用于mems器件的薄盖的制作方法

用于mems器件的薄盖的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种器件，所述器件包括：基体基板(700)，所述基体基板具有安装于所述基体基板的微型的部件(702)。合适地所述器件设置有引线元件(704)，其用于向所述部件(702)传导信号和从所述部件(702)传导信号。所述器件还包括间隔构件(706)，其也能够用作用于上下传导信号的传导结构。还有玻璃材料的盖结构(708)，其设置在所述基体基板(700)的上方并优选地通过共晶接合经由所述间隔构件(706)与所述基体基板(700)接合，其中所述盖结构(708)包括通孔(710)，所述通孔(710)包括用于提供贯穿所述盖结构的电连接的金属。可以在将玻璃加热至软化且施加压力下，通过涉及将针压至玻璃中的预定深度的冲/压方法来制备通孔。然而，例如钻孔、蚀刻、喷丸的其它方法也是可行的。
【专利说明】
用于MEMS器件的薄盖
技术领域
[0001] 本发明设及MEMS工程，特别地，设及提供一种具有基板（晶片(wafer))贯通互联 (通孔)的、由诸如玻璃等的高阻抗材料制成的薄盖结构。
【背景技术】
[0002] 对于MEMS结构和器件中的RF(Radio Frequency(射频））应用，支撑结构的介电性 能极其重要，并且期望消除忍片或晶片上的相邻部件或元件之间的"串扰(cross-talk)"， 其中忍片或晶片上设置有正在讨论的部件。另外，渗透常数(permeability constant)是控 制基板与部件之间的联接的重要因素。
[0003] 用于建立MEMS结构和器件的最常使用的材料是娃，娃是具有相对高的介电常数的 材料。
[0004] 然而，娃通常是渗杂的，W提高导电性，如此，导电性将导致诸如增加损失和非线 性影响等的负面影响。
[0005] 在RF应用和电容测量两者中，杂散电容是最重要的负面因素，并且传统的娃加工 将固有地导致运种问题。
[0006] 现有技术
[0007]
【申请人】自己的瑞典专利申请No. 1251236-4设及一种在玻璃基板中制备金属通孔 的方法。
[000引台湾半导体制造公司已经在2013年12月9日至11日在华盛顿举办的国际电子器件 会议(IEDM)(演讲号：13.4)上介绍了一种制备具有被金属化的通孔的玻璃中介层的方法。

【发明内容】

[0009]鉴于在上面讨论的应用中使用娃的缺点，发明人已经基于将诸如玻璃等的高阻抗 材料作为结构的基材而设计出一种新的结构，W及用于制备该新的结构的必要特征的方 法。根据本发明的方法的优点在于，能够将盖制备得非常薄。
[0010]本发明在所附方案中限定。
[0011] 具体地，公开了一种制备具有盖结构的微型器件的方法，该方法包括W下步骤:提 供基体基板，微电子部件和/或微机械部件安装或集成在所述基体基板上;提供玻璃材料、 即非晶（即，无定形)材料的盖基板，其中所述玻璃材料在被加热时朝向液态玻璃化转变，优 选地，所述玻璃材料为选自borof Ioat玻璃、石英、金属合金、离子烙体、AlOx和聚合物的材 料;在所述盖基板中制备具有预定深度的微型的凹陷;使所述盖基板中的凹陷金属化;设置 贯穿所述盖基板的电连接;将所述基体基板与所述盖基板接合在一起，使得所述基体基板 上的部件与所述盖基板中的被金属化的凹陷之间存在电接触。盖晶片中的材料应当具有与 其它晶片匹配的CTE(Coefficient of Thermal E邱ansion(热膨胀系数）），W便避免热失 配和机械应力问题。
[0012] 可选地，在使所述微型的凹陷金属化之后、但在制备贯穿所述盖基板的电连接之 前，使所述基体基板与所述盖基板的制备所述微型的凹陷的一侧合适地接合。可选地，在使 所述微型的凹陷金属化之后、并在制备贯穿所述盖基板的电连接之后，使所述基体基板与 所述盖基板的制备所述微型的凹陷的一侧的相反侧接合。
[0013] 优选地，设置电连接包括在所述盖基板的制备所述微型的凹陷的一侧的相反侧使 所述盖基板变薄，并且露出所述微型的凹陷中的金属。可W在金属露出之前停止所述变薄， 制备用于使所述金属露出的开口，并且使所述开口金属化，W提供接触并使所述贯穿连接 部气密密封。
[0014] 合适地，本方法还包括，通过在加热和压力下将从支撑基板突出的多根针冲或压 入玻璃晶片来制备所述微型的凹陷。在制备所述凹陷之后，W在玻璃中留下孔的方式立即 一起移除所述针及其支撑基板。可选地，在制备所述凹陷之后将所述金属/金属化的针留在 玻璃材料中，W在玻璃中留下被金属填充或部分填充的孔的方式仅移除所述支撑晶片。
[0015] 还公开了一种器件，所述器件包括:基体基板，所述基体基板具有安装于所述基体 基板的微型的部件；引线元件，其用于向所述部件传导信号和从所述部件传导信号；间隔构 件，其也能够用作用于上下传导信号的传导结构;玻璃材料的盖结构，其设置在所述基体基 板的上方并优选地通过TC(热压缩(Thermo CompreSSion))或共晶接合经由所述间隔构件 与所述基体基板接合，其中所述盖结构包括通孔，所述通孔包括用于提供贯穿所述盖结构 的电连接的金属。优选地，所述部件为MEMS或CMOS部件。
[0016] 进一步的实施方式在从属方案中限定。
【附图说明】
[0017] 图1示出能够利用所公开的方法得到的结构的示例；W及 [001引图2a-l示出加工顺序的不同实施方式；
[0019]图3a-c示出制备微型凹陷的方法；
[0020] 图3d-f示出用于完成器件的加工步骤；
[0021] 图3g-i示出图3a-c所示的加工的实施方式；
[0022] 图4a-b示出如何设置通孔的实施方式；
[0023] 图5a-c示出制备微型凹陷的方法的进一步实施方式；
[0024] 图6a是器件的概略图；
[0025] 图化是盖包括用于提供收纳部件用的凹部的实施方式；
[0026] 图7示出用于提供收纳部件用的腔的可选实施方式；
[0027] 图8示出用于制备凹入的接触用焊盘的【具体实施方式】的加工顺序；W及 [002引图9示出实施例中说明的加工顺序。
【具体实施方式】
[0029] 为了本申请和发明的目的，术语"玻璃"应当被宽泛地理解和广义地定义，并且除 了传统的二氧化娃玻璃W外，还包括具有非晶（即，无定形)结构并在被加热时朝向液态玻 璃化转变的所有固体。在该广义方面，玻璃可W由如下完全不同种类的材料制成： borof Ioat玻璃、石英、金属合金、AlOx和聚合物。
[0030] 另外，与半导体工业中已知的术语一样，当使用术语"基板"时，应当认为其包含整 个晶片，W及能够如本文所述地被加工的其它种类的不同尺寸的结构。
[0031] 对于特定的方面和应用，所谓的borofloat玻璃是适当的，对于其它应用，石英材 料是优选的。
[0032] 用于RF应用的材料的重要性能在于，该材料是高阻抗的并呈现低的介电常数。
[0033] 在图1中，示出（不是按比例地示出）了根据本发明制备的器件（即，MEMS器件10)的 实施方式，MEMS器件10包括供部件14设置的基板12,部件14具有自由悬吊或悬伸元件或者 膜，即部件14具有可W为例如RF开关、谐振器、惯性传感器或压力传感元件等的可动构件 16。部件14被封入在腔中，根据应用，该腔可W具有采用真空形式的气氛或所选压力的惰性 气体。该封入通过诸如共晶接合、焊接或热压缩等的金属接合技术形成，其中接合件19被形 成为包围正在讨论的部件14的闭环，由此形成真空气密密封。
[0034] 还示出了接合结构18,接合结构18形成基板-基板电互连并还能够用作器件的支 撑结构和/或间隔结构。
[0035] 盖结构20为具有在本文中称作通孔的电贯穿连接部（electrical through connection)22的玻璃基板（晶片）（如本文W上所定义的），电贯穿连接部22实质上为延伸 贯穿玻璃基板的凹部或孔。W下将详细公开制作运些通孔的示例。通孔在其内壁上具有金 属覆盖层(metal coating)24,金属覆盖层24与位于玻璃基板20的上表面（当在图中观察 时）的接触用焊盘26的扇入/扇出线(fan in/out wire)连接。
[0036] 所示的盖基板结构的最终厚度可W低至30皿，尽管50皿-100皿是优选的，但是迄 今为止，运在现有技术中还达不到。
[0037] 通常，根据本发明制备的器件包括设置具有被称作通孔的贯穿连接部的盖基板。 通孔自身能够W多种方式制备，并且用于制备通孔的方法不是本发明概念的一部分，尽管 运些方法中的一些方法被认为自身有创造性。
[0038] 因而，在示出实施方式的图2a-h中，图（图被示出为贯通结构的截面）中示出了方 法的更普遍的方面。在运些图中，为了简便，未示出用于收纳部件的腔，但是应当理解，通常 需要该腔，稍后说明示出该腔的实施方式。
[0039] 在图2a中，为了制备盖，适当地设置（如本文W上所定义的）玻璃材料的基板（晶 片)200。在图化中，通过诸如钻孔、喷丸(blasting)、研磨、蚀刻、激光处理、将针压入基板等 的任意适当的方法或运些方法的组合，在玻璃基板中制备孔202(-般意义上，孔202无需为 圆形，在原理上，甚至可W为长形的槽）。
[0040] 参见图2c，通过诸如锻覆、喷墨打印、蒸锻、瓣射等的任意适当的方法或运些方法 的组合，使孔中的壁206金属化。由于锻覆对本领域技术人员是熟知的，所W本文不对其进 行讨论。
[0041] 现在，存在两个可用于后续加工的选择。
[0042] 第一选择为设置图2d的部件基板204(具有一些MEMS结构（未示出）的半导体晶 片），其中部件基板204与玻璃接合，W便提供部件与被金属化的通孔之间的接触，如果必要 的话，通过设置适当的引线结构(未示出）来提供部件与被金属化的通孔之间的接触。然后， 在图化中，例如通过磨削、蚀刻、抛光或其组合，使盖基板200从制备通孔的一侧的相反侧变 薄。
[0043] 再次，在该选择中，存在如下两个进一步选择:能够使玻璃盖基板比图2e所示的进 一步变薄、使得显露出位于通孔底部的金属（未示出），或者如图2e所示地有间隔地在通孔 上方停止磨削。然后，在图2f中，在通孔所在位置处局部地执行蚀刻(湿法或干法蚀刻)或研 磨，W设置用于使金属露出的小的开日208。在图中，运些开日被示出为"漏斗"结构、即渐缩 或倾斜结构，但是还可W将它们设置为具有实质上竖直的侧壁的孔。在图2g中，使运些开口 金属化，优选地，W提供气密密封的方式向运些开口填充金属209。然而，仅覆盖开口的侧壁 是足够的。此后或在使孔208金属化的同一步骤中，能够制备用于引线等的接触部，但是运 本身不是本发明的一部分，并且运里将不作进一步说明。然而，在相关的优选实施方式中， 运在某些细节上会被详细说明。
[0044] W下参照图5的【具体实施方式】进一步详细说明制备开口 208的加工。
[0045] 如所提及的，可选地，能够一直变薄直至通孔中的金属为止，运要求非常精确地限 定通孔的深度，而运是难W实现的。
[0046] 回到在图2c中的步骤之后的可选方案（即，将部件基板204与盖基板200接合），代 替在孔已经被金属化之后将部件基板204与盖接合，在图化中，可W在已经如上所述完成通 孔之后进行接合。然而，在该情况下，出于操作的目的，需要临时承载晶片211。
[0047] 在通过使用针来制备通孔(将稍后说明）的一个实施方式中，该临时承载件将由该 加工自动地提供。否则，如果例如使用钻孔或蚀刻来制备孔，则必须将如图化所示的实际 (real)临时承载件211安装至盖基板。运是可行的，但由于运会增加方法的加工步骤、会不 经济，所W并非是优选的。
[0048] 在另一实施方式中，如图2i-l中示意性示出的，使用冲或压工序来在盖基板中设 置通孔，其中冲或压工序使用针来进行。
[0049] 因而，如图2i所示，使用位于用作临时承载件的基板212上的包括多根针214的针 母体(needle matrix)。优选地，针由娃或金属或者金属与娃的组合在娃晶片上制成。用于 制备运种针的方法是已知的，本文将不对其进行讨论。在图2i中，使玻璃材料的基板200加 热软化，并将针214压入玻璃材料。接下来，磨削玻璃基板200,使得露出针的娃。合适地，还 磨掉针尖的一部分，W留下如图2j所示的结构。
[0050] 现在，使部件MEMS或半导体基板200与盖基板204接合。在部件基板204接合之后， 蚀刻掉娃材料(即，具有其针214的基板200)并留下图化所示的结构、即MEMS基板204与具有 空的通孔215的盖200。
[0051 ]在接下来的步骤中，在图21中，通过例如锻覆的适当方法使通孔215金属化，W在 通孔内侧的壁上提供金属覆盖层216。W运种方式，通过盖200确保了电连接。
[0052] 在可选的实施方式中，可W在将母体压入玻璃基板之前使针214金属化(未示出）。 如此，当在已经将针压入玻璃基板之后选择性地蚀刻掉娃时，针上的金属将留在孔中。在该 实施方式中，于是将不需要单独的通孔的金属化。
[0053] 然而，最终结果将与图21中的结构相同。
[0054] 可选地，仅蚀刻掉针承载件材料，而将针自身保留在孔中（未示出）。从加工的观点 出发，由于所得到的晶片基本上是平面的且不存在可能导致加工问题的空隙，所W运是有 利的。
[0055] 参照图3a-f所示的加工顺序说明根据本发明的用于制备器件的方法的一个实施 方式，其采用了基于针制备孔的方法。所制备的部件为RF开关，然而当然的是，本方法的普 遍方面不限于此。
[0化6] 在图3a中，设置娃基板300,在娃基板300上或娃基板300中形成尖且实质上为锥形 的70皿-100皿高的娃针302,娃针302通过DRIE和/或KOH蚀刻制成，或者形成通过锻覆制作 而成的纯金属针，结果是得到承载件300和从承载件300突出的针302。能够通过如下方式W 多种方式构造针:使用例如KOH蚀刻、DRIE蚀刻，或者通过将金属电锻在限定针的娃或聚合 物模具结构中。
[0057] 参见图3b，设置在升高的溫度时具有适当软化性能的厚度为300WH-500WI1的玻璃 基板304，在大约650°C的溫度和力(〉IOkN)的作用下将针压入或冲入该玻璃基板。玻璃可W 为所谓的borof Ioat玻璃(具有诸如Na等的离子的棚憐基玻璃），borof Ioat玻璃为购自计划 光学公司(Planoptik)、肖特公司（Schoot)、康宁公司（Corning)、豪雅公司巧oya)及其它公 司的商标名为Borofloat够、Pyrex饭等的玻璃。
[0058] 当已经将针向下压在玻璃中时，可W通过折断来将承载件简单地移除，然后蚀刻 掉残留在玻璃中的针302。蚀刻掉整个结构（即，基板和针)是可行的。
[0059] 如果使用冲压方法，则针正好被压入玻璃，并且此后在同一工序中直接与玻璃分 离，由此在玻璃中留下凹陷306。由此，在随后的加工步骤中无需移除任何残余的娃。
[0060] 如果需要移除娃，则通过TMAH/K0H/磨削/抛光或其组合来适当地进行，W产生与 图3c所示的结构一样的结构。
[0061] 接下来，如图3d所示，通过提供使用合适的光刻的锻覆掩模(未示出），在凹陷306 中的壁上锻覆例如Cu或Au的金属308,并且在同一锻覆步骤中，还合适地设置接触用焊盘 310。还设置用于提供接合和密封支架和电接触部的金属结构。金属可W为例如AuSnXuSn 等的锡(Sn)基焊料合金或用于TC接合的例如AuXu、Al等的纯金属或运些的组合。
[0062] 图3d所示的结构为最后将形成最终产品的盖结构的中间结构307。
[00创接下来，参见图3e，将WRF开关312示例的MEMS部件建立在由娃或玻璃合适地制成 的部件基板305上，由于该部件仅是示例性的且是现有技术，所W将不对其细节进行讨论。
[0064] 还利用本领域技术人员已知的方法制备Ni/Au接触用焊盘和密封环。将图3e中的 结构称作功能部件结构。
[0065] 将图3d中的中间盖结构翻至并利用已知的对准技术对准地定位在图3e中的功能 部件结构上。
[0066] 使用热和压力，借助于设置于各结构的接合材料，通过共晶接合或TC接合或运些 的组合使运两个结构接合在一起。
[0067] 然而，如上已经示出的，应当注意，还可W使用诸如热压缩或焊接等的其它接合方 法。
【申请人】自己的WO 2010/059118中说明了运些方法，将其全部内容并入本文。
[0068] 简言之，通过热压缩或焊接来实现盖结构与另一基板的典型接合，并且必须设置 接合用焊盘。
[0069] 特别地，还要求提供密封结构，W便能够使盖对位于盖内部的部件提供气密密封。
[0070] 为了实现运方面，晶片在正面侧被覆盖有通过例如层叠而施加的抗蚀膜，并且孔 和区域向上开口，W提供限定接合用焊盘/接合/密封结构的掩模。然后，通过例如电锻借助 掩模施加堆叠的金属层结构。该结构由Ni的第一层、Au的第二层和Sn的最后层适当地构成， 然而该结构由诸如4旨5]1、化5]1、4旨化5]1、？65]1等的提及的几个其它焊料合金适当地构成也是 可行的。
[0071] 通过W上公开的方法确保了晶片通孔的气密密封。
[0072] 通过磨削和/或蚀刻使玻璃基板304变薄，W露出凹陷306中的金属308。通过进一 步适当的掩模和锻覆，在玻璃盖上设置接触部314,从而形成如图3f所示的包括密封的腔且 具有金属通孔的玻璃盖的结构，该结构具有用于RF应用的优异性能。
[0073] 然而，通常难W控制通孔的深度，结果，由于某些通孔将比其它通孔先露出，因此 如上所述的磨削W使金属露出不总是可行的。因此，可选地，参见图4a，可W仅使玻璃变薄 至如下程度:在通孔上方留下lOwn-30皿的玻璃材料。然后，通过磨削和/或湿法HF蚀刻打开 接触孔416,在图4b中，将如此形成的凹陷金属化，W形成接触用焊盘418。后一过程不具体 到W上实施方式，而是能够用在本文所述的一般方法的任意实施方式中。
[0074] 在通过将针压入玻璃材料来制备凹陷的过程中，如在图3a-c中，被移位的材料将 不可避免地必须去到某处，并且发生的是，在基板的表面的由针320生成的孔的周围将会产 生微小的"隆起"316。运示出在图3g中，但不是按比例示出的。
[0075] 该影响可能会在平面性为期望性能的诸如金属化和接合步骤等的随后加工中产 生问题。因此，在优选的实施方式中，参见图化，基板被预处理成在基板中设置凹部318。运 些凹部将在针被压入基板材料时收纳隆起，由于隆起材料将不延伸至外场(field)(即，基 板表面319的周围）上方，因而至少在足够程度上确保了基板的平面性。
[0076] 运示出在图3i中，图3i为基板及其凹部318的一部分的放大图，示出了针320在其 被压入基板304的过程期间位于凹部318的边界内，使得被移位的材料限制在凹部中，并且 不会延伸至基板的"外场表面"319的上方。
[0077] 作为上述冲或压的方法的可选方案，还可W使用其它技术来制备孔，特别地，盖结 构中的材料(例如，石英和无碱玻璃)不易受热软化为传统的玻璃材料。
[0078] 光刻、即掩模和蚀刻为MEMS和半导体工程中的标准方法，并且本领域技术人员能 够设计出用于在所选择的盖基板材料中生成孔的合适的配置(set-up),该孔具有适于本发 明的期望尺寸(直径、深度、节距）。
[0079] 还可W采用喷丸、研磨、（激光）钻孔和抓M化Iectro Discharge Machining(放电 加工))技术。
[0080] 图6a是包括具有金属通孔的玻璃盖的结构的示意图。该图为图1中示出的结构的 概略。
[0081] 因而，通常器件可W包括基体基板700,基体基板700具有安装于其的例如MEMS或 CMOS部件的一些部件702。存在用于向所述部件702传导信号和从所述部件702传导信号的 引线元件704。分别设置有也能够用作用于上下传导信号的传导结构的内间隔构件706和外 间隔构件707。外间隔构件707适当地形成用于密封目的的封闭，即外间隔构件707绕着部件 702形成闭环，内间隔构件706用于电连接，因此能够被W柱等形式设置。在基体基板700的 上方，设置有玻璃的盖结构708,如上面所讨论的，盖结构708经由所述间隔构件706、707与 基体基板700接合、优选地通过共晶接合。间隔件706、707在基体基板与盖之间提供了有限 且良好限定的距离。
[0082] 间隔件中的一些可W为限定预定高度的实际刚性元件。其它构件(如W上适当示 出的外构件707)可W用作密封元件，在运种情况下其围绕部件702W形成密封的腔，并且无 需必须自身是刚性的，而是依靠其它间隔件限定高度。
[0083] 盖结构708包括通孔710,通孔710包括贯穿所述盖结构的用于提供电连接的金属， W及与通孔中的金属连接的接触用焊盘712。
[0084] 在图6b中，示出图6a所示的结构的进一步实施方式。运里，部件702具有使得间隔 构件706的长度不足W将部件收纳在基板之间的高度。因此，在盖708中制备凹部714。该凹 部为部件702提供足够的空间，例如，如果部件702包括能够沿上下方向移动的可动构件。
[0085] 该特征、即在基板中设置凹部的特征可用在本发明的所有实施方式中，并且如图7 所示，可W将凹部设置在基体基板、盖基板或两者中。
[0086] 因而，在图7a中，基体基板800具有定位在凹部804(凹部804位于基体基板中）中的 部件802，盖806被接合W提供密封的腔。
[0087] 在图7b(使用与图7a相同的附图标记）中，凹部804设置在盖基板806中，而在图7c 中，凹部804设置在基板800和806两者中。
[0088] 部件802可W为一体或离散部件，可W为MEMS和CMOS结构两者(机械结构、电学结 构(1C)、光学结构(激光、LED)等）。
[0089] 在进一步的实施方式中，提供简化加工的特征。
[0090] 目P，最终结构极薄的玻璃盖将难W被进一步加工。例如，设置接触用焊盘和/或重 新分配层(RDUredistribution layer))要求光刻、蚀刻等，运会将结构置于大的损坏风险 中。能够抑制运种后续加工是有益的。
[0091] 因此，本发明提供一种用于在使玻璃通孔晶片与部件晶片接合之前制造运种接触 部/RDL的方法，由此接触用焊盘将在最终产品中凹入。现在将参照图8对其进行说明。
[0092] 如能够在示出作为图8b至图Se中的加工的最终结果的结构（即，玻璃通孔晶片 1000与部件晶片1010联接）的图8a中看出的，接触用焊盘/RDLl018被设置在凹陷或槽1011 内，使得接触用焊盘/RDL1018不延伸至晶片的表面上方。
[0093] 事实上，焊盘/RDL1018甚至是在将承载件晶片1002安装至玻璃晶片1000之前并在 制备通孔之前制成的。现在将参照图8b-e对其进行说明。
[0094] 因而，如图8b所示，对玻璃晶片1000进行掩模和蚀刻，W设置凹陷1011。
[00%]再次进行适当的掩模，并且对凹陷的底部进行电锻，W设置期望的金属接触部 1018。
[0096] 现在，如图8d所示，使玻璃晶片1000与承载件晶片1002接合，并且使玻璃变薄。通 过与图7中说明的类似的过程，如图Se所示，在玻璃晶片中制备通孔1004。
[0097] 现在，使部件晶片与在图Se中的结构接合，并且当最后移除承载件时，焊盘1018会 显露出来，从而得到了焊盘/RDLW不延伸至表面上方的方式凹入的最终结构（图8曰）。
[0098] 现在将采用实施例的方式说明本发明的一个实施方式。
[0099] 实施例
[0100] 图9示出用于制备具有玻璃的盖结构的MEMS器件的加工工序，其中该玻璃具有TGV (T虹OU曲Glass Vias(贯穿玻璃通孔））。
[0101] 使玻璃晶片900与娃的承载件晶片902接合。玻璃晶片可W为具有400皿-600WI1的 典型厚度的标准的玻璃晶片，在玻璃晶片与承载件902接合之后，通过磨削和CMP将该厚度 变薄至大约100皿(50皿-200皿）。可选地，可W使薄的玻璃晶片（50皿-200皿)与承载件接 厶 1=1 O
[0102] 在玻璃晶片900中制备(例如，通过干法或湿法蚀刻)具有50WH-100WI1的直径的通 孔904,通孔904可W下降至预定深度、即在玻璃内停止(如图所示的盲孔），或者可W使用承 载件902作为停止层而贯穿玻璃的整个厚度，参见图9a。
[0103] 在玻璃晶片900上瓣射或蒸锻O.OlMi-lM厚（优选地，O.lM厚）的晶种层（未示 出），随后使用利用由光刻限定的掩模的电锻使通孔金属化906。金属的厚度为5皿-IOwii并 在通孔(未填充）中生成金属内衬908。
[0104] 如图9b所示，与玻璃通孔晶片900类似，具有有源部件(active component)912的 基体晶片910也具有电锻的金属层913。金属层形成用于生成晶片的主接合/联接结构的密 封环914。金属层还提供晶片之间的电连接。当随后将运两层金属层(Au-AuXu-Cu或其组 合)接合在一起时，它们还在晶片之间建立空间915,由此形成在大多数情况下足W收纳有 源部件912的腔916。还可W将腔蚀刻在晶片900或910中，W便收纳较大的结构或改善真空 性能。
[0105] 参见图9c-d，使晶片对准并使用热压缩接合而接合。
[0106] 部件(基体)晶片910为比300WI1厚、即具有足W在没有承载件的情况下进行操作的 厚度的玻璃晶片。
[0107] 在图9e中，在接合之后，通过磨削和蚀刻而将娃承载件902从通孔晶片900移除。由 此，部件晶片910将提供确保能够在没有支撑件的情况下操作的机械稳定性。
[010引蚀刻玻璃，W显露出通孔。
[0109] 瓣射晶种层，并且通过电锻3皿-5WHAU来形成焊盘918和RDL(重新分配层），从而给 出图9e所示的最终结构。
[0110] 可选地，对于要求低忍片高度的特定应用，最后还可W施加磨削/变薄步骤，W将 晶片910变薄至100皿m-200皿范围。
[0111] 在可选的实施方式中，如图9a地使用临时承载件902制备通孔904,但是然后，参见 图9c'，将承载件902安装在制备通孔的一侧的相反侧。参见图9d'，制备接触用焊盘和引线 结构。使部件晶片910与来自图9d'的结构接合，从而在移除支撑件902之后获得了图9e'所 示的最终结构。
[0112] 切割晶片，W将晶片分成多个单个部件。
【主权项】
1. 一种制备具有盖结构的微型器件的方法，该方法包括： 提供基体基板，微电子部件和/或微机械部件安装或集成在所述基体基板上； 提供玻璃材料、即非晶（即，无定形)材料的盖基板，其中所述玻璃材料在被加热时朝向 液态玻璃化转变，优选地，所述玻璃材料为选自borof Ioat玻璃、石英、金属合金、离子恪体、 AlOx和聚合物的材料； 在所述盖基板中制备具有预定深度的微型的凹陷； 使所述盖基板中的凹陷金属化； 设置贯穿所述盖基板的电连接； 将所述基体基板与所述盖基板接合在一起，使得所述基体基板上的部件与所述盖基板 中的被金属化的凹陷之间存在电接触。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在使所述微型的凹陷金属化之后、但在制 备贯穿所述盖基板的电连接之前，使所述基体基板与所述盖基板的制备所述微型的凹陷的 一侧接合。3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在使所述微型的凹陷金属化之后、并在制 备贯穿所述盖基板的电连接之后，使所述基体基板与所述盖基板的制备所述微型的凹陷的 一侧的相反侧接合。4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，设置电连接包括在所述盖基板的制备所述 微型的凹陷的一侧的相反侧使所述盖基板变薄，并且露出所述微型的凹陷中的金属。5. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在金属露出之前停止所述变薄，制备用于 使所述金属露出的开口，并且使所述开口金属化，以提供接触并使所述贯穿连接部气密密 封。6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过在加热和压力下将从支撑基板突出的 多根针冲或压入所述盖基板来制备所述微型的凹陷。7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在制备所述凹陷之后，以在所述盖基板中 留下孔的方式立即一起移除所述针及其支撑基板。8. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在制备所述凹陷之后将所述针留在所述盖 基板中，以在盖基板材料中留下被金属填充的孔的方式仅移除所述支撑基板。9. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过蚀刻、喷丸或激光钻孔来制备所述微 型的凹陷。10. 根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其特征在于，所述基体基板、所述盖基板或 两者设置有凹陷（804)，所述凹陷（804)用于在两个基板接合在一起时形成收纳所述部件 (802)的腔。11. 一种器件，所述器件包括:基体基板(200; 300; 400; 500; 600; 700 )，所述基体基板具 有安装于所述基体基板的微型的部件（14;312;702;802);引线元件(704)，其用于向所述部 件（14;312;702;802)传导信号和从所述部件（14;312;702;802)传导信号；间隔构件(706)， 其也能够用作用于上下传导信号的传导结构;玻璃材料的盖结构(708)，其设置在所述基体 基板（700)的上方并优选地通过共晶接合经由所述间隔构件（19 ;706)与所述基体基板 (700)接合，其中所述盖结构（708)包括通孔（22; 306，308; 710)，所述通孔（22; 306,308; 710)包括用于提供贯穿所述盖结构的电连接的金属。12. 根据权利要求10所述的器件，其特征在于，所述部件为MEMS或CMOS部件。13. 根据权利要求10所述的器件，其特征在于，所述间隔件在基体基板与盖之间提供了 有限且良好限定的距离。14. 根据权利要求10所述的器件，其特征在于，所述部件（14)包括自由悬吊或悬伸元件 或者膜、即所述部件（14)具有可动构件（16)，所述部件选自RF开关、谐振器或压力传感元 件。15. 根据权利要求10所述的器件，其特征在于，所述部件（14)被封入在腔中，所述腔能 够根据应用而具有采用真空形式的气氛或所选压力的惰性气体。16. 根据权利要求10所述的器件，其特征在于，所述封入通过接合技术形成，其中接合 件（19)被形成为包围正在讨论的所述部件（14)的闭环，由此形成真空气密密封，例如，所述 接合技术为共晶接合。17. 根据权利要求10所述的器件，其特征在于，所述基体基板、所述盖结构或两者设置 有凹陷(804)，所述凹陷(804)形成收纳所述部件(802)的腔。18. 根据权利要求1-10中任一项所述的方法，其特征在于，在使所述盖基板与承载件接 合之前并且在制备所述通孔之前，使所述盖结构设置有用于收纳金属接触部的凹陷，其中 将所述金属接触部选择性地沉积在所述凹陷的底部。19. 根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述方法包括对玻璃晶片的盖基板进行 掩模和蚀刻，以设置凹陷;对所述凹陷的底部进行掩模和电镀，以设置期望的金属接触部； 使所述玻璃晶片与承载件晶片接合，并使玻璃变薄。
【文档编号】H01L21/50GK105916801SQ201480058712
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2014年8月26日
【发明人】E·凯尔维斯滕, T·埃贝福斯, N·斯维丁
【申请人】西雷克斯微系统股份有限公司