[发明专利]一种晶圆级封装结构及其制造方法

说明书

本发明提供了一种晶圆级封装结构的制造方法，包括：提供正面形成有第一半导体器件的器件晶圆和封帽晶圆；在器件晶圆和封帽晶圆的正面分别形成第一键合结构和第二键合结构，第一键合结构仅包括第一键合材料层第二键合结构仅包括第二键合材料层，或第一键合结构和第二键合结构均包括交替设置的第一键合材料层和第二键合材料层、但第一键合结构和第二键合结构的顶层是不同的键合材料层，第一键合材料层和第二键合材料层中一个材料是Cu或Cu合金另一个材料是Ni或Ni合金；对第一键合结构与第二键合结构进行键合；将第一半导体器件的电信号引出至基板。本发明还提供了一种晶圆级封装结构。实施本发明可以有效降低晶圆级封装结构的制造成本。

技术领域

本发明涉及半导体封装技术领域，尤其涉及一种晶圆级封装结构及其制造方法。

背景技术

晶圆级封装是以晶圆形式完成封装，具有加工效率高、成本低、封装周期短等优势，其一出现就受到了极大的关注并迅速成为封装业内的主流趋势。

现有技术中，晶圆级封装主要采用Au-Au键合的方式对器件晶圆(即形成有半导体器件的晶圆)和封帽晶圆进行连接。这种键合方式的不足之处在于：(1)由于Au属于贵金属其成本非常高，所以相应导致键合材料成本非常高，仅仅键合材料一项的成本就占据了整个晶圆极封装结构成本的10％-20％，如此一来，导致晶圆级封装的整个成本也相应非常高。(2)由于Au-Au键合对于键合压强要求较高为20±3Mpa，所以Au-Au键合对于键合设备的压力要求也相对较高，从而导致键合设备成本较高。而且还需要相应地将键合界面相应设计为小线宽图形，而小线宽图形的设计要求高、制造难度大。

发明内容

为了克服现有技术中的上述缺陷，本发明提供了一种晶圆级封装结构的制造方法，该制造方法包括：

提供器件晶圆和封帽晶圆，该器件晶圆的正面形成有第一半导体器件；

在所述器件晶圆的正面形成第一键合结构、以及在所述封帽晶圆的正面形成与所述第一键合结构位置相对应的第二键合结构，其中，所述第一键合结构仅包括第一键合材料层、所述第二键合结构仅包括第二键合材料层，或者，所述第一键合结构和所述第二键合结构均包括交替设置的第一键合材料层和第二键合材料层、但所述第一键合结构和所述第二键合结构的顶层是不同的键合材料层，所述第一键合材料层和所述第二键合材料层中一个键合材料层的材料是Cu或Cu合金、另一个键合材料层的材料是Ni或Ni合金；

对所述器件晶圆的所述第一键合结构与所述封帽晶圆的所述第二键合结构进行键合；

将所述第一半导体器件的电信号引出至基板。

根据本发明的一个方面，该制造方法中，所述第一键合结构包括对所述第一半导体器件有效工作区形成环绕的环绕部、以及与所述第一半导体器件形成电连接的连接部；或所述第一键合结构仅包括对所述第一半导体器件有效工作区形成环绕的环绕部。

根据本发明的另一个方面，该制造方法中，材料是Cu或Cu合金的键合材料层其总厚度大于材料是Ni或Ni合金的键合材料层的总厚度。

根据本发明的又一个方面，该制造方法中，针对于所述第一键合结构和所述第二键合结构均包括交替设置的第一键合材料层和第二键合材料层的情况，所述第一键合材料层的总层数与所述第二键合材料层的总层数相同；优选地，所述第一键合材料层的厚度均相同，所述第二键合材料层的厚度均相同。

根据本发明的又一个方面，该制造方法中，对所述器件晶圆的所述第一键合结构与所述封帽晶圆的所述第二键合结构进行键合的步骤包括：将所述器件晶圆和所述封帽晶圆放置在键合腔中，其中，所述器件晶圆的所述第一键合结构与所述封帽晶圆的第二键合结构对准；对所述键合腔抽真空达到第一真空度后对所述器件晶圆和所述封帽晶圆进行吹扫；对所述键合腔抽真空达到第二真空度后，在键合温度下对所述第一键合结构和所述第二键合结构施加键合压力，并保持键合时长。