[发明专利]一种晶圆级真空集成封装结构及其制造方法

说明书

本发明公开了一种晶圆级真空集成封装结构，包括：盖帽晶片；第一晶片，所述盖帽晶片通过第一键合焊盘密封键合到所述第一晶片，所述第一晶片包括器件区域；以及第二晶片，所述第一晶片通过第二键合焊盘密封键合到第二晶片，所述第二晶片包括与第一晶片的器件区域正对的空腔、设置在所述空腔内的吸气剂薄膜。

技术领域

本发明涉及芯片封装技术领域，尤其涉及一种晶圆级真空集成封装结构及其制造方法。

背景技术

金属封装、陶瓷封装、塑料封装，这些封装形式大多是以器件的形式进行，往往组装复杂，效率低下，成本也较高。光学器件或MEMS器件有严苛的要求，如光学窗口的设计，需要考虑窗口视野、厚度、AR膜、散热、可靠性对材料的要求、封装腔体内真空度的要求和采用什么气氛等。

晶圆级真空封装作为一种高效的封装形式，特别是可实现阵列式光学器件或MEMS器件的晶圆级封装。阵列式器件尺寸普遍偏大，如果采用晶圆级真空封装，不但效率可以大幅提升，成本也可以有效降低。晶圆级真空封装的主要难点在如何将诸多的工艺进行集成，各工艺之间如何匹配，如光学窗口需要考虑单元之间的相互干扰因素、光学窗口的一致性和平整度、吸气剂的集成等。

因此本领域需要解决现有技术中晶圆级真空封装中，器件体积大、整合性能低及生产成本高的封装问题。

发明内容

目前一般采用玻璃盖帽与芯片晶片键合的方式进行晶圆级封装，没有将吸气剂薄膜的工艺整合到晶圆级封装制程，针对现有技术中存在的问题，本发明将空腔与吸气剂薄膜整合至晶圆级封装制程，进一步提升了封装效率和成本。

根据本发明的一个方面，提供一种晶圆级真空集成封装结构，包括：

盖帽晶片；

第一晶片，所述盖帽晶片通过第一键合焊盘密封键合到所述第一晶片，所述第一晶片包括器件区域；以及

第二晶片，所述第一晶片通过第二键合焊盘密封键合到第二晶片，所述第二晶片包括与第一晶片的器件区域正对的空腔、设置在所述空腔内的吸气剂薄膜。

在本发明的一个实施例中，所述盖帽晶片包括顶盖和围绕顶盖的侧壁，所述侧壁的低端与所述第一晶片形成密封键合。

在本发明的一个实施例中，所述顶盖为透镜，所述侧壁为硅材料侧壁。

在本发明的一个实施例中，所述盖帽晶片的表面具有光学镀膜层。

根据本发明的另一实施例，提供一种晶圆级真空集成封装结构的制造方法，包括：

制备盖帽晶片；

将盖帽晶片键合到第一晶片，所述第一晶片包括器件区域；

制备第二晶片，所述第二晶片包括与第一晶片的器件区域正对的空腔、设置在所述空腔内的吸气剂薄膜；以及

将第一晶片密封键合到第二晶片。

在本发明的另一个实施例中，采用机械微加工的方法制备盖帽晶片，所述盖帽晶片包括顶盖和围绕顶盖的侧壁。

在本发明的另一个实施例中，制备盖帽晶片包括：通过湿法刻蚀或激光刻蚀的方法，形成光窗腔体，然后进行光学镀膜，在盖帽晶片的内表面或外表面形成抗反射增透薄膜。

在本发明的另一个实施例中，制备盖帽晶片包括：

通过光刻工艺在硅晶片上形成图案化光刻胶层；

以图案化光刻胶层作为掩膜对硅晶片进行刻蚀，形成腔体；

将透明盖板覆盖并固定在腔体顶端；

进行热回流，透明盖板软化并向腔体内部凹陷，在与腔体接触的一面形成弧面；

对透明盖板进行减薄和平坦化；