[實用新型]一種用于MEMS光學器件的薄膜封帽封裝結構

有效

• 申請號: 201220422223.3
• 申請日: 2012-08-23
• 公開（公告）號: CN202785632U
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 羅九斌;歐文;明安杰;張昕;趙敏;秦毅恒;譚振新;顧強;吳健
• 申請（專利權）人: 江蘇物聯網研究發展中心
• 主分類號: B81B7/00
• 分類號: B81B7/00
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所 32104
• 代理人: 曹祖良

技術領域

本實用新型涉及一種薄膜封帽封裝結構，尤其是一種用于MEMS光學器件的薄膜封帽封裝結構，具體地說制備得到的薄膜封帽能夠滿足晶圓級和芯片級封裝的要求，屬于MEMS封裝的技術領域。

背景技術

自從1857年Faraday第一次觀察到薄膜淀積的現象到現在，薄膜制造技術得到廣泛的應用，從最早應用在玩具和紡織行業，到現在無所不在的集成電路，薄膜制備技術幾乎滲透到我們日常生活的每個角落，據統計僅薄膜設備一項，全球每年的銷售額可以達到數百億美元，而應用這些薄膜設備制造的產品銷售額要在100倍以上，不但應用廣泛，薄膜淀積的技術也飛速進步，發展了很多種類，IC制造行業每5年就會更新一次設備，這其中有大量薄膜制備設備，薄膜淀積的面積從最初2英寸到12英寸，薄膜厚度從零點幾個納米到幾個毫米，可見薄膜制備技術一直在飛速的進步，相應的理論研究非常深入和廣泛，從經典的熱力學理論到建立在原子級觀測的成核理論，幾乎涉及到薄膜科學的每個方面，MEMS中的平面工藝可以說是薄膜淀積技術和光刻、刻蝕技術的組合，掩蔽層、犧牲層、LIGA技術中的電鍍都離不開薄膜制備技術。

就MEMS（Micro-Electro-Mechanical?Systems）封裝而言，根據產品不同，MEMS的封裝成本在整個MEMS產品中占有40%至80%的比例；同時，MEMS器件的性能和可靠性與其封裝形式及封裝技術有著密不可分的聯系。由于MEMS器件結構的特殊性，其封裝比起傳統的集成電路封裝要復雜很多：首先需要考慮到MEMS器件中同樣重要的電學部件和機械部件；其次，一些MEMS器件需要與外界環境接觸或者與外界環境完全隔離；最后，隨著MEMS結構和MEMS附帶電路的尺寸越來越小。

最早關于MEMS的封帽專利實在20世紀80年代末和90年代初由一些從事MEMS研究多年的老牌半導體公司提出。最常用的工藝是通過刻蝕硅晶圓制造封帽陣列，刻蝕出帽陣列區，并對其進行預切，以便分割成單個封帽，然后通過鍵合的方式將帽陣列與MEMS晶圓進行結合。封好帽之后的MEMS晶圓可以被分割和清洗，受保護的晶圓可以在封裝代工廠完成其后的封裝或組裝。同時，還可以利用通孔技術在封帽上引入導體，在封帽上實現與外部鍵合焊盤的相通。

對于MEMS光學器件，例如微鏡、紅外傳感器等，通常需要在一定的真空環境下才能正常工作。各廠商都在尋求封裝體積更小、氣密性更為優良、可靠性更高的封裝方案。芯片級甚至圓片級MEMS封裝已經成為研究領域中的一個重要的研究方向，其中，基于薄膜技術的芯片級或晶圓級封裝工藝得到了大力的發展，例如現在很多的RF器件都大量采用了薄膜技術進行芯片封帽。在紅外成像傳感器領域，基于犧牲層工藝的薄膜真空封帽技術被視為實現“第四代——像素級封裝”的關鍵，很多科研院校和商業公司不斷地提出新的想法和理念。

發明內容

本實用新型的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種用于MEMS光學器件的薄膜封帽封裝結構，其結構緊湊，制造方便，降低了制造成本，氣密性好，適應范圍廣，安全可靠。

按照本實用新型提供的技術方案，所述用于MEMS光學器件的薄膜封帽封裝結構，包括襯底及位于所述襯底上的MEMS光學結構；所述襯底上設置薄膜封帽，所述薄膜封帽的端部邊緣通過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光學結構的腔體，所述MEMS光學結構位于腔體內。

所述薄膜封帽的外表面上覆蓋有第一光學增透膜，薄膜封帽的內表面上覆蓋有第二光學增透膜，所述第二光學增透膜位于MEMS光學結構的正上方。

所述薄膜封帽的內表面上設置吸氣劑層，并在薄膜封帽通過鍵合層與襯底鍵合時激活吸氣劑層。

所述襯底內設有貫通襯底的電連接通孔，所述電連接通孔與MEMS光學結構電連接。

本實用新型的優點：

1、本實用新型中提出的用于MEMS光學器件的薄膜封帽結構，采用中轉晶圓轉移鍵合的方式，薄膜封帽的選材更加靈活多樣，可適合多種光學應用的需要。

2、本實用新型中提出的用于MEMS光學器件的薄膜封帽封裝結構，采用在中轉晶圓3上制備，增加了工藝集成的靈活性，強調了薄膜封帽與MEMS光學結構的分開制備，盡量避免了薄膜封帽4和MEMS光學結構、襯底一同制備時的選材和工藝之間的相互間的不利影響；通過選擇適合的鍵合方法，可以避免兩者之間應力問題，為適合多種光學應用的需要，可靈活地在薄膜的內、外表面鍍相應的光學增透膜材料；另外，還可在薄膜封帽的內表面蒸發或濺射吸附劑材料，因此可滿足高氣密性封裝要求的需要。