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摘要
本文介绍了一种低成本低温封装技术，用于在任意基板上制造的 MEMS 器件的晶圆级封装。此处介绍的封装工艺不涉及晶圆键合，并且可以在其制造序列完成后应用于各种 MEMS 器件。我们的技术通过聚合物涂层帽利用牺牲聚合物材料的热分解，并且可以应用于表面和本体微机械结构。介绍了高 Q 绝缘体上硅谐振器、厚硅陀螺仪和加速度计的封装。
简介
晶圆级封装是微系统制造中一项具有挑战性且成本高昂的任务 [1]。已经报道了几种用MEMS 器件晶圆级封装的技术，包括各种晶圆键合 [2-6] 和基于牺牲膜的方法。大多数报道的技术要么成本高昂（需要晶圆键合、研磨和帽盖形成），要么需要高温，要么是特定于设备的。
图案化包装 (PVP)
第一种方法更适用于表面微加工器件，例如 SOI 谐振器。图 1(a) 显示了封装工艺顺序，称为通过图案化 (PVP) 封装。光可定义牺牲材料 Unity 2000P [9] 首先进行旋涂和软烤。然后使用深紫外曝光 (248nm) 对 Unity 聚合物进行图案化，然后在 110°C 下烘烤显影以分解曝光区域。图案化的牺牲材料被负性光可定义聚合物涂层 Avatrel 覆盖。封装后，通过 Avatrel 的图案化打开焊盘。覆盖MEMS结构的外涂层下的牺牲材料然后在200-300°C热分解以产生气腔。这是该过程中温度最高的步骤。热分解的副产物很容易渗透到聚合物外涂层中。最终，铝层可以被溅射和图案化，以密封封装的 MEMS 器件。
点胶包装 (PVD)
第二个序列称为通过分配封装 (PVD)，在图 1(b) 中进行了描述，用于封装具有宽而深的腔体和/或易碎元件的散装微机械结构。在这种方法中，牺牲材料（不必是光可定义的）可以通过注射器分配工具涂抹，液滴尺寸可调（0.5 毫米到 1 厘米）以覆盖空腔。软烘焙后，Unity 变得坚固，并将在后续步骤中支撑释放的 MEMS 结构。然后使用 Avatrel 对牺牲材料进行外涂层，工艺顺序继续类似于 PVP。最后的金属化步骤可以实现密封封装。
结论
介绍了一种用于硅衬底上制造的 MEMS 器件的晶圆级封装的低成本低温封装技术。封装过程不涉及晶圆键合或牺牲薄膜的湿法蚀刻。它利用介电聚合物涂层分解牺牲材料，并已成功应用于封装表面/体微机械结构；SOI 衬底上的 SCS 光束谐振器、HARPSS 硅陀螺仪和加速度计。对于 2.6MHz SCS 光束谐振器，通过在真空探针台中直接探测晶片，在封装前后测量了大约 5000 的品质因数。
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