本發(fā)明屬于半導(dǎo)體封裝，具體涉及一種晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)及晶圓級(jí)芯片制作方法。

背景技術(shù)：

1、mems(微機(jī)械)器件由于結(jié)構(gòu)脆弱，一般都需要進(jìn)行氣密性封裝，以確保mems結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，功能可靠。對(duì)于特殊的器件，如mems紅外器件、mems加速度計(jì)、mems陀螺儀等，需要通入保護(hù)氣體封裝，甚至真空封裝。

2、mems紅外器件晶圓級(jí)封裝由上層窗片層和底層芯片鍵合組成，如圖1所示，傳統(tǒng)這種晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)存在如下問題：(1)鍵合后的芯片由于受mems加工技術(shù)的限制導(dǎo)致不良率較高，在最終探測(cè)器使用時(shí)易出現(xiàn)圖像異常問題；(2)在組裝紅外芯片時(shí)，由于環(huán)境中的灰塵等顆粒落在窗片的表面，導(dǎo)致組裝后的成品良率較低；(3)由于晶圓級(jí)封裝上層窗片與底層芯片之間距離小，對(duì)窗片表面質(zhì)量要求高，工藝窗口窄，難度大；(4)上層窗片與底層芯片鍵合時(shí)鍵合應(yīng)力較大，鍵合過程中易造成芯片翹曲增加鍵合難度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)，至少可以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的部分缺陷。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)，包括窗片、芯片層以及設(shè)置于窗片和芯片層之間的介質(zhì)層，所述窗片和芯片層分別與所述介質(zhì)層對(duì)應(yīng)側(cè)表面鍵合，所述介質(zhì)層上具有若干個(gè)與所述芯片層上功能區(qū)域相對(duì)應(yīng)的通光孔，以容許窗片透光到達(dá)芯片層的功能區(qū)域，所述介質(zhì)層上設(shè)有劃片溝槽，所述劃片溝槽位于所述通光孔周圍。

4、進(jìn)一步的，所述介質(zhì)層的厚度為0.5～1.0mm。

5、進(jìn)一步的，所述介質(zhì)層表面具有用于與所述窗片和所述芯片層對(duì)準(zhǔn)的對(duì)位標(biāo)記。

6、進(jìn)一步的，所述劃片溝槽設(shè)置于所述介質(zhì)層上對(duì)應(yīng)所述芯片層的一側(cè)。

7、進(jìn)一步的，所述劃片溝槽內(nèi)設(shè)有鏤空孔洞。

8、進(jìn)一步的，所述通光孔的孔壁加工有消光結(jié)構(gòu)。

9、進(jìn)一步的，所述消光結(jié)構(gòu)為吸光膜層、粗糙表面結(jié)構(gòu)層或臺(tái)階結(jié)構(gòu)中的至少一種。

10、進(jìn)一步的，若干所述通光孔呈陣列方式均勻分布。

11、進(jìn)一步的，所述介質(zhì)層表面鍍有金屬焊料層，通過金屬焊料層與所述窗片和芯片層鍵合。

12、本發(fā)明還提供了一種晶圓級(jí)芯片的制作方法，包括如下步驟：

13、s1、在介質(zhì)層上加工若干貫通其上下表面的通光孔，并在介質(zhì)層下表面的相鄰?fù)ü饪字g加工劃片溝槽；

14、s2、將步驟s1加工后的介質(zhì)層上下表面分別與窗片和芯片層對(duì)準(zhǔn)鍵合處理，得到晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)；

15、s3、對(duì)步驟s2鍵合后的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)從窗片側(cè)對(duì)應(yīng)劃片溝槽兩側(cè)壁位置處切割劃片，以去除劃片溝槽所對(duì)應(yīng)的窗片和介質(zhì)層部分，而露出芯片層；

16、s4、在步驟s3中露出的芯片層處劃片切斷芯片層，即得若干晶圓級(jí)芯片。

17、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：

18、(1)本發(fā)明通過在窗片和芯片層之間增加介質(zhì)層，從而增加窗片與芯片層之間的間距，減少窗片表面的缺陷在芯片上造成的成像異常問題，同時(shí)利用介質(zhì)層與窗片和芯片層進(jìn)行三層鍵合，降低鍵合應(yīng)力，有效避免傳統(tǒng)兩層芯片鍵合的鍵合應(yīng)力大，易造成芯片翹曲、鍵合難度大的問題；并且在介質(zhì)層上設(shè)置劃片溝槽，以減小切割劃片介質(zhì)層的阻力，提高切割劃片加工效率。

19、(2)本發(fā)明中對(duì)介質(zhì)層的通光孔內(nèi)側(cè)壁設(shè)計(jì)消光結(jié)構(gòu)，降低介質(zhì)層的內(nèi)部側(cè)壁反射率，從而減小雜散光對(duì)芯片成像的影響，進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量。

20、以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。

技術(shù)特征：

1.一種晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于：包括窗片、芯片層以及設(shè)置于窗片和芯片層之間的介質(zhì)層，所述窗片和芯片層分別與所述介質(zhì)層對(duì)應(yīng)側(cè)表面鍵合，所述介質(zhì)層上具有若干個(gè)與所述芯片層上功能區(qū)域相對(duì)應(yīng)的通光孔，以容許窗片透光到達(dá)芯片層的功能區(qū)域，所述介質(zhì)層上設(shè)有劃片溝槽，所述劃片溝槽位于所述通光孔周圍。

2.如權(quán)利要求1所述的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述介質(zhì)層的厚度為0.5～1.0mm。

3.如權(quán)利要求1所述的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述介質(zhì)層表面具有用于與所述窗片和所述芯片層對(duì)準(zhǔn)的對(duì)位標(biāo)記。

4.如權(quán)利要求1所述的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述劃片溝槽設(shè)置于所述介質(zhì)層上對(duì)應(yīng)所述芯片層的一側(cè)。

5.如權(quán)利要求1所述的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述劃片溝槽內(nèi)設(shè)有鏤空孔洞。

6.如權(quán)利要求1所述的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述通光孔的孔壁加工有消光結(jié)構(gòu)。

7.如權(quán)利要求6所述的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述消光結(jié)構(gòu)為吸光膜層、粗糙表面結(jié)構(gòu)層或臺(tái)階結(jié)構(gòu)中的至少一種。

8.如權(quán)利要求1所述的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于：若干所述通光孔呈陣列方式均勻分布。

9.如權(quán)利要求1所述的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述介質(zhì)層表面鍍有金屬焊料層，通過金屬焊料層與所述窗片和芯片層鍵合。

10.一種晶圓級(jí)芯片的制作方法，其特征在于，包括如下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)、晶圓級(jí)芯片及其制作方法，該晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)包括窗片、芯片層以及設(shè)置于窗片和芯片層之間的介質(zhì)層，所述窗片和芯片層分別與所述介質(zhì)層對(duì)應(yīng)側(cè)表面鍵合，所述介質(zhì)層上具有若干個(gè)與所述芯片層上功能區(qū)域相對(duì)應(yīng)的通光孔，以容許窗片透光到達(dá)芯片層的功能區(qū)域，所述介質(zhì)層上設(shè)有劃片溝槽，所述劃片溝槽位于所述通光孔周圍。該發(fā)明通過在窗片和芯片層之間增加介質(zhì)層，從而增加窗片與芯片層之間的間距，減少窗片表面的缺陷在芯片上造成的成像異常問題；并且利用介質(zhì)層與窗片和芯片層進(jìn)行三層鍵合，降低鍵合應(yīng)力，有效避免傳統(tǒng)兩層芯片鍵合的鍵合應(yīng)力大，易造成芯片翹曲、鍵合難度大的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：黃晟,黃立,張嚴(yán),周黃鶴,王春水,孫愛發(fā)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：武漢高芯科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30