晶圆级多级气压微腔的密封方法、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气压微腔的密封方法、装置及介质。

背景技术：

1、气密密封，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，其直接决定了所密封的mems器件能否正常并持久、可靠地工作，气密密封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，晶圆级气密密封，可以在晶圆上完成对成千上万器件的一次性密封，相比于芯片级密封，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 oxidesemiconductor，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密封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气密密封，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气压环境密封，但不同的mems器件对密封气压的需求可能不同，如mems加速度计需要在约几十kpa气压环境中工作，mems热辐射仪则需要在10-5-10-3kpa级的低气压环境中工作，现有方法难以实现对不同密封气压需求的mems器件进行晶圆级多级密封，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气压微腔的密封方法、装置及介质，用以解决现有技术难以实现对不同密封气压需求的mems器件进行晶圆级多级密封的问题。

2、本发明提供一种晶圆级多级气压微腔的密封方法，包括：

3、通过设置m种密封圈结构，在预先设置的晶圆上形成n个待密封器件对应的m种待密封微腔结构，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，各所述密封圈结构的高度与所述m种待密封微腔结构对应的密封优先级之间呈正相关；

4、按照所述m种待密封微腔结构对应的密封优先级从高到低的顺序，对所述m种待密封微腔结构依次执行密封操作，形成包括m种密封结构的多级气压微腔，所述包括m种密封结构的多级气压微腔的气压环境，为预先设置的所述m种待密封微腔结构中待密封器件对应的需求气压环境；

5、其中，对于所述m种待密封微腔结构中当前执行密封操作的当前待密封微腔结构，所述执行密封操作包括：基于所述当前待密封微腔结构的当前密封圈结构对应的键合压力和键合温度，对所述当前待密封微腔结构进行密封，所述当前密封圈结构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气压微腔的密封方法，对于所述当前待密封微腔结构，所述执行密封操作具体包括：

7、建立所述当前待密封微腔结构中待密封器件对应的需求气压环境；

8、在所述当前待密封微腔结构中待密封器件对应的需求气压环境下，基于所述当前密封圈结构对应的键合压力和键合温度，对所述当前待密封微腔结构进行密封。

9、根据本发明提供的一种晶圆级多级气压微腔的密封方法，对于所述当前待密封微腔结构，所述执行密封操作具体包括：

10、在所述当前待密封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；

11、在预先设置的当前气压环境下，基于所述当前密封圈结构对应的键合压力和键合温度，对所述当前待密封微腔结构进行密封，形成所述当前待密封微腔结构对应的当前密封结构；其中，所述当前气压环境的气压高于所述当前待密封微腔结构中待密封器件对应的需求气压环境；

12、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密封微腔结构中待密封器件对应的需求气压环境的密封结构。

13、根据本发明提供的一种晶圆级多级气压微腔的密封方法，所述晶圆包括器件晶圆和封盖晶圆，所述n个待密封器件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，所述下密封圈结构设置在所述器件晶圆上，所述上密封圈结构与所述下密封圈结构对应设置。

14、根据本发明提供的一种晶圆级多级气压微腔的密封方法，所述上密封圈结构和所述下密封圈结构的材料相同或不同。

15、根据本发明提供的一种晶圆级多级气压微腔的密封方法，各所述密封圈结构的高度的设置范围为100nm～100um。

16、本发明还提供一种晶圆级多级气压微腔的密封装置，包括：晶圆、以及设置在所述晶圆上的n个待密封器件和m种密封圈结构，所述m种密封圈结构用于形成所述n个待密封器件对应的m种待密封微腔结构，各所述密封圈结构的高度与所述m种待密封微腔结构对应的密封优先级之间呈正相关，所述m种密封圈结构的上密封圈结构和下密封圈结构之间在所述m种密封圈结构对应的键合压力和键合温度下发生键合，从而形成包括m种密封结构的多级气压微腔，所述包括m种密封结构的多级气压微腔的气压环境，为预先设置的所述m种待密封微腔结构中待密封器件对应的需求气压环境，n为大于1的整数，m为大于1且小于或等于n的整数。

17、根据本发明提供的一种晶圆级多级气压微腔的密封装置，所述晶圆包括器件晶圆和封盖晶圆，所述n个待密封器件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，所述下密封圈结构设置在所述器件晶圆上，所述上密封圈结构与所述下密封圈结构对应设置。

18、根据本发明提供的一种晶圆级多级气压微腔的密封装置，所述m种待密封微腔结构是按照所述m种待密封微腔结构对应的密封优先级从高到低的顺序依次执行密封操作；

19、其中，对于所述m种待密封微腔结构中当前执行密封操作的当前待密封微腔结构，所述执行密封操作包括：基于所述当前待密封微腔结构的当前密封圈结构对应的键合压力和键合温度，对所述当前待密封微腔结构进行密封。

20、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气压微腔的密封方法。

21、本发明提供的晶圆级多级气压微腔的密封方法、装置及介质，可以按照n个待密封器件对应的密封优先级的顺序，确定n个待密封器件对应的密封圈结构的不同高度，具体各密封圈结构的高度与n个待密封器件对应的密封优先级之间呈正相关，即密封圈结构的高度随待密封器件的密封优先级的升高而升高，反之亦然，再将不同高度的m种密封圈结构对应设置在晶圆上，以形成n个待密封器件对应的m种待密封微腔结构；在进行多级密封的阶段，由于越先密封的待密封器件对应的密封圈结构的高度越高，故其对应的上密封圈结构和下密封圈结构就越先接触，并可以在键合压力和键合温度下发生键合，以对该待密封器件对应的待密封微腔结构进行密封，再对下一密封优先级的待密封器件进行密封，依次类推，本发明可以实现对不同需求气压环境的待封装器件进行晶圆级多级气压微腔的密封。