专利名称：一种低温集成的圆片级微机电系统气密性封装工艺的利记博彩app
技术领域：
本发明专利涉及一种微机电系统的封装技术，特别是一种低温集成的圆片级微机电系统气密性封装工艺。
背景技术：
随着微技术的发展，对于微机电系统(Micro-Electro-MechanicalSystems，以下简称MEMS)的气密性封装工艺的要求日益严格，要求尺寸更小、功能更强、成本更低的气密性封装。对于微加速度计、微谐振仪、微陀螺仪还要求进行真空封装，以便得到更高的品质。对于圆片级MEMS气密性封装技术而言，目前主要有两种封装工艺一是薄膜集成工艺。它通过在MEMS微结构释放之前在牺牲层上沉积一层薄膜，然后通过薄膜上工艺腐蚀孔去掉牺牲层，再用薄膜密封这些工艺孔从而完成MEMS的气密性封装。该工艺具有工序简单、成本低等优点，但沉积的薄膜最多只有1～2微米的厚度，这很难在随后的圆片切片和圆片拾取等操作中保证完好无损，以至造成封装的成品率大大降低。二是基片与帽子的键合工艺。其中使用最多的热键合方式，可分为整体加热和局部加热两种。对于整体式加热，其高温会损害MEMS内部的电路和热敏感性材料。对于局部加热，它通过微加热线的局部加热使键合区域产生局部高温，而其它区域仍处于低温，来将基片与帽子键合在一起，由于此法存在很大的温度梯度，因而局部热应力很大，该局部热应力往往会引起材料性能的改变和器件的失效。为了解决此问题，必须将尺寸加大，这会使产品体积大，影响安装使用。此外，还有其它一些键合方式如静电键合、微波键合等，其键合所需的高电压、微波有损MEMS电路，从而不具有MEMS封装的通用性。由于键合工艺需要帽子，因而成本较高、且芯片的键合区域很大，造成芯片尺寸增大的浪费。因此，MEMS器件的制造中，封装工序是关键之一，也是商业化推广中的瓶颈。
本发明的内容本发明的目的是提出一种基于微电铸的低温的圆片级MEMS气密性封装技术。本发明与现有技术相比，具有无热应力变形、封装质量高、成品率高、体积减小、工艺简单、成本低的优点。
本发明的目的是按如下的技术方案实现的。本发明工艺包括以下步骤步骤(1)、在硅基片1上，蒸发淀积一层铝/铬层作为牺牲层；步骤(2)、在所述的铝/铬层上，投铸一层光刻胶，然后烘干，使所述的光刻胶减薄；步骤(3)、在所述的硅基片1的上表面、铝/铬层和光刻胶的外形上，蒸发淀积一层金/铬层作为种子层；步骤(4)、在所述的金/铬层的周围涂铸一层树脂胶作为电镀模子；步骤(5)、在所述的树脂胶中，电镀一层镍层；步骤(6)、剥掉所述的镍层周围的树脂胶和部分的金/铬层，以暴露出所述的铝/铬层；步骤(7)、剥掉所述的整个铝/铬层；形成牺牲孔；步骤(8)、以显影液进入到内腔，将所述的光刻胶去掉；步骤(9)、在原来铝/铬层的位置、即牺牲孔处，溅射淀积金/铬层；步骤(10)、在所述的金/铬层的牺牲孔处，电镀金层，以封住所述的牺牲孔。
在所述的步骤(9)中，当MEMS器件上附有磷硅玻璃时，在剥掉内腔中的磷硅玻璃之后，再在牺牲孔处溅射淀积金/铬层；所述的步骤(1)中，所述的蒸发淀积的铝/铬层的厚度为铝为140-160纳米，铬为25-35纳米。
所述的步骤(2)中，所述的光刻胶层的厚度为16-20微米。
所述的步骤(3)中，所述的铬/金层的厚度为50-500纳米。
所述的步骤(4)中，所述的树脂胶的厚度为28-33微米。
所述的步骤(5)中，所述的镍层的厚度为35～40微米。
所述的步骤(9)中，所述的金/铬层的厚度为金厚度范围150～500纳米，铬厚度范围20～50纳米。
所述的步骤(10)中，所述的金层厚度范围5～50微米。
本发明针对现在圆片级MEMS气密性封装技术存在的种种不足，如加热密封易变形、密封质量低、封装尺寸大、工艺复杂、成本高的缺点，从封装方法上加以创新，采用非加热的低温封装方法，本发明方法是基于微电铸的低温的圆片级MEMS气密性封装技术。由于采用镀层腐蚀方法，使在封装时无须加热，避免了因热变形影响产品质量，既提高了密封质量，同时又减小了被封装件的尺寸。通过在牺牲层上微电铸几十甚至上千微米厚度的金属壳来对MEMS芯片进行气密性封装，本发明克服了薄膜集成工艺中，保护壳薄弱易损的缺点，本发明具有可靠的保护壳，提高了成品率。本发明各加工步骤均为常规技术，具有工艺简单和成本低等优点。对于微加速度计、微谐振仪、微陀螺仪，可结合本发明进行真空封装，以得到更高的品质因素。本发明方法可极大地推动MEMS封装技术的发展和促进MEMS封装技术的商业化推广。
综上所述，本发明与现有技术相比，具有无热应力变形、封装质量高、成品率高、体积减小、工艺简单、成本低的优点。
图1-10为本发明的工艺图。
图中代号1硅基片 2铬/铝层(牺牲层)3光刻胶(PR)4金/铬层(种子层)5树脂胶 6镍层7金/铬层8金层 9牺牲孔10内腔 11磷硅玻璃PSG 12 MEMS器件实施例本发明低温集成的圆片级MEMS气密性封装工艺，是在一硅基片1上做好MEMS器件12后，进行封装。所述的封装包括以下步骤步骤(1)、如图1，蒸发淀积一层铝/铬层2(铝层在上，铬层在下)到热氧化生长二氧化硅的硅基片上。其中，铝层厚为150纳米，铬层厚为30纳米。铝层作为牺牲层，以便后面工序中腐蚀掉铝后，形成腐蚀液进出的通道，铬层的作用是保护铝层以免受到后步工序中显影液的腐蚀。
步骤(2)、如图2，在上面投铸一层18微米厚的光刻胶3，本实施例采用的光刻胶为AZ9260光刻胶，然后烘2小时以消除胶中的水气以减薄到6～8微米的厚度。
步骤(3)、如图3，蒸发淀积一层厚为100纳米的金/铬层4(铬层在下)作为种子层，以便以后的金属镍层6能电镀在上面。
步骤(4)、如图4，在种子层即金/铬层4周围涂铸一层28微米厚的树脂胶5作为电镀镍的模具。
步骤(5)、如图5，在上述的模具中电镀一层35微米厚的镍层6。
步骤(6)、如图6，剥掉镍层周围的树脂胶5和部分的铬/金层4，以便暴露出铝/铬层2。
步骤(7)、如图7，剥掉整个铝/铬层2，形成牺牲孔9。
步骤(8)、如图8，显影液进入到内腔将光刻胶3去掉。
步骤(9)、如图9，腐蚀掉磷硅玻璃11，以便释放MEMS器件12的悬臂梁。并在原来铝/铬层2的位置即牺牲孔9处，溅射淀积金/铬层7(铬层在下)，其中，金层200纳米，铬层30纳米。
步骤(10)、如图10，再在金/铬层7的牺牲孔9处，电镀厚为25微米的金层8，以便封住牺牲孔9。
权利要求
1.一种低温集成的圆片级MEMS气密性封装工艺，其特征是包括以下步骤步骤(1)、在硅基片(1)上，蒸发淀积一层铝/铬层(2)；步骤(2)、在所述的铝/铬层(2)及MEMS器件(12)的上面，投铸一层光刻胶(3)，然后烘干，使所述的光刻胶(3)减薄；步骤(3)、在所述的硅基片(1)的上表面、铝/铬层(2)和光刻胶(3)上，蒸发淀积一层金/铬层(4)作为种子层；步骤(4)、在所述的金/铬层(4)的周围涂铸一层树脂胶(5)作为电镀模子；步骤(5)、在所述的树脂胶(5)中，电镀一层镍层(6)；步骤(6)、剥掉所述的镍层(6)周围的树脂胶(5)和部分的金/铬层(4)，以暴露出所述的铝/铬层(2)；步骤(7)、剥掉所述的整个铝/铬(2)层；形成牺牲孔(9)；步骤(8)、以显影液进入到内腔(10)中，将所述的光刻胶(3)去掉；步骤(9)、在原来铝/铬(2)层的位置、即牺牲孔(9)处，溅射淀积金/铬层(7)；步骤(10)、在所述的金/铬层(7)上的牺牲孔(9)处，电镀金层(8)，以封住所述的牺牲孔(9)。
2.根据权利要求1或2所述的低温集成的圆片级MEMS气密性封装工艺，其特征是所述的步骤(9)中，当MEMS器件(12)上附有磷硅玻璃(11)时，在剥掉内腔(10)中的磷硅玻璃(11)之后，再在牺牲孔(9)处，溅射淀积金/铬层(7)；
3.根据权利要求1或2所述的低温集成的圆片级MEMS气密性封装工艺，其特征是所述的步骤(1)中，所述的蒸发淀积的铝/铬层(2)的厚度为铝为140-160纳米，铬为25-35纳米。
4.根据权利要求1或2所述的低温集成的圆片级MEMS气密性封装工艺，其特征是所述的步骤(2)中，所述的光刻胶层(3)的厚度为16-20微米。
5.根据权利要求1或2所述的低温集成的圆片级MEMS气密性封装工艺，其特征是所述的步骤(3)中，所述的铬/金层(4)的厚度为50-500纳米。
6.根据权利要求1或2所述的低温集成的圆片级MEMS气密性封装工艺，其特征是所述的步骤(4)中，所述的树脂胶(5)的厚度为28-33微米。
7.根据权利要求1或2所述的低温集成的圆片级MEMS气密性封装工艺，其特征是所述的步骤(5)中，所述的镍层(6)的厚度为35～40微米。
8.根据权利要求1或2所述的低温集成的圆片级MEMS气密性封装工艺，其特征是所述的步骤(9)中，所述的金/铬层(7)的厚度为金厚度范围150～500纳米，铬厚度范围20～50纳米。微米。
9.根据权利要求1或2所述的低温集成的圆片级MEMS气密性封装工艺，其特征是所述的步骤(10)中，所述的金层(8)厚度范围5～50微米。
全文摘要
一种低温集成的圆片级MEMS气密性封装工艺，包括以下步骤1.在硅基片(1)上，蒸发淀积一层铝/铬层(2)；2.在铝/铬层(2)及MEMS器件(12)的上面，投铸一层光刻胶(3)，烘干；3.在硅基片(1)的上表面、铝/铬层(2)和光刻胶(3)上，蒸发淀积一层金/铬层(4)；4.在金/铬层(4)的周围涂铸一层树脂胶(5)；5.在树脂胶(5)中，电镀一层镍层(6)；6.暴露出铝/铬层(2)；7.形成牺牲孔(9)；8.将光刻胶(3)去掉；9.在原来铝/铬(2)层的位置，溅射淀积金/铬层(7)；10.电镀金层(8)，以封住牺牲孔(9)。本发明与现有技术相比，具有不变形、封装质量高、体积减小、工艺简单、成本低的优点。
文档编号B81C99/00GK1594067SQ0315671
公开日2005年3月16日 申请日期2003年9月8日 优先权日2003年9月8日
发明者汪学方, 张鸿海, 刘胜, 王志勇, 马斌, 贺德建 申请人:华中科技大学机械科学与工程学院