用于微部件的薄封装制造技术

公开了用来制作相对薄的用来安放微部件如光电或ＭＥＭｓ器件的封装的技术。该封装可以在晶片级分批工艺中制作。该封装可以包括将微部件耦接到该封装的外部表面上的电接触的气密密封的馈通电连接。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
信号的完整性是重要的，并且经常决定组件的总成本。被转让给了本申请的受让人的美国专利号No. 6， 818，464公开了 用来制作可以被用来安放例如光电器件的封装的技术。正如该专利 中所公开的，可以将光电部件安装到基底。可以将半导体帽盖(cap) 附着到基底以便密封地封住该光电部件。通过该帽盖的馈通金属化 可以用来提供从该帽盖的外部到被安放在封装内部的光电部件的电 连接。通常，在这种封装中用于帽盖的半导体晶片的厚度可以是大约至 少几百微米(例如，300 - 700 nin)。然而，对于一些应用，会需要 更薄的帽盖。不幸的是，薄的帽盖更难处理并且可能导致更低的成 品率。
技术实现思路
公开了用来制作相对薄的用来安放一个或多个微部件的封装的 技术。例如，可以在晶片级分批工艺中制作该封装。根据一个方面，为微部件制作封装的方法可以包括将第一晶片结 合到第二晶片以便微部件位于由该第一和第二晶片所限定的区域， 并且随后从它的背面减薄第一晶片。在一些实施方式中，封装可以包括将微部件耦接到封装的外部表 面上的电接触的馈通金属化。因此，根据另一方面，公开了用来加 工用于微部件的封装的方法，该微部件位于由结合在一起的第一和 第二晶片限定的区域中。该第一晶片包括从该第一晶片的正面至少部分地填充微通孔的馈通金属化，并且该馈通金属化形成一个或多 个到达或来自该微部件的电路径的一部分。该方法可以包括从它的背面减薄该第一晶片。所公开的技术能够提供相对薄的微部件封装，其可以被制作成使 得减小在晶片处理期间损伤该封装的可能性。由以下详细描述、附图和权利要求，其它特征和优点将变得显而 易见。附图说明图1示出根据本专利技术的实施方式的微部件封装的截面图。图2示出具有用于封装的帽盖结构的空腔和微通孔的半导体晶 片的侧视图。图2A和2B是相应半导体晶片的顶视图，示出用于馈通金属化的 樣l通孔的可能的位置的实例。图3和图4示出进一步处理之后的图2的晶片的侧视图。图5示出具有帽盖结构、被结合到第二晶片的半导体晶片，其中 微部件被加工或被安装在其上。图6示出在减薄具有帽盖结构的晶片的背面之后的图5的晶片。图7和8示出具有用于较大的微部件的替换帽盖结构的封装。图9- 13示出用于为微部件制作封装的另一过程，其中背面晶片 减薄技术暴露先前沉积的馈通金属化。图14-23示出用于为安装在相同晶片上或与该相同晶片集成的 微部件制作封装的另一过程，其中提供馈通金属化并且其包括背面 晶片减薄技术。图24示出包括来自微部件的入口/出口流体通道的封装。图25示出这样的封装，其包括被安放在该封装的不同封闭区域 中的多个微部件。图26是包括电容元件的封装的侧视图。图27A是包括电感元件封装的侧视图。图27B是图27A的封装的顶视图。图28是包括S0I层中的压力传感膜的封装的侧视图。具体实施例方式如图1中所示，封装20包括帽盖22和衬底(或基底)24。帽盖 22可以包含例如半导体材料例如硅。基底24也可以包含半导体材料 例如硅或玻璃材料。微部件26被安装到基底24或与基底24集成， 基底24可以例如通过密封圏28结合到帽盖22。微部件26可以被气 密密封在该封装内。正如本公开中所使用的，短语微部件，，包括集成电路器件、电 子器件、光学器件、电磁器件、化学器件、微机械器件、光电器件、 孩i机电系统(MEMS)器件、微光机电系统(M0EMS)器件或其它这种 包含微小、微米和亚微米尺寸的元件的器件。导电线30可以沿基底26的表面从微部件26延伸到导电凸起 32,该导电凸起32电连接到延伸通过帽盖22中的微通孔的馈通金 属化34。在帽盖22的外表面，馈通金属化用作表面安装焊盘35， 其又可以电耦接到焊料凸起36。焊料凸起36可以连接到例如印刷电 路板(未示出)。使用本公开中描述的技术，对于一些实施方式， 帽盖22的最终厚度可以做得小到200 (im或更小。在晶片级分批工艺中可以同时制作多个封装。例如，可以在第一 晶片上制作多个帽盖结构(其可以称作帽盖晶片)。然后该帽 盖晶片可以被结合到其上安装了微部件的第二晶片(其可以称作器 件晶片)。该器件晶片可以用作形成封装的基底的衬底。正如以下更详细解释的，帽盖晶片可以具有例如大约几百微米 (例如，300 - 700 pm)的初始厚度。该晶片可以具有例如四英寸的 直径。更大直径(例如6英寸)的晶片也可以适合一些实施方式。 在帽盖晶片结合到器件晶片之后，可以使用机械研磨或其它工艺来 减薄帽盖晶片的背面以便最后所得的帽盖具有期望的厚度，其可以 小到200 pm或更小。随后晶片可以被提供焊料凸起，被回流，并且 被切割以形成安放微部件的单个封装。可以用来在晶片上制作多个帽盖结构的一个工艺采用双面刻蚀 技术。如图2中所示，双面刻蚀技术可以用来在帽盖晶片的背面40 上形成大的空腔38。空腔用作相邻帽盖结构之间的边界。在双面刻蚀过程中，用于馈通金属化的微通孔44可以从帽盖晶 片的正面42 #_刻蚀。优选地，」微通孔形成在空腔38的边缘附近， 例如如图2A中所示。在一些实施方式中，每隔一个芯片可以旋转90°,例如如图2B中所示。可以根据帽盖晶片的材料利用多种刻蚀技 术形成空腔38和樣i通孔44。适于形成帽盖22的晶片可以具有例如包括夹在第一和第二半导 体层之间的显著抗刻蚀的层的多层结构。该第一和第二半导体层可 以包括例如硅，并且该抗刻蚀层可以包括例如氮化硅、氮氧化珪或 二氧化硅。 一个合适的刻蚀技术利用K0H湿法腐蚀。多层结构和刻 蚀技术的实例的进一步的细节在上述的美国专利号No. 6,818,464 中被公开。在此并入其全部内容作为参考。也可以使用其它晶片结 构和其它刻蚀技术。例如，尽管图2示出空腔38的侧壁是倾斜的， 但是其它的刻蚀技术可以导致基本垂直的侧壁。正如可以从图2的实例所见的，形成空腔38和孩i通孔44之后， 帽盖晶片仍然可以具有大约几百微米(例如，300 - 700 pm)的总厚 度。这种厚度有利于该帽盖晶片的随后的加工和处理并且减小了如 果晶片较薄时可能发生的损伤的可能性。在形成空腔38和微通孔44之后，例如可以利用电镀馈通金属化 技术气密密封这些微通孔(见图3和4)。馈通金属化也可以包括扩 散阻挡，并且密封材料可以包括例如非贵重金属。在前面提到的美 国专利号No. 6, 818, 464中公开了这样的馈通金属化技术的进一步 的细节。导电凸起32设置在帽盖晶片的正面上与馈通金属化电接触。然后帽盖晶片可以结合到用作衬底的器件晶片，微部件被安装在 该衬底上(见图5)。帽盖晶片和器件晶片被对准使得该导电凸起32 接触从微部件26沿基底24的表面延伸的导电线30并且使得该微部 件在晶片之间的区域46之内适应。正如以上所讨论的，密封圏28 可以提供密封使得该微部件26被气密安放在区域46中。在帽盖晶片和器件晶片相结合以后，例如如图5中所示，帽盖晶 片的背面被减薄到例如如图6中所示的期望的厚度。多种技术可以 用于减薄过程，包括机械研磨或抛光技术。在帽盖晶片结合到器件 晶片之后而不是预先实施帽盖晶片的减薄可以减小在该薄帽盖晶片 的随后处理期间发生损伤的可能性。减薄的量将根据具体应用而变化。然而，减薄的程度可能相当 大，并且在一些实施方式中可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制作用于微部件的封装的方法，该方法包括：　　　　将第一晶片结合到第二晶片以便微部件位于由该第一和第二晶片限定的区域中；以及　　　　随后从它的背面减薄第一晶片。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-3-17 11/082,5071.一种制作用于微部件的封装的方法，该方法包括将第一晶片结合到第二晶片以便微部件位于由该第一和第二晶片限定的区域中；以及随后从它的背面减薄第一晶片。2. 如权利要求l所述的方法，其中第一晶片包括从该第一晶片 的正面至少部分地填充微通孔的馈通金属化，并且其中该馈通金属 化在第一和第二晶片被结合在一起时形成一个或多个到达或来自微 部件的导电路径的一部分。3. 如权利要求2所述的方法， 薄到200 pm或更小的厚度。4. 如权利要求2所述的方法， 薄到100 pm或更小的厚度。5. 如权利要求2所述的方法， 始厚度的50%的厚度。6. 如权利要求2所述的方法， 用机械工艺。7. 如权利要求5所述的方法， 磨第一晶片的背面。8. 如权利要求2所述的方法， 或与第二晶片集成。9. 如权利要求8所述的方法， 腔以为微部件提供空间。10. 如权利要求2所述的方法，其中所述减薄包括将第一晶片减 其中所述减薄包括将第 一 晶片减 包括将第 一 晶片减薄到小于其原 其中减薄第一晶片的背面包括使 其中减薄第一晶片的背面包括研 其中微部件被安装在笫二晶片上 包括在第一晶片的正面中提供空 其中微部件被安装到第 一晶片或与第一晶片集成。11. 如权利要求10所述的方法，包括在第二晶片的正面中提供 空腔以为微部件提供空间。12. 如权利要求2所述的方法，包括在第一晶片的背面中与第一晶片的正面中的微通孔相对地提供 空腔；以及在第 一 晶片的背面上提供导电接触，其被电耦接到馈通金属化。13. 如权利要求12所述的方法，包括在减薄第一晶片的背面之 前形成空腔并且提供导电接触。14. 如权利要求12所述的方法，包括在减薄第一晶片的背面之 后形成空腔并且提供导电接触。15. 如权利要求2所述的方法，其中减薄第一晶片的背面暴露出 馈通金属化，该方法包括在第 一 晶片的背面处提供电接触以接触暴 露的馈通金属化。16. 如权利要求2所述的方法，包括在所述减薄之后从第一晶片的背面除去材料以暴露馈通金属 化；以及在第一晶片的背面处提供电接触以接触暴露的馈通金属化。17. 如权利要求16所述的方法，其中从第一晶片的背面除去材 料包括在第 一 晶片的背面中形成空腔并且部分地刻蚀掉掩埋氧化物 层或其它隔离刻蚀停层以暴露馈通金属化。18. 如权利要求2所述的方法，其中第一晶片包含半导体材料并且第二晶片包含玻璃或半导体材料。19. 如权利要求2所述的方法，包括在第一晶片的正面中形成微通孔；以及在微通孔中提供馈通金属化，其中该馈通金属化在第 一和第二晶 片被结合在一起时形成一个或多个到达或来自微部件的电路径的一 部分，并且其中在微通孔中提供馈通金属化之后实施第一晶片的所述减薄。20. 如权利要求2所述的方法，包括在将第一和第二晶片结合在一起之前，在第一晶片的正面中与用 于微部件的区域相邻地形成浅凹槽；并且在每个浅凹槽中朝向更远离用于微部件的区域的端形成相应的其中一个微通孔。21. 如权利要求2所述的方法，其中该方法是晶片级分批工艺的一部分。22. 如权利要求1所述的方法，其中晶片中的至少一个是SOI 晶片。23. 如权利要求1所述的方法，其中晶片中的至少一个在隔离层上包括半导体层。24. —种加工用于微部件的封装的方法，该微部件位于由结合在 一起的第一和第二晶片所限定的区域中，其中第一晶片包括从第一 晶片的正面至少部分地填充微通孔的馈通金属化，并且其中该馈通 金属化形成一个或多个到达或来自微部件的电路径的一部分，该方 法包括从其背面减薄第一晶片。25. 如权利要求24所述的方法，其中所述减薄包括将第一晶片 减薄到200 (im或更小的厚度。26. 如权利要求24所述的方法，所述减薄包括将...

【专利技术属性】
技术研发人员：L希夫，K布利德恩，
申请(专利权)人：许密特有限公司，
类型：发明
国别省市：DK[丹麦]