專利名稱：：微機(jī)電系統(tǒng)的晶圓級芯片尺寸封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種晶圓級芯片尺寸封裝結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種針對微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)的晶圓級芯片尺寸封裝結(jié)構(gòu)以及審隨該封裝結(jié)構(gòu)的方法，屬于集成電路封裝
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：隨著半導(dǎo)體工業(yè)電子器件微型化和電路集成密度的增加，芯片尺寸封裝技術(shù)(CSP)得到了迅速發(fā)展，其封裝尺寸與半導(dǎo)體芯片尺寸相似。美國JEDEC對CSP的定義是芯片封裝面積小于或等于芯片面積120%的封裝稱為CSP。與傳統(tǒng)的封裝技術(shù)如引線結(jié)合法、自動(dòng)帶載結(jié)合法(TAB)、倒裝芯片等相比，CSP具有以下優(yōu)點(diǎn)①近似芯片尺寸的超小型封裝；②保護(hù)裸芯片；③電、熱性優(yōu)良；④封裝密度高；⑤便于測試；便于焊接、安裝和修整更換。芯片尺寸封裝可以在單個(gè)芯片上直接進(jìn)行封裝，也可以在整片晶圓上進(jìn)行封裝后，再把封裝完的晶圓切割得到封裝芯片，且封裝的芯片與裸片在X/Y方向上的尺寸完全一致。后一種方式稱之為晶圓級芯片尺寸封裝(WLCSP)。晶圓級芯片尺寸封裝通常是把半導(dǎo)體芯片上外圍排列的焊墊艦再分布過程分布成面陣排列的大量金屬焊球，有時(shí)被稱為焊料凸起。由于它先在整片晶圓上進(jìn)行封裝和測試，然后再切割，因而有著更明顯的優(yōu)勢首先是工藝工序大大優(yōu)化，晶圓直接進(jìn)入封裝工序；而傳統(tǒng)工藝在封裝之前要對晶圓進(jìn)行切割、分類；所有集成電路一次封裝，刻印工作直接在晶圓上進(jìn)行，封裝測試一次完成，有別于傳統(tǒng)組裝工藝；生產(chǎn)周期和成本大幅下降。以色列Shellcase公司開發(fā)的ShellOP、ShellOC和ShellUT的先進(jìn)WLCSP技術(shù)為影像傳感器的晶圓級封裝提供了比較完善的解決方案。與其它封裝方法不同，Shdlcase公司的封裝工藝不需要引線框架或引線結(jié)合。簡而言之，ShellOP制程采用玻璃/硅/玻璃的三明治結(jié)構(gòu)，獲得圖像傳感能力，并且保護(hù)影像傳感器免受外部環(huán)境的污染。ShdlOC制程采用相同的三明治結(jié)構(gòu)，但在第一玻璃層上，通過使用旋轉(zhuǎn)涂布感光型環(huán)氧樹脂再曝光顯影的方法，構(gòu)建了空腔壁(cavitywall),從而得到了額外的空腔，用于容納上述影像傳感器和其上的微透鏡，這樣成像質(zhì)量會(huì)進(jìn)一步提高，因此ShellOC是一種封裝帶有微透鏡的影像傳感器的技術(shù)方案。在ShdlUT封裝中，空腔仍被保留，但第二玻璃層被去除，以使相關(guān)的封裝厚度減小。圖1所示ShellOC封裝芯片的橫截面圖，帶有空腔壁的頂部玻璃覆蓋以保護(hù)帶有焊墊的芯片，環(huán)氧樹脂使第二玻璃與芯片結(jié)合。在此結(jié)合之前，使用光刻技術(shù)和等離子體體刻蝕技術(shù)，這樣芯片上的焊墊已經(jīng)被部分暴露。當(dāng)焊接掩模被涂覆在玻璃上后，隨后進(jìn)行開槽，從而通過沉積，使反向引線以"T"形結(jié)合的形式電連通到焊墊。引線被涂覆有保護(hù)性焊接掩模，焊接掩模是介電材料，能夠阻止引線與外部接觸，使其電絕緣，并保護(hù)引線表面抵抗侵蝕。焊接凸起被貼覆在引線底端，適用眾所周知的方法進(jìn)行印刷電路板的裝配；焊料凸起可用已知的方法，例如網(wǎng)版印刷來形成。圖2示意了ShdlOP封裝芯片的截面結(jié)構(gòu)；圖3示意了ShellUT封裝芯片的截面結(jié)構(gòu)。，幾項(xiàng)技術(shù)主要IW^i寸裝光學(xué)和影像傳感器，例如集i^硅晶片上的電荷耦合器件(CCD)或CMOS成像器。對于微機(jī)電系統(tǒng)，由于其區(qū)別于一般IC芯片的特殊性，J^i寸^法并不能完，用。微機(jī)電系統(tǒng)(MicroElectroMechanicalSystem——MEMS)，是融合了硅微加工、LIGA和精密機(jī)liil]工等多種加工技術(shù)，并應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)構(gòu)成的微型系統(tǒng)。完整的微機(jī)電系統(tǒng)是由微傳感器、微執(zhí)行器、信號(hào)處理和控制電路、通訊接口和電源等部件組成的一體化的微型器件系統(tǒng)。將信息的獲取、處理和執(zhí)行集成在一起，組成具有多功能的微型系統(tǒng)，集成于大尺寸系統(tǒng)中，從而大幅度地提高系統(tǒng)的自動(dòng)化、智能化和可靠性水平。沿著系統(tǒng)及產(chǎn)品小型化、智能化、集成化的發(fā)展方向，可以預(yù)見，微機(jī)電系統(tǒng)會(huì)給人類社會(huì)帶來一次技術(shù)革命。與IC芯片相似，消費(fèi)類電子也應(yīng)該是MEMS芯片的最大市場，經(jīng)過十幾年的發(fā)展，MEMS芯片已經(jīng)相當(dāng)成熟，但是，很多芯片卻沒有得到實(shí)際應(yīng)用，其主要原因就是沒有解決封裝問題。傳統(tǒng)的MEMS封裝方式為金屬封裝和陶瓷封裝，不僅體積大，成本也很高，往往占去整個(gè)MEMS器件成本的5080%，限制了MEMS技術(shù)在價(jià)格敏感度高的消費(fèi)類電子市場的應(yīng)用。使用晶圓級芯片尺寸封裝，可以減小MEMS封裝體積、降低成本，盡管MEMS封裝采用許多與IC封裝相似的技術(shù)，卻不能簡單地將IC封裝技術(shù)直接用于MEMS器件的封裝中。MEMS封裝的功能包括了IC封裝的功能部分，即電源分配、信號(hào)分配和散熱等，但由于MEMS的特殊性、復(fù)雜性和MEMS應(yīng)用的廣泛性，封裝的要求非常嚴(yán)格且不一。具體來說，根據(jù)產(chǎn)品的不同，其MEMS封裝成品的腔體中往往需要保持高真空或充隋性氣體，因而對于氣體密封性有著更嚴(yán)格的要求，傳統(tǒng)Shdlcase制程中使用的環(huán)氧樹脂無謝呆證好的氣密性。此外，對于需充隋性氣體的微機(jī)電系統(tǒng)，一般其氣體翻多產(chǎn)品性肖鵬好，因此需要在用刺斜戶的外蓋上開槽以容納更多氣體。但是在開槽之后，由于表面凹凸不平，就無^iOT直接旋轉(zhuǎn)涂布的方法制造空腔壁；因此必須在開槽之前，先在平整的mi:制造空腔壁，然后再M(fèi)31蝕刻制造出空腔凹槽，逸就要求空腔壁的材料必須能耐受嫩IJ過程，并在蝕刻后仍能保持良好的壓合性能。另外，光學(xué)傳感器芯片由于結(jié)構(gòu)簡單，其晶圓在等離子體蝕刻前離多被研磨到100憤J[^左右；而微機(jī)電系統(tǒng)由于其錢的結(jié)構(gòu)，其芯片厚度需保持在400500貨妹左右，一般的等離子體蝕刻工藝在如此厚度下無法保證開槽的微和衝本均一性?？傮w上，與適合影像傳感器的Shdlcase封裝流程相比，微機(jī)電系統(tǒng)的晶圓級封裝主要有以下技術(shù)難點(diǎn)①需要特殊的封裝材料制作空腔壁以保證好的氣密性；②傲戶mil既魏空腔壁又要開槽；③芯片過厚無制頓一麟離子體蝕刻工藝。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種微機(jī)電系統(tǒng)的晶圓級芯片尺寸封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法，旨在有效解決封裝的密封性和晶圓厚度過厚不利于等離子體蝕刻等問題。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)微機(jī)電系統(tǒng)的晶圓級芯片尺寸封裝結(jié)構(gòu)，包括微機(jī)電系統(tǒng)芯片，微機(jī)電系統(tǒng)芯片外圍密布排列焊墊，設(shè)于微機(jī)電系統(tǒng)芯片正面的傲戶外蓋，其特征在于在所述微機(jī)電系統(tǒng)芯片和保護(hù)外蓋之間設(shè)有空腔壁，所述空腔壁的材質(zhì)為高分子感光型耐蝕刻可壓合的密封性材料，保護(hù)外蓋Mii空腔壁與芯片正面相粘結(jié)，微機(jī)電系統(tǒng)芯片上的微機(jī)電部件容納在空腔壁與微機(jī)電系統(tǒng)芯片構(gòu)成的空腔內(nèi)；在溝槽處和微機(jī)電系統(tǒng)芯片背面包覆絕緣層，在焊墊橫向側(cè)的暴露面和絕緣層背面沉積有外引線，在形成開孔的外引線上覆有焊接掩模，在外引線底端附著焊接凸起，從而，焊墊通過外引線與焊接凸起電連通，實(shí)現(xiàn)電信號(hào)的輸入和輸出。進(jìn)一步地，上述的微機(jī)電系統(tǒng)的晶圓級芯片尺寸封裝結(jié)構(gòu)，所述空腔壁的材質(zhì)為苯并環(huán)丁烯。在空腔壁與保護(hù)外蓋之間設(shè)有鈍化層，空腔壁的材質(zhì)為玻璃膠。所述保護(hù)外蓋的材質(zhì)為玻璃或硅。更進(jìn)一步地，上述的微機(jī)電系統(tǒng)的晶圓級芯片尺寸封裝結(jié)構(gòu)，所述保護(hù)外蓋上開有由空腔壁所界定的凹槽；所述凹槽中充有微機(jī)電系統(tǒng)芯片所需的帶壓力的氣體。更進(jìn)一步地，上述的微機(jī)電系統(tǒng)的晶圓級芯片尺寸封裝結(jié)構(gòu)，所述焊接掩模的材質(zhì)為熱塑性感光型樹脂；所述外引線為Al/Ni結(jié)構(gòu)，還可以是充當(dāng)粘附層、阻擋層和金屬連接層作用的任何結(jié)構(gòu)；所述焊接凸起的材質(zhì)為無鉛錫膏。再進(jìn)一步地，微機(jī)電系統(tǒng)的晶圓級芯片尺寸封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于提供一微機(jī)電系統(tǒng)晶圓，其上包含有若干個(gè)獨(dú)立的微機(jī)電系統(tǒng)芯片，每個(gè)芯片中間包含有微機(jī)電系統(tǒng)，外圍分布若干焊墊；提供一保護(hù)外蓋基板，其上分布有若干空腔壁，其位置與微機(jī)電系統(tǒng)晶圓上芯片的位置一一對應(yīng)，界定所有保護(hù)外蓋；將微機(jī)電系統(tǒng)晶圓與保護(hù)外蓋進(jìn)行精確對位和壓合，微機(jī)電系統(tǒng)被容納在空腔中；將微機(jī)電系統(tǒng)晶圓進(jìn)行減薄，通過先機(jī)械半切再進(jìn)行等離子體蝕刻的方法使焊墊部分暴露；在溝槽中填充絕緣物，再在微機(jī)電系統(tǒng)晶圓背面旋轉(zhuǎn)涂布絕緣物，從而形成絕緣層；通過機(jī)械半切使焊墊的橫側(cè)面暴露；通過物理濺射金屬、光刻處理和電鍍工藝，制作出外引線；在外引線上覆蓋感光型絕緣材料(比如熱塑性感光型樹脂)作為焊接掩模，在需焊接處留下開口，通過絲網(wǎng)印刷的方法形成焊接凸點(diǎn)；切割微機(jī)電系統(tǒng)晶圓和保護(hù)外蓋，形成單個(gè)的晶圓級封裝結(jié)構(gòu)。再進(jìn)一步地，微機(jī)電系統(tǒng)的晶圓級芯片尺寸封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，先采用旋轉(zhuǎn)涂布再曝光顯影的方法在保護(hù)外蓋基板上制作空腔壁，制作完空腔壁后，對其進(jìn)行蝕刻，以空腔壁為掩模制作出大凹槽。再進(jìn)一步地，微機(jī)電系統(tǒng)的晶圓級芯片尺寸封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，先以氮化硅為掩模制造出大凹槽，再使用絲網(wǎng)印刷的方法制作空腔壁。再進(jìn)一步地，微機(jī)電系統(tǒng)的晶圓級芯片尺寸封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，所述大凹槽的深度大于等于350um。再進(jìn)一步地，微機(jī)電系統(tǒng)的晶圓級芯片尺寸封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，在保護(hù)外蓋的背面先用光阻制作一組對位標(biāo)記，使用此標(biāo)記制作空腔壁以及將保護(hù)外蓋和微機(jī)電系統(tǒng)晶圓壓合時(shí)進(jìn)行對位。使用光阻在微機(jī)電系統(tǒng)芯片背面制作出一組與焊墊的位置相對應(yīng)的開口，第一次半切時(shí)根據(jù)開口進(jìn)行對位，等離子體蝕刻時(shí)使用光阻層作為掩模。所述光阻為耐蝕刻的正型光阻。再進(jìn)一步地，微機(jī)電系統(tǒng)的晶圓級芯片尺寸封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，等離子體蝕刻使用的氣體為硫氟或碳氟化合物等化學(xué)蝕刻氣體。再進(jìn)一步地，微機(jī)電系統(tǒng)的晶圓級芯片尺寸封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，所述絕緣層包含從苯并環(huán)丁烯、聚酰亞胺和環(huán)氧樹脂組成的組中選擇的聚合物材料。所述焊接掩模包含從苯并環(huán)丁烯、聚酰亞胺和環(huán)氧樹脂組成的組中選擇的聚合物材料。本發(fā)明技術(shù)方案的突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步主要體現(xiàn)在本發(fā)明使用旋涂高分子材料BCB和絲網(wǎng)印刷玻璃膠兩種技術(shù)方案，既制造出用于壓合的空腔壁，又制造出大凹槽，成功實(shí)現(xiàn)了密封性封裝；使用先半切去除大部分硅，再進(jìn)行等離子體蝕刻暴露出焊墊的方法，有效解決MEMS晶圓厚度過厚不利于一般等離子體蝕刻的問題；另外，在制造時(shí)先在傲戶Sfei:制造空腔壁然后再開槽。與現(xiàn)有技斜目比，本發(fā)明晶圓級的微機(jī)電系統(tǒng)封^式徵子地實(shí)現(xiàn)一片晶圓上的所有微機(jī)電系統(tǒng)同時(shí)封裝，生產(chǎn)周期和成本大幅下降，并_^^裝后芯片尺寸與原始尺寸幾乎相同。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步說明圖l:
背景技術(shù)：
中SheUOC封裝芯片的截面示意圖；圖2:
背景技術(shù)：
中ShellOP封裝芯片的截面示意圖；圖3:
背景技術(shù)：
中ShellUT封裝芯片的截面示意圖；圖414:本發(fā)明實(shí)施例一的工藝流程示意圖；圖1518:本發(fā)明實(shí)施例二的前段工藝流程示意圖。圖中各附圖標(biāo)記的含義見下表:<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>具體實(shí)施方式如圖14所示，微機(jī)電系統(tǒng)的晶圓級芯片尺寸封裝結(jié)構(gòu)，包括微機(jī)電系統(tǒng)芯片20，微機(jī)電系統(tǒng)芯片外圍密布排列焊墊15，設(shè)于微機(jī)電系統(tǒng)芯片正面的保護(hù)外蓋5，保護(hù)外蓋5的材質(zhì)為玻璃或硅；在所述微機(jī)電系統(tǒng)芯片20和保護(hù)外蓋5之間設(shè)有空腔壁10，所述空腔壁10的材質(zhì)為苯并環(huán)丁烯，保護(hù)外蓋5M空腔壁10與芯片20正面相粘結(jié)，微機(jī)電系統(tǒng)芯片上的微機(jī)電部件容納在空腔壁10與微機(jī)電系統(tǒng)芯片20構(gòu)成的空腔內(nèi)；在保護(hù)外蓋上還開有由空腔壁10所界定的凹槽，凹槽中充有微機(jī)電系統(tǒng)芯片所需的帶壓力的氣體。在溝槽處和微機(jī)電系統(tǒng)芯片背面包覆絕緣層25，在焊墊橫向側(cè)的暴露面和絕緣層背面沉積有外引線30，在形成開孔的外引線30上覆有焊接掩模35，在外引線底端附著焊接凸起40，從而，焊墊15通過外引線30與焊接凸起40電連通。其中，保護(hù)外蓋5的材質(zhì)為玻璃，也可以是硅；絕緣層25包含從苯并環(huán)丁烯、聚酰亞胺和環(huán)氧樹脂組成的組中選擇的聚合物材料；外引線30為Al/Ni結(jié)構(gòu)，也可以是充當(dāng)粘附層、阻擋層和金屬連接層作用的任何結(jié)構(gòu)；焊接掩模35的材質(zhì)為熱塑性感光型樹脂，包含從苯并環(huán)丁烯、聚酰亞胺和環(huán)氧樹脂組成的組中選擇的聚合物材料；焊接凸起40的材質(zhì)為無鉛錫膏?？涨槐?0的制作有兩種技術(shù)方案，一是利用苯并環(huán)丁烯(BCB)耐蝕刻性，并在蝕刻后仍能保持壓合性能的特性，即先在平整的±用旋涂光感型BCB再光刻啲方法制造空腔壁，然后再ffl3l蝕刻制造出空腔。另一個(gè)方法是先對保護(hù)基板進(jìn)行蝕刻，再在保護(hù)基板上用絲網(wǎng)印刷的方法印上鵬伊辣制造空腔壁。實(shí)施例一以下為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，微機(jī)電系統(tǒng)晶圓級芯片尺寸封裝的^1程如圖414所示，即:首先，在保護(hù)外蓋上涂布苯并環(huán)丁烯(BCB)，用光刻的方式制作出一組空腔壁10，空腔壁10的位置與微機(jī)電系統(tǒng)晶圓20上芯片的位置一一對應(yīng)；其中，保護(hù)外蓋的材質(zhì)可以是硅，也可以是玻璃等其他適于蝕刻工藝的材質(zhì)；空腔壁10的材料不限于BCB，也可以是其他的感光型耐蝕刻可壓合的密封性封裝材料，如圖4所示；對保護(hù)外蓋進(jìn)行干法或濕法蝕刻，由于有空腔壁10作為掩模，保護(hù)外蓋上被制作出一個(gè)個(gè)與微機(jī)電系統(tǒng)晶圓20上的芯片一一對應(yīng)的凹槽，如圖5所示；需要指出的是，如果僅僅是真空封裝而不需要充氣體，則可不必經(jīng)過該步驟；在這之后，將保護(hù)外蓋和微機(jī)電系統(tǒng)晶圓進(jìn)行對位壓合，空腔壁10壓在焊墊15上，微機(jī)電部件被容納在空腔中；壓合過程中可以抽真空，也可以充入實(shí)現(xiàn)芯片功能所需要的任何氣體，如圖6所示；在對微機(jī)電系統(tǒng)晶圓20進(jìn)行減薄后，使用機(jī)械半切的方法去除切割道中大部分的硅，剩余硅厚約10um，如圖7所示；對微機(jī)電系統(tǒng)晶圓20的背面進(jìn)行等離子體蝕刻，去除剩余的硅，暴露出部分焊墊15，蝕刻使用氣體為碳氟化合物或硫氟化合物，如圖8所示；在溝槽中填充入絕緣物，覆蓋已暴露的硅坡道和焊墊IO，再通過旋轉(zhuǎn)涂布的方法在晶圓背面覆蓋上一層絕緣物，形成絕緣層25并作為機(jī)械緩沖層，如圖9所示；然后，使用機(jī)械半切暴露出焊墊15的橫側(cè)面，需要注意的是，如果保護(hù)外蓋使用的是硅等導(dǎo)電材質(zhì)，則半切時(shí)不能切穿空腔壁10，否則保護(hù)外蓋會(huì)與微機(jī)電系統(tǒng)晶圓20聯(lián)通，如圖10所示；使用物理濺射的方法在晶圓背面沉積一層導(dǎo)電金屬，如圖11所示；使用光刻處理和眾所周知的球下金屬(UBM)的電鍍處理形成外引線30，如圖12所示；在外引線30上包覆感光型保護(hù)性焊接掩模35，在需焊接處留下開口，如圖13所示；最后，通過絲網(wǎng)印刷在開口處形成無鉛焊接凸起40，一處焊接凸起35既對應(yīng)一個(gè)焊墊15，如圖14所示；上述封裝處理工藝完成之后，再通過切片的方法將封裝芯片從整個(gè)晶片中分離出來，至此，封裝結(jié)構(gòu)構(gòu)建完畢。需說明的是，保護(hù)外蓋上的空腔壁10采用旋轉(zhuǎn)涂布再曝光顯影的方法制作，在保護(hù)外蓋上制作完空腔壁10后，對其進(jìn)行蝕刻，以空腔壁10為掩模制作出大凹槽，大凹槽的深度大于等于350um，通常取400um。在保護(hù)外蓋的背面先用光阻制作一組對位標(biāo)記，使用此標(biāo)記制作空腔壁10以及將保護(hù)外蓋和微機(jī)電系統(tǒng)晶圓壓合時(shí)進(jìn)行對位；使用光阻在微機(jī)電系統(tǒng)芯片背面制作出一組與焊墊15的位置相對應(yīng)的開口，第一次半切時(shí)根據(jù)開口進(jìn)行對位，等離子體蝕刻時(shí)使用光阻層作為掩模；光阻為耐蝕刻的正型光阻。等離子體蝕刻使用的氣體為硫氟或碳氟化合物等化學(xué)蝕刻氣體。實(shí)施例二以下為本發(fā)明的第二個(gè)應(yīng)用實(shí)例首先，在保護(hù)基板正面使用氣相沉積的方法制作一層鈍化層45，在鈍化層45上旋涂光阻50，通過光刻的方法制作出圖形，不需要開槽的地方為光阻50所覆蓋，如圖15所示；對保護(hù)基板的正面進(jìn)行等離子蝕刻，為光阻50所覆蓋的鈍化層45被保護(hù)，暴露在外的鈍化層45被去除，從而將鈍化層45制作成與光阻層50相同的圖形，最后將光阻50洗去，如圖16所示；對保護(hù)外蓋基板進(jìn)行干法或濕法蝕刻，由于有鈍化層45作為掩模，保護(hù)外蓋基板上被制作出一個(gè)個(gè)與微機(jī)電系統(tǒng)晶圓20上的芯片一一對應(yīng)的凹槽，如圖17所示；需對旨出的是，如果僅僅是真Si寸裝而不需要充氣體，則可不必經(jīng)過該步驟；使用絲網(wǎng)印刷的方法，在保護(hù)基板的凸起處印刷上玻璃膠作為空腔壁'10，如圖18所示；在這之后，將保護(hù)外蓋基板和微機(jī)電系統(tǒng)晶圓進(jìn)行對位壓合，空腔壁10壓在焊墊15上，微機(jī)電部件被容納在空腔中；壓合過程中可以抽真空，也可以充入實(shí)現(xiàn)芯片功能所需要的任何氣體，如圖6所示；之后的封裝工藝與實(shí)施例一相同，故不作重復(fù)描述。第二實(shí)施例中，也需先在保護(hù)外蓋基板的背面用光阻制作一組對位標(biāo)記，以背面標(biāo)記為基準(zhǔn)，在正面也制作一對對位標(biāo)記，使用正面標(biāo)記進(jìn)行絲網(wǎng)印刷的對位，制作空腔壁IO，使用背面標(biāo)記在將保護(hù)外蓋基板和微機(jī)電系統(tǒng)晶圓壓合時(shí)進(jìn)行對位；使用光阻在微機(jī)電系統(tǒng)芯片背面制作出一組與焊墊15的位置相對應(yīng)的開口，第一次半切時(shí)根據(jù)開口進(jìn)行對位，等離子蝕刻時(shí)使用光阻層作為掩模；光阻為耐蝕刻的正型光阻。綜上可以明顯看出，本發(fā)明晶圓級的微機(jī)電系統(tǒng)封^"式^l子地實(shí)現(xiàn)一片晶圓上的所有微機(jī)電系統(tǒng)同時(shí)封裝，第一實(shí)施例使用高分子材料BCB，既制造出用于壓合的空腔壁，又利用其作為蝕刻的掩模，成功實(shí)現(xiàn)了密封性封裝；第二實(shí)施例使用了在開槽后的基板上進(jìn)行絲網(wǎng)印刷的方法，用玻璃膠制作空腔壁，同樣實(shí)現(xiàn)了密封性封裝；使用先半切去除大部分硅，苒進(jìn)行等離子蝕刻暴露出焊墊的方法，有效解決MEMS晶圓厚度過厚不利于一般等離子蝕刻的問題。很完美地解決了封裝的密封性和晶圓厚度過厚不利于等離子蝕刻等問題，既大大減小了芯片封裝后的體積，又顯著降低了封裝的成本；電連接性能良好，應(yīng)用前景看好。本發(fā)明不僅僅局限于，實(shí)施例，給出的例子僅是優(yōu)選的說明性范例。凡包含本發(fā)明的技術(shù)理念，采用等同變換或者等效替換而形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明權(quán)利保護(hù)范圍之內(nèi)。權(quán)利要求1.微機(jī)電系統(tǒng)的晶圓級芯片尺寸封裝結(jié)構(gòu)，包括微機(jī)電系統(tǒng)芯片[20]，微機(jī)電系統(tǒng)芯片外圍密布排列焊墊[l5]，設(shè)于微機(jī)電系統(tǒng)芯片正面的保護(hù)外蓋[5]，其特征在于在所述微機(jī)電系統(tǒng)芯片[20]和保護(hù)外蓋[5]之間設(shè)有空腔壁[10]，所述空腔壁[10]的材質(zhì)為高分子感光型耐蝕刻可壓合的密封性材料，保護(hù)外蓋[5]通過空腔壁[10]與微機(jī)電系統(tǒng)芯片[20]正面相粘結(jié)，微機(jī)電系統(tǒng)芯片上的微機(jī)電部件容納在空腔壁[10]與微機(jī)電系統(tǒng)芯片[20]構(gòu)成的空腔內(nèi)；在溝槽處和微機(jī)電系統(tǒng)芯片背面包覆絕緣層[25]，在焊墊橫向側(cè)的暴露面和絕緣層背面沉積有外引線[30]，在形成開孔的外引線[30]上覆有焊接掩模[35]，在外引線底端附著焊接凸起[40]，從而，焊墊[15]通過外引線[30]與焊接凸起[40]電連通。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的微機(jī)電系統(tǒng)的晶圓級芯片尺寸封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述空腔壁[10]的材質(zhì)為苯并環(huán)丁烯。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)電系統(tǒng)的晶圓級芯片尺寸封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于在空腔壁[IO]與保護(hù)外蓋[5]之間設(shè)有鈍化層[45]，空腔壁[10]的材質(zhì)為玻璃膠。4.根據(jù)權(quán)利要求l所述的微機(jī)電系統(tǒng)的晶圓級芯片尺寸封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述保護(hù)外蓋[5]的材質(zhì)為玻璃或硅。5.根據(jù)權(quán)利要求l所述的微機(jī)電系統(tǒng)的晶圓級芯片尺寸封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述保護(hù)外蓋上開有由空腔壁[10]所界定的凹槽。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微機(jī)電系統(tǒng)的晶圓級芯片尺寸封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述凹槽中充有微機(jī)電系統(tǒng)芯片所需的帶壓力的氣體。7.根據(jù)權(quán)利要求l所述的微機(jī)電系統(tǒng)的晶圓級芯片尺寸封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于戶脫外引線[30]為Al/Ni結(jié)構(gòu)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)電系統(tǒng)的晶圓級芯片尺寸封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述焊接掩模[35]的材質(zhì)為熱塑性感光型樹脂。9.根據(jù)權(quán)利要求l所述的微機(jī)電系統(tǒng)的晶圓級芯片尺寸封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于戶脫焊接凸起[40]的材質(zhì)為無鉛錫膏。10.微機(jī)電系統(tǒng)的晶圓級芯片尺寸封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于提供一微機(jī)電系統(tǒng)晶圓，其上包含有若干個(gè)獨(dú)立的微機(jī)電系統(tǒng)芯片[20]，每個(gè)芯片中間包含有微機(jī)電系統(tǒng)，外圍分布若干焊墊[15];提供一保護(hù)外蓋基板，其上分布有若干空腔壁[IO],其位置與微機(jī)電系統(tǒng)晶圓上芯片的位置一一對應(yīng)，界定所有保護(hù)外蓋；將微機(jī)電系統(tǒng)晶圓與保護(hù)外蓋進(jìn)行精確對位和壓合，微機(jī)電系統(tǒng)被容納在空腔中；將微機(jī)電系統(tǒng)晶圓進(jìn)行減薄，先機(jī)械半切再進(jìn)行等離子體蝕刻的方法使焊墊[15]部分暴露；在溝槽中填充絕緣物，再在微機(jī)電系統(tǒng)晶圓背面旋轉(zhuǎn)涂布絕緣物，從而形成絕緣層[25];通過機(jī)械半切使焊墊[15]的橫側(cè)面暴露；通過物理濺射金屬、光刻處理和電鍍工藝，制作出外引線[30];在外引線[30]上覆蓋感光型絕緣材料作為焊接掩模[35]，在需焊接處留下開口，通過絲網(wǎng)印刷的方法形成焊接凸點(diǎn)[40];切割微機(jī)電系統(tǒng)晶圓和保護(hù)外蓋，形成單個(gè)的晶圓級封裝結(jié)構(gòu)。11.根據(jù)權(quán)利要求io所述的微機(jī)電系統(tǒng)的晶圓級芯片尺寸封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于先采用旋轉(zhuǎn)涂布再曝光顯影的方法在保護(hù)外蓋基板上制作空腔壁[IO]，制作完空腔壁[10]后對其進(jìn)行蝕刻，以空腔壁[10]為掩模制作出大凹槽。12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的微機(jī)電系統(tǒng)的晶圓級芯片尺寸封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于先以氮化硅為掩模制造出大凹槽，再使用絲網(wǎng)印刷的方法制作空腔壁[io]。13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的微機(jī)電系統(tǒng)的晶圓級芯片尺寸封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于所述大凹槽的深度大于等于350um。14.根據(jù)權(quán)利要求IO所述的微機(jī)電系統(tǒng)的晶圓級芯片尺寸封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于在保護(hù)外蓋的背面先用光阻制作一組對位標(biāo)記，使用此標(biāo)記制作空腔壁[10]以及將保護(hù)外蓋和微機(jī)電系統(tǒng)晶圓壓合時(shí)進(jìn)行對位。15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的微機(jī)電系統(tǒng)的晶圓級芯片尺寸封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于:使用光阻在微機(jī)電系統(tǒng)芯片背面制作出一組與焊墊[15]的位置相對應(yīng)的開口，第一次半切時(shí)根據(jù)開口進(jìn)行對位，等離子體蝕刻時(shí)使用光阻層作為掩模。16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的微機(jī)電系統(tǒng)的晶圓級芯片尺寸封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于所述光阻為耐蝕刻的正型光阻。17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的微機(jī)電系統(tǒng)的晶圓級芯片尺寸封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于等離子體蝕刻使用的氣體為硫氟或碳氟化合物。18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的微機(jī)電系統(tǒng)的晶圓級芯片尺寸封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于所述絕緣層[25]包含從苯并環(huán)丁烯、聚酰亞胺和環(huán)氧樹脂組成的組中選擇的聚合物材料。19.根據(jù)權(quán)利要求10所述的微機(jī)電系統(tǒng)的晶圓級芯片尺寸封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于所述焊接掩模[35]包含從苯并環(huán)丁烯、聚酰亞胺和環(huán)氧樹脂組成的組中選擇的聚合物材料。全文摘要本發(fā)明涉及微機(jī)電系統(tǒng)的晶圓級芯片尺寸封裝結(jié)構(gòu)及制造方法，在微機(jī)電系統(tǒng)芯片外圍密布排列焊墊，芯片正面設(shè)有保護(hù)外蓋，在芯片和保護(hù)外蓋之間設(shè)有空腔壁，空腔壁的材質(zhì)為高分子感光型耐蝕刻可壓合的密封性材料，保護(hù)外蓋通過空腔壁與芯片正面相粘結(jié)，芯片上的微機(jī)電部件容納在空腔壁與微機(jī)電系統(tǒng)芯片構(gòu)成的空腔內(nèi)；在溝槽處和微機(jī)電系統(tǒng)芯片背面包覆絕緣層，在焊墊橫向側(cè)的暴露面和絕緣層背面沉積有外引線，在形成開孔的外引線上覆有焊接掩模，在外引線底端附著焊接凸起，焊墊通過外引線與焊接凸起電連通。本發(fā)明成功解決了封裝的密封性和晶圓厚度過厚不利于等離子體蝕刻等問題，既大大減小了芯片封裝后的體積，又顯著降低了封裝的成本。文檔編號(hào)B81B7/02GK101123231SQ20071013149公開日2008年2月13日申請日期2007年8月31日優(yōu)先權(quán)日2007年8月31日發(fā)明者俞國慶,徐琴琴,蔚王,王之奇申請人:晶方半導(dǎo)體科技(蘇州)有限公司