[发明专利]芯片层叠塑料封装的MEMS惯性器件的开封方法

说明书

本发明公开了一种能够暴露器件中加速度计MEMS、陀螺仪MEMS及ASIC芯片的芯片层叠塑料封装的MEMS惯性器件的开封方法。该开封方法包括如下获得器件的初步内部结构信息、获得空腔位置及芯片的详细分布情况信息，并根据详细分布情况信息，对于ASIC芯片在上层且加速度计MEMS及陀螺仪MEMS在下一层以及ASIC芯片在下层且加速度计MEMS及陀螺仪MEMS在上层的叠层结构的MEMS惯性器件分别进行化学腐蚀处理后检查分析，可以将加速度计MEMS、陀螺仪MEMS及共用的ASIC芯片等分别暴露出来，并且可以保证封装空腔内的器件结构完好无损，满足芯片层叠塑料封装的MEMS惯性器件的内部目检的需求。

技术领域

本发明涉及惯性技术领域，尤其是涉及一种芯片层叠塑料封装的MEMS惯性器件的开封方法。

背景技术

惯性技术是导航定位、制导控制、稳瞄稳像、姿态测量的核心技术，惯性陀螺仪和加速度计的技术状态是表示惯性技术的基础。其中，陀螺仪用于测量运动体的角速度，加速度计用于测量运动体的加速度。MEMS(Micro Electro Mechanical System，微电子机械系统)惯性器件是指敏感结构采用微加工手段加工的微机械陀螺仪和微加速度计。MEMS惯性器件因具有体积小、重量轻、功耗低、可大批量生产、成本低、抗过载能力强等一系列优点而得到广泛应用。

在以硅为基础的MEMS加工技术中，需要对加速度计、陀螺仪等微机械的可动器件结构部分实施保护，这种保护的方法就是在器件上方采用空腔封帽硅片保护结构，通过硅硅直接键合、阳极键合、铝锗薄膜键合、玻璃熔融键合等表面键合技术，使器件硅片和封帽硅片密闭结合在一起。这种芯片层叠塑料的封装结构的MEMS惯性器件将加速度计MEMS、陀螺仪MEMS及共用ASIC(Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路)芯片等集成在一个封装里面，既提供了器件与外界环境交互作用的通道，也使微机械的器件结构和外部环境得到隔离，保护器件敏感结构不因外界作用而损坏，使器件性能保持稳定。通常，芯片层叠塑料封装的MEMS惯性器件中的加速度计MEMS、陀螺仪MEMS会制作于空腔中，之后加上封帽硅片形成保护腔，而它们的共用ASIC芯片则是置于封帽硅片上方或是下方，形成层叠结构。各层芯片通过引线键合的方式与外界实现电连接。

为了确保MEMS惯性器件的应用可靠性，研发过程中或使用前，需根据标准对器件进行内部目检。内部目检前的样品开封应避免损坏封装内部结构。由于MEMS的封装比微电子封装更为复杂，并且没有统一的标准，不同的MEMS器件封装差别很大。采用芯片层叠塑料封装的MEMS惯性器件结构特殊，除具有悬臂梁、梳齿等可动微结构，封装中还含有空腔及上下层的层叠结构，这些特点给传统开封方法带来了极大的困难。利用传统的、用于塑封集成电路的化学腐蚀开封方法，通过发烟硝酸或浓硫酸等对塑封材料有高效分解作用的化学腐蚀液刻蚀，能够将ASIC芯片上方的塑封材料局部腐蚀去除，暴露出封装结构中的ASIC芯片并观察分析。但是化学腐蚀液无法腐蚀硅，因此无法将封帽硅片直接腐蚀去除，无法暴露封帽硅片所形成空腔中的加速度计MEMS及陀螺仪MEMS，因而也就无法对它们进行观察分析。而对ASIC芯片置于封帽硅片下方的，用塑封集成电路的化学腐蚀刻蚀方法将MEMS惯性器件的外部塑封材料去除之后，得到的则是封帽硅片的背部，也无法观察到其形成的空腔内的加速度计MEMS及陀螺仪MEMS。

为了解决芯片层叠塑料封装的MEMS惯性器件封装复杂、开封难的问题，需要一种针对该类型封装结构特点的MEMS惯性器件开封技术，以弥补传统开封技术的不足，为此类型封装器件的内部目检提供技术支撑。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够暴露器件中加速度计MEMS、陀螺仪MEMS及ASIC芯片的芯片层叠塑料封装的MEMS惯性器件的开封方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下。

一种芯片层叠塑料封装的MEMS惯性器件的开封方法，包括如下步骤：