[發明專利]用于微機電系統器件的圓片級三維封裝方法

有效

• 申請號: 201110346268.7
• 申請日: 2011-11-04
• 公開（公告）號: CN102363520A
• 公開（公告）日: 2012-02-29
• 發明（設計）人: 鄭海洋;楊晉玲;楊富華
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周國城

1.一種用于微機電系統器件的圓片級三維封裝方法，該方法包括：

制作蓋片；以及

將制作的蓋片與器件芯片進行圓片級鍵合。

2.根據權利要求1所述的用于微機電系統器件的圓片級三維封裝方 法，其特征在于，所述制作蓋片包括：

對晶片(1)背面進行光刻和刻蝕，在晶片(1)背面中心部分制作出 背面溝槽(2)，作為器件區對應的空腔；

在晶片(1)雙面淀積氧化硅掩膜(3)，并對晶片(1)正面的氧化硅 掩膜(3)進行光刻形成刻蝕孔(4)；

從晶片(1)正面對準刻蝕孔(4)對晶片(1)進行刻蝕，直至刻蝕 到晶片(1)背面的氧化硅掩膜(3)，形成微通孔(5)；

在微通孔(5)的內壁淀積氧化硅薄膜(6)，形成微通孔(5)的絕緣 側壁；

在晶片(1)背面用磁鐵(8)將金屬線(7)從正面導入微通孔(5) 中；

在晶片(1)正面旋涂電學隔離介質(9)，填充金屬導線(7)與微通 孔(5)之間的間隙；

對晶片(1)正面進行打磨和拋光，去除電學隔離介質(9)和多余的 金屬線(7)；

通過光刻和刻蝕在晶片(1)背面氧化硅掩膜(3)與微通孔(5)對 應的位置形成接觸孔(10)；以及

在晶片(1)雙面進行光刻、淀積金屬并進行金屬剝離，在晶片(1) 背面形成鍵合區(12)和電學連接焊盤(11)，完成蓋片的制作。

3.根據權利要求2所述的用于微機電系統器件的圓片級三維封裝方 法，其特征在于，所述晶片(1)為任意取向的晶片，包括硅片、含氧化 硅層和/或單晶硅器件層的SOI片。

4.根據權利要求2所述的用于微機電系統器件的圓片級三維封裝方 法，其特征在于，所述氧化硅掩膜(3)是采用等離子體增強化學氣相淀 積PECVD形成的SiO₂薄膜或采用熱氧化形成的SiO₂薄膜，其厚度至少 為1微米。

5.根據權利要求2所述的用于微機電系統器件的圓片級三維封裝方 法，其特征在于，所述從晶片(1)正面對準刻蝕孔(4)對晶片(1)進 行刻蝕形成微通孔(5)的步驟中，采用的刻蝕方法為各向異性反應離子 干法刻蝕，微通孔(5)的直徑為幾十微米至幾百微米。

6.根據權利要求2所述的用于微機電系統器件的圓片級三維封裝方 法，其特征在于，所述在晶片(1)背面用磁鐵(8)將金屬線(7)從正 面導入微通孔(5)中，具體包括：

在晶片(1)正面均勻分布金屬線(7)，在背面用磁鐵(8)將金屬線 (7)導入微通孔(5)中；其中，所述金屬線(7)是鐵、鈷或鎳，所述 磁鐵(8)是永磁鐵或軟磁鐵。

7.根據權利要求2所述的用于微機電系統器件的圓片級三維封裝方 法，其特征在于，所述在晶片(1)背面形成鍵合區(12)和電學連接焊 盤(11)，是通過金屬剝離同時形成于晶片(1)的背面。

8.根據權利要求1所述的用于微機電系統器件的圓片級三維封裝方 法，其特征在于，所述將制作的蓋片與器件芯片進行圓片級鍵合是采用圓 片級低溫鍵合封裝，具體包括：

將表面制作有器件(14)的芯片(13)與晶片(1)進行對準，在晶 片(1)正面進行加熱至300℃，使位于晶片(1)背面的鍵合區(12)和 電學連接焊盤(11)分別與芯片(13)的鍵合區和電學連接焊盤進行鍵合。

9.根據權利要求8所述的用于微機電系統器件的圓片級三維封裝方 法，其特征在于，所述圓片級低溫鍵合封裝采用局域加熱的鍵合方法。

10.根據權利要求9所述的用于微機電系統器件的圓片級三維封裝方 法，其特征在于，所述局域加熱的溫度隨焊料的不同而變化，所述局域加 熱所用焊料為多層金屬。