一种基于硅片键合的真空封装结构的制作方法
【技术领域】
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[0001]本实用新型涉及一种应用于微机电(MEMS)领域的真空封装结构，具体为一种基于硅片键合的真空封装结构。
【背景技术】
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[0002]MEMS技术中，高真空状态的获取是至关重要的一环。其实现需满足密闭微腔室封装与腔室内高真空环境条件。目前，MEMS技术普遍采用键合技术实现封装，而高真空的内部气压通常由吸气剂工艺保证。(J.鲁德哈德，T.米勒.封装MEMS-晶片的方法和MEMS-晶片:CN102112394A，2011-06-29)
[0003]高温键合技术是指通过化学和物理混合作用将基片紧密地结合起来的方法。其适用于硅片与硅片、陶瓷与陶瓷等化学稳定型材料，是一类先进的加工工艺。这里以硅硅直接键合为例，高温直接键合工艺如下:
[0004](I)将两抛光硅片(氧化或未氧化均可)先经含弱碱性的溶液浸泡处理，使Si表面悬挂有羟基，即形成S1-OH;
[0005](2)在室温下将两硅片抛光面贴合在一起；
[0006](3)贴合好的硅片在氧气或氮气环境中经数小时的高温脱水处理(1000°C )，由此，形成了良好的键合。普遍存在如下化学反应:
[0007]S1-OH+HO-Si — S1-0_Si+H20。
[0008]从该反应可知，所生成的H20因封装过程结束而无法排出密闭微腔室，从而减弱了真空效果，进而降低可动结构的品质因数Q，影响工作部件效能，而直接键合过程中的高温工作条件亦限制了吸气剂材料的应用。因此，目前采用直接键合封装的MEMS器件仍然无法获得较高的真空度。(张锦文，王欣.一种MEMS密封封装方法，101362586[P]，2009-02-11)
【实用新型内容】:
[0009]针对上述问题，本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于硅片键合的真空封装结构。
[0010]本实用新型的一种基于硅片键合的真空封装结构，包括硅片A、硅片B和硅片C，所述硅片A上加工出可动结构和排气孔道，所述硅片B上加工出可容纳可动结构的工作腔室，所述硅片A与硅片B键合连接形成键合组合片I，所述硅片C上加工出电极通孔、排气通孔和支承部分，所述键合组合片I与硅片C键合连接形成键合组合片II，所述排气孔道与排气通孔连通。
[0011]优选的，所述排气孔道的台阶高度为5 μπι。
[0012]优选的，所述排气通孔的底部直径小于5 μπι。
[0013]本实用新型的有益效果:为微机电(MEMS)领域提供了一种现成的真空封装结构。相比于以往的真空封装结构，本实用新型不仅拥有较高的真空度，并且排除了键合过程所释放气体的影响。整个过程涉及到的直接键合、磁控溅射、化学机械抛光技术等已经非常成熟，可以保证本封装技术的顺利实现。
【附图说明】
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[0014]为了易于说明，本实用新型由下述的具体实施及附图作以详细描述。
[0015]图1是键合组合片I示意图。
[0016]图2是娃片C加工不意图。
[0017]图3是键合组合片II示意图。
[0018]图4是金属结构溅射封装后的整体装配示意图。
[0019]图中，1-可动结构；2_排气孔道；3_工作腔室；4_电极通孔；5_排气通孔；6_电极金属结构-J-密封金属结构。
【具体实施方式】
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[0020]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本实用新型。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。
[0021]如图1、图2、图3和图4所不，本实用新型提供一种技术方案:一种基于娃片键合的真空封装结构，包括硅片A、硅片B和硅片C，所述硅片A上加工出可动结构I和排气孔道2，所述硅片B上加工出可容纳可动结构I的工作腔室3，所述硅片A与硅片B键合连接形成键合组合片I，所述硅片C上加工出电极通孔4、排气通孔5和支承部分6，所述键合组合片I与硅片C键合连接形成键合组合片II，所述排气孔道2与排气通孔5连通。
[0022]其工作原理:将硅片A、B、C组成的键合组合片II置于磁控溅射中，利用溅射技术，在键合组合片II带有排气通孔5与电极通孔4面图案化沉积金属，当金属厚度超过5 μπι后，排气通孔5内的形成密封金属结构7即可完全填充排气通孔5与排气通道2的连接处，进而实现整个微腔室的密封。且由于，溅射工艺即在真空环境下进行，这样就可保证密闭腔室内真空。同时溅射入电极通孔结构4的金属形成了电极金属结构6，整个真空封装完成，得到真空封装结构。
[0023]以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【主权项】
1.一种基于硅片键合的真空封装结构，其特征在于:包括硅片A、硅片B和硅片C，所述硅片A上加工出可动结构和排气孔道，所述硅片B上加工出可容纳可动结构的工作腔室，所述硅片A与硅片B键合连接形成键合组合片I，所述硅片C上加工出电极通孔、排气通孔和支承部分，所述键合组合片I与硅片C键合连接形成键合组合片II，所述排气孔道与排气通孔连通。2.根据权利要求1所述的一种基于硅片键合的真空封装结构，其特征在于:所述排气孔道的台阶高度为5 μπι。3.根据权利要求1所述的一种基于硅片键合的真空封装结构，其特征在于:所述排气通孔的底部直径小于5 μπι。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于硅片键合的真空封装结构，包括硅片A、硅片B和硅片C，所述硅片A上加工出可动结构和排气孔道，所述硅片B上加工出可容纳可动结构的工作腔室，所述硅片A与硅片B键合连接形成键合组合片I，所述硅片C上加工出电极通孔、排气通孔和支承部分，所述键合组合片I与硅片C键合连接形成键合组合片II使得排气孔道与排气通孔连通，本实用新型通过将键合组合片II置于磁控溅射中，利用溅射技术，在键合组合片II带有排气通孔与电极通孔面图案化沉积金属，完全填充排气通孔与排气通道的连接处形成密封金属结构，同时溅射入电极通孔结构的金属形成电极金属结构，从而整个真空封装完成，得到真空封装结构。
【IPC分类】H01L23/52, B81B7/00
【公开号】CN204668298
【申请号】CN201520291903
【发明人】孙道恒, 杨秉臻
【申请人】杨秉臻
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年5月6日