用于MEMS器件的晶片级焊料密闭密封包封的方法和设备技术

在衬底上形成多个MEMS器件，形成牺牲层以覆盖每一个MEMS器件，并在牺牲层上形成保护帽盖层。透过保护帽盖层到达下方牺牲层形成释放孔，并通过释放孔引入脱模剂以去除保护帽盖层下方的牺牲层并暴露出MEMS器件。释放孔被焊料密封，以形成MEMS器件的密闭密封。用于对释放孔进行密闭密封的方法包括：在所述器件的外表面的邻近所述开口的区域上形成润湿表面；以及将所述润湿表面浸入到粘性流体中以吸附足以覆盖并密闭密封所述开口的所述粘性流体的一部分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于MEMS器件的晶片级焊料密闭密封包封的方法和设备
本公开涉及微型器件的封装，更具体而言，涉及微电子和微机电(MEMS)器件的密封式封装。
技术介绍
MEMS器件包括微机械元件、微机电致动器和相关电路，它们是利用如下方式生成的:在衬底上沉积材料层，通过蚀刻或其他微切削加工工艺去除衬底和/或沉积材料层的部分，并额外增加层，以形成各种电气和机电器件。MEMS器件具有各种各样的应用，在现有技术中利用和/或修改这些类型器件的特性是有益的，从而可以在改进现有产品和创造尚未开发的新产品时利用其特征。不过，MEMS器件可能具有特定的封装要求。例如，某些MEMS器件可以在特定环境状态中最优地工作，例如特定范围的湿度或压力或在惰性气体中。此外，特定的MEMS器件可能对特定污染敏感。已知有保护性封装方法和结构，例如，可以在MEMS器件上方安装覆盖衬底。一个范例覆盖衬底是圆顶或帽盖形“帽盖”，可以将其定位于每一个MEMS器件上方，然后固定到支撑衬底。在被单元化之后，可以在芯片级，将MEMS器件逐个封装，例如封装于壳体中。壳体可以是可密闭密封的。不过，除了增大器件的总尺寸之外，由于固有的大量封装步骤，这还增大量成本。此外，MEMS器件的芯片级封装必须要使用手段缓解与单元化过程产生的颗粒相关的问题。此外，如果希望用真空密封，必须要仔细形成帽盖和衬底之间的接合，以获得这种密封必需的粘着质量和均匀性。出于上述原因，在单元化之前存在对MEMS器件进行经济可靠的晶片级封装的需求。
技术实现思路
示范性实施例提供了密闭密封EMSM器件的高成品率，而没有结构复杂性且无需显著增加制造步骤，还提供有其他特征和益处。示范性实施例还提供了用于MEMS器件密闭密封的易控过程，其过程参数容易针对特定应用进行选择和优化。根据一个示范性实施例的一种方法，能够提供器件的外表面上的通往器件的内部体积的开口的密闭密封，包括:在所述器件的外表面的邻近所述开口的区域上形成润湿表面；以及将所述润湿表面浸入到粘性流体中以吸附足以覆盖并密闭密封所述开口的所述粘性流体的一部分。在一方面中，所述器件包括帽盖，所述帽盖具有面向所述内部体积的内表面，并且所述开口是透过所述帽盖延伸到所述内部体积的端口。根据一个示范性实施例的一种方法，能够提供对衬底上多支撑的器件进行封装，包括:在晶片级衬底上形成器件；在所述器件上方形成牺牲层；在所述牺牲层上方形成保护层；形成透过所述保护层到达所述牺牲层的能够焊料密封的释放孔；通过所述释放孔引入脱模剂以去除所述能够焊料密封的释放孔下方的牺牲层材料来以形成所述保护层的所述部分下方的空间，从而由所述保护层的邻近所述能够焊料密封的释放孔的部分来形成开洞式帽盖；以及对所述能够焊料密封的释放孔进行焊料密封以形成覆盖所述空间的密闭密封帽盖。在一方面中，根据一个示范性实施例的一种方法，包括:通过在保护层的暴露表面上形成润湿表面来形成能够焊料密封的释放孔，以及与所述润湿表面对准地形成透过所述保护层到达所述牺牲层的释放孔。在另一方面中，根据一个示范性实施例的一种方法，包括:在晶片级衬底上形成器件时，在所述晶片级衬底上形成多个器件，以及在另一方面中，包括:在形成所述保护层时，将所述保护层形成为具有多个保护帽盖层区域，每一个保护帽盖层区域覆盖相应的一个或多个器件上方的牺牲层的相应的部分。在根据一个示范性实施例的一种方法的一个相关方面中，形成所述能够焊料密封的释放孔包括:形成至少一个透过每一个保护帽盖层区域到达所述牺牲层的能够焊料密封的释放孔，并且形成所述开洞式帽盖能够包括形成多个开洞式帽盖，每一个所述开洞式帽盖都具有所述保护帽盖层区域之一的邻近所述能够焊料密封的释放孔中的相应一个或多个能够焊料密封的释放孔的部分。在根据一个示范性实施例的一种方法的另一个相关方面中，其中，焊料密封焊料包括在所述多个开洞式帽盖中的每一个开洞式帽盖处密封每一个所述能够焊料密封的释放孔，以形成相应的多个密闭密封帽盖，所述多个密闭密封帽盖中的每一个都覆盖相应的空间。一个示范性实施例能够提供一种能够释放且能够密闭密封的晶片级设备，其能够包括:衬底；所述衬底上所支撑的多个器件；牺牲层，所述牺牲层形成在所述多个器件中的每一个上且覆盖所述多个器件中的每一个；保护帽盖层，所述保护帽盖层形成在所述牺牲层上以在所述多个器件中的至少一个上方延伸，并且所述保护帽盖层具有暴露表面，所述保护帽盖层包括从所述暴露表面上的开口延伸到所述牺牲层的释放孔；以及所述暴露表面上的润湿表面，所述润湿表面围绕所述释放孔的开口。在一方面中，所述多个器件中的、所述牺牲层延伸于其上方的至少一个器件为MEMS器件。一个示范性实施例能够提供一种晶片级设备，其能够包括:晶片级衬底；所述晶片级衬底上所支撑的多个器件；至少一个保护帽盖，所述至少一个保护帽盖针对所述多个器件中的相应的一个或多个器件界定密闭密封空间，每一个保护帽盖都具有围绕所述多个器件中的相应的一个或多个器件的周边基底，且所述周边基底沉积接合到所述晶片级衬底，并且每一个保护帽盖都具有从所述周边基底延伸且在所述器件中的相应一个或多个器件上方的帽盖区域，其中，每一个帽盖区域形成释放孔，并且其中，每一个帽盖区域都具有对邻近所述释放孔的润湿表面进行支撑的外表面以及接合到所述润湿表面的焊料凸块密封焊料。在根据一个或多个示范性实施例的方面中，每一个保护帽盖能够具有从周边基底延伸并位于相应的一个或多个器件上方的帽盖区域。在根据一个或多个示范性实施例的另一方面中，每一个帽盖区域能够形成释放孔，此外，每一个帽盖区域都具有与释放孔邻近支撑润湿表面的外表面，焊料凸块密封焊料接合到润湿表面。【附图说明】提供附图是为了辅助描述本专利技术的实施例，并仅仅为了例示实施例而非限制它们。图1A是在根据至少一个示范性实施例的一个范例过程和设备中，从与晶片衬底的主表面平面正交的投影看，支撑多个MEMS器件的一个范例晶片衬底的侧视截面图。图1B是在根据至少一个示范性实施例的一个过程和设备中，从图1A的投影1B-1B看，图1A的支撑多个MEMS器件的范例晶片衬底的顶视图。图2A是从图1A的投影1B-1B看的截面图，示出了在根据至少一个示范性实施例的范例过程和相关设备中，覆盖晶片衬底上多个MEMS器件的牺牲层。图2B是从与图2A相同的投影看的截面图，示出了在根据至少一个示范性实施例的范例过程和相关设备中，将牺牲层形成为牺牲层帽盖的单元化释放，每一个帽盖覆盖一个或多个MEMS器件。图2C是从与图2B相同的投影看的截面图，示出了在根据至少一个示范性实施例的范例过程和相关设备中，具有多个保护帽盖区域的保护帽盖层，每一个保护帽盖区域都覆盖牺牲层帽盖。图2D是从与图2C相同的投影看的截面图，示出了在根据至少一个示范性实施例的范例过程和相关设备中，在保护帽盖层的保护帽盖区域上的多个释放孔位置的每一个处的范例焊料凸块促进结构(润湿表面)。图2E是从与图2D相同的投影看的截面图，示出了在根据至少一个示范性实施例的范例过程和相关设备中，透过保护帽盖层的范例性能够焊料密封的释放孔，在保护帽盖区域上的释放孔位置处，每一个能够焊料密封的释放孔都延伸透过保护帽盖层进入下方的牺牲层帽盖中。图2F是从与图2E相同的投影看的截面图，示出了在根本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对位于器件的外表面上的通往所述器件的内部体积的开口进行密闭密封的方法，包括：在所述器件的外表面的邻近所述开口的区域上形成润湿表面；以及将所述润湿表面浸入到粘性流体中以吸附足以覆盖并密闭密封所述开口的所述粘性流体的一部分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.11.11 US 13/294,8311.一种用于对位于器件的外表面上的通往所述器件的内部体积的开口进行密闭密封的方法，包括: 在所述器件的外表面的邻近所述开口的区域上形成润湿表面；以及 将所述润湿表面浸入到粘性流体中以吸附足以覆盖并密闭密封所述开口的所述粘性流体的一部分。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述器件包括帽盖，所述帽盖具有面向所述内部体积的内表面，并且 所述开口是透过所述帽盖延伸到所述内部体积的端口。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述器件包括具有上表面的衬底，所述上表面形成所述外表面的至少一部分，其中，所述开口周围的外表面是所述衬底的表面，并且其中，所述润湿表面设置于所述上表面上。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述衬底为晶片。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述器件是微机电系统(MEMS)器件。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述润湿表面是金属。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述开口具有给定直径，并且其中，所述方法还包括至少部分地基于所述直径来选择所述粘性流体的粘性度。8.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述润湿表面浸入到粘性流体中是在实质上低于标准大气压的给定低压的环境中执行的。9.根据权利要求8所述的方法，其中，密闭密封所述开口在所述给定低压下密封所述开口下方的空间。10.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述润湿表面浸入到粘性流体中是在部分真空环境中执行的。11.根据权利要求10所述的方法，其中，密闭密封所述开口在所述部分真空环境下密闭密封所述开口下方的空间。12.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述润湿表面浸入到粘性流体中是在压力不小于一个大气压的压力环境中执行的。13.根据权利要求12所述的方法，其中，密闭密封所述开口在不小于一个大气压的所述压力下密闭密封所述开口下方的空间。14.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述润湿表面浸入到粘性流体中是在选定环境中执行的，所述选定环境具有选定压力下的选定气体或气体混合物。15.根据权利要求14所述的方法，其中，密闭密封所述开口密闭密封了所述开口下方的选定环境。16.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述润湿表面浸入到粘性流体中包括将所述润湿表面浸入至粘性流体浴中的给定深度，并且包括从所述粘性流体浴取出所述润湿表面，其中，所述粘性流体的所述部分密闭密封所述开口。17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述给定深度使得所述器件完全浸入在所述粘性流体浴中。18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述给定深度使得所述器件部分浸入在所述粘性流体浴中。19.根据权利要求1所述的方法，其中，所述粘性流体是焊料，并且所述粘性流体浴是焊料浴，其中，将所述润湿表面浸入至所述焊料浴中的给定深度，并且其中，所述浸入包括从所述焊料浴取出所述润湿表面，其中，焊料部分密闭密封将所述开口密闭密封。20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述焊料浴包括无铅合金。21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述无铅合金是铟或铟合金。22.根据权利要求19所述的方法，其中，将所述润湿表面浸入到焊料浴中是在具有实质上低于标准大气压的给定低压的环境中执行的。23.根据权利要求22所述的方法，其中，密闭密封所述开口在所述给定低压下密封所述开口下方的空间。24.根据权利要求19所述的方法，其中，将所述润湿表面浸入到粘性流体中是在部分真空环境中执行的。25.根据权利要求24所述的方法，其中，密闭密封所述开口在所述部分真空环境下密闭密封所述开口下方的空间。26.根据权利要求19所述的方法，其中，将所述润湿表面浸入到粘性流体中是在压力不小于一个大气压的压力环境中执行的。27.根据权利 要求26所述的方法，其中，密闭密封所述开口在不小于一个大气压的所述压力下密闭密封所述开口下方的空间。28.根据权利要求19所述的方法，其中，将所述润湿表面浸入到粘性流体中是在选定环境中执行的，所述选定环境具有选定压力下的选定气体或气体混合物。29.根据权利要求28所述的方法，其中，密闭密封所述开口密闭密封了所述开口下方的所述选定环境。30.一种用于对衬底上所支撑的器件进行封装的方法，包括: 在晶片级衬底上形成器件； 在所述器件上方形成牺牲层； 在所述牺牲层上方形成保护层； 形成透过所述保护层到达所述牺牲层的能够焊料密封的释放孔； 通过所述释放孔引入脱模剂以去除所述能够焊料密封的释放孔下方的牺牲层材料来以形成所述保护层的所述部分下方的空间，从而由所述保护层的邻近所述能够焊料密封的释放孔的部分来形成开洞式帽盖；以及 对所述能够焊料密封的释放孔进行焊料密封以形成覆盖所述空间的密闭密封帽盖。31.根据权利要求30所述的方法，其中，形成所述能够焊料密封的释放孔包括: 在所述保护层的暴露表面上形成润湿表面；以及 与所述润湿表面对准地形成透过所述保护层到达所述牺牲层的释放孔。32.根据权利要求31所述的方法，其中，所述焊料密封包括向所述润湿表面上喷射焊料。33.根据权利要求31所述的方法，其中，所述焊料密封所述释放孔包括: 将所述释放孔浸入在液体焊料浴中以形成密封所述释放孔的焊料凸块。34.根据权利要求33所述的方法，其中，所述浸入包括:在所述液体焊料浴上方支撑所述晶片级衬底，将所述晶片级衬底降低到所述液体焊料浴中至所述润湿表面浸入所述焊料浴中的深度，以及升高所述晶片级衬底以从所述焊料浴中升高所述润湿表面。35.根据权利要求31所述的方法，其中，形成所述能够焊料密封的释放孔包括: 在所述保护层的暴露表面上形成焊料凸块密封促进结构；以及 与所述焊料凸块密封促进结构对准地形成透过所述保护层的释放孔。36.根据权利要求30所述的方法，其中，在晶片级衬底上形成器件包括在所述晶片级衬底上形成多个器件， 其中，形成所述保护层将所述保护层形成为具有多个保护帽盖层区域，每一个保护帽盖层区域覆盖所述牺牲层的在所述多个器件中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·Y·常，Y·潘，J·H·洪，C·U·李，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US