Mems芯片集成的封装结构及封装方法_2

文档序号:9856626阅读:来源:国知局
键合之后的结构示意图;
[0027]图4为本发明实施例1中在键合之后的ASIC芯片第一表面进行塑封的结构示意图;
[0028]图5为本发明实施例1中将塑封后的ASIC芯片第二表面减薄后的结构示意图;
[0029]图6为本发明实施例1中在减薄后的ASIC芯片第二表面对应第一表面焊垫位置进行切割并暴露出焊垫的结构示意图;
[0030]图7为本发明实施例1中在暴露出焊垫的ASIC芯片第二表面整面铺设绝缘层,并暴露出焊垫的结构示意图;
[0031 ]图8为本发明实施例1中在绝缘层上形成金属重布线的结构示意图;
[0032]图9为本发明实施例1中在金属重布线上铺设防焊层,并预留出焊盘位置的结构示意图;
[0033]图10为本发明实施例1在预留出的焊盘位置形成焊球后形成的EMS芯片集成的封装结构的示意图;
[0034]图11为本发明实施例1中ASIC芯片的尺寸大于MEMS芯片的尺寸封装后的俯视结构图;
[0035]图12为本发明实施例2中ASIC芯片结构示意图;
[0036]图13为本发明实施例2中将ASIC芯片的焊垫的电性扇出至一临时键合基板上的结构示意图;
[0037]图14为本发明实施例2中将MEMS芯片与ASIC芯片键合之后的结构示意图;
[0038]图15为本发明实施例2中ASIC芯片的尺寸小于MEMS芯片的尺寸封装后的俯视结构图。
[0039]结合附图做以下说明[0040 ]I 一 MEMS芯片101——焊料凸点
[0041 ]2—ASIC 芯片201—焊垫
[0042]202—第一表面203—第二表面
[0043]3 一塑封层4 一重布局金属线路
[0044]5—开口6—绝缘层
[0045]7—金属重布线8—防焊层
[0046]9 一焊料凸点10—临时键合基板
【具体实施方式】
[0047]为了能够更清楚地理解本发明的技术内容,特举以下实施例详细说明,其目的仅在于更好理解本发明的内容而非限制本发明的保护范围。为方便说明,实施例附图的结构中各组成部分未按正常比例缩放,故不代表实施例中各结构的实际相对大小。
[0048]实施例1
[0049]如图11和12所示,一种MEMS芯片集成的封装结构,包括MEMS芯片1、ASIC芯片2,所述MEMS芯片是封装完成后的单颗芯片,且MEMS芯片正面上具有焊料凸点101,所述ASIC芯片具有第一表面202和与其相对的第二表面203,所述第一表面含有焊垫201,所述焊垫的电性通过重布局金属线路导出至与需要键合的MEMS芯片的焊料凸点相对应的位置,所述MEMS芯片的正面与所述ASIC芯片的第一表面通过所述焊料凸点与所述重布局金属线路键合,所述MEMS芯片、所述重布局金属线路和所述ASIC芯片的第一表面通过塑封层包覆;所述ASIC芯片第一表面焊垫的电性通过金属互连结构导出至第二表面上。本实施例中,ASIC芯片的平面尺寸大于MEMS芯片的平面尺寸,参见图11,即所述ASIC芯片的焊垫之间的间距大于所述MEMS芯片的焊料凸点之间的间距,所述重布局金属线路向内导出至与所述MEMS芯片的焊料凸点相对应的位置。
[0050]优选的,所述塑封层的长度和单颗ASIC芯片封装体的长度相同,塑封层的高度高于MEME芯片背面一定距离。
[0051]优选的,所述ASIC芯片第一表面焊垫的电性通过金属互连结构导出至第二表面上的结构是:所述第二表面形成有暴露所述焊垫的开口 5,所述开口及所述第二表面上形成有暴露焊垫的绝缘层6,所述绝缘层上形成有将所述焊垫的电性引至所述第二表面上的金属重布线7,所述金属重布线上形成有用于防止所述金属重布线氧化或腐蚀的防焊层8,所述防焊层上形成有电连接所述金属重布线的若干焊料凸点9。
[0052]优选的,所述焊料凸点为焊球或金属凸点。
[0053]优选的,所述塑封层的材质为聚合物或膜。
[0054]优选的,所述ASIC芯片的焊垫之间的间距大于所述MEMS芯片的焊料凸点之间的间距时,所述重布局金属线路向内导出至与所述MEMS芯片的焊料凸点相对应的位置;所述ASIC芯片的焊垫之间的间距小于所述MEMS芯片的焊料凸点之间的间距时,所述重布局金属线路向外扇出至与所述MEMS芯片的焊料凸点相对应的位置。
[0055]作为一种优选实施例,如图1-图12所示,本发明MEMS芯片集成的封装结构的制作方法,包含如下步骤:
[0056]步骤1、参见图1,提供一封装后的MEMS芯片I,所述MEMS芯片的正面含有焊料凸点101;焊料凸点可以为焊球或金属凸点。作为一种优选实施例,图1示出了焊料凸点为焊球的情形。
[0057]步骤2、参见图2,提供一 ASIC芯片2,所述ASIC芯片具有第一表面202和与其相对的第二表面203,所述第一表面含有焊垫201,在所述第一表面制作重布局金属线路4,将所述焊垫的电性导出至与需要键合的MEMS芯片上焊料凸点相对应位置;具体实施时,ASIC芯片上的重布局金属线路的材料可以是铝、铜、镍、靶、金中的一种或多种,形成重布局金属线路的方法为真空蒸镀法、物理气相沉积法等。
[0058]步骤3、参见图3,将所述MEMS芯片的正面与所述ASIC芯片的第一表面通过所述焊料凸点与所述重布局金属线路的键合;
[0059]优选的,所述焊料凸点与所述重布局金属线路的键合通过在键合部位形成金属柱进行键合。
[0060]优选的,所述金属柱形成于所述MEMS芯片的焊料凸点位置或形成于所述ASIC芯片上焊垫对应的重布局金属线路上。
[0061 ]优选的,利用锡回流的方式对所述MEMS芯片、所述ASIC芯片进行键合。
[0062]步骤4、参见图4,在所述ASIC芯片含有焊垫的第一表面形成塑封层3,使该塑封层包覆住所述MEMS芯片和所述重布局金属线路;具体实施时,塑封层将ASIC芯片含有焊垫的第一表面、分布于其上的重布局金属线路、MEMS芯片及其焊料凸点塑封起来,并使塑封层的高度不低于MEMS芯片的背面。
[0063]优选的,所述塑封层的材料可以是环氧树脂或者塑封胶等可以用来塑封的材料。
[0064]步骤5、将所述ASIC芯片第一表面的焊垫电性通过金属互连结构导出至第二表面上;金属互连结构的形成步骤如下:
[0065]首先,参见图5和图6;对键合后的ASIC芯片的第二表面进行减薄,在所述第二表面上形成暴露ASIC芯片第一表面的焊垫的开口 5,具体实施时,减薄的方式可以是化学机械抛光,也可以是等离子体刻蚀或化学刻蚀,还可以是化学机械抛光、等离子体刻蚀与化学刻蚀之间的组合工艺。使焊垫暴露出来的方式可以是利用切割工艺,也可以使用蚀刻的方式使焊垫的一部分或者全部暴露出来,还可以使两者相结合。作为一种优选实施例,本发明通过一定的切割工艺从对应于ASIC芯片第一表面焊垫的第二表面开始,终止于对应第一表面的焊垫位置进行切割,使ASIC芯片的焊垫暴露出来。切割不穿透焊垫,较优的可以停留在焊垫表面。
[0066]然后,参见图7,在开口及第二表面上形成暴露焊垫的绝缘层6,该绝缘层材料可以是氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或者绝缘树脂。绝缘层的制备可以是低温化学汽相沉积,聚合物喷涂,聚合物旋涂等方法。
[0067]接着,参见图8,在所述绝缘层上形成将所述焊垫的电性引至所述第二表面上的金属重布线7,金属重布线的形成过程包括在绝缘层上沉积种子金属层、涂胶、光刻、曝光、显影、电镀、去胶,种子层刻蚀等工艺;或在绝缘层上整面沉积种子金属层,在种子金属层上光刻暴露出金属重布线图形,在暴露金属重布线图形上电镀/化镀方式形成金属线路,最后去除图形外的种子金属层,形成金属重布线。金属重布线的材料是镍,镍磷,银,铜,钴,金,钯中的一种或几种。
[0068]最后,参见图9和图10,在所述金属重布线上形成用于防止所述金属重布线氧化或腐蚀的防焊层8,并在该防焊
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