圆片；

（5）MEMS圆片形成：在第二键合圆片上淀积绝缘层，绝缘层上蚀刻出通孔，在绝缘层上淀积并图形化金属导线层，同时，通孔中也淀积有金属导线；然后在金属导线层上淀积绝缘材料作为钝化层，在钝化层上淀积金属层作为屏蔽金属层，蚀刻屏蔽金属层和钝化层形成压焊窗口，形成MEMS圆片；

（6）单片超小型MEMS芯片形成：切割MEMS圆片，形成单片超小型MEMS芯片。

2.根据权利要求1所述的MEMS芯片圆片级封装方法，其特征在于：步骤（1）所述第一圆片是重掺杂硅圆片。

3.根据权利要求1或2所述的MEMS芯片圆片级封装方法，其特征在于：步骤（2）所述第二圆片是重掺杂硅圆片。

4.根据权利要求3所述的MEMS芯片圆片级封装方法，其特征在于：步骤（3）所述第三圆片是重掺杂硅圆片。

5.根据权利要求1所述的MEMS芯片圆片级封装方法，其特征在于：步骤（3）所述密封材料层是SiO₂、低温玻璃或有机绝缘材料。

6.根据权利要求1所述的MEMS芯片圆片级封装方法，其特征在于：步骤（3）所述密封材料层是导电金属或合金。

7.根据权利要求1所述的MEMS芯片圆片级封装方法，其特征在于：步骤（5）还可以图形化屏蔽金属层，使屏蔽金属层分布在导电柱和垂直电极正上方。

8.单片超小型MEMS芯片，由盖板、MEMS层和硅穿孔层键合而成，盖板上至少有一个开口向上的下腔体，硅穿孔层上至少有一个开口向下的上腔体，上腔体、下腔体与MEMS层共同围成密封腔，MEMS结构位于密封腔内，盖板与MEMS层间有键合材料层，其特征在于：

所述上腔体的深度为1～5 μm；

所述硅穿孔层上刻蚀有隔离沟，隔离沟内填充绝缘材料，隔离沟将硅穿孔层分为密封区、垂直电极和导电柱，MEMS结构通过键合块与导电柱电连接；

硅穿孔层外表面至少有一层绝缘层，绝缘层上开有通孔，绝缘层上至少有一层图形化的金属导线层，金属导线层通过绝缘层上的通孔与导电柱和垂直电极电连接；

所述绝缘层上至少有一层钝化层，金属导线层包裹在钝化层中，钝化层上至少有一个压焊窗口；

钝化层上至少有一层屏蔽金属层。

9.根据权利要求8所述的单片超小型MEMS芯片，其特征在于：所述屏蔽金属层覆盖整个钝化层。

10.根据权利要求8所述的单片超小型MEMS芯片，其特征在于：所述屏蔽金属层位于垂直电极和导电柱正上方。