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公开(公告)号：CN110467148A
公开(公告)日：2019-11-19
申请号：CN201910730860.3
申请日：2019-08-08
Applicant: 北京航天控制仪器研究所
Abstract: 本发明涉及一种圆片级封装MEMS芯片结构及其加工方法，通过盖帽层、器件层和衬底层依次键合，形成一个可供器件层的梳齿微结构移动的空腔结构。封装腔体内电学信号首先通过衬底层上布置的双层金属引线的第一层引线跨越衬底键合密封环从结构侧面引出，在完成金属共晶键合圆片级真空封装后，通过在衬底晶圆背面金属电极对应位置进行深硅刻蚀形成通孔，利用导电材料填充通孔或形成导电硅柱，在背面进行电极引出。该结构可采用倒装焊的方式实现与信号处理电路集成，与从封装腔室内制作TSV通孔进行电学引出方式相比，避免了由于绝缘介质填充空洞造成的封装气密性问题，也避免了由于填充材料与硅材料热膨胀系数失配造成的温度稳定性和可靠性问题。
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公开(公告)号：CN108328570A
公开(公告)日：2018-07-27
申请号：CN201810093882.9
申请日：2018-01-31
Applicant: 北京航天控制仪器研究所
IPC: B81C99/00
Abstract: 本发明公开了一种带有薄膜背腔结构的MEMS芯片裂片方法及支撑工装，所述方法包括以下步骤：1)在晶圆正面进行MEMS芯片加工工艺，完成MEMS芯片正面工艺的制备；2)将晶圆正面与玻璃陪片贴在一起，在晶圆背面进行背腔的刻蚀，刻蚀的同时完成刻蚀槽的制备；3)将刻蚀完成的晶圆与玻璃陪片分离，然后将刻蚀完成的晶圆背面贴在UV膜，将晶圆正面朝下放置在支撑工装上，在UV膜面用球形滚动装置顺着刻蚀槽的方向按压滚动，使芯片沿刻蚀槽分开；4)对完成步骤3)的晶圆上粘贴的UV膜进行扩膜，得到MEMS芯片单元。本发明具有成品率高、成本低、效率高、操作简单的特点。
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公开(公告)号：CN111908419B
公开(公告)日：2024-05-03
申请号：CN202010676881.4
申请日：2020-07-14
Applicant: 北京航天控制仪器研究所
Abstract: 本发明涉及一种三明治式MEMS器件结构，包括衬底电极层、结构层、盖板层。衬底电极层通过第一键合层与结构层键合，结构层通过第二键合层与盖帽层键合；衬底电极层上加工若干衬底电极，盖帽层上加工若干盖板电极，结构层上加工质量块、锚区及弹簧梁、激励电极、拾振电极；衬底电极层包括绝缘层等，质量块通过锚区及弹簧梁和质量块电极引线引出，激励电极、拾振电极分别通过衬底电极层上的对应的激励电极引线和拾振电极引线引出；本发明中质量块上下双侧电极结构即三明治式结构的设计，能避免质量块在其与衬底电极间的静电力以及应力的作用下，偏离平衡位置，从而使器件具有更好的一致性和温度稳定性。
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公开(公告)号：CN111115566B
公开(公告)日：2023-07-14
申请号：CN201911358916.3
申请日：2019-12-25
Applicant: 北京航天控制仪器研究所
Abstract: 本发明公开了一种用于MEMS晶圆级封装的应力补偿方法，加工封帽层硅片时，在其背面加工出与正面完全镜像对称的二氧化硅图形结构；再将封帽层硅片和器件层硅片通过Si‑SiO2键合在一起形成SOI片，然后完成器件层的加工；加工衬底层硅片时，在其背面加工出与正面完全镜像对称的SiO2/W/SiO2/Au膜层结构；最后将背面镜像膜层结构加工的SOI片与衬底层硅片键合在一起，完成封装。本发明利用镜像对称补偿法，平衡待键合片两侧的薄膜应力，解决MEMS晶圆级键合封装工艺过程中晶圆挠曲过大导致的键合对准偏差大、键合强度低的问题。
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公开(公告)号：CN112758888B
公开(公告)日：2022-12-27
申请号：CN202110193837.2
申请日：2021-02-20
Applicant: 北京航天控制仪器研究所
IPC: B81C1/00
Abstract: 本发明提供了一种带有硅通孔的硅MEMS微结构的加工工艺，用于在硅结构内加工形成硅槽和硅通孔，包括在硅结构晶圆一侧制作光刻胶和第一铝或钛金属膜，加工后分别作为硅通孔和硅槽的刻蚀工艺图形掩模，同时在硅结构晶圆另一侧淀积第二铝或钛金属膜作为刻蚀阻挡层。本发明中，采用的铝或钛金属膜与硅具有良好的黏附性，且在硅刻蚀过程中具有很高的刻蚀选择比；在硅硅结构晶圆单侧制作刻蚀图形掩模，并在另一侧制备刻蚀阻挡层，从单侧进行硅刻蚀能够避免通孔刻蚀穿通后晶圆背面气体漏率增大，造成由于刻蚀均匀性需继续刻蚀时，刻蚀速率异常和图形陡直度变差问题；采用金属膜作为刻蚀阻挡层，能够避免通孔底部电荷积累造成的刻蚀结构底部损伤问题。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN112551474B
公开(公告)日：2022-05-24
申请号：CN202011449368.8
申请日：2020-12-09
Applicant: 北京航天控制仪器研究所
Abstract: 本发明涉及一种具有面内止挡的MEMS可动结构，包括固定锚区、可动结构弹性梁、质量块框架、质量块、止挡弹性梁、止挡块、质量块梳齿、驱动梳齿以及驱动梳齿锚点。采用弹性梁支撑止挡块，当质量块位移过大与弹性梁碰撞时，弹性梁形变提供缓冲，避免结构损伤。止挡块与质量块连接在相同的固定锚区上，具有相同的电位，不会发生电学短路。在弹性梁不同位置设计不同尺寸的止挡块，质量块位移过大时首先与伸长量最大的止挡块接触，位移继续增大时，质量块才与其他止挡块接触，使大冲击下止挡块弹性梁刚度提高，降低冲击位移，满足不同大小冲击止挡需求，避免结构损伤。降低止挡结构与质量块间接触面积，避免结构在清洗过程中由于液体表面张力造成吸附粘连。
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公开(公告)号：CN112758888A
公开(公告)日：2021-05-07
申请号：CN202110193837.2
申请日：2021-02-20
Applicant: 北京航天控制仪器研究所
IPC: B81C1/00
Abstract: 本发明提供了一种带有硅通孔的硅MEMS微结构的加工工艺，用于在硅结构内加工形成硅槽和硅通孔，包括在硅结构晶圆一侧制作光刻胶和第一铝或钛金属膜，加工后分别作为硅通孔和硅槽的刻蚀工艺图形掩模，同时在硅结构晶圆另一侧淀积第二铝或钛金属膜作为刻蚀阻挡层。本发明中，采用的铝或钛金属膜与硅具有良好的黏附性，且在硅刻蚀过程中具有很高的刻蚀选择比；在硅硅结构晶圆单侧制作刻蚀图形掩模，并在另一侧制备刻蚀阻挡层，从单侧进行硅刻蚀能够避免通孔刻蚀穿通后晶圆背面气体漏率增大，造成由于刻蚀均匀性需继续刻蚀时，刻蚀速率异常和图形陡直度变差问题；采用金属膜作为刻蚀阻挡层，能够避免通孔底部电荷积累造成的刻蚀结构底部损伤问题。
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公开(公告)号：CN112591705A
公开(公告)日：2021-04-02
申请号：CN202011507448.4
申请日：2020-12-18
Applicant: 北京航天控制仪器研究所
Abstract: 本发明提供了一种SOI型MEMS结构及其加工方法，包括上层器件层底层衬底层和中间的锚区层，通过衬底层和器件层晶圆键合与刻蚀技术，形成由锚区支撑的可动质量块结构。首先在器件层晶圆上加工形成锚区，在衬底层晶圆上加工形成电极焊盘和电极引线，通过硅‑硅直接键合的方式形成键合片，减薄键合片至所需厚度，刻蚀形成带电极引出的可动质量块结构。与传统SOG结构的带电极引出的可动质量块结构相比，本发明采用薄顶层硅的SOI晶圆作为衬底层，电极引线采用低阻硅材料，通过硅‑硅直接键合形成键合片，具有更高的键合强度和更好的机械可靠性；结构主要材料为硅材料，具有相同的热膨胀系数，避免了材料间的热失配，从而使所加工的产品具有更好的温度稳定性。
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公开(公告)号：CN111908419A
公开(公告)日：2020-11-10
申请号：CN202010676881.4
申请日：2020-07-14
Applicant: 北京航天控制仪器研究所
Abstract: 本发明涉及一种三明治式MEMS器件结构，包括衬底电极层、结构层、盖板层。衬底电极层通过第一键合层与结构层键合，结构层通过第二键合层与盖帽层键合；衬底电极层上加工若干衬底电极，盖帽层上加工若干盖板电极，结构层上加工质量块、锚区及弹簧梁、激励电极、拾振电极；衬底电极层包括绝缘层等，质量块通过锚区及弹簧梁和质量块电极引线引出，激励电极、拾振电极分别通过衬底电极层上的对应的激励电极引线和拾振电极引线引出；本发明中质量块上下双侧电极结构即三明治式结构的设计，能避免质量块在其与衬底电极间的静电力以及应力的作用下，偏离平衡位置，从而使器件具有更好的一致性和温度稳定性。
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公开(公告)号：CN111115567A
公开(公告)日：2020-05-08
申请号：CN201911358919.7
申请日：2019-12-25
Applicant: 北京航天控制仪器研究所
IPC: B81C1/00
Abstract: 本发明公开了一种用于MEMS晶圆级封装的应力补偿方法，利用台阶仪测量已完成器件层加工的SOI片的挠曲程度，并根据SOI片挠曲程度在其背面生长相应的应力薄膜，将挠曲程度控制在-5μm≤h2≤5μm；利用台阶仪测量已完成正面结构加工的衬底层硅片的挠曲程度，并根据衬底层硅片的挠曲程度在其背面生长相应的应力薄膜，将挠曲程度控制在-5μm≤r2≤5μm；最后将平衡好两侧应力的SOI片和衬底层硅片键合在一起。本发明利用介质或金属薄膜的残余应力，对待键合片进行应力补偿，解决MEMS晶圆级键合封装工艺过程中晶圆挠曲过大导致的键合对准偏差大和键合强度低的问题。
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