微电子封装和制造微电子封装的方法技术

技术编号:15396496 阅读:15 留言:0更新日期:2017-05-19 11:08
本发明专利技术涉及一种微电子封装(1),包括:具有至少第一开口(3)并且限定第一腔体(4)的微电子结构(2);具有至少第二开口(10)并且限定连接到第一腔体(4)的第二腔体(11)的封盖层(9),其中封盖层(9)布置在微电子结构(2)之上使得第二开口(10)布置在第一开口(3)之上;以及覆盖第二开口(10)的密封层(13),从而密封第一腔体(4)和第二腔体(11)。而且,本发明专利技术涉及制造微电子封装(1)的方法。

Microelectronic packaging and method of manufacturing microelectronic packages

The invention relates to a microelectronic package (1), including: having at least a first opening (3) and defines a first cavity (4) of the microelectronic structure; (2) has at least second openings (10) connected to the first cavity and a second cavity (4) (11) of the capping layer (9), which the capping layer (9) disposed on the microelectronic structure (2) on the second opening (10) arranged in the first opening (3); and (10) covers the second opening sealing layer (13), thereby sealing the first cavity (4) and second (11). Further, the invention relates to a method of manufacturing a microelectronic package (1).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】微电子封装和制造微电子封装的方法本专利技术涉及诸如MEMS器件(MEMS=微机电系统)、MOEMS器件(MOEMS=微光电机械系统)、NEMS器件(NEMS=纳米机电系统)、NOEMS器件(NOEMS=纳米光电机械系统)之类的微电子封装或诸如声学类型或传感器类型的器件之类的具有带有受控环境或带有真空的一个或几个腔体的任何其它器件。另外,本专利技术涉及制造微电子封装的方法。微电子封装包括布置在腔体中的微电子结构。这样的微电子封装可以通过各种封装技术形成。制造微电子封装的一种方法是薄膜封装技术,其还被称为零级封装。在该技术中,微电子结构嵌入在牺牲层中,牺牲层被结构化,封盖层布置在牺牲层上并且在最后的步骤中,经由蚀刻或经由使用溶剂溶解而移除牺牲层。为此目的,在封盖层中需要开口以引入溶剂或蚀刻环境。该开口必须在蚀刻或溶解完成之后密封。然而,许多微电子封装包括非常敏感的微电子结构。因此,必须确保在开口密封期间没有材料沉积在微电子结构上。否则,该材料将影响微电子结构的性能。US2012/0161255A1提出一种密封MEMS封装的方法。本专利技术的目的是提供一种例如通过允许更快的制造过程或通过节约芯片面积而具有改进的性质的微电子封装。另外,另一目的是提供一种制造这样的微电子封装的方法。该目的通过根据目前的权利要求1的微电子封装来解决。另外,第二目的通过根据第二独立权利要求的方法来解决。提供一种微电子封装,其包括:具有至少第一开口并且限定第一腔体的微电子结构;具有至少第二开口并且限定连接到第一腔体的第二腔体的封盖层,其中封盖层布置在微电子结构之上使得第二开口布置在第一开口之上;以及覆盖第二开口的密封层,从而密封第一腔体和第二腔体。微电子结构可以是MEMS结构,例如SAW滤波器(SAW=声表面波)或谐振器、BAW滤波器(BAW=体声波)或谐振器、加速度计、陀螺仪、微管、传感器、平面镜、谐振器、机械滤波器、开关、电路、悬臂梁、桥梁、电容器开关、接触开关或继电器。然而,本专利技术不限于这些MEMS结构或本领域技术人员已知的其它类型的MEMS结构。微电子结构可以例如还是MOEMS结构、NEMS结构或NOEMS结构。典型地,微电子结构可以包括振荡元件或设计成非常快地移动的元件。微电子结构可以包括布置在腔体中的独立元件。特别地,独立元件既不与封盖层直接接触也不与载体衬底直接接触,在载体衬底上布置该微电子结构。特别地,独立元件被包装在第一和第二腔体内部。第一开口可以是释放孔。特别地,微电子结构可以形成在第一牺牲层上,第一牺牲层在稍后的制造步骤中被移除。第一开口可以在制造期间被用作释放孔以引入并且稍后移除溶解或蚀刻第一牺牲层的溶剂或蚀刻环境。类似地,第二开口也可以是释放孔。封盖层可以形成在第二牺牲层上,第二牺牲层在稍后制造步骤中被移除。第二开口可以被用作释放孔以引入并且稍后移除溶解或蚀刻第二牺牲层的溶剂或蚀刻环境。术语“第二开口布置在第一开口之上”要理解成使得可以穿过两个开口绘制直线,其中所述直线平行于微电子结构的法面和/或封盖层的法面。换言之,封盖层的第二开口布置在微电子结构的第一开口的顶部上。优选地,第二开口与第一开口同心布置。特别地,第二开口可以完全布置在第一开口之上。相应地,当两个开口被投影到一个平面中时,第二开口可以完全布置在第一开口内部。换言之,没有第二开口的部分可以布置在脱离第一开口的微电子结构的部分之上。该设计确保在第二开口的密封期间进入腔体的任何不想要的材料将不被沉积到微电子结构上。而是,不想要的材料将穿过微电子结构中的第一开口。因此,该材料将沉积在其它地方,例如在载体衬底上。例如,当密封层经由化学气相沉积(CVD)被构造时,材料在制造过程期间将进入到腔体中。然而,该材料将不沉积在微电子结构上,而是在底层元件上,因为该材料将穿过第二开口并且然后穿过第一开口。因此,所沉积的材料将不影响微电子结构并且将不使其性能降级。相应地,两个开口的设计被选择成使得在密封期间可能出现的组合孔下方的任何不想要的沉积在其横向扩展方面比微电子结构第一开口的第一开口小得多。作为结果,没有对微电子结构的移动的影响可以被发现。因此,所提出的第一和第二开口的布置增加用于密封腔体的可能过程的量,因为在许多密封过程中具有一些不想要的沉积是不可避免的,例如在CVD中。而且,当第二开口布置在第一开口上方时,构造一种微电子封装,其中不需要额外的芯片空间用于第二开口的布置。因此,该设计不增加针对微电子封装的空间要求,从而节约芯片面积。特别地,微电子封装的横向尺寸不因为第二开口的布置而增加。封盖层和密封层可以按照薄膜技术形成。因此,多个微电子结构形成在晶片上并且在例如通过切割晶片来分离微电子封装之前通过封盖层和密封层密封。特别地,当微电子封装在晶片级上形成和密封时,目前的设计允许在晶片区域之上均匀地分布第二开口。这导致快速的处理。而且,薄膜技术提供具有低高度的微电子封装。微电子封装的低高度是许多应用中的要求。封盖层可以通过间隔物层从微电子结构分离。封盖层可以被设计成使得其在第二开口闭合时密封第一和第二腔体。密封层使第二开口闭合,从而密封腔体。另外,密封层可以布置在微电子封装的侧面并且可以延伸到载体衬底上。在一个实施例中,第二开口具有比第一开口的宽度小的宽度。在该情境中,第二开口的宽度可以被理解为第二开口的最大宽度。第一开口的宽度可以指代第一开口的最大宽度。开口的宽度对应于所述开口的两个边界点之间的距离。因此,开口的最大宽度对应于开口的彼此最远离的两个边界点之间的距离。第一和第二开口可以各自具有所有种类的形状,例如圆形形状、矩形形状或方形。如果第一和第二开口具有圆形形状,则其宽度对应于相应圆形的直径。具有比第一开口的宽度小的宽度的第二开口进一步帮助确保在材料通过第二开口进入的情况下没有不想要的沉积物出现在微电子结构上。即使不想要的材料在进入腔体之后在侧向方向上扩散开,其也将不沉积在微电子结构上。特别地,第一开口的宽度可以是第二开口的宽度的至少两倍大。优选地,第一开口的宽度可以是第二开口的宽度的至少五倍大。第二开口的宽度与第一开口的宽度之比越小,通过第二开口进入的材料在微电子结构上的不想要的沉积越不可能。而且,当第二开口的宽度小时,密封第二腔体的制造步骤可以更快地实施。因此,第二开口的小宽度允许更快的制造。封盖层中的第二开口的宽度可以在1μm和8μm之间,优选地在2μm和6μm之间。微电子结构中的第一开口的宽度可以大于8μm,优选地大于10μm。在一个实施例中,密封层可以包括无机材料。特别地,密封层可以由无机材料构成。例如,密封层可以由SiO2构成。无机材料提供各种优点。例如,包括无机材料的密封层形成密闭密封。密闭密封不允许水进入到腔体中。另外,有机材料的存在可能使微电子结构的可靠性降级。与此相对,无机材料不影响微电子结构。密封层可以包括多个子层。所述子层中的每一个可以包括无机材料。所述子层中的每一个也可以由无机材料构成。密封层可以包括二氧化硅、硅烷和氮化硅中的至少一个。密封层还可以包括电介质材料和/或金属。密封层可以在一个步骤中或在两个或更多步骤中形成。密封层可以通过首先减小第二开口的宽度(例如通过在第二开口的边缘处沉积材料)并且然后完全闭合第二开口来形成。闭本文档来自技高网...
微电子封装和制造微电子封装的方法

【技术保护点】
微电子封装(1),包括:‑ 具有至少第一开口(3)并且限定第一腔体(4)的微电子结构(2),‑ 具有至少第二开口(10)并且限定连接到第一腔体(4)的第二腔体(11)的封盖层(9),其中封盖层(9)布置在微电子结构(2)之上使得第二开口(10)布置在第一开口(3)之上,以及‑ 覆盖第二开口(10)的密封层(13),从而密封第一腔体(4)和第二腔体(11)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.微电子封装(1),包括:-具有至少第一开口(3)并且限定第一腔体(4)的微电子结构(2),-具有至少第二开口(10)并且限定连接到第一腔体(4)的第二腔体(11)的封盖层(9),其中封盖层(9)布置在微电子结构(2)之上使得第二开口(10)布置在第一开口(3)之上,以及-覆盖第二开口(10)的密封层(13),从而密封第一腔体(4)和第二腔体(11)。2.根据权利要求1的微电子封装(1),其中第二开口(10)具有比第一开口(3)的宽度小的宽度。3.根据前述权利要求之一的微电子封装(1),其中第一开口(3)的宽度是第二开口(10)的宽度的至少两倍大。4.根据前述权利要求之一的微电子封装(1),其中第一开口(3)的宽度是第二开口(10)的宽度的至少五倍大。5.根据前述权利要求之一的微电子封装(1),其中密封层(13)包括无机材料。6.根据前述权利要求之一的微电子封装(1),其中密封层包括二氧化硅、硅烷或氮化硅中的一个。7.根据前述权利要求之一的微电子封装(1),其中封盖层(9)包括多于一个第二开口(10),其中微电子结构(2)包括多于一个第一开口(3),并且其中第二开口(10)的每一个布置在第一开口(3...

【专利技术属性】
技术研发人员:G亨M吉森A邓德克JL波宁D圣帕特赖斯B赖格
申请(专利权)人:埃普科斯股份有限公司原子能和替代能源委员会
类型:发明
国别省市:德国,DE

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