專利名稱：微機電系統器件與集成電路的集成方法及集成芯片的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種微機電系統(MEMS)器件與集成電路的集成方法及集成芯片。
背景技術：
MEMS技術是近年來高速發(fā)展的一項高新技術。與由傳統技術制作的對應器件相比， MEMS技術制作的器件在體積、功耗、重量及價格方面都有十分明顯的優(yōu)勢，而且其采用先 進半導體制造工藝，可以實現MEMS器件的批量制造，目前在市場上，MEMS器件的主要應 用實例包括壓力傳感器、加速度計及硅麥克風等。
MEMS器件需要與驅動、檢測、信號處理等集成電路(CMOS/Bipolar)連接集成在一起 以成為一個具有完整獨立功能的系統。目前已有的集成方案種類繁多，電路與MEMS器件制 作在同一芯片上稱為單片集成，單片集成按制作器件的先后順序可分為Pre—CMOS及POST 一CMOS。 Pre—CMOS指先制作MEMS器件后再在同一芯片上制作集成電路，該種方案的缺 點是MEMS器件會對后續(xù)集成電路工藝造成污染，且可能污染制造設備，導致后續(xù)使用該設 備加工的其它集成電路均失效；POST-CMOS則是在制作完成集成電路后再在同一芯片上加工 MEMS器件，但加工MEMS器件一般需采用高溫工藝，而高溫工藝將導致己加工完畢的集成 電路失效。上述各問題雖可采取一定方法解決，但一般均會導致工藝復雜化，成本增加，因 此單片集成工藝的應用受到限制，致使相當部分的MEMS器件不能采用該種方法進行集成。
另一種集成化方案是將MEMS器件與集成電路封裝在同一管殼內的多芯片模塊集成化。 該方案首先在不同芯片上單獨進行MEMS器件和集成電路的制造，然后將兩者相鄰地安裝在 同一基板上，并通過引線鍵合將兩者進行電氣連接，接著再進行陶瓷或金屬封裝以完成集成， 該種方案的缺點一是由于兩者之間的電連接由較長引線實現，會引入較多干擾信號，進而導 致系統整體性能下降，二是由于MEMS器件一般是大小為微米數量級的可動部件，這些部件 較為脆弱，因此封裝集成時不能采用塑料封裝，而需采用陶瓷或金屬封裝，這樣封裝所占成 本相對較高，封裝成本可比MEMS器件本身成本高出10~100倍。
因此，如何解決現有技術存在的缺點以實現低成本集成化方案己成為本領域技術人員亟 待解決的技術課題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種可減少封裝成本的微機電系統(MEMS)器件與集成電路的集 成方法，以實現MEMS器件的圓片級集成及封裝，并減小最終封裝的體積。
本發(fā)明的另一目的在于微機電系統(MEMS)器件與集成電路的集成芯片，使MEMS器件與 集成電路之間的電氣連接通路短，以有效減小雜散電容與耦合電感，還可采用塑料封裝而降 低封裝成本。
為了達到上述目的及其他目的，本發(fā)明提供一種可減小封裝成本的微機電系統(MEMS) 器件與集成電路的集成方法，包括步驟1)分別提供一具有微機電系統器件的第一芯片及一 具有與所述微機電系統器件對應的集成電路的第二芯片，其中，所述第一芯片具有第一電氣 連接點，所述第二芯片上具有第二電氣連接點，且當所述第一芯片覆蓋于所述第二芯片上時 所述第一電氣連接點與所述第二電氣連接點相互對應；2)在所述第一電氣連接點上生成第一 附加導電點，同時在所述第一芯片上環(huán)繞所述微機電系統器件生成一第一封裝環(huán)；3)在所述 第二電氣連接點上生成第二附加導電點，同時在所述第二芯片上生成一第二封裝環(huán)，且當所 述第一芯片覆蓋于所述第二芯片上時所述第二封裝環(huán)與所述第一封裝環(huán)相對應4)將所述第 一芯片與所述第二芯片對接，并使所述第一附加導電點與所述第二附加導電點融合對接以完 成所述微機電系統器件與所述集成電路的電氣連接，同時，使所述第一封裝環(huán)和所述第二封 裝環(huán)融合對接以將所述微機電系統器件密封于環(huán)內。
當所述第一芯片位于第一圓片上，所述第二芯片位于第二圓片上時，所述微機電系統器 件與集成電路的集成方法還包括對對接后的所述第一圓片及第二圓片進行切割以得到單個集 成芯片，并對所述單個集成芯片進行常規(guī)塑料封裝的步驟。
所述第一電氣連接點及第一附加導電點可處于所述第一封裝環(huán)內；所述第一附加導電點 由第三球下冶金層(under bump metallurgy ， UBM)所形成；所述第二附加導電點為由在所 述第二電氣連接點上生成的第四UBM層及在所述第四UBM層上生成的第二焊料層形成的焊料 球。
步驟2)也可進一步包括步驟(1)在所述第一芯片上環(huán)繞所述微機電系統器件生成一第 一金屬環(huán)；(2)在所述第一金屬環(huán)上生成第一UBM層以形成由所述第一金屬環(huán)及所述第一UBM 層組成的第一封裝環(huán)。
所述第一 UBM層可包括生成于所述第一金屬環(huán)上的第一黏附層、生成于所述第一黏附層 上的第一擴散阻擋層、生成于所述第一擴散阻擋層上的第一浸潤層及生成于所述第一浸潤層 上的第一氧化阻擋層；所述第一黏附層的材料可為鉻、鈦及鈦鎢中的一種或多種；所述第一
擴散阻擋層的材料為鉛、鉑及銅中的一種或多種；所述第一浸潤層的材料為銅、金及鎳中的 一種或多種；所述第一氧化阻擋層的材料為金；可采用蒸發(fā)、電鍍、化學鍍及印刷中的一種 方法分別形成所述第一黏附層、所述第一擴散阻擋層、所述第一浸潤層及第一氧化阻擋層。
步驟3)也可進一步包括步驟(1)在所述第二芯片上生成一與所述第一金屬環(huán)相對應的 第二金屬環(huán)；(2)在所述第二金屬環(huán)上生成第二 UBM層；(3)在所述第二 UBM層生成第一焊 料層以形成由所述第二金屬環(huán)、所述第二 UBM層及所述第一焊料層組成的第二封裝環(huán)。
所述第二 UBM層可包括生成于所述第二金屬環(huán)上的第二黏附層、生成于所述第二黏附層 上的第二擴散阻擋層、生成于所述第二擴散阻擋層上的第二浸潤層及生成于所述第二浸潤層 上的第二氧化阻擋層；所述第一焊料層的材料為錫銀銅金屬混合物、錫銅鎳、及錫金金屬混 合物中的一種。
本發(fā)明還提供一種微機電系統器件與集成電路的集成芯片，包括第一芯片及與所述第一 芯片相對接的第二芯片，其中，所述第一芯片包括微機電系統器件、第一導電融合點及環(huán)繞 所述微機電系統器件生成的第一封裝環(huán)，所述第二芯片包括與所述微機電系統器件相對應的 集成電路、與所述第一導電融合點融合對接的第二導電融合點、及與所述第一封裝環(huán)融合對 接以將所述微機電系統器件密封于環(huán)內的第二封裝環(huán)。
所述第一導電融合點可處于所述第一封裝環(huán)內；所述第一導電融合點可包括生長于所述 第一芯片上的第一電氣連接點及生長于所述第一電氣連接點上的第一附加導電點；所述第一 附加導電點可由第三UBM層所形成。
所述第二導電融合點可包括生長于所述第二芯片上的第二電氣連接點及生長于所述第二
電氣連接點上的第二附加導電點；所述第二附加導電點可為由生長于所述第二電氣連接點上 的第四UBM層及生長于所述第四UBM層上的第二焊料層形成的焊料球。
所述第一封裝環(huán)可包括在所述第一芯片上環(huán)繞所述微機電系統器件生成的第一金屬環(huán)及 生長于所述第一金屬環(huán)上的第一 UBM層；所述第一 UBM層可包括生成于所述第一金屬環(huán)上的 第一黏附層、生成于所述第一黏附層上的第一擴散阻擋層、生成于所述第一擴散阻擋層上的 第一浸潤層及生成于所述第二浸潤層上的第二氧化阻擋層；所述第一黏附層的材料可為鉻、 鈦及鈦鎢中的一種或多種；所述第一擴散阻擋層的材料為鉛、鉑及銅中的一種或多種；所述 第一浸潤層的材料為銅、金及鎳中的一種或多種；所述第一氧化阻擋層的材料為金；可采用 蒸發(fā)、電鍍、化學鍍、及印刷中的一種方法分別形成所述第一黏附層、所述第一擴散阻擋層、 所述第一浸潤層及第一氧化阻擋層。
所述第二封裝環(huán)包括生長于所述第二芯片上的第二金屬環(huán)、生長于所述第二金屬環(huán)上的
第二 UBM層及生長于所述第二 UBM層的第一焊料層；所述第二 UBM層可包括生成于所述第二 金屬環(huán)上的第二黏附層、生成于所述第二黏附層上的第二擴散阻擋層、生成于所述第二擴散 阻擋層上的第二浸潤層及生成于所述第二浸潤層上的第二氧化阻擋層；所述第一焊料層的材 料可為錫銀銅金屬混合物、錫銅鎳、及錫金金屬混合物中的一種。
綜上所述，本發(fā)明的微機電系統器件與集成電路的集成方法及集成芯片可減小封裝成本， 實現MEMS器件的圓片級集成及封裝，減小最終封裝的體積，同時還能縮短MEMS器件與集成 電路之間的電氣連接通路，有效減小雜散電容與耦合電感，還可采用塑料封裝而降低封裝成 本。


圖l為本發(fā)明的微機電系統器件與集成電路的集成方法提供的第二圓片俯視圖。 圖2為本發(fā)明的微機電系統器件與集成電路的集成方法提供的第二芯片剖面示意圖。 圖3為本發(fā)明的微機電系統器件與集成電路的集成方法提供的第二芯片俯視圖。 圖4為本發(fā)明的微機電系統器件與集成電路的集成方法提供的第一圓片俯視圖。 圖5為本發(fā)明的微機電系統器件與集成電路的集成方法提供的第一芯片俯視圖。 圖6為本發(fā)明的微機電系統器件與集成電路的集成方法提供的第一芯片剖視圖。 圖7為本發(fā)明的微機電系統器件與集成電路的集成方法第一圓片與第二圓片對接示意圖。 圖8為本發(fā)明的微機電系統器件與集成電路的集成方法第一芯片與第二芯片對接示意圖。 圖9為本發(fā)明的微機電系統器件與集成電路的集成方法第一芯片與第二芯片對接前的剖 視圖。
圖10為本發(fā)明的微機電系統器件與集成電路的集成方法第一芯片與第二芯片對接后的剖 視圖。
圖11為本發(fā)明的微機電系統器件與集成電路的集成方法第一圓片與第二圓片對接后切割 第一圓片的示意圖。
圖12為本發(fā)明的微機電系統器件與集成電路的集成方法第一芯片與第二芯片對接后切割 第二圓片示意圖。
圖13為本發(fā)明的微機電系統器件與集成電路的集成方法第一芯片與第二芯片對接后完全 切割后的剖面示意圖。
具體實施例方式
以下將通過具體實施例詳細說明本發(fā)明的微機電系統器件與集成電路的集成方法及所形 成的集成芯片。
請參閱圖1及圖13，本發(fā)明的微機電系統器件與集成電路的集成方法主要包括以下步驟
第一步分別提供一第一圓片201及一第二圓片101，如圖4至6所示，所述第一圓片201上 具有多個第一芯片即微機電系統器件單元205，每一微機電系統器件單元205其由3層組成， 最下層為硅襯底208，硅襯底208上有氧化硅層216，氧化硅層216上有器件層206，通過光 刻及刻蝕的方法得到窄槽219從而形成了一種MEMS器件例如梳齒電容式加速度計202，所述 加速度計202的質量塊上生成有釋放孔215，懸掛質量塊的固定梁214—端具有支點222，所 述加速度計202設有兩個第一電氣連接點207，導線206將所述加速度計的梳齒221與相應的 各第一電氣連接點207相連接。再如圖1至圖3所示，所述第二圓片101上具有多個采用常 規(guī)集成電路工藝生長于基片117上的第一芯片即集成電路單元106，每一個集成電路單元106 都包含與所述梳齒電容式加速度計202對應的集成電路102、及用于同外部電路連接的金屬壓 點104，集成電路102通過金屬107與金屬壓點104相連接，每一個集成電路單元106還包括 兩個第二電氣連接點105，同時當所述第一圓片201覆蓋于所述第二圓片101上時，各第一電 氣連接點207與相應各第二電氣連接點105相互對應。
第二步在各第一電氣連接點207上分別生成相應的第一附加導電點209，同時在所述微機電 系統器件單元205上環(huán)繞所述梳齒電容式加速度計202生成一第一封裝環(huán)218，各第一電氣連 接點207為金屬，在本實施方式中，各第一電氣連接點207及各第一附加導電點209處于所 述第一封裝環(huán)203內，此外，也可根據實際情況將各第一電氣連接點207及各第一附加導電 點209處于所述第一封裝環(huán)218夕卜，或部分第一電氣連接點207及相應第一附加導電點209 處于所述第一封裝環(huán)203內，而其余各第一電氣連接點207及相應第一附加導電點209處于 所述第一封裝環(huán)218外，各第一附加導電點209由第三UBM (under bump metallurgy)層所 形成，所述第三UBM層的結構容后陳述。若所述第一封裝環(huán)218由第一金屬環(huán)203及第一UBM 層組成時，生成所述第一封裝環(huán)218包括以下步驟
1) 環(huán)繞所述梳齒電容式加速度計202生成一第一金屬環(huán)203。
2) 在所述第一金屬環(huán)203上生成第一UBM層，其中，所述第一UBM層由黏附層213、擴散阻 擋層212、浸潤層211、及氧化阻擋層210組成，黏附層213的作用是使整個第一封裝環(huán)218 與第一金屬環(huán)203保持緊密連接且不易脫落，黏附層213可為Cr、 Ti、 TiW等金屬中的一種
或多種，擴散阻擋層212的作用是防止浸潤層211材料擴散至所述第一芯片201中，其可用 Pb、 Pt、 Cu等金屬中的一種或多種，浸潤層211可防止黏附層213及擴散阻擋層212氧化， 其通常選用Cu、 Au、 Ni金屬中的一種或多種，氧化阻擋層210可用金(Au)，形成第一 UBM 層包含的各層的方法可采用蒸發(fā)、電鍍、化學鍍、印刷等多種方法，例如先在所述梳齒電容 式加速度計202上涂布光刻膠后光刻以得到第一封裝環(huán)218圖形，接著濺射第一 UBM各層所 需金屬，然后用剝離工藝將光刻膠以及膠上金屬去除得到第一UBM層圖形。所述第三UBM層 的結構與前述第一UBM層的結構相同，故不再重述。在本實施方式中，當所述第一UBM層及 所述第三UBM層制作完畢后會被涂布光刻膠進行光刻以保護所述第一 UBM層及所述第三UBM 層，接著對梳齒電容式加速度計202進行釋放工藝，即將氫氟酸通過窄槽219及釋放孔215 去腐蝕二氧化硅層216，以在質量塊及梳齒221下方形成空氣隙220使得質量塊可以自由活動。
此外，所述第一封裝環(huán)218也可采用其他結構，例如其可為采用旋涂法或者噴涂法生成的有 機物質環(huán)。
第三步在各第二電氣連接點105上生成相應各第二附加導電點，同時在所述集成電路單元 106上生成各第二封裝環(huán)108，且當所述第一圓片201覆蓋于所述第二圓片101上時各第二封 裝環(huán)108與各第一封裝環(huán)218相互對應，其中，各第二電氣連接點105為金屬，各第二附加 導電點為由在各第二電氣連接點105上生成的各第四UBM層及在所述第四UBM層上生成的各 第二焊料層115形成的焊料球116，各第四UBM層分別由黏附層lll、擴散阻擋層112、浸潤 層113、及氧化阻擋層114組成，黏附層111的作用是使整個第二附加導電點與第二電氣連接 點105保持緊密連接且不易脫落，黏附層lll可為Cr、 Ti、 TiW等金屬，擴散阻擋層112的 作用是防止浸潤層113、第二焊料層115材料擴散至所述第二芯片101中，其可用Pb、 Pt、 Cu等金屬，浸潤層113則一方面防止黏附層111、擴散阻擋層112氧化， 一方面能與第二焊 料層115形成良好的浸潤，該層通常選用Cu、 Au、 Ni等金屬，氧化阻擋層114可用金Au，第 二焊料層115可采用錫銀銅(Sn Ag Cu)金屬混合物或錫銅鎳(Sn Cu Ni)或錫金(Sn Au) 等金屬混合物，當各第二封裝環(huán)108分別由第二金屬環(huán)103、第二UBM層及第一焊料層組成時， 其生成步驟如下-
1) 在所述集成電路單元106上生成一與各第一金屬環(huán)203相對應的第二金屬環(huán)103。
2) 在各第二金屬環(huán)103上生成第二UBM層，由于第二UBM層與所述第四UBM層結構類似，其 也是由生成于所述第二金屬環(huán)103上的第二黏附層、生成于所述第二黏附層上的第二擴散阻 擋層、生成于所述第二擴散阻擋層上的第二浸潤層及生成于所述第二浸潤層上的第二氧化阻
擋層組成，形成各層的方法也可采用蒸發(fā)、電鍍、化學鍍、印刷等多種方法。如圖2所示， 先在所述集成電路單元106的絕緣層109及鈍化層110涂布光刻膠后光刻以得到第二金屬環(huán) 103以及第二附加導電點的圖形，接著濺射UBM各層所需金屬，然后用剝離工藝將光刻膠以及 膠上金屬去除得到各UBM圖形。
3)在所述第二UBM層生成第一焊料層，第一焊料層與第二焊料層115采用的材料相同，當各 UBM圖形生成后，繼續(xù)利用光刻以及電鍍的方法及可得到第二焊料層的圖形，再在合適的溫度 下回流即可得到各第二封裝環(huán)108及焊料球的最終形狀。
此外，各第二封裝環(huán)108也可采用其他結構，例如其可為采用旋涂法或者噴涂法生成的有機 物質環(huán)。
第四步如圖7所示，將所述第一圓片201與所述第二圓片101對接，并使所述第一附加導 電點209與所述第二附加導電點即焊料球116融合對接以完成每一微機電系統器件單元205 與相應集成電路單元106的電氣連接，同時，使所述第一封裝環(huán)218和所述第二封裝環(huán)108 融合對接以將所述微機電系統器件密封于環(huán)內，當所述第一封裝環(huán)218和所述第二封裝環(huán)108 采用UBM層時，如圖8及9所示，對接時需將所述第二封裝環(huán)108與所述第一封裝環(huán)218、及 焊料球116與所述第一附加導電點209對準，然后施加一定的壓力及溫度后，如圖10所示， 焊料球116的第二焊料層115與所述第一附加導電點209融合后發(fā)生形變由球狀變?yōu)轲ず象w 302，同時，所述第二封裝環(huán)108的第一焊料層115與所述第一封裝環(huán)218的浸潤層211及氧 化阻擋層210融合后發(fā)生形變成為黏合體301，如此梳齒電容式加速度計202通過導線206、 第一電氣連接點207、第一附加導電點209、黏合體302、第二電氣連接點105與集成電路102 實現了電氣連接，同時黏合體301也形成了一堵焊料墻將梳齒電容式加速度計202封在一密 閉腔體303內，密閉腔體303內的氣氛以及壓力可在第一圓片201與第二圓片101對接時予 以設定。
此外，當所述第二封裝環(huán)108與所述第一封裝環(huán)218都為有機物質環(huán)時，其融合方式與 前述融合方式類似，故不再重述，本領域技術人員可根據實際情況采用不同的溫度及壓力使 兩者融合密封。
第五步當第一圓片201與第二圓片101對接完成后需要進行劃片以得到單個集成器件，因 此可先對第一圓片201進行劃片而不是劃第二圓片101，如圖11所示，接著對第二圓片101 劃片，劃片位置接近焊料墻，這樣可得到單個的集成器件401，并且露出了電路芯片上的金屬 壓點104，如圖12、 13所示，然后對每一單個的集成器件進行常規(guī)的塑料封裝即可得到最終 成品。
需注意的是，本領域技術人員也可根據實際情況將本發(fā)明的微機電系統器件與集成電路 的集成方法包含的各步驟融合入MEMS器件及集成電路的生成過程中，而非完全按照本發(fā)明的 步驟依序進行，例如，可在制作第一電氣連接點及第二電氣連接點時同步生成第一金屬環(huán)及 第二金屬環(huán)等。
此外，本發(fā)明還提供微機電系統器件與集成電路的集成芯片401包括第一芯片即微機
電系統器件單元205及第二芯片即集成電路單元106。
所述微機電系統器件單元205包括微機電系統器件(例如梳齒電容式加速度計202)、第 一導電融合點及環(huán)繞所述微機電系統器件生成的第一封裝環(huán)203，其中，所述第一導電融合點 處于所述第一封裝環(huán)218內，此外，其也可設置在所述第一封裝環(huán)218夕卜，其包括生長于所 述微機電系統器件單元205上的第一電氣連接點及生長于所述第一電氣連接點207上的第一 附加導電點209，在本實施方式中，所述第一附加導電點209由一UBM層所形成的，UBM層的 結構前述已有詳細說明，在此不再詳述。所述第一封裝環(huán)218可為采用旋涂法或者噴涂法所 生成的有機物質環(huán)，也可為由環(huán)繞所述微機電系統器件生成的第一金屬環(huán)203及生長于所述 第一金屬環(huán)203上的第一UBM層構成，所述第一UBM層可由黏附層213、擴散阻擋層212、浸 潤層211、及氧化阻擋層210組成。黏附層213可為Cr、 Ti、 TiW等金屬中的一種或多種，擴 散阻擋層212的作用是防止浸潤層211材料擴散至所述第一芯片201中，其可用Pb、 Pt、 Cu 等金屬中的一種或多種，浸潤層211可防止黏附層213及擴散阻擋層212氧化，其通常選用 Cu、 Au、 Ni金屬中的一種或多種，氧化阻擋層210可用金(Au)，形成第一UBM層包含的各層 的方法可采用蒸發(fā)、電鍍、化學鍍、印刷等多種方法。
所述集成電路單元106與所述微機電系統器件單元205相對接，其包括與所述梳齒電容 式加速度計202相對應的集成電路102、與所述第一導電融合點融合對接的第二導電融合點、 及與所述第一封裝環(huán)218融合對接以將所述微機電系統器件密封于環(huán)內的第二封裝環(huán)108，其 中，所述第二導電融合點包括生長于所述梳齒電容式加速度計202上的第二電氣連接點及生 長于所述第二電氣連接點105上的第二附加導電點，所述第二附加導電點為由生長于所述第 二電氣連接點105上的第四UBM層及生長于所述第四UBM層上的第二焊料層115形成的焊料 球218，第四UBM層分別由黏附層lll、擴散阻擋層U2、浸潤層113、及氧化阻擋層114組 成，所述第二封裝環(huán)108可為采用旋涂法或者噴涂法所生成的有機物質環(huán)，也可為由生長于 所述第二芯片上的第二金屬環(huán)、生長于所述第二金屬環(huán)上的第二 UBM層及生長于所述第二 UBM 層的第一焊料層組成，所述第二 UBM層包括生成于所述第二金屬環(huán)上的第二黏附層、生成于
所述第二黏附層上的第二擴散阻擋層、生成于所述第二擴散阻擋層上的第二浸潤層及生成于 所述第二浸潤層上的第二氧化阻擋層，所述第一焊料層的材料為錫銀銅金屬混合物、錫銅鎳 或錫金等金屬混合物。
綜上所述，本發(fā)明的微機電系統(MEMS)器件與集成電路的集成方法及集成芯片具有較 多優(yōu)點
第一，可以實現MEMS器件的圓片級集成及封裝。
第二，由于劃片在MEMS器件被密封后進行可解決MEMS器件可動部分在劃片時易于受損 的問題，避免了采用激光等昂貴的劃片方法，節(jié)約了成本。
第三，實現集成化，MEMS器件與集成電路相互對接可使兩者之間的電氣連接通路短，有 效減小雜散電容與耦合電感。
第四，可在集成時完成對MEMS器件的真空密封或將MEMS器件密閉在某些特定惰性氣體 中。
第五，由于MEMS器件被密閉在腔中，最終封裝可以采用塑料封裝方式，而非昂貴的金屬 或陶瓷封裝，降低了封裝成本。
第六，對一些需要防電磁干擾的MEMS器件，該種集成化方案能提供有效的電磁屏蔽效。
第七，可有效減小最終封裝的體積。
以上所述的實施例僅為闡述本發(fā)明的技術思想和特點，其目的在于使熟知此項技術的人 士能夠了解本發(fā)明的內容并據以實施，但并不能作為本發(fā)明的保護范圍，即凡是依據本發(fā)明 所揭示的精神而加以修飾或變化，仍應認為納入本發(fā)明的保護范圍。本發(fā)明要求保護的范圍 以所附權利要求書界定的范圍為準。
權利要求
1.一種微機電系統器件與集成電路的集成方法，其特征在于包括步驟1)分別提供一具有微機電系統器件的第一芯片及一具有與所述微機電系統器件對應的集成電路的第二芯片，其中，所述第一芯片具有第一電氣連接點，所述第二芯片上具有第二電氣連接點，且當所述第一芯片覆蓋于所述第二芯片上時所述第一電氣連接點與所述第二電氣連接點相互對應；2)在所述第一電氣連接點上生成第一附加導電點，同時在所述第一芯片上環(huán)繞所述微機電系統器件生成一第一封裝環(huán)；3)在所述第二電氣連接點上生成第二附加導電點，同時在所述第二芯片上生成一第二封裝環(huán)，且當所述第一芯片覆蓋于所述第二芯片上時所述第二封裝環(huán)與所述第一封裝環(huán)相對應；4)將所述第一芯片與所述第二芯片對接，并使所述第一附加導電點與所述第二附加導電點融合對接以完成所述微機電系統器件與所述集成電路的電氣連接，同時，使所述第一封裝環(huán)和所述第二封裝環(huán)融合對接以將所述微機電系統器件密封于環(huán)內。
2. 如權利要求l所述的微機電系統器件與集成電路的集成方法，其特征在于當所述第 一芯片位于第一圓片上，所述第二芯片位于第二圓片上時，還包括對對接后的所述第 一圓片及第二圓片進行切割以得到單個集成芯片，并對所述單個集成芯片進行常規(guī)塑 料封裝的步驟。
3. 如權利要求l所述的微機電系統器件與集成電路的集成方法，其特征在于所述第一 電氣連接點及第一附加導電點處于所述第一封裝環(huán)內。
4. 如權利要求1所述的微機電系統器件與集成電路的集成方法，其特征在于在步驟2) 中，生成的所述第一封裝環(huán)為有機物質環(huán)。
5. 如權利要求4所述的微機電系統器件與集成電路的集成方法，其特征在于所述有機 物質環(huán)為采用旋涂法或者噴涂法所生成。
6. 如權利要求1所述的微機電系統器件與集成電路的集成方法，其特征在于所述第二 封裝環(huán)為有機物質環(huán)。
7. 如權利要求6所述的微機電系統器件與集成電路的集成方法，其特征在于所述有機 物質環(huán)為采用旋涂法或者噴涂法所生成。
8. 如權利要求1所述的微機電系統器件與集成電路的集成方法，其特征在于步驟2)進一步包括步驟-(1) 在所述第一芯片上環(huán)繞所述微機電系統器件生成一第一金屬環(huán)；(2) 在所述第一金屬環(huán)上生成第一球下冶金層以形成由所述第一金屬環(huán)及所 述第一球下冶金層組成的第一封裝環(huán)。
9. 如權利要求8所述的微機電系統器件與集成電路的集成方法，其特征在于所述第一 球下冶金層包括生成于所述第一金屬環(huán)上的第一黏附層、生成于所述第一黏附層上的 第一擴散阻擋層、生成于所述第一擴散阻擋層上的第一浸潤層及生成于所述第一浸潤 層上的第一氧化阻擋層。
10. 如權利要求9所述的微機電系統器件與集成電路的集成方法，其特征在于所述第一 黏附層的材料為鉻、鈦、及鈦鴇中的一種或多種。
11. 如權利要求9所述的微機電系統器件與集成電路的集成方法，其特征在于所述第一 擴散阻擋層的材料為鉛、鉑、及銅中的一種或多種。
12. 如權利要求9所述的微機電系統器件與集成電路的集成方法，其特征在于所述第一 浸潤層的材料為銅、金、及鎳中的一種或多種。
13. 如權利要求9所述的微機電系統器件與集成電路的集成方法，其特征在于所述第一 氧化阻擋層的材料為金。
14. 如權利要求9所述的微機電系統器件與集成電路的集成方法，其特征在于采用蒸發(fā)、 電鍍、化學鍍、及印刷中的一種方法分別形成所述第一黏附層、所述第一擴散阻擋層、 所述第一浸潤層及第一氧化阻擋層。
15. 如權利要求8至14任一所述的微機電系統器件與集成電路的集成方法，其特征在于 所述步驟3)進一步包括步驟(1 )在所述第二芯片上生成一與所述第一金屬環(huán)相對應的第二金屬環(huán)；(2) 在所述第二金屬環(huán)上生成第二球下冶金層；(3) 在所述第二球下冶金層生成第一焊料層以形成由所述第二金屬環(huán)、所述第 二球下冶金層及所述第一焊料層組成的第二封裝環(huán)。
16. 如權利要求15所述的微機電系統器件與集成電路的集成方法，其特征在于所述第 二球下冶金層包括生成于所述第二金屬環(huán)上的第二黏附層、生成于所述第二黏附層上 的第二擴散阻擋層、生成于所述第二擴散阻擋層上的第二浸潤層及生成于所述第二浸 潤層上的第二氧化阻擋層。
17. 如權利要求15所述的微機電系統器件與集成電路的集成方法，其特征在于所述第 一焊料層的材料為錫銀銅金屬混合物、錫銅鎳、及錫金金屬混合物中的一種。
18. 如權利要求1所述的微機電系統器件與集成電路的集成方法，其特征在于所述第一 附加導電點由第三球下冶金層層所形成。
19. 如權利要求l所述的微機電系統器件與集成電路的集成方法，其特征在于所述第二 附加導電點為由在所述第二電氣連接點上生成的第四球下冶金層及在所述第四球下 冶金層上生成的第二焊料層形成的焊料球。
20. —種微機電系統器件與集成電路的集成芯片，其特征在于包括第一芯片，其包括微機電系統器件、第一導電融合點及環(huán)繞所述微機電系統器件生 成的第一封裝環(huán)；與所述第一芯片相對接的第二芯片，其包括與所述微機電系統器件相對應的集成電 路、與所述第一導電融合點融合對接的第二導電融合點、及與所述第一封裝環(huán)融合 對接以將所述微機電系統器件密封于環(huán)內的第二封裝環(huán)。
21. 如權利要求20所述的微機電系統器件與集成電路的集成芯片，其特征在于所述第 一導電融合點處于所述第一封裝環(huán)內。
22. 如權利要求20或21所述的微機電系統器件與集成電路的集成芯片，其特征在于所 述第一導電融合點包括生長于所述第一芯片上的第一電氣連接點及生長于所述第一 電氣連接點上的第一附加導電點。
23. 如權利要求22所述的微機電系統器件與集成電路的集成芯片，其特征在于所述第一附加導電點由第三球下冶金層所形成。
24. 如權利要求20所述的微機電系統器件與集成電路的集成芯片，其特征在于所述第二導電融合點包括生長于所述第二芯片上的第二電氣連接點及生長于所述第二電氣 連接點上的第二附加導電點。
25. 如權利要求24所述的微機電系統器件與集成電路的集成芯片，其特征在于所述第二附加導電點為由生長于所述第二電氣連接點上的第四球下冶金層及生長于所述第 四球下冶金層上的第二焊料層形成的焊料球。
26. 如權利要求20所述的微機電系統器件與集成電路的集成芯片，其特征在于所述第 一封裝環(huán)為有機物質環(huán)。
27. 如權利要求26所述的微機電系統器件與集成電路的集成芯片，其特征在于所述有 機物質環(huán)為采用旋涂法或者噴涂法所生成。
28. 如權利要求20所述的微機電系統器件與集成電路的集成芯片，其特征在于所述第 二封裝環(huán)為有機物質環(huán)。
29. 如權利要求28所述的微機電系統器件與集成電路的集成芯片，其特征在于所述有 機物質環(huán)為采用旋涂法或者噴涂法所生成。
30. 如權利要求20所述的微機電系統器件與集成電路的集成芯片，其特征在于所述第 一封裝環(huán)包括在所述第一芯片上環(huán)繞所述微機電系統器件生成第一金屬環(huán)及生長于 所述第一金屬環(huán)上的第一球下冶金層。
31. 如權利要求30所述的微機電系統器件與集成電路的集成芯片，其特征在于所述第 一球下冶金層包括生成于所述第一金屬環(huán)上的第一黏附層、生成于所述第一黏附層上 的第一擴散阻擋層、生成于所述第一擴散阻擋層上的第一浸潤層及生成于所述第一浸 潤層上的第一氧化阻擋層。
32. 如權利要求31所述的微機電系統器件與集成電路的集成芯片，其特征在于所述第 一黏附層的材料為鉻、鈦、及鈦鉤中的一種或多種。
33. 如權利要求31所述的微機電系統器件與集成電路的集成芯片，其特征在于所述第 一擴散阻擋層的材料為鉛、鉑、及銅中的一種或多種。
34. 如權利要求31所述的微機電系統器件與集成電路的集成芯片，其特征在于所述第 一浸潤層的材料為銅、金、及鎳中的一種或多種。
35. 如權利要求31所述的微機電系統器件與集成電路的集成芯片，其特征在于所述第 一氧化阻擋層的材料為金。
36. 如權利要求31所述的微機電系統器件與集成電路的集成芯片，其特征在于采用蒸 發(fā)、電鍍、化學鍍、及印刷中的一種方法分別形成所述第一黏附層、所述第一擴散阻 擋層、所述第一浸潤層及第一氧化阻擋層。
37. 如權利要求30至36任一所述的微機電系統器件與集成電路的集成芯片，其特征在于 所述第二封裝環(huán)包括生長于所述第二芯片上的第二金屬環(huán)、生長于所述第二金屬環(huán)上 的第二球下冶金層及生長于所述第二球下冶金層的第一焊料層。
38. 如權利要求37所述的微機電系統器件與集成電路的集成芯片，其特征在于所述第二球下冶金層包括生成于所述第二金屬環(huán)上的第二黏附層、生成于所述第二黏附層上 的第二擴散阻擋層、生成于所述第二擴散阻擋層上的第二浸潤層及生成于所述第二浸 潤層上的第二氧化阻擋層。
39. 如權利要求37所述的微機電系統器件與集成電路的集成芯片，其特征在于所述第 一焊料層的材料為錫銀銅金屬混合物、錫銅鎳、及錫金金屬混合物中的一種。
全文摘要
一種微機電系統器件與集成電路的集成方法及集成芯片，首先提供一具有第一電氣連接點及MEMS器件的第一芯片及一具有第二電氣連接點及集成電路的第二芯片，然后在第一電氣連接點上生成第一附加導電點，同時環(huán)繞MEMS器件生成一第一封裝環(huán)，并在第二電氣連接點上生成第二附加導電點，同時在第二芯片上生成一第二封裝環(huán)，最后將第一芯片與第二芯片對接，并使第一附加導電點與第二附加導電點融合對接以完成MEMS器件與集成電路的電氣連接，同時，使所述第一封裝環(huán)和所述第二封裝環(huán)融合對接以將MEMS器件密封于環(huán)內，如此可降低封裝成本，同時還能縮短MEMS器件與集成電路之間的電氣連接通路，有效減小雜散電容與耦合電感。
文檔編號H01L23/488GK101355038SQ20071004432
公開日2009年1月28日 申請日期2007年7月27日 優(yōu)先權日2007年7月27日
發(fā)明者剛 李, 維 胡 申請人:剛 李