[發(fā)明專利]一種晶圓級(jí)MEMS器件的真空封裝結(jié)構(gòu)及封裝方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210088182.3
• 申請(qǐng)日: 2012-03-29
• 公開（公告）號(hào): CN102583219A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張昕;歐文;明安杰;譚振新;趙敏;羅九斌;顧強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇物聯(lián)網(wǎng)研究發(fā)展中心
• 主分類號(hào): B81B7/00
• 分類號(hào): B81B7/00;B81C1/00
• 代理公司: 無(wú)錫市大為專利商標(biāo)事務(wù)所 32104
• 代理人: 殷紅梅

1.?一種晶圓級(jí)MEMS器件的真空封裝結(jié)構(gòu)，其特征是：包括第一晶圓（1），所述第一晶圓（1）的正面上設(shè)有ASIC電路（2），所述第一晶圓（1）背面的下方設(shè)有第二晶圓（10）；第一晶圓（1）的背面設(shè)有凹槽（17），所述凹槽（17）的槽口對(duì)應(yīng)第二晶圓（10）；所述凹槽（17）內(nèi)設(shè)有吸氣劑激活結(jié)構(gòu)（13），所述吸氣劑激活結(jié)構(gòu)（13）覆蓋凹槽（17）并覆蓋在第一晶圓（1）的背面；凹槽（17）的槽底設(shè)有吸氣劑（7）；第二晶圓（10）上設(shè)有MEMS結(jié)構(gòu)（9），所述MEMS結(jié)構(gòu)（9）位于吸氣劑（7）的正下方；所述第一晶圓（1）與第二晶圓（10）采用真空鍵合連接成一體，并在第一晶圓（1）與第二晶圓（10）間形成真空腔體（20），MEMS結(jié)構(gòu)（9）位于真空腔體（20）內(nèi)，且MEMS結(jié)構(gòu)（9）與ASIC電路（2）電連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶圓級(jí)MEMS器件的真空封裝結(jié)構(gòu)，其特征是：所述第一晶圓（1）的背面與第二晶圓（10）間采用熔融鍵合、共晶鍵合、低溫焊料鍵合中的一種或幾種；當(dāng)?shù)谝痪A（1）的背面與第二晶圓（10）采用共晶鍵合、低溫焊料鍵合中的一種或兩種時(shí)，第一晶圓（1）的背面設(shè)有第一鍵合環(huán)（6），第二晶圓（10）上設(shè)有與第一鍵合環(huán)（6）相對(duì)應(yīng)分布的第二鍵合環(huán)（16）；第一鍵合環(huán)（6）與第二鍵合環(huán)（16）對(duì)準(zhǔn)鍵合時(shí)，第一晶圓（1）與第二晶圓（10）連接成一體。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶圓級(jí)MEMS器件的真空封裝結(jié)構(gòu)，其特征是：所述吸氣劑激活結(jié)構(gòu)（13）包括覆蓋于凹槽（17）及第一晶圓（1）上的電絕熱層（3），所述電絕熱層（3）上淀積有導(dǎo)電加熱層（5），所述導(dǎo)電加熱層（3）上覆蓋有電絕緣層（18）；吸氣劑（7）位于電絕緣層（18）上。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的晶圓級(jí)MEMS器件的真空封裝結(jié)構(gòu)，其特征是：所述電絕熱層（3）的材料包括氧化硅，導(dǎo)電加熱層（5）的材料為導(dǎo)電多晶硅或金，電絕緣層（18）為氧化硅、氮化硅中的一種或幾種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶圓級(jí)MEMS器件的真空封裝結(jié)構(gòu)，其特征是：所述第一晶圓（1）內(nèi)設(shè)有貫通第一晶圓（1）的TSV導(dǎo)電通孔（4），所述TSV導(dǎo)電通孔（4）與ASIC電路（2）電連接，且TSV導(dǎo)電通孔（4）與第一晶圓（1）背面上的第二導(dǎo)電凸點(diǎn)（15）電連接，所述第二導(dǎo)電凸點(diǎn)（15）與第二晶圓（10）上的第一導(dǎo)電凸點(diǎn)（8）電連接，以使得MEMS結(jié)構(gòu)（9）與ASIC電路（2）電連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶圓級(jí)MEMS器件的真空封裝結(jié)構(gòu)，其特征是：所述第二晶圓（10）上設(shè)有導(dǎo)第一導(dǎo)電電極（11），所述第一導(dǎo)電電極（11）位于MEMS結(jié)構(gòu)（9）的外側(cè)；第一導(dǎo)電電極（11）通過(guò)鍵合引線（12）與ASIC電路（2）上的第二導(dǎo)電電極（19）電連接，以形成MEMS結(jié)構(gòu)（9）與ASIC電路（2）的電連接通路。

7.一種晶圓級(jí)MEMS器件的真空封裝方法，其特征是，所述真空封裝方法包括如下步驟：

（a）、提供具有所需ASIC電路（2）的第一晶圓（1），所述ASIC電路（2）位于第一晶圓（1）的正面；

（b）、在第一晶圓（1）內(nèi)制作形成TSV導(dǎo)電通孔（4），并使得TSV導(dǎo)電通孔（4）與ASIC電路（2）電連接；

（c）、在第一晶圓（1）的背面刻蝕形成所需的凹槽（17），并在凹槽（17）內(nèi)形成吸氣劑激活結(jié)構(gòu)（13）與吸氣劑激活電極（14），所述吸氣劑激活結(jié)構(gòu)（13）覆蓋在凹槽（17）內(nèi)并覆蓋第一晶圓（1）的背面；

（d）、在第一晶圓（1）的背面設(shè)置第一鍵合環(huán)（6），并在第一鍵合環(huán)（6）的外圈設(shè)置第二導(dǎo)電凸點(diǎn)（15），所述第二導(dǎo)電凸點(diǎn)（15）與TSV導(dǎo)電通孔（4）電連接；

（e）、在凹槽（17）的底部濺射形成吸氣劑（7）；

（f）、提供具有所需MEMS結(jié)構(gòu)（9）的第二晶圓（10），并在第二晶圓（10）上設(shè)置與第一鍵合環(huán)（6）相對(duì)應(yīng)分布的第二鍵合環(huán)（16）；

（g）、在上述第二晶圓（10）上設(shè)置與第二導(dǎo)電凸點(diǎn)（15）相對(duì)應(yīng)分布的第一導(dǎo)電凸點(diǎn)（8），所述第一導(dǎo)電凸點(diǎn)（8）與MEMS結(jié)構(gòu)（9）電連接；

（h）、將第一鍵合環(huán)（6）與第二鍵合環(huán)（16）對(duì)準(zhǔn)，進(jìn)行真空鍵合，以使得第一晶圓（1）與第二晶圓（10）連接成一體，并形成真空腔體（20）。