MEMS封装结构和封装工艺.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114524404A(43)申请公布日2022.05.24(21)申请号202210061811.7(22)申请日2022.01.19(71)申请人安徽光智科技有限公司地址239064安徽省滁州市琅琊经济开发区南京路100号(72)发明人赵龙姚浩强李海涛李兆营张磊梁靖(74)专利代理机构北京天盾知识产权代理有限公司11421专利代理师肖小龙(51)Int.Cl.B81B7/00(2006.01)B81B7/02(2006.01)B81C1/00(2006.01)B81C3/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称MEMS封装结构和封装工艺(57)摘要本发明涉及电子封装技术领域，公开一种MEMS封装结构和封装工艺，封装结构包括衬底晶圆和盖帽晶圆，所述衬底晶圆上设有第一热阻层，所述第一热阻层上设置第一绝缘层，所述盖帽晶圆和第一绝缘层之间设置键合层；所述衬底晶圆上在第一热阻层对应位置处开设通孔，所述通孔内填充电极材料形成电流焊电极，所述电极材料与第一热阻层接通。本封装结构可直接通过在电流焊电极中接入电流的方式对热阻层进行加热升温至一定温度，再通过绝缘层将热量传递至键合层上，温度高低可通过电流大小来调控，颠覆传统封装技术中需要采用加热基板系统进行加热的方式，无需对晶圆器件整体进行加热，避免封装结构整体加热对芯片内部器件层造成的热损伤和器件层失效状况。CN114524404ACN114524404A权利要求书1/1页1.一种MEMS封装结构，其特征在于，封装结构包括衬底晶圆和盖帽晶圆，所述衬底晶圆上设有第一热阻层，所述第一热阻层上设置第一绝缘层，所述盖帽晶圆和第一绝缘层之间设置键合层；所述衬底晶圆上在第一热阻层对应位置处开设通孔，所述通孔内填充电极材料形成电流焊电极，所述电极材料与第一热阻层接通。2.根据权利要求1所述的MEMS封装结构，其特征在于，所述盖帽晶圆和键合层之间还依次设有第二热阻层和第二绝缘层，所述第二热阻层与盖帽晶圆接触；所述盖帽晶圆上在第二热阻层对应位置处开设通孔，所述通孔内填充盖帽电极材料形成电流焊电极，所述盖帽电极材料与第二热阻层接通。3.一种MEMS封装工艺，其特征在于，采用电流焊键合封装，包括如下步骤：S1.在衬底晶圆上刻蚀出通孔；S2.在衬底晶圆的通孔内沉积导电物质形成电流焊电极；S3.在衬底晶圆的电流焊电极端镀金属薄膜层作为热阻层，并将金属薄膜层进行图案化工艺处理；S4.在S3所形成的图案化金属薄膜层上生长绝缘薄膜层，图案化绝缘薄膜层，绝缘薄膜层和金属薄膜层图形化一致；S5.将盖帽晶圆深硅刻蚀出键合环；S6.在衬底晶圆的绝缘薄膜层上沉积键合焊料，并将键合焊料图案化处理；S7.在盖帽晶圆的键合环位置镀键合焊料；S8.给电流焊电极通电，在真空环境下对衬底晶圆和盖帽晶圆进行电流焊键合封装。4.根据权利要求3所述的MEMS封装工艺，其特征在于，所述金属薄膜层为Pt材质，金属薄膜层采用剥离工艺沉积。5.根据权利要求3所述的MEMS封装工艺，其特征在于，所述绝缘薄膜层为AlN材质，绝缘薄膜层的图案化工艺为干法刻蚀。6.根据权利要求3所述的MEMS封装工艺，其特征在于，所述键合焊料采用蒸镀或电镀的工艺沉积。7.根据权利要求3或6所述的MEMS封装工艺，其特征在于，所述键合焊料为金属或非金属焊料。8.根据权利要求3所述的MEMS封装工艺，其特征在于，所述盖帽晶圆上的键合焊料采用剥离的工艺方式蒸镀或电镀形成。2CN114524404A说明书1/4页MEMS封装结构和封装工艺技术领域[0001]本发明涉及电子封装技术领域，具体地，涉及一种MEMS封装结构和封装工艺。背景技术[0002]在高真空MEMS封装领域，对于封装工艺的兼容性和封装结构的密封性有着很高的要求。封装工艺和芯片器件层的兼容性决定着芯片在流片过程中性能是否会降低甚至损坏。因此，选取一项合适的封装工艺对于芯片器件层的性能保护和稳定工作具有重要意义，合适的封装工艺和封装结构可为芯片器件层提供一个稳定、安全的工作环境，使芯片免受物理、化学、生物等破坏性因素的影响，极大提高芯片高性能运行的使用寿命。[0003]目前，MEMS金属键合封装是MEMS晶圆级封装技术的主流形式，主要采用两种金属作为键合焊料，一种高熔点，另一种低熔点，两种金属沉积在键合环上进行加热、加压，使得两种不同熔点的金属层发生反应生成金属间化合物形成紧密封闭的焊接层，最终形成稳定、安全、高真空的密闭环境供芯片长期稳定的工作。[0004]但是传统的金属键合存在如下缺点：1.金属键合一般需要对整个器件层进行加热、加压，不同的金属键合工艺所需要的温度也不一致，一般金属键合温度在200℃‑450℃之间，如真空封装效果优良的