[发明专利]基于吸气剂薄膜的混合晶圆级真空封装方法及结构

说明书

本发明提供一种基于吸气剂薄膜的混合晶圆级真空封装方法及结构，该方法包括步骤：a）提供一垫片、一衬底片及一盖片，于所述垫片中形成芯片封装腔；b）键合所述垫片及所述衬底片；c）将待封装芯片通过键合结构键合于所述衬底片；d）提供吸气剂，并将所述吸气剂固定于朝向所述芯片封装腔的盖片表面；e）键合所述盖片及所述垫片并激活吸气剂。本发明基于MEMS技术制作封装腔体，将非致冷红外探测器芯片置于芯片封装腔内完成真空封装，有利于保护非致冷红外探测器芯片上脆弱的微结构，且具有了圆片级封装的效率；采用吸气剂薄膜维持腔体的真空度，可降低真空封装的体积；只对已通过测试的非致冷红外探测器芯片进行真空封装，降低了封装成本。

技术领域

本发明涉及一种混合晶圆级真空封装方法及结构，特别是涉及一种基于吸气剂薄膜的混合晶圆级真空封装方法及结构。

背景技术

红外探测技术是现代核心军事技术之一，具有探测距离远、抗干扰能力强、可全天候工作的优点。随着红外成像技术的发展与成熟，其在民用领域的应用也越来越广泛。

按照工作原理红外探测器可分为量子型和非致冷两大类。量子型红外探测器灵敏度高，一般需要致冷，价格较高。非致冷红外探测器灵敏度稍低，无需致冷，性价比较高。这种非致冷红外探测器按照信号读取方式，又可分为电读出和光读出两大类。以氧化钒、非晶硅为代表的电读出方式的红外探测器居于主流地位，已成功实现了商业化。光学读出方式的红外探测器无需复杂的读出电路，探测灵敏度高，制作难度相对较低，具有高性价比的潜质，目前已有产品进入市场。

为了实现高性能，非致冷红外探测器需要真空封装。传统的真空封装方法是采用金属管壳进行封装，一般包括金属管座和红外滤波片，这种真空封装方式效率稍低；晶圆级真空封装是在完成对整个圆片的真空封装后再切片，提高了封装效率，但由于待封装芯片成品率的原因，封装了一些性能差的芯片，浪费了部分价格昂贵的红外滤波片。

针对上述问题，本发明提出了一种基于吸气剂薄膜的非致冷红外探测器的混合晶圆级真空封装方法，就是将已通过检测的待封装芯片置于制作好的封装腔体片中完成真空封装，一方面提高了封装效率，另一方面保证了红外滤光片的利用率，降低了封装成本。

本发明所提出的真空封装方法及结构除了适合热型红外探测器芯片外，同样也适合微机械陀螺芯片、加速度计芯片、谐振器芯片、场发射器件芯片、压力传感器芯片和光微机械器件芯片等需要真空封装的微机械传感器和执行器。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于吸气剂薄膜的混合晶圆级真空封装方法及结构，以提高器件的封装效率，降低封装难度和成本。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于吸气剂薄膜的混合晶圆级真空封装方法，包括以下步骤：

a)提供一垫片、一衬底片及一盖片，于所述垫片中形成芯片封装腔；

b)键合所述垫片及所述衬底片形成封装腔体；

c)提供一已通过测试的待封装芯片，将所述已通过测试的待封装芯片通过键合结构键合于所述衬底片，或将所述已通过测试的待封装芯片通过键合结构键合于所述盖片；

d)提供吸气剂，并将所述吸气剂固定于朝向所述封装腔的盖片表面；

e)提供一真空设备，将所述封装腔体和盖片对准后，进行抽真空、激活吸气剂及加热加压，通过键合结构键合所述盖片及所述垫片。

作为本发明的基于吸气剂薄膜的混合晶圆级真空封装方法的一种优选方案，步骤a)中还包括于所述垫片中形成真空缓冲腔的步骤，且所述真空缓冲腔位于所述芯片封装腔的外围区域。