晶圆级封装结构及封装方法与流程

本发明涉及封装，尤其涉及一种晶圆级封装结构及封装方法。

背景技术：

1、微机电系统(micro electro mechanical system,mems)是通过半导体工艺和微纳加工技术在硅或其他介质晶圆上形成微机械元件并最终与信号处理电路集成于一体的统称。由于mems器件具有可动结构易受组装工艺和实际应用场景的外力冲击和环境影响，因此通常需要进行气密或真空封装以保护器件脆弱的可动结构、实现与外界环境的隔离和器件性能的提升。

2、mems封装通常有器件或芯片级(die-level)和晶圆级(wafer-levelpackage,wlp)两种封装方案。由于在晶圆层级封装能一次实现晶圆上所有器件的封装，因此能通过批量化制造极大地降低成本，并能提高工艺参数一致性、产品的成品率与可靠性，可见mems晶圆级封装是实现mems器件产品化和实用化的进程中的关键技术。而且，晶圆级封装主要通过晶圆级键合技术实现。然而，当采用聚合物键合时，由于聚合物本身的高分子组分难以隔绝小分子的渗透，导致无法满足封装所需的气密性要求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种满足封装所需的气密性要求的晶圆级封装结构及封装方法。

2、为实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供一种晶圆级封装结构，包括器件晶圆、盖板晶圆以及连接器件晶圆与盖板晶圆的围坝结构，所述围坝结构包括合围形成封装空间的第一围坝层、合围于第一围坝层的第二围坝层以及形成于第一围坝层与第二围坝层之间的填充空间，所述封装结构还包括合围于第一围坝层并位于填充空间内的密封层，所述密封层连接于器件晶圆与盖板晶圆之间。

3、作为本发明一实施方式的进一步改进，所述封装结构还包括与填充空间相通的连通孔，所述连通孔设置于盖板晶圆上。

4、作为本发明一实施方式的进一步改进，所述第一围坝层包括第一连接层，所述第一连接层的一端连接于器件晶圆和盖板晶圆中的二者之一，所述第一连接层的相对一端键合连接于器件晶圆和盖板晶圆中的二者另一，所述第二围坝层包括第二连接层，所述第二连接层的一端连接于器件晶圆和盖板晶圆中的二者之一，所述第二连接层的相对一端键合连接于器件晶圆和盖板晶圆中的二者另一。

5、作为本发明一实施方式的进一步改进，所述第一围坝层包括相互连接的第一连接层和第一键合层，所述第一连接层和第一键合层二者之一连接于器件晶圆，所述第一连接层和第一键合层二者另一连接于盖板晶圆，所述第二围坝层包括相互连接的第二连接层和第二键合层，所述第二连接层和第二键合层二者之一连接于器件晶圆，所述第二连接层和第二键合层二者另一连接于盖板晶圆。

6、作为本发明一实施方式的进一步改进，所述第一连接层和第二连接层连接于器件晶圆和盖板晶圆中的二者之一，所述第一键合层和第二键合层连接于器件晶圆和盖板晶圆中的二者另一。

7、作为本发明一实施方式的进一步改进，所述第一连接层和第二连接层配置为有机材料。

8、作为本发明一实施方式的进一步改进，所述封装结构包括与填充空间相通的两个连通孔，两个连通孔设置于同一晶圆上，并且相对设置于第一围坝层的两侧。

9、作为本发明一实施方式的进一步改进，所述密封层配置为无机材料。

10、为实现上述发明的目的之一，本发明还提供了一种晶圆级封装方法，所述封装方法包括：

11、在器件晶圆或者盖板晶圆上形成围坝结构；

12、通过围坝结构连接器件晶圆与盖板晶圆；

13、在填充空间内形成密封层。

14、作为本发明一实施方式的进一步改进，在盖板晶圆上形成连通孔，通过连通孔向填充空间内进行灌注操作，以形成密封层。

15、作为本发明一实施方式的进一步改进，所述围坝结构的每个围坝层均包括连接层和键合层，通过围坝结构连接器件晶圆与盖板晶圆具体包括：器件晶圆和盖板晶圆中的二者之一通过连接层与器件晶圆和盖板晶圆中的二者另一进行键合。

16、作为本发明一实施方式的进一步改进，形成围坝结构具体包括：在器件晶圆或者盖板晶圆上进行涂布、曝光、显影。

17、与现有技术相比，本发明的实施方式中，器件晶圆与盖板晶圆之间利用围坝结构键合连接后，通过填充空间内的密封层对封装空间进行密封，隔绝了小分子的渗透，满足封装所需的气密性要求。

技术特征：

1.一种晶圆级封装结构，其特征在于，包括器件晶圆、盖板晶圆以及连接器件晶圆与盖板晶圆的围坝结构，所述围坝结构包括合围形成封装空间的第一围坝层、合围于第一围坝层的第二围坝层以及形成于第一围坝层与第二围坝层之间的填充空间，所述封装结构还包括合围于第一围坝层并位于填充空间内的密封层，所述密封层连接于器件晶圆与盖板晶圆之间。

2.如权利要求1所述的晶圆级封装结构，其特征在于，所述封装结构还包括与填充空间相通的连通孔，所述连通孔设置于盖板晶圆上。

3.如权利要求1所述的晶圆级封装结构，其特征在于，所述第一围坝层包括第一连接层，所述第一连接层的一端连接于器件晶圆和盖板晶圆中的二者之一，所述第一连接层的相对一端键合连接于器件晶圆和盖板晶圆中的二者另一，所述第二围坝层包括第二连接层，所述第二连接层的一端连接于器件晶圆和盖板晶圆中的二者之一，所述第二连接层的相对一端键合连接于器件晶圆和盖板晶圆中的二者另一。

4.如权利要求1所述的晶圆级封装结构，其特征在于，所述第一围坝层包括相互连接的第一连接层和第一键合层，所述第一连接层和第一键合层二者之一连接于器件晶圆，所述第一连接层和第一键合层二者另一连接于盖板晶圆，所述第二围坝层包括相互连接的第二连接层和第二键合层，所述第二连接层和第二键合层二者之一连接于器件晶圆，所述第二连接层和第二键合层二者另一连接于盖板晶圆。

5.如权利要求4所述的晶圆级封装结构，其特征在于，所述第一连接层和第二连接层连接于器件晶圆和盖板晶圆中的二者之一，所述第一键合层和第二键合层连接于器件晶圆和盖板晶圆中的二者另一。

6.如权利要求4所述的晶圆级封装结构，其特征在于，所述第一连接层和第二连接层配置为有机材料。

7.如权利要求1所述的晶圆级封装结构，其特征在于，所述封装结构包括与填充空间相通的两个连通孔，两个连通孔设置于同一晶圆上，并且相对设置于第一围坝层的两侧。

8.如权利要求1所述的晶圆级封装结构，其特征在于，所述密封层配置为无机材料。

9.一种晶圆级封装方法，其特征在于，包括：

10.如权利要求9所述的晶圆级封装方法，其特征在于，在盖板晶圆上形成连通孔，通过连通孔向填充空间内进行灌注操作，以形成密封层。

11.如权利要求9所述的晶圆级封装方法，其特征在于，所述围坝结构的每个围坝层均包括连接层和键合层，通过围坝结构连接器件晶圆与盖板晶圆具体包括：器件晶圆和盖板晶圆中的二者之一通过连接层与器件晶圆和盖板晶圆中的二者另一进行键合。

12.如权利要求9所述的晶圆级封装方法，其特征在于，形成围坝结构具体包括：在器件晶圆或者盖板晶圆上进行涂布、曝光、显影。

技术总结
本发明提供晶圆级封装结构及封装方法，晶圆级封装结构包括器件晶圆、盖板晶圆以及连接器件晶圆与盖板晶圆的围坝结构，所述围坝结构包括合围形成封装空间的第一围坝层、合围于第一围坝层的第二围坝层以及形成于第一围坝层与第二围坝层之间的填充空间，所述封装结构还包括合围于第一围坝层并位于填充空间内的密封层，所述密封层连接于器件晶圆与盖板晶圆之间；器件晶圆与盖板晶圆之间利用围坝结构键合连接后，通过填充空间内的密封层对封装空间进行密封，隔绝了小分子的渗透，满足封装所需的气密性要求。

技术研发人员：王鑫琴
受保护的技术使用者：苏州思萃车规半导体产业技术研究所有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10