基于硅分子筛和聚四氟乙烯复合薄膜的晶圆级封装方法

摘要

本发明公开了一种基于硅分子筛和聚四氟乙烯复合薄膜的晶圆级封装方法，该方法以绝缘层上硅晶圆为载体，通过双面光刻、深孔刻蚀，表面旋涂和共晶键合等技术，将晶圆上温度传感器芯片的真空封装和湿度、压力传感器芯片的防尘、防化学粘附的开放式封装整合成一套工艺。其中以绝缘层上硅晶圆的顶层硅作为刻蚀载体制备分子筛用作湿度和压力传感器封装窗口，以阻挡空气中大尺寸的杂质颗粒。通过表面改性技术，将聚四氟乙烯薄膜覆盖于硅分子筛表面进行疏水处理，有效提高表面的抗粘附性能。采用该封装技术的微机电气体传感器，不仅可以应用于复杂化学杂质环境，实现精确的工业过程监测，同时还具有显著的价格和体积优势，适合产业化批量生产。

主权项

基于硅分子筛和聚四氟乙烯复合薄膜的晶圆级封装方法，其特征是，选择双面抛光的SOI圆片，在其上下表面依次制备氧化硅薄膜和氮化硅薄膜作为后道光刻的硬掩膜；然后在SOI晶圆的上下表面进行双面光刻和刻蚀工艺，其中，在SOI晶圆上表面以顶层硅为载体，刻蚀形成硅分子筛，在SOI晶圆下表面以体硅为载体，刻蚀形成传感器腔体；湿法腐蚀去除上下表面的氧化硅和氮化硅，形成封帽晶圆；在顶层硅分子筛表面通过旋涂工艺或蒸镀工艺，制备一层与硅分子筛的孔隙相对应的PTFE薄膜；最后使用共晶键合工艺，将封帽晶圆和芯片晶圆对准键合完成封装；所述硅分子筛的制备方法是：在SOI圆片正面的第一氮化硅薄膜（5）表面通过光刻技术定义多孔图案；通过干法刻蚀技术，将光刻胶定义的多孔图案下的氮化硅和氧化硅去除，形成多孔氮化硅氧化硅硬掩膜；SOI圆片顶层硅（3）的刻蚀采用标准的Bosch气体交换刻蚀工艺，并用O₂清理刻蚀有机残留物，在硬掩膜未覆盖的地方刻蚀出硅深孔，形成多孔硅。