晶圆级多级真空度环境的封装方法、装置及介质

本发明涉及微系统及微纳器件，尤其涉及一种晶圆级多级真空度环境的封装方法、装置及介质。

背景技术：

1、真空封装或气密封装，是微机电系统(micro-electro-mechanical systems，mems)的陀螺仪、热辐射仪等微纳器件的关键加工工艺步骤。其目的是密封和维持特定气压的微腔环境，达到提高品质因数、降低空气热传导、隔绝氧气等目的，其直接决定了所封装的mems器件能否正常并持久可靠地工作，真空封装或气密封装技术已成为制约诸多mems器件加工成品率和可靠性的关键因素，也是mems工厂生产过程占据高成本(可达50％-90％)的主要工艺环节。其中，晶圆级真空封装可以在晶圆上完成对成千上万器件的一次性密封，相比于芯片级封装，效率和成本优势明显，也便于同互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor，cmos)集成电路晶圆直接集成，是学术界和产业界重点研究领域。

2、当前，微系统产业升级对mems器件微型化、集成化的需求与日俱增，传统将独立器件各自密封好再进行集成的系统级封装方法在体积和成本上凸显劣势，实现多功能器件一体化片上异质集成已成为一种趋势，例如集成了mems加速度计、陀螺仪、热辐射仪等的多功能传感单元，如能在晶圆级别对不同器件完成一次性真空封装，将大幅增强其集成度和微型化，同时降低总体加工成本，进一步推动微小型无人机、便携式电子设备等应用领域的发展。

3、然而，现有方法只面向特定器件，实现统一要求的单一真空度环境密封，但不同的mems器件对真空度环境的需求可能不同，如mems加速度计需要在约几十kpa气压环境中工作，而mems热辐射仪则需要在10-5～10-3kpa的高真空环境中工作，现有方法难以实现对不同真空度环境需求的mems器件进行晶圆级多级真空封装，进而制约了多器件片上异质集成的进一步发展。

技术实现思路

1、本发明提供一种晶圆级多级真空度环境的封装方法、装置及介质，用以解决现有技术难以实现对不同真空度环境需求的mems器件进行晶圆级多级真空封装的问题。

2、本发明提供一种晶圆级多级真空度环境的封装方法，包括：

3、通过设置m种密封圈，在预先设置的晶圆上形成n个待封装器件对应的m种待封装微腔结构，n为大于1的整数，m为大于1且小于或等于n的整数；其中，所述m种密封圈发生键合的第一温度与所述m种待封装微腔结构中待封装器件对应的封装优先级的顺序呈负相关，所述m种密封圈中包括至少一个第一密封圈，所述第一密封圈包括至少一个通气道；

4、按照所述m种待封装微腔结构中待封装器件对应的封装优先级从高到低的顺序，对所述m种待封装微腔结构依次执行封装操作，形成包括m种密封结构的多级真空度环境微腔，所述包括m种密封结构的多级真空度环境微腔的真空度环境，为预先设置的所述m种待封装微腔结构中待封装器件对应的需求真空度环境；

5、其中，对于所述m种待封装微腔结构中当前执行封装操作的当前待封装微腔结构，所述执行封装操作包括：基于所述当前待封装微腔结构的当前密封圈对应的键合压力和键合温度，对所述当前待封装微腔结构进行封装，所述当前密封圈的上密封圈结构和下密封圈结构之间在所述键合压力和键合温度下发生键合。

6、根据本发明提供的一种晶圆级多级真空度环境的封装方法，所述m种密封圈中还包括第二密封圈，所述第二密封圈呈完整闭合状，所述第二密封圈作为封装优先级最高的待封装器件对应的密封圈。

7、根据本发明提供的一种晶圆级多级真空度环境的封装方法，对于所述当前待封装微腔结构，所述执行封装操作具体包括：

8、建立所述当前待封装微腔结构中待封装器件对应的需求真空度环境；

9、在所述当前待封装微腔结构中待封装器件对应的需求真空度环境下，基于所述当前密封圈对应的键合压力和键合温度，对所述当前待封装微腔结构进行封装。

10、根据本发明提供的一种晶圆级多级真空度环境的封装方法，对于所述当前待封装微腔结构，所述执行封装操作具体包括：

11、在所述当前待封装微腔结构中设置吸气剂；其中，所述吸气剂用于在温度大于或等于预先设置的阈值的情况下吸收气体；

12、在预先设置的当前真空度环境下，基于所述当前密封圈对应的键合压力和键合温度，对所述当前待封装微腔结构进行封装，形成所述当前待封装微腔结构对应的当前密封结构；其中，所述当前真空度环境的气压高于所述当前待封装微腔结构中待封装器件对应的需求真空度环境；

13、对所述当前密封结构设置大于或等于所述阈值的键合温度，形成对应于所述当前待封装微腔结构中待封装器件对应的需求真空度环境的密封结构。

14、根据本发明提供的一种晶圆级多级真空度环境的封装方法，所述晶圆包括器件晶圆和封盖晶圆，所述n个待封装器件设置在所述器件晶圆上，所述下密封圈结构设置在所述器件晶圆上，所述上密封圈结构设置在所述封盖晶圆上，所述上密封圈结构与所述下密封圈结构对应设置。

15、根据本发明提供的一种晶圆级多级真空度环境的封装方法，所述上密封圈结构和所述下密封圈结构的材料相同或者不同。

16、本发明还提供一种晶圆级多级真空度环境的封装装置，包括：

17、设置模块，用于通过设置m种密封圈，在预先设置的晶圆上形成n个待封装器件对应的m种待封装微腔结构，n为大于1的整数，m为大于1且小于或等于n的整数；其中，所述m种密封圈发生键合的第一温度与所述m种待封装微腔结构中待封装器件对应的封装优先级的顺序呈负相关，所述m种密封圈中包括至少一个第一密封圈，所述第一密封圈包括至少一个通气道；

18、封装模块，用于按照所述m种待封装微腔结构中待封装器件对应的封装优先级从高到低的顺序，对所述m种待封装微腔结构依次执行封装操作，形成包括m种密封结构的多级真空度环境微腔，所述包括m种密封结构的多级真空度环境微腔的真空度环境，为预先设置的所述m种待封装微腔结构中待封装器件对应的需求真空度环境；

19、其中，对于所述m种待封装微腔结构中当前执行封装操作的当前待封装微腔结构，所述执行封装操作包括：基于所述当前待封装微腔结构的当前密封圈对应的键合压力和键合温度，对所述当前待封装微腔结构进行封装，所述当前密封圈的上密封圈结构和下密封圈结构之间在所述键合压力和键合温度下发生键合。

20、本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述晶圆级多级真空度环境的封装方法。

21、本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述晶圆级多级真空度环境的封装方法。

22、本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述晶圆级多级真空度环境的封装方法。

23、本发明提供的晶圆级多级真空度环境的封装方法、装置及介质，在同一晶圆上设置了在不同温度发生键合的密封圈，并在至少一个第一密封圈上设置有至少一个通气道，对于第一密封圈来说，可以在通过通气道对待封装器件所在的待封装微腔结构建立需求真空度环境的情况下，采用第一密封圈对应的键合压力和键合温度对第一密封圈进行封装，具体是通过键合温度使第一密封圈部分材料发生熔融态转变，回流填充了通气道，并在键合温度和压力的作用下使得第一密封圈材料最终转变为固态从而完成键合，以对待封装器件对应的待封装微腔结构进行封装，而未发生键合的第一密封圈仍然可以通过设置的通气道建立对应的需求真空度环境，并同上原理进行封装，可以实现晶圆级大跨度多级真空度环境封装，克服了现有方法只能实现统一要求的单一真空度环境封装的问题，并且设置的结构简单，且可以采用标准微加工工艺流程和设备，便于规模化运用，并且密封微腔可独立制备于封盖晶圆，最大限度减少了对器件晶圆现有制备工艺的影响。