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圆片级封装结构及其制作方法

  • 国知局
  • 2024-07-27 12:53:09

本申请涉及半导体,特别是涉及一种圆片级封装结构及其制作方法。

背景技术:

1、圆片级封装是直接以圆片为加工对象,同时对圆片上的多个芯片进行封装及测试,最后切割成可以直接贴装到基板或pcb上的单颗芯片,是当前封装领域的热点之一。

2、然而,传统的圆片级封装结构的封装成本较高。

技术实现思路

1、基于此,有必要针对传统的圆片级封装结构的封装成本较高的问题,提供一种圆片级封装结构及其制作方法。

2、根据本申请的一个方面,提供了一种圆片级封装结构,包括:

3、衬底层;

4、器件层,形成于所述衬底层上,且与所述衬底层之间形成阳极键合;以及

5、盖帽层,形成于所述衬底层上,且与所述衬底层之间形成阳极键合,以与所述衬底层围设出一用于收纳所述器件层的真空腔;

6、其中,所述衬底层的上表面设有电极,所述盖帽层上贯穿设有朝向所述电极的通孔,所述通孔内填充有互连结构,所述互连结构与所述电极电性连接。

7、在其中一个实施例中,所述器件层设有第一键合界面,所述衬底层上设有与所述第一键合界面相对应的第二键合界面;

8、所述器件层和所述衬底层借助于所述第一键合界面和所述第二键合界面形成阳极键合。

9、在其中一个实施例中,所述衬底层上设有与所述第二键合界面相邻设置的金属层,所述第一键合界面完全覆盖于所述第二键合界面,且至少部分覆盖于所述金属层。

10、在其中一个实施例中,所述盖帽层上设有围绕于所述通孔的第三键合界面,所述衬底层上设有与所述第三键合界面相对应且围绕于所述电极的第四键合界面;

11、所述盖帽层和所述衬底层借助于所述第三键合界面和所述第四键合界面形成阳极键合。

12、在其中一个实施例中,所述电极包括与所述互连结构电性连接的第一部分,以及围绕于所述第一部分的第二部分,沿所述通孔的径向方向,所述第二部分凸伸出所述通孔。

13、在其中一个实施例中,沿所述通孔的径向方向,所述第四键合界面的尺寸大于所述电极的所述第二部分的尺寸。

14、在其中一个实施例中,所述盖帽上设有位于所述真空腔内的吸气剂。

15、在其中一个实施例中,所述互连结构包括沿所述通孔的径向方向由外至内依次设置的绝缘层、种子层和电镀层。

16、根据本申请的另一个方面,提供了一种圆片级封装结构的制作方法,包括:

17、提供衬底层;

18、在所述衬底层上形成器件层,并使所述器件层与所述衬底层之间形成阳极键合;

19、在所述衬底层上形成盖帽层,并使所述盖帽层与所述衬底层之间形成阳极键合,且所述盖帽层与所述衬底层围设出一用于收纳所述器件层的真空腔;

20、其中,所述衬底层的上表面设有电极,所述盖帽层上贯穿设有朝向所述电极的通孔,所述通孔内填充有互连结构,所述互连结构与所述电极电性连接。

21、在其中一个实施例中,所述衬底层的形成过程包括:

22、提供玻璃衬底;

23、在所述玻璃衬底上刻蚀形成第一沟槽和第二沟槽;

24、在所述第一沟槽内沉积第一导电材料,以形成所述电极;

25、在所述第二沟槽内沉积第二导电材料,以形成金属层。

26、在其中一个实施例中,所述在所述衬底层上形成器件层,并使所述器件层与所述衬底层之间形成阳极键合的步骤之前,所述圆片级封装结构的制作方法还包括:

27、提供器件硅片;

28、在所述器件硅片上刻蚀出凹槽;

29、所述在所述衬底层上形成器件层,并使所述器件层与所述衬底层之间形成阳极键合的步骤具体包括:

30、使所述器件硅片设置所述凹槽的一侧与所述衬底层之间形成阳极键合;

31、对所述器件硅片背离衬底层的一侧表面进行减薄处理;

32、在所述器件硅片背离衬底层的一侧表面上沉积一层二氧化硅层;

33、在沉积的所述二氧化硅层上定义出所述器件层的结构图形;

34、对所述二氧化硅层上进行刻蚀,以在所述二氧化硅层上形成与所述器件层的结构图形相对应的图形;

35、利用反应离子式刻蚀穿透所述器件硅片并释放,以在所述衬底层上形成所述器件层。

36、在其中一个实施例中,所述在所述衬底层上形成盖帽层,并使所述盖帽层与所述衬底层之间形成阳极键合,且所述盖帽层与所述衬底层围设出一用于收纳所述器件层的真空腔,具体包括:

37、提供盖帽硅片;

38、在所述盖帽硅片的第一表面进行刻蚀,以在所述盖帽硅片上形成所述通孔;

39、在所述盖帽硅片的所述通孔内填充所述互连结构;

40、使所述盖帽硅片的第一表面平坦化;

41、在所述盖帽硅片上定义出所述盖帽层的空腔图形,并按照该所述空腔图形在所述盖帽硅片上刻蚀出空腔结构;

42、在所述盖帽硅片上的空腔结构的底壁上生长吸气剂;

43、将所述盖帽硅片设有空腔结构的一侧朝向所述衬底层,并与衬底层之间形成硅-玻璃键合;

44、对所述盖帽硅片背离所述衬底层的一侧表面进行减薄,以露出所述互连结构。

45、上述圆片级封装结构及其制作方法,衬底层分别与器件层和盖帽层进行阳极键合,通过两次硅-玻璃的阳极键合,形成真空腔,为内部的器件层提供良好的真空环境,且通过在盖帽层上制作通孔,将衬底层上的电极通过互连结构引出,可实现器件层信号的高效传输。另外,阳极键合相比于其他的键合方式来说,所需的键合压力更小,成本更低,工艺更简单,稳定性更高。

技术特征:

1.一种圆片级封装结构,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的圆片级封装结构,其特征在于,所述器件层设有第一键合界面,所述衬底层上设有与所述第一键合界面相对应的第二键合界面;

3.根据权利要求2所述的圆片级封装结构,其特征在于,所述衬底层上设有与所述第二键合界面相邻设置的金属层,所述第一键合界面完全覆盖于所述第二键合界面,且至少部分覆盖于所述金属层。

4.根据权利要求1-3任一项所述的圆片级封装结构,其特征在于,所述盖帽层上设有围绕于所述通孔的第三键合界面,所述衬底层上设有与所述第三键合界面相对应且围绕于所述电极的第四键合界面;

5.根据权利要求4所述的圆片级封装结构,其特征在于,所述电极包括与所述互连结构电性连接的第一部分,以及围绕于所述第一部分的第二部分,沿所述通孔的径向方向,所述第二部分凸伸出所述通孔。

6.根据权利要求5所述的圆片级封装结构,其特征在于,沿所述通孔的径向方向,所述第四键合界面的尺寸大于所述电极的所述第二部分的尺寸。

7.根据权利要求1-3任一项所述的圆片级封装结构,其特征在于,所述盖帽上设有位于所述真空腔内的吸气剂。

8.根据权利要求1-3任一项所述的圆片级封装结构,其特征在于,所述互连结构包括沿所述通孔的径向方向由外至内依次设置的绝缘层、种子层和电镀层。

9.一种圆片级封装结构的制作方法,其特征在于,包括:

10.根据权利要求9所述的圆片级封装结构的制作方法,其特征在于,所述衬底层的形成过程包括:

11.根据权利要求9所述的圆片级封装结构的制作方法,其特征在于,所述在所述衬底层上形成器件层,并使所述器件层与所述衬底层之间形成阳极键合的步骤之前,所述圆片级封装结构的制作方法还包括:

12.根据权利要求9所述的圆片级封装结构的制作方法,其特征在于,所述在所述衬底层上形成盖帽层,并使所述盖帽层与所述衬底层之间形成阳极键合,且所述盖帽层与所述衬底层围设出一用于收纳所述器件层的真空腔,具体包括:

技术总结本申请涉及一种圆片级封装结构及其制作方法。一种圆片级封装结构包括衬底层、器件层和盖帽层,器件层形成于所述衬底层上,且与所述衬底层之间形成阳极键合。盖帽层形成于所述衬底层上,且与所述衬底层之间形成阳极键合,以与所述衬底层围设出一用于收纳所述器件层的真空腔。其中,所述衬底层的上表面设有电极,所述盖帽层上贯穿设有朝向所述电极的通孔,所述通孔内填充有互连结构,所述互连结构与所述电极电性连接。该圆片级封装结构所需的键合压力更小,成本更低,工艺更简单,稳定性更高。技术研发人员:阮勇,尤政,郑雅欣,宋志强受保护的技术使用者:清华大学技术研发日:技术公布日:2024/1/13

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