一种具有微型加热器的薄膜吸气剂结构及其制造方法与流程

本发明属于mems器件设计和制造领域，特别是涉及一种具有微型加热器的薄膜吸气剂结构及其制造方法。

背景技术：

1、有些半导体器件，特别是有些微机电系统(mems：micro electro mechanicalsystems)器件，需要封装在真空环境下工作。例如，具有高速震动部件的mems加速度传感器、陀螺仪、真空计，需要把震动部分封装在比较稳定的真空中。再例如，需要有真空腔的mems压力传感器，也需要真空腔内有较高的真空度，且其真空度保持稳定。一些红外传感器，同样需要把器件封装在较高真空度的真空腔内。

2、在大部分的封装中，实现较高真空的封装本身就具有挑战性，因为，在封装过程中，经常会有一些残留气体滞留在真空腔内。为此，常常需要在真空腔内封入吸气剂，在封装的同时激活吸气剂，或者待封装完成后再激活吸气剂，把真空腔内的残留气体吸收掉，实现满足器件工作所需要的较高的真空度。吸气剂(getter)，也叫消气剂，在真空科技领域中，是指能够有效吸附和固定某些或某种气体分子的材料。

3、应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

技术实现思路

1、现有的吸气剂结构存在一些局限性，例如：激活吸气剂往往需要对吸气剂进行数百度的高温加热，如果从外部对整个封装好的器件加热，就需要mems器件本身和封装方法和材料都必须能够承受这样的高温，因此有很大限制；此外，吸气剂完全激活后的吸气性能一定，无法根据需要灵活的调节真空腔内的真空度。

2、为了解决上述问题或类似问题，本发明的目的在于提供一种具有微型加热器的薄膜吸气剂结构，至少用于解决现有技术中在真空封装时，难以满足mems器件本身和封装方法以及材料对耐高温性能的需求的问题。

3、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种具有微型加热器的薄膜吸气剂结构，包括：基板；在所述基板的第一主面一侧形成的一个或两个以上热子；以及在所述热子表面形成的吸气剂薄膜，其中，所述热子包括：第一绝缘薄膜；在所述第一绝缘薄膜上表面形成的薄膜电阻；以及覆盖所述薄膜电阻的第二绝缘薄膜；所述基板和所述第一绝缘薄膜中形成有贯穿所述基板和所述第一绝缘薄膜的导电柱，所述薄膜电阻的两端与所述导电柱连接，所述基板的第二主面形成有与所述导电柱连接的电极，以将所述薄膜电阻电性引出。其中，所述基板的所述第一主面具有多孔结构，所述热子的承载所述吸气剂薄膜的部分位于所述多孔结构上方，所述热子的承载所述吸气剂薄膜的部分通过连接部支撑于所述多孔结构周围的所述第一主面。

4、可选地，所述基板由硅构成，所述多孔结构是多孔硅结构。

5、可选地，所述多孔结构的孔径大小为几纳米到几十微米，孔隙率为40％～90％，厚度小于400微米。

6、可选地，所述薄膜电阻为蜿蜒结构。

7、可选地，所述第二绝缘薄膜的热导率大于或等于所述第一绝缘薄膜的热导率，所述第二绝缘薄膜的厚度小于或等于所述第一绝缘薄膜的厚度。

8、可选地，所述第一绝缘薄膜的厚度介于1～20微米，所述第二绝缘薄膜的厚度介于0.2～2微米。

9、可选地，所述吸气剂薄膜的材料包括zr基非蒸散型吸气剂及ti基非蒸散型吸气剂中的一种，所述zr基非蒸散型吸气剂包括zr-v-fe、zr-al和zr-mn-fe中的至少一种，所述ti基非蒸散型吸气剂包括ti-fe-v-mn、ti-mo和ti-zr-ni中的至少一种。

10、如上所述，本发明的具有微型加热器的薄膜吸气剂结构，具有以下有益效果：

11、本发明的具有微型加热器的薄膜吸气剂结构可作为mems器件的封装盖板，吸气剂薄膜可以朝向封装结构的密封腔内部而设置，热子的电极可以位于密封腔的外部，这样，可在封装后通过导电柱引出的电极对密封腔内的吸气剂薄膜进行加热激活，解决了封装时吸气剂激活工艺与封装工艺的温度兼容问题以及封装后高温烘烤激活吸气剂对mems器件性能的损伤问题，在进行封装工艺时无需使吸气剂的激活温度与封装工艺温度相近，降低了mems器件的封装难度；此外，本发明可通过导电柱引出的电极对封装后密封腔内的复数个(例如，两个以上)吸气剂薄膜进行单个加热激活或复数个同时加热激活，使得密封腔内复数个吸气剂薄膜可根据需要方便灵活地进行反复激活使用，达到在一定范围内调节和稳定内部真空度的要求，大大提高了封装效率且便于mems器件的后续使用和维护；此外，多孔结构可以阻止薄膜电阻产生的热量从基板流失，提高了薄膜电阻对于吸气剂薄膜的加热效率。本发明适用于各类mems器件，具有普适性，有较为广阔的应用前景。

技术特征：

1.一种具有微型加热器的薄膜吸气剂结构，包括：

2.如权利要求1所述的微型加热器的薄膜吸气剂结构，其中，

3.如权利要求1所述的微型加热器的薄膜吸气剂结构，其中，

4.如权利要求1所述的微型加热器的薄膜吸气剂结构，其中，

5.如权利要求1所述的微型加热器的薄膜吸气剂结构，其中，

6.一种具有微型加热器的薄膜吸气剂结构的制造方法，包括：

7.如权利要求6所述的具有微型加热器的薄膜吸气剂结构的制造方法，其中，

8.如权利要求6所述的具有微型加热器的薄膜吸气剂结构的制造方法，其中，

9.如权利要求8所述的具有微型加热器的薄膜吸气剂结构的制造方法，其中，

技术总结本发明提供一种具有微型加热器的薄膜吸气剂结构及其制造方法，包括：在基板的第一主面一侧形成有一个或两个以上热子以及在所述热子表面形成有吸气剂薄膜，其中，所述热子包括：第一绝缘薄膜，在第一绝缘薄膜上表面形成的薄膜电阻，以及覆盖所述薄膜电阻的第二绝缘薄膜；所述基板和所述第一绝缘薄膜中形成有贯穿所述基板和所述第一绝缘薄膜的导电柱，所述薄膜电阻的两端与所述导电柱连接，所述基板的第二主面形成有与所述导电柱连接的电极，以将所述薄膜电阻电性引出。所述基板的所述第一主面一侧具有多孔结构，所述热子的承载所述吸气剂薄膜的部分位于所述多孔结构上方，所述热子的承载所述吸气剂薄膜的部分通过连接部支撑于所述多孔结构周围的主面。技术研发人员：季宇成,王诗男,陈朔,郭松,冯刘昊东,彭鑫林,许杨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：2024/2/1