封裝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體領(lǐng)域，特別涉及一種封裝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]微機械陀螺儀是用于測量物體運動角速度的慣性器件，由于它采用微機電系統(tǒng)(Micro-Electro-Mechanical_System，MEMS)技術(shù)設(shè)計和制作，因此具有體積小、質(zhì)量輕、適合大批量生產(chǎn)和價格低廉的特點，廣泛應用于消費電子產(chǎn)品，如數(shù)碼相機、游戲機、智能手機、掌上電腦和微導航儀等新興產(chǎn)業(yè)上。微機電系統(tǒng)的制備過程，多采用共晶鍵合的封裝技術(shù)實現(xiàn)微機械陀螺儀的封裝。
[0003]參考圖1，圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)采用共晶鍵合封裝的結(jié)構(gòu)示意圖。共晶鍵合工藝包括:在襯底I和操作晶圓2的表面既定區(qū)域內(nèi)采用物理氣相沉積工藝(Physical VaporDeposit1n, PVD)分別形成鍵合金屬層12和21，如銷金屬層-鍺金屬層、銷金屬層-錫金屬層、銅金屬層-錫金屬層等；之后將金屬層12和21相對貼合，擠壓襯底I和操作晶圓2，同時加熱襯底I和操作晶圓2至共晶溫度，金屬層12和21熔解融合，以實現(xiàn)襯底I和操作晶圓2的固定連接，并在襯底I和操作晶圓2之間形成空腔3。
[0004]傳統(tǒng)的陀螺儀主要是利用角動量守恒原理，因此它主要是一個不停轉(zhuǎn)動的物體，它的轉(zhuǎn)軸指向不隨承載它的支架的旋轉(zhuǎn)而變化。而微機械陀螺儀是利用科里奧利力一一旋轉(zhuǎn)物體在有徑向運動時所受到的切向力來實現(xiàn)測量物體角速度的。微機械陀螺儀通常包含有電容器和電感器，而對于電容器和電感器來說，品質(zhì)因子Q是一項重要的技術(shù)指標，品質(zhì)因子愈高，電容器和電感器的效率就高。
[0005]然而，現(xiàn)有技術(shù)形成的微機械陀螺儀品質(zhì)因子不夠高，無法滿足技術(shù)需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明解決的問題是提供一種封裝方法，提高微機械器件的品質(zhì)因子。
[0007]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種封裝方法，包括:
[0008]形成基底，所述基底內(nèi)形成有微機械器件；
[0009]在所述基底表面形成第一圖形化金屬層；
[0010]對所述基底進行排氣處理；
[0011]提供操作晶圓，所述操作晶圓的表面形成有第二圖形化金屬層；
[0012]將所述基底第一圖形化金屬層和操作晶圓的第二圖形化金屬層對應貼合，以實現(xiàn)晶圓鍵合。
[0013]可選的，所述排氣處理的步驟包括:在真空室內(nèi)對所述基底進行加熱排氣處理。
[0014]可選的，所述真空室為采用加熱板作為熱源的真空室，所述加熱排氣處理的步驟包括:通過所述加熱板進行加熱。
[0015]可選的，在真空室內(nèi)對所述基底進行加熱排氣處理的步驟包括:在排氣處理過程中，所述真空室的溫度維持在350°C到400°C范圍內(nèi)。
[0016]可選的，所述在真空室內(nèi)對所述基底進行加熱排氣處理的步驟包括:真空室內(nèi)氣壓采用循環(huán)變化的方式對所述基底進行排氣處理。
[0017]可選的，采用循環(huán)變化的方式對所述基底進行排氣處理的步驟包括:對所述真空室進行抽真空，以獲得第一氣壓；向所述真空室內(nèi)通入保護氣體，以獲得第二氣壓，所述第一氣壓低于所述第二氣壓。
[0018]可選的，所述真空室通入的保護氣體包括氬氣和氮氣。
[0019]可選的，所述采用氣壓循環(huán)變化的方式對所述基底進行排氣處理的步驟包括:在每個氣壓循環(huán)變化的周期中，所述真空室在第二氣壓情況下保持的時間為2到4分鐘；在第一氣壓情況下保持的時間為5到6分鐘。
[0020]可選的，所述真空室內(nèi)氣壓采用循環(huán)變化的方式對所述基底進行排氣處理的步驟包括:所述氣壓循環(huán)變化的范圍為1-1Ombar到900mbar。
[0021]可選的，所述氣壓循環(huán)變化的周期數(shù)大于或等于2個。
[0022]可選的，形成基底，所述基底內(nèi)形成有微機械器件的步驟中，所述微機械器件為微機械陀螺儀。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點:
[0024]本發(fā)明所提供的封裝方法，在將需要封裝的基底和操作晶圓鍵金屬層鍵合之間，對基底進行排氣處理，即對所述基底進行加熱排氣處理。所述加熱排氣處理能夠有效去除待封裝區(qū)域的水汽，而且還能利用高溫去除一些難揮發(fā)的化合物，使封裝過后封裝腔內(nèi)的真空度得到有效提高，從而降低封裝腔內(nèi)器件的讀出錯誤，降低器件能量損耗，改善器件穩(wěn)定性，提高器件靈敏度，提高器件品質(zhì)因子。
【附圖說明】
[0025]圖1是現(xiàn)有技術(shù)采用共晶鍵合封裝的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖2至圖8是本發(fā)明封裝方法一實施例各個步驟的示意圖。
【具體實施方式】
[0027]如【背景技術(shù)】所述，現(xiàn)有技術(shù)中微機械系統(tǒng)的品質(zhì)因子不夠高，現(xiàn)分析品質(zhì)因子不高的原因:微機械系統(tǒng)通常需要高真空的工作環(huán)境，以減小空氣阻力對微機械器件的影響。換句話說，高真空環(huán)境下工作的微機械系統(tǒng)的性能更高；空氣阻力愈小，品質(zhì)因子愈高。因此提高封裝腔的真空度，能夠有效提高微機械系統(tǒng)的品質(zhì)因子，進而提高微機械系統(tǒng)的性會K。
[0028]為解決所述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種封裝方法，包括:
[0029]形成基底，所述基底內(nèi)形成有微機械器件；
[0030]在所述基底表面形成第一圖形化金屬層；
[0031]對所述基底進行排氣處理；
[0032]提供操作晶圓，所述操作晶圓的表面形成有第二圖形化金屬層；
[0033]將所述基底第一圖形化金屬層和操作晶圓的第二圖形化金屬層對應貼合，以實現(xiàn)晶圓鍵合。
[0034]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施例做詳細的說明。
[0035]圖2至圖8為本發(fā)明封裝方法一實施例各個步驟的結(jié)構(gòu)示意圖。需要說明的是，本實施例以微機械陀螺儀的封裝工藝為例進行說明，不應以此限制本發(fā)明。
[0036]參考圖2，形成基底100，所述基底100內(nèi)形成有微機械陀螺儀101，所述基底100表面上，所述微機械陀螺儀101周邊區(qū)域作為用于形成共晶金屬的共晶鍵合區(qū)域。
[0037]所述基底100是后續(xù)工藝的工作平臺。本實施例中，所述基底100的材料可以為娃。但除實施例外的其他實施例中，所述基底100的材料還可以選自多晶娃或者非晶娃；所述基底100也可以選自硅、鍺、砷化鎵或硅鍺化合物；所述基底100還可以選自具有外延層或外延層上硅結(jié)構(gòu)；所述基底100還可以是其他半導體材料，本發(fā)明對此不做任何限制。
[0038]參考圖3和圖4，圖4為圖3中A-A’線的剖視圖，在所述基底100表面形成第一圖形化金屬層102，所述第一圖形化金屬層102覆蓋所述共晶鍵合區(qū)域。
[0039]具體的，在所述基底100表面形成第一圖形化金屬層102的步驟包括:
[0040]在所述基底表面形成鍵合金屬層；在所述鍵合金屬層上涂覆光刻膠層，之后，經(jīng)曝光、顯影等工藝以后，在所述光刻膠層內(nèi)形成光刻膠圖案，并以光刻膠為掩模刻蝕所述鍵合金屬層，之后去除所述光刻膠，從而形成第一圖形化金屬層102。在形成所述光刻膠層前，還可以先在所述基底100表面形成一層或多層掩模層，上述刻蝕工藝為本領(lǐng)域成熟工藝，在此不再贅述。
[0041]所述第一圖形化金屬層102用于后續(xù)實現(xiàn)共晶鍵合，本實施例中，所述第一圖形化金屬層102的材料為鍺，形成工藝可選為PVD沉積。除本實施例外的其他實施例中，所述第一圖形化金屬層102的材料還可以為銅、鋁等金屬，現(xiàn)有共晶鍵合工藝適用的金屬均可運用在本發(fā)明中，本發(fā)明對此不做任何限制。
[0042]參考圖5，對所述基底100進行排氣處理。
[0043]具體的，所述排氣處理為在真空室內(nèi)對所述基底100進行加熱排氣處理。所述加熱排氣處理能夠有效去除待封裝區(qū)域的水汽，而且還可以利用高溫去除一些難揮發(fā)的化合物，有效提高封裝后封裝腔內(nèi)的真空度。
[0044]需要說明的是，所述加熱排氣處理與后續(xù)的金屬鍵合步驟可以在真空室內(nèi)采用原位的方式完成，也可以采用非原位的方式進行。
[0045]具體的，所述真空室可以是采用加熱板為熱源的真空室，所述加熱排氣處理可以通過所述真空室內(nèi)的加熱板進行加熱。真空室內(nèi)的氣壓采用循環(huán)變化的方式進對所述基底100進行排氣處理。所述真空室內(nèi)氣壓采用循環(huán)變化的方式具體包括:對所述真空室進程抽真空，以獲得第一氣壓；向所述真空室內(nèi)通入保護氣體，以獲得第二氣壓，所述第一氣壓低于所述第二氣壓。真空室氣壓由第一氣壓變化到第二氣壓，再恢復到第一氣壓為一個循環(huán)周期。氣壓循環(huán)變化的真空環(huán)境，真空腔內(nèi)氣壓波動，能夠使封裝區(qū)域以及基底100內(nèi)的水