一种用于晶圆级封装的密闭结构及其制造方法_2

文档序号:9836389阅读:来源:国知局
凸块作为第二保护环。将第一焊料凸块、第一保护环分别对应粘合安装在第二焊料凸块、第二保护环上。最终,微机电元件位于由两块晶圆作为两个底面、由第一保护环和第二保护环作为侧壁的密闭结构中。第一焊料凸块、第二焊料凸块和金属导体柱将微机电元件的输入输出焊垫引出到封装晶圆外侧。在第二实施例中,所述封装装置包括基板和封装晶圆,微机电元件制作在封装晶圆上,其余与第一实施例相同。该文献以金属材料的焊料凸块与两片晶圆一起构成晶圆级封装的密闭结构,工艺较为复杂且成本较高,还需要用到硅通孔技术进行引线。
[0020]公开号为CN101123231A、公开日为2008年2月13日的中国发明专利申请公开了一种微机电系统的晶圆级芯片尺寸封装结构与制造方法,并提供了两个实施例。在第一实施例中,所述封装结构包括微机电系统晶圆和保护外盖。在微机电系统晶圆上制作有微机电系统,并设置有焊垫。在保护外盖上由苯并环丁烯(BCB)通过光刻工艺形成空腔壁。空腔壁压合在焊垫上,使得微机电系统位于由两块晶圆作为两个底面、由空腔壁和焊垫作为侧壁的密闭结构中。与焊垫侧面接触的外引线将微机电系统的输入输出焊垫引出到微机电系统晶圆外侧。在第二实施例中,在保护外盖上由玻璃胶通过丝网印刷工艺形成空腔壁,其余与第一实施例相同。该文献以高分子材料的空腔壁与两片晶圆一起构成晶圆级封装的密闭结构,并且引线结构较为复杂,工艺步骤较多且成本较高。
[0021]公开号为CN101533832A、公开日为2009年9月16日的中国发明专利申请公开了一种微机电系统器件与集成电路的集成芯片与集成方法。所述集成芯片包括:在第一衬底上生成的微机电系统器件、环绕微机电系统器件生成的第一封装环、在第二衬底上生成的与微机电系统器件相对应的集成电路、环绕集成电路生成且与第一封装环融合对接的第二封装环。最终,微机电系统器件和集成电路一起位于由两块衬底作为两个底面、由第一封装环和第二封装环作为侧壁的密闭结构中。微机电系统器件和集成电路之间形成有必要的电学连接,而对外的电学连接则由第一衬底或第二衬底的通孔引出。该文献也是以金属材料的封装环与两片晶圆一起构成晶圆级封装的密闭结构,工艺较为复杂且成本较高,也需要用到硅通孔技术进行引线。

【发明内容】

[0022]由以上记载可知,现有方案均是采用晶圆键合方式,以金属材料或高分子材料作为键合材料来形成用于晶圆级封装的密闭结构。所述密闭结构均以两片晶圆作为两个底面、以金属材料或高分子材料作为侧壁,其制造成本较高、工艺较复杂。本申请所要解决的技术问题提供一种可用于半导体器件的晶圆级封装的密闭结构,通过特殊的结构设计来降低工艺成本、减少工艺步骤,同时提供易于实现的引线方案。
[0023]为解决上述技术问题,本申请用于晶圆级封装的密闭结构是在基底晶圆上制造半导体器件,并在基底晶圆上的各个半导体器件外围以光刻胶形成环形的墙体,还在墙体上方接合有光刻胶或玻璃材质的屋顶,所述基底晶圆、墙体和屋顶构成密闭结构将各个半导体器件包围在内。
[0024]本申请用于晶圆级封装的密闭结构的制造方法之一是:首先在基底晶圆上制造完成半导体器件,半导体器件在基底晶圆上具有输入输出焊垫;然后在基底晶圆上形成光刻胶材料的墙体,墙体呈环状包围在每个半导体器件的外围;半导体器件的焊垫在墙体之外;然后在盖帽晶圆的表面淀积一层防粘层,并在防粘层上形成光刻胶或玻璃材质的屋顶;然后将盖帽晶圆倒置与基底晶圆进行晶圆键合,墙体与屋顶连为一体并在每个半导体器件的外围形成一个密闭结构;半导体器件的焊垫在该密闭结构之外;然后剥离掉带有防粘层的盖帽晶圆;然后在基底晶圆上每个半导体器件的焊垫之上生长焊垫凸块;然后将基底晶圆切割得到每个半导体器件的芯片;然后将半导体器件的芯片倒装至封装基板上,芯片上的焊垫凸起与封装基板上的焊垫或焊垫凸起通过焊接连为一体;最后采用封装材料将封装基板上的各部分予以封装,再对封装基板进行切割以得到封装好的半导体器件芯片。
[0025]本申请用于晶圆级封装的密闭结构的制造方法之二是:首先在基底晶圆上刻蚀通孔,再将基底晶圆翻过来研磨使通孔贯穿基底晶圆;然后在基底晶圆上制造完成半导体器件,半导体器件的输入输出焊垫位于通孔上方;然后在基底晶圆上形成光刻胶材料的墙体,墙体呈环状包围在每个半导体器件的外围;然后在盖帽晶圆的表面淀积一层防粘层;然后在防粘层上形成光刻胶或玻璃材质的屋顶;然后将盖帽晶圆倒置与基底晶圆进行晶圆键合,墙体与屋顶连为一体并在每个半导体器件的外围形成一个密闭结构;然后在通孔中形成与半导体器件的焊垫具有电性连接的接触孔电极;然后在基底晶圆底面形成与接触孔电极具有电性连接的焊垫凸起;然后剥离掉带有防粘层的盖帽晶圆;然后将基底晶圆切割得到每个半导体器件的芯片;然后将半导体器件的芯片正装至封装基板上,芯片底面的焊垫凸起与封装基板上的焊垫或焊垫凸起通过焊接连为一体;最后采用封装材料将封装基板上的各部分予以封装,再对封装基板进行切割以得到封装好的半导体器件芯片。
[0026]与现有的用于晶圆级封装的密闭结构相比,本申请仅使用一片晶圆作为一个底面,以光刻胶作为侧壁,以光刻胶或玻璃作为另一个底面来构成密闭结构,这将显著地减小封装后的体积,并能降低封装成本。
[0027]与现有的用于晶圆级封装的密闭结构的制造方法相比,本申请主要采用光刻和/或旋涂工艺来制作密闭结构,工艺成熟,能够精确控制密闭结构的墙体厚度,还可重复利用盖帽晶圆从而降低生产成本。
【附图说明】
[0028]图1是现有的用于晶圆级封装的密闭结构的示意图。
[0029]图1a至图1h是现有的用于晶圆级封装的密闭结构的制造方法的各步骤示意图。
[0030]图2是本申请用于晶圆级封装的密闭结构的实施例一的示意图。
[0031]图2a至图2i是本申请的密闭结构的实施例一的制造方法的各步骤示意图。
[0032]图3是本申请用于晶圆级封装的密闭结构的实施例二的示意图。
[0033]图3a至图31是本申请的密闭结构的实施例二的制造方法的各步骤示意图。
[0034]图4a至图4b是本申请的密闭结构的实施例二的制造方法(变形)的各步骤示意图。
[0035]图5是本申请用于晶圆级封装的密闭结构的实施例三的示意图。
[0036]图中附图标记说明:I为基底晶圆;Ia为基底芯片单元;2为半导体器件;3为盖帽晶圆;3a为盖帽芯片单元;4a为保护凸起;4b为连接凸起;5为键合材料;6为接触孔电极;6a为通孔;7为盖帽晶圆上的焊垫凸起;8为封装基板;9为封装基板上的焊垫或焊垫凸起;10为粘合剂;11为金属线;12为封装材料;13为墙体;14为防粘层;15为屋顶;16为基底晶圆正面的焊垫凸起;17为焊料;18为基底晶圆底面的焊垫凸起。
【具体实施方式】
[0037]请参阅图2,这是本申请用于对半导体器件进行晶圆级封装的密闭结构的实施例一。在基底晶圆I上具有多个半导体器件2,所述半导体器件2包括MEMS器件以及除MEMS器件以外的IC器件。每个半导体器件2的外围都由墙体13形成环形侧壁,环形侧壁又接合屋顶
15。切割基底晶圆I后得到基底芯片单兀la。基底芯片单兀la、墙体13和屋顶15便构成了保护每个半导体器件2的密闭结构。其中,墙体13为光刻胶材料,屋顶15为光刻胶或玻璃材料,因此仅使用光刻工艺和/或旋涂工艺就可以制造。优选地,所述密
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