微机电系统传感器的封装方法和封装结构与流程

本发明涉及电子器件封装
技术领域：
，特别涉及一种微机电系统传感器的封装方法和封装结构。
背景技术：
：mems(microelectromechanicalsystems，微机电系统)电容式传感器是基于mems工艺制作出的电容极板，mems传感器依据外界环境变化转换为电容变化，从而实现传感器的电信号转换。目前，mems传感器的封装方式通常采用金锡键合封装，但是，在封装过程中，由于先依次制作电极层和电镀锡，然后采用湿法腐蚀电极层得到电极结构，在采用湿法腐蚀电极层时，腐蚀液往往会优先腐蚀电镀锡，造成封装失败。上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。技术实现要素：本发明的主要目的是提供一种微机电系统传感器的封装方法和封装结构，旨在解决腐蚀液在腐蚀电极层时优先腐蚀电镀锡而造成封装失败的问题。为实现上述目的，本发明提出的微机电系统传感器的封装方法，包括以下步骤：在上盖板的下表面制作第一封装电极结构和第一电容电极结构，并在所述第一封装电极结构的下表面制作第一键合结构；在下盖板的上表面对应所述第一封装电极结构制作第二封装电极结构，对应所述第一电容电极结构制作第二电容电极结构；在所述下盖板的上表面制作导电铝层，所述导电铝层覆盖所述第二封装电极结构、所述第二电容电极结构及所述下盖板的上表面；对所述导电铝层进行腐蚀，得到暴露所述第二封装电极结构的电镀区域，在所述电镀区域内电镀第二键合结构，并去除剩余的导电铝层；将所述上盖板的所述第一键合结构对准所述下盖板的所述第二键合结构，进行键合封装。可选地，在上盖板的下表面制作第一封装电极结构和第一电容电极结构的步骤中，包括：在上盖板的下表面沉积第一粘附层，在第一粘附层的下表面沉积第一种子层；对所述第一种子层和所述第一粘附层进行刻蚀腐蚀，得到第一封装电极结构和第一电容电极结构。可选地，对所述第一种子层和所述第一粘附层进行刻蚀腐蚀，得到第一封装电极结构和第一电容电极结构的步骤之前，还包括：在所述第一种子层的下表面设置第一光刻胶结构，所述第一光刻胶结构部分覆盖所述第一种子层；对所述第一种子层和所述第一粘附层进行刻蚀腐蚀，得到第一封装电极结构和第一电容电极结构的步骤包括：将未被所述第一光刻胶结构覆盖的第一种子层和对应第一粘附层进行刻蚀腐蚀，并去除所述第一光刻胶结构，得到第一封装电极结构和第一电容电极结构。可选地，在下盖板的上表面对应所述第一封装电极结构制作第二封装电极结构，对应所述第一电容电极结构制作第二电容电极结构的步骤中，包括：在下盖板的上表面沉积第二粘附层，在第二粘附层的上表面沉积第二种子层；对所述第二种子层和所述第二粘附层进行刻蚀腐蚀，得到第二封装电极结构和第二电容电极结构，所述第二封装电极结构对应所述第一封装电极结构，所述第二电容电极结构对应所述第一电容电极结构。可选地，对所述第二种子层和所述第二粘附层进行刻蚀腐蚀，得到第二封装电极结构和第二电容电极结构的步骤之前，还包括：在所述第二种子层的上表面设置第二光刻胶结构，所述第二光刻胶结构部分覆盖第二种子层；对所述第二种子层和所述第二粘附层进行刻蚀腐蚀，得到第二封装电极结构和第二电容电极结构的步骤包括：对未被所述第二光刻胶结构覆盖的第二种子层和对应第二粘附层进行刻蚀腐蚀，并去除所述第二光刻胶结构，得到第二封装电极结构和第二电容电极结构。可选地，对所述导电铝层进行腐蚀，得到暴露所述第二封装电极结构的电镀区域，在所述电镀区域内电镀第二键合结构，并去除剩余的导电铝层的步骤之前，还包括：在所述导电铝层的上表面设置第三光刻胶结构，所述第三光刻胶结构部分覆盖所述导电铝层；对所述导电铝层进行腐蚀，得到暴露所述第二封装电极结构的电镀区域，在所述电镀区域内电镀第二键合结构，并去除剩余的导电铝层的步骤包括：将未被所述第三光刻胶结构覆盖的导电铝层进行腐蚀，得到暴露所述第二封装电极结构的电镀区域；在所述电镀区域内电镀第二键合结构，并去除所述第三光刻胶结构和剩余的导电铝层。可选地，在去除剩余的导电铝层的步骤中，包括：采用氢氧化钠溶液去除剩余的导电铝层。可选地，所述第一键合结构和所述第二键合结构的其中之一为金键合结构，其中之另一为锡键合结构。可选地，所述将所述上盖板的所述第一键合结构对准所述下盖板的所述第二键合结构，进行键合封装的步骤包括：对所述上盖板和所述下盖板进行加热下压，所述第一键合结构和所述第二键合结构熔化冷却，形成金锡键合封装。可选地，在上盖板的下表面制作第一封装电极结构和第一电容电极结构，并在所述第一封装电极结构的下表面制作第一键合结构的步骤中，包括：在上盖板的下表面制作两个第一封装电极结构和一个第一电容电极结构，两个所述第一封装电极结构分别位于所述第一电容电极结构的两侧；在每一个所述第一封装电极结构的下表面均制作一个第一键合结构。可选地，所述上盖板和所述下盖板的其中之一为玻璃板，其中之另一为硅基板。本发明还提出了微机电系统传感器的封装结构，所述封装结构是由如前所述的封装方法制作得到。本发明的技术方案，首先在上盖板的下表面制作第一封装电极结构和第一电容电极结构，并在第一封装电极结构的下表面制作第一键合结构，接着在下盖板的上表面对应第一封装电极结构制作第二封装电极结构，对应第一电容电极结构制作第二电容电极结构，并在下盖板的上表面制作导电铝层，导电铝层覆盖第二封装电极结构、第二电容电极结构及下盖板的上表面；之后，对导电铝层进行腐蚀，得到暴露第二封装电极结构的电镀区域，并在电镀区域内电镀第二键合结构；之后去除剩余的导电铝层；最后将上盖板的第一键合结构对准下盖板的第二键合结构，进行键合封装，便可完成mems传感器的键合封装。由于本发明的技术方案是先制作得到电极结构，然后制作得到键合结构，则可以有效地避免在制作电极结构时腐蚀液优先腐蚀电镀锡的情形发生。并且，该封装方法操作简单有效，能够保证mems传感器的封装结构的稳定性和可靠性。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为本发明微机电系统传感器的封装结构一实施例的结构示意图；图2为本发明微机电系统传感器的封装方法一实施例的步骤流程示意图；图3为本发明微机电系统传感器的封装方法另一实施例的步骤流程示意图；图4为图2中步骤s10一实施例的细化步骤流程示意图；图5为图2中步骤s10另一实施例的细化步骤流程示意图；图6为图2中步骤s10后的结构示意图；图7为图2中步骤s20一实施例的细化步骤流程示意图；图8为图2中步骤s20另一实施例的细化步骤流程示意图；图9为图2中步骤s10又一实施例的细化步骤流程示意图；图10为图7中步骤s21后的结构示意图；图11为图8中步骤s21a中的结构示意图；图12为图8中步骤s21a后的结构示意图；图13为图7中步骤s22后的结构示意图；图14为图2中步骤s30后的结构示意图；图15为图3中步骤s31后的结构示意图；图16为图2中步骤s40后的结构示意图。附图标号说明：标号名称标号名称100封装结构211第二粘附层10上盖板212第二种子层11第一封装电极结构213第二光刻胶层12第一电容电极结构22第二光刻胶结构13第一键合结构23第二电容电极结构20下盖板24导电铝层20a二氧化硅层25第三光刻胶结构20b硅层25a电镀区域21第二封装电极结构26第二键合结构本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。请参阅图1和图2，本发明提出一种微机电系统传感器的封装方法。微机电系统传感器简称mems传感器，一般地，微机电系统传感器尺寸较小，内部结构一般在微米甚至纳米量级，微机电系统传感器包括上盖板10和设置于上盖板10下方的下盖板20，上盖板10和下盖板20用来支撑保护微机电系统的内部结构。在本发明的一实施例中，封装方法包括以下步骤：步骤s10，在上盖板10的下表面制作第一封装电极结构11和第一电容电极结构12，并在所述第一封装电极结构11的下表面制作第一键合结构13。参阅图1、图2及图6，这里上盖板10可以为玻璃板或硅基板，第一封装电极结构11的材质一般为金属钛、金属铬或金属金，第一电容电极结构12的材质一般与第一封装电极结构11的材质相同，第一封装电极结构11的数量通常为两个，第一电容电极结构12的数量为一个，两个第一封装电极结构11和一个第一电容电极结构12间隔设置，且两个第一封装电极结构11分别设于第一电容电极结构12的两侧。在第一封装电极结构11的下表面制作第一键合结构13，第一键合结构13可以为金键合结构，也可以为锡键合结构。需要说明的是，这里第一封装电极结构11和第一电容电极结构12一般是通过图形化薄膜沉积技术结合湿法腐蚀工艺制作得到。即先在上盖板10的下表面沉积电极层，然后采用湿法腐蚀工艺进行蚀刻腐蚀，便可得到第一封装电极结构11和第一电容电极结构12；或者是，先在上盖板10的下表面涂布一层光刻胶，并光刻得到部分覆盖上盖板10下表面的光刻胶结构，然后沉积电极层，电极层包覆光刻胶结构和上盖板10未被覆盖的表面，去除光刻胶结构和包覆光刻胶结构的电极层后也能得到第一封装电极结构11和第一电容电极结构12。当然也可以采用其他工艺制作得到第一封装电极结构11和第一电容电极结构12。步骤s20，在下盖板20的上表面对应第一封装电极结构11制作第二封装电极结构21，对应第一电容电极结构12制作第二电容电极结构23。参阅图1和图2，这里第二封装电极结构21与第一封装电极结构11相对应，一般地，二者尺寸和材质均相同；第二电容电极结构23与第一电容电极结构12相对应，且二者尺寸和材质也均相同。第二封装电极结构21和第二电容电极结构23亦一般是通过图形化薄膜沉积技术结合湿法腐蚀工艺制作得到。步骤s30，在所述下盖板20的上表面制作导电铝层24，所述导电铝层24覆盖所述第二封装电极结构21、所述第二电容电极结构23及所述下盖板20的上表面。参阅图2和图14，这里采用金属薄膜技术在下盖板20的上表面沉积导电铝层24，导电铝层24完全覆盖第二封装电极结构21、及第二电容电极结构23及下盖板20的上表面。这里导电铝层24的设置，是方便于后续电镀第二键合结构26操作。步骤s40，对所述导电铝层24进行腐蚀，得到暴露所述第二封装电极结构21的电镀区域25a，在所述电镀区域25a内电镀第二键合结构26，并去除剩余的导电铝层24。参阅图2、图15及图16，这里首先对应第二封装电极结构21将导电铝层24进行腐蚀，得到电镀区域25a，电镀区域25a暴露出对应的第二封装电极结构21。接着，在电镀区域25a内进行电镀第二键合结构26，第二键合结构26用以与第一键合结构13键合连接。可以理解的，电镀区域25a对应第一键合结构13，且二者尺寸相适配。之后去除剩余的导电铝层24即可。这里一般采用氢氧化钠溶液去除导电铝层24，氢氧化钠溶液不会优先腐蚀电镀锡，这样可以有效地避免在制作电极结构时腐蚀液优先腐蚀电镀锡的情形发生。步骤s50，将所述上盖板10的所述第一键合结构13对准所述下盖板20的所述第二键合结构26，进行键合封装。参阅图1和图2，将第一键合结构13对准第二键合结构26，通过下压加热的方式将第一键合结构13和第二键合结构26粘合在一起，这样便完成了mems传感器的键合封装。因此，可以理解的，本发明的技术方案，首先在上盖板10的下表面制作第一封装电极结构11和第一电容电极结构12，并在第一封装电极结构11的下表面制作第一键合结构13，接着在下盖板20的上表面对应第一封装电极结构11制作第二封装电极结构21，对应第一电容电极结构12制作第二电容电极结构23，并在下盖板20的上表面制作导电铝层24，导电铝层24覆盖第二封装电极结构21、第二电容电极结构23及下盖板20的上表面；之后，对导电铝层24进行腐蚀，得到暴露第二封装电极结构21的电镀区域25a，并在电镀区域25a内电镀第二键合结构26；之后去除导电铝层24；最后将上盖板10的第一键合结构13对准下盖板20的第二键合结构26，进行键合封装，便可完成mems传感器的键合封装。由于本发明的技术方案是先制作得到电极结构，然后制作得到键合结构，则可以有效地避免在制作电极结构时腐蚀液优先腐蚀电镀锡的情形发生。并且，该封装方法操作简单有效，能够保证mems传感器的封装结构100的稳定性和可靠性。请参阅图4，在本发明的一实施例中，步骤s10中，在上盖板10的下表面制作第一封装电极结构11和第一电容电极结构12的步骤中，包括：步骤s11，在上盖板10的下表面沉积第一粘附层，在第一粘附层的下表面沉积第一种子层。具体地，利用图形化薄膜沉积技术在上盖板10的下表面沉积第一粘附层，第一粘附层通常为金属钛层或金属铬层，第一粘附层的沉积宽度和厚度可以依据生产工艺和产品设计来调整。相应地，利用图形化薄膜沉积技术在第一粘附层的下表面沉积第一种子层，第一种子层通常为金属金层，金具有良好的导电性，以金为种子层能够快速生成第一键合结构13。步骤s12，对所述第一种子层和所述第一粘附层进行刻蚀腐蚀，得到第一封装电极结构11和第一电容电极结构12。具体地，采用湿法腐蚀工艺对第一种子层和第一粘附层进行蚀刻腐蚀，得到独立的第一封装电极结构11和第一电容电极结构12。进一步地，请参阅图5，步骤s12之前，还包括：步骤s11a，在所述第一种子层的下表面设置第一光刻胶结构，所述第一光刻胶结构部分覆盖所述第一种子层。具体地，在第一种子层的下表面匀第一光刻胶层，以作为非电镀第一键合结构13区域的保护区域，采用套刻工艺对第一光刻胶层进行光刻，得到第一光刻胶结构，第一光刻结构为间隔分布的分体结构，并部分覆盖第一种子层。相应地，步骤s12包括：s12a，将未被所述第一光刻胶结构覆盖的第一种子层和对应第一粘附层进行刻蚀腐蚀，并去除第一光刻胶结构，得到第一封装电极结构11和第一电容电极结构12。具体地，采用湿法腐蚀工艺将未被第一光刻胶结构覆盖的第一种子层和对应第一粘附层进行刻蚀腐蚀，去除第一光刻胶结构后，便可得到第一封装电极结构11和第一电容电极结构12。可以理解的，这里第一光刻胶结构是覆盖第一封装电极结构11和第一电容电极结构12。请参阅图7和图10，在本发明的一实施例中，步骤s20包括：步骤s21，在下盖板20的上表面沉积第二粘附层211，在第二粘附层211的上表面沉积第二种子层212。具体地，利用图形化薄膜沉积技术在下盖板20的上表面沉积第二粘附层211，第二粘附层211与第一粘附层的材质一般相同，通常为金属钛层或金属铬层，第二粘附层211的沉积宽度和厚度可以依据生产工艺和产品设计来调整。相应地，利用图形化薄膜沉积技术在第二粘附层211的上表面沉积第二种子层212，第二种子层212也通常为金属金层。步骤s22，对所述第二种子层212和所述第二粘附层211进行刻蚀腐蚀，得到第二封装电极结构21和第二电容电极结构23，所述第二封装电极结构21对应所述第一封装电极结构11，所述第二电容电极结构23对应所述第一电容电极结构12。具体地，采用湿法腐蚀工艺对第二种子层212和第二粘附层211进行蚀刻腐蚀，得到独立的第二封装电极结构21和第二电容电极结构23，第二封装电极结构21与第一电极封装结构11对应设置，且二者尺寸相适配，同时第二电容电极结构23与第一电容电极结构12对应设置，且二者尺寸相适配。进一步地，请参阅图8、图11、图12及图13，步骤s22之前，还包括：步骤s21a，在所述第二种子层212的上表面设置第二光刻胶结构22，所述第二光刻胶结构22部分覆盖第二种子层212。具体地，在第二种子层212的上表面匀第二光刻胶层213，采用套刻工艺对第二光刻胶层213进行光刻，得到第二光刻胶结构22，第二光刻结构为间隔的分体结构，并部分覆盖第二种子层212。相应地，步骤s22包括：步骤s22a，对未被所述第二光刻胶结构22覆盖的第二种子层212和对应第二粘附层211进行刻蚀腐蚀，并去除所述第二光刻胶结构22，得到第二封装电极结构21和第二电容电极结构23。具体地，采用湿法腐蚀工艺将为被第二光刻胶结构22覆盖的第二种子层212和对应第二粘附层211进行刻蚀腐蚀，去除第二光刻胶结构22后，便可得到第二封装结构100和第二电容电极结构23。可以理解的，这里第一光刻胶结构是覆盖于第二封装电极结构21和第二电容电极结构23。请参阅图3和图15，在本发明的一实施例中，步骤s40之前，还包括：步骤s31，在所述导电铝层24的上表面设置第三光刻胶结构25，所述第三光刻胶结构25部分覆盖所述导电铝层24。具体地，在导电铝层24的上表面匀第三光刻胶层，以作为非电镀第二键合结构26区域的保护区域，采用套刻工艺对第三光刻胶层进行光刻，得到第三光刻胶结构25，第三光刻胶结构25为间隔分布的分体结构，并部分覆盖导电铝层24。相应地，请参阅图3、图15及图16，步骤s40包括：步骤s41，将未被所述第三光刻胶结构25覆盖的导电铝层24进行腐蚀，得到暴露所述第二封装电极结构21的电镀区域25a。具体地，采用湿法腐蚀工艺将未被第三光刻胶结构25覆盖的导电铝层24进行完全腐蚀，通常采用氢氧化钠溶液去除导电铝层24，如此便可得到暴露第二封装电极结构21的电镀区域25a，以用于后续电镀第二键合键合结构。步骤s42，在所述电镀区域25a内电镀第二键合结构26，并去除所述第三光刻胶结构25和剩余的导电铝层24。具体地，采用电镀工艺在电镀区域25a内电镀第二键合结构26，这里第二键合结构26可以为锡键合结构或金键合结构，与第一键合结构13通过金锡键合连接。之后采用有机溶剂去除第三光刻胶结构25，采用氢氧化钠溶液去除剩余的导电铝层24，这里有机溶剂和氢氧化钠溶液均不会对锡键合结构造成腐蚀影响，这样可以保证mems传感器的封装有效性和可靠性。请参阅图1和图3，在本发明的一实施例中，第一键合结构13为金键合结构，第二键合结构26为锡键合结构，步骤s50包括：步骤s51，对所述上盖板10和所述下盖板20进行加热下压，所述第一键合结构13和所述第二键合结构26熔化冷却，形成金锡键合封装。具体地，通过下压加热的方式将下盖板20的金键合结构和上盖板10的锡键合结构对准，熔化粘合后冷却，便可形成金锡键合封装，也即实现mems传感器的键合封装。需要说明的是，这里也可以是：第一键合结构13为锡键合结构，第二键合结26构为金键合结构。并且，由于封装电极结构中的种子层为金层，这里金键合结构可以省略，直接采用封装电极结构中的种子层与锡键合结构进行键合封装。请参阅图1、图2及图9，步骤s10包括：步骤s13，在上盖板10的下表面制作两个第一封装电极结构11和一个第一电容电极结构12，两个所述第一封装电极分别位于所述第一电容电极的两侧；步骤s14，在每一个所述第一封装电极结构11的下表面均制作一个第一键合结构13。这里第一封装电极结构11的数量设置为两个，两个第一封装电极结构11分别设于第一电容电极结构12的两侧，且每一个第一封装电极结构11的下表面均电镀有一个第一键合结构13；相应地，第二封装电极结构21的数量也设置为两个，两个第二封装电极结构21与两个第一封装电极结构11对应设置，且每一个第二封装电极结构21的上表面均电镀有一个第二键合结构26。这样在进行键合封装时，将上盖板10的两个第一封装电极结构11分别对准下盖板20的两个第二封装电极结构21，进行键合，便可完成mems传感器的键合封装。请再次参阅图1和图10，上盖板10和下盖板20的其中之一为玻璃板，其中之另一为硅基板。一般地，上盖板10为玻璃板，下盖板20为硅基板，硅基板包括两层二氧化硅层20a和一层硅层20b，两层二氧化硅层20a分别设于硅层20b的两表面。当然地，这里也可以是上盖板10为硅基层，下盖板20为玻璃板。本发明还提出一种微机电系统传感器的封装结构100，所述封装结构100是由如前所述的封装方法制作得到。可以理解的，由于本发明的技术方案是先制作得到电极结构，然后制作得到键合结构，则可以有效地避免在制作电极结构时腐蚀液优先腐蚀电镀锡的情形发生。并且，该封装方法制作得到的mems传感器的封装结构100的稳定性和可靠性较好。以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的
技术领域：
均包括在本发明的专利保护范围内。当前第1页12