專利名稱：微型磁性閉鎖繼電器組件及封裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微型磁性閉鎖繼電器。
尤其是，本發(fā)明涉及微型磁性閉鎖繼電器的封裝方法和各種組件。
背景技術(shù)：
最近，發(fā)現(xiàn)了新型的微型磁性閉鎖繼電器。新型的微型磁性閉鎖繼電器以軟磁性懸臂在永久外磁場(chǎng)中的優(yōu)先磁化為基礎(chǔ)。兩種磁性狀態(tài)之間的切換借助于短的電流脈沖通過與懸臂相鄰的平面線圈使懸臂磁化方向的瞬時(shí)改變而完成。一旦繼電器發(fā)生切換，其被永久外部磁場(chǎng)保持在這一非易失狀態(tài)(自鎖狀態(tài))。有關(guān)這種新型的微型磁性閉鎖繼電器的另外的構(gòu)建和操作信息在2000年2月2日提交的、序列號(hào)為09/496,446的、尚未授權(quán)的美國專利申請(qǐng)題目為“電子切換的微型磁性閉鎖繼電器及其操作方法”中公開，其作為參考被并入本文。雖然上面描述了具體的微型磁性閉鎖繼電器，可以理解，其它的裝有磁體的微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)器件也包括在本說明書內(nèi)。
在現(xiàn)有技術(shù)中，微磁開關(guān)用懸臂被制成整個(gè)開關(guān)部分，其制造方法是提供光致抗蝕劑犧牲層、把懸臂材料淀積在光致抗蝕劑表面上，然后蝕刻或使用其它方法溶解光致抗蝕劑層得到懸臂。這個(gè)現(xiàn)有技術(shù)方法的一個(gè)問題在于，在涂敷光致抗蝕劑層之后所實(shí)施的任何工序都被嚴(yán)格地限定，因?yàn)榭赡芙o光致抗蝕劑材料帶來潛在的損傷，因此在最終產(chǎn)品中具有潛在的故障或缺陷。
同樣，在大多數(shù)現(xiàn)有技術(shù)的組裝技術(shù)中，對(duì)于一些稍后的步驟需要相對(duì)高的溫度。這些高溫可嚴(yán)重地影響磁體和封閉在組件中的一些其它零件。另外，可用做用于MEMS器件的襯底的材料受到制造和組裝技術(shù)的嚴(yán)格限定。
因此彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的上述和其它不足是非常有利的。
因此，本發(fā)明的目的是，提供一種新型的和改進(jìn)的微型磁性閉鎖繼電器和組件。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是，提供一種新型的和改進(jìn)的微型磁性閉鎖繼電器組件，其可在多種襯底上制造。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是，提供一種新型的和改進(jìn)的微型磁性閉鎖繼電器組件，其制造容易且廉價(jià)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是，提供一種新型的和改進(jìn)的微型磁性閉鎖繼電器組件，其使用低溫設(shè)備制造。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是，提供一種新型的和改進(jìn)的微型磁性閉鎖繼電器組件，其可使用相對(duì)低的溫度在任何的多種改進(jìn)的襯底上進(jìn)行氣密密封。
發(fā)明公開簡(jiǎn)而言之，為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的預(yù)期的目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，本發(fā)明提供一種制造組件和將MEMS器件密封在所述組件中的方法，其包括下列各步驟提供一個(gè)襯底；在襯底表面上形成至少一個(gè)用于MEMS器件的觸點(diǎn)，并提供到觸點(diǎn)的外部連接；在襯底表面上形成懸臂；懸臂位于能在一個(gè)取向上與觸點(diǎn)形成電接合的位置；和在襯底表面上淀積一個(gè)環(huán)形圍繞觸點(diǎn)和懸臂的密封環(huán)。所述方法進(jìn)一步包括下列步驟形成一個(gè)具有腔和環(huán)形圍繞腔的連續(xù)邊緣的蓋元件，所述腔用來在其中容納懸臂和觸點(diǎn)；在蓋元件的連續(xù)邊緣上淀積一密封環(huán)。然后通過使蓋元件的連續(xù)邊緣上的密封環(huán)與襯底表面上的密封環(huán)進(jìn)行密封接合從而使組件得以密封。
在一個(gè)優(yōu)選的和更具體的實(shí)施方案中，密封組件包括具有表面的襯底；襯底表面上的至少一個(gè)用于MEMS器件的觸點(diǎn)，所述觸點(diǎn)具有到觸點(diǎn)的外部連接；和襯底表面上的懸臂，懸臂位于能在一個(gè)取向上與觸點(diǎn)形成電接合的位置；固定在襯底表面上的一個(gè)環(huán)形圍繞觸點(diǎn)和懸臂的金屬密封環(huán)；形成一個(gè)具有腔和環(huán)形圍繞腔的連續(xù)邊緣的蓋元件，所述腔用來在其中容納懸臂和觸點(diǎn)，所述連續(xù)邊緣與襯底表面上的金屬密封環(huán)進(jìn)行配合接合；固定在蓋元件的連續(xù)邊緣上的一個(gè)金屬密封環(huán)；將蓋元件的連續(xù)邊緣上的金屬密封環(huán)與襯底表面上的金屬密封環(huán)進(jìn)行密封接合。在優(yōu)選實(shí)施方案中，兩個(gè)金屬密封環(huán)通過焊接合金被密封接合或固定在一起，所述焊接合金無需使用助焊劑在惰性環(huán)境下進(jìn)行回流焊。
附圖簡(jiǎn)述通過以下本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)說明并結(jié)合附圖，本發(fā)明的上述和其它的更具體的目的和優(yōu)點(diǎn)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將變得更加明了，其中

圖1是表示用于微型磁性閉鎖繼電器的晶片規(guī)模組件工藝的一個(gè)實(shí)施方案的簡(jiǎn)化剖視圖；圖2是用于本發(fā)明的一對(duì)晶片的俯視圖；圖3是圖2的對(duì)準(zhǔn)的晶片在結(jié)合之前的簡(jiǎn)化剖視圖；圖4是圖2的對(duì)準(zhǔn)的晶片在結(jié)合之前的更詳細(xì)和放大的剖視圖；圖5是圖4的對(duì)準(zhǔn)的晶片在結(jié)合之后的更詳細(xì)和放大的剖視圖；圖6是切割之前的結(jié)合晶片的俯視圖；圖7是切割之后單個(gè)組件的放大的剖視圖；和圖8是表示用于微型磁性閉鎖繼電器晶片規(guī)模組件工藝的另一個(gè)實(shí)施方案的簡(jiǎn)化剖視圖。
優(yōu)選實(shí)施方案現(xiàn)在參見圖1，圖1說明了裝有磁體或其它熱敏元件的微型磁性閉鎖繼電器或其它MEMS結(jié)構(gòu)的晶片規(guī)模組件10。如以下所述，組件10的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)在于它可以使用焊接錠料和低溫設(shè)備進(jìn)行裝配。期望使用低溫設(shè)備，這是因?yàn)檠b入到MEMS結(jié)構(gòu)中的磁體可容易地被太多的熱量所破壞。
以下討論可清楚地表明，可在晶片格式中制造組件10而不需要將MEMS器件單獨(dú)地裝配成單個(gè)組件。結(jié)合上述結(jié)構(gòu)的描述，通常在單個(gè)晶片上同時(shí)形成多個(gè)MEMS器件。如果晶片必須分成單個(gè)MEMS器件以及每個(gè)單個(gè)器件分別進(jìn)行組裝，則勞動(dòng)力成本會(huì)很高。
在這個(gè)具體實(shí)施方案中，使用砷化鎵襯底12，但應(yīng)該理解，襯底可由硅、玻璃、石英或任何其它可提供所需特征的方便材料形成，如任何的公知的半導(dǎo)體材料，如硅、砷化鎵等，或它可以包括石英陶瓷、各種有機(jī)的或磁性的材料等。通常，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，優(yōu)選使用砷化鎵襯底，因?yàn)槠湓诟哳l率可提供實(shí)質(zhì)上的益處。然而，在半導(dǎo)體領(lǐng)域中硅工藝的技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到非常先進(jìn)的地步，并且該技術(shù)在本發(fā)明中非常有用。同樣，在一些具體應(yīng)用中，可在相同的襯底上直接形成共同連接的或外部連接的電路以減少連接損失。如以下更詳細(xì)的說明，襯底12通常作為大得多的晶片中的一個(gè)較小部分，單個(gè)組件10只是在制造的基本部分完成以后才被分離。
在這個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，在襯底12中提供一對(duì)通孔14，其可由任何的多種公知的工藝形成，包括蝕刻、激光打孔等。通常，形成通孔14的方法由不同方法的成本決定。通孔14也用導(dǎo)電材料栓塞或填充。用于栓塞或填充GaAs、硅或玻璃內(nèi)的通孔14的技術(shù)是存在的，在本公開中沒有詳細(xì)說明。通孔14的下面部分或外面部分為便于可焊性鍍有阻擋層，允許焊料形成凸點(diǎn)或?qū)⒑噶现苯痈街接∷⒕€路板、陶瓷線路板等上。通孔14的下面部分或外而部分也可在完成的格式中形成一個(gè)I/O界面，從而使得完成組件被從安裝板(未顯示)的表面上清除。
通常，一旦襯底12內(nèi)的通孔14被栓塞，則MEMS器件15在襯底12上的制造可以以正常方式進(jìn)行。因?yàn)閷?shí)際上任何類型的MEMS器件都可以被裝入組件10中，如圖1所示，MEMS器件15僅由懸臂16所表示，懸臂16位于使得可在間隔放置的導(dǎo)電焊盤17和18之間提供觸點(diǎn)的位置，導(dǎo)電焊盤17和18處于激活狀態(tài)。氣密密封環(huán)20A位于晶片(襯底12)上每個(gè)MEMS器件15的周圍。因?yàn)槎鄠€(gè)組件10在普通晶片上同時(shí)形成，使用普通的構(gòu)圖步驟使密封環(huán)20A完全在晶片表面上構(gòu)成圖形。
密封環(huán)20A優(yōu)選在晶片12的表面上金屬化，密封環(huán)20通常包括與晶片12可很好地粘著的材料或金屬(例如鎢、鈦或其組合)的薄部分或薄層；和密封或連接材料如鎳/金、鉻/金等的較厚部分或較厚層(封閉層)。通常，在每個(gè)MEMS器件15的周圍提供至少一個(gè)0.5mm的密封環(huán)20A，用于氣密密封。也可在相鄰的管芯(die)之間提供鋸縫，以便把晶片分離為單個(gè)組件。缺點(diǎn)是密封環(huán)20A和鋸縫占用了大部分的晶片面積，但是可以引入多種方法和替代辦法，以使這個(gè)問題變得最小化。
提供硅片形成密封的蓋22，密封的蓋22將與密封環(huán)20B合并。雖然圖解的是單個(gè)的蓋22，可以理解，可在硅片中形成多個(gè)蓋，其數(shù)量與GaAs晶片中所形成的MEMS器件的數(shù)目相等。也應(yīng)理解，密封蓋22可由其它材料形成，例如玻璃、陶瓷等，但在這個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中使用硅，因?yàn)閷?duì)硅的加工非常了解以及其是可通過機(jī)械獲得的。硅片中通孔、孔槽等的各向異性刻蝕是一種眾所周知的工藝。
選擇合適厚度的硅片來容納磁體24和開拓MEMS器件15的懸臂16。在硅片上以精確間距蝕刻孔，如環(huán)形的、正方形的孔等。所述的精確間距當(dāng)然與在GaAS晶片(襯底12)上形成MEMS器件15和密封環(huán)20A所使用的間距相同。密封環(huán)20B在每個(gè)蓋22的下唇邊金屬化一般按上面對(duì)密封環(huán)20A的描述來形成。為了使蓋22與襯底12形成氣密密封，將80/20的Au/Sn錠料間斷(點(diǎn))焊接到金屬化密封環(huán)上，即襯底12上的密封環(huán)20A上，或蓋22上的密封環(huán)20B上。在另一個(gè)方法中，可將80/20的Au/Sn合金鍍到蓋22的密封環(huán)20B上。在這個(gè)方法中，據(jù)信將合金鍍到密封環(huán)上比使用間斷焊接錠料更靈活。
在制造期間的任何的方便的時(shí)刻，磁體24被對(duì)準(zhǔn)并粘結(jié)到(如通過環(huán)氧樹脂或其它的適當(dāng)?shù)恼澈蟿?硅片的每個(gè)蓋22的腔內(nèi)。為此目的，使用機(jī)器攝像系統(tǒng)使磁體24被精確地放置在每個(gè)腔的中心?？梢岳斫?，在一些具體應(yīng)用中，如果需要，可將磁體24放置在組件外面。
將硅片上的各向異性蝕刻的蓋22與GaAs晶片上的MEMS器件對(duì)準(zhǔn)并進(jìn)行氣密密封，所述氣密密封是在惰性環(huán)境下、不使用任何的助焊劑、使用80/20的Au/Sn進(jìn)行回流焊來完成的。因此，金屬密封環(huán)20A和金屬密封環(huán)20B彼此固定形成復(fù)合密封環(huán)20?？梢蚤_發(fā)一種用于晶片的適當(dāng)?shù)幕鶞?zhǔn)/校準(zhǔn)方案，從而保證每個(gè)磁體24與每個(gè)MEMS器件15的中心對(duì)準(zhǔn)，誤差為+/-.001″。
硅的熱膨漲系數(shù)是2.3-4.7(ppm/C)，而GaAs的熱膨脹系數(shù)是5.4-5.72(ppm/C)。因此熱膨脹系數(shù)會(huì)有約2(ppm/C)的最小失配。這種失配的結(jié)果是，如果在具體應(yīng)用中產(chǎn)生應(yīng)力問題，可使用富錫的Au/Sn合金來消除應(yīng)力。在襯底和蓋由熱膨脹類似材料制得的應(yīng)用中，則不是問題。只要使用了無助焊劑的焊接工藝，在任何場(chǎng)合下都有可能使用其它的低溫焊料。
雖然上述結(jié)構(gòu)為微磁繼電器或其它MEMS結(jié)構(gòu)提供了完全的氣密密封，可以理解，在某些應(yīng)用中，不需要或可能不需要這種密閉度。因此，在這些應(yīng)用中，可不使用金屬密封環(huán)和/或焊料，而只是簡(jiǎn)單地使用環(huán)氧樹脂或其它材料將蓋粘著于襯底或使用環(huán)氧樹脂或其它材料將密封環(huán)彼此粘著。
最后，將坡莫合金底板25(磁通量集中器)與氣密密封的晶片規(guī)模組件10的I/O側(cè)面相結(jié)合。坡莫合金底板25優(yōu)選為格柵格式，從而可使所有的部位(即，GaAs晶片上的所有組件10)立即結(jié)合。坡莫合金底板25的裸露表面優(yōu)選提供有機(jī)電介質(zhì)鍍膜。電介質(zhì)鍍膜確保在通孔14的外部之間或安裝板表面上的任何導(dǎo)體之間沒有電路形成。坡莫合金底板25的結(jié)合面優(yōu)選在其面上具有壓敏可熱固化的粘結(jié)劑。通過將壓敏粘結(jié)劑涂敷于坡莫合金底板25上，可以非常容易地完成裝配。
通常晶片規(guī)模組件10的優(yōu)點(diǎn)在于，它們可以在晶片格式中進(jìn)行測(cè)試(即，分離成單獨(dú)的零件之前)，然后，如果需要，可以使晶片施用焊料凸點(diǎn)技術(shù)。然后，把晶片鋸開，或使用其它方法分離，得到單一的元件。作為選擇，可將晶片鋸開，得到單一的零件，然后進(jìn)行測(cè)試，如果需要，各自施用焊料凸點(diǎn)技術(shù)。這個(gè)方法的內(nèi)在優(yōu)點(diǎn)是，晶片管芯產(chǎn)額非常高(約+98％)。
現(xiàn)在參見圖2，提供一對(duì)晶片30和32(分別為器件和封裝晶片)。此處可以理解，晶片30和32可以包括任何的公知的半導(dǎo)體材料，如硅、砷化鎵等；或它們可以包括石英陶瓷、各種有機(jī)或磁性材料等。另外參見圖3，能夠看到在晶片30上形成微型磁性閉鎖繼電器或其它MEMS結(jié)構(gòu)的陣列，并在晶片32中形成類似的蓋的陣列。晶片30和32以疊置的關(guān)系軸向?qū)?zhǔn)，從而使晶片32中的蓋覆在蓋晶片30上的每個(gè)微型磁性閉鎖繼電器或其它MEMS結(jié)構(gòu)上。
另外參見圖4，圖4是晶片30和32的放大的更詳細(xì)的剖視圖。從該圖可以看出，磁體34處于晶片32的上表面并各自對(duì)準(zhǔn)，在晶片32的下表面具有腔35。然后如圖5圖解所示，使晶片30和32合并并結(jié)合。因此，如圖6所示，在晶片30和32上同時(shí)制造晶片規(guī)模組件陣列。然后將結(jié)合晶片切割或用其它方法分離成多個(gè)晶片規(guī)模組件。單獨(dú)的一個(gè)晶片規(guī)模組件命名為40，其放大的剖視圖如圖7所示。如果需要，單獨(dú)的組件可在切割之前和/或切割之后進(jìn)行測(cè)試。
現(xiàn)在參見圖8，圖8是一種節(jié)省氣密密封晶片規(guī)模MEMS組件10所需的一些面積的方法。在這個(gè)方法中，組件從一個(gè)單一的平面布局被改進(jìn)成多層布局。在圖8的多層布局中，所述結(jié)構(gòu)包括襯底50、坡莫合金層52、接地平面54、絕緣電介質(zhì)層56、和RF路由和線圈用的層58。本文同樣假定MEMS懸臂(未顯示)作為RF線被安裝在相同平面上。接地平面54由導(dǎo)電的但是非磁性物質(zhì)(如金等)制得，以減少坡莫合金層52的影響。也可以通過控制電介質(zhì)層56的厚度來減輕電容耦合作用。
上述結(jié)構(gòu)可以節(jié)省晶片空間，但將包含另外的掩膜層和制造步驟?？纱婢埘啺肥褂玫?、由于其低損耗而具有RF電勢(shì)的聚合物絕緣材料層是Dow Chemical的苯并環(huán)丁烯(BCB)。這種材料已經(jīng)被廣泛地用于多芯片模塊中的高密度互連?？墒褂玫牧硪环N可能的高頻電介質(zhì)是一種氮化物制劑，其為無機(jī)物。
因此，本文公開了一種新型的和改進(jìn)的微型磁性閉鎖繼電器或MEMS組件，其具有高度的適應(yīng)性和容易制造。所述的改進(jìn)的組件和制造方法也可以并入多種不同的襯底。另外，可容易地制造多種不同的蓋并使用低溫工藝將其施加于襯底上。因?yàn)閮?yōu)選的制造方法考慮了在單一晶片上同時(shí)制造多個(gè)組件，所述組件可以在制造期間的多個(gè)時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試，有缺陷的組件可以在消耗太多的時(shí)間和資源之前被淘汰。
為說明解釋之目的，所選實(shí)施方案的各種變化和改變對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言可容易地實(shí)施。這些改變和變化不脫離本發(fā)明的精神，它們將被包括在本發(fā)明中，本發(fā)明僅由所附權(quán)利要求書的清楚解釋進(jìn)行評(píng)價(jià)。
權(quán)利要求
1.一種制造組件和將MEMS器件密封在所述組件中的方法，其包括下列各步驟提供具有表面的襯底；在襯底的表面上形成至少一個(gè)用于MEMS器件的觸點(diǎn)，并提供到觸點(diǎn)的外部連接；在襯底的表面上形成懸臂，所述懸臂位于能在一個(gè)取向上與觸點(diǎn)形成電接合的位置；在襯底的表面上淀積一個(gè)環(huán)形圍繞觸點(diǎn)和懸臂的密封環(huán)；形成一個(gè)具有腔和環(huán)形圍繞所述腔的連續(xù)邊緣的蓋元件，所述腔用來在其中容納懸臂和觸點(diǎn)；在蓋元件的連續(xù)邊緣上淀積一密封環(huán)；和使蓋元件的連續(xù)邊緣上的密封環(huán)與襯底表面上的密封環(huán)進(jìn)行密封接合。
2.權(quán)利要求1的方法，其中形成至少一個(gè)觸點(diǎn)的步驟包括，形成至少一個(gè)通過襯底的通孔和通過通孔分布導(dǎo)電材料。
3.權(quán)利要求1的方法，其中提供到觸點(diǎn)的外部連接的步驟包括在通孔的下端涂鍍金屬，選擇可用于軟焊性的金屬并為組件清除而形成。
4.權(quán)利要求1的方法，其中提供襯底的步驟包括，提供GaAs、玻璃、硅、石英、陶瓷、有機(jī)材料和磁性材料中的一種襯底。
5.權(quán)利要求1的方法，其中形成蓋元件的步驟包括，形成GaAs、玻璃、硅、石英、陶瓷、有機(jī)材料和磁性材料中的一種蓋元件。
6.權(quán)利要求5的方法，其中形成蓋元件的步驟包括，形成硅的蓋元件和通過各向異性蝕刻硅形成腔。
7.權(quán)利要求1的方法，其中分別在襯底的表面上和蓋元件的連續(xù)邊緣上淀積密封環(huán)的步驟包括，淀積粘著部分和密封部分。
8.權(quán)利要求7的方法，其中淀積粘著部分的步驟包括，淀積鎢、鈦及其組合中的一種。
9.權(quán)利要求7的方法，其中淀積密封部分的步驟包括，淀積鎳、金、鉻及其合金中的一種。
10.權(quán)利要求1的方法，其中使蓋元件的連續(xù)邊緣上的密封環(huán)與襯底表面上的密封環(huán)進(jìn)行密封接合的步驟包括，把焊接合金附加到蓋元件的連續(xù)邊緣上的密封環(huán)和襯底表面上的密封環(huán)中的一個(gè)密封環(huán)的步驟。
11.權(quán)利要求10的方法，其中附加焊接合金的步驟包括，附加80/20的Au/Sn焊接合金。
12.權(quán)利要求10的方法，其中密封接合步驟進(jìn)一步包括，不使用助焊劑而進(jìn)行焊接合金的回流焊的步驟。
13.權(quán)利要求10的方法，其中密封接合步驟進(jìn)一步包括，不使用助焊劑，在惰性環(huán)境下進(jìn)行焊接合金的回流焊，使組件進(jìn)行氣密密封的步驟。
14.權(quán)利要求1的方法，另外包括，使磁體附著到蓋元件的步驟。
15.權(quán)利要求1的方法，另外包括，使坡莫鎳鐵合金元件附著到襯底的步驟。
16.一種制造組件和將MEMS器件氣密密封在所述組件中的方法，其包括下列步驟提供具有表面的GaAs襯底；在襯底表面上形成至少一個(gè)用于MEMS器件的觸點(diǎn)，和提供到觸點(diǎn)的外部連接；在襯底表面上形成懸臂，使懸臂位于能在一個(gè)取向與觸點(diǎn)形成電接合的位置；在襯底的表面上淀積一個(gè)環(huán)形圍繞觸點(diǎn)和懸臂的密封環(huán)，所述密封環(huán)包括粘著部分和密封部分；在硅芯片中蝕刻出一個(gè)腔，形成一個(gè)蓋元件，其具有環(huán)形圍繞腔的連續(xù)邊緣，所述腔用來在其中容納懸臂和觸點(diǎn)；在蓋元件的連續(xù)邊緣上淀積一個(gè)密封環(huán)，所述密封環(huán)包括粘著部分和密封部分；使焊接合金附加到蓋元件的連續(xù)邊緣上的金屬密封環(huán)和襯底表面上的金屬密封環(huán)中的一個(gè)密封環(huán)上；和使蓋元件的連續(xù)邊緣上的金屬密封環(huán)與襯底表面上的金屬密封環(huán)相鄰，在它們之間夾入焊接合金，和在惰性環(huán)境下不使用助焊劑通過焊接合金的回流焊進(jìn)行氣密密封。
17.一種包括MEMS器件的密封組件，其包括具有表面的襯底；襯底表面上的至少一個(gè)用于MEMS器件的觸點(diǎn)并具有到觸點(diǎn)的外部連接，和在襯底表面上的懸臂，懸臂位于能在一個(gè)取向上與觸點(diǎn)形成電接合的位置；固定在襯底表面上的環(huán)形圍繞觸點(diǎn)和懸臂的金屬密封環(huán)；具有腔和環(huán)形圍繞所述腔的連續(xù)邊緣的蓋元件，所述腔用來在其中容納懸臂和觸點(diǎn)，所述的連續(xù)邊緣與襯底表面上的金屬密封環(huán)配合接合；固定在蓋元件的連續(xù)邊緣上的金屬密封環(huán)；和蓋元件的連續(xù)邊緣上的密封環(huán)與襯底表面上的金屬密封環(huán)密封接合。
18.權(quán)利要求17的密封組件，其中襯底和蓋元件每個(gè)包括GaAs、玻璃、硅、石英、陶瓷、有機(jī)材料和磁性材料中的一種。
19.權(quán)利要求17的密封組件，其中襯底表面上的金屬密封環(huán)和蓋元件的連續(xù)邊緣上的金屬密封環(huán)每個(gè)包括粘著部分和密封部分。
20.權(quán)利要求19的密封組件，其中粘著部分包括鎢、鈦及其組合中的一種。
21.權(quán)利要求19的密封組件，其中密封部分包括鎳、金、鉻及其合金中的一種。
22.權(quán)利要求17的密封組件，其中蓋元件的連續(xù)邊緣上的金屬密封環(huán)與襯底表面上的金屬密封環(huán)通過焊接合金進(jìn)行密封接合。
23.權(quán)利要求22的密封組件，其中焊接合金包括80/20的Au/Sn焊接合金。
24.一種具有MEMS器件的組件，所述MEMS器件被氣密密封在所述組件中，所述組件包括具有表面的GaAs襯底；襯底表面上的至少一個(gè)用于MEMS器件的觸點(diǎn)，具有到觸點(diǎn)的外部連接；襯底表面上的懸臂，懸臂位于能在一個(gè)取向與觸點(diǎn)形成電接合的位置；固定在襯底表面上的一個(gè)環(huán)形圍繞觸點(diǎn)和懸臂的金屬密封環(huán)，所述密封環(huán)包括粘著部分和密封部分；形成蓋元件和限定腔的硅片，所述腔具有環(huán)形圍繞腔的連續(xù)邊緣，所述腔用來在其中容納懸臂和觸點(diǎn)；固定在蓋元件的連續(xù)邊緣上的金屬密封環(huán)，金屬密封環(huán)包括粘著部分和密封部分；附加到蓋元件的磁體；和焊接合金，其使蓋元件的連續(xù)邊緣上的金屬密封環(huán)與襯底表面上的金屬密封環(huán)進(jìn)行密封接合。
25.權(quán)利要求24的組件，其中組件在惰性環(huán)境和不使用助焊劑的條件下通過焊接合金的回流焊進(jìn)行氣密密封。
全文摘要
一種制造氣密密封的MEMS組件(10)的方法，其包括步驟為提供GaAs襯底(12)，在所述襯底(12)的表面上至少有一個(gè)用于MEMA器件(10)的觸點(diǎn)(17、18)，和在襯底(12)的表面上形成懸臂(16)，懸臂位于能在一個(gè)取向上與觸點(diǎn)(17、18)形成電接合的位置；將金屬密封環(huán)(20A)環(huán)繞觸點(diǎn)和懸臂(16)固定在襯底(12)的表面上；在硅片(12)上蝕刻出腔形成蓋元件(22)；將金屬密封環(huán)(20A)圍繞腔固定在蓋元件(22)上；組件(10)在惰性環(huán)境和不使用助焊劑的條件下，通過位于兩個(gè)密封環(huán)(20A)之間的焊接合金的回流焊進(jìn)行氣密密封。
文檔編號(hào)H01L23/10GK1631066SQ02818146
公開日2005年6月22日 申請(qǐng)日期2002年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月17日
發(fā)明者約翰·斯塔福德, 戈登·塔姆, 申軍 申請(qǐng)人:約翰·斯塔福德, 戈登·塔姆, 申軍