[发明专利]MEMS器件的封装方法及微执行器的制备方法

说明书

本发明公开了一种MEMS器件的封装方法，包括在第一衬底的第一表面上刻蚀形成盲孔；在所述盲孔内制作形成导电柱；在所述第一表面上制作形成第一布线层，所述第一布线层与所述导电柱接触；对所述第一衬底的与所述第一表面相对的第二表面进行刻蚀，直至使所述盲孔成为通孔且使所述导电柱暴露；在所述第一布线层上制作形成第一键合环；在第二衬底上制作形成MEMS器件以及与所述MEMS器件连接的器件导出线；在所述第二衬底上制作形成第二键合环，所述第二键合环与所述器件导出线连接；键合所述第一键合环和所述第二键合环。该封装方法加工效率高，封装成本低，连线的长度较短，大大缩短了信号的传输路径，减小了器件与外界电路之间的电阻。

技术领域

本发明涉及微机电系统(MEMS)器件领域，尤其涉及一种MEMS器件的封装方法及微执行器的制备方法。

背景技术

微机电系统(MEMS)包括多个功能单元，涉及学科和应用领域十分广泛，对其做一个系统的分类是比较困难的。根据组成单元的功能不同，MEMS大体可以分为微传感器、微执行器、微结构以及包括多个单元的集成系统。根据加工的材料分类，MEMS加工技术主要包括硅基和非硅基两种加工技术。现在微机电系统已经远远超越了“机”和“电”的概念，将处理热、光、磁、化学、生物等结构和器件通过微纳加工工艺制造在芯片上，并通过与电路的集成甚至相互间的集成来构筑复杂微型系统，根据应用领域不同，将MEMS应用于通信、光学、生物医学、能源等领域，就分别产生了RF MEMS，Optical MEMS，BIOMEMS和Power MEMS等。其中流体是MEMS领域重要的基础科学和应用方向，包括气体传感器、生物芯片、流体传感器等。

封装是芯片从测试到产品的最后一个作业流程，有效的封装能实现芯片与环境的交互和隔离，提高芯片的可靠性。MEMS器件的封装形式是把基于MEMS的系统方案推向市场的关键因素，也是MEMS设计与制造中的一个关键因素。很多MEMS芯片由于没有解决封装问题，而导致其不能成为产品投入市场进行实际应用。最佳的封装能使MEMS产品发挥其应有的功能，MEMS封装应满足以下要求：

(1)封装应至少提供一个器件与外界环境交互作用的通道，并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；

(2)考虑到对应力特别敏感的微传感器和MEMS器件中使用的精度高但十分脆弱的微米或纳米尺度的零部件，MEMS封装带来的应力应尽可能的小；

(3)封装结构应满足高真空、高气密度、高隔离度等不同要求以保证器件免遭环境不利影响，能长期稳定地工作；

(4)对于工作在气体或液体等特殊环境的MEMS器件，封装必须提供稳定的工作环境和与外界的通路。

目前常采用圆片级封装工艺，其中涉及到键合技术，常见的键合技术包括阳极键合、硅-硅直接键和、玻璃浆料键合、金属共晶键合和金属热压键合等，但是上述几个技术具有如下几个缺点：1、加工环境要求高，键合时需要较高的外界温度，操作比较困难；2、工艺控制难，随着工艺步骤的增加，工艺难度会随之增大，对于器件的成品率、性能等都会造成影响；3、成本较高，中间环节较多，生产周期较长。

发明内容

鉴于现有技术存在的不足，本发明提供了一种方便加工、步骤较少且成本较低的MEMS器件的封装方法。

为了实现上述的目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种MEMS器件的封装方法，包括：

在第一衬底的第一表面上刻蚀形成盲孔；

在所述盲孔内制作形成导电柱；

在所述第一表面上制作形成第一布线层，所述第一布线层与所述导电柱接触；

对所述第一衬底的与所述第一表面相对的第二表面进行刻蚀，直至使所述盲孔成为通孔且使所述导电柱暴露；