專利名稱：微機(jī)電封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微機(jī)電封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法，且特別是關(guān)于一種低生產(chǎn)成本及高工藝合格率的微機(jī)電封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法。
背景技術(shù)：
微機(jī)電系統(tǒng)(MicroElectromechanical System, MEMS)技術(shù)的發(fā)展開(kāi)辟了一個(gè)全新的技術(shù)領(lǐng)域和產(chǎn)業(yè)，其已被廣泛地應(yīng)用于各種具有電子與機(jī)械雙重特性的微電子裝置中，例如絕對(duì)壓力檢測(cè)器、加速器、微型麥克風(fēng)等。由于微機(jī)電元件的工作相當(dāng)敏感，因此其對(duì)于工作環(huán)境的潔凈要求度也較高。為避免外界污染源進(jìn)入微機(jī)電元件的工作環(huán)境而影響微機(jī)電元件的效能，通常會(huì)在完成微機(jī)電元件的制作后，進(jìn)行封裝工藝以將微機(jī)電元件密封在其工作環(huán)境中。由此可知，封裝工藝的合格率對(duì)于微機(jī)電元件的運(yùn)作效能有著極大的影響。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于，提出一種微機(jī)電封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，以提高微機(jī)電封裝結(jié)構(gòu)的工藝合格率。本發(fā)明的又一目的在于，還提出一種微機(jī)電封裝結(jié)構(gòu)，以有效地將微機(jī)電結(jié)構(gòu)氣密封裝。本發(fā)明提供一種微機(jī)電封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其先提供基底，接著在基底上形成多層下層金屬層與多層第一氧化層。其中，這些下層金屬層與第一氧化層交錯(cuò)層疊而構(gòu)成微機(jī)電結(jié)構(gòu)與內(nèi)連線結(jié)構(gòu)。然后，在內(nèi)連線結(jié)構(gòu)與該微機(jī)電結(jié)構(gòu)上方形成上層金屬層，其中上層金屬層具有至少一個(gè)第一開(kāi)口與至少一個(gè)第二開(kāi)口。第一開(kāi)口位于內(nèi)連線結(jié)構(gòu)上方， 第二開(kāi)口則位于微機(jī)電結(jié)構(gòu)上方，且第一開(kāi)口的面積大于第二開(kāi)口的面積。之后，以第一開(kāi)口及第二開(kāi)口為蝕刻通道來(lái)移除部分的第一氧化層，而在上述微機(jī)電結(jié)構(gòu)周遭形成第一空腔，并于上述內(nèi)連線結(jié)構(gòu)上方形成第二空腔，其中第一空腔與該第二空腔相連通。之后，先在真空環(huán)境下密封第二開(kāi)口，再于非真空環(huán)境下，于上層金屬層上方形成封裝件，以密封第一開(kāi)口。本發(fā)明提出一種微機(jī)電封裝結(jié)構(gòu)，包括基底、內(nèi)連線結(jié)構(gòu)、微機(jī)電結(jié)構(gòu)、上層金屬層、沉積物以及封裝件。其中，內(nèi)連線結(jié)構(gòu)與微機(jī)電結(jié)構(gòu)分別配置于基底上，且微機(jī)電結(jié)構(gòu)是位于第一空腔內(nèi)。上層金屬層則是位于內(nèi)連線結(jié)構(gòu)與微機(jī)電結(jié)構(gòu)上方，且上層金屬層與內(nèi)連線結(jié)構(gòu)之間具有第二空腔，其是連通至第一空腔。上層金屬層具有至少一個(gè)第一開(kāi)口與至少一個(gè)第二開(kāi)口，其中第一開(kāi)口位于內(nèi)連線結(jié)構(gòu)上方，并連通上述第二空腔。第二開(kāi)口則是位于微機(jī)電結(jié)構(gòu)上方，并連通上述的第一空腔。而且，第一開(kāi)口的面積大于第二開(kāi)口的面積。沉積物是配置于上述上層金屬層上，以密封第二開(kāi)口。封裝件則是配置于上層金屬層上方，以密封上述第一開(kāi)口。本發(fā)明還提出一種微機(jī)電封裝結(jié)構(gòu)，包括基底、內(nèi)連線結(jié)構(gòu)、緩沖件、承壓層及封裝層。其中，內(nèi)連線結(jié)構(gòu)配置在基底上，并具有一個(gè)第三空腔。緩沖件部分地配置于該第三空腔內(nèi)，承壓層則配置于內(nèi)連線結(jié)構(gòu)上方，并具有至少一個(gè)位于第三空腔上方并暴露出部分緩沖件的第五開(kāi)口。封裝層則是配置于承壓層上，并填入第五開(kāi)口而連接至緩沖件。本發(fā)明的有益效果在于微機(jī)電封裝結(jié)構(gòu)的工藝是先在真空環(huán)境下于內(nèi)連線結(jié)構(gòu)上方留下非氣密的通道，后續(xù)再于大氣壓力下將微機(jī)電結(jié)構(gòu)完全密封，以避免微機(jī)電結(jié)構(gòu)在從真空環(huán)境移至大氣壓力下時(shí)，于MEMS區(qū)產(chǎn)生膜層塌陷而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)受損的情況。而且， 由于本發(fā)明的微機(jī)電封裝結(jié)構(gòu)能夠在低溫環(huán)境下制成，因此可減少微機(jī)電結(jié)構(gòu)遭受高溫而損壞的情況發(fā)生。上述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段， 而可依照說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說(shuō)明如下。



圖4繪示本發(fā)明另一實(shí)施例的微機(jī)電封裝結(jié)構(gòu)的局部剖面示意圖。請(qǐng)參閱圖4，微機(jī)電封裝結(jié)構(gòu)50例如是慣性檢測(cè)器的封裝結(jié)構(gòu)，其與前述實(shí)施例的微機(jī)電封裝結(jié)構(gòu)40的相異處在于緩沖件53位于第三空腔322內(nèi)的部分是連接至基底31。詳細(xì)來(lái)說(shuō)，緩沖件53 與內(nèi)連線結(jié)構(gòu)32是在同一工藝形成，且緩沖件53也是由形成在基底31上的多層膜層堆疊而成。除此之外，微機(jī)電封裝結(jié)構(gòu)50更包括有至少一個(gè)可動(dòng)件56，部分地位于第三空腔322 內(nèi)并懸于基底31上方。詳細(xì)來(lái)說(shuō)，可動(dòng)件56位于第三空腔322內(nèi)的部分可于第三空腔內(nèi) 322上下移動(dòng)。請(qǐng)繼續(xù)參閱圖4，在本實(shí)施例中，雖然承壓層34是部分地懸在第三空腔322上方， 但其也通過(guò)封裝層35連接至緩沖件53，且緩沖件53是固定于基底31上，因此當(dāng)承壓層34 承受外界所施予的壓力時(shí)，可通過(guò)緩沖件53的支撐而避免承壓層34過(guò)度彎曲而損壞或影響到可動(dòng)件56的運(yùn)動(dòng)范圍。在前述實(shí)施例中，緩沖件53是直接連接于基底31，但本發(fā)明并不以此為限。在其他實(shí)施例中，緩沖件63也可以懸于基底31上，如圖5所示。詳細(xì)來(lái)說(shuō)，本實(shí)施例的微機(jī)電封裝結(jié)構(gòu)60更包括止擋件62，位于基底31與緩沖件63之間，且止擋件62與緩沖件63之間具有第一間距D 1，而可動(dòng)件56與承壓層35之間則相隔第二間距D2。值得注意的是，為確保承壓層35受到外界壓力而彎曲時(shí)不會(huì)影響可動(dòng)件56的運(yùn)動(dòng)路徑，止擋件62與緩沖件 63之間的第一間距Dl小于承壓層35與可動(dòng)件56之間的第二間距D2。因此，當(dāng)承壓層35 受到外界壓力而向下彎曲并使緩沖件63抵觸至止擋件62時(shí)，可動(dòng)件56仍可正常工作。綜上所述，本發(fā)明可以利用CMOS工藝完成微機(jī)電結(jié)構(gòu)的封裝，以減少微機(jī)電封裝結(jié)構(gòu)的工藝步驟，進(jìn)而降低微機(jī)電封裝結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)成本并提高工藝合格率。特別的是，由于本發(fā)明的微機(jī)電封裝結(jié)構(gòu)的工藝能夠在低溫環(huán)境下進(jìn)行，因此可減少微機(jī)電結(jié)構(gòu)遭受高溫而損壞的情況發(fā)生。此外，在本發(fā)明的微機(jī)電封裝結(jié)構(gòu)的工藝中，還可以先在真空環(huán)境下于CMOS電路區(qū)留下非氣密的通道，后續(xù)再于大氣壓力下將微機(jī)電結(jié)構(gòu)完全密封，以避免微機(jī)電封裝結(jié)構(gòu)在從真空環(huán)境移至大氣壓力下時(shí)，于微機(jī)電區(qū)產(chǎn)生膜層塌陷而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)受損的情況。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種微機(jī)電封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于包括 提供一個(gè)基底；于該基底上形成多層下層金屬層與多層第一氧化層，其中該多層下層金屬層與該多層第一氧化層交錯(cuò)層疊而構(gòu)成一個(gè)微機(jī)電結(jié)構(gòu)與一個(gè)內(nèi)連線結(jié)構(gòu)；于該內(nèi)連線結(jié)構(gòu)與該微機(jī)電結(jié)構(gòu)上方形成一層上層金屬層，其中該上層金屬層具有至少一個(gè)第一開(kāi)口以及至少一個(gè)第二開(kāi)口，該第一開(kāi)口位于該內(nèi)連線結(jié)構(gòu)上方，該第二開(kāi)口位于該微機(jī)電結(jié)構(gòu)上方，且該第一開(kāi)口的面積大于該第二開(kāi)口的面積；以該第一開(kāi)口及該第二開(kāi)口為蝕刻通道，以移除部分該多層第一氧化層而在該微機(jī)電結(jié)構(gòu)周圍形成一個(gè)第一空腔，并于該內(nèi)連線結(jié)構(gòu)上方形成一個(gè)第二空腔，其中該第一空腔與該第二空腔相連通；在真空環(huán)境下密封該第二開(kāi)口 ；以及在非真空環(huán)境下于該上層金屬層上方形成一個(gè)封裝件，以密封該第一開(kāi)口。
2.如權(quán)利要求1所述的微機(jī)電封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，在移除部分該多層第一氧化層之后，在該上層金屬層上方形成一層封裝層填入該第二開(kāi)口內(nèi)，并于對(duì)應(yīng)該第一開(kāi)口處斷開(kāi)，而使該第一空腔通過(guò)該第二空腔連通至該第一開(kāi)口。
3.如權(quán)利要求1所述的微機(jī)電封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，移除部分該多層氧化層的方法為使用氫氟酸蒸氣蝕刻的方法。
4.如權(quán)利要求1所述的微機(jī)電封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，在移除部分該多層第一氧化層之前，于該上層金屬層上形成一層第二氧化層；于該第二氧化層上形成一層遮罩層，該遮罩層具有至少一個(gè)第三開(kāi)口與至少一個(gè)第四開(kāi)口，其中該第三開(kāi)口位于該第一開(kāi)口上方，該第四開(kāi)口位于該微機(jī)電結(jié)構(gòu)上方；以及以該第三開(kāi)口及該第四開(kāi)口為蝕刻通道，移除部分該第二氧化層，以暴露出該第一開(kāi)口與該第二開(kāi)口。
5.如權(quán)利要求4所述的微機(jī)電封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，該第一開(kāi)口的孔徑大于該第三開(kāi)口的孔徑。
6.如權(quán)利要求4所述的微機(jī)電封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，該第四開(kāi)口與該第二開(kāi)口交錯(cuò)排列。
7.一種微機(jī)電封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于包括 一個(gè)基底；一個(gè)內(nèi)連線結(jié)構(gòu)，配置于該基底上；一個(gè)微機(jī)電結(jié)構(gòu)，配置于該基底上，并位于一個(gè)第一空腔內(nèi)；一層上層金屬層，位于該內(nèi)連線結(jié)構(gòu)與該微機(jī)電結(jié)構(gòu)上方，且該上層金屬層與該內(nèi)連線結(jié)構(gòu)之間具有一個(gè)第二空腔，連通至該第一空腔，而該上層金屬層具有至少一個(gè)第一開(kāi)口與至少一個(gè)第二開(kāi)口，其中該第一開(kāi)口位于該內(nèi)連線結(jié)構(gòu)上方，并連通該第二空腔，該第二開(kāi)口位于該微機(jī)電結(jié)構(gòu)上方，并連通該第一空腔，且該第一開(kāi)口的面積大于該第二開(kāi)口的面積；一個(gè)沉積物，配置于該上層金屬層上方，以密封該第二開(kāi)口 ；以及一個(gè)封裝件，配置于該上層金屬層上方，以密封該第一開(kāi)口。
8.如權(quán)利要求7所述的微機(jī)電封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，該沉積物為一層封裝層，配置于該上層金屬層與該封裝件之間，并密封該第二開(kāi)口，且于對(duì)應(yīng)該第一開(kāi)口處斷開(kāi)。
9.如權(quán)利要求8所述的微機(jī)電封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，該微機(jī)電封裝結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括一個(gè)遮罩層，配置于該上層金屬層與該封裝層之間，其中該遮罩層具有至少一個(gè)第三開(kāi)口與至少一個(gè)第四開(kāi)口，且該第三開(kāi)口位于該第一開(kāi)口上方，該第四開(kāi)口則位于該微機(jī)電結(jié)構(gòu)上方。
10.如權(quán)利要求9所述的微機(jī)電封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第一開(kāi)口的孔徑大于該第三開(kāi)口的孔徑。
11.如權(quán)利要求9所述的微機(jī)電封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第二開(kāi)口與該第四開(kāi)口交錯(cuò)排列。
12.—種微機(jī)電封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于包括一個(gè)基底；一個(gè)內(nèi)連線結(jié)構(gòu)，配置于該基底上，并具有一個(gè)第三空腔；一個(gè)緩沖件，部分地配置于該第三空腔內(nèi)；一層承壓層，部分地懸于該第三空腔上方，并具有至少一個(gè)第五開(kāi)口，位于該第三空腔上方并暴露出部分該緩沖件；以及一個(gè)封裝層，配置于該承壓層上，并填入該第五開(kāi)口而連接至該緩沖件。
13.如權(quán)利要求12所述的微機(jī)電封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，該封裝層的材質(zhì)為金屬。
14.如權(quán)利要求12所述的微機(jī)電封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，該封裝層的材質(zhì)為鋁。
15.如權(quán)利要求12所述的微機(jī)電封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，該微機(jī)電封裝結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括一個(gè)隔離結(jié)構(gòu)，配置于該基底上并圍繞該第三空腔。
16.如權(quán)利要求15所述的微機(jī)電封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，該微機(jī)電封裝結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括一層未摻雜多晶硅層，配置于該隔離結(jié)構(gòu)與該基底之間。
17.如權(quán)利要求12所述的微機(jī)電封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，該緩沖件位于該第三空腔內(nèi)的部分連接至該基底。
18.如權(quán)利要求12所述的微機(jī)電封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，該緩沖件位于該第三空腔內(nèi)的部分懸于該基底上方。
19.如權(quán)利要求18所述的微機(jī)電封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，該微機(jī)電封裝結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括一個(gè)止擋件，配置于該基底與該緩沖件之間，且該緩沖件與該止擋件之間相隔第一間距。
20.如權(quán)利要求19所述的微機(jī)電封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，該微機(jī)電封裝結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括至少一個(gè)可動(dòng)件，部分地位于該第三空腔內(nèi)并懸于該基底上方。
21.如權(quán)利要求20所述的微機(jī)電封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，該可動(dòng)件與該承壓層之間相隔第二間距，且該第二間距大于該第一間距。
全文摘要
一種微機(jī)電封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其先于基底上形成內(nèi)連線結(jié)構(gòu)與微機(jī)電結(jié)構(gòu)。接著，在內(nèi)連線結(jié)構(gòu)與微機(jī)電結(jié)構(gòu)上方形成具有第一開(kāi)口與第二開(kāi)口的膜層。之后，以第一開(kāi)口及第二開(kāi)口為蝕刻通道移除部分的氧化層，以形成相連通的第一空腔與第二空腔，并使微機(jī)電結(jié)構(gòu)位于第一空腔內(nèi)的部分懸于基底上方。然后，在真空環(huán)境下密封位于微機(jī)電結(jié)構(gòu)上方的第二開(kāi)口，之后在非真空環(huán)境下于形成封裝件密封位于內(nèi)連線結(jié)構(gòu)上方的第一開(kāi)口，以將微機(jī)電結(jié)構(gòu)密封于第一空腔內(nèi)。本發(fā)明還提供一種通過(guò)該制造方法形成的微機(jī)電封裝結(jié)構(gòu)。由于本發(fā)明的微機(jī)電封裝結(jié)構(gòu)能夠在低溫環(huán)境下制成，因此可減少微機(jī)電結(jié)構(gòu)遭受高溫而損壞的情況發(fā)生。
文檔編號(hào)B81C1/00GK102275862SQ20101019804
公開(kāi)日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2010年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月11日
發(fā)明者徐新惠, 李升達(dá), 王傳蔚 申請(qǐng)人:原相科技股份有限公司