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公开(公告)号：CN110467148B
公开(公告)日：2022-12-27
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：CN112591705B
公开(公告)日：2022-10-28
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：CN111115566A
公开(公告)日：2020-05-08
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：CN111908418B
公开(公告)日：2024-05-14
申请号：CN202010675643.1
申请日：2020-07-14
Applicant: 北京航天控制仪器研究所
Abstract: 本发明涉及一种高均匀性的大质量块MEMS结构与制备方法，通过衬底层和结构层晶圆键合与刻蚀技术，形成由固定锚区支撑的可动质量块结构。首先在衬底层或结构层晶圆上经光刻、刻蚀形成锚区，通过晶圆键合的方式形成键合片，减薄键合片至所需厚度，刻蚀形成可动质量块结构。为满足大质量块MEMS结构厚度高均匀性加工要求，在质量块底部设计减薄支撑锚区，晶圆键合后该锚区对质量块起到支撑作用。刻蚀时将对应位置处结构层去除，释放质量块。与传统的MEMS可动质量块结构加工方式相比，该结构在质量块底部设计有支撑锚区，避免了在减薄过程中，由于晶圆内外气压差和所施加的压力造成悬空的可动质量块处减薄厚度不均匀的问题。
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公开(公告)号：CN112048707B
公开(公告)日：2022-08-12
申请号：CN202010322657.5
申请日：2020-04-22
Applicant: 北京航天控制仪器研究所
Abstract: 一种薄膜图形化夹具工装及其应用方法，属于微电子机械加工技术领域。本发明方法包括如下步骤：制备硅基掩模；调整掩模翘曲使掩模调整为凹形；在掩模边缘制备固定切边；将掩模和基底对准，并在固定切边处将掩模和基底固定；将掩模和基底用薄膜图形化夹具工装固定，进行薄膜的沉积。通过该工装和技术方法，可不通过光刻工艺薄膜沉积的过程中即可实现薄膜图形化，同时避免了薄膜沉积过程中向图形外扩散、均匀性差等问题。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN111115555A
公开(公告)日：2020-05-08
申请号：CN201911329252.8
申请日：2019-12-20
Applicant: 北京航天控制仪器研究所
Abstract: 本发明涉及一种用于MEMS晶圆级共晶键合封装的硅槽结构及制备方法，分布于硅盖板片正面键合环内侧及外侧的环状硅槽为防溢出硅槽，其宽度w1与键合环的宽度w2之比为R满足1/20≤R≤1/10；分布于键合环内部的方形硅槽为收纳硅槽，其边长为L，在键合环上横向、纵向等间距排布，间距d和边长L满足20μm≤d＝L≤w2/10；所述硅槽结构在共晶键合过程中被溢出的合金熔液填充，固化后形成楔形键合层结构。本发明采用深反应离子刻蚀技术，直接在硅盖板片正面键合环两侧及内部刻蚀出横截面为等腰倒梯形的硅槽结构，通过这些沟槽结构收纳在共晶键合过程中溢出的合金熔液，并通过合金熔液固化后形成的楔形的键合层结构来提高键合强度和密封效果。
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公开(公告)号：CN111024984A
公开(公告)日：2020-04-17
申请号：CN201911329259.X
申请日：2019-12-20
Applicant: 北京航天控制仪器研究所
IPC: G01P15/08
Abstract: 本发明公开了一种全硅三明治微加速度计制作方法，该方法包括如下步骤：在上极板硅晶片上下表面生长二氧化硅绝缘层，光刻腐蚀出多个上极板单元；在下极板硅晶片上下表面生长二氧化硅绝缘层，光刻腐蚀出多个下极板单元；在结构硅晶片上下表面生长二氧化硅绝缘层，双面光刻湿法腐蚀出多个结构单元；将结构硅晶片的结构单元、上极板硅晶片中与结构单元相对应的上极板单元和下极板硅晶片中与结构单元相对应的下极板单元在设定气压的键合设备内键合。本发明可以加工出密封性好、尺寸精度满足要求的敏感芯片，能减少焊盘的折损率，本发明能使芯片的质量和成品率得到很大的提高。
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公开(公告)号：CN111115555B
公开(公告)日：2023-08-29
申请号：CN201911329252.8
申请日：2019-12-20
Applicant: 北京航天控制仪器研究所
Abstract: 本发明涉及一种用于MEMS晶圆级共晶键合封装的硅槽结构及制备方法，分布于硅盖板片正面键合环内侧及外侧的环状硅槽为防溢出硅槽，其宽度w1与键合环的宽度w2之比为R满足1/20≤R≤1/10；分布于键合环内部的方形硅槽为收纳硅槽，其边长为L，在键合环上横向、纵向等间距排布，间距d和边长L满足20μm≤d＝L≤w2/10；所述硅槽结构在共晶键合过程中被溢出的合金熔液填充，固化后形成楔形键合层结构。本发明采用深反应离子刻蚀技术，直接在硅盖板片正面键合环两侧及内部刻蚀出横截面为等腰倒梯形的硅槽结构，通过这些沟槽结构收纳在共晶键合过程中溢出的合金熔液，并通过合金熔液固化后形成的楔形的键合层结构来提高键合强度和密封效果。
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公开(公告)号：CN112158797B
公开(公告)日：2023-08-01
申请号：CN202010880769.2
申请日：2020-08-27
Applicant: 北京航天控制仪器研究所
Abstract: 本发明公开了一种晶片键合过程中对准检测方法，包括：在上晶片非键合面制作上晶片辅助对准标记和上晶片主对准标记；在下晶片键合面制作下晶片辅助对准标记和下晶片主对准标记；利用主对准标记进行上下晶片的对准后上下晶片错开，露出下晶片辅助对准标记，测量露出的下晶片辅助对准标记与上晶片辅助对准标记的横纵向的位置偏差，计算出对准标记偏差，合理控制对准偏差范围。本发明可以加工出对准精度高的敏感芯片，实现非透明晶片键合前对准的定量测试，本发明能确保芯片的质量和成品率。
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公开(公告)号：CN114234949B
公开(公告)日：2023-04-14
申请号：CN202111357289.9
申请日：2021-11-16
Applicant: 北京航天控制仪器研究所
IPC: G01C19/5733 , B81B3/00 , B81B7/02
Abstract: 本发明公开了一种具有应变自抵消的抗过载MEMS可动结构，包括：第一可动质量块、第二可动质量块、第一结构单元、第二结构单元、第三结构单元、第四结构单元、第一抗过载固定锚区、第二抗过载固定锚区、第一抗过载应变梁、第二抗过载应变梁、第一抗过载支撑梁和第二抗过载支撑梁；其中，第一结构单元、第二结构单元、第三结构单元和第四结构单元的结构相同，均包括质量块梳齿、驱动梳齿、驱动梳齿锚区、转动振动梁、转动调整梁、弯曲振动梁固定锚区、弯曲振动梁、应力释放梁。本发明避免可动MEMS结构在运动方向受到大冲击时，由于结构位移过大造成结构断裂，可应用于MEMS陀螺结构设计中，提高结构抗过载特性，提高谐振频率稳定性，降低驱动检测正交耦合。
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