MEMS器件的封装方法及其结构

技术领域

本发明涉及微机电系统封装技术领域，特别涉及一种MEMS器件的封装方法及其结构。

背景技术

目前，微机电系统(Micro Electro Mechanical Systems，MEMS)器件封装技术主要分为芯片级封装级和晶圆级封装。芯片级封装技术较为成熟，但封装前划片容易造成MEMS器件的可动结构受到破坏，并且封装效率较低导致成本较高不利于大批量生产；晶圆级封装技术能够实现快速量产以降低生产成本，但是传统晶圆级的封装工艺较为复杂，封装技术存在着封装良率与效率、器件服役性能与寿命等方面的问题，不能满足光学MEMS器件的高气密性、高可靠性和低成本等要求。因此，如何通过晶圆级封装为光学MEMS器件提供稳定的真空密闭腔和光学通路，提高封装效率与封装良率成为了亟需解决的问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种MEMS器件的封装方法及其结构，既能够实现高气密性、高可靠性和低成本的封装效果，又能够提高MEMS器件的封装效率和封装良率。

本发明第一方面实施例提供一种MEMS器件的封装方法，包括：

获取基体晶圆，所述基体晶圆设置有MEMS器件、晶圆键合区、第一对准标识和第一划片槽；

以玻璃晶圆为原材料，对所述玻璃晶圆进行预处理，基于所述MEMS器件和所述晶圆键合区，通过刻蚀工艺制作第二划片槽，以及通过刻蚀工艺制作第二对准标识，形成玻璃封盖晶圆；

以硅晶圆为原材料，对所述硅晶圆进行预处理，基于所述晶圆键合区，通过刻蚀工艺在目标位置制作凹槽和通孔并形成键合环台阶，以及通过刻蚀工艺制作第三对准标识，形成键合环晶圆；

基于第一键合方式，根据所述第二对准标识和所述第三对准标识将所述玻璃封盖晶圆和所述键合环晶圆进行键合，形成盖帽晶圆；

利用金属薄膜沉积工艺在所述盖帽晶圆的所述键合环台阶的表面制作金属中间层；

基于第二键合方式，根据所述第一对准标识和所述第二对准标识通过所述金属中间层将所述盖帽晶圆和所述基体晶圆进行键合，形成具有真空密闭腔室的封装晶圆；

分别沿所述第一划片槽和所述第二划片槽对所述封装晶圆进行晶圆划片，得到MEMS芯片单元。

根据本发明第一方面实施例提供的MEMS器件的封装方法，至少具有如下有益效果：获取基体晶圆，基体晶圆设置有MEMS器件、晶圆键合区、第一对准标识和第一划片槽；提供玻璃封盖晶圆，在玻璃封盖晶圆上制作第二对准标识和第二划片槽；提供键合环晶圆，在键合环晶圆上制作凹槽、通孔、键合环台阶和第三对准标识；在盖帽晶圆的键合环台阶的表面通过金属薄膜沉积工艺制作金属中间层；利用第一对准标识、第二对准标识和第三对准标识进行键合对准，基于第一键合方式将玻璃封盖晶圆与键合环晶圆进行键合形成盖帽晶圆，以及基于第二键合方式将盖帽晶圆的金属中间层与基体晶圆的晶圆键合区进行键合形成具有真空密闭腔室的封装晶圆；分别沿第一划片槽和第二划片槽对封装晶圆进行划片处理，得到MEMS芯片单元。根据本发明的技术方案，通过二次键合的方式实现MEMS器件的封装，利用第一对准标识、第二对准标识和第三对准标识进行键合对准，将玻璃封盖晶圆、键合环晶圆和基体晶圆三者依次键合连接，以使玻璃封盖晶圆、键合环晶圆和基体晶圆三者连接形成封装晶圆，并围成真空密闭腔室提供光学通路，能够在满足MEMS器件气密性和光学通路兼容的同时，避免传统封装工艺中存在的封装复杂、效率低和成本高等问题。因此，本发明既能够实现高气密性、高可靠性和低成本的封装效果，又能够提高MEMS器件的封装效率和封装良率。

根据本发明的一些实施例，所述第一键合方式为硅-玻璃阳极键合。

根据本发明的一些实施例，所述第二键合方式为金属中间层键合。

根据本发明的一些实施例，所述第一键合方式的工艺温度高于所述第二键合方式的工艺温度。

根据本发明的一些实施例，所述第二键合方式包括金-硅共晶键合、金-金扩散键合、铜-锡焊料键合。

根据本发明的一些实施例，所述基体晶圆还设置有吸气剂，所述吸气剂在金属中间层键合的工艺温度下激活。

本发明第二方面实施例提供一种MEMS芯片单元，包括：

基体晶圆，设置有MEMS器件、晶圆键合区、第一对准标识和第一划片槽；

玻璃封盖晶圆，设置有第二划片槽和第二对准标识；

键合环晶圆，设置有凹槽、通孔、键合环台阶和第三对准标识，其中所述键合环台阶设置有金属中间层；

所述玻璃封盖晶圆、所述键合环晶圆和所述基体晶圆之间依次键合连接，以形成具有真空密闭腔室的封装晶圆。

根据本发明第二方面实施例提供的MEMS芯片单元，至少具有如下有益效果：获取基体晶圆，基体晶圆设置有MEMS器件、晶圆键合区、第一对准标识和第一划片槽；提供玻璃封盖晶圆，在玻璃封盖晶圆上制作第二对准标识和第二划片槽；提供键合环晶圆，在键合环晶圆上制作凹槽、通孔、键合环台阶和第三对准标识；在盖帽晶圆的键合环台阶的表面通过金属薄膜沉积工艺制作金属中间层；利用第一对准标识、第二对准标识和第三对准标识进行键合对准，基于第一键合方式将玻璃封盖晶圆与键合环晶圆进行键合形成盖帽晶圆，以及基于第二键合方式将盖帽晶圆的金属中间层与基体晶圆的晶圆晶圆键合区进行键合形成具有真空密闭腔室的封装晶圆。根据本发明的技术方案，通过二次键合的方式实现MEMS器件的封装，利用第一对准标识、第二对准标识和第三对准标识进行键合对准，将玻璃封盖晶圆、键合环晶圆和基体晶圆三者依次键合连接，以使玻璃封盖晶圆、键合环晶圆和基体晶圆三者连接形成封装晶圆，并围成真空密闭腔室提供光学通路，能够在满足MEMS器件气密性和光学通路兼容的同时，避免传统封装工艺中存在的封装复杂、效率低和成本高等问题。因此，本发明既能够实现高气密性、高可靠性和低成本的封装效果，又能够提高MEMS器件的封装效率和封装良率。

根据本发明的一些实施例，所述金属中间层包括金属粘结层和金属键合层。

根据本发明的一些实施例，所述金属粘结层采用Ti、Gr、Ta的一种或者多种制成，所述金属键合层采用Au、Cu、Sn的一种或者多种制成。

根据本发明的一些实施例，所述基体晶圆还设置有吸气剂，所述吸气剂为Ti金属或者Ti基合金薄膜材料。

附图说明

本发明的附加方面和优点结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明一个实施例提供的MEMS器件的封装方法的流程图；

图2是本发明一个实施例提供的基体晶圆的结构示意图；

图3为本发明一个实施例提供的玻璃封盖晶圆的制作流程图；

图4是本发明一个实施例提供的键合环晶圆的制作流程图；

图5是本发明一个实施例提供的盖帽晶圆的制作流程图；

图6是本发明一个实施例提供的金属中间层的制作流程图；

图7是本发明一个实施例提供的封装晶圆的剖视图；

图8是本发明一个实施例提供的MEMS芯片单元的剖视图；

图9是本发明一个实施例提供的MEMS器件的封装方法的流程三维图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

本发明提出一种MEMS器件的封装方法及其结构，既能够实现高气密性、高可靠性和低成本的封装效果，又能够提高MEMS器件的封装效率和封装良率。

下面结合附图，对本发明实施例作进一步阐述。

如图1所示，图1是本发明一个实施例提供的MEMS器件的封装方法的流程图，该MEMS器件的封装方法包括但不限于有步骤S110、步骤S120、步骤S130、步骤S140、步骤S150、步骤S160和步骤S170。

步骤S110：获取基体晶圆，基体晶圆设置有MEMS器件、晶圆键合区、第一对准标识和第一划片槽；

如图2所示，需要说明的是，在一个实施例中，获取已制作好的基体晶圆200，基体晶圆200设置有MEMS器件201、吸气剂202、晶圆键合区203、金属焊盘204、驱动电路205、第一对准标识206和第一划片槽207。其中，在基体晶圆200中，MEMS器件201、金属焊盘204、驱动电路205等部件的位置是固定的，即不可以在后期制作过程中进行任何改动；而吸气剂202、晶圆键合区203、第一对准标识206和第一划片槽207等部件的设置是可以在后期制作中根据实际情况进行改动，在此不作具体限定。

可以理解的是，基体晶圆200的各部件位置的设定可以为后续制作玻璃封盖晶圆400和键合环晶圆300的结构提供位置参考，将获取的基体晶圆200与后续制作的玻璃封盖晶圆300和键合环晶圆400进行键合，可以实现MEMS器件的封装，有利于提高MEMS器件的封装良率。

步骤S120：以玻璃晶圆为原材料，对玻璃晶圆进行预处理，基于MEMS器件和晶圆键合区，通过刻蚀工艺制作第二划片槽，以及通过刻蚀工艺制作第二对准标识，形成玻璃封盖晶圆；

如图3所示，可以理解的是，在一个实施例中，以玻璃晶圆301为原材料，对玻璃晶圆301进行预处理，基于基体晶圆200的MEMS器件201和晶圆键合区203的位置确定第二划片槽302的位置，并通过刻蚀工艺制作第二划片槽302，以及根据键合对准要求确定第二对准标识303的位置，通过刻蚀工艺制作第二对准标识303，可以制作得到玻璃封盖晶圆300。

需要说明的是，玻璃晶圆301为高精度光学玻璃材料，以其作为封装盖板符合所需光学要求。

步骤S130：以硅晶圆为原材料，对硅晶圆进行预处理，基于晶圆键合区，通过刻蚀工艺在目标位置制作凹槽和通孔并形成键合环台阶，以及通过刻蚀工艺制作第三对准标识，形成键合环晶圆；

如图4所示，可以理解的是，在一个实施例中，以硅晶圆401为原材料，对硅晶圆401进行预处理，基于基体晶圆200的MEMS器件201确定晶圆厚度，基于晶圆键合区203确定凹槽402和通孔403的位置和尺寸，通过刻蚀工艺在目标位置制作凹槽402和相应尺寸的通孔403结构，以使通孔403提供MEMS器件201的封装腔体，从而形成进行晶圆键合的键合环台阶404，以及根据键合对准要求确定第三对准标识405的位置，通过刻蚀工艺制作第三对准标识405，可以制作得到键合环晶圆400。

步骤S140：基于第一键合方式，根据第二对准标识和第三对准标识将玻璃封盖晶圆和键合环晶圆进行键合，形成盖帽晶圆；

如图5所示，可以理解的是，基于第一键合方式，利用第二对准标识303和第三对准标识405进行键合对准，可以将玻璃封盖晶圆300和键合环晶圆400进行键合，形成盖帽晶圆500。

步骤S150：利用金属薄膜沉积工艺在盖帽晶圆的键合环台阶的表面制作金属中间层；

如图6所示，可以理解的是，在形成盖帽晶圆500上的键合环台阶404制作金属中间层600，可以通过金属中间层600将盖帽晶圆500和基体晶圆200进行键合，得到封装晶圆700。

步骤S160：基于第二键合方式，根据第一对准标识和第二对准标识通过金属中间层将盖帽晶圆和基体晶圆进行键合，形成具有真空密闭腔室的封装晶圆；

如图7所示，由于玻璃封盖晶圆300和键合环晶圆400已经在步骤S140中完成键合操作形成盖帽晶圆500，因此，此时基于第二键合方式，利用第一对谁标识206和第二对准标识303进行键合对准，就可以通过金属中间层600将盖帽晶圆500和基体晶圆200进行键合，形成具有真空密闭腔室701的封装晶圆700。

步骤S170：分别沿第一划片槽和第二划片槽对封装晶圆进行晶圆划片，得到MEMS芯片单元。

如图8所示，图8是本发明一个实施例提供的MEMS芯片单元的剖视图。通过机械或者激光切割的方式，分别沿第一划片槽207和第二划片槽302对封装晶圆700进行切割，可以得到独立的MEMS芯片单元。

可以理解的是，根据本发明的技术方案，通过二次键合的方式实现MEMS器件的封装，利用第一对准标识206、第二对准标识303和第三对准标识405进行键合对准，基于第一键合方式将玻璃封盖晶圆300和键合环晶圆400进行键合形成盖帽晶圆500，以及基于第二键合方式通过金属中间层600将盖帽晶圆500和基体晶圆200进行键合连接形成封装晶圆700，并围成真空密闭腔室701提供光学通路，能够在满足MEMS器件气密性和光学通路兼容的同时，避免传统封装工艺中存在的封装复杂、效率低和成本高等问题。因此，本发明既能够实现高气密性、高可靠性和低成本的封装效果，又能够提高MEMS器件的封装效率和封装良率。

需要说明的是，预处理操作包括进行清洗、涂胶、光刻、显影等工艺操作，进行预处理操作便于后面对晶圆结构进行蚀刻操作，从而得到符合要求的封装晶圆700。

需要说明的是，在一个实施例中，第一对准标识206、第二对准标识303和第三对准标识405为十字形对准标识。

需要说明的是，在一个实施例中，刻蚀工艺为反应离子刻蚀工艺。

根据本发明的一些实施例，第一键合方式为硅-玻璃阳极键合。

根据本发明的一些实施例，第二键合方式为金属中间层键合。

根据本发明的一些实施例，第一键合方式的工艺温度高于第二键合方式的工艺温度。

可以理解的是，在一个实施例中，第一键合方式为硅-玻璃阳极键合，第二键合方式为金属中间层键合，通过二次键合的方式实现MEMS器件的封装，能够保证MEMS器件的封装良率与封装效率。而设置玻璃封盖晶圆300和键合环晶圆200的硅-玻璃阳极键合的工艺温度高于盖帽晶圆500与基体晶圆200的金属中间层键合的工艺温度，可以保证第二次金属中间层键合的晶圆键合操作不会对盖帽晶圆500产生负面影响，从而保证高气密性、高可靠性和低成本的封装效果，提高MEMS器件的封装良率。

根据本发明的一些实施例，第二键合方式包括金-硅共晶键合、金-金扩散键合、铜-锡焊料键合。

可以理解的是，基于第二键合的方式，即盖帽晶圆500与基体晶圆200通过金属中间层600键合，可以包括金-硅共晶键合、金-金扩散键合、铜-锡共晶键合三种方式，需要说明的是，不同的键合方式对应的金属中间层键合温度各不相同。

根据本发明的一些实施例，基体晶圆还设置有吸气剂，吸气剂在金属中间层键合的工艺温度下激活。

如图9所示，可以理解的是，对晶圆进行清洗、匀胶、光刻、显影、刻蚀等操作，可以得到玻璃封盖晶圆300、键合环晶圆400和基体晶圆200；通过硅-玻璃阳极键合的方式对玻璃封盖晶圆300和键合环晶圆400进行键合连接，可以得到盖帽晶圆500；进而通过金属中间层键合的方式对盖帽晶圆500和基体晶圆200进行键合连接，可以得到封装晶圆700，从而实现MEMS器件的封装。同时，基体晶圆200还设置有吸气剂202，吸气剂202在金属中间层键合的工艺温度下被激活，可以吸收残余气体。在得到封装晶圆700后，分别沿第一划片槽207和第二划片槽302进行封装晶圆700的晶圆划片处理，可以得到独立的MEMS芯片单元。通过本发明的技术方案，可以通过二次键合的方式实现MEMS器件的封装，保证高气密性、高可靠性和低成本的封装效果，以及提高MEMS器件的封装良率。

需要说明的是，MEMS器件的封装方法也可应用于红外等其他器件，例如角速度加速器、能量采集器或者红外传感器等，在此不作具体限定。

如图2至图9所示，本发明第二方面实施例提供一种MEMS芯片单元，包括：

基体晶圆200，设置有MEMS器件201、晶圆键合区203、第一对准标识206和第一划片槽207；

玻璃封盖晶圆300，设置有第二划片槽302和第二对准标识303；

键合环晶圆400，设置有凹槽402、通孔403、键合环台阶404和第三对准标识405，其中键合环台阶404设置有金属中间层600；

玻璃封盖晶圆300、键合环晶圆400和基体晶圆200之间依次键合连接，以形成具有真空密闭腔室701的封装晶圆700。

可以理解的是，MEMS芯片单元包括有基体晶圆200、玻璃封盖晶圆300和键合环晶圆400、金属中间层600等结构，将玻璃封盖晶圆300、键合环晶圆400和基体晶圆200之间依次键合连接，可以形成具有真空密闭腔室701的封装晶圆700。也就是说，根据本发明的技术方案，通过二次键合的方式实现MEMS器件的封装，利用第一对准标识206、第二对准标识303和第三对准标识405进行键合对准，基于第一键合方式将玻璃封盖晶圆300和键合环晶圆400进行键合形成盖帽晶圆500，以及基于第二键合方式通过金属中间层600将盖帽晶圆500和基体晶圆200进行键合连接，可以形成具有真空密闭腔室701的封装晶圆700。其中，真空密闭腔室701可以提供光学通路，能够在满足MEMS器件气密性和光学通路兼容的同时，避免传统封装工艺中存在的封装复杂、效率低和成本高等问题。因此，本发明既能够实现高气密性、高可靠性和低成本的封装效果，又能够提高MEMS器件的封装效率和封装良率。

根据本发明的一些实施例，金属中间层800包括金属粘结层601和金属键合层602。

根据本发明的一些实施例，金属粘结层601采用Ti、Gr、Ta的一种或者多种制成，金属键合层602采用Au、Cu、Sn的一种或者多种制成。

可以理解的是，金属中间层800的材料可以根据实际情况进行选择，其中金属粘结层601可选择Ti、Cr、Ta制作，金属键合层602可选择Au、Cu、Sn的一种或者多种组合制成，在此不作具体限定。

根据本发明的一些实施例，基体晶圆200还设置有吸气剂202，吸气剂202为Ti金属或者Ti基合金薄膜材料。

需要说明的是，基于金属中间层键合的方式，盖帽晶圆500与基体晶圆200可以通过金属中间层600进行键合形成封装晶圆700，具体地，金属中间层键合包括金-硅共晶键合，金-金扩散键合，铜-锡焊料键合。需要说明的是，不同的金属中间层键合方式对应的键合温度各不相同。具体地，下面结合三个实施例详细阐述本发明的MEMS器件的封装方法。

具体地，在第一个实施例中，MEMS器件封装方法的封装流程具体步骤如下：

第一步，获取基体晶圆200，基体晶圆设置有MEMS器件201、吸气剂202、晶圆键合区203、金属焊盘204、驱动电路205、第一对准标识206和第一划片槽207结构。在本实施例中，基体晶圆200的晶圆键合区203为未加工处理的硅材料。

第二步，制作玻璃封盖晶圆300，玻璃晶圆301通过清洗、匀胶、光刻、显影、刻蚀等步骤进行图形转移；利用光刻胶作为掩膜，通过刻蚀工艺制作第二划片槽302、第二对准标识303，从而完成玻璃封盖晶圆300的制备。

第三步，制作键合环晶圆400，首先确定键合环晶圆400的凹槽402、通孔403、键合环台阶404、第三对准标识405的位置，采用清洗、匀胶、光刻、显影将掩模版图形转移到硅晶圆401表面，通过刻蚀工艺制作出键合环晶圆400的凹槽结构402；进一步地，重复清洗、匀胶、光刻、显影等步骤，通过刻蚀工艺制作键合环晶圆400的通孔结构403和键合环台阶404的结构；根据晶圆键合对准要求，在键合环晶圆400中确定第三对准标识405的位置，通过刻蚀工艺制作键合环晶圆400的第三对准标识405，从而完成键合环晶圆400的制备。

第四步，制作盖帽晶圆500，首先利用第二对准标识303和第三对准标识405完成玻璃封盖晶圆300与键合环晶圆400的对准，然后进行硅-玻璃阳极键合。具体地，硅-玻璃阳极键合的具体操作：第一步进行抽真空，键合腔体中气体抽至一定程度并维持至键合结束；第二步进行升温，腔体内温度分三阶段逐渐升至额定温度，温度为400℃；第三步进行加压，两电极对玻璃封盖晶圆300和键合环晶圆400加压至一定压强，并维持到键合结束；第四步进行通电，两电极对玻璃封盖晶圆300和键合环晶圆400加载高压电压，并维持一定时间。在此工艺条件下，可以完成硅-玻璃阳极键合部分的工艺，从而获得盖帽晶圆500。

第五步，制作金属中间层800，利用磁控溅射等工艺在键合环台阶404表面制作包括金属粘结层601和金属键合层602的金属中间层800，通过调整溅射功率和溅射气体流量，维持盖帽晶圆500在一定温度区间，靶材逐渐沉积在键合环台阶404表面形成连续薄膜。通过上述工艺得到的金属中间层800包括金属粘结层601和金属键合层602，其中，金属粘结层601为50nm厚的Cr金属层，金属键合层602为500nm厚的Au金属层。

第六步，制作封装晶圆700，基体晶圆200与上述盖帽晶圆500在真空下通过金属中间层键合进行互连，并在键合温度下激活吸气剂202。在光刻机上利用第一对准标识206、第二对准标识303和第三对准标识405完成基体晶圆200与盖帽晶圆500的对准，以使键合环台阶404结构上的金属中间层800与基体晶圆200的晶圆键合区403紧密接触。具体地，金属中间层键合的具体操作：第一步进行抽真空，键合腔体中气体抽至一定程度并维持至键合结束；第二步进行升温，腔体内温度分三阶段逐渐升至额定温度380℃，并保持一定时间；第三步进行加压，对基体晶圆200和盖帽晶圆500加压至一定压强，并维持到键合结束；第三步激活吸气剂202，键合工艺温度升至一定温度时激活吸气剂202，吸收封装后MEMS密闭腔内残余活性气体。第四步进行退火，待温度升高至额定程度并保持一定时间后，停止加热使晶圆自然冷却，键合结束。在此工艺条件下，完成Au-Si共晶键合部分的工艺，可以获得真空封装的光学MEMS封装晶圆700。其中，玻璃封盖晶圆300、键合环晶圆400和基体晶圆200三者连接共同围成MEMS器件的真空密闭腔701，并提供光学通路。

第七步，晶圆划片处理，分别对晶圆级封装中盖帽晶圆500与基体晶圆200进行切割，即对封装晶圆700进行切割，可以获得独立的MEMS芯片单元，从而实现MEMS器件的封装。

具体地，在第二个实施例中，MEMS器件封装方法的封装流程具体步骤如下：

第一步，制作基体晶圆200，设置MEMS器件201、吸气剂202、晶圆键合区203、金属焊盘204、驱动电路205、第一对准标识206和第一划片槽207结构。在本实施例中，基体晶圆200的晶圆键合区203为金属中间层800，金属中间层800包括金属粘结层601和金属键合层602，其中，金属粘结层601为50nm厚的Cr金属层，金属键合层为500nm厚的Au金属层。

第二步，制作玻璃封盖晶圆300，玻璃晶圆301通过清洗、匀胶、光刻、显影、刻蚀等步骤进行图形转移；利用光刻胶作为掩膜，通过刻蚀工艺制作第二划片槽302、第二对准标志303结构，从而完成玻璃封盖晶圆300的制备。

第三步，制作键合环晶圆400，首先确定键合环晶圆400的凹槽402、通孔403、键合环台阶404、第三对准标识405的位置；采用清洗、匀胶、光刻、显影将掩模版图形转移到硅晶圆401表面，通过刻蚀工艺制作出键合环晶圆400的凹槽402结构，重复清洗、匀胶、光刻、显影等步骤，通过刻蚀工艺制作键合环晶圆400的通孔403结构和键合环台阶404结构；根据晶圆键合对准要求，在键合环晶圆400中确定第三对准标识405的位置，通过刻蚀工艺制作键合环晶圆400的第三对准标识405，以完成键合环晶圆400的制备。

第四步，制作盖帽晶圆500，首先利用第二对准标识303和第三对准标识405完成玻璃封盖晶圆300与键合环晶圆400的对准，然后进行硅-玻璃阳极键合。具体地，硅-玻璃阳极键合的具体操作：第一步进行抽真空，键合腔体中气体抽至一定程度并维持至键合结束；第二步进行升温，腔体内温度分三阶段逐渐升至额定温度，温度为400℃；第三步进行加压，两电极对玻璃封盖晶圆300和键合环晶圆400加压至一定压强，并维持到键合结束；第四步进行通电，两电极对玻璃封盖晶圆300和键合环晶圆400加载高压电压，并维持一定时间。在此工艺条件下，可以完成硅-玻璃阳极键合部分的工艺，从而获得盖帽晶圆500。

第五步，制作金属中间层800，利用磁控溅射等工艺在键合环台阶404表面制作包括金属粘结层601和金属键合层602的金属中间层800，通过调整溅射功率和溅射气体流量，维持盖帽晶圆500在一定温度区间，靶材逐渐沉积在键合环台阶404表面形成连续薄膜。通过上述工艺得到的金属中间层800包括金属粘结层601和金属键合层602，其中，金属粘结层601为50nm厚的Cr金属层，金属键合层602为500nm厚的Au金属层。

第六步，制作封装晶圆700，基体晶圆200与上述盖帽晶圆500在真空下通过金属中间层键合进行互连，并在键合温度下激活吸气剂202。在光刻机上利用第一对准标识206、第二对准标识303和第三对准标识405完成基体晶圆200与盖帽晶圆500的对准，以使键合环台阶404结构上的金属中间层800与基体晶圆200的晶圆键合区403紧密接触。具体地，金属中间层键合的具体操作：第一步进行抽真空，键合腔体中气体抽至一定程度并维持至键合结束；第二步进行升温，腔体内温度分三阶段逐渐升至额定温度350℃，并保持一定时间；第三步进行加压，对基体晶圆200和盖帽晶圆500加压至一定压强，并维持到键合结束；第三步激活吸气剂202，键合工艺温度升至一定温度时激活吸气剂202，吸收封装后MEMS密闭腔内残余活性气体。第四步进行退火，待温度升高至额定程度并保持一定时间后，停止加热使晶圆自然冷却，键合结束。在此工艺条件下，完成Au-Au扩散键合部分的工艺，可以获得真空封装的光学MEMS封装晶圆700。其中，玻璃封盖晶圆300、键合环晶圆400和基体晶圆200三者连接共同围成MEMS器件的真空密闭腔701，并提供光学通路。

第七步，晶圆划片处理，分别对晶圆级封装中盖帽晶圆500与基体晶圆200进行切割，即对封装晶圆700进行切割，可以获得独立的MEMS芯片单元，从而实现MEMS器件的封装。

具体地，在第三个实施例中，MEMS器件封装方法的封装流程具体步骤如下：

第一步，制作基体晶圆200，设置MEMS器件201、吸气剂202、晶圆键合区203、金属焊盘204、驱动电路205、第一对准标识206和第一划片槽207结构。在本实施例中，基体晶圆200的晶圆键合区203为金属中间层800，金属中间层800包括金属粘结层601和金属键合层602，其中，金属粘结层601为50nm厚的Ti金属层，金属键合层602为1.5μm厚的Sn金属层。

第二步，制作玻璃封盖晶圆300，玻璃晶圆301通过清洗、匀胶、光刻、显影、刻蚀等步骤进行图形转移；利用光刻胶作为掩膜，通过刻蚀工艺制作第二划片槽302、第二对准标志303结构，从而完成玻璃封盖晶圆300的制备。

第三步，制作键合环晶圆400，首先确定键合环晶圆400的凹槽402、通孔403、键合环台阶404、第三对准标识405的位置；采用清洗、匀胶、光刻、显影将掩模版图形转移到硅晶圆401表面，通过刻蚀工艺制作出键合环晶圆400的凹槽402结构，重复清洗、匀胶、光刻、显影等步骤，通过刻蚀工艺制作键合环晶圆400的通孔403结构和键合环台阶404结构；根据晶圆键合对准要求，在键合环晶圆400中确定第三对准标识405的位置，通过刻蚀工艺制作键合环晶圆400的第三对准标识405，以完成键合环晶圆400的制备。

第四步，制作盖帽晶圆500，首先利用第二对准标识303和第三对准标识405完成玻璃封盖晶圆300与键合环晶圆400的对准，然后进行硅-玻璃阳极键合。具体地，硅-玻璃阳极键合的具体操作：第一步进行抽真空，键合腔体中气体抽至一定程度并维持至键合结束；第二步进行升温，腔体内温度分三阶段逐渐升至额定温度，温度为400℃；第三步进行加压，两电极对玻璃封盖晶圆300和键合环晶圆400加压至一定压强，并维持到键合结束；第四步进行通电，两电极对玻璃封盖晶圆300和键合环晶圆400加载高压电压，并维持一定时间。在此工艺条件下，可以完成硅-玻璃阳极键合部分的工艺，从而获得盖帽晶圆500。

第五步，制作金属中间层800，利用磁控溅射等工艺在键合环台阶404表面制作包括金属粘结层601和金属键合层602的金属中间层800，通过调整溅射功率和溅射气体流量，维持盖帽晶圆500在一定温度区间，靶材逐渐沉积在键合环台阶404表面形成连续薄膜。通过上述工艺得到的金属中间层800包括金属粘结层601和金属键合层602，其中，金属粘结层601为50nm厚的Ti金属层，金属键合层602为2μm厚的Cu金属层。

第六步，制作封装晶圆700，基体晶圆200与上述盖帽晶圆500在真空下通过金属中间层键合进行互连，并在键合温度下激活吸气剂202。在光刻机上利用第一对准标识206、第二对准标识303和第三对准标识405完成基体晶圆200与盖帽晶圆500的对准，以使键合环台阶404结构上的金属中间层800与基体晶圆200的晶圆键合区403紧密接触。具体地，金属中间层键合的具体操作：第一步进行抽真空，键合腔体中气体抽至一定程度并维持至键合结束；第二步进行升温，腔体内温度分三阶段逐渐升至额定温度300℃，并保持一定时间；第三步进行加压，对基体晶圆200和盖帽晶圆500加压至一定压强，并维持到键合结束；第三步激活吸气剂202，键合工艺温度升至一定温度时激活吸气剂202，吸收封装后MEMS密闭腔内残余活性气体。第四步进行退火，待温度升高至额定程度并保持一定时间后，停止加热使晶圆自然冷却，键合结束。在此工艺条件下，完成Cu-Sn焊料键合部分的工艺，可以获得真空封装的光学MEMS封装晶圆700。其中，玻璃封盖晶圆300、键合环晶圆400和基体晶圆200三者连接共同围成MEMS器件的真空密闭腔701，并提供光学通路。

第七步，晶圆划片处理，分别对晶圆级封装中盖帽晶圆500与基体晶圆200进行切割，即对封装晶圆700进行切割，可以获得独立的MEMS芯片单元，从而实现MEMS器件的封装。

可以理解的是，通过刻蚀工艺加工玻璃晶圆301形成玻璃封盖晶圆300，以及通过刻蚀工艺加工硅晶圆401形成键合环晶圆400，通过硅-玻璃阳极键合方式将键合环晶圆400与玻璃封盖晶圆300进行键合可以得到盖帽晶圆500；进而，在键合环台阶404表面制作金属中间层600，通过金属中间层键合方式将盖帽晶圆500与基体晶圆200进行键合可以得到封装晶圆700；沿第一划片槽207和第二划片槽302对封装晶圆700进行切割，可以得到独立的MEMS芯片单元。由于封装晶圆700可以提供MEMS器件的封装腔体和光学通路，因此通过本发明技术方案，既能够实现高气密性、高可靠性和低成本的封装效果，又能够提高MEMS器件的封装效率和封装良率。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本发明权利要求所限定的范围内。