[發(fā)明專利]可實現(xiàn)玻璃漿料在MEMS圓片級氣密封裝的雙腐蝕槽及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910198655.3
• 申請日: 2009-11-11
• 公開（公告）號: CN101712449A
• 公開（公告）日: 2010-05-26
• 發(fā)明（設計）人: 陳驍;羅樂
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統(tǒng)與信息技術研究所
• 主分類號: B81B7/02
• 分類號: B81B7/02;B81C3/00
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 潘振甦

技術領域

本發(fā)明涉及一種可實現(xiàn)微機電系統(tǒng)(MEMS)器件氣密封裝的雙腐蝕槽及 方法，屬于MEMS器件封裝領域。

背景技術

MEMS(microelectromechanical?system)是指采用微細加工技術制作的、集 微型傳感器、微型構件、微型執(zhí)行器、信號處理、控制電路等于一體的系統(tǒng)。 MEMS器件在許多領域都有十分廣闊的應用前景。然而，在MEMS器件中， 含有可動部件，這些可動部件很脆弱，極易受到劃片和裝配過程中的灰塵、 氣流、濕度、機械等因素的影響，從而造成器件的毀壞或器件的整體性能的 下降，因此，必須采用氣密封裝措施，保護這些關鍵部位。

為了實現(xiàn)MEMS器件的氣密封裝，人們提出了多種MEMS器件氣密封裝 方法，其基本思想是將一個帶腔體的蓋板鍵合到另一個含MEMS器件晶片上， 從而保護MEMS器件的可動部件。目前，MEMS器件氣密封裝的鍵合方法主 要有：硅玻璃陽極鍵合、硅硅熔融鍵合、玻璃直接鍵合、有機粘結劑鍵合和 低溫玻璃漿料鍵合等。硅玻璃陽極鍵合、硅硅熔融鍵合和玻璃直接鍵合工藝 常需要在較高的溫度下才能夠?qū)崿F(xiàn)，如陽極鍵合溫度為450℃，硅硅熔融鍵合 溫度高達1000℃，這樣高的溫度對要求低應力氣密封裝的MEMS器件是不適 宜的，硅玻璃陽極鍵合、硅硅熔融鍵合要求鍵合的表面平整而光滑，表面上 任何微小的機械劃痕將會產(chǎn)生漏氣，并影響氣密特性。有機粘結劑可實現(xiàn)在 較低的溫度下氣密封裝MEMS器件，但在鍵合的過程中要釋放一些溶劑和小 分子氣體，很難獲得很好的氣密性。

低溫玻璃漿料鍵合實現(xiàn)在較低的溫度下氣密封裝MEMS器件，一般用印 刷的方法將玻璃漿料印刷在帶有空腔的蓋板上形成玻璃漿料密封環(huán)，與帶有 MEMS器件的硅片對準，使得玻璃漿料處于MEMS器件的周邊。在鍵合過程 中，玻璃漿料熔化，在鍵合壓力的作用下向兩側延展，難以控制鍵合后的玻 璃漿料寬度，極易發(fā)生玻璃漿料流到MEMS器件的凹槽處，冷卻后漿料就會 牢牢固定MEMS器件可動部件，造成MEMS器件功能失效。

所以，本申請的發(fā)明人考慮提出一種結構，以方便地利用低溫玻璃漿料 實現(xiàn)帶有MEMS器件陣列的圓片級氣密封裝，從而引導出本發(fā)明的構思。

發(fā)明內(nèi)容

為了保證圓片級封裝的鍵合質(zhì)量，必須嚴格控制鍵合后的玻璃漿料的寬 度，避免鍵合后的玻璃漿料接觸到MEMS器件，本發(fā)明提出了實現(xiàn)玻璃漿料 在MEMS圓片級氣密封裝的雙腐蝕槽結構及方法。該構造能夠在較低溫度下 實現(xiàn)MEMS器件圓片級氣密封裝，不僅能夠有效地控制鍵合后的玻璃漿料寬 度，而且提高MEMS器件圓片級封裝的成品率。

本發(fā)明提供一種可實現(xiàn)玻璃漿料在MEMS圓片級氣密封裝的雙腐蝕槽的 特征在于：

(1)在硅蓋板上，玻璃漿料密封環(huán)落入的區(qū)域兩側有兩條密封環(huán)狀的腐蝕 槽，玻璃漿料經(jīng)絲網(wǎng)印刷后落入到兩條腐蝕槽之間的位置，形成密封環(huán)；

(2)硅蓋板上的玻璃漿料密封環(huán)與MEMS器件相對應，經(jīng)對位和鍵合， MEMS器件通過Al金屬引線穿過玻璃漿料鍵合層，可以實現(xiàn)外部與 MEMS器件的電連接；

(3)鍵合時玻璃漿料流入到兩側的腐蝕槽內(nèi)，限制其向兩側延展，有效控制 了玻璃漿料鍵合后的寬度。

所述的硅蓋板的兩條腐蝕槽的寬度為50～70μm、密封環(huán)狀腐蝕槽的深度 為30～40μm。

所述的硅蓋板的兩條腐蝕槽內(nèi)邊緣之間的距離為所印刷的玻璃漿料密封 環(huán)寬度的1～1.2倍。

本發(fā)明提出的MEMS圓片級氣密封裝的工藝步驟是：①進行絲網(wǎng)印刷前， 在硅蓋板玻璃漿料密封環(huán)落入的區(qū)域的兩側刻蝕兩條環(huán)狀腐蝕槽；②通過絲 網(wǎng)印刷機的定位印刷將玻璃漿料精確地印刷到硅蓋板上兩條腐蝕槽之間的區(qū) 域，從而與帶有MEMS器件陣列的硅片鍵合，形成封裝腔體；在與帶有MEMS 器件的硅片進行鍵合時，玻璃漿料受到鍵合壓力的作用向兩側延展，由于漿 料處于熔融狀態(tài)而具有流動性，在漿料延展的過程中會垂直流入腐蝕槽中， 其寬度的延展便被腐蝕槽阻止，可以有效地控制玻璃漿料的鍵合寬度。

本發(fā)明的有益效果：能夠在較低溫度下實現(xiàn)MEMS器件圓片級氣密封裝， 不僅能夠有效地控制鍵合后的玻璃漿料寬度，而且提高MEMS器件圓片級封 裝的成品率。

附圖說明

圖1為帶有MEMS器件陣列的硅片俯視圖。