微机电系统器件与集成电路的集成方法及集成芯片技术方案

一种微机电系统器件与集成电路的集成方法及集成芯片，首先提供一具有第一电气连接点及ＭＥＭＳ器件的第一芯片及一具有第二电气连接点及集成电路的第二芯片，然后在第一电气连接点上生成第一附加导电点，同时环绕ＭＥＭＳ器件生成一第一封装环，并在第二电气连接点上生成第二附加导电点，同时在第二芯片上生成一第二封装环，最后将第一芯片与第二芯片对接，并使第一附加导电点与第二附加导电点融合对接以完成ＭＥＭＳ器件与集成电路的电气连接，同时，使所述第一封装环和所述第二封装环融合对接以将ＭＥＭＳ器件密封于环内，如此可降低封装成本，同时还能缩短ＭＥＭＳ器件与集成电路之间的电气连接通路，有效减小杂散电容与耦合电感。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种微机电系统(MEMS)器件与集成电路的集成方法及集成芯片。
技术介绍
MEMS技术是近年来高速发展的一项高新技术。与由传统技术制作的对应器件相比， MEMS技术制作的器件在体积、功耗、重量及价格方面都有十分明显的优势，而且其采用先 进半导体制造工艺，可以实现MEMS器件的批量制造，目前在市场上，MEMS器件的主要应 用实例包括压力传感器、加速度计及硅麦克风等。MEMS器件需要与驱动、检测、信号处理等集成电路(CMOS/Bipolar)连接集成在一起 以成为一个具有完整独立功能的系统。目前已有的集成方案种类繁多，电路与MEMS器件制 作在同一芯片上称为单片集成，单片集成按制作器件的先后顺序可分为Pre—CMOS及POST 一CMOS。 Pre—CMOS指先制作MEMS器件后再在同一芯片上制作集成电路，该种方案的缺 点是MEMS器件会对后续集成电路工艺造成污染，且可能污染制造设备，导致后续使用该设 备加工的其它集成电路均失效；POST-CMOS则是在制作完成集成电路后再在同一芯片上加工 MEMS器件，但加工MEMS器件一般需采用高温工艺，而高温工艺将导致己加工完毕的集成 电路失效。上述各问题虽可采取一定方法解决，但一般均会导致工艺复杂化，成本增加，因 此单片集成工艺的应用受到限制，致使相当部分的MEMS器件不能采用该种方法进行集成。另一种集成化方案是将MEMS器件与集成电路封装在同一管壳内的多芯片模块集成化。 该方案首先在不同芯片上单独进行MEMS器件和集成电路的制造，然后将两者相邻地安装在 同一基板上，并通过引线键合将两者进行电气连接，接着再进行陶瓷或金属封装以完成集成， 该种方案的缺点一是由于两者之间的电连接由较长引线实现，会引入较多干扰信号，进而导 致系统整体性能下降，二是由于MEMS器件一般是大小为微米数量级的可动部件，这些部件 较为脆弱，因此封装集成时不能采用塑料封装，而需采用陶瓷或金属封装，这样封装所占成 本相对较高，封装成本可比MEMS器件本身成本高出10~100倍。因此，如何解决现有技术存在的缺点以实现低成本集成化方案己成为本领域技术人员亟 待解决的技术课题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可减少封装成本的微机电系统(MEMS)器件与集成电路的集 成方法，以实现MEMS器件的圆片级集成及封装，并减小最终封装的体积。本专利技术的另一目的在于微机电系统(MEMS)器件与集成电路的集成芯片，使MEMS器件与 集成电路之间的电气连接通路短，以有效减小杂散电容与耦合电感，还可采用塑料封装而降 低封装成本。为了达到上述目的及其他目的，本专利技术提供一种可减小封装成本的微机电系统(MEMS) 器件与集成电路的集成方法，包括步骤1)分别提供一具有微机电系统器件的第一芯片及一 具有与所述微机电系统器件对应的集成电路的第二芯片，其中，所述第一芯片具有第一电气 连接点，所述第二芯片上具有第二电气连接点，且当所述第一芯片覆盖于所述第二芯片上时 所述第一电气连接点与所述第二电气连接点相互对应；2)在所述第一电气连接点上生成第一 附加导电点，同时在所述第一芯片上环绕所述微机电系统器件生成一第一封装环；3)在所述 第二电气连接点上生成第二附加导电点，同时在所述第二芯片上生成一第二封装环，且当所 述第一芯片覆盖于所述第二芯片上时所述第二封装环与所述第一封装环相对应4)将所述第 一芯片与所述第二芯片对接，并使所述第一附加导电点与所述第二附加导电点融合对接以完 成所述微机电系统器件与所述集成电路的电气连接，同时，使所述第一封装环和所述第二封 装环融合对接以将所述微机电系统器件密封于环内。当所述第一芯片位于第一圆片上，所述第二芯片位于第二圆片上时，所述微机电系统器 件与集成电路的集成方法还包括对对接后的所述第一圆片及第二圆片进行切割以得到单个集 成芯片，并对所述单个集成芯片进行常规塑料封装的步骤。所述第一电气连接点及第一附加导电点可处于所述第一封装环内；所述第一附加导电点 由第三球下冶金层(under bump metallurgy ， UBM)所形成；所述第二附加导电点为由在所 述第二电气连接点上生成的第四UBM层及在所述第四UBM层上生成的第二焊料层形成的焊料 球。步骤2)也可进一步包括步骤(1)在所述第一芯片上环绕所述微机电系统器件生成一第 一金属环；(2)在所述第一金属环上生成第一UBM层以形成由所述第一金属环及所述第一UBM 层组成的第一封装环。所述第一 UBM层可包括生成于所述第一金属环上的第一黏附层、生成于所述第一黏附层 上的第一扩散阻挡层、生成于所述第一扩散阻挡层上的第一浸润层及生成于所述第一浸润层 上的第一氧化阻挡层；所述第一黏附层的材料可为铬、钛及钛钨中的一种或多种；所述第一扩散阻挡层的材料为铅、铂及铜中的一种或多种；所述第一浸润层的材料为铜、金及镍中的 一种或多种；所述第一氧化阻挡层的材料为金；可采用蒸发、电镀、化学镀及印刷中的一种 方法分别形成所述第一黏附层、所述第一扩散阻挡层、所述第一浸润层及第一氧化阻挡层。步骤3)也可进一步包括步骤(1)在所述第二芯片上生成一与所述第一金属环相对应的 第二金属环；(2)在所述第二金属环上生成第二 UBM层；(3)在所述第二 UBM层生成第一焊 料层以形成由所述第二金属环、所述第二 UBM层及所述第一焊料层组成的第二封装环。所述第二 UBM层可包括生成于所述第二金属环上的第二黏附层、生成于所述第二黏附层 上的第二扩散阻挡层、生成于所述第二扩散阻挡层上的第二浸润层及生成于所述第二浸润层 上的第二氧化阻挡层；所述第一焊料层的材料为锡银铜金属混合物、锡铜镍、及锡金金属混 合物中的一种。本专利技术还提供一种微机电系统器件与集成电路的集成芯片，包括第一芯片及与所述第一 芯片相对接的第二芯片，其中，所述第一芯片包括微机电系统器件、第一导电融合点及环绕 所述微机电系统器件生成的第一封装环，所述第二芯片包括与所述微机电系统器件相对应的 集成电路、与所述第一导电融合点融合对接的第二导电融合点、及与所述第一封装环融合对 接以将所述微机电系统器件密封于环内的第二封装环。所述第一导电融合点可处于所述第一封装环内；所述第一导电融合点可包括生长于所述 第一芯片上的第一电气连接点及生长于所述第一电气连接点上的第一附加导电点；所述第一 附加导电点可由第三UBM层所形成。所述第二导电融合点可包括生长于所述第二芯片上的第二电气连接点及生长于所述第二电气连接点上的第二附加导电点；所述第二附加导电点可为由生长于所述第二电气连接点上 的第四UBM层及生长于所述第四UBM层上的第二焊料层形成的焊料球。所述第一封装环可包括在所述第一芯片上环绕所述微机电系统器件生成的第一金属环及 生长于所述第一金属环上的第一 UBM层；所述第一 UBM层可包括生成于所述第一金属环上的 第一黏附层、生成于所述第一黏附层上的第一扩散阻挡层、生成于所述第一扩散阻挡层上的 第一浸润层及生成于所述第二浸润层上的第二氧化阻挡层；所述第一黏附层的材料可为铬、 钛及钛钨中的一种或多种；所述第一扩散阻挡层的材料为铅、铂及铜中的一种或多种；所述 第一浸润层的材料为铜、金及镍中的一种或多种；所述第一氧化阻挡层的材料为金；可采用 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微机电系统器件与集成电路的集成方法，其特征在于包括步骤：　１）分别提供一具有微机电系统器件的第一芯片及一具有与所述微机电系统器件对应的集成电路的第二芯片，其中，所述第一芯片具有第一电气连接点，所述第二芯片上具有第二电气连接点，且当所述第一芯片覆盖于所述第二芯片上时所述第一电气连接点与所述第二电气连接点相互对应；　２）在所述第一电气连接点上生成第一附加导电点，同时在所述第一芯片上环绕所述微机电系统器件生成一第一封装环；　３）在所述第二电气连接点上生成第二附加导电点，同时在所述第二芯片上生成一第二封装环，且当所述第一芯片覆盖于所述第二芯片上时所述第二封装环与所述第一封装环相对应；　４）将所述第一芯片与所述第二芯片对接，并使所述第一附加导电点与所述第二附加导电点融合对接以完成所述微机电系统器件与所述集成电路的电气连接，同时，使所述第一封装环和所述第二封装环融合对接以将所述微机电系统器件密封于环内。

【技术特征摘要】
1.一种微机电系统器件与集成电路的集成方法，其特征在于包括步骤1)分别提供一具有微机电系统器件的第一芯片及一具有与所述微机电系统器件对应的集成电路的第二芯片，其中，所述第一芯片具有第一电气连接点，所述第二芯片上具有第二电气连接点，且当所述第一芯片覆盖于所述第二芯片上时所述第一电气连接点与所述第二电气连接点相互对应；2)在所述第一电气连接点上生成第一附加导电点，同时在所述第一芯片上环绕所述微机电系统器件生成一第一封装环；3)在所述第二电气连接点上生成第二附加导电点，同时在所述第二芯片上生成一第二封装环，且当所述第一芯片覆盖于所述第二芯片上时所述第二封装环与所述第一封装环相对应；4)将所述第一芯片与所述第二芯片对接，并使所述第一附加导电点与所述第二附加导电点融合对接以完成所述微机电系统器件与所述集成电路的电气连接，同时，使所述第一封装环和所述第二封装环融合对接以将所述微机电系统器件密封于环内。2. 如权利要求l所述的微机电系统器件与集成电路的集成方法，其特征在于当所述第 一芯片位于第一圆片上，所述第二芯片位于第二圆片上时，还包括对对接后的所述第 一圆片及第二圆片进行切割以得到单个集成芯片，并对所述单个集成芯片进行常规塑 料封装的步骤。3. 如权利要求l所述的微机电系统器件与集成电路的集成方法，其特征在于所述第一 电气连接点及第一附加导电点处于所述第一封装环内。4. 如权利要求1所述的微机电系统器件与集成电路的集成方法，其特征在于在步骤2) 中，生成的所述第一封装环为有机物质环。5. 如权利要求4所述的微机电系统器件与集成电路的集成方法，其特征在于所述有机 物质环为采用旋涂法或者喷涂法所生成。6. 如权利要求1所述的微机电系统器件与集成电路的集成方法，其特征在于所述第二 封装环为有机物质环。7. 如权利要求6所述的微机电系统器件与集成电路的集成方法，其特征在于所述有机 物质环为采用旋涂法或者喷涂法所生成。8. 如权利要求1所述的微机电系统器件与集成电路的集成方法，其特征在于步骤2)进一步包括步骤-(1) 在所述第一芯片上环绕所述微机电系统器件生成一第一金属环；(2) 在所述第一金属环上生成第一球下冶金层以形成由所述第一金属环及所 述第一球下冶金层组成的第一封装环。9. 如权利要求8所述的微机电系统器件与集成电路的集成方法，其特征在于所述第一 球下冶金层包括生成于所述第一金属环上的第一黏附层、生成于所述第一黏附层上的 第一扩散阻挡层、生成于所述第一扩散阻挡层上的第一浸润层及生成于所述第一浸润 层上的第一氧化阻挡层。10. 如权利要求9所述的微机电系统器件与集成电路的集成方法，其特征在于所述第一 黏附层的材料为铬、钛、及钛鸨中的一种或多种。11. 如权利要求9所述的微机电系统器件与集成电路的集成方法，其特征在于所述第一 扩散阻挡层的材料为铅、铂、及铜中的一种或多种。12. 如权利要求9所述的微机电系统器件与集成电路的集成方法，其特征在于所述第一 浸润层的材料为铜、金、及镍中的一种或多种。13. 如权利要求9所述的微机电系统器件与集成电路的集成方法，其特征在于所述第一 氧化阻挡层的材料为金。14. 如权利要求9所述的微机电系统器件与集成电路的集成方法，其特征在于采用蒸发、 电镀、化学镀、及印刷中的一种方法分别形成所述第一黏附层、所述第一扩散阻挡层、 所述第一浸润层及第一氧化阻挡层。15. 如权利要求8至14任一所述的微机电系统器件与集成电路的集成方法，其特征在于 所述步骤3)进一步包括步骤(1 )在所述第二芯片上生成一与所述第一金属环相对应的第二金属环；(2) 在所述第二金属环上生成第二球下冶金层；(3) 在所述第二球下冶金层生成第一焊料层以形成由所述第二金属环、所述第 二球下冶金层及所述第一焊料层组成的第二封装环。16. 如权利要求15所述的微机电系统器件与集成电路的集成方法，其特征在于所述第 二球下冶金层包括生成于所述第二金属环上的第二黏附层、生成于所述第二黏附层上 的第二扩散阻挡层、生成于所述第二扩散阻挡层上的第二浸润层及生成于所述第二浸 润层上的第二氧化阻挡层。17. 如权利要求15所述的微机电系统器件与集成电路的集成方法，其特征在于所述第 一焊料层的材料为锡银铜金属混合物、锡铜镍、及锡金金属混合物中的一种。18. 如权利要求1所述的微机电系统器件与集成...

【专利技术属性】
技术研发人员：李刚，胡维，
申请(专利权)人：李刚，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]