專利名稱：Mems封裝用圓片級玻璃微腔的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種MEMS(微電子機(jī)械系統(tǒng))制造技術(shù)，尤其涉及一種MEMS封裝用圓 片級玻璃微腔的制造方法。
背景技術(shù)：
在MEMS制造技術(shù)領(lǐng)域，Pyrex7740玻璃( 一種含有堿性離子的玻璃，Pyrex是 Corning公司的產(chǎn)品品牌)是一種重要的材料，它有著和Si材料相近的熱膨脹系數(shù)，有著高 透光率和較高的強(qiáng)度，并且可以通過使用陽極鍵合工藝與Si襯底形成高強(qiáng)度的鍵合連接， 在鍵合表面產(chǎn)生了牢固的Si-O共價鍵，其強(qiáng)度甚至高于Si材料本身。由于這樣的特性，使 得Pyrex7740玻璃廣泛應(yīng)用于MEMS封裝、微流體和MOEMS (微光學(xué)機(jī)電系統(tǒng))等領(lǐng)域。
在MEMS封裝領(lǐng)域，由于器件普遍含有可動部件，在封裝時需要使用微米尺寸的微 腔結(jié)構(gòu)對器件進(jìn)行密閉封裝，讓可動部件擁有活動空間，并且對器件起到物理保護(hù)的作用， 一些如諧振器、陀螺儀、加速度計等器件，還需要真空氣密的封裝環(huán)境。陽極鍵合工藝可以 提供非常好的氣密性，是最常用的真空密封鍵合工藝。在Pyrex7740玻璃上形成微腔結(jié)構(gòu)， 再與含有可動部件的Si襯底進(jìn)行陽極鍵合，便可以實現(xiàn)MEMS器件的真空封裝。所以，如何 在Pyrex7740玻璃上制造精確圖案結(jié)構(gòu)的微腔，是實現(xiàn)此種封裝工藝的重點。傳統(tǒng)采用濕 法腐蝕Pyrex7740玻璃工藝，由于是各向同性腐蝕，所以無法在提供深腔的同時精確控制 微腔尺寸。如果采用DRIE的方法利用SF6氣體對Pyrex7740玻璃進(jìn)行刻腔，則需要用金屬 Cu、 Cr等做掩膜進(jìn)行刻蝕，效率低且成本高。 現(xiàn)有技術(shù)主要有負(fù)壓熱成型微腔和正壓熱成型微腔。正壓熱成型微腔，腔內(nèi)空間 高度較高，可以成型球形度較高的球形玻璃微腔，在封裝MEMS器件時，能夠有效發(fā)揮其光 學(xué)特性，有利于原子鐘等MEMS器件的封裝。 專利200710134478. 3則在硅上制造通孔，通過接外接氣源，使得氣泡成型以 形成較高的球形度。方法比較復(fù)雜。根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程PV二nRT，現(xiàn)有技術(shù)成型 球形玻璃微腔時，對于形成較高的玻璃微腔時，通常需要使用加厚的硅片，需要刻蝕深 的硅腔(有的甚至需要到900微米，Glass Blowing on a Wafer Level, JOURNALOF MICROELECTROMECHANICAL SYSTEMS, VOL. 16， NO. 2， APRIL 2007)和高的深寬比以提供足夠 的氣體，使得玻璃氣泡充分形成，具有較高的高度，以形成較高的球形度；甚至采用在另外 一個腔上刻蝕較大的孔，再與帶有通孔的硅片鍵合，從而提供足夠的氣體以成型高度較高， 球形度較好的玻璃微腔。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種成本低廉、微腔高度高、球形度好的MEMS封裝用的圓片
級玻璃微腔制備方法。 本發(fā)明采用如下技術(shù)方案 —種MEMS封裝用圓片級玻璃微腔的制造方法，包括以下步驟
第一步，利用Si微加工工藝在Si圓片上刻蝕淺槽，
第二步，在淺槽中放置適量的高溫釋氣劑， 第三步，將上述Si圓片與Pyrex7740玻璃圓片在空氣中或真空中陽極鍵合，使 Pyrex7740玻璃上的上述淺槽形成密封腔體， 第四步，將上述鍵合好的圓片在空氣中加熱至81(TC 89(TC，保溫3 5min，高 溫釋氣劑因受熱產(chǎn)生的氣體產(chǎn)生的正壓力使得密封腔體對應(yīng)的熔融玻璃呈球形，冷卻到常 溫，退火，去除硅圓片，得到圓片級的球形玻璃微腔陣列。 上述技術(shù)方案中，高溫釋氣劑優(yōu)選為碳酸鈣。高溫釋氣劑優(yōu)選為氫化鈦，將氫化鈦 在400攝氏度下空氣中進(jìn)行預(yù)處理，處理時間為5-24小時。所述Si圓片上淺槽的微加工 工藝為濕法腐蝕工藝。所述的Si圓片與Pyrex7740玻璃表面鍵合工藝為陽極鍵合，工藝 條件為溫度40(TC，電壓600V。第四步中的加熱溫度為84(TC 85(TC。所述熱退火的 工藝條件為退火溫度范圍在510°C 56(TC中，退火保溫時間為30min，然后緩慢風(fēng)冷至常 溫。第二步中硅圓片與Pyrex7740玻璃圓片按照陽極鍵合的工藝要求進(jìn)行必要的清洗和拋 光。第一步刻蝕的淺槽的深度為50-100微米。將所得到的圓片級的球形玻璃微腔陣列與 帶有MEMS器件的硅圓片對準(zhǔn)，用陽極鍵合工藝進(jìn)行鍵合，封裝MEMS器件，工藝條件為溫度 400°C，電壓600V。
本發(fā)明獲得如下效果 1.本發(fā)明基于傳統(tǒng)MEMS加工工藝，首先在Si片上加工欲成型的淺槽結(jié)構(gòu)，在淺槽 中填充高溫釋氣劑，再用陽極鍵合工藝將Pyrex7740玻璃覆蓋到該淺槽上形成密閉微腔， 然后加熱使得玻璃融化，高溫釋氣劑釋放出氣體從而使得玻璃成球形。最后去除硅，形成圓 片級的球形玻璃微腔，可用于圓片級封裝MEMS器件5.本發(fā)明采用高溫釋氣劑釋提供氣源 用于成型玻璃微腔，具有成本低，方法簡單，成型高度高，球形度好的特點?，F(xiàn)有技術(shù)刻蝕深 寬比較大的深腔需要采用干法工藝，花費(fèi)大量的時間，通常需要幾十個小時，工藝成本也較 高。如果采用鍵合工藝提供額外的腔，其成本也較高，方法比較復(fù)雜，而且高溫硅硅鍵合容 易使得硅片翹曲，需要額外的退火工藝，增加了工藝復(fù)雜程度。本發(fā)明僅需要刻蝕淺腔，因 而成本較低，方法簡單。 2.通常陽極鍵合的溫度為400攝氏度，因而其標(biāo)準(zhǔn)溫度為673K，成型溫度為850 攝氏度左右，標(biāo)準(zhǔn)溫度為1123K左右，根據(jù)PV = nRT，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，如果氣體的量不變， 膨脹后的體積不足原來的兩倍，由此可見需要刻蝕較深的槽。而本發(fā)明通過引入高溫釋氣 劑有效的解決了這一問題，避免了刻蝕高深寬比的槽所帶來的工藝復(fù)雜和高能高成本的問 題，而且方法簡單，可靠。由于采用的為高溫釋氣劑，因此放氣過程可控(通過調(diào)節(jié)溫度)。
3.本發(fā)明采用濕法工藝在硅上刻蝕淺槽，其成本更低?，F(xiàn)有技術(shù)需要刻蝕深寬比 較高的較深的硅腔以提供足夠的氣體。濕法腐蝕工藝難以獲得較大的深寬比。在刻蝕較深 的微腔時，其成本較高，耗時較長。但是濕法工藝成本較低，工藝比較成熟，在刻蝕淺槽方面 具有低成本、高效率的優(yōu)勢。本發(fā)明不需要較大的深寬比，也不需要大的深度，因此采用濕
法工藝即可降低成本、提高效率。 4.本發(fā)明選用碳酸鈣粉末，一方面，碳酸鈣粉末的大量分解溫度在800攝氏度以 上，與玻璃的熔化溫度具有較好的匹配性，在低于800攝氏度時，碳酸鈣僅有少量分解，因 此玻璃未成型前密封的玻璃腔不會因為氣體壓力過大而破裂。高于800攝氏度以后，碳酸
4鈣粉末大量分解出二氧化碳?xì)怏w，從而使得玻璃成型。本發(fā)明僅需要根據(jù)碳酸鈣的分解量 進(jìn)行簡單計算，就可以知道成型特定體積的玻璃微腔所需要的碳酸鈣的量。因而該方法簡 單，可靠。 5.本發(fā)明選用氫化鈦粉末，并對氫化鈦粉末在空氣中400攝氏度下進(jìn)行預(yù)處理。 通常氫化鈦粉末的熱分解溫度為400攝氏度，在空氣中進(jìn)行所述的熱處理后，氫化鈦粉末 的表面形成了致密的二氧化碳，在溫度未達(dá)到分解玻璃融化溫度之前，延緩了氫化鈦的分 解，從而避免了密閉腔內(nèi)的壓力過大。 6.陽極鍵合具有鍵合強(qiáng)度高，密閉性好的特點，本發(fā)明采用陽極鍵合形成密閉空 腔，在第四步的加熱過程中不易發(fā)生泄漏而導(dǎo)致成型失敗。在溫度40(TC，電壓直流600V的 鍵合條件下，陽極鍵合能夠達(dá)到更好的密封效果。 7.采用的第四步中的退火工藝可以有效的消除Pyrex7740玻璃承受高溫負(fù)壓成 型過程中形成的應(yīng)力，從而使其強(qiáng)度韌性更高。在該條件下退火，既能有效退去應(yīng)力，還能 夠使得微腔的形狀基本無改變，而退火溫度過高易導(dǎo)致微腔形狀發(fā)生變化不利于后道的封 裝，而過低的退火溫度則無法有效去除玻璃內(nèi)部的應(yīng)力。 8.本發(fā)明制備與Si的熱膨脹系數(shù)相當(dāng)?shù)腜yrex7740玻璃作為玻璃微腔結(jié)構(gòu)，在 制備微腔時不容易使鍵合好的圓片因熱失配產(chǎn)生損壞；為后道的封裝或者器件制造提供方 便，工藝過程中受熱時不易發(fā)生熱失配。 9.本發(fā)明采用常規(guī)微電子加工工藝在圓片上進(jìn)行加工，因此工藝過程簡單可靠， 進(jìn)一步降低了成本，可實現(xiàn)玻璃微腔的圓片級制造，尤其是濕法腐蝕工藝，成本更低。
10.將制備好的Pyrex7740玻璃微腔用于封裝MEMS器件，可以采用粘合劑鍵合方 法，粘合劑可以使用玻璃漿料、聚酰亞胺、苯并環(huán)丁烯、全氟磺酸樹脂、聚對二甲苯、SU-8膠 中的一種，這種工藝使得封裝成本進(jìn)一步降低。


圖1為本發(fā)明刻蝕有淺槽的硅圓片截面示意圖 圖2為本發(fā)明刻蝕有淺槽的硅圓片與Pyrex7740玻璃圓片鍵合后的圓片截面示意 圖 圖3為本發(fā)明帶有MEMS器件的硅圓片與玻璃圓片鍵合后加熱后的截面示意圖
具體實施方式

實施例1 —種MEMS封裝用圓片級玻璃微腔的制造方法，包括以下步驟
第一步，利用Si微加工工藝在Si圓片(譬如4英寸圓片)上刻蝕淺槽，所用硅片 可以是標(biāo)準(zhǔn)厚度的硅片，譬如500微米厚的硅片，所述淺槽的深度為10-200微米，例如為15 微米，30微米，40微米，60微米，95微米，132微米，150微米，180微米，深寬比通常小于2，例 如可以選取為1.5，1，0.8，0. 5，0. 2，0. l，O. 05，0. 02，所述Si圓片上圖案結(jié)構(gòu)的微加工工藝 為濕法腐蝕工藝、或者干法感應(yīng)耦合等離子體(ICP)刻蝕工藝、反應(yīng)離子刻蝕中的一種，優(yōu) 選濕法腐蝕工藝，例如用TMAH溶液腐蝕，該圖案可以是方形或圓形槽陣列(用于封裝MEMS 器件陣列)，
第二步，在淺槽中放置適量的高溫釋氣劑，高溫釋氣劑的用量根據(jù)微槽的尺寸計算其體積，再計算預(yù)計玻璃微腔的體積，再根據(jù)高溫釋氣劑的釋氣量計算高溫釋氣劑的用量，高溫釋氣劑是指釋氣溫度高于500攝氏度的釋氣劑，受熱時放出氣體，例如碳酸鈣(可以用粒度較小的化學(xué)純(質(zhì)量百分比濃度為99% )碳酸鈣)、碳酸鎂、碳酸鍶、氫化鈦、氫化鋯等中的一種。 第三步，將上述Si圓片與Pyrex7740玻璃圓片( 一種硼硅玻璃的品牌，美國康寧-corning公司生產(chǎn)，市場可購得，通常已經(jīng)經(jīng)過拋光，其尺寸與Si圓片相同)空氣或者真空中進(jìn)行陽極鍵合，真空鍵合可以在小于1Pa的氣氛下進(jìn)行鍵合，譬如壓力為0. 5Pa，0. 2Pa，0. lPa，O. 05Pa，0. OlPa，O. 001Pa，使Pyrex7740玻璃上的上述淺槽形成密封腔體，鍵合表面在鍵合前應(yīng)該保持高度清潔和極小的表面粗糙度，以滿足常規(guī)鍵合的要求，按照陽極鍵合或其他鍵合的工藝要求進(jìn)行常規(guī)清洗和拋光， 第四步，將上述鍵合好的圓片在一個大氣壓下加熱至81(TC 89(rC，在該溫度下保溫3 5min，例如溫度可以選取為820°C，830°C，840°C，845°C，850°C，855°C，860°C，870 °C，880 °C，890 °C，保 益3 5min，時間可以選取為3. 2min，3. 5min，3. 8min，4min，4. 2min，4. 4min，4. 8min，腔內(nèi)高溫釋氣劑釋放出氣體，使得內(nèi)外產(chǎn)生壓力差而使軟化后的玻璃形成球形玻璃微腔，冷卻到常溫，如20-25t:，譬如為22t:，將上述圓片在常壓下退火消除應(yīng)力，該常壓是指一個大氣壓，去除硅，得到MEMS圓片級封裝用球形玻璃微腔。去除硅的方法可用TMAH(10% )在80攝氏度下腐蝕去除硅，也可以用氫氧化鉀進(jìn)行腐蝕。
上述技術(shù)方案中，所述的Si圓片與Pyrex7740玻璃表面鍵合工藝為陽極鍵合，工藝條件為溫度40(TC，電壓600V。第三步中的加熱溫度為84(TC 85(TC可獲得更好的效果，因為在這個范圍內(nèi)玻璃黏度適中，有利于成型。第三步中所述熱退火的工藝條件為退火溫度范圍在5l(TC 560°C中，退火溫度可以選取為520°C ， 530°C ， 540°C ， 550°C ，退火保溫時間為30min，然后緩慢風(fēng)冷至常溫(譬如25°C )。第二步中硅圓片與Pyrex7740玻璃圓片按照陽極鍵合的工藝要求進(jìn)行必要的清洗和拋光。上述技術(shù)方案中，高溫釋氣劑優(yōu)選為碳酸鈣。高溫釋氣劑也可優(yōu)選為經(jīng)過預(yù)處理的氫化鈦，將氫化鈦在400攝氏度下空氣中進(jìn)行預(yù)處理，處理時間為5-24小時。所述Si圓片上淺槽的微加工工藝為濕法腐蝕工藝。所述的Si圓片與Pyrex7740玻璃表面鍵合工藝為陽極鍵合，工藝條件為溫度40(TC，電壓600V。第一步刻蝕的淺槽的深度優(yōu)選為50-100微米，例如75微米，85微米，90微米，在這個深度下，高溫釋氣劑容易放置，又不至于因接觸玻璃產(chǎn)生污染。將所得到的圓片級的球形玻璃微腔陣列與帶有MEMS器件的硅圓片對準(zhǔn)，用陽極鍵合工藝進(jìn)行鍵合，封裝MEMS器件，工藝條件為溫度400°C，電壓600V。
實施例2 —種MEMS封裝用圓片級玻璃微腔的制造方法，包括以下步驟 第一步，利用Si微加工工藝在4英寸Si圓片上刻蝕淺槽，所用硅片可以是標(biāo)準(zhǔn)厚
度的硅片，厚度為500微米，所述淺槽的深度為60微米，微槽為口徑為2毫米的圓形槽，所
述Si圓片上圖案結(jié)構(gòu)的微加工工藝為濕法腐蝕工藝，所用的腐蝕液為TMAH溶液，濃度為
10%，溫度為80攝氏度， 第二步，在淺槽中放置化學(xué)純碳酸鈣粉末，粉末粒徑5微米，質(zhì)量為2微克，
第三步，將上述Si圓片與Pyrex7740玻璃圓片( 一種硼硅玻璃的品牌，美國康寧-corning公司生產(chǎn)，市場可購得，通常已經(jīng)經(jīng)過拋光，其尺寸與Si圓片相同)在0. 5Pa
下陽極鍵合，使Pyrex7740玻璃上的上述淺槽形成密封腔體，鍵合表面在鍵合前應(yīng)該保持
高度清潔和極小的表面粗糙度，以滿足常規(guī)鍵合的要求，按照陽極鍵合或其他鍵合的工藝
要求進(jìn)行常規(guī)清洗和拋光，所述的陽極鍵合工藝條件為溫度400°C，電壓600V。 第四步，將上述鍵合好的圓片在一個大氣壓下加熱至85(TC，在該溫度下保溫
4min，腔內(nèi)外壓力差使軟化后的玻璃形成與上述微腔圖案結(jié)構(gòu)相應(yīng)的結(jié)構(gòu)，冷卻到常溫
25t:，將上述圓片在常壓(一個大氣壓)下退火消除應(yīng)力，該常壓是指一個大氣壓，第四步中所述熱退火的工藝條件為退火溫度范圍在51(TC 56(TC中，退火溫度
可以選取為520。C，530。C，54(rC，55(rC，退火保溫時間為30min，然后緩慢風(fēng)冷至常溫(譬
如25°C )。 將所得到的圓片級的球形玻璃微腔陣列與帶有MEMS器件的硅圓片對準(zhǔn)，用陽極鍵合工藝進(jìn)行鍵合，封裝MEMS器件，工藝條件為溫度400°C，電壓600V。
實施例3 —種MEMS封裝用圓片級玻璃微腔的制造方法，包括以下步驟
第一步，利用Si微加工工藝在4英寸Si圓片上刻蝕淺槽，所用硅片可以是標(biāo)準(zhǔn)厚度的硅片，厚度為500微米，所述淺槽的深度為100微米，微槽為口徑為2毫米的圓形槽，所述Si圓片上圖案結(jié)構(gòu)的微加工工藝為濕法腐蝕工藝，所用的腐蝕液為TMAH溶液，濃度為10%，溫度為80攝氏度， 第二步，在淺槽中放置化學(xué)純碳酸鈣粉末，粉末粒徑5微米，質(zhì)量為4微克，
第三步，將上述Si圓片與Pyrex7740玻璃圓片( 一種硼硅玻璃的品牌，美國康寧-corning公司生產(chǎn)，市場可購得，通常已經(jīng)經(jīng)過拋光，其尺寸與Si圓片相同)在空氣下陽極鍵合，使Pyrex7740玻璃上的上述淺槽形成密封腔體，鍵合表面在鍵合前應(yīng)該保持高度清潔和極小的表面粗糙度，以滿足常規(guī)鍵合的要求，按照陽極鍵合或其他鍵合的工藝要求進(jìn)行常規(guī)清洗和拋光，所述的陽極鍵合工藝條件為溫度400°C，電壓600V。
第四步，將上述鍵合好的圓片在一個大氣壓下加熱至85(TC，在該溫度下保溫4min，腔內(nèi)外壓力差使軟化后的玻璃形成與上述微腔圖案結(jié)構(gòu)相應(yīng)的結(jié)構(gòu)，冷卻到常溫25t:，將上述圓片在常壓(一個大氣壓)下退火消除應(yīng)力，該常壓是指一個大氣壓，
第四步中所述熱退火的工藝條件為退火溫度范圍在510°C 56(TC中，退火溫度可以選取為520。C，530。C，54(rC，55(rC，退火保溫時間為30min，然后緩慢風(fēng)冷至常溫(譬如25°C )。 將得到的玻璃微腔用TMAH(質(zhì)量濃度10% ，水浴80攝氏度)腐蝕可去掉硅，得到圓片級玻璃微腔陣列。 將所得到的圓片級的球形玻璃微腔陣列與帶有MEMS器件的硅圓片對準(zhǔn)，用陽極鍵合工藝進(jìn)行鍵合，封裝MEMS器件，工藝條件為溫度400°C，電壓600V。
實施例4 —種MEMS封裝用圓片級玻璃微腔的制造方法，包括以下步驟
第一步，利用Si微加工工藝在4英寸Si圓片上刻蝕淺槽，所用硅片可以是標(biāo)準(zhǔn)厚度的硅片，厚度為500微米，所述淺槽的深度為100微米，微槽為口徑為1毫米的圓形槽，所述Si圓片上圖案結(jié)構(gòu)的微加工工藝為濕法腐蝕工藝，所用的腐蝕液為TMAH溶液，濃度為10%，溫度為80攝氏度， 第二步，在淺槽中放置氫化鈦，粉末粒徑5微米，質(zhì)量為5微克，高溫釋氣劑也可優(yōu)選為經(jīng)過預(yù)處理的氫化鈦，將氫化鈦在400攝氏度下空氣中進(jìn)行預(yù)處理，處理時間為24小時。 第三步，將上述Si圓片與Pyrex7740玻璃圓片( 一種硼硅玻璃的品牌，美國康
寧-corning公司生產(chǎn)，市場可購得，通常已經(jīng)經(jīng)過拋光，其尺寸與Si圓片相同)在空氣下
陽極鍵合，使Pyrex7740玻璃上的上述淺槽形成密封腔體，鍵合表面在鍵合前應(yīng)該保持高
度清潔和極小的表面粗糙度，以滿足常規(guī)鍵合的要求，按照陽極鍵合或其他鍵合的工藝要
求進(jìn)行常規(guī)清洗和拋光，所述的陽極鍵合工藝條件為溫度400°C，電壓600V。 第四步，將上述鍵合好的圓片在一個大氣壓下加熱至850。C，在該溫度下保溫
4min，腔內(nèi)外壓力差使軟化后的玻璃形成與上述微腔圖案結(jié)構(gòu)相應(yīng)結(jié)構(gòu)，冷卻到常溫25t:，
將上述圓片在常壓(一個大氣壓)下退火消除應(yīng)力，該常壓是指一個大氣壓， 第四步中所述熱退火的工藝條件為退火溫度范圍在510°C 56(TC中，退火溫度
為55(TC，退火保溫時間為30min，然后緩慢風(fēng)冷至25°C。 將得到的玻璃微腔用TMAH(質(zhì)量濃度10% ，水浴80攝氏度)腐蝕可去掉硅，得到圓片級玻璃微腔陣列。將所得到的圓片級的球形玻璃微腔陣列與帶有MEMS器件的硅圓片對準(zhǔn)，用陽極鍵合工藝進(jìn)行鍵合，封裝MEMS器件，工藝條件為溫度400°C，電壓600V。
本發(fā)明通過MEMS加工制造技術(shù)Si片與Pyrex7740玻璃的陽極鍵合工藝，再利用熱處理制造出具有原始拋光表面粗糙度的圓片級Pyrex7740玻璃微腔，工藝簡單、可靠。本發(fā)明獲得的玻璃微腔可通過鍵合等方式對其它器件進(jìn)行封裝。利用本發(fā)明獲得帶有的圓片級的玻璃微腔陣列玻璃圓片，可與帶有圓片級的MEMS器件陣列的硅片進(jìn)行鍵合，從而得到圓片級封裝的MEMS器件。本發(fā)明可以在同時在上述圓片上預(yù)留劃片槽，在加工形成后，可以沿劃片槽將各圖形劃片，獲得多個不同的玻璃微腔，從而實現(xiàn)微腔的圓片級制作，降低該工藝的成本。
8
權(quán)利要求
一種MEMS封裝用圓片級玻璃微腔的制造方法，其特征在于，包括以下步驟第一步，利用Si微加工工藝在Si圓片(2)上刻蝕淺槽，第二步，在淺槽中放置適量的高溫釋氣劑(4)，第三步，將上述Si圓片(2)與Pyrex7740玻璃圓片(1)在空氣中或者真空中陽極鍵合，使Pyrex7740玻璃上的上述淺槽形成密封腔體(3)，第四步，將上述鍵合好的圓片在空氣中加熱至810℃～890℃，保溫3～5min，高溫釋氣劑因受熱產(chǎn)生的氣體產(chǎn)生的正壓力使得密封腔體(3)對應(yīng)的熔融玻璃呈球形，冷卻到常溫，退火，去除硅圓片(2)，得到圓片級的球形玻璃微腔陣列(31)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS封裝用圓片級玻璃微腔的制造方法，其特征在于高溫釋 氣劑為碳酸鈣粉末。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS封裝用圓片級玻璃微腔的制造方法，其特征在于高溫釋 氣劑為氫化鈦，將氫化鈦在400攝氏度下空氣中進(jìn)行預(yù)處理，處理時間為5-24小時。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS封裝用圓片級玻璃微腔的制造方法，其特征在于所述 Si圓片上淺槽的微加工工藝為濕法腐蝕工藝。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS封裝用圓片級玻璃微腔的制造方法，其特征在于所述的 Si圓片與Pyrex7740玻璃表面鍵合工藝為陽極鍵合，工藝條件為溫度400°C，電壓600V。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS封裝用圓片級玻璃微腔的制造方法，其特征在于，第四 步中的加熱溫度為840°C 850°C。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的MEMS封裝用圓片級玻璃微腔的制造方法，其特征在于第四步 中所述熱退火的工藝條件為退火溫度范圍在51(TC 56(TC中，退火保溫時間為30min，然 后緩慢風(fēng)冷至常溫。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS封裝用圓片級玻璃微腔的制造方法，其特征在于第二步 中硅圓片與Pyrex7740玻璃圓片按照陽極鍵合的工藝要求進(jìn)行必要的清洗和拋光。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS封裝用圓片級玻璃微腔的制造方法，其特征在于第一步 刻蝕的淺槽的深度為50-100微米。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS封裝用圓片級玻璃微腔的制造方法，其特征在于將所 得到的圓片級的球形玻璃微腔陣列與帶有MEMS器件(5)的硅圓片對準(zhǔn)，用陽極鍵合工藝進(jìn) 行鍵合，封裝MEMS器件，工藝條件為溫度400°C ，電壓600V。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種MEMS封裝用圓片級玻璃微腔的制造方法，包括以下步驟第一步，利用Si微加工工藝在Si圓片上刻蝕淺槽，第二步，在淺槽中放置適量的高溫釋氣劑，第三步，將上述Si圓片與Pyrex7740玻璃圓片在空氣中或真空中陽極鍵合，使Pyrex7740玻璃上的上述淺槽形成密封腔體，第四步，將上述鍵合好的圓片在空氣中加熱至810℃～890℃，保溫3～5min，高溫釋氣劑因受熱產(chǎn)生的氣體產(chǎn)生的正壓力使得密封腔體對應(yīng)的熔融玻璃呈球形，冷卻到常溫，退火，去除硅圓片，得到圓片級的球形玻璃微腔陣列。本發(fā)明采用高溫釋氣劑釋提供氣源用于成型玻璃微腔，具有成本低，方法簡單，成型高度高，球形度好的特點。
文檔編號B81C3/00GK101734612SQ20091026329
公開日2010年6月16日 申請日期2009年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月18日
發(fā)明者唐潔影, 尚金堂, 張迪, 徐超, 柳俊文, 陳波寅, 黃慶安 申請人:東南大學(xué)