一種基于硅片鍵合的真空封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本實(shí)用新型涉及一種應(yīng)用于微機(jī)電(MEMS)領(lǐng)域的真空封裝結(jié)構(gòu)，具體為一種基于硅片鍵合的真空封裝結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
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[0002]MEMS技術(shù)中，高真空狀態(tài)的獲取是至關(guān)重要的一環(huán)。其實(shí)現(xiàn)需滿足密閉微腔室封裝與腔室內(nèi)高真空環(huán)境條件。目前，MEMS技術(shù)普遍采用鍵合技術(shù)實(shí)現(xiàn)封裝，而高真空的內(nèi)部氣壓通常由吸氣劑工藝保證。(J.魯?shù)鹿拢琓.米勒.封裝MEMS-晶片的方法和MEMS-晶片:CN102112394A，2011-06-29)
[0003]高溫鍵合技術(shù)是指通過化學(xué)和物理混合作用將基片緊密地結(jié)合起來的方法。其適用于硅片與硅片、陶瓷與陶瓷等化學(xué)穩(wěn)定型材料，是一類先進(jìn)的加工工藝。這里以硅硅直接鍵合為例，高溫直接鍵合工藝如下:
[0004](I)將兩拋光硅片(氧化或未氧化均可)先經(jīng)含弱堿性的溶液浸泡處理，使Si表面懸掛有羥基，即形成S1-OH;
[0005](2)在室溫下將兩硅片拋光面貼合在一起；
[0006](3)貼合好的硅片在氧氣或氮?dú)猸h(huán)境中經(jīng)數(shù)小時(shí)的高溫脫水處理(1000°C )，由此，形成了良好的鍵合。普遍存在如下化學(xué)反應(yīng):
[0007]S1-OH+HO-Si — S1-0_Si+H20。
[0008]從該反應(yīng)可知，所生成的H20因封裝過程結(jié)束而無法排出密閉微腔室，從而減弱了真空效果，進(jìn)而降低可動(dòng)結(jié)構(gòu)的品質(zhì)因數(shù)Q，影響工作部件效能，而直接鍵合過程中的高溫工作條件亦限制了吸氣劑材料的應(yīng)用。因此，目前采用直接鍵合封裝的MEMS器件仍然無法獲得較高的真空度。(張錦文，王欣.一種MEMS密封封裝方法，101362586[P]，2009-02-11)
【實(shí)用新型內(nèi)容】:
[0009]針對上述問題，本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種基于硅片鍵合的真空封裝結(jié)構(gòu)。
[0010]本實(shí)用新型的一種基于硅片鍵合的真空封裝結(jié)構(gòu)，包括硅片A、硅片B和硅片C，所述硅片A上加工出可動(dòng)結(jié)構(gòu)和排氣孔道，所述硅片B上加工出可容納可動(dòng)結(jié)構(gòu)的工作腔室，所述硅片A與硅片B鍵合連接形成鍵合組合片I，所述硅片C上加工出電極通孔、排氣通孔和支承部分，所述鍵合組合片I與硅片C鍵合連接形成鍵合組合片II，所述排氣孔道與排氣通孔連通。
[0011]優(yōu)選的，所述排氣孔道的臺階高度為5 μπι。
[0012]優(yōu)選的，所述排氣通孔的底部直徑小于5 μπι。
[0013]本實(shí)用新型的有益效果:為微機(jī)電(MEMS)領(lǐng)域提供了一種現(xiàn)成的真空封裝結(jié)構(gòu)。相比于以往的真空封裝結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型不僅擁有較高的真空度，并且排除了鍵合過程所釋放氣體的影響。整個(gè)過程涉及到的直接鍵合、磁控濺射、化學(xué)機(jī)械拋光技術(shù)等已經(jīng)非常成熟，可以保證本封裝技術(shù)的順利實(shí)現(xiàn)。
【附圖說明】
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[0014]為了易于說明，本實(shí)用新型由下述的具體實(shí)施及附圖作以詳細(xì)描述。
[0015]圖1是鍵合組合片I示意圖。
[0016]圖2是娃片C加工不意圖。
[0017]圖3是鍵合組合片II示意圖。
[0018]圖4是金屬結(jié)構(gòu)濺射封裝后的整體裝配示意圖。
[0019]圖中，1-可動(dòng)結(jié)構(gòu)；2_排氣孔道；3_工作腔室；4_電極通孔；5_排氣通孔；6_電極金屬結(jié)構(gòu)-J-密封金屬結(jié)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
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[0020]為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明了，下面通過附圖中示出的具體實(shí)施例來描述本實(shí)用新型。但是應(yīng)該理解，這些描述只是示例性的，而并非要限制本實(shí)用新型的范圍。此外，在以下說明中，省略了對公知結(jié)構(gòu)和技術(shù)的描述，以避免不必要地混淆本實(shí)用新型的概念。
[0021]如圖1、圖2、圖3和圖4所不，本實(shí)用新型提供一種技術(shù)方案:一種基于娃片鍵合的真空封裝結(jié)構(gòu)，包括硅片A、硅片B和硅片C，所述硅片A上加工出可動(dòng)結(jié)構(gòu)I和排氣孔道2，所述硅片B上加工出可容納可動(dòng)結(jié)構(gòu)I的工作腔室3，所述硅片A與硅片B鍵合連接形成鍵合組合片I，所述硅片C上加工出電極通孔4、排氣通孔5和支承部分6，所述鍵合組合片I與硅片C鍵合連接形成鍵合組合片II，所述排氣孔道2與排氣通孔5連通。
[0022]其工作原理:將硅片A、B、C組成的鍵合組合片II置于磁控濺射中，利用濺射技術(shù)，在鍵合組合片II帶有排氣通孔5與電極通孔4面圖案化沉積金屬，當(dāng)金屬厚度超過5 μπι后，排氣通孔5內(nèi)的形成密封金屬結(jié)構(gòu)7即可完全填充排氣通孔5與排氣通道2的連接處，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)整個(gè)微腔室的密封。且由于，濺射工藝即在真空環(huán)境下進(jìn)行，這樣就可保證密閉腔室內(nèi)真空。同時(shí)濺射入電極通孔結(jié)構(gòu)4的金屬形成了電極金屬結(jié)構(gòu)6，整個(gè)真空封裝完成，得到真空封裝結(jié)構(gòu)。
[0023]以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理和主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于硅片鍵合的真空封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括硅片A、硅片B和硅片C，所述硅片A上加工出可動(dòng)結(jié)構(gòu)和排氣孔道，所述硅片B上加工出可容納可動(dòng)結(jié)構(gòu)的工作腔室，所述硅片A與硅片B鍵合連接形成鍵合組合片I，所述硅片C上加工出電極通孔、排氣通孔和支承部分，所述鍵合組合片I與硅片C鍵合連接形成鍵合組合片II，所述排氣孔道與排氣通孔連通。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于硅片鍵合的真空封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述排氣孔道的臺階高度為5 μπι。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于硅片鍵合的真空封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述排氣通孔的底部直徑小于5 μπι。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于硅片鍵合的真空封裝結(jié)構(gòu)，包括硅片A、硅片B和硅片C，所述硅片A上加工出可動(dòng)結(jié)構(gòu)和排氣孔道，所述硅片B上加工出可容納可動(dòng)結(jié)構(gòu)的工作腔室，所述硅片A與硅片B鍵合連接形成鍵合組合片I，所述硅片C上加工出電極通孔、排氣通孔和支承部分，所述鍵合組合片I與硅片C鍵合連接形成鍵合組合片II使得排氣孔道與排氣通孔連通，本實(shí)用新型通過將鍵合組合片II置于磁控濺射中，利用濺射技術(shù)，在鍵合組合片II帶有排氣通孔與電極通孔面圖案化沉積金屬，完全填充排氣通孔與排氣通道的連接處形成密封金屬結(jié)構(gòu)，同時(shí)濺射入電極通孔結(jié)構(gòu)的金屬形成電極金屬結(jié)構(gòu)，從而整個(gè)真空封裝完成，得到真空封裝結(jié)構(gòu)。
【IPC分類】H01L23/52, B81B7/00
【公開號】CN204668298
【申請?zhí)枴緾N201520291903
【發(fā)明人】孫道恒, 楊秉臻
【申請人】楊秉臻
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年5月6日