圆片级封装结构及封装方法与流程

文档序号：16999550发布日期：2019-03-02 01:39阅读：1050来源：国知局

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种圆片级封装结构及封装方法。

背景技术：

传统上，ic芯片与外部的电气连接是用金属引线以键合的方式把芯片上的i/o连至封装载体并经封装引脚米实现。随着ic芯片特征尺寸的缩小和集成规模的扩人，i/o的间距不断减小、数量不断增多。当i/o间距缩小到70μm以下时，引线键合技术就不再适用，必须寻求新的技术途径。圆片级封装技术利用薄膜再分布工艺，使i/o可以分布在ic芯片的整个表而上而不仅仅局限于窄小的ic芯片的周边区域，从而解决了高密度、细间距i/o芯片的电气连接问题。

在众多的新型封装技术中，圆片级封装技术最具创新性、最受世人瞩目，是封装技术取得革命性突破的标志。圆片级封装技术以圆片为加工对象，在圆片上同时对众多芯片进行封装、老化、测试，最后切割成单个器什。它使封装尺寸减小至ic片的尺寸，生产成本大幅度下降。圆片级封装技术的优势使其一出现就受到极大的关注并迅速获得巨大的发展和广泛的应用。在移动电话等便携式产品中，己普遍采用圆片级封装型的eprom、ipd(集成无源器件1、模拟芯片等器件。采用圆片级封装的器件门类正在不断增多，圆片级封装技术是一项正在迅速发展的新技术。

目前，mems器件的封装成本最多已经占到了产品总成本的95％，滞后的封装技术与高昂的封装成本严重制约了mems器件的产业化发展，降低封装成本与真空封装技术是目前mems技术研究中急需解决的技术难题，也是实现mems技术最终产业化的重要前提。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种圆片级封装结构及封装方法，采用盖板上通孔实现电信号导出，形成垂直互连，这种电互连较传统的互连具有电连接距离短、密度高、寄生和串扰等效应小的优点。

本发明是这样实现的：

一种圆片级封装结构，包括硅衬底和高阻硅盖板；硅衬底上设有硅可动腔体、金属-硅键合密封环和吸气剂，高阻硅盖板上开有两个通孔，通孔内有pb-sn凸点与硅可动腔体键合。

封装方法如下：

（1）在硅衬底上表面进行光刻并干法刻蚀形成腔体，腔体深度不超过30μm；

（2）双面光刻形成通孔窗口，之后采用深反应离子刻蚀刻蚀出通孔，最后用四甲基氢氧化铵对通孔侧壁进行抛光形成最终电极引出通孔；

（3）在形成通孔的硅表面热氧化生长一层致密的二氧化硅；

（4）在氧化层上溅射ti／au做为电镀种子层，接下来采用选择性电镀工艺制备厚度为1m的金属-硅键合密封环；

（5）金属-硅键合密封环形成后，若要实现真空封装的盖板腔体内生长吸气剂，不用真空封装的可省略这一步；

（6）将高阻硅盖板与加工好的圆片在对位设备上进行预对准，接下来编制键合程序在圆片键合机上实现金属-硅共晶键合；

（7）键合后采用磁控溅射工艺对通孔进行金属化形成凸点下金属层，在下金属层上生长snpb焊层，光刻去除焊盘周围金属；回流形成pb-sn凸点。

步骤（6）中键合温度峰值400℃，峰值温度处维持10～15min。

本技术的优点如下：

1、本技术提供一种圆片级封装结构及封装方法，采用盖板上通孔实现电信号导出，形成垂直互连，这种电互连较传统的互连具有电连接距离短、密度高、寄生和串扰等效应小的优点；

2、本技术金属-硅共晶键合技术通过选用合适的金属或者合成金属可以实现共晶键合，键合温度较低、残余应力小、键合强度较高、气密性好、容易实现图形化且精度高；

3、本技术可使封装成本和体积得到显著降低，同时具有大批量生产的优点，可以广泛应用于多种器件的封装制造中，具备较好的市场应用前景。

附图说明

图1是本技术圆片级封装结构的示意图；

图中：1硅衬底、2硅可动腔体、3金属-硅键合密封环、4高阻硅盖板、5pb-sn凸点、6吸气剂。

具体实施方式

以下结合附图对本技术圆片级封装结构及封装方法作进一步的说明。

如图1所示，一种圆片级封装结构，包括硅衬底1和高阻硅盖板4；硅衬底1上设有硅可动腔体2、金属-硅键合密封环3和吸气剂6，高阻硅盖板4上开有两个通孔，通孔内有pb-sn凸点5与硅可动腔体2键合。