用于晶圆级封装的电信号引出硅通孔制作方法和装置与流程

本发明属于mems工艺制造，具体涉及一种用于晶圆级封装的电信号引出硅通孔制作方法和装置。

背景技术：

1、mems传感器具有体积小、可集成化、成本低、能耗低等优点，mems芯片体硅制造技术主要包括两大工艺体系：一，微结构的加工制造，主要包含湿法刻蚀和干法刻蚀两个工艺方向；二，晶圆级封装工艺方案，主要用于将微结构晶圆级封装于特定的微环境内，同时实现微结构锚点与外界的电信号互联，使微结构按照所设计的换能方式运动并输出电信号。

2、在晶圆级封装工艺中，为了实现微结构锚点与外界的电信号互联，通常设置垂直硅通孔，在垂直硅通孔内设置引出电极。

3、但是，目前的硅片均较厚，导致垂直硅通孔的深宽比较大，存在引出电极的金属化困难，通孔导通成活率较低的问题。

技术实现思路

1、本发明提供了一种用于晶圆级封装的电信号引出硅通孔制作方法和装置，能够应用于晶圆级封装工艺方案，且具有高密度。

2、本发明一方面提供一种用于晶圆级封装的电信号引出硅通孔制作方法，包括：

3、在硅通孔层的对应结构层相应的硅锚点的位置处采用干法刻蚀形成多个深孔；

4、在硅通孔层的深孔处，采用单晶硅各向异性湿法刻蚀形成晶向合围的锥型深槽，使得深孔的深宽比为1：1；

5、在硅通孔层的深孔和深槽处沉积金属层，并对金属层进行光刻，在硅通孔层的深孔和深槽处形成电信号引出焊盘，电信号引出焊盘导通硅锚点。

6、可选的，在硅通孔层的深孔处，采用单晶硅各向异性湿法刻蚀形成晶向合围的锥型深槽，包括：

7、在硅通孔层的每一个深孔处，采用单晶硅各向异性湿法刻蚀分别形成一个晶向合围的锥型深槽。

8、可选的，电信号引出焊盘的数量与深孔、锥型深槽数量一致，电信号引出焊盘覆盖深孔底部、侧壁和锥型深槽的侧壁四周。

9、可选的，在硅通孔层的深孔处，采用单晶硅各向异性湿法刻蚀形成晶向合围的锥型深槽，包括：

10、在多个硅通孔层的深孔处，采用单晶硅各向异性湿法刻蚀形成一个晶向合围的锥型深槽，各深孔均位于锥型深槽底部，锥型深槽在硅通孔层上的顶面为矩形。

11、可选的，电信号引出焊盘的数量与深孔数量一致，各电信号引出焊盘覆盖深孔底部、侧壁并延伸至锥型深槽的两侧壁上，各电信号引出焊盘在锥型深槽的两侧壁上平行布置。

12、可选的，金属层的厚度在1.5μm至5μm之间。

13、可选的，金属层包括铝、钨、铜、钛、铬、金以及组成的复合金属层。

14、可选的，在硅通孔层的深孔和深槽处沉积金属层，包括：

15、利用电子束蒸发或磁控溅射方法。

16、可选的，单边引出硅通孔的制作方法可以拓展为四条边均制作引出硅通孔，可以满足更加复杂的mems芯片结构设计对工艺方案的需求。

17、本发明第二方面提供一种晶圆级封装的电信号引出硅通孔制作装置，包括：

18、第一刻蚀单元，用于在硅通孔层的对应结构层相应的硅锚点的位置处采用干法刻蚀形成多个深孔；

19、第二刻蚀单元，用于在硅通孔层的深孔处，采用单晶硅各向异性湿法刻蚀形成晶向合围的锥型深槽，使得深孔的深宽比为1：1；

20、引出单元，用于在硅通孔层的深孔和深槽处沉积金属层，并对金属层进行光刻，在硅通孔层的深孔和深槽处形成电信号引出焊盘，电信号引出焊盘导通硅锚点。

21、可选的，第二刻蚀单元具体用于，在硅通孔层的每一个深孔处，采用单晶硅各向异性湿法刻蚀分别形成一个晶向合围的锥型深槽

22、本发明提供了一种用于晶圆级封装的电信号引出硅通孔制作方法和装置，解决了复杂电信号连接mems芯片的电信号引出问题，突破了硅通孔引出工艺应用的诸多限制，提高了电信号垂直引出的晶圆级封装工艺方案能力和适用范围，为mems芯片结构设计放宽锚点面积、锚点间距、芯片面积、电信号连接等诸多边界条件。

技术特征：

1.一种用于晶圆级封装的电信号引出硅通孔制作方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在硅通孔层的深孔处，采用单晶硅各向异性湿法刻蚀形成晶向合围的锥型深槽，包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，电信号引出焊盘的数量与深孔、锥型深槽数量一致，电信号引出焊盘覆盖深孔底部、侧壁和锥型深槽的侧壁四周。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在硅通孔层的深孔处，采用单晶硅各向异性湿法刻蚀形成晶向合围的锥型深槽，包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，电信号引出焊盘的数量与深孔数量一致，各电信号引出焊盘覆盖深孔底部、侧壁并延伸至锥型深槽的两侧壁上，各电信号引出焊盘在锥型深槽的两侧壁上平行布置。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，金属层的厚度在1.5μm至5μm之间。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，金属层包括铝、钨、铜、钛、铬、金以及组成的复合金属层。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在硅通孔层的深孔和深槽处沉积金属层，包括：

9.一种晶圆级封装的电信号引出硅通孔制作装置，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，第二刻蚀单元具体用于，在硅通孔层的每一个深孔处，采用单晶硅各向异性湿法刻蚀分别形成一个晶向合围的锥型深槽。

技术总结
本发明提供一种用于晶圆级封装的电信号引出硅通孔制作方法和装置，方法包括：在硅通孔层的对应结构层相应的硅锚点的位置处采用干法刻蚀形成多个深孔；在硅通孔层的深孔处，采用单晶硅各向异性湿法刻蚀形成晶向合围的锥型深槽，使得深孔的深宽比为1：1；在硅通孔层的深孔和深槽处沉积金属层，并对金属层进行光刻，在硅通孔层的深孔和深槽处形成电信号引出焊盘，电信号引出焊盘导通硅锚点。解决了复杂电信号连接MEMS芯片的电信号引出问题，突破了硅通孔引出工艺应用的诸多限制，提高了电信号垂直引出的晶圆级封装工艺方案能力和适用范围，为MEMS芯片结构设计放宽锚点面积、锚点间距、芯片面积、电信号连接等诸多边界条件。

技术研发人员：熊恒,张力,韩雪飞,杨赟杰,张方媛,白晓媛,余才佳
受保护的技术使用者：中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12