MEMS传感器结构及其形成方法与流程
- 国知局
- 2024-07-27 12:49:22
mems传感器结构及其形成方法技术领域1.本技术涉及传感器领域,具体涉及mems传感器结构及其形成方法。背景技术:2.随着物联网技术的发展以及人们生活质量的提升,mems传感器结构的应用前景越来越广泛,其集成封装主要通过将mems芯片、热电堆芯片或滤波器等半导体芯片与其他功能器件或cmos电路集成封装起来,使得最终形成的传感器具有尺寸小、重量轻、无需致冷、灵敏度高等优点,在安全监视、医学治疗、生命探测和消费产品等方面有广泛应用,发展迅速。3.热电堆芯片封装后器件的良率较低,亟需提出一种新的结构或形成方法,来提升器件的良率。技术实现要素:4.鉴于此,本技术提供一种mems传感器结构及其形成方法,能够提升器件的良率。5.本技术提供的一种mems传感器结构,包括:第一晶圆,表面和/或内部形成有功能器件,所述功能器件至少包括mems传感器,所述第一晶圆包括相对设置的第一表面和第二表面,且所述第一表面形成有焊盘,所述焊盘位于所述功能器件所在区域的外侧,所述焊盘电连接至所述功能器件,用于进行键合打线,从而将所述功能器件电连接到第一晶圆外的器件;第二晶圆,通过第一键合组件支撑,并相对键合至所述第一晶圆的第二表面;所述第一键合组件至少包括:主键合件,键合于所述第一晶圆和第二晶圆之间,且所述主键合件环绕所述功能器件设置,呈环状,且所述主键合件、第一晶圆与第二晶圆之间形成第一空腔;副键合件,键合于所述第一晶圆和第二晶圆之间,且设置于所述主键合件的外侧,所述副键合件的分布区域与所述焊盘的位置相对,支撑所述第一晶圆的焊盘。6.可选的,所述副键合件的形状与所述焊盘的分布区域的形状一致,且所述焊盘在所述第一晶圆第二表面的投影位于所述副键合件在所述第一晶圆第二表面的投影内7.可选的,所述第二晶圆朝向所述第一晶圆的一侧表面形成有环形的第一凹槽,所述第一凹槽环绕所述功能器件设置,所述主键合件、副键合件均位于所述第一凹槽内,且所述主键合件沿所述第一凹槽设置。8.可选的,所述第三晶圆朝向所述第一晶圆的一侧表面形成有环形的第二凹槽,所述环形的第二凹槽位置与所述功能器件的分布区域相对应;第二键合组件键合于所述第一晶圆与第三晶圆之间,且所述第二键合组件呈环状,环绕所述第二凹槽设置。9.可选的,所述副键合件在朝向所述主键合件的一侧设置有延伸部,用于连接到所述主键合件。10.可选的,所述副键合件的长度方向与所述焊盘的分布区域的长度方向相同,所述延伸部分布在所述副键合件在长度方向上的首端和末端。11.可选的,所述副键合件的长度方向与所述焊盘的分布区域的长度方向相同,所述延伸部在所述副键合件在长度方向上的首端、末端以及中间段均有分布。。12.本技术还提供了一种mems传感器结构的形成方法,至少包括以下步骤:提供第一晶圆,表面和/或内部形成有功能器件,所述功能器件至少包括mems传感器,所述第一晶圆包括相对设置的第一表面和第二表面,且所述第一表面形成有焊盘,所述焊盘位于所述功能器件所在区域的外侧,所述焊盘电连接至所述功能器件,用于进行键合打线,从而将所述功能器件电连接到第一晶圆外的器件;提供第二晶圆;通过第一键合组件键合所述第一晶圆和第二晶圆,所述第一键合组件至少包括:主键合件,键合于所述第一晶圆和第二晶圆之间,且所述主键合件环绕所述功能器件设置,呈环状,且所述主键合件、第一晶圆与第二晶圆之间形成第一空腔;副键合件,键合于所述第一晶圆和第二晶圆之间,且设置于所述主键合件的外侧,所述副键合件的分布区域与所述焊盘的位置相对,支撑所述第一晶圆的焊盘。13.本技术中所述mems传感器结构及其形成方法在所述焊盘的下方设置了副键合件,该副键合件可以为所述第一晶圆提供支撑,分散金属键合过程中所述焊盘下方的所述第一晶圆受到的应力作用,降低所述第一晶圆碎裂的风险,减小产品结构失效的几率,提高所述传感器的产能。附图说明14.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例,对于本领域技术人员来讲,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。15.图1至图13为本技术的一实施例中制备所述mems传感器结构的各步骤对应的剖面结构示意图;16.图14为本技术的一实施例中的所述mems传感器结构的俯视结构示意图。17.图15为本技术的一实施例中的所述mems传感器结构的俯视结构示意图。18.图16为本技术的一实施例中的所述mems传感器结构的剖面结构示意图。19.图17为本技术的一实施例中的所述mems传感器结构的形成方法的步骤流程示意图。20.图18为本技术的一实施例中的形成第一金属键的步骤流程示意图。具体实施方式21.研究发现,现有技术中,器件的良率较低的重要原因在于,在封装热电堆芯片的第一晶圆、第二晶圆、第三晶圆时,需要进行红外热电堆阵列的双面晶圆级金属键合真空封装,然而,设置有功能器件的第一晶圆在封装过程中很容易发生碎裂,导致器件良率较低。而第一晶圆很容易发生碎裂的重要原因在于,所述第一晶圆的部分区域设置有打线用的焊盘,该焊盘与所述第一晶圆内的功能器件电连接,在需要将所述第一晶圆内的功能器件电连接到其他器件时,需要在所述焊盘上打线,实现所述功能器件与其他器件的电连接。在将第一晶圆键合到作为底部晶圆的第三晶圆的过程中,所述第一晶圆本身会受到较大的应力,有可能导致第一晶圆的碎裂,容易导致最终形成的器件失效,影响器件的产率。22.为了解决上述问题,本技术的实施例中提供了一种mems传感器结构及其形成方法,来解决第一晶圆的边缘碎裂的问题。23.以下结合附图和具体实施例对本发明的mems传感器结构及其封装方法作进一步详细说明。根据下面的说明和附图,本发明的优点和特征将更清楚,然而,需说明的是,本发明技术方案的构思可按照多种不同的形式实施,并不局限于在此阐述的特定实施例。附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例,仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。24.在说明书和权利要求书中的术语“第一”“第二”等用于在类似要素之间进行区分,且未必是用于描述特定次序或时间顺序。要理解,在适当情况下,如此使用的这些术语可替换,例如可使得本文所述的本发明实施例能够以不同于本文所述的或所示的其他顺序来操作。类似的,如果本文所述的方法包括一系列步骤,且本文所呈现的这些步骤的顺序并非必须是可执行这些步骤的唯一顺序,且一些所述的步骤可被省略和/或一些本文未描述的其他步骤可被添加到该方法。若某附图中的构件与其他附图中的构件相同,虽然在所有附图中都可轻易辨认出这些构件,但为了使附图的说明更为清楚,本说明书不会将所有相同构件的标号标于每一图中。25.请参阅图12和图14,其中图12为本技术一实施例中mems传感器结构的结构示意图,图14为本技术的一实施例中的所述mems传感器结构的俯视结构示意图。26.在该实施例中,所述mems传感器结构包括:第一晶圆101,表面和/或内部形成有功能器件,所述功能器件包括mems传感器,所述第一晶圆101包括相对设置的第一表面和第二表面,如图1所示,所述第一晶圆101的第一表面具有焊盘130,所述焊盘130位于所述功能器件所在区域的外侧,电连接至所述功能器件,用于进行键合打线,从而将所述功能器件连接到第一晶圆101外的器件;第二晶圆106,如图10所示,通过第一键合组件202支撑,并相对键合至所述第一晶圆101的第二表面;所述第一键合组件202至少包括:主键合件203,键合于所述第一晶圆101和第二晶圆106之间,且所述主键合件203环绕所述功能器件设置,呈环状,且所述主键合件203、第一晶圆101和第二晶圆106之间形成第一空腔40;副键合件205,键合于所述第一晶圆101和第二晶圆106之间,且设置于所述主键合件203的外侧,所述副键合件205的分布区域205与所述焊盘130相对,支撑所述第一晶圆101的焊盘130。27.在该实施例中,在所述焊盘130的下方设置了副键合件205,该副键合件205可以在键合打线的过程中为所述第一晶圆101提供支撑,分散键合打线的过程中所述焊盘130所在的所述第一晶圆101受到的应力作用,降低所述第一晶圆101碎裂的风险,减小产品结构失效的几率,提高所述传感器的产能。28.在一些实施例中,所述第一晶圆101包括衬底101a,功能器件设于衬底101a的上表面或所述衬底101a内部。在图1所示的实施例中,所述功能器件形成了功能子层101b。29.在一些实施例中,所述衬底101a的材料包括半导体材料,如硅(si)、锗(ge)、锗硅(sige)、碳硅(sic)、碳锗硅(sigec)、砷化铟(inas)、砷化镓(gaas)、磷化铟(inp)或者其它iii/v化合物半导体,还可以为双面抛光硅片(double side polished wafers,dsp),也可为氧化铝等的陶瓷基底、石英或玻璃基底等。30.在一些实施例中,所述mems传感器可以将目标信号转变为电信号,所述功能器件还包括执行器和微能源,所述执行器连接至所述mems传感器,用于根据mems传感器输出的电信号执行动作,所述微能源连接至所述mems传感器以及执行器,用于为所述传感器以及执行器提供能源。31.在一些实施例中,所述mems传感器包括阵列的热电堆结构,热电堆结构包括多个热电偶对,热电偶对包括相互串联的两种不同材料,两种材料可以叠置或并列设置,此外,两种材料可以分别为多晶硅和铝;或者,两种材料可以分别为多晶硅和铜;或者,两种材料可以为两种不同掺杂程度的多晶硅。在其他实施例中,功能器件作为mems传感器结构的感测结构,可以是mems结构、滤波器结构等,功能器件还可以包括至少部分热敏电阻或者至少部分光敏电阻。32.在所述mems传感器结构中,所述第一晶圆101的第一表面和第二表面分别键合第三晶圆102和所述第二晶圆106,所述第三晶圆102和所述第二晶圆106分别作为所述第一晶圆101的封盖晶圆或底板晶圆,以保护所述第一晶圆101,且所述第三晶圆102通过第二键合组件204键合至所述第一晶圆101表面。33.在一些实施例中,所述第二晶圆106、第三晶圆102的材料包括半导体材料,如硅(si)、锗(ge)、锗硅(sige)、碳硅(sic)、碳锗硅(sigec)、砷化铟(inas)、砷化镓(gaas)、磷化铟(inp)或者其它iii/v化合物半导体,还可以为双面抛光硅片(double side polished wafers,dsp),也可为氧化铝等的陶瓷基底、石英或玻璃基底等。34.在本实施例中,所述第三晶圆102的材料为半导体材料,能够透过红外线,进行与红外线相关的检测。其他实施例中,第三晶圆102的材料还可以是光学材料,如玻璃、滤光片,透镜等,或聚合物材料,如干膜、塑封料等。35.在一些实施例中,所述副键合件205的形状与所述焊盘130的分布区域的形状一致,且所述焊盘130在所述第一晶圆101第二表面的投影位于所述副键合件205在所述第一晶圆101第二表面的投影内,从而为所述焊盘130提供足够的支撑,分散键合时该处所受的应力。36.在一些实施例中,所述副键合件205在所述第一晶圆101的第二表面的投影面积为所述焊盘130的面积的110%至130%,从而为所述第一晶圆101提供足够的支撑作用,具有较佳的分散应力的作用,防止所述硅片在打线用的焊盘130附近发生碎裂。37.在一些实施例中,所述第二晶圆106朝向所述第一晶圆101的一侧表面形成有环形的第一凹槽20,所述第一凹槽20环绕所述功能器件设置,所述主键合件203、副键合件205均位于所述第一凹槽20内,且所述主键合件203沿所述第一凹槽20设置(请参阅如图10)。在一些实施例中,所述第一凹槽20可以用于限制所述mems传感器结构的高度,防止mems传感器的高度过高,引起器件体积的增大。38.所述主键合件203环绕所述第一晶圆101的功能器件的分布区域设置,可以用来支撑所述第一晶圆101的功能器件的分布区域的边缘部分。39.在图10所示的实施例中,所述主键合件203和副键合件205均分布在所述第一凹槽20中。所述第一空腔40基于所述第一凹槽20形成于所述第一晶圆101和第二晶圆106之间。40.请参阅图14和图15,其中图15为本技术的一实施例中的所述mems传感器结构的俯视结构示意图。41.在这些实施例中,所述焊盘130分布在所述第一晶圆101的一侧边缘,所述焊盘130在所述第二晶圆106的第一表面的投影沿所述第一凹槽20的一侧边分布。42.所述功能器件集中分布在所述第一晶圆101的另一端,并占据所述第一晶圆101的绝大部分面积。43.在其他的实施例中,所述焊盘130也可以沿所述第一晶圆101的四周分布,所述副键合件205跟随设置在所述第一晶圆101的四周,跟随焊盘130的位置变化而变化。44.在一些实施例中,所述主键合件203在所述第一晶圆101的第一表面的投影呈环状。在一些实施例中,所述第一凹槽20呈矩形环状,因此所述主键合件203也呈矩形环状,环绕所述功能器件设置,所述焊盘130数目为多个,均匀分布于矩形环状的所述主键合件203的一侧边,暴露于所述第一晶圆101的第一表面。45.在图14所示的实施例中,所述主键合件203在俯视图中呈矩形环状,环绕所述功能器件的分布区域设置,位于所述功能器件的分布区域的边缘。46.在一些实施例中,所述焊盘130呈矩形,实际上,也可根据需要设置所述焊盘130的形状。47.在一些实施例中,所述副键合件205在朝向所述主键合件203的一侧设置有延伸部,用于连接到所述主键合件203,从而增加对焊盘130打线时,焊盘130下方的副键合件205的受力面积,进一步减小所述第一晶圆101在打线过程中开裂的可能性,并加固所述主键合件203和副键合件205之间连接的牢固度。由于所述延伸部206位于焊盘130与功能器件的分布区域之间的空隙内部,没有朝空隙外延伸,有利于节省制备所述mems传感器结构时所用的板上面积。48.在图14、图15所示的实施例中,所述焊盘130的分布区域呈长条状,所述副键合件205在所述第一晶圆101第二表面的投影呈长条状,长度方向与所述焊盘130的分布区域的长度方向相同。所述延伸部至少分布在所述副键合件205在长度方向上的首端和/或末端,从而在焊盘130的分布区域的长度方向上分散打线的应力。49.在图14所示的实施例中,所述副键合件205的长度方向与所述焊盘130的分布区域的长度方向相同,所述延伸部分布在所述副键合件205在长度方向上的首端和末端。50.在图15所示的实施例中,所述副键合件205的长度方向与所述焊盘130的分布区域的长度方向相同,所述延伸部在所述副键合件205在长度方向上的首端、末端以及中间段均有分布,以获取更大的投影面积。51.实际上,也可根据需要设置所述延伸部以及所述延伸部的分布区域。52.从图15中的cd方向的视角看过去,所述mems传感器结构如图16所示。53.在图16所示的实施例中,所述第一键合组件202的一端设于所述第一晶圆101的第二表面的第一凹槽20内,另一端设于所述第二晶圆106表面的第二凹槽30(请参阅图2)内。54.在一些实施例中,所述第一键合组件202包括多个成对设置的金属键组,所述金属键组包括第一金属键109和第二金属键107,其中所述第一金属键109的一端设于所述第一晶圆101的第二表面,所述第二金属键107的一端设于所述第二晶圆106表面。所述第一金属键109和第二金属键107一一对应设置,且位置对应,以便以一一对应键合,并在键合后形成所述第一键合组件202。以分布在所述焊盘130对应区域内的第一金属键109和第二金属键107为副键合件205,以其余区域内的第一金属键109和第二金属键107为主键合件203。55.在一些实施例中,所述金属键包括铜金属键合、锡金属键中的至少一种。这两种金属是常见的金属键制备材料。实际上也可根据需要设置所述金属键的具体材料。56.在一些实施例中,通过规划所述第一空腔40的形态,使得所述mems传感器结构中可以形成围绕所述功能器件的空腔,实现隔热等需求。57.在一些实施例中,所述第二晶圆106的表面还形成有吸气层111,用于吸收空气中的水汽,保持所述mems传感器结构的干燥。58.在一些实施例中,所述mems传感器结构还包括:第三晶圆102,如图1所示,通过第二键合组件204支撑,并相对键合至所述第一晶圆101的第一表面,且所述第二键合组件、第一晶圆101与第三晶圆102之间形成第二空腔10。59.在一些实施例中,所述mems传感器结构包括热电堆传感器结构,所述功能器件包括若干热电偶,并分布在所述第一晶圆101上的一矩形区域内。所述第一空腔40、第二空腔10的位置分别与所述功能器件的分布区域相对应,在所述第一晶圆101第二表面的投影呈矩形,可以起到一定的隔热效果,从而增强所述热电堆传感器结构的检测灵敏度。60.实际上也可根据所述mems传感器结构的具体需求,设置所述第一空腔40、第二空腔10的形状以及分布区域。61.在一些实施例中,所述第三晶圆102朝向所述第一晶圆101的一侧表面形成环形的第二凹槽30(参见图2),所述环形的第二凹槽环绕所述第二空腔设置;第二键合组件键合于所述第一晶圆与第三晶圆之间,并位于所述第二凹槽内,沿所述第二凹槽设置。62.所述第二凹槽30还可以起到对所述功能器件的温度防护作用,并起到一定的削薄mems传感器结构厚度的作用。63.在一些实施例中,所述第二键合组件204位于所述第二凹槽30内,可以作为密封环(sealing ring)或键合环(bonding ring)等,密闭所述第二键合组件204包围的区域。64.在图14所示的实施例中,所述第二凹槽30呈矩形环状,所述第二键合组件204位于所述第二凹槽30内,也呈矩形环状。所述主键合件203以及所述第二键合组件204所环绕的区域均对应至所述第一晶圆101的功能器件的分布区域,对应至所述第一晶圆101的中间区域。65.在一些实施例中,所述第二键合组件204包括设置在所述第三晶圆102表面的第三金属键105,以及设置在所述第一晶圆101表面的第四金属键104。所述第三金属键105与第四金属键104一一相对放置,键合时第三金属键105与第四金属键104的键合面足够大,可以有效分散应力,减小键合时应力作用导致所述第一晶圆101和/或第三晶圆102裂片的几率。66.在一些更优的实施例中,在所述第一晶圆101以及所述第三晶圆102、第二晶圆106的边缘位置,填充胶水防止所述第一晶圆101、第三晶圆102和第二晶圆106在键合过程中边缘发生剥落(peeling)。67.在一些实施例中,所述主键合件203和所述第二键合组件204的位置相对设置,使得所述第二键合组件204可以分散键合所述第一晶圆101和第二晶圆106时所述第一晶圆101所受的应力。68.此处可以参阅图14和图15,所述主键合件203在所述第一晶圆101的第二表面的投影与所述第二键合组件204在所述第一晶圆101第二表面的投影几近重合,均环绕设置有功能器件的矩形区域设置。69.在一些实施例中,所述第二键合组件204与所述主键合件203在所述第一晶圆101第一表面的投影至少部分重合。由于键合组件的位置近似相同,在键合第二晶圆106和第一晶圆101时,所述第一晶圆101所受应力也可藉由所述第一晶圆101与第三晶圆102之间的第二键合组件204分散。70.在图8至图15所示的实施例中,所述第二键合组件204在第一晶圆101第二表面上的投影面积比所述第一键合组件202的主键合件203在第一晶圆101第二表面上的投影面积要大,从而提供足够的接触面积来分散所述第一晶圆101两次经受所述键合力时的应力。71.在一些实施例中,第三晶圆102的装配步骤发生在所述第二晶圆106的装配步骤之前,在进行第二晶圆106的封装时,所述第三晶圆102与所述第一晶圆101之间的第二键合组件204需要经历两次键合力的作用,包括所述第二键合组件204键合时的键合力作用,以及所述第一键合组件202键合时的键合力作用。因此,所述第二键合组件204在第一晶圆101第二表面上的投影面积比所述第一键合组件202的主键合件203在第一晶圆101第二表面上的投影面积大,从而增强对两次键合力的分散效果,减小第一晶圆101与第三晶圆102发生碎裂的可能性。72.在一些实施例中,所述第三晶圆102远离所述第一晶圆101的一侧表面还设置有零层标记(zero mark)用于标记零层、对齐标记(alignment mark)用于对齐等。73.在一些实施例中,所述第三晶圆102远离所述第一晶圆101的一侧表面设置有增透膜108。所述增透膜108层可以用来增透所需波段的光线,例如红外线等。如图12所示。图12为从图14中的ab角度看过去的剖面图。74.请参阅图13,进行了划片操作,对所述第三晶圆102的形态进行了规划,使得所述焊盘130能够直接暴露于所述第三晶圆102,以便后续的连接。实际上,若所述焊盘130设置在所述第一晶圆101的下表面,也可以通过规划所述第二晶圆106的最终形态,来使所述焊盘130外露。75.在一实施例中,所述焊盘130可以实现所述传感器与其他器件或芯片的电连接。其他的器件或芯片包括包含cmos电路的芯片或器件等。76.本技术的实施例中还提供了一种mems传感器结构的封装方法。77.请参阅图17,为一实施例中所述封装方法的步骤流程示意图。78.在该实施例中,所述封装方法至少包括以下步骤:79.步骤s101:提供第一晶圆101,表面和/或内部形成有功能器件,所述功能器件包括mems传感器,所述第一晶圆101包括相对设置的第一表面和第二表面,如图1所示,所述第一晶圆101的第一表面具有焊盘130,所述焊盘130位于所述功能器件所在区域的外侧,电连接至所述功能器件,用于进行键合打线,从而将所述功能器件连接到第一晶圆101外的器件。80.步骤s102:提供第二晶圆106;81.步骤s103:通过第一键合组件202键合所述第一晶圆101和第二晶圆106,所述第一键合组件202至少包括:主键合件203,键合于所述第一晶圆101和第二晶圆106之间,所述主键合件203环绕所述功能器件设置,呈环状,且所述主键合件203、第一晶圆101与第二晶圆106之间形成第一空腔40;副键合件205,位于所述第一凹槽20内,键合于所述第一晶圆101和第二晶圆106之间,且设置于所述主键合件203的外侧,所述副键合件205的分布区域205与所述焊盘130相对,支撑所述第一晶圆101的焊盘130,如图11所示。82.在该实施例中,在所述第一晶圆101和第二晶圆106之间形成第一键合组件202,以将所述第二晶圆106键合至所述第一晶圆101的第二表面,且所述第一键合组件202至少包括:副键合件205,分布区域与所述焊盘130的位置相对,因此可以在键合打线的过程中为所述第一晶圆101的焊盘130以充分的支撑,分散键合打线的过程中所述焊盘130所在的所述第一晶圆101受到的应力作用,降低所述第一晶圆101碎裂的风险,减小产品结构失效的几率,提高所述传感器的产能。83.在该实施例中,所述mems传感器可以将目标信号转变为电信号,所述功能器件还包括执行器和微能源,所述执行器连接至所述mems传感器,用于根据mems传感器输出的电信号执行动作,所述微能源连接至所述mems传感器以及执行器,用于为所述传感器以及执行器提供能源。84.所述第一晶圆101与第二晶圆106键合后,所述主键合件203、第一晶圆101和第二晶圆106之间形成所述第一空腔40,所述第一空腔40环绕所述功能器件的分布区域设置。85.在一些实施例中,第一键合组件202包括设置在第一晶圆101表面的第一金属键109,以及设置在第二晶圆106表面的第二金属键107。86.所述第一金属键109以及第二金属键107均由金属构成。在一些实施例中,在形成所述第一键合组件202时,对齐一一对应设置的所述第一金属键109以及第二金属键107,并熔融所述第一金属键109与所述第二金属键107,使两者一一对应键合即可。87.在一些实施例中,所述第二晶圆106朝向所述第一晶圆101的一侧表面形成有环形的第一凹槽20,所述第一凹槽20环绕所述功能器件设置,所述主键合件203位于所述第一凹槽20内,并沿所述第一凹槽20设置。88.请参阅图18,为一实施例中在所述第一晶圆101的第二表面形成第一金属键109的步骤流程示意图。89.在该实施例中,所述通过第一键合组件202键合所述第一晶圆101和第二晶圆106至少包括以下步骤:步骤s201:在所述第一晶圆101的第二表面形成第一金属键109;步骤s202:在所述第二晶圆106的第一表面形成第二金属键107,所述第二金属键107的分布位置与所述第一金属键109的分布位置一一对应;步骤s203:对齐所述第一金属键109与所述第二金属键107,并熔融所述第一金属键109与所述第二金属键107的接触面,使所述第一金属键109与所述第二金属键107键合,从而形成所述第一键合组件202,将所述第二晶圆106键合到所述第一晶圆101。90.在该实施例中,所述在所述第一晶圆101的第二表面形成第一金属键109至少包括:在所述第一晶圆101的第二表面形成金属种籽层110,如图6所示;基于所述金属种籽层生长金属层50,如图7所示;图形化所述金属层50,并以所述图形化后的所述金属层作为所述第一金属键109,如图8所示。91.在该实施例中,所述金属种籽层110的制备材料可以根据需要进行选择,一般与最终要制备的第一金属键109的材料相一致。在一些实施例中,所述第一金属键109的材料选用的铜或锡,因此所述金属种籽层包括铜层或锡层中的至少一种。92.在一些实施例中,采用物理气相沉积的方法形成所述金属种籽层。实际上也可根据实际需求采用化学气相沉积、原子层沉积等方法制备所述金属种籽层。93.在一些实施例中,图形化所述金属层包括在所述金属层50上制备掩膜层,并图形化所述掩膜层,以暴露所述金属层表面将要刻蚀的区域,掩盖所述金属层表面想要保护的区域,之后采用干法或湿法刻蚀中的至少一种,沿垂直所述金属层上表面向下的方向刻蚀所述金属层,形成所述第一金属键109所需的金属键。94.在一些实施例中,在所述第一晶圆101的第二表面形成第一金属键109,且所述第一金属键109的部分构成所述副键合件205,用于为第一晶圆101提供打线支撑,另一部分构成主键合件203,设置区域对应至所述第一晶圆101的功能器件的分布区域,用于提供主要的键合作用。95.所述第四金属键104在所述第一晶圆101的第二表面的投影可以参考图14或图15。所述第二晶圆106上会对应形成与所述第四金属键104一一对应的第三金属键105,因此所述第三金属键105在所述第一晶圆101的第二表面的投影也可以参考图14或图15。96.在一些实施例中,所述副键合件205的形状与所述焊盘130的分布区域的形状一致,且所述焊盘130在所述第一晶圆101第二表面的投影位于所述副键合件205在所述第一晶圆101第二表面的投影内。97.在一些实施例中,所述焊盘130的分布区域呈长条状,所述副键合件205呈长条状,并在所述副键合件205的长度方向上的首端和末端形成有延伸部206,所述第二金属键107通过所述延伸部206连接至所述主键合件203。此处也可参考图14或图15。98.副键合件205在所述第一晶圆101的第二表面的投影面积需要进一步增大时,可以采用如图14或图15所示的延伸部206来增大投影面积,该延伸部仅占用焊盘130与功能器件的分布区域之间的空隙,不会朝外延伸,有利于节省制备所述mems传感器结构时所用的板上面积。99.在图14所示的实施例中,所述副键合件205的两端分别设置延伸部206,所述延伸部位于所述主键合件203与副键合件205之间,用于连接所述主键合件203以及副键合件205。在图15所示的实施例中,为了获取更大的投影面积,从而获取到更好的支撑效果,在所述副键合件205的中间位置也设置了延伸部206连接至所述主键合件203。100.在图14、图15所示的实施例中,所述焊盘130设置在所述第一晶圆101的一侧边缘,因此所述副键合件205也设置在所述第一晶圆101的一侧边缘,实际上,所述焊盘130也可以沿所述第一晶圆101的四周,所述副键合件205也可以设置在所述第一晶圆101的四周,跟随焊盘130的位置变化而变化。101.在一些实施例中,所述副键合件205在所述第一晶圆101第二表面的投影面积为所述焊盘130的面积的110%至130%。研究发现,在这个尺寸下,所述副键合件205能够为所述焊盘130提供较好的应力分散作用,能够有效降低所述第一晶圆101在焊盘130发生碎裂的可能性,并且也不会使用过多的金属材料来制备所述第一键合组件202。102.在一些实施例中,还包括以下步骤:提供第三晶圆102;在所述第一晶圆101的第一表面形成第四金属键104,如图1所示,所述第三金属键105与所述第四金属键104一一对应设置;将所述第三金属键105与所述第四金属键104一一对应键合,构成第二键合组件204,如图3所示,且所述第二键合组件204、第一晶圆101与第三晶圆102之间形成第二空腔10。103.在一些实施例中,所述第三晶圆102朝向所述第一晶圆101的一侧表面形成环形的第二凹槽30(参见图2),所述第二凹槽30环绕第二空腔10设置,且所述第三晶圆102的第一表面形成第三金属键105,如图2所示。104.所述第三金属键105、所述第四金属键104一一对应设置,因此两者在所述第一晶圆101第二表面的投影如图14或图15所示的所述第二键合组件204形状一致。105.在一些实施例中,为了使所述第一晶圆101的厚度满足需要,在一些实施例中,在将所述第三金属键105与所述第四金属键104一一对应键合后,还包括以下步骤:对所述第一晶圆101的第二表面进行减薄。此处如图4所示。106.在减薄后,在所述第一晶圆101的第二表面形成对齐标记112(alignment mark),如图5所示。需要注意的是,在图8以后的图示中没有示出所述对齐标记。107.在一些实施例中,在将所述第二晶圆106也设置到所述第一晶圆101表面后,为了满足对mems传感器结构厚度的要求,还对所述第三晶圆102以及所述第二晶圆106均进行了一次减薄。108.该第三晶圆102的装配步骤发生在所述第二晶圆106的装配步骤之前,因此在进行第二晶圆106的封装时,所述第三晶圆102与所述第一晶圆101之间的第二键合组件204需要经历两次键合力的作用,包括所述第二键合组件204键合时的键合力作用,以及所述第一键合组件202键合时的键合力作用。因此,对所述第二键合组件204的尺寸要求更高。在图8至图15中,都可以看出所述第二键合组件204在第一晶圆101第二表面上的投影面积比所述第一键合组件202的主键合件203在第一晶圆101第二表面上的投影面积要大,提供足够的接触面积来分散所述第一晶圆101两次经受所述键合力时的应力。109.需要说明的是,本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其,对于结构实施例而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述的比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。110.以上所述仅为本技术的实施例,并非因此限制本技术的专利范围,凡是利用本技术说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,例如各实施例之间技术特征的相互结合,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本技术的专利保护范围内。
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