[發明專利]MEMS器件圓片級芯片尺寸氣密封裝的結構及實現方法

無效

• 申請號: 200810207646.1
• 申請日: 2008-12-23
• 公開（公告）號: CN101434374A
• 公開（公告）日: 2009-05-20
• 發明（設計）人: 曹毓涵;羅樂
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: B81B7/00
• 分類號: B81B7/00;B81C3/00
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司
• 代理人: 潘振甦

1.一種MEMS器件圓片級芯片尺寸的封裝結構，其特征在于：

(1)利用TMAH濕法減薄硅片作為封裝結構的蓋板；

(2)利用凸點替代封裝結構中的垂直通孔，所述的凸點是由在減薄的硅蓋板上TMAH濕法腐蝕開出的垂直通孔，植入焊球，回流后形成，凸點同時作為封裝結構的輸入和輸出端口；

(3)由焊點(617)與凸點(608)的電連接實現被封器件與外界之間的電互聯，由焊環(314)實現上下蓋板的鍵合并提供器件工作所需的真空氣密環境。

2.按權利要求1所述的MEMS器件圓片級芯片尺寸的封裝結構，其特征在于所述的垂直通孔是在減薄后的上蓋板利用TMAH濕法腐蝕得到的斜槽。

3.實現如權利要求1或2所示的MEMS器件圓片級芯片尺寸的封裝結構的方法，其特征在于實施步驟是：

(1)使用普通硅片作為蓋板；利用Cu/Sn固液互擴散方法在真空條件下完成圓片鍵合，達成對MEMS器件的氣密封裝保護；

(2)鍵合完成后，采用TMAH濕法腐蝕將蓋板整體減薄并進行化學機械拋光；

(3)再利用光刻以及TMAH濕法腐蝕方法將蓋板上對應MEMS器件電極位置的區域腐蝕穿透開出傾斜角為54.74°的斜槽，斜槽貫穿蓋板作為垂直通孔，露出鍵合后剩余的同層；

(4)最后濺射種子層，通過布置錫焊球并回流一次性完成通孔的金屬以及蓋板表面的凸點制備。

4.按權利要求3所述的MEMS器件圓片級芯片尺寸的封裝結構的實現方法，其特征在于氣出封裝時焊點和焊環由種子層Tiw/Cu，反應金屬層Cu和焊料層Sn層組成，其中反應金屬層Cu層厚度為8μm，焊料層Sn層厚度為3～4μm。

5.按權利要求4所述的MEMS器件圓片級芯片尺寸的封裝結構的實現方法，其特征在于焊點尺寸為100×100μm，焊環寬度200μm～300μm。

6.按權利要求3所述的MEMS器件圓片級芯片尺寸的封裝結構的實現方法，其特征在于步驟1鍵合時在圓片上施加200mabar的靜載荷，從室溫升至250℃，保持5min，再由250℃升至350℃，保持10min，最后從350℃快速降至室溫。

7.按權利要求3或6所述的MEMS器件圓片級芯片尺寸的封裝結構的實現方法，其特征在于完成圓片鍵合后采用TMAN濕法腐蝕將蓋板減薄至120-160μm。

8.按權利要求7所述的MEMS器件圓片級芯片尺寸的封裝結構的實現方法，其特征在于蓋板減薄至140μm。

9.按權利要求3所述的MEMS器件圓片級芯片尺寸的封裝結構的實現方法，其特征在于所述的垂直通孔的頂部口徑為250μm×250μm，底部口徑為50μm×50μm，高度為140μm。