本發(fā)明屬于芯片封裝領(lǐng)域，具體是涉及具有吸氣劑的MEMS芯片，本發(fā)明還涉及這種具有吸氣劑的MEMS芯片的圓片級封裝方法。

背景技術(shù)：

MEMS芯片的園片級封裝，就是在MEMS圓片制造過程中，將MEMS結(jié)構(gòu)用蓋板和底板密封在一個腔體內(nèi)；密封腔的作用是向被密封于該空腔的MEMS結(jié)構(gòu)提供一個可自由運動的空間，同時，保證MEMS結(jié)構(gòu)不受外部環(huán)境的干擾。

一些MEMS器件，如陀螺儀和時鐘振蕩器，使用過程中其MEMS結(jié)構(gòu)在靜電力或逆壓電效應(yīng)的驅(qū)動下不停的振動，這就需要在MEMS芯片上制作密封腔，將MEMS結(jié)構(gòu)包圍在具有較高真空度的密封腔中，密封腔內(nèi)的真空度越高，MEMS結(jié)構(gòu)振動時受到的阻力越小；但是這類MEMS器件的圓片加工過程中一般都會殘留一部分氣體在密封腔內(nèi)，以及構(gòu)成MEMS芯片密封腔的各種材料在使用過程中也會釋放一些氣態(tài)分子，影響密封腔的真空度；為達(dá)到和保持一定的真空度，吸氣劑就被制作在密封腔內(nèi)，用于吸除大部分氣體分子，為MEMS結(jié)構(gòu)提供一個穩(wěn)定的真空環(huán)境。

MEMS芯片中所用的吸氣劑一般是通過Lift-off或Shadowing mask工藝，濺射或蒸發(fā)一種或幾種金屬來實現(xiàn)，其吸除氣體分子的能力與制作吸氣劑的材料和工藝有關(guān)，還與吸氣劑與氣體分子的接觸面積有關(guān)，接觸面積越大，吸除的氣體分子越多。

專利EP1412550B1描述的是在梯形空腔底面制作吸氣劑，沒有充分利用密封腔空間。專利US6929974B2描述的是在梯形空腔的斜側(cè)面及底面制作吸氣劑，但整個蓋板只構(gòu)成了一個梯形空腔，空間利用率也不夠。專利US2010/0025845A1描述的主要是在同一個MEMS芯片上有二個互相隔離的密封腔，一個帶吸氣劑，另一個沒有吸氣劑，從而使得兩個密封腔內(nèi)的氣壓不同，其吸氣劑制作在梯形空腔底面，沒有充分利用密封腔空間。專利EP2813465A1描述的是在MEMS結(jié)構(gòu)層上制作吸氣劑，這會增加MEMS芯片面積，或影響MEMS芯片性能。專利US2016/0101976A1描述的是通過蝕刻或淀積半球形多晶硅增加長方形空腔的表面積，吸氣劑被制作在此長方形空腔的表面，但此方法一是要增加額外的工藝步驟形成粗糙表面，二是濺射吸氣劑時，構(gòu)成吸氣劑的金屬離子或原子運動方向基本與長方形空腔的底面垂直，無法完全覆蓋其垂直側(cè)面，側(cè)面利用率不高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種具有吸氣劑的MEMS芯片，該MEMS芯片具有相對較大有效表面積的吸氣劑，能夠為MEMS結(jié)構(gòu)提供高真空度的工作環(huán)境。

本發(fā)明要解決的另一個技術(shù)問題是提供一種具有吸氣劑的MEMS芯片的圓片級封裝方法，該方法不需要增加工藝步驟、不增加MEMS芯片面積，只在MEMS芯片密封腔內(nèi)的底板或蓋板上制作若干個棱錐或棱臺，就可以增加吸氣劑的表面積，為MEMS結(jié)構(gòu)提供高真空度的工作環(huán)境；同時，還可在不增加工藝步驟的情況下形成垂直方向的擋桿，保護(hù)MEMS結(jié)構(gòu)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種具有吸氣劑的MEMS芯片，由蓋板、MEMS結(jié)構(gòu)層和底板組成，蓋板下表面至少有一個蓋板凹腔，底板上表面至少有一個底板凹腔，蓋板凹腔和底板凹腔共同形成密封腔，MEMS結(jié)構(gòu)位于密封腔中，可在密封腔中自由活動，蓋板與MEMS結(jié)構(gòu)層間有蓋板絕緣層隔離，底板通過底板鍵合層與MEMS結(jié)構(gòu)層鍵合，蓋板凹腔或底板凹腔中制作有若干個棱錐或棱臺，蓋板凹腔或底板凹腔及棱錐和棱臺上都覆蓋有吸氣劑。

本發(fā)明通過在底板凹腔或蓋板凹腔中制作棱臺或棱錐，在蓋板凹腔或底板凹腔及棱錐和棱臺表面覆蓋吸氣劑，以增加吸氣劑的表面積，用于吸附密封腔內(nèi)的氣體分子，保證密封腔的真空度，為MEMS結(jié)構(gòu)提供高真空度的工作環(huán)境。

作為本發(fā)明的一個實施例，蓋板上還制作有蓋板密封區(qū)和蓋板鍵合柱；底板上表面還有底板密封區(qū)和底板鍵合柱，底板凹腔內(nèi)有若干個由底部、斜面、頂部組成的棱臺，斜面與底部的夾角為54.7°，所述的吸氣劑覆蓋在底板凹腔內(nèi)的棱臺上，所述的頂部的高度低于底板鍵合柱的高度。

作為本發(fā)明的一個實施例，蓋板下表面還有蓋板密封區(qū)、蓋板鍵合柱和窗口，所述的蓋板絕緣層位于蓋板密封區(qū)和蓋板鍵合柱的表面，蓋板絕緣層與MEMS結(jié)構(gòu)之間還有蓋板鍵合層；蓋板凹腔內(nèi)有若干個由斜面、平頂、底部組成的棱臺和若干個由斜面、尖頂、底部組成的棱錐，所述的蓋板鍵合柱的高度與平頂?shù)母叨纫恢滤龅募忭數(shù)母叨刃∮谄巾數(shù)母叨?，所述的蓋板絕緣層位于蓋板密封區(qū)和蓋板鍵合柱的表面上，所述的吸氣劑覆蓋在蓋板凹腔內(nèi)的棱臺和棱錐上；底板上表面還有底板密封區(qū)和底板鍵合柱，所述的底板凹腔由平坦的底面和傾斜的側(cè)面組成，底板密封區(qū)、底板鍵合柱和底板凹腔表面都制作有底板絕緣層，底板絕緣層上制作有導(dǎo)電層，導(dǎo)電層上還有絕緣層覆蓋，絕緣層上有通孔，所述的通孔的位置與底板鍵合柱和窗口對應(yīng)，所述的底板鍵合層位于底板密封區(qū)和通孔內(nèi)。所述的平頂與MEMS結(jié)構(gòu)之間的距離為1～10μm，平頂上覆蓋的吸氣劑構(gòu)成垂直方向的檔桿，用于防止MEMS結(jié)構(gòu)在垂直方向受到外力時形變太大而斷裂；吸氣劑材料為金屬，通常為鋯(Zr)，鈦(Ti)、鋇(Ba)、釩(V)、鐵(Fe)、鈷(Co)、鋁(Al)以及它們中一種或幾種的組合，所以表面覆蓋吸氣劑組成的檔桿不會有靜電積累，避免了MEMS結(jié)構(gòu)由于靜電力而吸附在檔桿上的可能，另外，在MEMS結(jié)構(gòu)撞擊擋桿時，由于金屬較軟，可以緩沖撞擊力，保護(hù)MEMS結(jié)構(gòu)上不會撞出碎屑。

作為本發(fā)明的一個實施例，蓋板上還制作有蓋板密封區(qū)、蓋板鍵合柱和窗口，所述的蓋板絕緣層位于蓋板密封區(qū)、蓋板鍵合柱和蓋板凹腔的表面；底板上表面還有底板密封區(qū)和底板鍵合柱，所述的底板凹腔包括第一底板凹槽和第二底板凹槽，第一底板凹槽內(nèi)有若干個由底部、斜面、平頂組成的棱臺，斜面與底部的夾角為54.7°，底板鍵合柱的高度與平頂?shù)母叨纫恢?；底板密封區(qū)、底板鍵合柱和底板凹腔表面都制作有底板絕緣層，位于底板密封區(qū)、底板鍵合柱和第二底板凹槽中的底板絕緣層上制作有導(dǎo)電層，導(dǎo)電層上還有絕緣層覆蓋，所述的吸氣劑覆蓋在絕緣層和裸露的底板絕緣層上；絕緣層上有通孔，所述的通孔與底板鍵合柱和窗口對應(yīng)，所述的底板鍵合層位于底板密封區(qū)和通孔內(nèi)。所述的平頂與MEMS結(jié)構(gòu)之間的距離為1～10μm，平頂上覆蓋的吸氣劑，構(gòu)成垂直方向的檔桿。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提供了具有吸氣劑的MEMS芯片的圓片級封裝方法，包括以下步驟：

(1)蓋板圓片制作：在蓋板襯底表面制作掩模，蝕刻掩模，形成掩模圖形，然后在異向性腐蝕液中蝕刻出蓋板凹腔和窗口，掩模覆蓋部分就形成蓋板鍵合柱和蓋板密封區(qū)，除去掩模，完成蓋板圓片的制作；

(2)待鍵合MEMS圓片制作：在蓋板圓片表面生長蓋板絕緣層，將單晶硅圓片鍵合到蓋板絕緣層上，磨削單晶硅圓片形成MEMS結(jié)構(gòu)層，蝕刻MEMS結(jié)構(gòu)層形成MEMS結(jié)構(gòu)、MEMS鍵合塊和MEMS鍵合區(qū)，完成待鍵合MEMS圓片的制作；

(3)底板圓片制作：在底板基板表面制作掩模，蝕刻掩模，形成掩模圖形，然后在異向性腐蝕液中蝕刻出底板凹腔，同時在底板凹腔中形成棱錐或棱臺，掩模覆蓋部分形成底板鍵合柱和底板密封區(qū)；除去掩模，在底板密封區(qū)、底板鍵合柱和底板凹腔表面制作底板絕緣層，底板絕緣層上淀積并圖形化導(dǎo)電層，在導(dǎo)電層和底板絕緣層表面淀積并圖形化絕緣層，在絕緣層上蝕刻出通孔；再在絕緣層、底板絕緣層和通孔內(nèi)都淀積并圖形化底板鍵合層；最后在底板凹腔及棱錐和棱臺上濺射或蒸發(fā)吸氣劑，并形成吸氣劑圖形，就完成底板圓片的制作；

(4)鍵合、切割：將待鍵合MEMS圓片的MEMS結(jié)構(gòu)層與底板圓片的底板鍵合層進(jìn)行鍵合，形成圓片級封裝的MEMS圓片，然后按照圓片切割方式進(jìn)行切割，就完成具有吸氣劑的MEMS芯片的圓片級封裝。

本發(fā)明的具有吸氣劑的MEMS芯片的圓片級封裝方法，首先在蓋板襯底上蝕刻出蓋板凹腔，形成蓋板圓片，氧化蓋板圓片，形成蓋板絕緣層，將單晶硅圓片與蓋板圓片進(jìn)行Si-SiO₂鍵合，對單晶硅圓片磨削到MEMS結(jié)構(gòu)層所需厚度；然后蝕刻MEMS結(jié)構(gòu)層，形成MEMS結(jié)構(gòu)、MEMS鍵合塊和MEMS密封區(qū)，制作完成待鍵合MEMS圓片；在底板基板上用異向性蝕刻方法蝕刻出底板凹腔、棱臺或/和棱錐，氧化形成底板絕緣層，淀積并圖形化導(dǎo)電層，淀積絕緣層，在絕緣層上蝕刻出通孔，淀積和圖形化底板鍵合層，再在底板凹腔和棱臺、棱錐上淀積吸氣劑，完成底板圓片制作；將待鍵合MEMS圓片與底板圓片在真空環(huán)境中鍵合，形成圓片級封裝的MEMS圓片，切割圓片級封裝的MEMS圓片，就完成了具有吸氣劑的MEMS芯片的制作。

本發(fā)明在蝕刻底板凹腔或蓋板凹腔的同時，形成棱錐或棱臺，在不增加工藝步驟、不增加MEMS芯片面積的情況下，在MEMS芯片密封腔內(nèi)制作若干個棱錐或棱臺，棱錐或棱臺表面濺射或蒸發(fā)吸氣劑，以增加吸氣劑的表面積，用于吸附密封腔內(nèi)的氣體分子，保證密封腔的真空度，為MEMS結(jié)構(gòu)提供高真空度的工作環(huán)境。

優(yōu)選地，步驟(3)所述的底板凹腔包括第一底板凹槽和第二底板凹槽，第一底板凹槽內(nèi)有若干個由底部、斜面、平頂組成的棱臺，斜面與底部的夾角為54.7°，平頂與MEMS結(jié)構(gòu)之間的距離為1～10μm，平頂上覆蓋的吸氣劑構(gòu)成垂直方向的檔桿，用于防止MEMS結(jié)構(gòu)在垂直方向受到外力時形變太大而斷裂；吸氣劑材料為金屬，通常為鋯(Zr)，鈦(Ti)、鋇(Ba)、釩(V)、鐵(Fe)、鈷(Co)、鋁(Al)以及它們中一種或幾種的組合，所以表面覆蓋吸氣劑組成的檔桿不會有靜電積累，避免了MEMS結(jié)構(gòu)由于靜電力而吸附在檔桿上的可能，另外，在MEMS結(jié)構(gòu)撞擊擋桿時，由于金屬較軟，可以緩沖撞擊力，保護(hù)MEMS結(jié)構(gòu)上不會撞出碎屑。

進(jìn)一步地，步驟(3)中還可以在底板絕緣層上先蝕刻接觸孔圖形，再淀積導(dǎo)電層材料，將底板與導(dǎo)電層的部分圖形電連接，達(dá)到底板接地的目的。

具體地，步驟(3)中通孔的位置與底板鍵合柱和窗口相對應(yīng)。其中，與底板鍵合柱相對應(yīng)的通孔中的底板鍵合層與導(dǎo)電層形成電連接；與窗口對應(yīng)的通孔中的底板鍵合層作為后續(xù)封裝用的壓焊塊。

附圖說明

圖1是Si異向性蝕刻后的棱錐示意圖。

圖2是Si異向性蝕刻后的剖面示意圖。

圖3是實施例一的具有吸氣劑的MEMS芯片的剖示圖。

圖4是實施例二的具有吸氣劑的MEMS芯片的剖示圖。

圖5是實施例三的具有吸氣劑的MEMS芯片的剖示圖。

圖6是實施例三的具有吸氣劑的MEMS芯片的底板俯視圖。

圖7～圖14是實施例三的具有吸氣劑的MEMS芯片的圓片級封裝方法的部分流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

本發(fā)明的具有吸氣劑的MEMS芯片的蓋板、底板、MEMS結(jié)構(gòu)層均由單晶硅(Si)材料構(gòu)成，單晶Si的晶格為金剛石型結(jié)構(gòu)，其<100>晶面在異向性腐蝕液，如KOH、NaOH、NH4OH、EPW(乙二胺、鄰苯二酚和水)和聯(lián)胺等溶液中蝕刻后，較小的孤立圖形呈現(xiàn)出金字塔形的棱錐，如圖1所示，所謂Si的異向性蝕刻就是X、Y方向蝕刻速率不同，如圖2所示，根據(jù)掩模19的材料不同，蝕刻液的種類、溫度及濃度不同，X方向的蝕刻量20也不同，掩模19通常為氧化硅(SiO₂)或氮化硅(Si₃N₄)；尺寸較大的孤立圖形，由于掩模19尺寸較大，異向性蝕刻后Si在X方向的蝕刻量111小于Y方向的蝕刻量21，形成棱臺形結(jié)構(gòu)，實施例一至實施例三中均以棱臺13為例加以說明；掩模尺寸較小的圖形由于X方向的蝕刻量超過了掩模的尺寸，形成了棱錐14，其對應(yīng)的立體圖形就是圖1中棱錐10的剖面CDE，棱錐或棱臺的兩個底角為45.7°；根據(jù)蝕刻時間的不同，棱臺頂部15與棱錐頂部18間形成一個高度差22，棱臺13和棱錐14的斜面16與Si基板11蝕刻后的上表面12形成凹槽17。

從圖1、圖2可知，Si基板11異向性蝕刻后的表面積S與未蝕刻的表面積S₀之比最大為1/COS45.7°＝1.73，本發(fā)明就是根據(jù)這個原理來制作MEMS芯片的蓋板或底板以增加Si基板的表面積，從而增加吸氣劑的表面積。

實施例一

具有吸氣劑的MEMS芯片，如圖3所示，由蓋板100、MEMS結(jié)構(gòu)層110和底板120組成，蓋板100上制作有蓋板密封區(qū)101、蓋板鍵合柱103和兩個蓋板凹腔102，它們的表面制作有蓋板絕緣層130，其材料為SiO₂，蓋板凹腔102的底部是平坦的，側(cè)面可以是斜的，也可以是垂直于底部的，蓋板凹腔102的深度一般為2～100μm；通過Si與SiO₂直接鍵合工藝將一個重?fù)诫s的Si圓片鍵合到蓋板100帶凹腔的那一面，再磨削到所需厚度形成MEMS結(jié)構(gòu)層110，MEMS結(jié)構(gòu)層110通過深Si蝕刻工藝分割為MEMS鍵合區(qū)111、MEMS結(jié)構(gòu)112和MEMS鍵合塊113三部分；底板120上制作有底板密封區(qū)121、底板鍵合柱123和兩個底板凹腔122，底板凹腔122中有若干個由底部122a、斜面122b和頂部122c構(gòu)成的棱錐，其中斜面122b對應(yīng)圖2中棱錐14的斜面16，與底部122a成54.7°夾角，底板鍵合柱123對應(yīng)的是圖2中的棱臺13；底板120通過底板鍵合層140與MEMS結(jié)構(gòu)層110鍵合在一起，底板密封區(qū)121、MEMS鍵合區(qū)111和蓋板密封區(qū)101圍成至少一個密封腔，MEMS結(jié)構(gòu)112被密封密封腔內(nèi)，密封腔由蓋板凹腔102和底板凹腔122構(gòu)成，蓋板凹腔102頂部低于底板鍵合柱123，所以MEMS結(jié)構(gòu)112可以自由活動；底板凹腔122的表面制作有吸氣劑150，用于吸除密封腔內(nèi)的氣體分子，保證密封腔的真空度。

實施例二

具有吸氣劑的MEMS芯片，如圖4所示，由蓋板100、MEMS結(jié)構(gòu)層110和底板120組成，蓋板100上制作有蓋板密封區(qū)101、蓋板鍵合柱103、窗口104和兩個蓋板凹腔102；蓋板凹腔102內(nèi)有若干個由斜面102b、平頂102c、底部102a組成的棱臺和若干個由斜面102b、尖頂102d、底部102a組成的棱錐，斜面102b對應(yīng)圖2中棱錐14和棱臺13的斜面16，蓋板鍵合柱103和平頂102c對應(yīng)圖2中的棱臺13，尖頂102d對應(yīng)圖2中的棱錐14，蓋板鍵合柱103和平頂102c的高度一樣，尖頂102d的高度小于平頂102c的高度，蓋板密封區(qū)101和蓋板鍵合柱103的表面制作有蓋板絕緣層130；蓋板凹腔102的表面制作有吸氣劑150，用于吸除密封腔內(nèi)的氣體分子，保證密封腔的真空度；底板120上制作有底板密封區(qū)121、底板鍵合柱123和兩個底板凹腔122，在它們表面制作有底板絕緣層190，底板凹腔122的底面是平坦的，側(cè)面是斜面，以便于淀積導(dǎo)電層180。導(dǎo)電層180被制作在底板絕緣層190上，上面有絕緣層170覆蓋保護(hù)，絕緣層170上制作有通孔，通孔內(nèi)填充有底板鍵合層140；MEMS結(jié)構(gòu)層110通過深Si蝕刻工藝分割為MEMS結(jié)構(gòu)112、MEMS鍵合塊113和MEMS鍵合區(qū)111三部分，MEMS結(jié)構(gòu)層110通過底板鍵合層140與底板120鍵合，通過蓋板鍵合層160與蓋板100鍵合；底板密封區(qū)121、MEMS鍵合區(qū)111、蓋板密封區(qū)101圍成兩個密封腔，MEMS結(jié)構(gòu)112被密封在密封腔內(nèi)，密封腔由蓋板凹腔102和底板凹腔122構(gòu)成，MEMS結(jié)構(gòu)112可在密封腔中自由活動，蓋板凹腔102內(nèi)的錐臺的平頂102c上覆蓋的吸氣劑150，構(gòu)成垂直方向的檔桿，與MEMS結(jié)構(gòu)112的間距在1～10μm之間，用于防止MEMS結(jié)構(gòu)112在垂直方向受到外力時形變太大而斷裂；吸氣劑150的材料為金屬，通常為鋯(Zr)，鈦(Ti)、鋇(Ba)、釩(V)、鐵(Fe)、鈷(Co)、鋁(Al)或它們中一種或幾種的組合，所以表面覆蓋吸氣劑150組成的檔桿不會有靜電積累，避免了MEMS結(jié)構(gòu)112由于靜電力而吸附在檔桿上，另外，在MEMS結(jié)構(gòu)112撞擊擋桿時，由于吸氣劑150的材料金屬較軟，可以緩沖撞擊力，保護(hù)MEMS結(jié)構(gòu)112不會撞出碎屑；同樣，在底板120上也可以制作類似的檔桿。導(dǎo)電層180在底板絕緣層190和絕緣層170的包裹下延伸出底板密封區(qū)121，到達(dá)窗口104對應(yīng)的位置，在其上也制作有通孔，通孔內(nèi)淀積有底板鍵合層材料，形成壓焊塊141，用于后續(xù)封裝時鍵合金屬線用。

實施例三

具有吸氣劑的MEMS芯片，如圖5所示，由蓋板100、MEMS結(jié)構(gòu)層110和底板120組成，蓋板100上制作有蓋板密封區(qū)101、蓋板鍵合柱103、窗口104和兩個蓋板凹腔102，蓋板凹腔102、蓋板鍵合柱103和蓋板密封區(qū)101的表面制作有蓋板絕緣層130，其材料通常為SiO₂，蓋板凹腔102的底部是平坦的，側(cè)面可以是斜的，也可以是垂直于底部的，蓋板凹腔102的深度一般在2～10μm；通過Si與SiO₂直接鍵合工藝將一個重?fù)诫s的Si圓片鍵合到蓋板100帶凹腔那一面，再磨削到所需厚度形成MEMS結(jié)構(gòu)層110，MEMS結(jié)構(gòu)層110通過深Si蝕刻工藝分割為MEMS結(jié)構(gòu)112、MEMS鍵合塊113和MEMS鍵合區(qū)111三部分，MEMS結(jié)構(gòu)層110通過底板鍵合層140與底板120鍵合；底板120上制作有底板密封區(qū)121、底板鍵合柱123和兩個底板凹腔122，它們表面制作有底板絕緣層190；底板凹腔122由多個第一底板凹槽122A和一個第二底板凹槽122B構(gòu)成，第一底板凹槽122A由底部122a、斜面122b和平頂122d構(gòu)成，第二底板凹槽122B由斜面122bb和底部122aa構(gòu)成，斜面122bb對應(yīng)圖2中棱臺13的斜面16，底板鍵合柱123和平頂122d對應(yīng)圖2中的棱臺13，底板鍵合柱123的高度和平頂122d的高度一樣；底板絕緣層190上制作有導(dǎo)電層180，導(dǎo)電層180上有絕緣層170覆蓋保護(hù)，絕緣層170上制作有通孔，所述的底板鍵合層140位于絕緣層170上和通孔內(nèi)；第一底板凹槽122A內(nèi)的底板絕緣層190上制作有吸氣劑150，第二底板凹槽122B的絕緣層170上也制作有吸氣劑150，用于吸除密封腔內(nèi)的氣體分子，保證密封腔的真空度；底板密封區(qū)121、MEMS鍵合區(qū)111和蓋板密封區(qū)101圍成兩個密封腔，MEMS結(jié)構(gòu)112被密封在密封腔內(nèi)，密封腔由蓋板凹腔102和底板凹腔122構(gòu)成，MEMS結(jié)構(gòu)112可以在密封腔內(nèi)自由活動；第一底板凹槽122A的平頂122d上覆蓋的吸氣劑150，構(gòu)成垂直方向的檔桿，與MEMS結(jié)構(gòu)112的間距在1～10μm之間，用于防止MEMS結(jié)構(gòu)112在垂直方向受到外力時形變太大而斷裂；吸氣劑150的材料為金屬，通常為鋯(Zr)，鈦(Ti)、鋇(Ba)、釩(V)、鐵(Fe)、鈷(Co)、鋁(Al)或它們中一種或幾種的組合，所以表面覆蓋吸氣劑150組成的檔桿不會有靜電積累，避免了MEMS結(jié)構(gòu)112由于靜電力而吸附在檔桿上的可能，另外，在MEMS結(jié)構(gòu)112撞擊擋桿時，由于金屬較軟，可以緩沖撞擊力，保護(hù)MEMS結(jié)構(gòu)112上不會撞出碎屑；同樣，在蓋板100上也可以制作類似的檔桿。導(dǎo)電層180在底板絕緣層190和絕緣層170的包裹下延伸出底板密封區(qū)121，到達(dá)窗口104對應(yīng)的位置，在其上也制作有通孔，通孔內(nèi)填充底板鍵合層材料，組成壓焊塊141，用于后續(xù)封裝時鍵合金屬線用。

圖6為底板120的俯視圖，第一底板凹槽122A和122B由眾多棱臺13構(gòu)成，棱臺13之間的平坦部份構(gòu)成了第一底板凹槽122A的底部122a和第二底板凹槽122B的底部122aa，棱臺13的斜面構(gòu)成了第一底板凹槽122A的斜面122b和第二底板凹槽122B的斜面122bb，棱臺13的頂部構(gòu)成了第一底板凹槽122A的平頂122d，吸氣劑150覆蓋了第一底板凹槽122A和第二底板凹槽122B的全部，但沒有覆蓋底板鍵合柱123的頂部，導(dǎo)電層180從底板鍵合柱123頂部沿第二底板凹槽122B的斜面122bb、第二底板凹槽122B的底部122aa，延伸出底板密封區(qū)121。

實施例四

具有吸氣劑的MEMS芯片的圓片級封裝方法，如圖7～圖14所示，包括以下步驟：

(1)蓋板圓片100′制作：將一個重?fù)诫s的雙面拋光的單晶硅圓片作為蓋板襯底，其晶向為<100>，電阻率通常為0.01～1Ω·cm，厚度在300～800μm，在其表面通過熱氧化或CVD的方法制作SiO₂，或者用CVD的方法制作Si₃N₄，用SiO₂、Si₃N₄或它們的組合物作為濕法蝕刻時的掩模材料，雙面光刻，蝕刻掩模材料，形成掩模圖形，然后在異向性腐蝕液，如KOH、NaOH、NH₄OH、EPW(乙二胺、鄰苯二酚和水)和聯(lián)胺等溶液中蝕刻，蝕刻出蓋板凹腔102和窗口104，被掩模覆蓋住的部分沒有被蝕刻，形成蓋板鍵合柱103和蓋板密封區(qū)101，除去掩模，完成蓋板圓片100′的制作，如圖7所示。

(2)待鍵合MEMS圓片200制作：在蓋板圓片100′表面生長蓋板絕緣130，通常為熱氧化方法生長的0.5～2μm，通過Si-SiO₂直接鍵合工藝，將一雙面拋光的重?fù)诫s的單晶硅圓片110′鍵合到蓋板圓片100′帶凹腔的一面，作為MEMS結(jié)構(gòu)層110的材料，其電阻率通常為0.01～1Ω·cm，厚度在300～800μm，需要通過磨片、拋光等工藝將單晶硅圓片110′加工至MEMS結(jié)構(gòu)層110所需的厚度，一般在10～100μm，形成MEMS結(jié)構(gòu)層110，如圖8所示；

通過光刻、深Si蝕刻、去膠、清洗等工藝步驟，在MEMS結(jié)構(gòu)層110上形成MEMS鍵合塊113、MEMS結(jié)構(gòu)112和MEMS密封區(qū)111的圖形，如圖9所示，完成待鍵合MEMS圓片200的制作。

(3)底板圓片300制作：取一片重?fù)诫s的<100>晶向的雙面拋光單晶硅圓片作為底板基板200′，在其表面通過熱氧化或CVD的方法制作SiO₂，或者用CVD的方法制作Si₃N₄，用SiO₂、Si₃N₄或它們的組合作為濕法蝕刻時的掩模材料，光刻、蝕刻掩模材料，形成掩模圖形，去膠，然后在異向性腐蝕液，如KOH、NaOH、NH4OH、EPW(乙二胺、鄰苯二酚和水)和聯(lián)胺等溶液中蝕刻，蝕刻出底板凹腔122，底板凹腔122由第一底板凹槽122A和第二底板凹槽122B構(gòu)成，第一底板凹槽122A的斜面122b與第一底板凹槽122A的底部122aa成54.7°角，同樣，第二底板凹槽122B的斜面122bb與第二底板凹槽122B的底部122a也成54.7°角，被掩模覆蓋住的部分沒有被蝕刻，形成底板鍵合柱123、底板密封區(qū)121以及第一底板凹槽122A的平頂122d，除去掩模，如圖10所示。然后在刻蝕有圖形的底板基片200′表面通過熱氧化或CVD的方法制作SiO₂，或者用CVD的方法制作Si₃N₄，用SiO₂、Si₃N₄或它們的組合作為絕緣底板層190，在其上通過濺射、外延、CVD、蒸發(fā)、電鍍等方法淀積導(dǎo)電層材料，并通過光刻、蝕刻、去膠、清洗等工藝步驟圖形化導(dǎo)電層材料，形成導(dǎo)電層180，如圖11所示；也可以在底板絕緣層190上蝕刻接觸孔圖形，然后再淀積導(dǎo)電層180，將底板基片200′與導(dǎo)電層180的部分圖形電連接，達(dá)到底板接地的目的。

在底板基片200′上的導(dǎo)電層180和底板絕緣層190表面通過CVD工藝淀積絕緣層170，然后通過光刻、蝕刻、去膠、清洗等工藝步驟圖形化絕緣層170，形成圖12所示的剖面圖，在底板密封區(qū)121所對應(yīng)的部位保持有導(dǎo)電層180和絕緣層170，底板絕緣層190上可以覆蓋絕緣層170，也可以蝕刻掉絕緣層170，在底板鍵合柱123的頂部也保持有導(dǎo)電層180和絕緣層170，在絕緣層170上制作通孔171和172，其中通孔171與底板鍵合柱123位置對應(yīng)，用于后續(xù)工藝步驟中形成電連接，通孔172在底板密封區(qū)121外，用于后續(xù)制作壓焊塊141。

通過濺射、CVD、蒸發(fā)、電鍍等方法在底板絕緣層190和絕緣層170上淀積金屬鍵合材料，并通過光刻、蝕刻、去膠、清洗等工藝步驟圖形化金屬鍵合材料形成底板鍵合層140，如圖13所示，通孔171中填充有金屬鍵合材料，部分導(dǎo)電層180與金屬鍵合材料形成電連接，通孔172中填充有金屬鍵合材料，作為后續(xù)封裝用的壓焊塊141。

在底板基片200′上的底板絕緣層190和絕緣層170上通過遮蔽掩模法(shadowing mask)或掩模剝離法(lift off)濺射或蒸發(fā)吸氣劑150，并形成吸氣劑圖形，如圖14所示，這樣就完成了底板圓片300的制作。

(4)鍵合、切割：將待鍵合MEMS圓片200的MEMS結(jié)構(gòu)層120與底板圓片300的金屬鍵合層140進(jìn)行Si-金屬鍵合，形成圓片級封裝的MEMS圓片，將然后按照圓片切割方式進(jìn)行切割，形成具有吸氣劑的MEMS芯片，如圖5所示，這里所述的鍵合也可以是在MEMS結(jié)構(gòu)層120上形成金屬圖形，再與底板圓片300的金屬鍵合層140進(jìn)行金屬-金屬鍵合。

實施例一和實施例二的具有吸氣劑的MEMS芯片的圓片級封裝方法與實施例四的方法類似，在此不再贅述。