[發(fā)明專利]一種全覆蓋吸氣劑晶圓級電子元件及其封裝方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711036185.1
• 申請日: 2017-10-30
• 公開（公告）號: CN107963607A
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃向向;楊敏;道格拉斯.雷.斯巴克斯;關(guān)健
• 申請（專利權(quán)）人: 罕王微電子(遼寧)有限公司
• 主分類號: B81B7/00
• 分類號: B81B7/00;B81B7/02;B81C3/00
• 代理公司: 沈陽晨創(chuàng)科技專利代理有限責(zé)任公司21001
• 代理人: 樊南星

1.一種全覆蓋吸氣劑晶圓級電子元件，其基本構(gòu)成單元包含下述幾個部分：器件晶圓(1)、腔體晶圓(2)；其二者通過鍵合工藝鍵合成為一體，鍵合工藝通過鍵合層(5)來實(shí)現(xiàn)；在器件晶圓(1)、腔體晶圓(2)二者之間還設(shè)置有腔體(3)；其特征在于：在腔體(3)內(nèi)的腔體晶圓(2)內(nèi)表面或是在器件晶圓(1)表面全部覆蓋有一層有活性的覆蓋層即吸氣層結(jié)構(gòu)(4)；吸氣層結(jié)構(gòu)(4)的成分包括且不限于下述幾種元素之一或其組合以及其氧化物：Ti，Co，Zr，F(xiàn)e；吸氣層結(jié)構(gòu)(4)的厚度范圍在500nm-2um；

吸氣層結(jié)構(gòu)(4)的制備應(yīng)用下述的物理氣相沉積工藝：濺射或蒸發(fā)或二者的組合。

2.按照權(quán)利要求1所述全覆蓋吸氣劑晶圓級電子元件，其特征在于：腔體(3)具體為在腔體晶圓(2)上腐蝕形成的單腔體或者雙腔體或者多腔體；當(dāng)為雙腔體或者多腔體時各個腔體(3)為相同深度腔體或不同深度腔體；腐蝕方法采用濕法腐蝕、干法刻蝕或者是二者組合方法刻蝕。

3.按照權(quán)利要求1或2所述全覆蓋吸氣劑晶圓級電子元件，其特征在于：腔體(3)內(nèi)的腔體晶圓(2)內(nèi)表面或是器件晶圓(1)表面覆蓋的吸氣層結(jié)構(gòu)(4)，腔體晶圓(2)和器件晶圓(1)之間存在有鍵合層(5)；其鍵合工藝為以下幾種之一或其組合：金屬共晶鍵合、陽極鍵合，高溫鍵合，低溫鍵合，金屬焊接鍵合，玻璃漿料鍵合，鍵合金屬為金、鉻、鋁、錫、銦、鋁、鍺等其中之一或其組合。

4.按照權(quán)利要求3所述全覆蓋吸氣劑晶圓級電子元件，其特征在于：所述全覆蓋吸氣劑晶圓級電子元件中，腔體(3)具體為將腔體晶圓(2)腐蝕形成的雙腔體；其中：低壓腔的腔體晶圓(2)內(nèi)側(cè)腔體(3)內(nèi)壁上設(shè)置有吸氣層結(jié)構(gòu)(4)；高壓腔的腔體晶圓(2)內(nèi)側(cè)腔體(3)內(nèi)壁上首先設(shè)置有吸氣層結(jié)構(gòu)(4)，吸氣層結(jié)構(gòu)(4)外側(cè)還設(shè)置有鍵合層(5)。

5.按照權(quán)利要求4所述全覆蓋吸氣劑晶圓級電子元件，其特征在于：所述全覆蓋吸氣劑晶圓級電子元件中，采用研磨或是化學(xué)機(jī)械剖光的方法或是二者組合的方法，將深腔頂部去掉，形成開口(12)，露出引線鍵合焊盤(13)；采用不同高度的腔體設(shè)計，在減薄的過程中將焊盤露出；

所述全覆蓋吸氣劑晶圓級電子元件中的器件晶圓(1)和腔體晶圓(2)之間還設(shè)置有鍵合層(5)，其具體應(yīng)用鍵合金屬或者焊接劑；鍵合金屬是以下幾種之一或其組合：金、鉻、鋁、錫、銦、鋁、鍺、銅等；使用低溫鍵合；焊接劑具體為光刻焊接劑；腔體晶圓(2)具體是紅外濾光片；其材質(zhì)為硅、鍺或其二者的組合。

6.一種權(quán)利要求1所述全覆蓋吸氣劑晶圓級電子元件的真空封裝方法，所述全覆蓋吸氣劑晶圓級電子元件的基本構(gòu)成單元包含下述幾個部分：器件晶圓(1)、腔體晶圓(2)；其二者固定裝配為一體，在二者之間還設(shè)置有腔體(3)；其特征在于：在腔體(3)內(nèi)的腔體晶圓(2)表面覆蓋一層有活性的覆蓋層即吸氣層結(jié)構(gòu)(4)；吸氣層結(jié)構(gòu)(4)的成分為下述幾種元素之一或其組合：Ti，Co，Zr，F(xiàn)e；吸氣層結(jié)構(gòu)(4)的厚度范圍在500nm-2um。

7.按照權(quán)利要求6所述全覆蓋吸氣劑晶圓級電子元件的真空封裝方法，其特征在于：吸氣層結(jié)構(gòu)(4)的制備應(yīng)用下述的物理氣相沉積(PVD)工藝：濺射或蒸發(fā)或二者的組合；具體是利用電子束加熱或是電子束在磁場下偏轉(zhuǎn)轟擊靶材，將金屬蒸發(fā)或是轟擊出來，附著在晶圓表面。濺射，蒸發(fā)屬于物理氣相沉積(PVD)方法。

8.按照權(quán)利要求7所述全覆蓋吸氣劑晶圓級電子元件的真空封裝方法，其特征在于：腔體(3)具體為將腔體晶圓(2)腐蝕形成的單腔體或者雙腔體或者多腔體。針對腔體(3)的腐蝕方法具體采用濕法腐蝕、干法刻蝕或者是二者組合方法刻蝕。

9.按照權(quán)利要求8所述全覆蓋吸氣劑晶圓級電子元件的真空封裝方法，其特征在于：腔體(3)內(nèi)的腔體晶圓(2)內(nèi)表面或是器件晶圓(1)表面覆蓋的吸氣層結(jié)構(gòu)(4)，腔體晶圓(2)和器件晶圓(1)之間存在有鍵合層(5)；其鍵合工藝為金屬共晶鍵合、陽極鍵合，高溫鍵合，低溫鍵合，金屬焊接鍵合，玻璃漿料鍵合其中之一或其組合，鍵合金屬為金、鉻、鋁、錫、銦、鋁、鍺等其中之一或其組合。

10.按照權(quán)利要求8所述全覆蓋吸氣劑晶圓級電子元件的真空封裝方法，其特征在于：所述全覆蓋吸氣劑晶圓級電子元件中，腔體(3)具體為將腔體晶圓(2)腐蝕形成的雙腔體；其中：低壓腔的腔體晶圓(2)內(nèi)側(cè)腔體(3)內(nèi)壁上設(shè)置有吸氣層結(jié)構(gòu)(4)；高壓腔的腔體晶圓(2)內(nèi)側(cè)腔體(3)內(nèi)壁上首先設(shè)置有吸氣層結(jié)構(gòu)(4)，吸氣層結(jié)構(gòu)(4)外側(cè)還設(shè)置有鍵合層(5)；

所述全覆蓋吸氣劑晶圓級電子元件的真空封裝方法要求如下：器件晶圓(1)、腔體晶圓(2)；其二者通過鍵合工藝鍵合成為一體，鍵合工藝通過鍵合層(5)來實(shí)現(xiàn)；在器件晶圓(1)、腔體晶圓(2)二者之間還設(shè)置有腔體(3)；在腔體(3)內(nèi)的腔體晶圓(2)內(nèi)表面或是在器件晶圓(1)表面全部覆蓋有一層有活性的覆蓋層即吸氣層結(jié)構(gòu)(4)；由減薄或是化學(xué)機(jī)械剖光工藝將深腔頂部去掉，形成開口(12)，對外露出引線鍵合焊盤(13)的局部結(jié)構(gòu)；引線鍵合焊盤(13)經(jīng)過引線鍵合工藝引出金屬導(dǎo)線，與其他部件相連。