[发明专利]基于Si导电柱的圆片级封装方法及其单片集成式MEMS芯片

权利要求书

1.基于Si导电柱的圆片级封装方法，步骤为：

（1）MEMS圆片形成：氧化盖板，生成盖板绝缘层；在氧化后的盖板上涂胶、曝光、显影、蚀刻、去胶，在盖板正面形成盖板上腔体；将MEMS结构层圆片与氧化后的盖板键合在一起，削减MEMS结构层圆片形成MEMS结构层；在MEMS结构层上通过半导体加工工艺蚀刻出深孔，在深孔中，盖板绝缘层也同时被蚀刻掉，露出盖板，在MEMS结构层上和深孔中淀积导电材料，再反蚀刻除去MEMS结构层上的导电材料，留下深孔底部的导电材料，形成导电塞；在MEMS结构层上蚀刻出MEMS结构的图形，同时蚀刻出隔离沟，将MEMS结构层分为MEMS结构和MEMS导电块，这样，就形成MEMS圆片；

（2）待键合ASIC圆片形成：在ASIC圆片上淀积绝缘层、磨平，形成第二绝缘层；在第二绝缘层上蚀刻出第二通孔，在第二绝缘层上和第二通孔内淀积金属密封层，然后将金属密封层图形化，金属密封层分为导电块、密封环和锚点；蚀刻带有金属密封层图形的第二绝缘层，在对应于盖板上腔体的位置形成ASIC下腔体，同时，露出第二金属层，作为下电极感应MEMS结构在垂直方向的运动，这样，就形成了待键合ASIC圆片；所述ASIC圆片包括第一绝缘层、图形化的第一金属层和第二金属层，第一金属层位于第一绝缘层内，第二金属层位于第一绝缘层上，第一金属层与第二金属层电连接；

（3）单片集成式MEMS圆片形成：将MEMS圆片与待键合ASIC圆片通过金属密封层键合在一起，形成单片集成式MEMS圆片，盖板上腔体与ASIC下腔体、MEMS结构层和密封环共同围成密封腔，MEMS结构位于密封腔内，至少有一处MEMS结构通过锚点与第二金属层电连接，锚点将MEMS结构的信号导通到待键合ASIC圆片中；导电块分别与第二金属层和MEMS导电块电连接，导电块将待键合ASIC圆片的信号导通到MEMS结构层中；

（4）Si导电柱形成：在盖板上淀积并图形化金属层，在导电塞对应位置处形成金属焊块，在盖板上蚀刻出深槽，在与金属焊块相对应处形成导电柱，导电柱通过导电塞与MEMS导电块电连接；

（5）单片集成式MEMS芯片形成：沿盖板外侧深槽切割合成圆片，形成单片集成式MEMS芯片。

2.根据权利要求1所述的基于Si导电柱的圆片级封装方法，其特征在于：步骤（1）所述淀积导电材料的方法是溅射、化学气相沉积、电镀、蒸发等方法中的一种或几种方法的组合。

3.根据权利要求1或2所述的基于Si导电柱的圆片级封装方法，其特征在于：所述导电材料是钨、重掺杂多晶Si、铝、钛、铜、金、镍、铬、钽、钴等材料中的一种或几种的组合物。

4.根据权利要求1所述的基于Si导电柱的圆片级封装方法，其特征在于：步骤（2）所述金属密封层图形化方法为蚀刻法或掩模剥离法。

5.根据权利要求1或4所述的基于Si导电柱的圆片级封装方法，其特征在于：步骤（2）所述金属密封层的淀积方法是溅射、蒸发、电镀中的一种或它们几种的组合。

6.根据权利要求1所述的基于Si导电柱的圆片级封装方法，其特征在于：步骤（3）所述密封腔内部为真空。

7.根据权利要求1所述的基于Si导电柱的圆片级封装方法，其特征在于：步骤（5）还在金属焊块上植焊球。

8.单片集成式MEMS芯片，由盖板、MEMS结构层和待键合ASIC芯片键合而成，盖板上至少有一个上腔体，盖板与MEMS结构层通过盖板绝缘层键合在一起，盖板上蚀刻有至少一个导电柱，导电柱第一端有金属焊块，MEMS结构层分为MEMS结构和MEMS导电块，其特征在于：

导电柱第二端连有导电塞，导电柱通过所述导电塞与MEMS导电块电连接；

所述ASIC芯片包括ASIC衬底，ASIC衬底上有第一绝缘层和第二绝缘层，第二绝缘层上沉积有图形化的金属密封层，金属密封层分为导电块、密封环和锚点，第一绝缘层内有图形化的第一金属层，第一绝缘层和第二绝缘层间有图形化的第二金属层，至少有一处第一金属层与第二金属层电连接，第二金属层与导电块电连接；

第一绝缘层、第二绝缘层和金属密封层共同界定出至少一个下腔体，所述下腔体与上腔体、MEMS结构层和密封环形成密封腔，MEMS结构位于该密封腔内，MEMS结构层通过金属密封层与ASIC芯片键合在一起，至少有一处MEMS结构通过锚点与第二金属层电连接。