一种焊料隔离结构以及电子器件的制作方法

本发明涉及晶圆级封装技术领域，特别是涉及一种焊料隔离结构以及电子器件。

背景技术：

由于各种半导体mems器件晶圆级真空封装与传统的金属封装、陶瓷封装相比具有封装结构简单、体积小、成本低、真空寿命长等特点，mems行业封装形式已经开始向晶圆级封装转变，晶圆级封装最关键的技术是晶圆级键合。一般而言，晶圆级键合的经典结构为将芯片晶圆与窗口晶圆高度对准键合，通过芯片和窗口上预先镀制的焊料及金属镀层完成焊接，再将键合完成晶圆切割为单颗探测器产品。

相应的，高效率、低成本的晶圆级键合技术和工艺是降低半导体器件生产成本，提高产品的良品率，进而提高产品竞争力的有力途径。

晶圆级封装的封装密封区域一般为合金焊料与镀金区焊接，焊料在镀金区浸润良好，同时因其流动性过好会出现焊料溢出严重，甚至导致探测器报废的严重不良，进而提高了探测器的单位成本，不利于提高产品的竞争力。

技术实现要素：

本发明的目的是提供了一种焊料隔离结构以及电子器件，有效改善晶圆级封装过程中焊料溢出严重的问题，将焊料控制在预期范围内，有效提升晶圆级封装的良品率及产品性能。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种焊料隔离结构，包括位于焊接载体上表面的中间连续镀金环区、断续的内镀金环区、断续的外镀金环区，所述中间连续镀金环区为焊接环，所述断续的内镀金环区与所述中间连续镀金环区不相交且位于所述中间连续镀金环区的内侧，所述断续的外镀金环与所述中间连续镀金环区不相交且位于所述中间连续镀金环区的外侧，所述断续的内镀金环区、所述断续的外镀金环区包括多个不相交的独立镀金区，相邻所述镀金区之间通过毛细效应吸附焊料并阻止所述焊料穿过。

其中，所述独立镀金区的形状为圆形、椭圆形或长方形。

其中，所述断续的内镀金环区、所述断续的外镀金环区为单层非连续镀金环区镀金环或双层非连续镀金环区镀金环。

其中，所述断续的内镀金环区中的多个所述独立镀金区的面积总和与所述断续的内镀金环区的面积比大于等于70％，和/或所述断续的外镀金环区中的多个所述独立镀金区的面积总和与所述断续的外镀金环区的面积比大于等于70％。

其中，相邻所述独立镀金区的间距为所述独立镀金区的长度的1/10～1/5。

其中，所述断续的内镀金环区、所述断续的外镀金环区中的多个所述独立镀金区的形状相同。

其中，所述断续的内镀金环区中的多个所述独立镀金区、所述断续的外镀金环区中的多个所述独立镀金区与所述中间连续镀金环区的间距除顶角外处处相等。

其中，所述中间连续镀金环区与所述断续的内镀金环区之间为内刻蚀区，和/或所述中间连续镀金环区与所述断续的外镀金环区之间为外刻蚀区。

除此之外，本发明实施例还提供了一种电子器件，包括芯片晶圆、窗口晶圆以及如上所述焊料隔离结构，所述焊料隔离结构设置在所述芯片晶圆或所述窗口晶圆的窗口，所述芯片晶圆与所述窗口晶圆键合。

本发明实施例所提供的焊料隔离结构以及电子器件，与现有技术相比，具有以下优点：

所述焊料隔离结构以及电子器件，通过焊接载体上表面的中间连续镀金环区的内侧和外侧设置断续的内镀金环区、断续的外镀金环区，通过毛细效应吸附焊料并阻止焊料穿过，造成焊料向易于流动的焊接环流动，实现对焊料的隔离和限制，提高了产品的良品率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的焊料隔离结构的一种具体实施方式的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的焊料隔离结构的另一种具体实施方式的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1～图2，图1为本发明实施例提供的焊料隔离结构的一种具体实施方式的结构示意图；图2为本发明实施例提供的焊料隔离结构的另一种具体实施方式的结构示意图。

在一种具体实施方式中，所述焊料隔离结构，包括位于焊接载体上表面的中间连续镀金环区10、断续的内镀金环区20、断续的外镀金环区30，所述中间连续镀金环区10为焊接环，所述断续的内镀金环区20与所述中间连续镀金环区10不相交且位于所述中间连续镀金环区10的内侧，所述断续的外镀金环与所述中间连续镀金环区10不相交且位于所述中间连续镀金环区10的外侧，所述断续的内镀金环区20、所述断续的外镀金环区30包括多个不相交的独立镀金区40，相邻所述镀金区之间通过毛细效应吸附焊料并阻止所述焊料穿过。

通过焊接载体上表面的中间连续镀金环区10的内侧和外侧设置断续的内镀金环区20、断续的外镀金环区30，通过毛细效应吸附焊料并阻止焊料穿过，造成焊料向易于流动的焊接环流动，实现对焊料的隔离和限制，提高了产品的良品率。

本发明中的焊料隔离结构，由于在作为焊接环的间连续镀金环区的内侧和外侧设置断续的内镀金环区20、所述断续的外镀金环区30且不相交，由于焊接区为镀金区，其对焊料均匀浸润，可以自由流动，而在间连续镀金环区与断续的内镀金环区20、所述断续的外镀金环区30之间，焊料的流动性差，造成焊料向易于流动的焊接区流动，而避免了穿过断续的内镀金环区20、所述断续的外镀金环区30，实现了对焊料的隔离和限制，提高了产品的良品率。

本发明中焊料隔离结构可以设置在窗口晶圆和芯片晶圆的任意一种之上，即焊接载体可以是设置在窗口晶圆上，也可以设置在芯片晶圆上，本领域技术人员可以根据需要相应的设置。

在一个实施例中，焊料预制在芯片晶圆上，窗口晶圆进行金属化处理，形成镀金区，焊料隔离结构设计在窗口上，在窗口制备环形无镀金结构，将焊接环与断续的内镀金环区20、断续的外镀金环区30之间分隔开，采用蚀刻工艺或其它方式在断续的内镀金环区20、断续的外镀金环区30上形成断续的独立镀金区40。焊接环为实际预期焊接区域，焊接过程中焊料在此区域内均匀浸润，而焊料在环形无镀金结构内流动性差，绝大部分焊料被拦截在中间的焊接区域，若有极少量焊料越过了无镀金区域进入断续的内镀金环区20、断续的外镀金环区30，焊料则会沿着环形镀金区浸润流动，不会出现溢出严重状况。

本发明对于独立镀金区40的宽度、长度以及相邻间距等不做限定，所述独立镀金区40的形状可以为圆形，也可以为长方形，还可以为方形、椭圆形或者其它形状，只要能够保证焊料由于毛细现象被吸附在焊接区即可，即所述独立镀金区40的形状为圆形、椭圆形或长方形。

本发明中的断续的内镀金环区20、所述断续的外镀金环区30，设置多个独立镀金区40，通过相邻独立镀金区40之间的毛细效应，对焊料进行吸附和阻挡，本发明中对于断续的内镀金环区20、所述断续的外镀金环区30中的独立镀金区40的层数，即从中间连续镀金区到断续的内镀金环区20、所述断续的外镀金环区30的方向上，独立镀金区40的层数可以是单层，也可以为提高吸附效率，采用多层，如两层或三层等，即所述断续的内镀金环区20、所述断续的外镀金环区30可以为单层非连续镀金环区镀金环，也可以为双层非连续镀金环区镀金环。

本发明对于双层非连续镀金环区镀金环的两层间距不做限定，而且两层非连续镀金环区中的每层之间的缺口可以对齐，也可以不对齐，不过一般为了进一步保证隔离效果，二者之间的缺口形成错位，从而提高毛细效应，提高对焊料的隔离效果。

在本发明中为了保证断续的内镀金环区20、所述断续的外镀金环区30具有足够的隔离效果，使得独立镀金区40之间具有足够的毛细吸附能力，一般所述断续的内镀金环区20中的多个所述独立镀金区40的面积总和与所述断续的内镀金环区20的面积比大于等于70％，和/或所述断续的外镀金环区30中的多个所述独立镀金区40的面积总和与所述断续的外镀金环区30的面积比大于等于70％。

本发明中对于独立镀金区40的长度、宽度以及相邻间距等不做具体限定，在保证足够的毛细吸附效应的前提下，一般相邻所述独立镀金区40的间距为所述独立镀金区40的长度的1/10～1/5。

工作人员可以按照一定的参数，非常简单的设计版图，降低独立镀金区40的加工难度，降低成本，提高焊料隔离结构的制作质量。

优选的，所述断续的内镀金环区20、所述断续的外镀金环区30中的多个所述独立镀金区40的形状相同。

更进一步，所述断续的内镀金环区20、所述断续的外镀金环区30中的多个所述独立镀金区40的尺寸相等。

为了进一步降低工艺难度，尽量使得不同区域对于焊料的阻挡能力相同或相近，在本发明的一个实施例中，所述断续的内镀金环区20中的多个所述独立镀金区40、所述断续的外镀金环区30中的多个所述独立镀金区40与所述中间连续镀金环区10的间距除顶角外处处相等。

在本发明的另一实施例中，焊料预制在窗口晶圆的窗口上，无镀金区内之间为焊接环，如果焊料溢出无镀金区，到达断续的外镀金环区30或断续的内镀金环区20，焊料会因为毛细现象而吸附在断续的内镀金环区20、断续的外镀金环区30的独立镀金区40，从而保证了焊料在设定范围内流动，如图1为单层的不连续镀金环区结构，图2为双层的不连续镀金环区结构。

为了进一步减弱焊料在中间连续镀金环区10与断续的内镀金环区20、断续的外镀金环区30之间的流动性，在本发明的一个实施例中，所述中间连续镀金环区10与所述断续的内镀金环区20之间为内刻蚀区，和/或所述中间连续镀金环区10与所述断续的外镀金环区30之间为外刻蚀区。

通过蚀刻形成内刻蚀区或外内刻蚀区，降低焊料在此位置的浸润性，使得焊料尽可能流到焊接环，提高焊接效率。需要指出的是，本发明对于内刻蚀区或外内刻蚀区的形成方式不做具体限定，可以采用干法刻蚀获得，也可以采用湿法刻蚀获得，而为了保证结构美观以及只对指定地区进行蚀刻，一般采用干法刻蚀形成内刻蚀区或外内刻蚀区，本发明对于具体的工艺流程参数不做限定。

除此之外，本发明实施例还提供了一种电子器件，包括芯片晶圆、窗口晶圆以及如上所述焊料隔离结构，所述焊料隔离结构设置在所述芯片晶圆或所述窗口晶圆的窗口，所述芯片晶圆与所述窗口晶圆键合。

由于该电子器件包括如上所述的焊料隔离结构，应该具有相同的有益效果，本发明在此不再赘述。

本发明对于该电子器件的类型不做具体限定，可以为探测器或者其它的mems器件。

综上所述，本发明实施例提供的焊料隔离结构以及电子器件，通过焊接载体上表面的中间连续镀金环区的内侧和外侧设置断续的内镀金环区、断续的外镀金环区，通过毛细效应吸附焊料并阻止焊料穿过，造成焊料向易于流动的焊接环流动，实现对焊料的隔离和限制，提高了产品的良品率。

以上对本发明所提供的焊料隔离结构以及电子器件进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。