[发明专利]一种MEMS圆片级真空封装结构及其制作方法

权利要求书

1.一种MEMS圆片级真空封装结构，其特征在于：包括硅盖板(100)和带可动结构(201)的MEMS圆片(200)；

所述硅盖板(100)的下表面加工有N个用于容纳所述可动结构(201)的凹槽(101)，凹槽(101)的底部覆盖一层吸气剂薄膜(106)；硅盖板(100)上加工有M个通孔(102)，通孔(102)中填充导电材料(104)，所述导电材料(104)的上端分别与硅盖板(100)的上表面平齐；通孔(102)的侧壁、硅盖板(100)的下表面上除凹槽(101)以外的区域以及硅盖板(100)的上表面均设置有绝缘层(103)，所述硅盖板(100)下表面绝缘层上加工有金属键合区(105)；

硅盖板(100)通过金属键合区(105)与MEMS圆片(200)进行圆片键合，形成真空封装结构，所述导电材料(104)一端与MEMS圆片(200)的焊盘连接，另一端引出用于与外部电路连接的金属连线(303)；其中M、N为大于1的自然数。

2.根据权利要求1所述的一种MEMS圆片级真空封装结构，其特征在于：所述硅盖板(100)的厚度为100μm—800μm。

3.根据权利要求1所述的一种MEMS圆片级真空封装结构，其特征在于：所述凹槽(101)深度不超过硅盖板(100)厚度的4/5，长度和宽度至少比所述可动结构大50μm。

4.根据权利要求1所述的一种MEMS圆片级真空封装结构，其特征在于：所述通孔(102)直径为30μm—300μm。

5.根据权利要求1所述的一种MEMS圆片级真空封装结构，其特征在于：所述硅盖板(100)为电阻率大于1Ω·cm的P型或N型的双面抛光硅片。

6.根据权利要求1所述的一种MEMS圆片级真空封装结构，其特征在于：所述绝缘层为SiO₂或Si₃N₄。

7.根据权利要求1所述的一种MEMS圆片级真空封装结构，其特征在于：所述金属键合区(105)为单层或多层AuSn制成的金属薄膜，厚度为1μm至5μm。

8.根据权利要求1所述的一种MEMS圆片级真空封装结构，其特征在于：所述导电材料(104)为Cu或Au。

9.一种如权利要求1所述MEMS圆片级真空封装结构的制作方法，其特征在于包括以下步骤：

(9.1)选择硅片作为硅盖板(100)，并将所选硅片进行双面抛光；

(9.2)选择硅盖板(100)的下表面作为键合面，采用湿法腐蚀或干法刻蚀技术在硅盖板键合面制作出N个凹槽(101)；

(9.3)在步骤(9.2)处理过的硅盖板(100)上制作出M个垂直通孔(102)，利用金属薄膜淀积工艺在通孔(102)的侧壁、硅盖板(100)的键合面上除凹槽(101)以外的区域以及硅盖板(100)的上表面生长一层绝缘层(103)，利用电镀技术在通孔(102)内部填充导电材料(104)，然后在硅盖板(100)上表面进行化学机械抛光，以保证导电材料(104)的上端与硅盖板(100)上表面平齐；

(9.4)利用金属薄膜淀积工艺在硅盖板(100)键合面的绝缘层(103)上形成金属薄膜层，然后再利用光刻和刻蚀工艺，在金属薄膜层上形成金属键合区(105)；

(9.5)利用薄膜淀积工艺在凹槽(101)底部生长一层吸气剂薄膜；

(9.6)将硅盖板(100)通过金属键合区(105)与事先制作好的带可动结构(201)的MEMS圆片(200)的金属区在真空环境中进行硅-金属-硅圆片键合，同时激活吸气剂，形成稳定的真空封装结构；

(9.7)采用硅通孔互联技术，将硅盖板(100)上导电材料(104)的一端与带可动结构的MEMS圆片(200)的焊盘连接；

(9.8)利用金属薄膜淀积工艺在硅盖板(100)上表面的绝缘层(103)上形成金属薄膜层，然后再利用光刻和刻蚀工艺在该金属薄膜层上制作出与导电材料(104)的另一端连接的金属连线(303)。

10.根据权利要求9所述的制作方法，其特征在于：所述步骤(9.6)中，在真空环境中进行硅-金属-硅圆片键合时的温度为400℃，气压为100mBar到1E-6mBar。