[发明专利]谐振型压力传感器芯片的局部真空封装方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种在微电子机械系统(MEMS)芯片上对MEMS的局部部件进行真空封装的方法，特别涉及一种谐振型压力传感器芯片的局部真空封装方法，它应用于MEMS封装领域。

(二)背景技术

目前，在谐振型压力传感器的真空封装技术中，其真空封装的主要方法有：

1.整体真空封装技术。首先将芯片与玻璃进行硅玻璃键合，然后再溅射一层钛铂金(TiPtAu)，与金属管壳进行气密性共晶烧结；接着，进行引线键合、平行封焊；最后，通过激光封焊机把整个芯片进行真空封装。这种方法有两个缺陷：1)由于整体封装腔体较大，真空腔内的金属内壁会有大量吸附的气体分子释放出来，影响真空度；2)由于芯片底部是玻璃，玻璃的传热率很低，真空腔气体分子较少，无法通过热分子把热传递到管壳外，实现热平蘅，造成局部温度升高非常厉害，甚至导致芯片上的热激励电阻和匹配电阻烧毁。

2.硅玻璃局部真空封装技术。它是将谐振型压力传感器芯片与玻璃管在真空下进行二氧化硅/玻璃键合，让谐振型压力传感器芯片的振梁部分处于局部真空状态，但由于需要通过金属引线把振梁区的激励电阻和拾取电阻信号传到玻璃与振梁部分所围成的真空围腔之外，会造成二氧化硅/玻璃键合表面不平整，严整影响硅玻璃局部真空封装。

3.铅锡共晶烧结局部真空封装技术。这种方法有两个缺点：1)铅锡共晶烧结方法不环保，是国家正在取缔的方法；2)难以在芯片上加工成环，很难在谐振型压力传感器芯片振梁区域形成一个真空微腔。

(三)发明内容

为克服上述问题，本发明提供了一种谐振型压力传感器芯片的局部真空封装方法，确保局部真空封装的实现，大大提高局部真空封装的成品率，形成了一套制备可动部件与环的优化方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案在于，该方法步骤包括：

(1)在待进行背面深槽腐蚀和正面释放可动部件的传感器硅片上，制备厚度为10-20μm、环宽为100-200μm的钛钨/金环和进行深槽腐蚀及释放可动部件；

(2)在用于局部真空封装的上盖板硅片上，制备厚度为20μm、环宽为100-200μm、缺口深度为5μm的钛钨/金环；

(3)将划片后、带有钛钨/金环的传感器芯片与上盖板芯片通过环对接，真空加热，共晶键合，形成一个密闭真空腔室，实现局部真空封装。

所述在待进行背面深槽腐蚀和正面释放可动部件的传感器硅片上，制备厚度为10-20μm、环宽为100-200μm的钛钨/金环和进行深槽腐蚀及释放可动部件的方法包括：

(1)对待进行背面深槽腐蚀和正面释放可动部件的传感器硅片进行清洗，双面溅射钛钨/金(TiW/Au)层，TiW/Au层的厚度分别为50nm/200nm，在400℃下退火处理40分钟；

(2)将上述双面已溅射TiW/Au层的硅片用光刻胶保护正面，进行背面光刻，腐蚀掉需要背面深槽腐蚀区域的Au层，再腐蚀掉TiW层，去胶；

(3)用Au层做屏蔽层，腐蚀掉背面的硅，深度达到200-300μm；

(4)用光刻胶保护硅片的背面，腐蚀掉硅片正面的可动部件区域的TiW/Au层，去胶，获得TiW/Au环；

(5)电镀，在TiW/Au环上获得厚度10-20μm的Au层；

(6)腐蚀掉正面可动部件区域的硅，释放出可动部件。

所述在用于局部真空封装的上盖板硅片上，制备厚度为20μm、环宽为100-200μm、缺口深度为5μm的钛钨/金环的方法包括：

(1)用常规硅片，清洗，氧化生长厚度为500-650nm的SiO₂层；

(2)在硅片正面，溅射TiW/Au层，TiW/Au层的厚度分别为50nm/200nm，在400℃下退火处理40分钟；

(3)光刻正面的TiW/Au层，先腐蚀掉Au层，再腐蚀掉TiW层，去胶，获得环宽为100-200μm的TiW/Au环；

(4)光刻正面的TiW/Au环，让TiW/Au环选择性的留上光刻胶，电镀Au，在TiW/Au环上没有光刻的区域，镀上厚度达到5μm的Au层，而在有光刻胶区域，不能电镀金，实现选择性电镀，去胶，在TiW/Au环上选择性形成5μm的缺口；

(5)电镀Au，整个TiW/Au环的厚度增厚，最厚的区域达到20μm。

所述将划片后、带有钛钨/金环的传感器芯片与上盖板芯片通过环对接，真空加热，共晶键合，形成一个密闭真空腔室，实现局部真空封装的方法包括：