[發明專利]基板接合方法和電子部件

有效

• 申請號: 200910159812.X
• 申請日: 2009-07-10
• 公開（公告）號: CN101628705A
• 公開（公告）日: 2010-01-20
• 發明（設計）人: 塩崎真良;森口誠
• 申請（專利權）人: 歐姆龍株式會社
• 主分類號: B81C3/00
• 分類號: B81C3/00;H01L21/50;H01L21/603;B81C5/00;H01L21/78;B81B7/02;H01L25/00
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司
• 代理人: 丁香蘭

技術領域

本發明涉及基板接合方法和電子部件。具體地說，本發明涉及將其 上制作有IC元件和MEMS元件的基板集成的基板接合方法。特別是涉 及用于通過將晶片基板直接縱向集成來進行晶片級封裝(Wafer?Level Packaging)的基板接合方法。

背景技術

在MEMS(Micro?Electoro-Mechanical?System)裝置的制造工序中，一 般，對其上制作有2個以上MEMS元件的晶片進行切割而制成芯片，并 將分割開的一個一個的芯片(MEMS元件)安裝在封裝盒體中，用罩(cover) 蓋住封裝盒體的開口。

但是，在這樣的制造方法中，由于用封裝盒體和罩一個一個地封裝 MEMS元件，因此不僅MEMS裝置的制造工序變得繁雜，而且在制造過 程中，污物和塵埃會附著在MEMS元件上，從而成品率易降低。并且， 受封裝盒體的制約，MEMS元件的小型化也受到限制。

因此，將MEMS元件等以原有晶片狀態封裝的晶片級接合技術或者 晶片級封裝這樣的技術受到矚目。在該方法中，將其上制作有2個以上 元件的晶片(例如其上制作有2個以上CMOS等IC元件的晶片和其上制 作有2個以上MEMS元件的晶片)相互縱向集成(疊合)，使晶片相互接合 起來，各個成對的MEMS元件和IC元件被封入一個一個的晶片間的格 子(cell)內。此后，如果以各格子為單位通過切割等將接合起來的晶片切 開，則可以得到在原本是晶片的封裝體內容納有MEMS元件和IC元件 的MEMS裝置。

利用這樣的制造方法，在MEMS元件和IC元件被封入晶片間的狀 態下被單個切割下來，因此MEMS元件等不易附著污物和塵埃，并且還 不會將具有可動部的MEMS元件以裸芯片狀態進行操作，其結果MEMS 裝置的成品率得到提高。此外，還能夠實現MEMS裝置的小型化，同時 由于能夠增大每片晶片可得到的MEMS裝置數，因此在降低成本方面也 有效果。

但是，為了將這樣的晶片級接合技術實用化，存在如下必須解決的 課題。

當將在其上制作有CMOS等IC元件和MEMS元件等的晶片縱向集 成來進行晶片級接合(封裝)時，需要在縱向集成后的晶片間同時實現絕緣 和導通。例如，在晶片間的接合面需要絕緣，在元件的電極之間需要導 通。因此，在晶片間的接合面上設置絕緣膜后，將2片晶片接合(專利文 獻1)。此時，為了獲得晶片間的接合強度和可靠性，對成為接合面的絕 緣膜要求充分的平滑性。并且，當需要確保晶片間的氣密封性時，絕緣 膜也需要具有充分的平滑性。

作為用于接合面的一般的絕緣膜，有SiO₂膜(專利文獻1)。作為形成 SiO₂膜的方法，包括利用熱氧化的成膜方法(專利文獻2)和利用以濺射為 代表的PVD(Physical?Vapor?Deposition：物理氣相沉積)的成膜方法(專利 文獻3)。

如果利用使Si晶片的表面發生熱氧化來形成絕緣膜(SiO₂膜)的熱氧 化法，則形成的SiO₂膜具有充分的表面平滑性和膜厚均勻性。但是，熱 氧化法是在氧氣氣氛中將晶片加熱到約1000℃來成膜的高溫工藝，因此 會對設置在晶片上的布線圖案造成熱損害，布線圖案有斷線之虞。

并且，如果利用以濺射所代表的PVD法，則能夠利用100℃左右的 低溫工藝來形成SiO₂膜，不會對布線圖案造成熱損害。但是，在PVD法 中，由于形成的SiO₂膜的表面平滑性和膜厚均勻性不夠，因此存在不能 充分得到與晶片的接合強度和可靠性這樣的問題。

在LSI等的制造中，有時通過研磨(CMP：化學機械拋光)接合面來 得到平滑性，但是對MEMS元件來說，在晶片的正反面設置有結構物和 電極等，具有復雜的結構，因此研磨有可能造成MEMS元件破損，所以 不能通過研磨得到平滑性。因而，也就無法通過研磨使利用PVD法形成 的SiO₂膜平滑。

專利文獻1：日本特開2007-184546號公報

專利文獻2：日本特開2004-160607號公報

專利文獻3：日本特表2007-509578號公報

發明內容