MEMS芯片封装结构及其制作方法与流程

本发明涉及芯片封装，特别涉及一种mems芯片封装结构及其制作方法。

背景技术：

1、常用技术中的mems（micro-electro-mechanical system，微机电系统）芯片是通过2片晶圆来进行密封封装的，以保护其内部的活动构件，这种封装方式对2片晶圆的平整度和清洁度要求较高，若处理的不好，2片晶圆有局部区域未能紧密连接上，会导致崩边、裂片等问题。并且传统的2片晶圆键合密封的方式，无法将晶圆厚度减到很薄，一般每个晶圆的厚度是在150~250μm之间，造成mems芯片封装结构整体的体积较大。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中2片晶圆来进行密封封装导致容易发生连接不紧密，导致崩边，裂片的问题，提供一种mems芯片封装结构及其制作方法。

2、本发明的目的采用以下技术方案实现：

3、根据本发明的一方面，提供一种mems芯片封装结构的制作方法，所述方法包括：

4、提供衬底基板，并在所述衬底基板的一侧制作mems器件结构层，对所述mems器件结构层进行刻蚀，以形成mems器件结构；

5、制作第一氧化层，以使所述mems器件结构位于所述衬底基板和所述第一氧化层之间；

6、在所述第一氧化层背离所述mems器件结构的一侧形成金属支撑层，并对所述金属支撑层进行光刻处理，以得到贯穿所述金属支撑层的释放孔；

7、通过所述释放孔处将位于所述金属支撑层和所述衬底基板之间的第一氧化层刻蚀掉，以释放至少部分所述mems器件结构，从而形成可供所述mems器件结构活动的空腔；

8、在具有所述释放孔的所述金属支撑层的背离所述mems器件结构的一侧制作覆盖所述金属支撑层的第一密封层。

9、进一步地，所述第一氧化层的材质包括氧化硅，所述第一密封层的材质包括氧化硅、氮化硅、氧化铝、氮化铝或者聚合物材料中的任意一种。

10、进一步地，在完成制作第一氧化层之后以及在所述第一氧化层背离所述器件结构的一侧形成金属支撑层之前，所述方法还包括：从所述第一氧化层背离所述mems器件结构的一侧对所述第一氧化层进行刻蚀，以形成多个第一凹陷部；制作第一绝缘层，所述第一绝缘层覆盖所述第一氧化层并且填充所述多个第一凹陷部，以形成具有止挡结构的绝缘支撑体。

11、进一步地，所述第一绝缘层的材质包括氮化硅。

12、进一步地，所述方法还包括：

13、对所述金属支撑层和所述第一绝缘层进行光刻处理，以得到贯穿所述金属支撑层和所述第一绝缘层的释放孔。

14、进一步地，所述方法还包括：

15、在所述器件结构层的背离所述衬底基板的一侧表面制作导电焊盘。

16、进一步地，在完成对所述金属支撑层进行光刻处理，以得到贯穿所述金属支撑层的释放孔之后，所述方法还包括：

17、对所述第一氧化层进行开口处理，以露出所述导电焊盘。

18、进一步地，在完成所述第一密封层的制作之后，所述方法还包括：

19、对所述第一密封层进行开口处理，以露出所述导电焊盘。

20、进一步地，所述方法还包括：

21、在所述第一密封层背离所述mems器件结构的一侧制作覆盖所述第一密封层的第二密封层，其中，所述第二密封层包括su8或者干膜。

22、可选地，所述在所述衬底基板的一侧制作mems器件结构层，并对所述mems器件结构层进行刻蚀，以形成mems器件结构的方法包括：

23、在所述衬底基板的一侧表面上依次层叠形成第零氧化层和第一导电层；

24、对所述第一导电层进行图案化处理，以形成多个第一固定电极；

25、在所述第零氧化层上形成覆盖所述多个第一固定电极和所述第零氧化层的第零绝缘层，并对所述第零绝缘层进行图案化处理，以形成多个第一开口结构；

26、通过所述第一开口结构处对部分所述第零氧化层进行刻蚀，以露出所述衬底基板的表面。

27、进一步地，所述在所述衬底基板的一侧制作mems器件结构层，并对所述mems器件结构层进行刻蚀，以形成mems器件结构的方法还包括：

28、从所述第零绝缘层背离所述衬底基板的一侧对所述第零绝缘层进行刻蚀，以形成第二凹陷部；

29、在所述第零绝缘层背离所述衬底基板的一侧制作覆盖所述第零绝缘层的种子层，所述种子层填充所述第一开口结构和所述第二凹陷部；

30、在所述种子层背离所述衬底基板的一侧制作覆盖所述种子层的所述mems器件结构层，部分所述mems器件结构层填充所述第一开口结构；其中，部分所述mems器件结构层通过所述第一开口结构内的所述种子层与所述衬底基板接触连接；

31、采用cmp工艺对所述mems器件结构层的背离所述衬底基板的一侧表面进行平整化处理；

32、刻蚀所述mems器件结构层，以形成所述mems器件结构。

33、可选地，所述在所述金属支撑层背离所述器件结构的一侧制作覆盖所述金属支撑层的第一密封层之前，所述方法还包括：

34、在所述金属支撑层背离所述mems器件结构的一侧制作覆盖所述金属支撑层的金属层，以封闭所述释放孔，并形成多个第二固定电极。

35、进一步地，所述mems芯片为惯性传感器芯片。

36、另一方面，提供一种mems芯片封装结构，包括：

37、衬底基板，

38、器件结构，

39、金属支撑层和第一密封层；

40、其中，所述器件结构、所述金属支撑层和所述第一密封层通过前述的mems芯片封装结构的制作方法得到。

41、采用本申请实施例提供的mems芯片封装结构及其制作方法，为了改善传统密封封装工艺导致的连接紧密度不佳，以及由此所导致的崩边、裂片等问题，相比于常用技术，通过在mems器件结构上先沉积第一氧化层，使mems器件结构位于所述衬底基板和所述第一氧化层之间，然后在第一氧化层背离mems器件结构的一侧形成金属支撑层，对金属支撑层进行光刻处理，以得到贯穿所述金属支撑层的释放孔，再以释放的方式形成可供mems器件结构活动的空腔结构，最后通过第一密封层实现最后的密封，简化了工艺难度，实现了活动结构的有效保护。

42、在本发明实施例中，由于采用金属支撑层和第一密封层共同作为密封盖层，并且密封盖层的整体厚度可以低于10μm，这样就可以将mems芯片封装结构的整体厚度集中在mems器件结构的底部，可以有效降低封装应力对mems器件结构的影响。并且有利于降低后续的mems器件结构打线到衬底基板上的弧线高度，从而有利于降低整体的mems芯片封装结构的体积。

技术特征：

1.一种mems芯片封装结构的制作方法，其特征在于，所述方法包括：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在完成制作第一氧化层之后以及在所述第一氧化层背离所述器件结构的一侧形成金属支撑层之前，所述方法还包括：

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在完成对所述金属支撑层进行光刻处理，以得到贯穿所述金属支撑层的释放孔之后，所述方法还包括：

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在完成所述第一密封层的制作之后，所述方法还包括：

9.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述衬底基板的一侧制作mems器件结构层，并对所述mems器件结构层进行刻蚀，以形成mems器件结构的方法包括：

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述在所述衬底基板的一侧制作mems器件结构层，并对所述mems器件结构层进行刻蚀，以形成mems器件结构的方法还包括：

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，在所述金属支撑层背离所述器件结构的一侧制作覆盖所述金属支撑层的第一密封层之前，所述方法还包括：

13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

14.一种mems芯片封装结构，其特征在于，包括：

技术总结本发明提供了一种MEMS芯片封装结构及其制作方法，包括：通过在MEMS器件结构上先沉积第一氧化层，使MEMS器件结构位于所述衬底基板和所述第一氧化层之间，然后在第一氧化层背离MEMS器件结构的一侧形成金属支撑层，对金属支撑层进行光刻处理，以得到贯穿所述金属支撑层的释放孔，再以释放的方式形成可供MEMS器件结构活动的空腔结构，最后通过第一密封层实现最后的密封，简化了工艺难度，实现了活动结构的有效保护。从而完美的解决了传统密封封装工艺导致的连接紧密度不佳，以及由此所导致的崩边、裂片等问题。技术研发人员：庄瑞芬,胡维,李刚受保护的技术使用者：苏州敏芯微电子技术股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/16