[發(fā)明專利]一種用于MEMS光學(xué)器件的薄膜封帽封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210300822.2
• 申請(qǐng)日: 2012-08-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102786026A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-11-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅九斌;歐文;明安杰;張昕;趙敏;其他發(fā)明人請(qǐng)求不公開(kāi)姓名
• 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: 曹祖良

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種薄膜封帽封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法，尤其是一種用于MEMS光學(xué)器件的薄膜封帽封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法，具體地說(shuō)制備得到的薄膜封帽能夠滿足晶圓級(jí)和芯片級(jí)封裝的要求，屬于MEMS封裝的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

自從1857年Faraday第一次觀察到薄膜淀積的現(xiàn)象到現(xiàn)在，薄膜制造技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用，從最早應(yīng)用在玩具和紡織行業(yè)，到現(xiàn)在無(wú)所不在的集成電路，薄膜制備技術(shù)幾乎滲透到我們?nèi)粘Ｉ畹拿總€(gè)角落，據(jù)統(tǒng)計(jì)僅薄膜設(shè)備一項(xiàng)，全球每年的銷售額可以達(dá)到數(shù)百億美元，而應(yīng)用這些薄膜設(shè)備制造的產(chǎn)品銷售額要在100倍以上，不但應(yīng)用廣泛，薄膜淀積的技術(shù)也飛速進(jìn)步，發(fā)展了很多種類，IC制造行業(yè)每5年就會(huì)更新一次設(shè)備，這其中有大量薄膜制備設(shè)備，薄膜淀積的面積從最初2英寸到12英寸，薄膜厚度從零點(diǎn)幾個(gè)納米到幾個(gè)毫米，可見(jiàn)薄膜制備技術(shù)一直在飛速的進(jìn)步，相應(yīng)的理論研究非常深入和廣泛，從經(jīng)典的熱力學(xué)理論到建立在原子級(jí)觀測(cè)的成核理論，幾乎涉及到薄膜科學(xué)的每個(gè)方面，MEMS中的平面工藝可以說(shuō)是薄膜淀積技術(shù)和光刻、刻蝕技術(shù)的組合，掩蔽層、犧牲層、LIGA技術(shù)中的電鍍都離不開(kāi)薄膜制備技術(shù)。

就MEMS（Micro-Electro-Mechanical?Systems）封裝而言，根據(jù)產(chǎn)品不同，MEMS的封裝成本在整個(gè)MEMS產(chǎn)品中占有40%至80%的比例；同時(shí)，MEMS器件的性能和可靠性與其封裝形式及封裝技術(shù)有著密不可分的聯(lián)系。由于MEMS器件結(jié)構(gòu)的特殊性，其封裝比起傳統(tǒng)的集成電路封裝要復(fù)雜很多：首先需要考慮到MEMS器件中同樣重要的電學(xué)部件和機(jī)械部件；其次，一些MEMS器件需要與外界環(huán)境接觸或者與外界環(huán)境完全隔離；最后，隨著MEMS結(jié)構(gòu)和MEMS附帶電路的尺寸越來(lái)越小。

最早關(guān)于MEMS的封帽專利實(shí)在20世紀(jì)80年代末和90年代初由一些從事MEMS研究多年的老牌半導(dǎo)體公司提出。最常用的工藝是通過(guò)刻蝕硅晶圓制造封帽陣列，刻蝕出帽陣列區(qū)，并對(duì)其進(jìn)行預(yù)切，以便分割成單個(gè)封帽，然后通過(guò)鍵合的方式將帽陣列與MEMS晶圓進(jìn)行結(jié)合。封好帽之后的MEMS晶圓可以被分割和清洗，受保護(hù)的晶圓可以在封裝代工廠完成其后的封裝或組裝。同時(shí)，還可以利用通孔技術(shù)在封帽上引入導(dǎo)體，在封帽上實(shí)現(xiàn)與外部鍵合焊盤(pán)的相通。

對(duì)于MEMS光學(xué)器件，例如微鏡、紅外傳感器等，通常需要在一定的真空環(huán)境下才能正常工作。各廠商都在尋求封裝體積更小、氣密性更為優(yōu)良、可靠性更高的封裝方案。芯片級(jí)甚至圓片級(jí)MEMS封裝已經(jīng)成為研究領(lǐng)域中的一個(gè)重要的研究方向，其中，基于薄膜技術(shù)的芯片級(jí)或晶圓級(jí)封裝工藝得到了大力的發(fā)展，例如現(xiàn)在很多的RF器件都大量采用了薄膜技術(shù)進(jìn)行芯片封帽。在紅外成像傳感器領(lǐng)域，基于犧牲層工藝的薄膜真空封帽技術(shù)被視為實(shí)現(xiàn)“第四代——像素級(jí)封裝”的關(guān)鍵，很多科研院校和商業(yè)公司不斷地提出新的想法和理念。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種用于MEMS光學(xué)器件的薄膜封帽封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法，其結(jié)構(gòu)緊湊，制造方便，降低了制造成本，氣密性好，適應(yīng)范圍廣，安全可靠。

按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述用于MEMS光學(xué)器件的薄膜封帽封裝結(jié)構(gòu)，包括襯底及位于所述襯底上的MEMS光學(xué)結(jié)構(gòu)；所述襯底上設(shè)置薄膜封帽，所述薄膜封帽的端部邊緣通過(guò)鍵合層與襯底鍵合固定連接；薄膜封帽與襯底間形成容納MEMS光學(xué)結(jié)構(gòu)的腔體，所述MEMS光學(xué)結(jié)構(gòu)位于腔體內(nèi)。

所述薄膜封帽的外表面上覆蓋有第一光學(xué)增透膜，薄膜封帽的內(nèi)表面上覆蓋有第二光學(xué)增透膜，所述第二光學(xué)增透膜位于MEMS光學(xué)結(jié)構(gòu)的正上方。

所述薄膜封帽的內(nèi)表面上設(shè)置吸氣劑層，并在薄膜封帽通過(guò)鍵合層與襯底鍵合時(shí)激活吸氣劑層。

所述襯底內(nèi)設(shè)有貫通襯底的電連接通孔，所述電連接通孔與MEMS光學(xué)結(jié)構(gòu)電連接。

一種用于MEMS光學(xué)器件的薄膜封帽封裝結(jié)構(gòu)制造方法，所述薄膜封帽封裝結(jié)構(gòu)制造方法包括如下步驟：

a、提供中轉(zhuǎn)晶圓，并對(duì)所述中轉(zhuǎn)晶圓的兩個(gè)對(duì)面表面進(jìn)行拋光；在表面拋光后的中轉(zhuǎn)晶圓的一個(gè)表面上沉積防粘層，并在防粘層上設(shè)置中轉(zhuǎn)支撐保護(hù)層；

b、選擇性地掩蔽和刻蝕中轉(zhuǎn)支撐保護(hù)層，以在中轉(zhuǎn)支撐保護(hù)層內(nèi)形成所需的凹坑；

c、在中轉(zhuǎn)支撐保護(hù)層對(duì)應(yīng)形成凹坑的表面沉積薄膜材料，得到所需的薄膜封帽，所述薄膜封帽覆蓋中轉(zhuǎn)支撐保護(hù)層的表面；

d、在上述薄膜封帽上制作鍵合層，所述鍵合層位于凹坑的外圈，形成于薄膜封帽的端部邊緣；

e、提供襯底，所述襯底上設(shè)置所需的MEMS光學(xué)結(jié)構(gòu)；