新型晶圓級mems芯片封裝結(jié)構(gòu)及其封裝方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型晶圓級MEMS芯片封裝結(jié)構(gòu)及其封裝方法，該封裝結(jié)構(gòu)包括MEMS芯片和覆蓋硅板，MEMS芯片的正面與覆蓋硅板的正面用一密封圈和間隔排布的若干個用于電連接MEMS芯片的PIN腳的金屬凸點鍵合連接；覆蓋硅板的背面設(shè)有布線電路，覆蓋硅板的周邊設(shè)有與金屬凸點對應(yīng)的導(dǎo)電通孔，且導(dǎo)電通孔位于密封圈和金屬凸點之間，導(dǎo)電通孔電連接金屬凸點和布線電路。本發(fā)明封裝結(jié)構(gòu)將封裝過程巧妙的移植到覆蓋硅板上，避免了在MEMS芯片背面進(jìn)行加工，從而使得可操作空間更大，使得更加復(fù)雜的MEMS芯片能夠得到穩(wěn)定地電性能導(dǎo)通并且可以方便快捷地封裝。
【專利說明】新型晶圓級MEMS芯片封裝結(jié)構(gòu)及其封裝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體MEMS芯片晶圓級封裝領(lǐng)域，尤其涉及一種具有導(dǎo)電通孔、內(nèi)凹和再布線電路的硅覆蓋板的新型晶圓級MEMS芯片封裝結(jié)構(gòu)及其封裝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems)芯片封裝，是一種新的封裝領(lǐng)域，其芯片主要應(yīng)用于傳感器。目前，在MEMS芯片封裝過程中，普遍的結(jié)構(gòu)是采用玻璃或者硅作為覆蓋板，在MEMS芯片背面進(jìn)行研磨，打孔，制作線路，植球等封裝流程，但是由于MEMS芯片內(nèi)部含有腔體，對于MEMS芯片研磨后的高度有一定的限制，這樣在后續(xù)的封裝過程中，MEMS芯片背面的可操作空間有限，使得這樣的封裝結(jié)構(gòu)僅限于線路較少，功能簡單的芯片。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種新型晶圓級MEMS芯片封裝結(jié)構(gòu)及其封裝方法，該封裝結(jié)構(gòu)由一塊帶有導(dǎo)電通孔和再布線電路的硅覆蓋板和MEMS芯片鍵合而成，連接方式是采用金屬凸點和密封圈通過回流焊工藝進(jìn)行焊接。這種封裝結(jié)構(gòu)將封裝過程移植到覆蓋硅板上，因此，能夠使可封裝空間變大，從而能夠應(yīng)用于線路更多更復(fù)雜的芯片。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:
[0005]一種新型晶圓級MEMS芯片封裝結(jié)構(gòu)，包括MEMS芯片和覆蓋硅板，所述MEMS芯片的正面與所述覆蓋硅板的正面用一密封圈和間隔排布的若干個用于電連接所述MEMS芯片的PIN腳的金屬凸點鍵合連接；所述覆蓋硅板的背面設(shè)有布線電路，所述覆蓋硅板的周邊設(shè)有與所述金屬凸點對應(yīng)的導(dǎo)電通孔，且所述導(dǎo)電通孔位于所述密封圈和所述金屬凸點之間，所述導(dǎo)電通孔電連接所述金屬凸點和所述布線電路。
[0006]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述MEMS芯片的正面與所述覆蓋硅板的正面用一密封圈和間隔排布的若干個用于電連接所述MEMS芯片的PIN腳的金屬凸點鍵合連接的結(jié)構(gòu)是:所述MEMS芯片的正面中部具有空腔，所述MEMS芯片的正面周邊排布有若干個PIN腳，所述MEMS芯片的正面除空腔和PIN腳以外的區(qū)域上覆蓋有一層第一絕緣層，所述第一絕緣層上設(shè)有位于所述空腔周邊的具有設(shè)定寬度和設(shè)定高度的第一密封圈，每個所述PIN腳上制作有第一金屬凸點；所述覆蓋硅板的正面對應(yīng)位置上設(shè)有具有設(shè)定寬度和設(shè)定高度的第二密封圈，所述覆蓋硅板的正面對應(yīng)位置上制作有第二金屬凸點，所述第一密封圈與所述第二密封圈之間鍵合密封連接，所述第一金屬凸點與所述第二金屬凸點之間鍵合電連接。
[0007]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述導(dǎo)電通孔包括在所述覆蓋硅板上形成的開孔和依次覆蓋在所述開孔的孔壁上的一層第二絕緣層和一層金屬層，所述第二絕緣層和所述金屬層延伸至所述覆蓋硅板的正面和背面；所述金屬層延伸至所述覆蓋硅板的背面上的部分形成所述布線電路；所述金屬層延伸至所述覆蓋硅板的正面上的部分與所述第二金屬凸點電導(dǎo)通；覆蓋所述金屬層后的所述開孔內(nèi)填充有有機(jī)絕緣材料。
[0008]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述金屬層延伸至所述覆蓋硅板的背面上的部分上植有若干個用于與外界電連接的球；所述覆蓋硅板的背面上除所述球以外的區(qū)域行覆蓋有一層第三絕緣層；所述第一密封圈與所述第一金屬凸點之間，以及所述第二密封圈與所述第二金屬凸點之間填充有底部填充膠。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述金屬層為單層金屬或多層金屬，所述金屬層為單層金屬時，其材質(zhì)為鋁或銅；所述金屬層為多層金屬時，其中的第一層金屬的材質(zhì)為鈦、鋁和銅中的一種或至少兩種的合金，覆蓋于該第一層金屬之上的第二層金屬的材質(zhì)為鎳、金、銀、鈦、鈷和銅中的一種或至少兩種的合金。
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第一金屬凸點和所述第二金屬凸點的材質(zhì)為銅、錫、金、銀、鎳和鋁中的一種或至少兩種的合金；所述第一密封圈和所述第二密封圈的材質(zhì)為具有設(shè)定強(qiáng)度的金屬，該金屬為銅或金。
[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述覆蓋硅板的正面中部內(nèi)縮形成一內(nèi)凹I,所述內(nèi)凹位于所述第二密封圈內(nèi)，且所述內(nèi)凹沿所述導(dǎo)電通孔軸向的截面為梯形或矩形或半圓形。
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述內(nèi)凹與所述空腔形成一腔體，所述腔體內(nèi)為真空或充入有設(shè)定壓力的氣體9 ;所述腔體內(nèi)充入所述氣體時，所述氣體為氮氣、氦氣、六氟化硫和硅烷中的至少一種。
[0013]一種新型晶圓級MEMS芯片封裝結(jié)構(gòu)的封裝方法，包括如下步驟:
[0014]a、提供一個MEMS芯片，所述MEMS芯片的正面中部具有空腔，所述MEMS芯片的正面周邊排布有若干個PIN腳，所述MEMS芯片的正面除空腔和PIN腳以外的區(qū)域上覆蓋有一層第一絕緣層，所述第一絕緣層上設(shè)有位于所述空腔周邊的具有設(shè)定寬度和設(shè)定高度的第一密封圈，所述PIN腳上制作有第一金屬凸點；
[0015]b、提供一個用于覆蓋所述MEMS芯片的覆蓋硅板，在所述覆蓋硅板的背面上覆蓋光刻膠，并使其圖案化，依據(jù)光刻膠圖案在所述覆蓋硅板上蝕刻出若干個連通所述覆蓋硅板正面和背面的開孔；
[0016]C、在步驟b形成的開孔的孔壁上覆蓋一層第二絕緣層，并且延伸至所述覆蓋硅板的正面和背面；
[0017]d、在步驟c形成的第二絕緣層上面覆蓋一層金屬層，并且將所述金屬層位于所述覆蓋硅板背面上的部分進(jìn)行圖案化處理；
[0018]e、用有機(jī)絕緣材料將步驟d覆蓋金屬層后的開孔進(jìn)行填充，形成導(dǎo)電通孔；
[0019]f、在步驟c形成的金屬層位于所述覆蓋硅板背面上的部分上覆蓋一層第三絕緣層，并露出部分金屬層；
[0020]g、在步驟c形成的金屬層位于所述覆蓋硅板正面上的部分上制作與所述第一金屬凸點相對應(yīng)的第二金屬凸點；
[0021]h、在步驟b形成的開孔的周圍制作具有設(shè)定寬度和高度的與所述第一密封圈相對應(yīng)的第二密封圈；
[0022]1、將所述MEMS芯片與所述覆蓋硅片進(jìn)行鍵合連接，通過回流焊工藝將所述第一金屬凸點與所述第二金屬凸點，以及所述第一密封圈與所述第二密封圈進(jìn)行焊接；
[0023]j、在步驟f露出的部分金屬層上，進(jìn)行植球；
[0024]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，還包括在所述覆蓋硅板的正面蝕刻出具有設(shè)定體積內(nèi)凹的步驟。
[0025]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明提供一種新型晶圓級MEMS芯片封裝結(jié)構(gòu)及其封裝方法，通過覆蓋娃板正面上的第二金屬凸點與MEMS芯片正面上的第一金屬凸點的鍵合連接，以及覆蓋硅板正面上的第二密封圈與MEMS芯片正面上的第一密封圈的鍵合密封連接，實現(xiàn)覆蓋硅板與MEMS芯片的鍵合封裝，同時通過在覆蓋硅板背面形成布線電路，在覆蓋硅板上形成電連接該布線電路和第二金屬凸點的導(dǎo)電通孔，實現(xiàn)電連接覆蓋硅板上的布線電路與MEMS芯片上的PIN腳的目的，此外，在覆蓋硅板的背面形成內(nèi)凹，在MEMS芯片與覆蓋硅板鍵合連接時，該內(nèi)凹與MEMS芯片具有的空氣形成一密閉腔體，從而保證腔體內(nèi)部的氣體不會對外泄露。由上可知，本發(fā)明避免了在MEMS芯片背面進(jìn)行加工，而在覆蓋硅板背面進(jìn)行開孔，布置線路，開內(nèi)凹，鍵合，植球，從而使得可操作空間更大，使得更加復(fù)雜的MEMS芯片能夠得到穩(wěn)定地電性能導(dǎo)通并且可以方便快捷地封裝。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明中MEMS芯片截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2為本發(fā)明中覆蓋硅板截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖3為圖2中箭頭S指向的正視圖；
[0029]圖4為本發(fā)明覆蓋硅板與MEMS芯片鍵合連接后的截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖5為本發(fā)明晶圓級MEMS芯片封裝結(jié)構(gòu)的工藝流程圖。
[0031]結(jié)合附圖，作以下說明:
[0032]A——MEMS芯片 B——覆蓋硅板
[0033]I——內(nèi)凹2——開孔
[0034]3——第二絕緣層 4——金屬層
[0035]5-球6-第一金屬凸點
[0036]6'——第二金屬凸點7——PIN腳
[0037]8——有機(jī)絕緣材料 9——氣體
[0038]10——第一密封圈 10'——第二密封圈
[0039]11——第三絕緣層 12——空腔
[0040]13——第一絕緣層
【具體實施方式】
[0041 ] 如圖4所示，一種新型晶圓級MEMS芯片封裝結(jié)構(gòu)，包括MEMS芯片A和覆蓋硅板B。
[0042]參見圖1，所述MEMS芯片的正面中部具有空腔12，所述MEMS芯片的正面周邊排布有若干個PIN腳7，所述MEMS芯片的正面除空腔和PIN腳以外的區(qū)域上覆蓋有一層第一絕緣層13，該第一絕緣層用來隔離MEMS芯片上的硅，防止短路，第一絕緣層的材料可以是無機(jī)非金屬材料，如二氧化硅，也可以是高分子絕緣材料，如光刻膠等。所述第一絕緣層上設(shè)有位于所述空腔周邊的具有設(shè)定寬度和設(shè)定高度的第一密封圈10，每個所述PIN腳上制作有第一金屬凸點6 ;通常該第一密封圈寬度在10 μ m以上，該第一密封圈與邊緣的第一金屬凸點要隔開一定的距離，具體寬度根據(jù)MEMS芯片大小而制定。
[0043]參見圖2，所述覆蓋硅板B的正面對應(yīng)第一密封圈10的位置上設(shè)有具有設(shè)定寬度和設(shè)定高度的第二密封圈10'，所述覆蓋硅板的正面對應(yīng)第一金屬凸點6位置上制作有第二金屬凸點6,，所述覆蓋硅板的背面設(shè)有布線電路，所述覆蓋硅板的周邊設(shè)有與所述第一金屬凸點對應(yīng)的導(dǎo)電通孔，且所述導(dǎo)電通孔位于所述密封圈和所述金屬凸點之間，所述導(dǎo)電通孔電連接所述金屬凸點和所述布線電路。
[0044]優(yōu)選的，所述導(dǎo)電通孔包括在所述覆蓋硅板上形成的開孔2和依次覆蓋在所述開孔的孔壁上的一層第二絕緣層3和一層金屬層4，所述第二絕緣層和所述金屬層延伸至所述覆蓋硅板的正面和背面；所述金屬層延伸至所述覆蓋硅板的背面上的部分形成所述布線電路；所述金屬層延伸至所述覆蓋硅板的正面上的部分與所述第二金屬凸點電導(dǎo)通；覆蓋所述金屬層后的所述開孔內(nèi)填充有有機(jī)絕緣材料8，以此保護(hù)開孔的孔壁上的金屬層4不被氧化腐蝕。
[0045]優(yōu)選的，所述金屬層延伸至所述覆蓋硅板的背面上的部分上植有若干個用于與外界電連接的球5 ;所述覆蓋硅板的背面上除所述球以外的區(qū)域行覆蓋有一層第三絕緣層
11。上述結(jié)構(gòu)中，通過植球作為后續(xù)整個MEMS芯片封裝完成之后與外界連接的電信號窗口，實現(xiàn)布線電路與外界的電連接。上述結(jié)構(gòu)中通過在金屬層上覆蓋一層第三絕緣層以防止金屬層被氧化腐蝕而造成短路或者斷路。
[0046]優(yōu)選的，所述導(dǎo)電通孔的形狀為上下開口直徑相等的直孔或上下開口不等的斜孔，且所述導(dǎo)電通孔的徑向截面為圓形或方形或橢圓形。
[0047]優(yōu)選的，所述金屬層為單層金屬，所述金屬層的材質(zhì)為鋁或銅。
[0048]優(yōu)選的，所述金屬層為多層金屬，其中，第一層金屬的材質(zhì)為鈦、招和銅中的一種或至少兩種的合金，覆蓋于第一層金屬之上的第二層金屬的材質(zhì)為鎳、金、銀、鈦、鈷和銅中的一種或至少兩種的合金。
[0049]優(yōu)選的，所述第一金屬凸點和所述第二金屬凸點的材質(zhì)為銅、錫、金、銀、鎳和鋁中的一種或至少兩種的合金。
[0050]優(yōu)選的，所述第一密封圈和所述第二密封圈的材質(zhì)為具有設(shè)定強(qiáng)度的金屬，該金屬為銅或金。
[0051]優(yōu)選的，所述第一密封圈與所述第一金屬凸點之間，以及所述第二密封圈與所述第二金屬凸點之間填充有底部填充膠。
[0052]優(yōu)選的，所述覆蓋硅板的正面中部內(nèi)縮形成一內(nèi)凹1，所述內(nèi)凹位于所述第二密封圈內(nèi)，且所述內(nèi)凹沿所述導(dǎo)電通孔軸向的截面為梯形或矩形或半圓形。
[0053]優(yōu)選的，所述內(nèi)凹與所述空腔形成一腔體，所述腔體內(nèi)為真空或充入有設(shè)定壓力的氣體9。
[0054]優(yōu)選的，所述內(nèi)凹與所述空腔形成一腔體，所述腔體內(nèi)充入有設(shè)定壓力的氣體，所述氣體為氮氣、氦氣、六氟化硫和硅烷中的至少一種。
[0055]參見圖3，所述MEMS芯片的正面與所述覆蓋硅板的正面鍵合連接時，所述第一密封圈與所述第二密封圈之間鍵合密封連接，所述第一金屬凸點與所述第二金屬凸點之間鍵合電連接。
[0056]參見圖5，一種新型晶圓級MEMS芯片封裝結(jié)構(gòu)的封裝方法，包括如下步驟:
[0057]a、提供一個MEMS芯片，所述MEMS芯片的正面中部具有空腔，所述MEMS芯片的正面周邊排布有若干個PIN腳，所述MEMS芯片的正面除空腔和PIN腳以外的區(qū)域上覆蓋有一層第一絕緣層，所述第一絕緣層上設(shè)有位于所述空腔周邊的具有設(shè)定寬度和設(shè)定高度的第一密封圈，所述PIN腳上制作有第一金屬凸點；
[0058]b、提供一個用于覆蓋所述MEMS芯片的覆蓋硅板，在所述覆蓋硅板的背面上覆蓋光刻膠，并使其圖案化，依據(jù)光刻膠圖案在所述覆蓋硅板上蝕刻出若干個連通所述覆蓋硅板正面和背面的開孔；
[0059]C、在步驟b形成的開孔的孔壁上覆蓋一層第二絕緣層，并且延伸至所述覆蓋硅板的正面和背面；
[0060]d、在步驟c形成的第二絕緣層上面覆蓋一層金屬層，并且將所述金屬層位于所述覆蓋硅板背面上的部分進(jìn)行圖案化處理；
[0061]e、用有機(jī)絕緣材料將步驟d覆蓋金屬層后的開孔進(jìn)行填充，形成導(dǎo)電通孔；
[0062]f、在步驟c形成的金屬層位于所述覆蓋硅板背面上的部分上覆蓋一層第三絕緣層，并露出部分金屬層；
[0063]g、在步驟c形成的金屬層位于所述覆蓋硅板正面上的部分上制作與所述第一金屬凸點相對應(yīng)的第二金屬凸點；
[0064]h、在步驟b形成的開孔的周圍制作具有設(shè)定寬度和高度的與所述第一密封圈相對應(yīng)的第二密封圈；
[0065]1、將所述MEMS芯片與所述覆蓋硅片進(jìn)行鍵合連接，通過回流焊工藝將所述第一金屬凸點與所述第二金屬凸點，以及所述第一密封圈與所述第二密封圈進(jìn)行焊接。
[0066]J、在步驟f露出的部分金屬層上，進(jìn)行植球。
[0067]優(yōu)選的，還包括在所述覆蓋硅板的正面蝕刻出具有設(shè)定體積內(nèi)凹的步驟。
[0068]參見圖5，該工藝流程主要有覆蓋硅板蝕刻出開孔、第二絕緣層制作、再布線電路制作、化學(xué)鍍或電鍍、第二金屬凸點和第二密封圈制作、內(nèi)凹刻蝕、覆蓋硅板與MEMS芯片鍵合和植球等。
[0069]綜上，本發(fā)明提供一種新型晶圓級MEMS芯片封裝結(jié)構(gòu)及其封裝方法，通過覆蓋硅板正面上的第二金屬凸點與MEMS芯片正面上的第一金屬凸點的鍵合連接，以及覆蓋硅板正面上的第二密封圈與MEMS芯片正面上的第一密封圈的鍵合密封連接，實現(xiàn)覆蓋硅板與MEMS芯片的鍵合封裝。同時通過在覆蓋硅板背面形成布線電路，在覆蓋硅板上形成電連接該布線電路和第二金屬凸點的導(dǎo)電通孔，實現(xiàn)電連接覆蓋硅板上的布線電路與MEMS芯片上的PIN腳的目的，此外，在覆蓋硅板的背面形成內(nèi)凹，在MEMS芯片與覆蓋硅板鍵合連接時，該內(nèi)凹與MEMS芯片具有的空氣形成一密閉腔體，從而保證腔體內(nèi)部的氣體不會對外泄露。由上可知，本發(fā)明避免了在MEMS芯片背面進(jìn)行加工，而在覆蓋硅板背面進(jìn)行開孔，布置線路，開內(nèi)凹，鍵合，植球，從而使得可操作空間更大，使得更加復(fù)雜的MEMS芯片能夠得到穩(wěn)定地電性能導(dǎo)通并且可以方便快捷地封裝。
[0070]以上實施例是參照附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進(jìn)行詳細(xì)說明。本發(fā)明所述的新型晶圓級MEMS封裝結(jié)構(gòu)適用于所有MEMS芯片的封裝。本領(lǐng)域的技術(shù)人員通過對上述實施例進(jìn)行各種形式上的修改或變更，或者將其運用于不同MEMS芯片的封裝結(jié)構(gòu)，但不背離本發(fā)明的實質(zhì)的情況下，都落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種新型晶圓級MEMS芯片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括MEMS芯片(A)和覆蓋硅板(B),所述MEMS芯片的正面與所述覆蓋娃板的正面用一密封圈和間隔排布的若干個用于電連接所述MEMS芯片的PIN腳的金屬凸點鍵合連接；所述覆蓋硅板的背面設(shè)有布線電路，所述覆蓋硅板的周邊設(shè)有與所述金屬凸點對應(yīng)的導(dǎo)電通孔，且所述導(dǎo)電通孔位于所述密封圈和所述金屬凸點之間，所述導(dǎo)電通孔電連接所述金屬凸點和所述布線電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型晶圓級MEMS芯片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述MEMS芯片的正面與所述覆蓋硅板的正面用一密封圈和間隔排布的若干個用于電連接所述MEMS芯片的PIN腳的金屬凸點鍵合連接的結(jié)構(gòu)是:所述MEMS芯片的正面中部具有空腔(12)，所述MEMS芯片的正面周邊排布有若干個PIN腳(7)，所述MEMS芯片的正面除空腔和PIN腳以外的區(qū)域上覆蓋有一層第一絕緣層(13)，所述第一絕緣層上設(shè)有位于所述空腔周邊的具有設(shè)定寬度和設(shè)定高度的第一密封圈(10)，每個所述PIN腳上制作有第一金屬凸點￠);所述覆蓋硅板的正面對應(yīng)位置上設(shè)有具有設(shè)定寬度和設(shè)定高度的第二密封圈(10,)，所述覆蓋硅板的正面對應(yīng)位置上制作有第二金屬凸點)，所述第一密封圈與所述第二密封圈之間鍵合密封連接，所述第一金屬凸點與所述第二金屬凸點之間鍵合電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型晶圓級MEMS芯片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述導(dǎo)電通孔包括在所述覆蓋硅板上形成的開孔(2)和依次覆蓋在所述開孔的孔壁上的一層第二絕緣層(3)和一層金屬層(4)，所述第二絕緣層和所述金屬層延伸至所述覆蓋硅板的正面和背面；所述金屬層延伸至所述覆蓋硅板的背面上的部分形成所述布線電路；所述金屬層延伸至所述覆蓋硅板的正面上的部分與所述第二金屬凸點電導(dǎo)通；覆蓋所述金屬層后的所述開孔內(nèi)填充有有機(jī)絕緣材料(8)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的新型晶圓級MEMS芯片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述金屬層延伸至所述覆蓋硅板的背面上的部分上植有若干個用于與外界電連接的球(5);所述覆蓋硅板的背面上除所述球以外的區(qū)域行覆蓋有一層第三絕緣層(11);所述第一密封圈與所述第一金屬凸點之間，以及所述第二密封圈與所述第二金屬凸點之間填充有底部填充膠。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的新型晶圓級MEMS芯片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述金屬層為單層金屬或多層金屬，所述金屬層為單層金屬時，其材質(zhì)為鋁或銅；所述金屬層為多層金屬時，其中的第一層金屬的材質(zhì)為鈦、鋁和銅中的一種或至少兩種的合金，覆蓋于該第一層金屬之上的第二層金屬的材質(zhì)為鎳、金、銀、鈦、鈷和銅中的一種或至少兩種的合金。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型晶圓級MEMS芯片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述第一金屬凸點和所述第二金屬凸點的材質(zhì)為銅、錫、金、銀、鎳和鋁中的一種或至少兩種的合金；所述第一密封圈和所述第二密封圈的材質(zhì)為具有設(shè)定強(qiáng)度的金屬，該金屬為銅或金。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型晶圓級MEMS芯片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述覆蓋硅板的正面中部內(nèi)縮形成一內(nèi)凹(I)，所述內(nèi)凹位于所述第二密封圈內(nèi)，且所述內(nèi)凹沿所述導(dǎo)電通孔軸向的截面為梯形或矩形或半圓形。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的新型晶圓級MEMS芯片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述內(nèi)凹與所述空腔形成一腔體，所述腔體內(nèi)為真空或充入有設(shè)定壓力的氣體(9);所述腔體內(nèi)充入所述氣體時，所述氣體為氮氣、氦氣、六氟化硫和硅烷中的至少一種。
9.一種新型晶圓級MEMS芯片封裝結(jié)構(gòu)的封裝方法，其特征在于:包括如下步驟: a、提供一個MEMS芯片，所述MEMS芯片的正面中部具有空腔，所述MEMS芯片的正面周邊排布有若干個PIN腳，所述MEMS芯片的正面除空腔和PIN腳以外的區(qū)域上覆蓋有一層第一絕緣層，所述第一絕緣層上設(shè)有位于所述空腔周邊的具有設(shè)定寬度和設(shè)定高度的第一密封圈，所述PIN腳上制作有第一金屬凸點； b、提供一個用于覆蓋所述MEMS芯片的覆蓋硅板，在所述覆蓋硅板的背面上覆蓋光刻膠，并使其圖案化，依據(jù)光刻膠圖案在所述覆蓋硅板上蝕刻出若干個連通所述覆蓋硅板正面和背面的開孔； C、在步驟b形成的開孔的孔壁上覆蓋一層第二絕緣層，并且延伸至所述覆蓋硅板的正面和背面； d、在步驟c形成的第二絕緣層上面覆蓋一層金屬層，并且將所述金屬層位于所述覆蓋硅板背面上的部分進(jìn)行圖案化處理； e、用有機(jī)絕緣材料將步驟d覆蓋金屬層后的開孔進(jìn)行填充，形成導(dǎo)電通孔； f、在步驟c形成的金屬層位于所述覆蓋硅板背面上的部分上覆蓋一層第三絕緣層，并露出部分金屬層； g、在步驟c形成的金屬層位于所述覆蓋硅板正面上的部分上制作與所述第一金屬凸點相對應(yīng)的第二金屬凸點； h、在步驟b形成的開孔的周圍制作具有設(shè)定寬度和高度的與所述第一密封圈相對應(yīng)的第二密封圈； 1、將所述MEMS芯片與所述覆蓋硅片進(jìn)行鍵合連接，通過回流焊工藝將所述第一金屬凸點與所述第二金屬凸點，以及所述第一密封圈與所述第二密封圈進(jìn)行焊接； j、在步驟f露出的部分金屬層上，進(jìn)行植球。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的新型晶圓級MEMS芯片封裝結(jié)構(gòu)的封裝方法，其特征在于:還包括在所述覆蓋硅板的正面蝕刻出具有設(shè)定體積的內(nèi)凹的步驟。
【文檔編號】B81C1/00GK104445046SQ201410286507
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月24日
【發(fā)明者】萬里兮, 韓磊, 王曄曄, 范俊, 沈建樹, 張春艷, 黃小花, 戴青, 廖建亞, 錢靜嫻, 王剛, 盧夢澤, 夏文斌 申請人:華天科技（昆山）電子有限公司