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[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

專利信息
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
地址: 233042*** 國省代碼: 安徽;34
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摘要:
搜索關鍵詞: 具有 多功能 蓋板 芯片級 封裝 mems 芯片 及其 制造 方法
【權利要求書】:

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。

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