一种用于晶圆级封装的密闭结构及其制造方法_3

文档序号:9836389阅读:来源:国知局
闭结构具有气密性,内部可以为真空或者填充气体。每个半导体器件2的焊垫在所述密闭结构之外,且通过焊垫凸起
16、焊料17电性连接封装基板8上的焊垫或焊垫凸起9ο可选地,焊料17也可省略。
[0038]本申请用于晶圆级封装的密闭结构的实施例一的制造方法包括如下各个步骤:
[0039]第I步,请参阅图2a,在基底晶圆I上制造完成半导体器件2,半导体器件2在基底晶圆I上具有输入输出焊垫。
[0040]第2步,请参阅图2b,采用光刻工艺在基底晶圆I上形成光刻胶材料的墙体13。墙体13优选为负性光刻胶,例如为SU-8光刻胶。墙体13呈环状,包围在每个半导体统器件2的外围。半导体器件2的焊垫在墙体13之外。
[0041]第3步,请参阅图2c,在盖帽晶圆3的表面淀积一层防粘层14。防粘层14例如为氧化娃、氮化娃、氮氧化娃等材料。
[0042]第4步,请参阅图2d,采用旋涂工艺在防粘层14上形成光刻胶或玻璃材质的屋顶15。屋顶15优选为负性光刻胶,例如与墙体13选用相同材料。优选地,再采用光刻和/或刻蚀工艺去除屋顶15的多余部分,以使剩余的屋顶15大致相当于墙体13的外缘尺寸。
[0043]第5步,请参阅图2e,将盖帽晶圆3倒置与基底晶圆I进行晶圆键合,光刻胶材质的墙体13作为键合材料。环形的墙体13与屋顶15连成一体,并在每个半导体器件2的外围形成一个密闭结构。该密闭结构由基底晶圆1、墙体13和屋顶15所组成。半导体器件2的焊垫在该密闭结构之外。在晶圆键合时可根据需要将密闭结构抽成真空或者填充气体。
[0044]第6步,请参阅图2f,采用剥离工艺去除带有防粘层14的盖帽晶圆3。通常盖帽晶圆3未受损坏,还可以重复使用,从而降低成本。
[0045]第7步,请参阅图2g,在基底晶圆I上每个半导体器件2的焊垫上生长与其电性连接的焊垫凸块16,例如采用溅射和/或电镀工艺。
[0046]第8步,请参阅图2h,将基底晶圆I减薄,并切割基底晶圆I得到半导体器件2的单颗芯片。每颗芯片主要包括基底芯片单元Ia及其上的半导体器件2。
[0047]第9步,请参阅图2i,封装基板8上具有焊垫或焊垫凸起9,封装基板8上的焊垫或焊垫凸起9的位置与基底芯片单元Ia上的焊垫凸起16的位置相对应。将基底芯片单元Ia倒装至封装基板8上,基底芯片单元Ia上的焊垫凸起2a与封装基板8上的焊垫或焊垫凸起9通过焊料17进行焊接连为一体。可选地,焊料17也可省略。此时,每个半导体器件2的输入输出焊垫得以电性引出到封装基板8的焊垫或焊垫凸起9。
[0048]第10步,请参阅图2,采用封装材料12将封装基板8上的各部分予以封装,然后再对封装基板8进行切割以得到封装好的半导体器件芯片。常用的封装材料12包括塑料、陶瓷等。
[0049]本申请的实施例一提供了一种新型的用于晶圆级封装的密闭结构,以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。首先,该密闭结构省略了另一片晶圆(盖帽晶圆)的厚度,因此可以减小芯片体积。其次,该密闭结构主要以光刻胶和/或玻璃来制造,工艺简单且成本低廉。再次,该密闭结构的墙体厚度可根据器件性能要求进行调整,适用于小尺寸的芯片。然后,该密闭结构为非金属材料,不会残留有害物质影响周边结构或后续工艺。然后,用于形成密闭结构的盖帽晶圆可以重复使用,从而降低成本。防粘层可用于降低屋顶与盖帽晶圆之间的附着力,便于两者相脱离。然后,该密闭结构省略了晶圆刻蚀、硅通孔技术,可以提高敏感器件的良品率。然后,所采用的晶圆键合属于低温键合,反应温度通常在80至150摄氏度之间,不仅成本很低,而且适用于对高温敏感的半导体器件。但是,某些光刻胶(例如SU-8光刻胶)具有一定的吸水性,某些半导体器件对湿气敏感度很高,则应避免采用具有吸水特性的光刻胶作为密闭结构的侧壁材料。
[0050]请参阅图3,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二。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,所述密闭结构具有气密性,内部可以为真空或者填充气体。每个半导体器件2的焊垫在所述密闭结构之内,且通过接触孔电极6、基底晶圆I底面的焊垫凸起18、焊料17电性连接封装基板8上的焊垫或焊垫凸起9。可选地,焊料17也可省略。
[0051]本申请用于晶圆级封装的密闭结构的实施例二的制造方法包括如下各个步骤:
[0052 ] 第I步,请参阅图3a,采用光刻和刻蚀工艺在基底晶圆I上刻蚀通孔6a。
[0053 ] 第2步,请参阅图3b,将基底晶圆I翻过来,研磨基底晶圆I直至露出通孔6a,例如采用化学机械研磨(CMP)工艺。此时通孔6a贯穿基底晶圆I。
[0054]所述方法第I步中,如果基底晶圆I正置;则在所述方法第2步中,将基底晶圆I倒置。所述方法第I步中,如果基底晶圆I倒置;则在所述方法第2步中,将基底晶圆I正置。
[0055]第3步,请参阅图3c,将基底晶圆I正置,在基底晶圆I上制造完成半导体器件2,半导体器件2的焊垫位于通孔上方。
[0056]第4步,请参阅图3d,将基底晶圆I正置,采用光刻工艺在基底晶圆I上形成光刻胶材料的墙体13。墙体13优选为负性光刻胶,例如为SU-8光刻胶。墙体13呈环状,包围在每个微机电系统器件2的外围。墙体13同时将半导体器件2的焊垫也包围在内。
[0057]第5步,请参阅图3e,在盖帽晶圆3的表面淀积一层防粘层14。防粘层14例如为氧化娃、氮化娃、氮氧化娃等。
[0058]第6步,请参阅图3f,采用旋涂工艺在防粘层14上形成光刻胶或玻璃材质的屋顶15。屋顶15优选为负性光刻胶,例如与墙体13选用相同材料。优选地,再采用光刻和/或刻蚀工艺去除屋顶15的多余部分,以使剩余的屋顶15大致相当于墙体13的外缘尺寸。
[0059]第7步,请参阅图3g,将盖帽晶圆3倒置与基底晶圆I进行晶圆键合,光刻胶材质的墙体13作为键合材料。环形的墙体13与屋顶15连成一体,并在每个微机电系统器件2的外围形成一个密闭结构。该密闭结构由基底晶圆1、墙体13和屋顶15所组成。半导体器件2的焊垫在该密闭结构之内。在晶圆键合时可根据需要将密闭结构抽成真空或者填充气体。
[0060]第8步,请参阅图3h,将键合后的两片晶圆倒置,此时基底晶圆I倒置位于上方,盖帽晶圆3正置位于下方。在通孔6a中形成与半导体器件2的焊垫具有电性连接的接触孔电极6,例如采用溅射和/或电镀工艺。
[0061 ]第9步,请参阅图3i,仍将键合后的两片晶圆倒置,在基底晶圆I的底面(此时在最上方)生长与接触孔电极6具有电性连接的焊垫凸起18。基底晶圆I底面的焊垫凸起18与半导体器件2的焊垫分别位于基底晶圆I的两侧表面,且通过接触孔电极6电性连接。
[0062]第10步,请参阅图3j,采用剥离工艺去除带有防粘层14的盖帽晶圆3。通常盖帽晶圆3未受损坏,还可以重复使用
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