MEMS传感器封装结构的制作方法

mems传感器封装结构技术领域1.本实用新型涉及电子封装技术领域，具体地，涉及一种mems传感器封装结构。背景技术：2.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。封装工艺对于芯片器件来说可以很好的保护其免受空气、粉尘、湿气等环境因素的破坏性或失效性影响。良好的真空封装可以保证芯片稳定、安全、高效的运行，且使用寿命也会受到芯片器件内部真空度的影响。3.目前，晶圆级真空封装是mems真空封装的主流形式，主要流程是将带有芯片器件层的衬底晶圆和带有增透膜或者吸气剂类保护性材料的盖帽进行晶圆键合的工艺。晶圆级封装可分为阳极键合、硅硅键合和金属键合，其中，阳极键合和硅硅键合的高温、高电压等苛刻条件难以和目前常用的芯片器件层工艺兼容，一般用途比较少，而常用的金属键合晶圆级封装与大部分ic器件层工艺兼容，匹配度较好，得以广泛应用。4.在传统金属键合封装结构中，芯片器件的盖帽晶圆背面蒸镀的吸气剂用来保证器件内部的高真空度，但是传统吸气剂的激活方式是热激活，激活温度在300-400℃，这种高温激活方式容易损坏芯片器件层使其灵敏度下降甚至器件失效，因此吸气剂的激活温度的控制是一项难点。技术实现要素：5.本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供一种改变吸气剂激活方式的mems传感器封装结构。6.本实用新型目的通过以下技术方案实现：7.一种mems传感器封装结构，封装结构包括衬底晶圆、盖帽晶圆和键合层，衬底晶圆和盖帽晶圆之间通过键合层键合形成密封腔体，盖帽晶圆上镀有吸气剂层，吸气剂层位于密封腔体内；封装结构还包括电激活装置，电激活装置包括电极层和与电极层连接的热阻层，电极层包覆在盖帽晶圆表面且从密封腔体外延伸至密封腔体内，热阻层嵌镀在吸气剂层和盖帽晶圆之间；电激活装置的电极层和键合层之间设置绝缘层。8.进一步地，衬底晶圆上在键合层位置对应处设置衬底热阻层，衬底热阻层和键合层之间设有绝缘层。9.更进一步地，衬底晶圆上在衬底热阻层位置对应处开设通孔，通孔内填充电极焊料形成衬底电极层。10.进一步地，盖帽晶圆内设有绝缘层作为湿法腐蚀停止层。11.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：12.1）通过设置电激活装置，使热阻层与吸气剂层接触，向电极层通入电流，可对吸气剂层进行电激活，电激活的方式只会在芯片的吸气剂层局部加热使其激活，并不会对器件层有热影响，在芯片内部吸气剂层表面吸附饱满后还可以通过简单的电激活工艺二次或多次进行芯片内部吸气剂层的激活操作，维持密封腔体内部真空度；电激活方式简单、成本低、耗时短，有效的延长了芯片在高真空环境下的使用寿命；13.2）吸气剂层仍保留了传统的热激活方式，操作时可根据芯片的具体需要采用电激活或者热激活，可操作性高；14.3）封装结构可直接通过在衬底电极层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，颠覆了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，与吸气剂的电激活方式相得益彰，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。附图说明15.图1为实施例1所述的mems传感器封装结构的结构示意图；16.图2为实施例1所述的mems传感器封装结构中盖帽晶圆的制备流程。具体实施方式17.下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步的说明，其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。18.实施例119.如图1所示的mems传感器封装结构，封装结构包括衬底晶圆1、盖帽晶圆2和键合层3，衬底晶圆1和盖帽晶圆2之间通过键合层3键合形成密封腔体4，键合层3一般采用ti、ni、cu、sn、au中的几种组合成键合焊料；盖帽晶圆2上镀有吸气剂层5，吸气剂层5位于密封腔体4内；封装结构还包括电激活装置，电激活装置包括电极层61和与电极层连接的热阻层62，电极层61包覆在盖帽晶圆表面且电极层从密封腔体外延伸至密封腔体内，热阻层62嵌镀在吸气剂层5和盖帽晶圆2之间；电激活装置的电极层61和键合层3之间设置绝缘层7。20.其中，硅片内设有绝缘层作为湿法腐蚀停止层11，盖帽晶圆的制备流程如下：21.a.采用定制硅片（soi：silicon on insulator），清洗干净，在其正反面镀上薄膜保护层；22.b.将需要刻蚀区域进行光刻、刻蚀、腐蚀工艺，形成梯形深腔结构；23.c.采用湿法腐蚀工艺去除定制硅片的氧化层，之后将定制硅片的两面薄膜保护层刻蚀去除；24.d.在定制硅片的下表面镀上金属薄膜电极层和热阻层，并进行图案化工艺，刻蚀去除不需要的金属薄膜；25.e.在定制硅片的表面镀上绝缘层并进行图案化工艺，绝缘层覆盖住梯形深腔结构外的电极层，并留出pad点；26.f.蒸镀吸气剂层在盖帽晶圆梯形深腔结构的梯形短边上，吸气剂层蒸镀在热阻层上，盖帽晶圆即制备完成。27.为更好地与吸气剂层的电激活方式相适应，衬底晶圆1上在键合层3位置对应处设置有衬底热阻层8，衬底热阻层8和键合层3之间也设置绝缘层7；此外，衬底晶圆1上在衬底热阻层8位置对应处还开设有通孔，通孔内填充电极焊料形成衬底电极层9。28.电极层61和衬底电极层9一般采用电阻低、电导通性好的金属材料组成，其作用是分别将电流导通至热阻层和衬底热阻层进行加热。热阻层62和衬底热阻层8均采用高熔点、热导率高的热阻薄膜制备，一般采用pt金属材料，与吸气剂接触的热阻层在电极层通电之后进行升温以电激活吸气剂层工作，维持腔体内部真空度。衬底热阻层在衬底电极层通电后升温至键合温度，达到金属键合的作用。热阻层和衬底热阻层升温的具体温度均可通过电流大小来调节。绝缘层7采用绝缘性好且具有高热导的薄膜材料组成，一般选用aln、al2o3等材料，其作用是防止电流短路的同时将衬底电极层和衬底热阻层的热量高效、快速的传递至键合层。29.本技术的封装结构在传统封装结构的基础上增加了吸气剂层的电激活方式，即本封装结构可根据芯片的具体需要自由采用电激活或热激活的工艺方式达到吸气剂层激活的效果。其中，电激活的方式只会在芯片的吸气剂层局部加热使其激活，并不会对器件层有热影响，相较于传统的热激活方式来说能避免高温环境对芯片器件层的热影响，同时也简化了激活工艺，且电激活的方式还可以对使用一段时间后的芯片进行二次或多次电激活，电激活方式简单、成本低、耗时短，能有效延长芯片在高真空环境下的使用寿命。30.另外，本技术的封装结构还可避免对整个晶圆器件进行加热升温，通过在衬底电极层处接入电流，只会对键合层部位进行局部加热升温，键合层升温至键合温度即完成金属键合封装，局部的高温并不会影响芯片器件层结构，这样既能完成所需的键合封装结构，还可以保护芯片器件层免受高温影响，极大的提高了不同金属焊料组合的封装结构和芯片器件层的工艺兼容性。31.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型的技术方案所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。