本申请涉及真空封装领域，尤其涉及一种真空封装结构及其封装方法。
背景技术：
mems真空封装是一种采用密封腔体提供高气密真空环境的封装技术，真空封装使mems器件的可动部分工作于真空环境下，保障了mems器件的品质因素，真空封装还可以减少热损耗，提高器件性能。mems封装在mems器件生产过程中占有非常重要的地位，是器件能够实际应用的关键一步。
在mems器件的封装结构中，如图1所示：普遍通过将mems热传感器的悬浮结构下方的硅衬底全部去除以实现热绝缘，但：由于悬浮结构下方的热传导和硅衬底去除深度相关，一般都是将硅衬底全部去除，以实现最大程度的热绝缘；又由于悬浮结构一般采用氧化硅和氮化硅，并且厚度一般为1～2um，悬浮结构的机械强度很差；又由于悬浮结构下方的硅衬底全部去除，无法实现芯片结构的密封封装，因而导致芯片结果的密封封装更加复杂化。
技术实现要素：
本申请的一个目的是提供一种真空封装结构及其封装方法，以解决现有技术在封装过程中导致的热损耗及悬浮膜结构机械强度低的问题。
根据本申请的一个方面，提供了一种真空封装结构，其中，包括：
封装腔体1、依次在所述封装腔体1上设置有敏感微结构2和敏感薄膜3、释放孔4及通孔密封塞5，其中，
所述封装腔体1包括硅衬底11、空柱结构12、沟渠结构13、填充薄膜14、支撑膜15及悬浮膜结构16，所述硅衬底11上刻蚀有空柱结构12和沟渠结构13，所述填充薄膜14填充在所述空柱结构12和沟渠结构13中，所述支撑膜15粘接在所述硅衬底11的刻蚀面；所述释放孔4贯穿所述敏感微结构2和敏感薄膜3，且垂直设置于所述硅衬底11的刻蚀面；从所述释放孔4处对所述硅衬底11进行腐蚀，形成所述悬浮膜结构16，其中，所述硅衬底11的腐蚀深度大于所述沟渠结构13的刻蚀深度且小于所述空柱结构12的刻蚀深度；
通过所述释放孔4将所述悬浮膜结构16内抽空，形成真空腔17，并将所述通孔密封塞5与所述通气孔4密封连接。
进一步地，上述真空封装结构中，所述敏感微结构2包括红外传感器。
进一步地，上述真空封装结构中，所述红外传感器包括热释电红外传感器、热电堆红外传感器及热敏电阻红外传感器。
进一步地，上述真空封装结构中，所述填充薄膜14为低热导率薄膜。
进一步地，上述真空封装结构中，所述填充薄膜14的材质为为热绝缘材料。
进一步地，上述真空封装结构中，所述空柱结构12的数量为至少一个；和/或，所述沟渠结构13的数量为至少一个。
进一步地，上述真空封装结构中，所述释放孔4的数量为至少一个。
根据本申请的另一方面，还提供了一种实现上述真空封装结构的封装方法，其中，所述方法包括以下步骤：
步骤一、依次在所述封装腔体1内的硅衬底11上刻蚀空柱结构12和沟渠结构13，并分别所述空柱结构12中填充填充薄膜14，并进行平坦化处理形成支撑膜15，其中，所述支撑膜15粘接在所述硅衬底11的刻蚀面；
步骤二、在所述支撑膜15上制作敏感微结构2；
步骤三、在所述敏感微结构2上沉积敏感薄膜材料，形成敏感薄膜3；
步骤四、贯穿所述敏感微结构2和所述敏感薄膜3，且在垂直于所述硅衬底11的刻蚀面上制作释放孔4；
步骤五、从所述释放孔4处对所述硅衬底11进行腐蚀，形成悬浮膜结构16，其中，所述硅衬底11的腐蚀深度大于所述沟渠结构13的刻蚀深度且小于所述空柱结构12的刻蚀深度；
步骤六、通过所述释放孔4将所述悬浮膜结构16内抽空，形成真空腔17，并将所述通孔密封塞5与所述通气孔4密封连接。
进一步地，实现上述真空封装结构的封装方法中，所述步骤一中的依次在所述封装腔体1内的硅衬底11上刻蚀空柱结构12和沟渠结构13，包括：
采用深硅等离子刻蚀技术，依次在所述封装腔体1内的硅衬底11上刻蚀空柱结构12和沟渠结构13。
与现有技术相比，本申请实施例中提供了一种真空封装结构，其中，包括：封装腔体1、依次在所述封装腔体1上设置有敏感微结构2和敏感薄膜3、释放孔4及通孔密封塞5，其中，所述封装腔体1包括硅衬底11、空柱结构12、沟渠结构13、填充薄膜14、支撑膜15及悬浮膜结构16，所述硅衬底11上刻蚀有空柱结构12和沟渠结构13，所述填充薄膜14填充在所述空柱结构12和沟渠结构13中，所述支撑膜15粘接在所述硅衬底11的刻蚀面；所述释放孔4贯穿所述敏感微结构2和敏感薄膜3，且垂直设置于所述硅衬底11的刻蚀面；从所述释放孔4处对所述硅衬底11进行腐蚀，形成所述悬浮膜结构16，其中，所述硅衬底11的腐蚀深度大于所述沟渠结构13的刻蚀深度且小于所述空柱结构12的刻蚀深度；使得通过沟渠结构13和空柱结构12可以增强敏感微结构的机械强度；
通过所述释放孔4将所述悬浮膜结构16内抽空，形成真空腔17，并将所述通孔密封塞5与所述通气孔4密封连接，从而消除了悬浮膜结构16下方的气体导致的热传导，进而提高了热绝缘性。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1示出现有技术中的将悬浮结构下方的硅衬底全部去除的mems热传感器的结构示意图；
图2示出本申请一个方面的采用真空封装对mems热传感器进行封装的结构示意图；
图3示出本申请一个方面的一种真空封装的mems热传感器的结构示意图；
图4示出本申请一实施例中的真空封装结构中的硅衬底刻蚀空柱结构的示意图；
图5示出本申请在图4的基础上对空柱结构填充薄膜并进行平坦化处理后的示意图；
图6示出本申请在图5的基础上对硅衬底刻蚀沟渠结构并填充薄膜和平坦化处理后的示意图；
图7示出本申请在图6的基础上在支撑膜上制作敏感微结构后的示意图；
图8示出本申请在图7的基础上在敏感微结构上沉积敏感薄膜材料后的示意图；
图9示出本申请在图8的基础上在硅衬底的刻蚀面上制作释放孔结构后的示意图；
图10示出本申请在图9的基础上从释放孔处对硅衬底进行腐蚀后的示意图；
附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步详细描述。
如图2所示，本申请一实施例中提供的一种真空封装结构，其中，包括：
封装腔体(201)、依次在所述封装腔体(201)上设置有敏感微结构(202)和敏感薄膜(203)、释放孔(204)及通孔密封塞(205)，其中，
所述封装腔体(201)包括硅衬底(211)、支撑膜(221)及悬浮膜结构(231)，所述支撑膜(221)粘接在所述硅衬底(211)的腐蚀面；所述释放孔(204)贯穿所述敏感微结构(202)和敏感薄膜(203)，且垂直设置于所述硅衬底(211)的腐蚀面；从所述释放孔(204)处对所述硅衬底(211)进行腐蚀，形成所述悬浮膜结构(231)；
通过所述释放孔(204)将所述悬浮膜结构(231)内抽空，形成真空腔(206)，并将所述通孔密封塞(205)与所述通气孔(204)密封连接，
其中，所述释放孔(204)的数量为至少一个；
所述敏感微结构(202)包括红外传感器，在此，所述红外传感器可以包括热释电红外传感器、热电堆红外传感器及热敏电阻红外传感器等。
如图2所示，采用真空封装对mems热传感器进行封装，将悬浮膜结构封装在真空腔室内，实现了对mems热传感器的真空封装，由于图中的真空封装需要增加额外的盖板结构，使得芯片的尺寸变大；又由于采用薄膜真空封装结构，需要在悬浮膜上制作释放孔结构，然后沉积一层真空密封薄膜，悬浮薄膜的厚度会增加，并且因为真空密封薄膜本身的应力，悬浮薄膜的机械强度会进一步弱化，悬浮敏感结构将非常容易破裂，进而本申请如图3中所示的另一实施例中还提供了一种真空封装结构，可以增强悬浮薄膜的机械强度，避免悬浮敏感结构破裂。
如图3所示，本申请一实施例提供的一种基于mems热传感器的真空封装结构的整体示意图，其中，该封装结构中包括：封装腔体1、依次在所述封装腔体1上设置有敏感微结构2和敏感薄膜3、释放孔4及通孔密封塞5，其中，
所述封装腔体1包括硅衬底11、空柱结构12、沟渠结构13、填充薄膜14、支撑膜15及悬浮膜结构16，所述硅衬底11上刻蚀有空柱结构12和沟渠结构13，所述填充薄膜14填充在所述空柱结构12和沟渠结构13中，所述支撑膜15粘接在所述硅衬底11的刻蚀面；所述释放孔4贯穿所述敏感微结构2和敏感薄膜3，且垂直设置于所述硅衬底11的刻蚀面；从所述释放孔4处对所述硅衬底11进行腐蚀，形成所述悬浮膜结构16，以便通过该释放孔4能够将封装腔体内的悬浮膜结构16中的所有空气等抽空，进而形成真空腔17，之后再将通孔密封塞5与通气孔4密封连接，不仅可以消除悬浮膜结构16下方的气体导致的热传导，还提高了热绝缘性，进而可以提高信号强度。
在刻蚀和腐蚀的过程中，该硅衬底11的腐蚀深度大于所述沟渠结构13的刻蚀深度且小于所述空柱结构12的刻蚀深度；使得空柱结构12连接着硅衬底11和悬浮膜结构16，能够将悬浮膜结构16支撑以抵抗外界大气压力，进而增强敏感微结构2的机械强度，同时，该空柱结构12中填充的填充薄膜14的材料为热绝缘材料，使得热绝缘材料不会带来热损耗的增加；又由于沟渠结构13在悬浮膜结构16正下方，不与硅衬底11连接，且该空柱结构12的材料均为热绝缘材料，实现了在增强敏感微结构2的机械强度的同时，也不会带来热损耗的增加。
在本申请一实施例提供的真空封装结构中的敏感微结构2包括红外传感器，该红外传感器可以是包括但不限于包括：热释电红外传感器、热电堆红外传感器及热敏电阻红外传感器等，即本申请提供的真空封装结构可以实现对现有或今后可能出现的所有的红外传感器的真空封装，进而提高红外传感器的热绝缘性，从而提高红外传感器的信号强度。
在本申请一实施例提供的真空封装结构中的空柱结构12和沟渠结构13中填充的所述填充薄膜14包括但不限于为：lpcvd(lowpressurechemicalvapordeposition(lpcvd)，低压化学沉积)teos薄膜及其它低热导率薄膜，达到对空柱结构12和沟渠结构13的更好、均匀的填充效果。
在本申请一实施例提供的真空封装结构中的空柱结构12的数量为至少一个和/或该所述沟渠结构13的数量为至少一个，例如图3中所示为：本申请一优选实施例中的将空柱结构刻蚀为2个，沟渠结构13刻蚀为12个，是为了均匀分布地对悬浮膜结构和敏感微结构起到支撑作用，支撑起悬浮膜结构能够抵抗外界大气压力，不仅可以增强机械强度，防止破裂，还提高了整个封装结构的可靠性和均匀性。
在本申请一实施例提供的真空封装结构中的释放孔4的数量也可以为一个或多个，例如图3中所示为：本申请一优选实施例中的在垂直于硅衬底11的刻蚀面上制作6个释放孔，以便均匀、快速地将悬浮膜结构16内的空气等抽空。根据本申请的另一方面，还提供了一种实现如图3中的真空封装结构的封装方法，其中，所述方法包括以下步骤：
步骤一、依次在所述封装腔体1内的硅衬底11上刻蚀空柱结构12和沟渠结构13，并分别所述空柱结构12中填充填充薄膜14，并进行平坦化处理形成支撑膜15，其中，所述支撑膜15粘接在所述硅衬底11的刻蚀面；
例如，如图4所示，采用深硅等离子刻蚀(drie)技术在所述封装腔体1内的硅衬底11上刻蚀空柱结构12，该空柱结构12的数量可以是一个或多个；
如图5所示，在图4的结构基础上，在刻蚀的所有空柱结构12中填充热绝缘材料的填充薄膜(例如lpcvdteos薄膜等)，并进行平坦化处理；
如图6所示，在图5的结果基础上，采用深硅等离子刻蚀(drie)技术在硅衬底11上刻蚀相较于空柱结构12浅一些的沟渠结构13，该沟渠结构13的数量可以是一个或多个，在刻蚀的所有沟渠结构13中填充填充薄膜(例如lpcvdteos薄膜等)，并进行平坦化处理形成支撑膜15，使得该支撑膜15粘接在硅衬底11的刻蚀面；
步骤二、在所述支撑膜15上制作敏感微结构2，如图7所示，该敏感微结构可以是包括但不限于是红外传感器，该红外传感器可以是包括但不限于式电红外传感器、热电堆红外传感器及热敏电阻红外传感器等；
步骤三、在所述敏感微结构2上沉积敏感薄膜材料，形成敏感薄膜3如图8所示；例如，若敏感微结构为红外传感器，则该敏感薄膜3为红外传感器的红外吸收层；
步骤四、如图9所示，贯穿所述敏感微结构2和所述敏感薄膜3，且在垂直于所述硅衬底11的刻蚀面上制作释放孔4，该释放孔4的数量为一个或多个；
步骤五、如图10所示，从所述释放孔4处对所述硅衬底11进行腐蚀，形成悬浮膜结构16，其中，所述硅衬底11的腐蚀深度大于所述沟渠结构13的刻蚀深度且小于所述空柱结构12的刻蚀深度；
步骤六、通过所述释放孔4将所述悬浮膜结构16内抽空，形成真空腔17，使得整个悬浮膜结构16采用真空封装减少热损坏，并将所述通孔密封塞5与所述通气孔4密封连接，以实现对悬浮膜结构的真空封装并密封，如图3所示。
在本实施例中的真空封装结构的封装方法中，所述空柱结构12采用热绝缘材料制成，连接着硅衬底和悬浮膜结构，不仅可以增强敏感为结构的机械强度，同时该热绝缘材料不会带来热损耗的增加；又由于沟渠结构13在悬浮膜结构的正下方，不与硅衬底连接，也可以在增强敏感微结构的机械强度的同时，不会带来热损耗的增加，通过空柱结构12和沟渠结构13不仅增强了敏感微结构的机械强度和可靠性，还可以达到很好的均匀性；加之，封装腔体内的真空封装将悬浮膜结构下方的气体热传导消除，提高了热传感器的热绝缘性，从容提高了信号强度。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。装置权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。