[发明专利]微电子机械系统芯片的晶圆级封装方法及封装结构

说明书

技术领域

本发明属于半导体制造领域，尤其涉及一种微电子机械系统芯片的晶圆级封装方法及封装结构。

背景技术

微电子机械系统（MEMS—— Micro Electro Mechanical systems），是建立在微米/纳米技术（micro/nanotechnology）基础上的21世纪前沿技术，是指对微米/纳米材料进行设计、加工、制造、测量和控制的技术。它可将机械构件、光学系统、驱动部件、电控系统集成为一个整体单元的微型系统。这种 微电子机械系统不仅能够采集、处理与发送信息或指令，还能够按照所获取的信息自主地或根据外部的指令采取行动。它用微电子技术和微加工技术(包括硅体微加工、硅表面微加工、LIGA和晶片键合等技术)相结合的制造工艺，制造出各种性能优异、价格低廉、微型化的传感器、执行器、驱动器和微系统。 微电子机械系统（MEMS）是近年来发展起来的一种新型多学科交叉的技术，该技术将对未来人类生活产生革命性的影响。

目前，现有的MEMS的封装中，只能对已经形成机械器件的MEMS芯片进行封装，如此，会导致机械器件较长时间接触外界环境，容易混入杂质。

发明内容

本发明的目的在于提供一种解决上述技术问题的微电子机械系统芯片的晶圆级封装方法及封装结构。

其中，本发明一实施方式的微电子机械系统芯片的晶圆级封装方法，包括：提供微电子机械系统晶圆，其上包含有若干个独立的微电子机械系统芯片，所述微电子机械系统芯片包括上表面及与上表面相背的下表面；

自所述微电子机械系统芯片的上表面，在所述微电子机械系统芯片上制作出机械器件；

提供第一保护外盖基板；

将所述微电子机械系统晶圆与所述第一保护外盖基板对位及压合，使所述微电子机械系统芯片上表面与所述第一保护外盖基板间配合形成空腔，所述机械器件与所述空腔连通；

自所述微电子机械系统芯片的下表面，在所述微电子机械系统芯片上制作出暴露所述机械器件的凹槽，所述凹槽和所述空腔连通；

提供第二保护外盖基板，与微电子机械系统晶圆压合，封闭所述凹槽。

作为本发明的进一步改进，在所述空腔和所述凹槽中充入大分子惰性气体。

作为本发明的进一步改进，所述方法还包括：

自所述微电子机械系统芯片的下表面形成沟槽，以暴露出设置于所述微电子机械系统芯片的上表面的第一电连接件。

作为本发明的进一步改进，所述方法还包括：

在所述沟槽中填充环氧树脂；

清除所述微电子机械系统芯片的下表面的多余环氧树脂，保证所述微电子机械系统芯片的下表面平坦。

作为本发明的进一步改进，所述“在自所述微电子机械系统芯片的下表面，在所述微电子机械系统芯片上制作出暴露所述机械器件的凹槽”步骤前，还包括：

在所述微电子机械系统芯片的下表面形成掩膜层。

作为本发明的进一步改进，所述第一保护外盖基板及所述第二保护外盖基板通过环氧树脂与所述微电子机械系统晶圆压合。

相应地，本发明一实施方式的微电子机械系统芯片的晶圆级封装结构，包括：

微电子机械系统芯片，其包括上表面及与上表面相背的下表面，所述芯片上设置有机械器件、第一电连接件，以及与所述机械器件连通的凹槽；

第一保护外盖基板，连接所述微电子机械系统芯片的上表面，且与所述微电子机械系统芯片的上表面配合形成空腔，所述凹槽和所述空腔连通；

第二保护外盖基板，与所述微电子机械系统芯片的下表面压合，封闭所述凹槽；

第二电连接件，设置于所述微电子机械系统芯片的下表面一侧，所述第二电连接件电性连接所述第一电连接件。作为本发明的进一步改进，所述空腔和所述凹槽内充斥有大分子惰性气体。

作为本发明的进一步改进，所述空心墙与所述微电子机械系统芯片的上表面间填充有环氧树脂。

与现有技术相比，本发明可在对MEMS晶圆进行封装过程中形成机械器件，使得机械器件不易混入杂质，保证了封装结构的可靠性。

附图说明

图1是本发明封装结构一实施方式中微电子机械系统芯片晶圆级封装结构的侧视结构示意图；

图2是本发明封装结构一实施方式中微电子机械系统芯片的侧视结构示意图；

图3是本发明封装结构一实施方式中微电子机械系统芯片与第一保护外盖基板压合后的侧视结构示意图；