[发明专利]圆片级MEMS惯性器件TSV堆叠封装结构

摘要

本发明公开了一种对应MEMS产品的基于TSV技术的圆片级封装，芯片尺寸和封装面积比达到1:1，此封装TSV取代传统布线，垂直互连多芯片MEMS器件，缩短了连线距离，使得外形更小的、功能集成度和性能更高的器件成为可能，并且运用其中一个功能性芯片代替原来的外加真空盖板层，在同样实现真空封装的同时，节约了真空盖板层及真空盖板层加工的加工工序。在一个封装中TSV技术采用短而垂直结构来连接多个垂直堆叠的硅芯片，与引线键合或倒装芯片堆叠相比，TSV技术可提供更高的空间效率和更高的连线密度，有助于减小MEMS芯片尺寸，提高其稳定性和性能。

主权项

一种圆片级MEMS惯性器件TSV堆叠封装结构，其结构是对垂直堆叠的ASIC芯片和MEMS芯片结构通过硅通孔TSV工艺进行互连封装得到，所述封装结构包括ASIC芯片、MEMS芯片以及对外连接部分，其特征在于：MEMS芯片包括：第一硅基板(1)、沉积在第一硅基板(1)上的第一绝缘层(2)、位于第一绝缘层(2)上的第一金属层(3)、位于第一金属层(3)上的孔硅连接点(4)和氧化硅锚点(7)、位于所述孔硅连接点(4)和所述氧化硅锚点(7)上的可动硅层(5)、硅锚点(10)、硅悬臂梁(8)、可动结构(9)，在上述可动硅层(5)、硅锚点(10)、硅悬臂梁(8)、可动结构(9)上形成的第二金属层(6)和MEMS金属焊垫(11)；所述的ASIC芯片包括：第二硅基板层(16)、位于部分所述第二硅基板层(16)上表面的电路部分(14)、覆盖所述第二硅基板层以及所述电路部分的第二绝缘层(15)、以及位于所述第二绝缘层(15)上的ASIC金属焊垫(12)和第三金属层(13)；由上述第一硅基板、第二硅基板、第二金属层、第三金属层、可动硅层、第一绝缘层及第一金属层构成一个密封的空腔；所述对外连接部分包括在所述ASIC晶圆的硅基板背面对应需要对外连接的所述ASIC金属焊垫的硅通孔(20)，覆盖整个所述硅通孔侧壁及硅基板背面的第三绝缘层(22)，全部覆盖第二硅基板的背面包括所述硅通孔侧壁及孔底的ASIC金属焊垫来实现孔底金属焊垫和硅基板背面表面的互连的第四金属层(23)，覆盖该第四金属层表面的第四绝缘层(25)以及在对应所述第四金属层上方留出锡球位置去除第四绝缘层(25)后在其上形成的锡球印刷区(26)，在该锡球印刷区上形成的锡球。