[实用新型]一种真空封装的超薄MEMS芯片

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种芯片加工方法，尤其涉及一种真空封装的超薄MEMS芯片加工方法。

背景技术

随着智能手机、平板电脑等智能网络终端的功能越来越丰富，其集成传感器种类的数量也越来越多，由此，对各种传感器的尺寸要求也越来越严格。此外，对于微型陀螺仪来说，稳定的高真空封装也是研发过程中必须认真考虑的问题之一。

通常，MEMS陀螺仪主要由三部分结构组成，即衬底层、传感器结构层和封盖层，三层结构直接叠加后的厚度一般在800um左右，基于此封装后的厚度对于上述提到的便携式产品来说，很难轻易满足要求。同时，由于一些成熟工艺中某些流程的局限性，一个是，由于衬底与传感器层的运动部件之间的空隙过于狭小和难以精确控制，导致传感器层的运动部件的三维运动空间不足；另一个是，导致传感器的机电结构设计受到严重约束，使某些重要的电连接结构只能安排在传感器结构的外围，这样就不能根据需求做灵活的结构安排，对器件尺寸的减小、性能的提升和系统设计的简化都提出的严峻的挑战。

实用新型内容

本实用新型的目的是解决现有技术中的问题，提供一种真空封装的超薄MEMS芯片。

本实用新型的技术方案是：一种真空封装的超薄MEMS芯片，包括：

衬底层，在所述衬底层的表面设置有走线，在走线的表面设置有多个衬底锚点、用于增加真空封装稳定性的金属框架、使衬底层接地的电连接通孔以及外接引脚；

结构层，在结构层的表面刻蚀有凹槽，并设置多个用于与衬底锚点电连接的结构锚点以及用于分解外力、划片对准标记的支撑锚点；

以及封盖层，其上刻蚀有封盖凹槽，在所述封盖凹槽内生长有氧化硅材料层，在封盖层的两端设置有图形化的玻璃浆；

结构层通过结构锚点与衬底层的衬底锚点电连接，所述封盖层通过玻璃浆与所述衬底层真空封装一体。

所述走线为单层或多层走线。

所述结构层的表面刻蚀有0～30um深的凹槽。

所述金属框架上图形化出多个矩形排列的2*10μm²小孔。

本实用新型具有如下有益效果：

1）降低了高真空封装时产生的应力对器件性能影响。通过在结构层做双面加工来制作电连接和传感器结构，由于都是在一层硅材料做物理加工，因此，不会产生过多的应力影响。

在衬底层只需要一层图形化的走线，即使根据需要布局多层走线，也会因为无需刻蚀凹槽，而避免增加器件在经过几道工艺后产生的过多应力，对传感器本身的产率会产生积极的效果。

利用廉价的湿法刻蚀技术制作封盖层，并利用稳定的玻璃浆真空封装工艺，将封盖层直接与衬底层封装在一起，大大提高了封装的成功率。

2）降低走线对微机电结构设计的约束。本实用新型中结构层的电连接结构直接通过锚点利用金-金共晶键合直接连接到衬底对应的位置，提高了微机电结构设计的灵活性。

附图说明

图1为本实用新型中标准晶圆材料的剖视图；

图2为本实用新型中衬底层的剖视图；

图2a为本实用新型中金属框架的俯视图；

图2b为本实用新型中衬底层的剖视图；

图3为本实用新型中衬底层和结构层键合后的剖视图；

图4为图3键合后结构层减薄后的剖视图；

图5为本实用新型中结构层刻蚀出传感器结构后的剖视图；

图6为本实用新型中封盖层的结构示意图；

图7为本实用新型中封装后的双芯片剖视图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、技术特征、实用新型目的与技术效果易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

如图6：一种真空封装的超薄MEMS芯片，包括：

衬底层100，在衬底层100的表面设置有单层或多层走线101，在走线101的表面设置有多个衬底锚点102、用于增加真空封装稳定性的金属框架、使衬底层100接地的电连接通孔以及外接引脚104，所述金属框架上图形化出多个矩形排列的2*10μm²小孔103，如图2、2a所示；

结构层200，在结构层200的表面刻蚀有0～30um深的凹槽201，并设置多个用于与衬底锚点102电连接的结构锚点202以及用于分解外力、划片对准标记的支撑锚点203；

以及封盖层300，其上刻蚀有封盖凹槽301，在所述封盖凹槽301内生长有氧化硅材料层302，在封盖层300的两端设置有图形化的玻璃浆；