專利名稱：Mems圓片級真空封裝橫向互連結(jié)構(gòu)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種微機電系統(tǒng)(MEMS)的導(dǎo)線互連結(jié)構(gòu)，特別涉及一種MEMS圓片級 真空封裝橫向互連結(jié)構(gòu)及其制造方法。
背景技術(shù)：
很多具有重要應(yīng)用背景的微機電系統(tǒng)(MEMS)器件加工時都需要進(jìn)行真空封裝， 如基于諧振結(jié)構(gòu)的微陀螺儀、微加速度計、微濾波器、微超聲波傳感器、微生物分子質(zhì)量檢 測儀等器件，采用真空封裝可以降低機械運動部件運動時氣體的阻尼，極大地提高器件的 品質(zhì)因素，從而提高器件的性能，且整個微系統(tǒng)消耗的能量也大大降低。MEMS真空封裝就 是一種采用密封的腔體提供高氣密真空環(huán)境的封裝技術(shù)。它能夠在射頻、慣性、真空微電 子類MEMS產(chǎn)品芯片周圍形成一個真空環(huán)境，可以使MEMS器件處于10—2Pa以下的高真空環(huán)
境工作，并保證其中的微結(jié)構(gòu)具有優(yōu)良的振動性能(例如使各種機械諧振器有高的品質(zhì)因 素)，使其能正常工作，并提高其可靠性。因此，真空封裝技術(shù)已成為嚴(yán)重影響這些MEMS器 件性能的共性技術(shù)與使能技術(shù)。真空封裝可分為器件級真空封裝與圓片級真空封裝。目前 在工業(yè)生產(chǎn)中MEMS器件主要采用器件級真空封裝方式，成本較高，僅應(yīng)用于航空航天、國 防等領(lǐng)域。而圓片級真空封裝能極大地降低成本，提高工藝參數(shù)一致性、產(chǎn)品的成品率與可 靠性，能進(jìn)一步拓展高性能MEMS器件在國防、航空航天、通訊、汽車、工業(yè)自動化、電子等眾 多領(lǐng)域的應(yīng)用。在圓片級真空封裝中，由于真空腔內(nèi)外的環(huán)境是隔離的，真空腔內(nèi)的器件電 信號的連通必須通過金屬導(dǎo)線的互連來實現(xiàn)。 目前MEMS圓片級真空封裝中導(dǎo)線互連一般采用縱向通孔型和橫向埋線型兩種， 在常規(guī)的橫向埋線型MEMS真空封裝中，單純的橫向布線會引起鍵合表面的不平整，因而導(dǎo) 線的界面處是泄漏源。Bye皿gleul Lee等人在A study on wafer level vacuum packaging forMEMS devices — 文中 (Journal of Micromechanics and Micro engine-ering， 13(2003)663-669)提出一種MEMS圓片級真空封裝中導(dǎo)線互連結(jié)構(gòu)首先在硅基底上濺射 一層500nm的多晶硅為底電極，然后沉積四乙基原硅酸鹽(TE0S)作為犧牲層，再外延生長 40ym的多晶硅，用化學(xué)機械平坦化(CMP)工藝將多晶硅層表面拋光；采用反應(yīng)離子刻蝕 多晶硅形成諧振結(jié)構(gòu)的同時，得到鍵合界面，接著用氫氟酸溶液腐蝕犧牲層，釋放出諧振結(jié) 構(gòu)，最后與玻璃蓋板在617X10—3Pa環(huán)境下陽極鍵合，得到完全密封的器件。該結(jié)構(gòu)解決了 普通橫向互連技術(shù)中表面不平整引起的泄露問題，但腐蝕犧牲層時會出現(xiàn)腐蝕不夠完全， 仍然不適用于MEMS真空封裝技術(shù)的推廣。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種MEMS圓片級真空封裝橫向互連結(jié)構(gòu)，并提供其制造方法，解決鍵 合過程中氣密性的問題，使真空腔長時間保持真空，滿足十年以上使用壽命的要求的同時， 實現(xiàn)真空腔內(nèi)外電信號的連通。 本發(fā)明的一種MEMS圓片級真空封裝橫向互連結(jié)構(gòu)，在硅基板表面具有Si02絕緣層，Si02絕緣層上具有多個電極，其特征在于 所述電極由連為一體的引線和焊盤組成，各電極在硅基板表面的Si02絕緣層上周 向分散排列，各電極的引線方向朝向硅基板中心； 各電極引線上自下而上依次具有閉合曲線形狀的絕緣介質(zhì)層和鍵合環(huán)，鍵合環(huán)內(nèi) 部的封閉空間為真空腔，用于放置MEMS器件；硅蓋板與鍵合環(huán)完成硅_玻璃陽極鍵合或金 屬焊料鍵合； 所述電極為金屬電極；所述絕緣介質(zhì)層為化學(xué)氣相淀積的Si02層或Si3N4層中的 一種或兩種； 所述化學(xué)氣相淀積為等離子體化學(xué)增強氣相淀積(PECVD)、常壓化學(xué)氣相淀積
(APCVD)或低壓化學(xué)氣相淀積(LPCVD)中的一種。 所述的MEMS圓片級真空封裝橫向互連結(jié)構(gòu)，其特征在于 所述金屬電極的材料采用Au、Cu、Ag、W或者Al中的一種；所述絕緣介質(zhì)層和鍵合 環(huán)的閉合曲線形狀為矩形或者圓環(huán)形。 所述的MEMS圓片級真空封裝橫向互連結(jié)構(gòu)，其特征在于 所述鍵合環(huán)為多晶硅層、表面濺射有金屬焊料的金屬層或者復(fù)合層，所述復(fù)合層
依次由多晶硅層、Si3^層、黏附層、金屬種子層、金屬層和金屬焊料構(gòu)成； 所述金屬種子層、金屬層和金屬焊料的材料，為金屬Cr、 Ti、 Au、 Cu、 Ag、 W或者Al
中的一種；所述黏附層材料采用Ta、TaN、Cr、Ti、TiN、Ni、Ti/W、Al、Cu、Pd、Mo中的一種。 本發(fā)明的一種MEMS真空封裝橫向?qū)Ь€互連結(jié)構(gòu)制造方法，依次包括 步驟一、在硅基板上熱氧化一層Si02絕緣介質(zhì)層，厚度為0. 5 5iim ; 步驟二、在Si(^絕緣層上濺射一層金屬種子層，種子層厚度為10 100nm，然后按
金屬電極形狀在Si02絕緣層上周向分散排列，制作各金屬電極，所述電極金屬由連為一體
的引線和焊盤組成，金屬電極厚度為0. 5 5 ii m ;金屬電極的材料采用Au、 Cu、 Ag、 W或者
Al中的一種； 步驟三、在金屬電極引線上化學(xué)氣相淀積一層閉合曲線形狀的絕緣介質(zhì)層，厚度 為0. 5 5 ii m ; 步驟四、在包括Si(^絕緣層、金屬電極、絕緣介質(zhì)層的整個表面上沉積一層光刻 膠；接著用掩膜版遮蓋，將對應(yīng)閉合曲線形狀的絕緣介質(zhì)層上的光刻膠曝光，去除曝光的部 分； 步驟五、在包括光刻膠、絕緣介質(zhì)層的整個表面上生長一層多晶硅層，厚度為
20 60um ;然后用化學(xué)機械拋光(CMP)磨平多晶硅層表面，接著剝離掉光刻膠以及其表面
的多晶硅層，形成閉合曲線形狀的鍵合環(huán)； 步驟六、將硅蓋板與鍵合環(huán)完成硅_玻璃陽極鍵合。 所述的MEMS圓片級真空封裝橫向互連結(jié)構(gòu)制造方法，其特征在于 所述步驟五中，在包括光刻膠、絕緣介質(zhì)層的整個表面上電鍍一層金屬層，厚度為
20 60um ;然后用化學(xué)機械拋光(CMP)磨平金屬層表面，接著剝離掉光刻膠以及其表面的
金屬層，然后濺射一層金屬焊料，形成閉合曲線形狀的鍵合環(huán)； 所述金屬層和金屬焊料的材料，可以是Cr、Ti、Au、Cu、Ag、W或者Al中的一種；
所述步驟六中，將硅蓋板與鍵合環(huán)完成金屬焊料鍵合。 所述的MEMS圓片級真空封裝橫向互連結(jié)構(gòu)制造方法，其特征在于 所述步驟五中，剝離掉光刻膠以及其表面的多晶硅層后，可以先在閉合曲線形狀
的多晶硅層上沉積一層Si^4層，在Si3^層上濺射黏附層，然后在黏附層上再濺射金屬種子
層，在金屬種子層上電鍍金屬層，然后濺射一層金屬焊料，形成閉合曲線形狀的鍵合環(huán)； 所述金屬種子層、金屬層和金屬焊料的材料，可以是金屬Cr、Ti、Au、Cu、Ag、W或者
Al中的一種；所述黏附層材料采用Ta、TaN、Cr、Ti、TiN、Ni、Ti/W、Al、Cu、Pd、Mo中的一種； 所述步驟六中，將硅蓋板與鍵合環(huán)完成金屬焊料鍵合。 所述的MEMS圓片級真空封裝橫向互連結(jié)構(gòu)制造方法，其特征在于 所述步驟三中，化學(xué)氣相淀積為等離子體化學(xué)增強氣相淀積(PECVD)、常壓化學(xué)氣
相淀積(APCVD)或低壓化學(xué)氣相淀積(LPCVD)中的一種。 本發(fā)明利用各種薄膜制造工藝，采用橫向布線的方式完成封裝器件和外界環(huán)境的 電互連，在金屬電極上沉積一層絕緣介質(zhì)層，可以保證絕緣的可靠性；鍵合應(yīng)力小、密封質(zhì) 量高、可靠性好、成本較低?？蓸O大的促進(jìn)圓片級MEMS真空封裝技術(shù)的商業(yè)化推廣。
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為圖1去除硅蓋板后的俯視圖；
圖3 圖11為本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實施例方式
如圖1、圖2所示，本發(fā)明的一種MEMS真空封裝橫向?qū)Ь€互連結(jié)構(gòu)，在硅基板1表 面具有Si02絕緣層2， Si02絕緣層2上具有金屬電極3，金屬電極3由連為一體的引線和焊 盤組成，各金屬電極3在Si02絕緣層2上周向分散排列，各金屬電極3的引線方向朝向硅 基板1中心； 金屬電極3引線上自下而上依次具有矩形的絕緣介質(zhì)層4和多晶硅6 ;硅蓋板7與
多晶硅6完成硅-玻璃陽極鍵合，矩形絕緣介質(zhì)層4和多晶硅6內(nèi)部的矩形空間為真空腔，
用于放置MEMS器件。 以下為本發(fā)明方法的實施例 實施例1 ，包括如下步驟 步驟一、如圖3所示，在硅基板1上熱氧化一層Si02絕緣介質(zhì)層2，厚度為0. 5 i！ m ;
步驟二、如圖4所示，在Si02絕緣層上2濺射一層金屬種子層，種子層厚度為10nm， 然后按金屬電極形狀在Si02絕緣層上周向分散排列，制作各金屬電極3，所述電極金屬由連 為一體的引線和焊盤組成，金屬電極厚度為0. 5ym ;金屬電極的材料采用Au ;
步驟三、如圖5所示，在金屬電極3引線上等離子體化學(xué)增強氣相淀積一層矩形的 絕緣介質(zhì)層4，厚度為0.5iim; 步驟四、如圖6所示，在包括Si02絕緣層2、金屬電極3、絕緣介質(zhì)層4的整個表面 上沉積一層光刻膠5 ;如圖7所示，用掩膜版遮蓋，將對應(yīng)矩形絕緣介質(zhì)層4上的光刻膠5曝 光，去除曝光的部分；
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步驟五、如圖8所示，在包括光刻膠5、絕緣介質(zhì)層4的整個表面上生長一層多晶 硅層6，厚度為20um ;如圖9所示，用化學(xué)機械拋光(CMP)磨平多晶硅層6表面；如圖10所 示，剝離掉光刻膠5以及其表面的多晶硅層6，形成矩形的鍵合環(huán)； 步驟六、如圖11所示，將硅蓋板7與鍵合環(huán)完成硅_玻璃陽極鍵合。實施例2，包 括如下步驟 步驟一、如圖3所示，在硅基板1上熱氧化一層Si02絕緣介質(zhì)層2，厚度為5ym ;
步驟二、如圖4所示，在Si02絕緣層2上濺射一層金屬種子層，種子層厚度為 100nm，然后按金屬電極形狀在Si02絕緣層上周向分散排列，制作各金屬電極3，所述電極金 屬由連為一體的引線和焊盤組成，金屬電極厚度為5ym;金屬電極的材料采用Al ;
步驟三、如圖5所示，在金屬電極3引線上常壓化學(xué)氣相淀積一層圓環(huán)形的絕緣介 質(zhì)層4，厚度為5ym; 步驟四、如圖6所示，在包括Si02絕緣層2、金屬電極3、絕緣介質(zhì)層4的整個表面 上沉積一層光刻膠5 ;如圖7所示，接著用掩膜版遮蓋，將對應(yīng)圓環(huán)形的絕緣介質(zhì)層4上的 光刻膠5曝光，去除曝光的部分； 步驟五、如圖8所示，在包括光刻膠5、絕緣介質(zhì)層4的整個表面上生長一層多晶 硅層6，厚度為60um ;如圖9所示，用化學(xué)機械拋光(CMP)磨平多晶硅層6表面；如圖10所 示，剝離掉光刻膠5以及其表面的多晶硅層6，形成圓環(huán)形的鍵合環(huán)； 步驟六、如圖11所示，將硅蓋板7與鍵合環(huán)完成硅_玻璃陽極鍵合。實施例3，包 括如下步驟 步驟一、如圖3所示，在硅基板1上熱氧化一層Si02絕緣介質(zhì)層2，厚度為0. 5 ii m ;
步驟二、如圖4所示，在Si02絕緣層2上濺射一層金屬種子層，種子層厚度為10nm， 然后按金屬電極形狀在Si02絕緣層上周向分散排列，制作各金屬電極3，所述電極金屬由連 為一體的引線和焊盤組成，金屬電極厚度為0. 5ym ;金屬電極的材料采用Cu ;
步驟三、如圖5所示，在金屬電極3引線上低壓化學(xué)氣相淀積一層矩形的絕緣介質(zhì) 層4，厚度為0. 5iim; 步驟四、如圖6所示，在包括Si02絕緣層2、金屬電極3、絕緣介質(zhì)層4的整個表面 上沉積一層光刻膠5 ;如圖7所示，用掩膜版遮蓋，將對應(yīng)矩形的絕緣介質(zhì)層4上的光刻膠5 曝光，去除曝光的部分； 步驟五、如圖8所示，在包括光刻膠5、絕緣介質(zhì)層4的整個表面上電鍍一層金屬層 6，厚度為20um;如圖9所示，用化學(xué)機械拋光(CMP)磨平金屬層6表面；如圖IO所示，剝離 掉光刻膠5以及其表面的金屬層6，然后濺射一層金屬焊料，形成矩形的鍵合環(huán)；
所述金屬層和金屬焊料的材料為Cr ; 步驟六、如圖11所示，將硅蓋板7與鍵合環(huán)完成金屬焊料鍵合。
實施例4，包括如下步驟 步驟一、如圖3所示，在硅基板1上熱氧化一層Si02絕緣介質(zhì)層2，厚度為5ym ;
步驟二、如圖4所示，在Si02絕緣層2上濺射一層金屬種子層，種子層厚度為 100nm，然后按金屬電極形狀在Si02絕緣層上周向分散排列，制作各金屬電極3，所述電極金 屬由連為一體的引線和焊盤組成，金屬電極厚度為5ym;金屬電極的材料采用Ag;
步驟三、如圖5所示，在金屬電極3引線上等離子體化學(xué)增強氣相淀積一層圓環(huán)形的絕緣介質(zhì)層4，厚度為5iim; 步驟四、如圖6所示，在包括Si02絕緣層2、金屬電極3、絕緣介質(zhì)層4的整個表面 上沉積一層光刻膠5 ;如圖7所示，用掩膜版遮蓋，將對應(yīng)圓環(huán)形的絕緣介質(zhì)層4上的光刻 膠5曝光，去除曝光的部分； 步驟五、如圖8所示，在包括光刻膠5、絕緣介質(zhì)層4的整個表面上電鍍一層金屬層 6，厚度為60um;如圖9所示，用化學(xué)機械拋光(CMP)磨平金屬層6表面；如圖IO所示，接著 剝離掉光刻膠5以及其表面的金屬層6，然后濺射一層金屬焊料，形成圓環(huán)形的鍵合環(huán)；
所述金屬層和金屬焊料的材料為Al ; 步驟六、如圖11所示，將硅蓋板7與鍵合環(huán)完成金屬焊料鍵合。實施例5，包括如 下步驟 步驟一、如圖3所示，在硅基板1上熱氧化一層Si02絕緣介質(zhì)層2，厚度為0. 5 ii m ;
步驟二、如圖4所示，在Si02絕緣層2上濺射一層金屬種子層，種子層厚度為10nm， 然后按金屬電極形狀在Si02絕緣層上周向分散排列，制作各金屬電極3，所述電極金屬由連 為一體的引線和焊盤組成，金屬電極厚度為0. 5ym ;金屬電極的材料采用Au ;
步驟三、如圖5所示，在金屬電極3引線上常壓化學(xué)氣相淀積一層矩形的絕緣介質(zhì) 層4，厚度為0. 5iim; 步驟四、如圖6所示，在包括Si02絕緣層2、金屬電極3、絕緣介質(zhì)層4的整個表面 上沉積一層光刻膠5 ;如圖7所示，用掩膜版遮蓋，將對應(yīng)矩形的絕緣介質(zhì)層4上的光刻膠5 曝光，去除曝光的部分； 步驟五、如圖8所示，在包括光刻膠5、絕緣介質(zhì)層4的整個表面上生長一層多晶 硅層6，厚度為20um ;如圖9所示，用化學(xué)機械拋光(CMP)磨平多晶硅層6表面；如圖10所 示，剝離掉光刻膠5以及其表面的多晶硅層6后，先在閉合曲線形狀的多晶硅層上沉積一層
Si3N4層，在Si3N4層上濺射黏附層，然后在黏附層上再濺射金屬種子層，在金屬種子層上電
鍍金屬層，然后濺射一層金屬焊料，形成矩形的鍵合環(huán)；
所述金屬種子層、金屬層和金屬焊料的材料為Au ;
所述黏附層材料采用Cr ; 步驟六、如圖11所示，將硅蓋板7與鍵合環(huán)完成金屬焊料鍵合。
實施例6，包括如下步驟 步驟一、如圖3所示，在硅基板1上熱氧化一層Si02絕緣介質(zhì)層2，厚度為5ym ; 步驟二、如圖4所示，在Si02絕緣層2上濺射一層金屬種子層，種子層厚度為
100nm，然后按金屬電極形狀在Si02絕緣層上周向分散排列，制作各金屬電極3，所述電極金
屬由連為一體的引線和焊盤組成，金屬電極厚度為5 i！ m ;金屬電極的材料采用W ; 步驟三、如圖5所示，在金屬電極引線3上低壓化學(xué)氣相淀積一層圓環(huán)形的絕緣介
質(zhì)層4，厚度為5ym; 步驟四、如圖6所示，在包括Si02絕緣層2、金屬電極3、絕緣介質(zhì)層4的整個表面 上沉積一層光刻膠5 ;如圖7所示，用掩膜版遮蓋，將對應(yīng)圓環(huán)形的絕緣介質(zhì)層4上的光刻 膠5曝光，去除曝光的部分； 步驟五、如圖8所示，在包括光刻膠5、絕緣介質(zhì)層4的整個表面上生長一層多晶 硅層6，厚度為60um ;如圖9所示，用化學(xué)機械拋光(CMP)磨平多晶硅層6表面；如圖10所
8示，剝離掉光刻膠5以及其表面的多晶硅層6后，先在閉合曲線形狀的多晶硅層上沉積一層
Si3N4層，在Si3N4層上濺射黏附層，然后在黏附層上再濺射金屬種子層，在金屬種子層上電
鍍金屬層，然后濺射一層金屬焊料，形成圓環(huán)形的鍵合環(huán)；
所述金屬種子層、金屬層和金屬焊料的材料為Cu ;
所述黏附層材料采用Ti ; 步驟六、如圖11所示，將硅蓋板7與鍵合環(huán)完成金屬焊料鍵合。
權(quán)利要求
一種MEMS圓片級真空封裝橫向互連結(jié)構(gòu)，在硅基板表面具有SiO2絕緣層，SiO2絕緣層上具有多個電極，其特征在于所述電極由連為一體的引線和焊盤組成，各電極在硅基板表面的SiO2絕緣層上周向分散排列，各電極的引線方向朝向硅基板中心；各電極引線上自下而上依次具有閉合曲線形狀的絕緣介質(zhì)層和鍵合環(huán)，鍵合環(huán)內(nèi)部的封閉空間為真空腔，用于放置MEMS器件；硅蓋板與鍵合環(huán)完成硅-玻璃陽極鍵合或金屬焊料鍵合；所述電極為金屬電極；所述絕緣介質(zhì)層為化學(xué)氣相淀積的SiO2層或Si3N4層中的一種或兩種；所述化學(xué)氣相淀積為等離子體化學(xué)增強氣相淀積、常壓化學(xué)氣相淀積或低壓化學(xué)氣相淀積中的一種。
2. 如權(quán)利要求1所述的MEMS圓片級真空封裝橫向互連結(jié)構(gòu)，其特征在于所述金屬電極的材料采用Au、Cu、Ag、W或者Al中的一種；所述絕緣介質(zhì)層和鍵合環(huán)的閉合曲線形狀為矩形或者圓環(huán)形。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的MEMS圓片級真空封裝橫向互連結(jié)構(gòu)，其特征在于所述鍵合環(huán)為多晶硅層、表面濺射有金屬焊料的金屬層或者復(fù)合層，所述復(fù)合層依次由多晶硅層、Si3N4層、黏附層、金屬種子層、金屬層和金屬焊料構(gòu)成；所述金屬種子層、金屬層和金屬焊料的材料，為金屬Cr、 Ti、 Au、 Cu、 Ag、 W或者Al中的一種；所述黏附層材料采用Ta、TaN、Cr、Ti、TiN、Ni、Ti/W、Al、Cu、Pd、Mo中的一種。
4. 一種權(quán)利要求1所述的MEMS真空封裝橫向?qū)Ь€互連結(jié)構(gòu)制造方法，依次包括步驟一、在硅基板上熱氧化一層Si02絕緣介質(zhì)層，厚度為0. 5 5 ii m ;步驟二、在Si(^絕緣層上濺射一層金屬種子層，種子層厚度為10 100nm，然后按金屬電極形狀在Si02絕緣層上周向分散排列，制作各金屬電極，所述電極金屬由連為一體的引線和焊盤組成，金屬電極厚度為0. 5 5 ii m ;金屬電極的材料采用Au、 Cu、 Ag、 W或者Al中的一種；步驟三、在金屬電極引線上化學(xué)氣相淀積一層閉合曲線形狀的絕緣介質(zhì)層，厚度為0. 5 5 ii m ;步驟四、在包括Si02絕緣層、金屬電極、絕緣介質(zhì)層的整個表面上沉積一層光刻膠；接著用掩膜版遮蓋，將對應(yīng)閉合曲線形狀的絕緣介質(zhì)層上的光刻膠曝光，去除曝光的部分；步驟五、在包括光刻膠、絕緣介質(zhì)層的整個表面上生長一層多晶硅層，厚度為20 60um;然后用化學(xué)機械拋光磨平多晶硅層表面，接著剝離掉光刻膠以及其表面的多晶硅層，形成閉合曲線形狀的鍵合環(huán)；步驟六、將硅蓋板與鍵合環(huán)完成硅_玻璃陽極鍵合。
5. —種權(quán)利要求1所述的MEMS真空封裝橫向?qū)Ь€互連結(jié)構(gòu)制造方法，依次包括步驟一、在硅基板上熱氧化一層Si02絕緣介質(zhì)層，厚度為0. 5 5 ii m ;步驟二、在Si(^絕緣層上濺射一層金屬種子層，種子層厚度為10 100nm，然后按金屬電極形狀在Si02絕緣層上周向分散排列，制作各金屬電極，所述電極金屬由連為一體的引線和焊盤組成，金屬電極厚度為0. 5 5 ii m ;金屬電極的材料采用Au、 Cu、 Ag、 W或者Al中的一種；步驟三、在金屬電極引線上化學(xué)氣相淀積一層閉合曲線形狀的絕緣介質(zhì)層，厚度為 0. 5 5 li m ;步驟四、在包括Si02絕緣層、金屬電極、絕緣介質(zhì)層的整個表面上沉積一層光刻膠；接 著用掩膜版遮蓋，將對應(yīng)閉合曲線形狀的絕緣介質(zhì)層上的光刻膠曝光，去除曝光的部分；步驟五、在包括光刻膠、絕緣介質(zhì)層的整個表面上電鍍一層金屬層，厚度為20 60um ; 然后用化學(xué)機械拋光磨平金屬層表面，接著剝離掉光刻膠以及其表面的金屬層，然后濺射 一層金屬焊料，形成閉合曲線形狀的鍵合環(huán)；所述金屬層和金屬焊料的材料，可以是Cr、Ti、Au、Cu、Ag、W或者Al中的一種；步驟六、將硅蓋板與鍵合環(huán)完成金屬焊料鍵合。
6. —種權(quán)利要求1所述的MEMS真空封裝橫向?qū)Ь€互連結(jié)構(gòu)制造方法，依次包括 步驟一、在硅基板上熱氧化一層Si02絕緣介質(zhì)層，厚度為0. 5 5 ii m ; 步驟二、在Si(^絕緣層上濺射一層金屬種子層，種子層厚度為10 100nm，然后按金屬電極形狀在Si02絕緣層上周向分散排列，制作各金屬電極，所述電極金屬由連為一體的引 線和焊盤組成，金屬電極厚度為0. 5 5 ii m ;金屬電極的材料采用Au、 Cu、 Ag、 W或者Al中 的一種；步驟三、在金屬電極引線上化學(xué)氣相淀積一層閉合曲線形狀的絕緣介質(zhì)層，厚度為 0. 5 5 m ;步驟四、在包括Si02絕緣層、金屬電極、絕緣介質(zhì)層的整個表面上沉積一層光刻膠；接 著用掩膜版遮蓋，將對應(yīng)閉合曲線形狀的絕緣介質(zhì)層上的光刻膠曝光，去除曝光的部分；步驟五、在包括光刻膠、絕緣介質(zhì)層的整個表面上生長一層多晶硅層，厚度為20 60um;然后用化學(xué)機械拋光磨平多晶硅層表面，剝離掉光刻膠以及其表面的多晶硅層后，先在閉合曲線形狀的多晶硅層上沉積一層Si3N4層，在Si3N4層上濺射黏附層，然后在黏附層上再濺射金屬種子層，在金屬種子層上電鍍金屬層，然后濺射一層金屬焊料，形成閉合曲線形 狀的鍵合環(huán)；所述金屬種子層、金屬層和金屬焊料的材料，可以是金屬Cr、 Ti、 Au、 Cu、 Ag、 W或者Al 中的一種；所述黏附層材料采用Ta、TaN、Cr、Ti、TiN、Ni、Ti/W、Al、Cu、Pd、Mo中的一種; 步驟六、將硅蓋板與鍵合環(huán)完成金屬焊料鍵合。
7. 如權(quán)利要求4、5或6所述的MEMS圓片級真空封裝橫向互連結(jié)構(gòu)制造方法，其特征在于所述步驟三中，化學(xué)氣相淀積為等離子體化學(xué)增強氣相淀積、常壓化學(xué)氣相淀積或低 壓化學(xué)氣相淀積中的一種。
全文摘要
MEMS圓片級真空封裝橫向互連結(jié)構(gòu)及其制造方法，屬于微機電系統(tǒng)的導(dǎo)線互連結(jié)構(gòu)，解決鍵合過程中氣密性問題，實現(xiàn)真空腔內(nèi)外電信號的連通。本發(fā)明互連結(jié)構(gòu)，在硅基板表面依次具有SiO2絕緣層和多個電極，各電極在硅基板表面的SiO2絕緣層上周向分散排列，各電極引線上自下而上依次具有閉合曲線形狀的絕緣介質(zhì)層和鍵合環(huán)，鍵合環(huán)內(nèi)部封閉空間為真空腔，用于放置MEMS器件；硅蓋板與鍵合環(huán)完成鍵合。本發(fā)明的制造方法，依次包括熱氧化SiO2絕緣介質(zhì)層、制作金屬電極、沉積絕緣介質(zhì)層、生長多晶硅、化學(xué)機械拋光、鍵合步驟。本發(fā)明鍵合應(yīng)力小、密封質(zhì)量高、可靠性好、成本較低，可極大促進(jìn)圓片級MEMS真空封裝技術(shù)的商業(yè)化推廣。
文檔編號B81C1/00GK101746706SQ20091027242
公開日2010年6月23日 申請日期2009年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月16日
發(fā)明者劉川, 劉勝, 張卓, 張鴻海, 汪學(xué)方, 甘志銀, 羅小兵 申請人:華中科技大學(xué)