[发明专利]一种微机电系统圆片级真空封装方法

说明书

本发明涉及一种微机电系统圆片级真空封装方法，该方法包括如下步骤：加工微机电系统圆片；在玻璃圆片上加工作为封装腔体的凹坑，然后在凹坑周围加工过孔；在加工所得到的玻璃片的凹坑内沉积吸气剂薄膜，在玻璃圆片上设有凹坑的一面制作键合金属层；然后在真空条件下将所得到的玻璃盖板圆片和微机电系统圆片进行气密键合；在玻璃盖板圆片的过孔内沉积金属膜制作电极引线；将所得到的封装结构进行划片，得到微机电系统真空封装器件。本发明方法实现了玻璃盖板与微机电结构之间的可靠结合，保证了良好的气密性，并能保护MEMS器件不受外界污染和破坏，提高MEMS器件的成品率，并且还可以实现批量生产，提高生产效率。

技术领域

本发明涉及微机电系统封装方法，特别是涉及一种微机电系统圆片级真空封装方法。

背景技术

微机电系统真空封装技术是当前微机电系统研究的一项重要内容，它能够为微结构提供特定工作气压的环境，并能使微结构免受外界污染的影响而使其性能下降，保证微结构在特定工作气压下长期可靠的工作。真空封装可分为器件级真空封装和圆片级真空封装，圆片级真空封装具有批量加工的特点，能减小成本和提高封装的一致性等优点，因此具有重要的应用前景。

目前微结构的结构常采用SOI结构和玻璃基板上制作硅结构两种形式，为了实现微结构与外界的电气互连，采用金属焊盘或硅掺杂的方式在基板上提供与外界的电连接通道，由于所采用电连接方式的差异，对后续真空键合工艺也提出了不同的要求，比如采用硅掺杂的方式并不会改变基板键合平面，因而不会影响后续键合工艺，而采用玻璃基板时需要制作分立的金属焊盘，由于金属焊盘突出基板平面，为了保证良好的气密性必须同时实现对微结构和焊盘的可靠气密封装，同时还要在焊盘处留出电气连接接口，从而对键合封装工艺提出了更复杂的要求；因此，为了能够使真空封装工艺有更强的可移植性和更广的适用性，有必要对现有的封装方法进行改进或者提供全新的真空封装方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种微机电系统圆片级真空封装方法，该方法实现了玻璃盖板与微机电结构之间的可靠结合，保证了良好的气密性，并能保护MEMS器件不受外界污染和破坏，提高MEMS器件的成品率，并且还可以实现批量生产，提高生产效率。

本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：

一种微机电系统圆片级真空封装方法，包括如下步骤：

(1)在玻璃基板上制作MEMS结构阵列，并制作与外电路电连接的电极金属膜和环形键合金属层，形成包括若干个微机电系统单元的微机电系统圆片；

(2)在玻璃基片上加工作为封装腔体的若干个凹坑，并在每个凹坑的周围加工圆形且带有一定锥度的过孔；

(3)在玻璃基片上的每个凹坑内表面淀积吸气剂薄膜，并在玻璃基片上设有凹坑的一面上制作键合金属层，形成玻璃盖板圆片，键合金属层的厚度为40～100nm，键合方法为溅射、气相沉积或蒸镀，所述键合金属层包括过孔周围分立的金属层，和包围过孔并与金属层分离的封闭环形金属层；

(4)在真空条件下将步骤(1)得到的微机电系统圆片与步骤(3)得到的玻璃盖板圆片进行气密键合，使得一个微机电系统单元与一个凹坑相对应，并使过孔与微机电系统单元的电极金属膜相对应，并且使电极金属膜完全覆盖过孔；

(5)在玻璃盖板圆片的过孔内沉积金属膜制作电极引线，完成封装，并对封装结构进行划片，得到单个微机电系统封装器件。

在上述微机电系统圆片级真空封装方法中，步骤(2)中凹坑为方形或圆形，且深度大于玻璃基板上的MEMS结构的高度。

在上述微机电系统圆片级真空封装方法中，步骤(2)过孔的锥度为60～75°。

在上述微机电系统圆片级真空封装方法中，步骤(3)中金属层与封闭环形金属层的形状均为圆形或方形。