[發(fā)明專利]集成MEMS器件的傳感器的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)及封裝方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310412718.7
• 申請(qǐng)日: 2013-09-11
• 公開（公告）號(hào): CN103435000A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 毛劍宏;金洪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 毛劍宏;金洪
• 主分類號(hào): B81B7/02
• 分類號(hào): B81B7/02;B81C1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別涉及一種壓力傳感器的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)及封裝方法。

背景技術(shù)

MEMS傳感器已經(jīng)被應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中，由于工作環(huán)境的需要，MEMS傳感器必須采用一種有效的封裝結(jié)構(gòu)和封裝方法，傳統(tǒng)的封裝類型主要是芯片級(jí)封裝，通常是將一個(gè)裸芯片放入陶瓷管殼中，通過金絲焊球與管腳相連，其上的蓋板由焊料或陶瓷封接與管殼相連，完成裸芯片的封裝過程，由于一個(gè)晶圓上可以切割出許多個(gè)芯片，這種封裝方法對(duì)每個(gè)芯片都需要測(cè)試并封裝，導(dǎo)致了成本的增加。

針對(duì)上述問題，人們發(fā)展了其他的封裝方法，將ASIC芯片和MEMS芯片分別制造在兩個(gè)獨(dú)立的襯底上，然后通過鍵合工藝將兩個(gè)芯片封裝在一起，以形成MEMS裝置，雖然實(shí)現(xiàn)了晶圓級(jí)的封裝，但是采用兩個(gè)襯底的封裝方法使得集成化程度大大降低，使得襯底的利用率降低，還增加了額外的封裝面積，封裝尺寸也增加，不利于適應(yīng)MEMS器件封裝小型化的發(fā)展趨勢(shì)。同時(shí)封裝過程中使用的焊料為金錫合金、鉛錫合金等，這些材料與標(biāo)準(zhǔn)的CMOS工藝并不完全兼容。

因此，如何在一個(gè)襯底上實(shí)現(xiàn)CMOS器件和MEMS傳感器的晶圓級(jí)封裝并與CMOS工藝兼容，減少封裝尺寸，并且保證集成MEMS器件的壓力傳感器的感應(yīng)部件可以感受壓力是目前亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就是提供一種壓力傳感器的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)及封裝方法，減小了壓力傳感器的封裝尺寸。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種壓力傳感器晶圓級(jí)的封裝方法，包括步驟：

提供第一基板，其包括襯底，位于襯底上介電質(zhì)層，在所述襯底中具有CMOS電路層，在所述介電質(zhì)層中具有MEMS器件層，所述MEMS器件層上具有與MEMS器件電連接的焊墊；

提供第二基板，其底面上具有數(shù)個(gè)接觸孔；

對(duì)所述第二基板的底面進(jìn)行刻蝕，在所述接觸孔之間形成凹槽，所述一個(gè)凹槽的容積可以容納一個(gè)傳感器所包含的MEMS器件；

將第一基板的MEMS器件層所在表面與第二基板的底面進(jìn)行鍵合，使得MEMS器件層位于所述凹槽和MEMS器件層表面形成的空腔內(nèi)，并且所述接觸孔的一端與所述焊墊連接；在接觸孔的另一端形成焊球

另外本發(fā)明還提供了一種壓力傳感器的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)，包括：

第一基板，所述第一基板包括襯底和位于所述襯底上的介電質(zhì)層，所述襯底中具有CMOS電路層，所述介電質(zhì)層中具有MEMS器件層，所述MEMS層上具有與MEMS器件電連接的焊墊；

所述MEMS器件層上鍵合有第二基板；

所述第二基板的底面具有凹槽，所述凹槽和所述第一基板圍成空腔，所述MEMS器件層位于該空腔內(nèi)；

所述第二基板中具有接觸孔，所述接觸孔的一端與所述焊墊電連接，另一端連接有焊球。

本發(fā)明的集成MEMS器件的傳感器晶圓級(jí)的封裝方法與封裝結(jié)構(gòu)和現(xiàn)有技術(shù)相比：將傳感器的MEMS器件封閉在空腔內(nèi)，保護(hù)了其靈敏性，并且實(shí)現(xiàn)了BGA封裝，使得器件的體積縮小，成本較低，產(chǎn)品得到優(yōu)化。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的集成MEMS器件的傳感器晶圓級(jí)的封裝方法的流程示意圖；

圖2-圖6為本發(fā)明一實(shí)施例的集成MEMS器件的傳感器封裝方法示意圖。

具體實(shí)施方式

傳統(tǒng)的集成MEMS器件的傳感器的晶圓級(jí)封裝將ASIC芯片和MEMS芯片分別制造在兩個(gè)獨(dú)立的襯底上，然后通過鍵合工藝將兩個(gè)芯片封裝在一起，以形成MEMS裝置，雖然實(shí)現(xiàn)了晶圓級(jí)的封裝，但是采用兩個(gè)襯底的封裝方法使得集成化程度大大降低，使得襯底的利用率降低，還增加了額外的封裝面積，封裝尺寸也增加，不利于適應(yīng)MEMS器件封裝小型化的發(fā)展趨勢(shì)。同時(shí)封裝過程中使用的焊料為金錫合金、鉛錫合金等，這些材料與標(biāo)準(zhǔn)的CMOS工藝并不完全兼容。

本發(fā)明中利用了本申請(qǐng)人的另一專利技術(shù)的壓力傳感器，傳感器在一個(gè)芯片中包括了CMOS電路層和位于CMOS上方的MEMS器件層，CMOS電路層和MEMS器件層之間利用與CMOS工藝兼容的互連層進(jìn)行互連。針對(duì)這種傳感器芯片，本發(fā)明中利用另一基板作為封裝基板，在其上開槽開孔，從而使得可以將MEMS器件封閉在空腔中。

針對(duì)上述問題，發(fā)明人進(jìn)行研究后，得到了本發(fā)明的集成MEMS器件的傳感器晶圓級(jí)的封裝方法，圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的集成MEMS器件的傳感器晶圓級(jí)的封裝方法的流程示意圖，如圖1所示，其包括以下步驟：