[发明专利]一种多孔薄膜吸气剂结构及其制备方法

说明书

本发明公开了多孔薄膜吸气剂结构，包括晶圆和薄膜吸气剂，晶圆上表面具有凹槽结构，凹槽结构的内壁均为多孔结构，薄膜吸气剂覆盖多孔结构。还公开了该结构的制备方法，采用干法或湿法刻蚀联合金颗粒辅助刻蚀三维薄膜吸气剂结构，在制备的凹槽结构上制备多孔结构以增大薄膜吸气剂沉积面积及沉积体量，从而有效增加薄膜吸气剂的吸气性能和使用寿命；通过蒸镀‑剥离工艺沉积的金膜在高温快速退火的工艺条件下可在凹槽的侧壁和基底形成分布均匀的金颗粒，利用退火后的金颗粒进行刻蚀工艺，在侧壁刻蚀出均匀分布的多孔结构，进而增大吸气剂薄膜和侧壁、底部衬底的粘附性，避免发生吸气剂脱落、损坏器件等现象。

技术领域

本发明专属于高真空MEMS器件封装领域，具体涉及一种多孔薄膜吸气剂结构及其制备方法。

背景技术

目前，对于高真空MEMS封装领域的器件内部真空度和其使用寿命的要求越来越高，特别是电子器件越来越趋近于小型化发展，那么如何在有限的空间保持高的真空度和使用寿命已成为一项技术难点。在如今的电子封装领域，最常见的真空度保持方法是在电子器件内部蒸镀薄膜吸气剂，薄膜吸气剂的特性是持续吸收腔体内部残余气体、渗入气体和腔体内部残余吸附气体。从而达到保持电子器件内部真空度的要求。

薄膜吸气剂的吸气性能主要和它的沉积表面积和材料特性有关，在材料特性相差不大的条件下，增大其沉积表面积成为提高其吸气效能最适用的方法。目前有相关专利通过在腔体内部制备凸点和凹槽的垂直立体三维结构来增大吸气剂的沉积面积，首先该专利设计的简单的凹凸结构对于吸气剂的沉积面积的增大有限。另外，凸点和凹槽的三维结构密集型弱，最关键的是光滑侧壁上沉积的薄膜吸气剂和侧壁的粘附性很弱，薄膜与侧壁的弱粘附性极易使器件在使用期间发生薄膜吸气剂脱落现象，污染器件内部，致使器件热敏单元性能下降甚至失效，且相关专利的制备的立体吸气剂结构无依附支撑结构，很容易发生断裂倒塌现象，因此该专利的实用性较弱，难以用于实际生产中。现有技术中有采用直接沉积金颗粒进行晶圆的硅加工技术形成多孔结构，但是仅能在晶圆平坦衬底上直接沉积金颗粒，因此该工艺基本只能刻蚀晶圆基底表面，吸气剂结构的增加仍然有限，且直接沉积的金颗粒密集性会在基底表面形成很密集的多孔结构，在多孔结构过于密集的状况下，底部多孔结构很容易破裂、倒塌，因此该技术的应用局限性很大。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种可以有效增大薄膜沉积面积和薄膜与侧壁的粘附性的多孔薄膜吸气剂结构及其制备方法。不仅能够大大增加吸气剂的量，而且能有效避免薄膜脱落、损毁器件等现象，从而达到提高电子器件内部真空度、延长使用寿命、保持高稳定性等优点。

为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种多孔薄膜吸气剂结构，包括晶圆和薄膜吸气剂，所述晶圆上表面具有凹槽结构，所述凹槽结构的内壁均为多孔结构，所述多孔结构上设有薄膜吸气剂，且所述薄膜吸气剂覆盖所述多孔结构。

作为优选，所述晶圆上设有两个以上凹槽结构，且连接相邻凹槽结构的晶圆表面为多孔结构，所述多孔结构上设有薄膜吸气剂，且所述薄膜吸气剂覆盖所述多孔结构。

作为优选，所述多孔结构的孔隙底面设有金颗粒，且所述薄膜吸气剂覆盖所述金颗粒；所述金颗粒的尺寸为20nm～5μm。

作为优选，所述凹槽结构的截面为梯形、V形或“”形。

作为优选，所述孔隙与凹槽结构的内壁呈角度设置；所述角度大于0小于180°。

作为一个总的发明构思，本发明还提供一种多孔薄膜吸气剂结构的制备方法，包括如下步骤：

S1、在晶圆的上下表面形成保护层，并在晶圆上表面的保护层上形成图形化光刻胶层，以图形化光刻胶层为掩膜，以使晶圆上表面的保护层图形化，露出需要刻蚀的晶圆表面区域；

S2、以图形化光刻胶层为掩膜，对晶圆进行干法刻蚀，形成凹槽结构，然后去除图形化光刻胶层；或先去除图形化光刻胶层，以保护层为掩膜，对晶圆进行湿法刻蚀，形成凹槽结构；