一种MEMS封装结构及其制作方法技术

本发明专利技术提供一种MEMS封装结构及其制作方法，器件晶圆，所述器件晶圆包括相对的第一表面和第二表面，MEMS芯片，所述MEMS芯片键合于所述器件晶圆上，所述MEMS芯片上形成有MEMS器件和位于所述MEMS器件外侧的第一密封结构和第一焊垫；所述器件晶圆上形成有第二密封结构和第二焊垫，所述第一焊垫和第二焊垫之间形成有电镀的导电凸块。通过在所述器件晶圆的表面设置有第一密封结构与第一焊垫，且在MEMS芯片的表面设置第二焊垫与第二密封结构，且第一密封结构与第二密封结构相结合，形成密封结构，使MEMS芯片在与器件晶圆相结合时，保证了其密封性，可以达到各个传感元件的高效连通，同时可以从封装单个器件提升到晶圆级封装的水平，有利于器件的性能和长期稳定性。有利于器件的性能和长期稳定性。有利于器件的性能和长期稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种MEMS封装结构及其制作方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种MEMS封装结构及其制作方法。

技术介绍

[0002]随着超大规模集成电路的发展趋势，集成电路特征尺寸持续减小，人们对集成电路的封装技术的要求相应也不断提高。在传感器类MEMS封装结构的市场上，微机电系统(MEMS)芯片在诸如智能手机、健身手环、打印机、汽车、无人机以及VR/AR头戴式设备等产品领域得到了广泛的应用。常用的MEMS芯片有压力传感器、加速度计、陀螺仪、MEMS麦克风、光传感器、催化传感器等等。MEMS芯片与其他芯片通常是利用系统级封装(systemin package，SIP)进行集成以形成微机电装置。具体而言，通常是在一个晶圆上制作MEMS芯片，而在另一个晶圆上制作控制电路，然后进行集成。目前常用的集成方法主要有两种：一种是将MEMS芯片晶圆和控制电路晶圆分别接合在同一个封装基底上，并利用引线将MEMS芯片晶圆和控制电路晶圆与封装基底上的焊盘键合，从而将控制电路与MEMS芯片电连接；另一种是直接将制作有MEMS芯片晶圆和控制电路晶圆接合，并使它们对应的焊盘形成电连接，进而实现控制电路与MEMS芯片的电连接。
[0003]大多数的MEMS使用的制造工艺在制造过程结束后，将其机械结构部分暴露在外，未受保护的机械元件如果跟物体接触，MEMS裸片容易受到损坏，除此之外MEMS也非常容易受到微粒、水蒸气、静摩擦力、腐蚀的影响而损坏，因此对MEMS裸片进行保护、封装是十分重要的。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种MEMS封装结构及其制作方法，能够提高MEMS器件在封装后的密封性。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供一种MEMS封装结构，包括：
[0006]器件晶圆，所述器件晶圆包括相对的第一表面和第二表面，所述器件晶圆中包括控制单元以及与所述控制单元电连接的互连结构；
[0007]MEMS芯片，所述MEMS芯片键合于所述器件晶圆上，所述MEMS芯片上形成有MEMS器件和位于所述MEMS器件外侧的第一密封结构和第一焊垫；
[0008]所述器件晶圆上形成有与所述第一密封结构和第一焊垫相对应的第二密封结构和第二焊垫，由所述MEMS芯片、所述器件晶圆、所述第一密封结构和第二密封结构共同围成的封闭的空腔；
[0009]所述第一焊垫和第二焊垫之间形成有电镀的导电凸块，以电连接所述第一焊垫和第二焊垫。
[0010]本专利技术还提供一种MEMS封装结构的制作方法，包括：
[0011]提供器件晶圆，所述器件晶圆包括相对的第一表面和第二表面，所述器件晶圆中形成有控制单元以及与所述控制单元电连接的互连结构；
[0012]提供MEMS芯片，所述MEMS芯片键合于所述器件晶圆上，所述MEMS芯片上形成有MEMS器件和位于所述MEMS器件外侧的第一密封结构和第一焊垫；
[0013]所述器件晶圆上形成有与所述第一密封结构和第一焊垫相对应的第二密封结构和第二焊垫，由所述MEMS芯片、所述器件晶圆、所述第一密封结构和第二密封结构共同围成的封闭的空腔；
[0014]所述第一焊垫和第二焊垫之间形成有电镀的导电凸块，以电连接所述第一焊垫和第二焊垫。
[0015]本专利技术的有益效果在于：
[0016]通过在所述器件晶圆的表面设置有第一密封结构与第一焊垫，且在MEMS芯片的表面设置第二焊垫与第二密封结构，且第一密封结构与第二密封结构相结合，形成密封结构，第一密封结构与第二密封结构结合时，在第一密封结构与第二密封结构之间涂有干膜，干膜粘结强度较高，使形成的密封结构密封性较好，所形成的密封结构能够使MEMS芯片在与器件晶圆相结合时，保证了其密封性，可以达到各个传感元件的高效连通，同时可以从封装单个器件提升到晶圆级封装的水平，制备效率更加高效，不仅可以防止器件的物理损耗，还可以保护其避免外部微粒、水蒸气、静摩擦力、腐蚀对MEMS芯片内部的干扰，有利于器件的性能和长期稳定性，第一密封结构与第二密封结构处于第一焊垫与第二焊垫之间，使密封结构内形成空腔，提高了其利用率，且能在更多的封装场合使用，使其更具有灵活性。
[0017]进一步地，在将MEMS芯片使用塑封层进行封装后，去一部分塑封层以使输入输出电连接件露出，从而使MEMS器件通过输入输出电连接件与外部器件电连接。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1为本专利技术一实施例中所提供的MEMS封装结构的结构示意图。
[0020]图2至图10为本专利技术一实施例中所提供的MEMS封装结构的制作方法中不同步骤对应的结构示意图。
[0021]附图标记：
[0022]100、器件晶圆；100a、第一表面；101、衬底；102、隔离结构；103、第一介质层；104、第二介质层；200、MEMS芯片；210、微腔；210a、通孔；220、接触垫；230、牺牲层；310、互连结构；420、输入输出电连接件；501、第一焊垫；502、第二焊垫；503、导电凸块；504、第三焊垫；505、第四焊垫；600、塑封层；701、第一密封结构；702、第二密封结构；703第三密封结构；704、第四密封结构；800、空腔。
具体实施方式
[0023]以下结合附图和具体实施例对本专利技术的MEMS封装结构及其制作方法作进一步详细说明。根据下面的说明和附图，本专利技术的优点和特征将更清楚，然而，需说明的是，本专利技术技术方案的构思可按照多种不同的形式实施，并不局限于在此阐述的特定实施例。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。
[0024]在说明书和权利要求书中的术语“第一”“第二”等用于在类似要素之间进行区分，且未必是用于描述特定次序或时间顺序。要理解，在适当情况下，如此使用的这些术语可替换，例如可使得本文所述的本专利技术实施例能够以不同于本文所述的或所示的其他顺序来操作。类似的，如果本文所述的方法包括一系列步骤，且本文所呈现的这些步骤的顺序并非必须是可执行这些步骤的唯一顺序，且一些所述的步骤可被省略和/或一些本文未描述的其他步骤可被添加到该方法。若某附图中的构件与其他附图中的构件相同，虽然在所有附图中都可轻易辨认出这些构件，但为了使附图的说明更为清楚，本说明书不会将所有相同构件的标号标于每一图中。
[0025]实施例1
[0026]参考图1，本实施例提供了一种MEMS封装结构，所述MEMS封装结构包括：
[0027]器件晶圆100，所述器件晶圆100包括相对的第一表面100a和第二表面，所述器件晶圆100中包括控制单元以及与所述控制单元电连接的互连结构310；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MEMS封装结构，其特征在于，包括：器件晶圆，所述器件晶圆包括相对的第一表面和第二表面，所述器件晶圆中包括控制单元以及与所述控制单元电连接的互连结构；MEMS芯片，所述MEMS芯片键合于所述器件晶圆上，所述MEMS芯片上形成有MEMS器件和位于所述MEMS器件外侧的第一密封结构和第一焊垫；所述器件晶圆上形成有与所述第一密封结构和第一焊垫相对应的第二密封结构和第二焊垫，由所述MEMS芯片、所述器件晶圆、所述第一密封结构和第二密封结构共同围成的封闭的空腔；所述第一焊垫和第二焊垫之间形成有电镀的导电凸块，以电连接所述第一焊垫和第二焊垫。2.根据权利要求1所述的MEMS封装结构，其特征在于，所述第一密封结构和第二密封结构的形状为环状。3.根据权利要求1所述的MEMS封装结构，其特征在于，第一密封结构和第二密封结构的材料为导电材料或绝缘材料。4.根据权利要求1所述的MEMS封装结构，其特征在于，所述第一焊垫与所述互连结构电连接。5.根据权利要求1所述的MEMS封装结构，其特征在于，所述MEMS芯片具有微腔，所述多个MEMS芯片的微腔具有与所述MEMS芯片外部连通的通孔或者至少一个所述MEMS芯片具有封闭的微腔。6.根据权利要求5所述的MEMS封装结构，其特征在于，所述MEMS芯片内的微腔为封闭结构，且微腔内填充有惰性气体或真空。7.根据权利要求1所述的MEMS封装结构，其特征在于，所述控制单元包括至少一个MOS晶体管。8.根据权利要求5所述的封装结构，其特征在于，所述封装结构还包括输入输出电连接件，所述输入输出电连接件设置于所述器件晶圆的第一表面上，所述输入输出电连接件与所述互连结构电连接。9.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述封装结构还包括器件芯片，所述器件芯片上形成有功能器件、位于所述功能器件外侧的第三密封结构和第三焊垫，所述第三密封结构和第三焊垫朝向所述器件晶圆的第一表面设置；所述器件晶圆的第一表面上分别设置有与所述第三焊垫和第三密封结构相对应的第四焊垫和第四密封结构，所述MEMS芯片通过所述第三密封结构和第四密封结构键合于所述器件晶圆上，所述器件芯片、所述器件晶圆、所述第三密封结构和第四密封结构共同围成封闭的空腔。10.根据权利要求1所述的MEMS封装结构，其特征在于，所述MEMS芯片包含陀螺仪、加速度计、惯性传感器、压力传感器、位移传感器、湿度传感器、光学传感器、气体传感器、催化传感器、微波滤波器、DNA扩增微系统、MEMS麦克风和微致动器中的两种或两...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔺光磊，
申请(专利权)人：芯知微上海电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：