[发明专利]晶圆级封装

说明书

技术领域

本发明涉及一种晶圆级封装的方法，更具体的，还涉及一种带有微型机电系统(MEMS)的器件。

背景技术

晶圆级封装(WLP)技术为晶圆级的半导体器件提供封装。将WLP应用到各种技术中，包括：3D-集成电路(IC)，晶片级封装(CSP)器件，以及微型机电系统(MEMS)。使用WLP技术的潜在优点包括提高电气性质，增加密度，降低器件尺寸，降低成本，以及允许晶圆级的附加测试。然而，目前的WLP技术以及其提供的晶圆生产和封装工艺的整合具有若干限制。封装(如保护器件且提供连接给外界)的方法可能与用于形成器件的生产工艺不相容。此外，解决方法通常需要以面积损失为代价的复杂的封装方案。

发明内容

针对现有技术，本发明提供了一种方法，包括：提供包括埋氧层和顶部氧化层的基板；蚀刻所述基板，以在所述埋氧层上形成多个开口，并且在所述开口之间形成微型机电系统(MEMS)谐振器元件，所述MEMS谐振器元件围在所述埋氧层，所述顶部氧化层以及侧壁氧化层内；用多晶硅填充所述开口，以形成邻近MEMS谐振器元件的多晶硅电极；移除顶部氧化层和邻近MEMS谐振器元件的侧壁氧化层；将所述多晶硅电极与互补金属氧化物半导体(CMOS)晶圆或载具晶圆之一相接合；移除邻近所述MEMS谐振器元件的所述埋氧层；以及将所述基板与盖晶圆接合，以密封所述CMOS晶圆或所述载具晶圆之一和所述盖晶圆之间的所述MEMS谐振器元件。

根据本发明所述的方法，其中每个所述多晶硅电极都形成为“L”形状。

根据本发明所述的方法，其中将所述多晶硅电极与所述CMOS晶圆或所述载具晶圆之一接合包括：在约480摄氏度以下的温度进行熔接。

根据本发明所述的方法，其中将所述基板与所述盖晶圆接合包括：以大于约15kN的接合力，在高于约400摄氏度的温度下进行共晶接合。

根据本发明所述的方法，进一步包括将所述多晶硅电极与所述CMOS晶圆的金属层电连接。

根据本发明所述的方法，进一步包括将所述多晶硅电极与所述CMOS晶圆的金属层利用通过置于所述多晶硅电极和所述金属层之间的相应钨塞做电连接。

根据本发明所述的方法，进一步包括：蚀刻多晶硅电极和所述基板，以在所述埋氧层上方形成开口；以及在所述开口上方沉积和图案化氮化铝(AlN)薄膜。

根据本发明所述的方法，进一步包括：蚀刻多晶硅电极，以在所述基板上形成开口；在所述开口上方沉积和图案化氮化铝(AlN)薄膜；以及在所述AlN薄膜上沉积和图案化铝薄膜。

根据本发明所述的一种方法，包括：提供包括埋氧层和顶部氧化层的基板；蚀刻所述基板，以在所述埋氧层上方形成多个开口并且在所述开口之间形成微型机电系统(MEMS)谐振器元件，所述MEMS谐振器元件围在所述埋氧层，所述顶部氧化层以及侧壁氧化层内；用多晶硅填充所述开口，以形成邻近MEMS谐振器元件的多晶硅电极；移除顶部氧化层和邻近MEMS谐振器元件的侧壁氧化层；将所述多晶硅电极熔接到互补金属氧化物半导体(CMOS)晶圆；将所述多晶硅电极通过相应的插塞电连接到所述CMOS晶圆的金属层；移除邻近所述MEMS谐振器元件的所述埋氧层；以及将所述基板与盖晶圆共晶接合，以密封所述盖晶圆和所述CMOS晶圆之间的所述MEMS谐振器元件。

根据本发明所述的方法，其中每个所述多晶硅电极都形成为“L”形状。

根据本发明所述的方法，其中在低于约480摄氏度的温度下进行所述熔接。

根据本发明所述的方法，以大于约15kN的接合力，在高于约400摄氏度的温度下进行共晶接合。

根据本发明所述的方法，进一步包括将所述多晶硅电极与所述CMOS晶圆的金属层利用通过置于所述多晶硅电极和所述金属层之间相应的钨塞做电连接。

根据本发明所述的方法，进一步包括：蚀刻多晶硅电极和所述基板，以在所述埋氧层上方形成开口；以及在所述开口上沉积和图案化氮化铝(AlN)薄膜。

根据本发明所述的方法，进一步包括：蚀刻多晶硅电极以形成在所述基板上方的开口；在所述开口上方沉积和图案化氮化铝(AlN)薄膜；以及在所述AlN薄膜上沉积和图案化铝薄膜。

根据本发明所述的一种器件，包括：微型机电系统(MEMS)，包括邻近谐振器元件的多晶硅电极；互补金属氧化物半导体(CMOS)晶圆或载具晶圆之一，与所述MEMS器件的第一表面熔接；以及盖晶圆，与所述MEMS器件的第二表面共晶接合，所述谐振器元件密封在所述CMOS晶圆或所述载具晶圆之一和所述盖晶圆之间。