MEMS真空封装结构及封装方法与流程

本发明涉及半导体真空封装，具体涉及一种mems真空封装结构及封装方法。

背景技术：

1、mems真空封装主要包括金属封装、陶瓷封装、晶圆级封装以及像素级封装等。目前阶段金属封装和陶瓷封装技术封装成熟，但是封装成本较高；晶圆级封装因为无需管壳，大幅降低了封装成本，已逐步替代金属、陶瓷封装；像素级封装在晶圆级封装基础上可进一步降低生产成本，通过减薄工艺后可大幅减小芯片厚度，可实现在手机、平板等消费级产品中的应用。

2、像素级真空封装结构主要由衬底、微机电结构、盖帽以及吸气剂组成。吸气剂作为真空封装中的一个重要组成部分，在器件长期工作期间，吸收腔体内部释放的气体，起到维持长期真空可靠性的作用。在像素级的加工工艺中，吸气剂会经历与光刻胶、清洗溶液长期直接接触的环境，尤其是对于存在牺牲层释放的环节，氧离子与吸气剂会直接反应，造成吸气剂失效，导致器件长期真空可靠性差。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种mems真空封装结构及封装方法，能够防止吸气剂在工艺过程中受到污染，保证真空封装的可靠性。

2、为实现上述目的，本发明的技术方案为一种mems真空封装方法，包括如下步骤：

3、s1、制作封装结构，封装结构包括封装壳体以及被封装于封装壳体中的mems元件和吸气剂，且吸气剂被罩设于吸气剂保护罩中；

4、s2、破坏吸气剂保护罩，使吸气剂暴露于封装壳体的内部环境中；

5、s3、激活吸气剂，实现真空封装。

6、作为实施方式之一，所述吸气剂保护罩至少部分采用低熔点材料制备，且所述低熔点材料的熔点低于所述吸气剂的激活温度；步骤s2中，通过加热熔融低熔点材料破坏吸气剂保护罩。

7、作为实施方式之一，所述封装壳体上沉积有浸润层，低熔点材料加热熔融后在浸润层上铺展开。

8、作为实施方式之一，所述吸气剂保护罩沉积于所述浸润层上，或者所述浸润层环绕沉积于所述吸气剂保护罩四周。

9、作为实施方式之一，所述吸气剂保护罩包括环绕吸气剂设置的罩体以及盖设于罩体上的盖体；所述罩体和所述盖体均采用低熔点材料制备，或者，所述罩体采用低熔点材料制备，所述盖体采用高熔点材料或者半导体非金属材料制备。

10、作为实施方式之一，步骤s1中制作封装结构的方法为：通过在衬底上制造牺牲层并图形化完成mems元件、吸气剂、吸气剂保护罩以及封盖的加工，封盖与衬底形成封装壳体，最后释放牺牲层。

11、作为实施方式之一，所述封盖上具有用于释放牺牲层的释放孔，在释放牺牲层之后或者在激活吸气剂之后对所述释放孔进行密封。

12、作为实施方式之一，所述封装壳体中制作有一个或多个所述mems元件。

13、作为实施方式之一，所述mems元件为悬空结构，所述吸气剂及吸气剂保护罩设置于所述mems元件的悬空结构下方，且每一mems元件的悬空结构下方设置有一组或多组所述吸气剂及吸气剂保护罩。

14、本发明还提供一种采用以上任一项所述的mems真空封装方法制作的mems真空封装结构。

15、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

16、(1)本发明在吸气剂外设置吸气剂保护罩，起到保护吸气剂的作用，使吸气剂在工艺过程中不受污染；同时在封装结构制作完成后，破坏吸气剂保护罩，使吸气剂暴露在封装壳体内部环境中，未经污染的吸气剂在激活后，可充分发挥其吸气性能，保证真空封装可靠性；

17、(2)本发明的吸气剂保护罩至少部分采用低熔点材料制备，通过加热使低熔点材料熔融，可以露出吸气剂，同时低熔点材料的熔点低于吸气剂的激活温度，熔融低熔点材料时不会影响吸气剂；

18、(3)本发明通过设置浸润层，使低熔点材料加热熔融后，可以在浸润层上铺展开，增加吸气剂的外露面积，提高吸气剂的作用效果；

19、(4)本发明的方法可用于像素级mems真空封装结构的制作，也可以用于面阵级mems真空封装结构的的制作。

技术特征：

1.一种mems真空封装方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的mems真空封装方法，其特征在于：所述吸气剂保护罩至少部分采用低熔点材料制备，且所述低熔点材料的熔点低于所述吸气剂的激活温度；步骤s2中，通过加热熔融低熔点材料破坏吸气剂保护罩。

3.如权利要求2所述的mems真空封装方法，其特征在于：所述封装壳体上沉积有浸润层，低熔点材料加热熔融后在浸润层上铺展开。

4.如权利要求3所述的mems真空封装方法，其特征在于：所述吸气剂保护罩沉积于所述浸润层上，或者所述浸润层环绕沉积于所述吸气剂保护罩四周。

5.如权利要求2所述的mems真空封装方法，其特征在于：所述吸气剂保护罩包括环绕吸气剂设置的罩体以及盖设于罩体上的盖体；所述罩体和所述盖体均采用低熔点材料制备，或者，所述罩体采用低熔点材料制备，所述盖体采用高熔点材料或者半导体非金属材料制备。

6.如权利要求1所述的mems真空封装方法，其特征在于，步骤s1中制作封装结构的方法为：通过在衬底上制造牺牲层并图形化完成mems元件、吸气剂、吸气剂保护罩以及封盖的加工，封盖与衬底形成封装壳体，最后释放牺牲层。

7.如权利要求6所述的mems真空封装方法，其特征在于：所述封盖上具有用于释放牺牲层的释放孔，在释放牺牲层之后或者在激活吸气剂之后对所述释放孔进行密封。

8.如权利要求1所述的mems真空封装方法，其特征在于：所述封装壳体中制作有一个或多个所述mems元件。

9.如权利要求1所述的mems真空封装方法，其特征在于：所述mems元件为悬空结构，所述吸气剂及吸气剂保护罩设置于所述mems元件的悬空结构下方，且每一mems元件的悬空结构下方设置有一组或多组所述吸气剂及吸气剂保护罩。

10.一种采用如权利要求1-9任一项所述的mems真空封装方法制作的mems真空封装结构。

技术总结本发明涉及半导体真空封装技术领域，具体涉及一种MEMS真空封装结构及封装方法，包括如下步骤：S1、制作封装结构，封装结构包括封装壳体以及被封装于封装壳体中的MEMS元件和吸气剂，且吸气剂被罩设于吸气剂保护罩中；S2、破坏吸气剂保护罩，使吸气剂暴露于封装壳体的内部环境中；S3、激活吸气剂，实现真空封装。本发明在吸气剂外设置吸气剂保护罩，起到保护吸气剂的作用，使吸气剂在封装结构制作过程中不受污染；同时在封装结构制作完成后，破坏吸气剂保护罩，使吸气剂暴露在封装壳体内部环境中，未经污染的吸气剂在激活后，可充分发挥其吸气性能，保证真空封装可靠性。技术研发人员：黄立,黄晟,周黄鹤,孙爱发,高健飞,王春水,叶帆,江致兴,魏禹,万欢受保护的技术使用者：武汉鲲鹏微纳光电有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/15