用于微电子器件的真空腔内部的气密性监测结构的制作方法

本发明涉及半导体，尤其是涉及一种用于微电子器件的真空腔内部的气压监测结构。

背景技术：

1、在微电子技术的基础上发展而来的微机电系统(micro electro mechanicalsystems；mems)技术是一个新兴的多学科交叉的高科技领域。出于保护内部的mems器件的目的，一般要求mems封装是气密性的，特别是诸如mems陀螺仪、压力计之类的微机电系统器件在真空环境下工作才能获得期望的工作性能，需要对这些mems器件进行真空封装，而诸如红外传感器的mems器件，也需要把敏感器件封装在比较稳定的真空中。

2、mems器件对封装的环境极为敏感，一些关键指标会造成mems器件失效。然而，mems器件的应用要求长期保持气密性，但实际中封装mems器件所形成的微小空间的内部真空度常随着时间而降低，这往往会造成这些器件的性能劣化，也就是随着用于封装mems器件的微小空间的内部真空度的变化，这些器件的输出值会发生变化，使得量测结果不能真实地反映所量测的物理量。换而言之，器件的使用寿命时常会受到封装这些器件形成的微小空间的内部真空度的劣化的限制。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于微电子器件的真空腔内部的气密性监测结构及其制作方法，用于解决现有技术中用于封装微机电系统的微小空间的内部真空度难以保持，真空腔内mems器件的可信度较低，以及器件的使用寿命等问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种用于微电子器件的真空腔内部的气密性监测结构，其特征在于，包括：第一基板；第二基板，所述第二基板包括：相对的第一主面和第二主面，所述第二基板的第一主面的表面上形成有用于容纳微电子器件的空腔，所述第二基板的第一主面与所述第一基板的第一主面键合以使所述空腔与所述第一基板的第一主面形成气密性空腔；密封室，所述密封室由设置于所述第二基板的第二主面上的膜层与周围环境气密性阻隔，所述膜层配置为根据所述密封室与周围环境的气压差发生凸起或凹陷变形，所述密封室界定于所述膜层与所述第一基板之间，所述密封室内的气压与所述气密性空腔内的气压正相关。

3、可选地，其特征在于：所述微电子器件的主体部形成于所述第一基板的第一主面上。

4、可选地，所述膜层、所述第一基板与位于所述第二基板上的贯穿孔构成所述密封室，所述膜层与所述第二基板的第二主面形成气密性接触。

5、可选地，所述膜层与所述第二基板具有不同的材料，所述膜层是选自多晶硅、氧化硅和氮化硅中的一种材料所构成的单层，或者上述的复合层。

6、可选地，所述膜层与所述第二基板一体化形成。

7、可选地，所述气密性监测结构还包括设置于所述第一基板与所述第二基板之间的键合层，通过所述第一基板与所述第二基板界面之间的直接键合来形成所述键合层。

8、可选地，所述气密性监测结构还包括设置于所述第一基板与所述第二基板之间的键合层，所述键合层为al-ge共晶键合层。

9、可选地，所述膜层形成为圆形形状且具有在1微米-20微米的厚度。

10、可选地，所述微电子器件包括红外传感器件、mems陀螺仪、mems加速度计、mems真空计、mems微镜及mems压力传感器中的一种或两种以上。

11、如上所述，本发明的用于微电子器件的真空腔内部的气密性监测结构及其制作方法，具有以下有益效果：

12、1)本发明提供一种用于微电子器件的真空腔内部的气密性监测结构，所述气密性监测结构可以包括设置于同一基板上的气密性空腔和密封室，可以实现真空封装的mems器件；与此同时，通过表征用于气密的薄膜的变形程度对微小空间的内部真空度变化进行实时量测，这样能够提升器件的可信度。

13、2)本发明提供的气密性监测结构采用气密性空腔和密封室两者设置于密封基板的构造，mems器件整体设计更为自由、结构紧凑。

技术特征：

1.一种用于微电子器件的真空腔内部的气密性监测结构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的气密性监测结构，其特征在于：所述微电子器件的主体部形成于所述第一基板的第一主面上。

3.根据权利要求1所述的气密性监测结构，其特征在于：所述膜层、所述第一基板与位于所述第二基板上的贯穿孔构成所述密封室，所述膜层与所述第二基板的第二主面形成气密性接触。

4.根据权利要求3所述的气密性监测结构，其特征在于：所述膜层与所述第二基板具有不同的材料，所述膜层是选自多晶硅、氧化硅和氮化硅中的一种材料所构成的单层，或者上述的复合层。

5.根据权利要求1所述的气密性监测结构，其特征在于：所述膜层与所述第二基板一体化形成。

6.根据权利要求1所述的气密性监测结构，其特征在于：所述气密性监测结构还包括设置于所述第一基板与所述第二基板之间的键合层，通过所述第一基板与所述第二基板界面之间的直接键合来形成所述键合层。

7.根据权利要求1所述的气密性监测结构，其特征在于，所述气密性监测结构还包括设置于所述第一基板与所述第二基板之间的键合层，所述键合层为al-ge共晶键合层。

8.根据权利要求1所述的气密性监测结构，其特征在于：所述膜层形成为圆形形状且具有在1微米-20微米的厚度。

9.根据权利要求1所述的气密性监测结构，其特征在于：所述微电子器件包括红外传感器件、mems陀螺仪、mems加速度计、mems真空计、mems微镜及mems压力传感器中的一种或两种以上。

技术总结本发明提供一种用于微电子器件的真空腔内部的气密性监测结构，其包括：第一基板和第二基板，所述第二基板包括：相对的第一主面和第二主面，所述第二基板的第一主面的表面上形成有用于容纳微电子器件的空腔，所述第二基板的第一主面与所述第一基板键合以使所述空腔与所述第一基板的第一主面形成气密性空腔；密封室，所述密封室由设置于所述第二基板的第二主面上的膜层与周围环境气密性阻隔，所述膜层配置为根据所述密封室与周围环境的气压差发生凸起或凹陷变形，所述密封室内的气压与所述气密性空腔内的气压正相关。本发明的气密性监测结构可解决现有技术中真空腔内MEMS可信度较低的问题，密封基板利用率更高，且MEMS器件结构整体设计更为灵活。技术研发人员：王诗男受保护的技术使用者：上海新微技术研发中心有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/13