[實用新型]一種基于硅片鍵合的真空封裝結構

有效

• 申請號: 201520291903.X
• 申請日: 2015-05-06
• 公開（公告）號: CN204668298U
• 公開（公告）日: 2015-09-23
• 發明（設計）人: 孫道恒;楊秉臻
• 申請（專利權）人: 楊秉臻
• 主分類號: H01L23/52
• 分類號: H01L23/52;B81B7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本實用新型涉及一種應用于微機電(MEMS)領域的真空封裝結構，具體為一種基于硅片鍵合的真空封裝結構。

背景技術：

MEMS技術中，高真空狀態的獲取是至關重要的一環。其實現需滿足密閉微腔室封裝與腔室內高真空環境條件。目前，MEMS技術普遍采用鍵合技術實現封裝，而高真空的內部氣壓通常由吸氣劑工藝保證。(J.魯德哈德，T.米勒.封裝MEMS-晶片的方法和MEMS-晶片：CN102112394A，2011-06-29)

高溫鍵合技術是指通過化學和物理混合作用將基片緊密地結合起來的方法。其適用于硅片與硅片、陶瓷與陶瓷等化學穩定型材料，是一類先進的加工工藝。這里以硅硅直接鍵合為例，高溫直接鍵合工藝如下：

(1)將兩拋光硅片(氧化或未氧化均可)先經含弱堿性的溶液浸泡處理，使Si表面懸掛有羥基，即形成Si-OH；

(2)在室溫下將兩硅片拋光面貼合在一起；

(3)貼合好的硅片在氧氣或氮氣環境中經數小時的高溫脫水處理(1000℃)，由此，形成了良好的鍵合。普遍存在如下化學反應：

Si-OH+HO-Si→Si-O-Si+H2O。

從該反應可知，所生成的H2O因封裝過程結束而無法排出密閉微腔室，從而減弱了真空效果，進而降低可動結構的品質因數Q，影響工作部件效能，而直接鍵合過程中的高溫工作條件亦限制了吸氣劑材料的應用。因此，目前采用直接鍵合封裝的MEMS器件仍然無法獲得較高的真空度。(張錦文，王欣.一種MEMS密封封裝方法，101362586[P]，2009-02-11)

實用新型內容：

針對上述問題，本實用新型要解決的技術問題是提供一種基于硅片鍵合的真空封裝結構。

本實用新型的一種基于硅片鍵合的真空封裝結構，包括硅片A、硅片B和硅片C，所述硅片A上加工出可動結構和排氣孔道，所述硅片B上加工出可容納可動結構的工作腔室，所述硅片A與硅片B鍵合連接形成鍵合組合片I，所述硅片C上加工出電極通孔、排氣通孔和支承部分，所述鍵合組合片I與硅片C鍵合連接形成鍵合組合片II，所述排氣孔道與排氣通孔連通。

優選的，所述排氣孔道的臺階高度為5μm。

優選的，所述排氣通孔的底部直徑小于5μm。

本實用新型的有益效果：為微機電(MEMS)領域提供了一種現成的真空封裝結構。相比于以往的真空封裝結構，本實用新型不僅擁有較高的真空度，并且排除了鍵合過程所釋放氣體的影響。整個過程涉及到的直接鍵合、磁控濺射、化學機械拋光技術等已經非常成熟，可以保證本封裝技術的順利實現。

附圖說明：

為了易于說明，本實用新型由下述的具體實施及附圖作以詳細描述。

圖1是鍵合組合片I示意圖。

圖2是硅片C加工示意圖。

圖3是鍵合組合片II示意圖。

圖4是金屬結構濺射封裝后的整體裝配示意圖。

圖中，1-可動結構；2-排氣孔道；3-工作腔室；4-電極通孔；5-排氣通孔；6-電極金屬結構；7-密封金屬結構。

具體實施方式：

為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚明了，下面通過附圖中示出的具體實施例來描述本實用新型。但是應該理解，這些描述只是示例性的，而并非要限制本實用新型的范圍。此外，在以下說明中，省略了對公知結構和技術的描述，以避免不必要地混淆本實用新型的概念。

如圖1、圖2、圖3和圖4所示，本實用新型提供一種技術方案：一種基于硅片鍵合的真空封裝結構，包括硅片A、硅片B和硅片C，所述硅片A上加工出可動結構1和排氣孔道2，所述硅片B上加工出可容納可動結構1的工作腔室3，所述硅片A與硅片B鍵合連接形成鍵合組合片I，所述硅片C上加工出電極通孔4、排氣通孔5和支承部分6，所述鍵合組合片I與硅片C鍵合連接形成鍵合組合片II，所述排氣孔道2與排氣通孔5連通。

其工作原理：將硅片A、B、C組成的鍵合組合片II置于磁控濺射中，利用濺射技術，在鍵合組合片II帶有排氣通孔5與電極通孔4面圖案化沉積金屬，當金屬厚度超過5μm后，排氣通孔5內的形成密封金屬結構7即可完全填充排氣通孔5與排氣通道2的連接處，進而實現整個微腔室的密封。且由于，濺射工藝即在真空環境下進行，這樣就可保證密閉腔室內真空。同時濺射入電極通孔結構4的金屬形成了電極金屬結構6，整個真空封裝完成，得到真空封裝結構。

以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征和本實用新型的優點。本行業的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內。本實用新型要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。