本實用新型涉及一種封裝結構，尤其涉及一種適用于射頻MEMS器件應用的橫向互連低溫圓片級封裝結構。

背景技術：

通過微型化和高度集成來開發(fā)出具有新功能的元器件或微系統(tǒng)，從而形成一種新的技術產(chǎn)業(yè)領域是MEMS發(fā)展的主要目標，而MEMS封裝對這一目標的實現(xiàn)起著決定性的作用。封裝是決定商用MEMS體積、成本及可靠性的最為關鍵的技術。射頻MEMS器件就是一種對封裝性能要求極高的MEMS器件，是MEMS封裝的關鍵領域之一。在射頻MEMS器件中至少會用到一種金屬(金或鋁)作為結構材料，因此對射頻器件的封裝必須是低溫封裝；由于射頻MEMS器件中包含有可動懸臂梁或者雙端固支梁結構，容易受到外界環(huán)境中水汽及一些雜質的影響而發(fā)生粘連失效，所以針對射頻MEMS芯片的封裝必須是氣密性的；由于MEMS器件要實現(xiàn)與外界信號的交互，因此封裝也必須能實現(xiàn)與外界的電氣連接。

目前，適用于MEMS封裝的具有多種工藝，如硅-玻璃等材料的陽極鍵合工藝、金-硅等材料的共晶鍵合工藝、硅硅熔融鍵合工藝、等離子或化學試劑處理后的低溫鍵合工藝、玻璃漿料鍵合工藝、環(huán)氧樹脂粘接工藝等。陽極鍵合一般只限于硅-玻璃鍵合，鍵合溫度通常為300～400℃，偏壓通常為800～2000V，同時陽極鍵合對圓片的表面平整度要求很高，一般達到了納米量級。雖然陽極鍵合具有十分良好的機械強度和氣密性，但是鍵合所加的高電壓及高溫，會對射頻器件造成嚴重的影響甚至導致芯片的失效。焊料焊接的工藝溫度較低，常用 的金屬焊料由于具有較低的硬度能夠有效緩和熱應力。但是焊接工藝較大的塑性易導致焊接界面產(chǎn)生疲勞失效，回流焊工藝產(chǎn)生的氣孔也無法保證真空封裝的氣密性。同時焊料添加的有機物質在焊接的過程中會釋放到封裝腔體內(nèi)，氣密性無法保證。

表面活化低溫鍵合是利用化學方法使待鍵合硅表面活化處理，進而實現(xiàn)硅硅的低溫鍵合。但表面活化低溫鍵合工藝時間長(一般為幾小時到幾十小時)，效率較低，退火溫度高且易形成空洞，由于涉及表面處理，難以滿足含圖形電路和圓片鍵合的要求。粘接鍵合的介質層薄膜主要為有機材料(環(huán)氧樹脂)、玻璃漿料等，但是有機物的易老化性和較差的熱穩(wěn)定性會造成器件性能的漂移，而玻璃漿料所使用的絲網(wǎng)印刷方法限制了結構的特征尺寸，造成封裝成本的提高。

MEMS器件導線互連通常有兩種方法，即縱向通孔型(TSV技術)和橫向埋線型兩種。TSV技術實現(xiàn)的垂直方式的導線互連技術雖然能大大提高引線的密度，但TSV技術的成本較高，對于引線密度要求不高的器件來說并沒有太大優(yōu)勢，同時也造成了襯底材料較大的應力。橫向引線互連的結構簡單，成本相對較低，非常適用于射頻MEMS器件的封裝，但橫向引線互連的封裝材料必須是絕緣性的材料。有鑒于上述的缺陷，本設計人，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設一種針對射頻MEMS器件應用的橫向互連低溫圓片級封裝方法，使其更具有產(chǎn)業(yè)上的利用價值。

進一步結合現(xiàn)有技術的缺陷來看，

1.現(xiàn)有技術中，低溫封裝易受待襯底材料的限制，如陽極鍵合封裝工藝，其鍵合過程中要有鈉離子遷移，通常只能用于硅-玻璃襯底間的鍵合；如表面活化低溫鍵合封裝工藝，通常只能實現(xiàn)硅-硅之間的直接鍵合封裝。

2.現(xiàn)有技術中，低溫封裝工藝易受襯底表面的平整度的限制，如陽極鍵合，Au/Si共晶鍵合，硅硅鍵合等封裝工藝，鍵合表面的平整度通常要求小于1um，這大大增加了工藝難度及工藝成本。

3.現(xiàn)有技術中，低溫封裝不易于圖形化，如表面活化低溫封裝工藝。本發(fā)明中，鍵合線可以通過光刻形成圖形掩模，利用薄膜沉積工藝形成Au、In金屬薄膜及有機粘結劑材料，鍵合線線條均勻，鍵合界面不受圖形的限制。

4.現(xiàn)有技術中，有機粘結劑鍵合封裝工藝可以實現(xiàn)低溫封裝及引線的橫向互連，但有機材料封裝的強度及氣密性均無法保證；采用金屬封裝時雖然可以保證封裝的強度及氣密性，但無法實現(xiàn)引線的橫向互連，必須與通孔工藝相結合，這必然增加了封裝的難度及封裝成本。

有鑒于上述的缺陷，本設計人，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設一種適用于射頻MEMS器件應用的橫向互連低溫圓片級封裝結構，使其更具有產(chǎn)業(yè)上的利用價值。

技術實現(xiàn)要素：

為解決上述技術問題，本實用新型的目的是提供一種適用于射頻MEMS器件應用的橫向互連低溫圓片級封裝結構。

本實用新型的適用于射頻MEMS器件應用的橫向互連低溫圓片級封裝結構，包括有襯底，其中：所述襯底上方設置有蓋板，所述蓋板上設置有封裝腔，所述蓋板與襯底的接觸端從上至下依次設置有粘附層、阻擋層、金屬層、In層，所述襯底與蓋板的接觸端從下至上依次設置有粘附層、阻擋層、金屬層，所述蓋板與襯底的結合處的外圍分布有密封組件，所述密封組件上連接有導通組件，所述襯底上分布有鍵合對準標記。

進一步地，上述的適用于射頻MEMS器件應用的橫向互連低溫圓片級封裝結構，其中，所述蓋板為硅片蓋板，或是為玻璃蓋板，或是為GaN蓋板，所述蓋板上設置有封裝腔預留槽。

更進一步地，上述的適用于射頻MEMS器件應用的橫向互連低溫圓片級封裝結構，其中，所述封裝腔的截面為矩形，或是為梯形。

更進一步地，上述的適用于射頻MEMS器件應用的橫向互連低溫圓片級封裝結構，其中，所述粘附層為20至50nm厚度的Ti層，所述阻擋層為50至100nm厚度的Cu層，所述金屬層為電鍍式Au層，所述In層為電鍍式In層。

更進一步地，上述的適用于射頻MEMS器件應用的橫向互連低溫圓片級封裝結構，其中，所述電鍍式In層上設置有Au沉積層。

更進一步地，上述的適用于射頻MEMS器件應用的橫向互連低溫圓片級封裝結構，其中，所述鍵合對準標記的深度為2至5um。

更進一步地，上述的適用于射頻MEMS器件應用的橫向互連低溫圓片級封裝結構，其中，所述密封組件為密封環(huán)，所述密封環(huán)上間隔分布有有機密封線與金屬密封線。

更進一步地，上述的適用于射頻MEMS器件應用的橫向互連低溫圓片級封裝結構，其中，所述有機密封線與金屬密封線上設置有厚度為12um的BCB材料層。

再進一步地，上述的適用于射頻MEMS器件應用的橫向互連低溫圓片級封裝結構，其中，所述導通組件為金屬引線，包括有引線主體，所述引線主體的一端與密封環(huán)相連，所述引線主體的另一端設置有觸頭，所述觸頭與襯底相接觸。

借由上述方案，本實用新型至少具有以下優(yōu)點：

1、集成化的通過蓋板、襯底、封裝腔的相互配合，滿足低溫鍵合的需要，可實現(xiàn)低溫封裝，不會影響射頻器件的正常使用。

2、通過密封組件與導通組件的相互配合，解決了引線橫向互連的問題，同時封裝還具有良好的機械強度與氣密性。

3、采用Cu作為金In等溫凝固反應的阻擋層材料，配合In層表層沉積的Au層，防止In表層被氧化。

4、密封環(huán)的構造可集中在蓋板上，減少后續(xù)封裝對襯底芯片的性能影響。

上述說明僅是本實用新型技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本實用新型的技術手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實施，以下以本實用新型的較佳實施例并配合附圖詳細說明如后。

附圖說明

圖1是蓋板、襯底結合示意圖。

圖2是適用于射頻MEMS器件應用的橫向互連低溫圓片級封裝結構的正面結構示意圖。

圖中各附圖標記的含義如下。

1襯底 2蓋板

3封裝腔 4粘附層

5阻擋層 6金屬層

7In層 8Au沉積層

9有機密封線 10金屬密封線

11金屬引線

具體實施方式

下面結合附圖和實施例，對本實用新型的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的范圍。

如圖1至2的適用于射頻MEMS器件應用的橫向互連低溫圓片級封裝結構，包括有襯底1，其與眾不同之處在于：為了滿足后續(xù)MEMS器件的正常應用，本實用新型在襯底1上方設置有蓋板2，且蓋板2上設置有封裝腔3?？紤]到射頻器件的電性應用，蓋板2與襯底1的接觸端從上至下依次設置有粘附層4、阻擋層5、金屬層6、In層7。與之對應的是，襯底1與蓋板2的接觸端從下至上依次設置有粘附層4、阻擋層5、金屬層6。同時，蓋板2與襯底1的結合處的外圍分布有密封組件。并且，為了在實際使用器件保證擁有較佳的射頻通訊效果，在密封組件上連接有導通組件。再者，考慮到加工制造的便利，在襯底1上分布有深度為2至5um鍵合對準標記。

結合本實用新型一較佳的實施方式來看，為了適應不同的應用需要，蓋板2為硅片蓋板2，或是為玻璃蓋板2，或是為GaN蓋板2均可。同時，在蓋板2 上設置有封裝腔3預留槽，這便于后續(xù)腔體結構的制作成型，滿足濕法腐蝕，或是干法腐蝕，或是激光燒結的實施需要。并且，結合實際制造來看，最終成型的封裝腔3的截面為矩形，或是為梯形。

進一步來看，考慮到制造中Au/In等溫凝固及有機材料在鍵合的過程中熔化成液體，使鍵合具有液態(tài)流動特性，采用的粘附層4為20至50nm厚度的Ti層。同時，阻擋層5為50至100nm厚度的Cu層，金屬層6為電鍍式Au層，In層7為電鍍式In層7。并且，為了防止表層被氧化影響鍵合的效果，在電鍍式In層7上設置有Au沉積層8。

再進一步來看，本實用新型采用的密封組件為密封環(huán)，密封環(huán)上間隔分布有有機密封線9與金屬密封線10。同時，有機密封線9與金屬密封線10上設置有厚度為12um的BCB材料層(圖中未示出)，保證后續(xù)的封裝到位。

同時，本實用新型采用的導通組件為金屬引線11，其包括有引線主體，引線主體的一端與密封環(huán)相連，引線主體的另一端設置有觸頭，觸頭與襯底1相接觸。

通過上述的文字表述并結合附圖可以看出，采用本實用新型后，擁有如下優(yōu)點：

1、集成化的通過蓋板、襯底、封裝腔的相互配合，滿足低溫鍵合的需要，可實現(xiàn)低溫封裝，不會影響射頻器件的正常使用。

2、通過密封組件與導通組件的相互配合，解決了引線橫向互連的問題，同時封裝還具有良好的機械強度與氣密性。

3、采用Cu作為金In等溫凝固反應的阻擋層材料，配合In層表層沉積的Au層，防止In表層被氧化。

4、密封環(huán)的構造可集中在蓋板上，減少后續(xù)封裝對襯底芯片的性能影響。

以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，并不用于限制本實用新型，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改進和變型也應視為本實用新型的保護范圍。