[發明專利]具有多功能蓋板的芯片級封裝的MEMS芯片及其制造方法

有效

• 申請號: 201610070994.3
• 申請日: 2016-01-28
• 公開（公告）號: CN105668501B
• 公開（公告）日: 2017-03-08
• 發明（設計）人: 華亞平
• 申請（專利權）人: 安徽北方芯動聯科微系統技術有限公司
• 主分類號: B81B7/00
• 分類號: B81B7/00;B81B7/02;B81C1/00;B81C3/00;B81C99/00
• 代理公司: 蚌埠鼎力專利商標事務所有限公司34102
• 代理人: 王琪,王玲霞

1.具有多功能蓋板的芯片級封裝的MEMS芯片，包括蓋板、MEMS結構層和至少有一個下凹腔的底板襯底，底板襯底上有上底板絕緣層，所述的MEMS結構層包括MEMS結構、空隙和MEMS信號導出部，所述的蓋板包括蓋板襯底，蓋板襯底上表面覆蓋有上蓋板絕緣層，上蓋板絕緣層上有第一金屬層圖形，金屬間絕緣層覆蓋在上蓋板絕緣層和第一金屬層圖形上，金屬間絕緣層中開有通孔，第二金屬層圖形分布在金屬間絕緣層上并填充在通孔中，從而將第一金屬層圖形與第二金屬層圖形電連接，第二金屬層圖形的一部分還作為第二壓焊塊；蓋板襯底下表面具有密封環，蓋板通過密封環與MEMS結構層和上底板絕緣層鍵合，底板襯底、上底板絕緣層、密封環和蓋板襯底共同圍成密封腔，MEMS結構位于所述的密封腔中，MEMS信號導出部固定在上底板絕緣層上，第一壓焊塊位于MEMS信號導出部上表面，第一壓焊塊上方無蓋板和密封環覆蓋；

所述的第一金屬層圖形的材料是重摻雜多晶硅、硅化物、鉑、鎢、鉬、鈦或兩種以上的組合，第二金屬層圖形的材料是鋁、金、鉑或銅，且第一金屬層圖形的材料與第二金屬層圖形的材料的Seebeck系數不同，其特征在于：

所述的蓋板上挖有檢漏空腔，熱對流加速度計的熱電偶正極位于檢漏空腔中央，與蓋板襯底無接觸，加熱電阻位于檢漏空腔中央，與蓋板襯底無接觸，所述的熱電偶從下到上依次由上蓋板絕緣層、第一金屬層圖形、金屬間絕緣層和第二金屬層圖形組成，熱電偶的厚度為2～10 μm，所述的加熱電阻從下到上依次由上蓋板絕緣層、第一金屬層圖形和金屬間絕緣層組成。

2.具有多功能蓋板的芯片級封裝的MEMS芯片的制造方法，其特征在于：包括以下步驟：

（1）底板圓片制作：在底板襯底上表面生長上底板絕緣層，同時下表面生長下底板絕緣層，光刻上底板絕緣層和部分底板襯底，形成下凹腔，完成底板圓片的制作，所述的底板襯底的材料是重摻雜單晶硅；

（2）MEMS結構圓片制作：將重摻雜單晶硅圓片鍵合到底板圓片上表面上，磨削單晶硅圓片到厚度為20～100 μm，形成SOI圓片，磨削后的單晶硅圓片作為MEMS結構層；在MEMS結構層上淀積金屬層，蝕刻金屬層，形成第一壓焊塊；然后再蝕刻MEMS結構層，形成MEMS結構、空隙和MEMS信號導出部，所述的第一壓焊塊位于MEMS信號導出部上方，完成MEMS結構圓片的制作；

（3）蓋板圓片形成：在蓋板襯底上表面生長上蓋板絕緣層，同時下表面生長下蓋板絕緣層，上蓋板絕緣層上淀積第一金屬層，圖形化第一金屬層形成第一金屬層圖形；再在上蓋板絕緣層和第一金屬層圖形上淀積金屬間絕緣層，蝕刻金屬間絕緣層形成通孔，然后在金屬間絕緣層上淀積第二金屬層，同時，通孔內也被第二金屬層填充，圖形化第二金屬層形成第二壓焊塊和第二金屬層圖形；最后除去下蓋板絕緣層，并在蓋板襯底下表面印刷并預燒結形成玻璃漿料環，即完成蓋板圓片的制作，所述的蓋板襯底的材料是重摻雜單晶硅；

（4）具有多功能蓋板的芯片級封裝的MEMS圓片形成：將蓋板圓片的密封環與MEMS結構圓片的MEMS信號導出部鍵合，形成具有多功能蓋板的芯片級封裝的MEMS圓片；

（5）具有多功能蓋板的芯片級封裝的MEMS芯片形成：切割具有多功能蓋板的芯片級封裝的MEMS圓片的蓋板圓片，露出第一壓焊塊，再切割具有多功能蓋板的芯片級封裝的MEMS圓片的MEMS結構圓片，得到具有多功能蓋板的芯片級封裝的MEMS芯片。

3.如權利要求2所述的具有多功能蓋板的芯片級封裝的MEMS芯片的制造方法，其特征在于：所述的第一壓焊塊的材料是鋁、金、鉑或銅；第一金屬層的材料是重摻雜多晶硅、硅化物、鉑、鎢、鉬、鈦或兩種以上的組合；金屬間絕緣層的材料是PECVD生長的SiO₂、氮化硅或它們的組合，金屬間絕緣層的厚度為0.5～3 μm；第二金屬層的材料是鋁、金、鉑或銅，第二金屬層材料的Seebeck系數與第一金屬層材料的seebeck系數不同。

4.如權利要求2或3所述的具有多功能蓋板的芯片級封裝的MEMS芯片的制造方法，其特征在于：步驟（3）中還在第二金屬層上制作保護層，然后在蓋板圓片與MEMS結構圓片鍵合后將所述的保護層除去，所述的保護層的材料是聚酰亞胺、光刻膠或PECVD SiN。