[发明专利]一种基于阳极键合的全硅MEMS圆片级真空封装方法

权利要求书

1.一种基于阳极键合的全硅MEMS圆片级真空封装方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)制作硅盖板：选择掺杂类型为n型或者p型的单晶硅圆片，对单晶硅圆片待键合面进行90°垂直刻蚀，形成带电极隔离槽的单晶硅圆片；

在带电极隔离槽的单晶硅圆片表面上与盖板玻璃片进行键合，对盖板玻璃片进行减薄至10～50微米，并在其上图形化刻蚀形成电极接触孔及盖板密封环，在电极接触孔中制作金属接触电极；

对单晶硅圆片的另一面进行90°垂直刻蚀，形成硅引线柱，使其仅与金属接触电极有电学互联关系；

(2)硅盖板与中间层硅片进行定压阳极键合：对中间层硅片进行减薄至40～100微米，对减薄后的中间层硅片进行90°垂直刻蚀，形成MEMS器件结构(23)、电引出端子和硅密封环(26)，使盖板密封环和硅密封环密封接触，电引出端子与金属接触电极形成电学连接；

(3)制作衬底：将衬底硅片(31)和衬底玻璃片(30)进行键合，对衬底玻璃片(30)进行减薄至10～50微米，并在其上图形化刻蚀形成衬底密封环；

(4)在步骤(2)中形成的MEMS器件结构(23)、电引出端子和硅密封环(26)上，与步骤(3)的衬底进行定压阳极键合，使衬底密封环和硅密封环密封接触，形成MEMS器件封装结构圆片；

(5)电极蒸镀和切割：对MEMS器件封装结构圆片的盖板面进行电极蒸镀，使得盖板面完全覆盖电极金属，沿MEMS器件封装结构圆片的器件外围进行切割成独立单元，形成MEMS器件封装结构。

2.如权利要求1所述的一种基于阳极键合的全硅MEMS圆片级真空封装方法，其特征在于，步骤(1)中硅片的厚度为200μm～500μm。

3.如权利要求2所述的一种基于阳极键合的全硅MEMS圆片级真空封装方法，其特征在于，硅片的厚度误差小于3μm。

4.如权利要求1所述的一种基于阳极键合的全硅MEMS圆片级真空封装方法，其特征在于，步骤(1)中硅片表面粗糙度小于10nm。

5.如权利要求1所述的一种基于阳极键合的全硅MEMS圆片级真空封装方法，其特征在于，步骤(1)中垂直刻蚀角度误差控制在±0.2°，确保刻蚀位置在MEMS器件周围。

6.如权利要求1所述的一种基于阳极键合的全硅MEMS圆片级真空封装方法，其特征在于，步骤(1)及步骤(2)中的垂直刻蚀深宽比均为10：1～50：1。

7.如权利要求1所述的一种基于阳极键合的全硅MEMS圆片级真空封装方法，其特征在于，步骤(5)中电极金属厚度不低于200nm。

8.如权利要求1所述的一种基于阳极键合的全硅MEMS圆片级真空封装方法，其特征在于，步骤(5)中金属材质为Al或沿厚度方向依次蒸镀Cr、Au或沿厚度方向依次蒸镀Ti、Pt、Au。

9.如权利要求1所述的一种基于阳极键合的全硅MEMS圆片级真空封装方法，其特征在于，MEMS器件封装结构通过PCB基板或TSV转接板与外电路进行机械及电信号连接，通过硅引线柱，释放机械连接应力。