[發明專利]MEMS器件的封裝方法及微執行器的制備方法

在審

• 申請號: 201710804342.2
• 申請日: 2017-09-08
• 公開（公告）號: CN109467045A
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發明（設計）人: 黃河;俞挺;程偉;侯克玉
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00;B81B7/00
• 代理公司: 深圳市銘粵知識產權代理有限公司 44304
• 代理人: 孫偉峰

本發明公開了一種MEMS器件的封裝方法，包括在第一襯底的第一表面上刻蝕形成盲孔；在所述盲孔內制作形成導電柱；在所述第一表面上制作形成第一布線層，所述第一布線層與所述導電柱接觸；對所述第一襯底的與所述第一表面相對的第二表面進行刻蝕，直至使所述盲孔成為通孔且使所述導電柱暴露；在所述第一布線層上制作形成第一鍵合環；在第二襯底上制作形成MEMS器件以及與所述MEMS器件連接的器件導出線；在所述第二襯底上制作形成第二鍵合環，所述第二鍵合環與所述器件導出線連接；鍵合所述第一鍵合環和所述第二鍵合環。該封裝方法加工效率高，封裝成本低，連線的長度較短，大大縮短了信號的傳輸路徑，減小了器件與外界電路之間的電阻。

技術領域

本發明涉及微機電系統(MEMS)器件領域，尤其涉及一種MEMS器件的封裝方法及微執行器的制備方法。

背景技術

微機電系統(MEMS)包括多個功能單元，涉及學科和應用領域十分廣泛，對其做一個系統的分類是比較困難的。根據組成單元的功能不同，MEMS大體可以分為微傳感器、微執行器、微結構以及包括多個單元的集成系統。根據加工的材料分類，MEMS加工技術主要包括硅基和非硅基兩種加工技術。現在微機電系統已經遠遠超越了“機”和“電”的概念，將處理熱、光、磁、化學、生物等結構和器件通過微納加工工藝制造在芯片上，并通過與電路的集成甚至相互間的集成來構筑復雜微型系統，根據應用領域不同，將MEMS應用于通信、光學、生物醫學、能源等領域，就分別產生了RF MEMS，Optical MEMS，BIOMEMS和Power MEMS等。其中流體是MEMS領域重要的基礎科學和應用方向，包括氣體傳感器、生物芯片、流體傳感器等。

封裝是芯片從測試到產品的最后一個作業流程，有效的封裝能實現芯片與環境的交互和隔離，提高芯片的可靠性。MEMS器件的封裝形式是把基于MEMS的系統方案推向市場的關鍵因素，也是MEMS設計與制造中的一個關鍵因素。很多MEMS芯片由于沒有解決封裝問題，而導致其不能成為產品投入市場進行實際應用。最佳的封裝能使MEMS產品發揮其應有的功能，MEMS封裝應滿足以下要求：

(1)封裝應至少提供一個器件與外界環境交互作用的通道，并保護器件敏感結構不因外界作用而損壞，使器件性能保持穩定；

(2)考慮到對應力特別敏感的微傳感器和MEMS器件中使用的精度高但十分脆弱的微米或納米尺度的零部件，MEMS封裝帶來的應力應盡可能的小；

(3)封裝結構應滿足高真空、高氣密度、高隔離度等不同要求以保證器件免遭環境不利影響，能長期穩定地工作；

(4)對于工作在氣體或液體等特殊環境的MEMS器件，封裝必須提供穩定的工作環境和與外界的通路。

目前常采用圓片級封裝工藝，其中涉及到鍵合技術，常見的鍵合技術包括陽極鍵合、硅-硅直接鍵和、玻璃漿料鍵合、金屬共晶鍵合和金屬熱壓鍵合等，但是上述幾個技術具有如下幾個缺點：1、加工環境要求高，鍵合時需要較高的外界溫度，操作比較困難；2、工藝控制難，隨著工藝步驟的增加，工藝難度會隨之增大，對于器件的成品率、性能等都會造成影響；3、成本較高，中間環節較多，生產周期較長。

發明內容

鑒于現有技術存在的不足，本發明提供了一種方便加工、步驟較少且成本較低的MEMS器件的封裝方法。

為了實現上述的目的，本發明采用了如下的技術方案：

一種MEMS器件的封裝方法，包括：

在第一襯底的第一表面上刻蝕形成盲孔；

在所述盲孔內制作形成導電柱；

在所述第一表面上制作形成第一布線層，所述第一布線層與所述導電柱接觸；

對所述第一襯底的與所述第一表面相對的第二表面進行刻蝕，直至使所述盲孔成為通孔且使所述導電柱暴露；