压力传感器的封装方法技术

本发明专利技术揭示了一种压力传感器的封装方法，在所述压力传感器的封装方法中，在所述钝化层上键合一基板，所述基板覆盖所述第一开口，形成第二空腔，从而通过所述基板将压力传感器的第二空腔进行密封，通过晶圆级封装的方法，降低封装工艺的复杂度；并且，在所述基板和钝化层中形成通孔结构，可以实现将器件结构的电性引出，实现了将所述芯片(控制电路)与压力传感器在纵向上集成起来，有利于减小封装结构的横向面积。

Encapsulation method of pressure sensor

【技术实现步骤摘要】
压力传感器的封装方法
本专利技术涉及微机电系统
，特别是涉及一种压力传感器的封装方法。
技术介绍
微机电系统(MicroelectroMechanicalSystems，简称MEMS)是在微电子技术基础上发展起来的多学科交叉的前沿研究领域，是一种采用半导体工艺制造微型机电器件的技术。与传统机电器件相比，MEMS器件在耐高温、小体积、低功耗方面具有十分明显的优势。经过几十年的发展，已成为世界瞩目的重大科技领域之一，它涉及电子、机械、材料、物理学、化学、生物学、医学等多种学科与技术，具有广阔的应用前景。压力传感器是一种将压力信号转换为电信号的换能器。根据工作原理的不同分为电阻式压力传感器和电容式压力传感器。其中，电容式压力传感器的原理为通过压力改变顶部电极和底部电极之间的电容，以此来测量压力。为了实现MEMS器件与其它器件实现整合，往往需要将MEMS器件与CMOS器件集成，并将集成后的器件进行封装。在现有技术中，先将集成MEMS器件与CMOS器件的芯片(chip)单独进行封装，封装方法复杂，成本高，效率低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种压力传感器的封装方法，减小了器件的横向尺寸，实现了晶圆级封装，提高了器件的性能，降低了成本。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种压力传感器的封装方法，包括：提供半导体晶圆，所述半导体晶圆包括多个芯片，所述芯片包括感应区以及封装区，所述芯片内设置有控制电路以及位于所述控制电路上的层间介质层，所述层间介质层中形成有第一互连结构，所述封装区的层间介质层暴露出所述第一互连结构的顶部，所述第一互连结构与所述控制电路电连接，所述芯片上形成有一钝化层，所述钝化层和所述感应区的层间介质层之间形成第一空腔，所述第一空腔的顶壁形成有顶部电极，所述第一空腔的底壁形成有底部电极；选择性刻蚀所述钝化层，在所述钝化层中形成第一开口以及第二开口，所述第二开口位于所述第一开口中，所述第一开口至少位于部分所述第一空腔上，所述第二开口暴露出所述第一空腔上的部分所述顶部电极；在所述封装区上的钝化层中形成一钝化层通孔，所述钝化层通孔暴露出所述第一互连结构的顶部；在所述钝化层上键合一基板，所述基板覆盖所述第一开口，形成第二空腔；在所述封装区上的基板中形成一基板通孔，所述基板通孔和所述钝化层通孔导通；在所述基板通孔和钝化层通孔中填充导电材料形成通孔结构；在所述基板上形成垫片，所述垫片导通所述通孔结构。进一步的，在所述感应区上的基板上形成通气孔，所述通气孔导通所述第二空腔。进一步的，在所述封装区上的基板中形成一基板通孔的步骤之前，还包括：对所述基板背离所述钝化层的一面进行减薄。进一步的，在所述基板上形成垫片的步骤之后，还包括：在所述基板上形成保护层，所述保护层暴露出所述垫片，并且，所述保护层至少暴露出部分所述感应区上的基板。进一步的，所述芯片晶圆级封装方法还包括：将所述垫片通过一焊接部与一电路板键合在一起；切割所述半导体晶圆、钝化层、基板以及电路板，形成单粒的压力传感器晶圆级封装结构。进一步的，所述基板为晶圆。进一步的，通过熔融键合方式在所述钝化层上键合一基板。进一步的，所述熔融键合的温度为200℃～450℃。进一步的，所述层间介质层还包括第二互连结构和第三互连结构，所述第二互连结构和第三互连结构分别与所述控制电路电连接，所述第二互连结构与底部电极电连接，所述第三互连结构与所述顶部电极电连接。进一步的，所述导电材料为铜、钨、钼中的一种或几种的合金。与现有技术相比，本专利技术提供的压力传感器的封装方法具有以下优点：在所述压力传感器的封装方法中，在所述钝化层上键合一基板，所述基板覆盖所述第一开口，形成第二空腔，从而通过所述基板将压力传感器的第二空腔进行密封，通过晶圆级封装的方法，降低封装工艺的复杂度；并且，在所述基板和钝化层中形成通孔结构，可以实现将器件结构的电性引出，实现了将所述芯片(控制电路)与压力传感器在纵向上集成起来，有利于减小封装结构的横向面积。附图说明图1为本专利技术一实施例中压力传感器的封装方法的流程图；图2至图9为本专利技术一实施例的压力传感器的封装方法中器件结构的示意图。具体实施方式下面将结合示意图对本专利技术的压力传感器的封装方法进行更详细的描述，其中表示了本专利技术的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本专利技术，而仍然实现本专利技术的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本专利技术的限制。为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本专利技术由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本专利技术。根据下面说明和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，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、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。本专利技术提供一种压力传感器的封装方法，如图1所示，包括如下步骤：步骤S11，提供半导体晶圆，所述半导体晶圆包括多个芯片，所述芯片包括感应区以及封装区，所述芯片内设置有控制电路以及位于所述控制电路上的层间介质层，所述层间介质层中形成有第一互连结构，所述封装区的层间介质层暴露出所述第一互连结构的顶部，所述第一互连结构与所述控制电路电连接，所述芯片上形成有一钝化层，所述钝化层和所述感应区的层间介质层之间形成第一空腔，所述第一空腔的顶壁形成有顶部电极，所述第一空腔的底壁形成有底部电极；步骤S12，选择性刻蚀所述钝化层，在所述钝化层中形成第一开口以及第二开口，所述第二开口位于所述第一开口中，所述第一开口至少位于部分所述第一空腔上，所述第二开口暴露出所述第一空腔上的部分所述顶部电极；步骤S13，在所述封装区上的钝化层中形成一钝化层通孔，所述钝化层通孔暴露出所述第一互连结构的顶部；步骤S14，在所述钝化层上键合一基板，所述基板覆盖所述第一开口，形成第二空腔；步骤S15，在所述封装区上的基板中形成一基板通孔，所述基板通孔和所述钝化层通孔导通；步骤S16，在所述基板通孔和钝化层通孔中填充导电材料形成通孔结构；步骤S17，在所述基板上形成垫片，所述垫片导通所述通孔结构。在所述压力传感器的封装方法中，在所述钝化层上键合一基板，所述基板覆盖所述第一开口，形成第二空腔，从而通过所述基板将压力传感器的第二空腔进行密封，通过晶圆级封装的方法，降低封装工艺的复杂度；并且，在所述基板和钝化层中形成通孔结构，可以实现将器件结构的电性引出，实现了将所述芯片(控制电路)与压力传感器在纵向上集成起来，有利于减小封装结构的横向面积。以下结合图2至图9，具体说明本专利技术的压力传感器的封装方法，图2至图9为本专利技术一实施例的压力传感器的封装方法中器件结构的示意图。首先，进行步骤S11，如图2所示，步骤S11，提供半导体晶圆100，所述半导体晶圆100包括多个芯片1A(为了清楚表示本申请的内容，在图2中仅示出了一个所述第一芯片1A，本领域的普通技术人员可以理解所述第一晶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压力传感器的封装方法，其特征在于，包括：提供半导体晶圆，所述半导体晶圆包括多个芯片，所述芯片包括感应区以及封装区，所述芯片内设置有控制电路以及位于所述控制电路上的层间介质层，所述层间介质层中形成有第一互连结构，所述封装区的层间介质层暴露出所述第一互连结构的顶部，所述第一互连结构与所述控制电路电连接，所述芯片上形成有一钝化层，所述钝化层和所述感应区的层间介质层之间形成第一空腔，所述第一空腔的顶壁形成有顶部电极，所述第一空腔的底壁形成有底部电极；选择性刻蚀所述钝化层，在所述钝化层中形成第一开口以及第二开口，所述第二开口位于所述第一开口中，所述第一开口至少位于部分所述第一空腔上，所述第二开口暴露出所述第一空腔上的部分所述顶部电极；在所述封装区上的钝化层中形成一钝化层通孔，所述钝化层通孔暴露出所述第一互连结构的顶部；在所述钝化层上键合一基板，所述基板覆盖所述第一开口，形成第二空腔；在所述封装区上的基板中形成一基板通孔，所述基板通孔和所述钝化层通孔导通；在所述基板通孔和钝化层通孔中填充导电材料形成通孔结构；在所述基板上形成垫片，所述垫片导通所述通孔结构。

【技术特征摘要】
1.一种压力传感器的封装方法，其特征在于，包括：提供半导体晶圆，所述半导体晶圆包括多个芯片，所述芯片包括感应区以及封装区，所述芯片内设置有控制电路以及位于所述控制电路上的层间介质层，所述层间介质层中形成有第一互连结构，所述封装区的层间介质层暴露出所述第一互连结构的顶部，所述第一互连结构与所述控制电路电连接，所述芯片上形成有一钝化层，所述钝化层和所述感应区的层间介质层之间形成第一空腔，所述第一空腔的顶壁形成有顶部电极，所述第一空腔的底壁形成有底部电极；选择性刻蚀所述钝化层，在所述钝化层中形成第一开口以及第二开口，所述第二开口位于所述第一开口中，所述第一开口至少位于部分所述第一空腔上，所述第二开口暴露出所述第一空腔上的部分所述顶部电极；在所述封装区上的钝化层中形成一钝化层通孔，所述钝化层通孔暴露出所述第一互连结构的顶部；在所述钝化层上键合一基板，所述基板覆盖所述第一开口，形成第二空腔；在所述封装区上的基板中形成一基板通孔，所述基板通孔和所述钝化层通孔导通；在所述基板通孔和钝化层通孔中填充导电材料形成通孔结构；在所述基板上形成垫片，所述垫片导通所述通孔结构。2.如权利要求1所述的压力传感器的封装方法，其特征在于，在所述感应区上的基板上形成通气孔，所述通气孔导通所述第二空腔。3.如权利要求1所述的压力传感器的封装方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘孟彬，毛剑宏，
申请(专利权)人：上海丽恒光微电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31