混合晶圓級真空封裝方法及結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別是涉及一種混合晶圓級真空封裝方法及結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]紅外探測技術(shù)是現(xiàn)代核心軍事技術(shù)之一，具有探測距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)、可全天候工作的優(yōu)點(diǎn)。隨著紅外成像技術(shù)的發(fā)展與成熟，其在民用領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛。
[0003]按照工作原理紅外探測器可分為量子型和熱型兩大類。量子型紅外探測器靈敏度高，一般需要致冷，價格較高。熱型紅外探測器靈敏度稍低，無需致冷，性價比較高。這種非致冷紅外探測器按照信號讀取方式，又可分為電讀出和光讀出兩大類。以氧化釩、非晶硅為代表的電讀出方式的紅外探測器居于主流地位，已成功實現(xiàn)了商業(yè)化。光學(xué)讀出方式的紅外探測器無需復(fù)雜的讀出電路，探測靈敏度高，制作難度相對較低，具有高性價比的潛質(zhì)，目前已有產(chǎn)品進(jìn)入市場。
[0004]為了實現(xiàn)高性能，非致冷紅外探測器需要真空封裝。傳統(tǒng)的真空封裝方法是采用金屬管殼進(jìn)行封裝，一般包括金屬管座和紅外濾波片，這種真空封裝方式效率稍低；晶圓級真空封裝是在完成對整個圓片的真空封裝后再切片，提高了封裝效率，但由于探測器芯片成品率的原因，封裝了一些性能差的芯片，浪費(fèi)了部分價格昂貴的紅外濾波片。
[0005]針對上述問題，本發(fā)明提出了一種用于非致冷紅外探測器的混合晶圓級真空封裝方法。所謂混合晶圓級真空封裝，就是將已通過檢測的探測器芯片置于制作好的芯片封裝腔圓片中完成真空封裝，一方面提高了封裝效率，另一方面提高了紅外濾光片的利用率，降低了封裝成本。
[0006]本發(fā)明所提出的真空封裝方法及結(jié)構(gòu)除了適合非致冷紅外探測器芯片外，同樣也適合微機(jī)械陀螺芯片、加速度計芯片、諧振器芯片、場發(fā)射器件芯片、壓力傳感器芯片和光微機(jī)械器件芯片等需要真空封裝的微機(jī)械傳感器和執(zhí)行器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種混合晶圓級真空封裝方法及結(jié)構(gòu)，以提高器件的封裝效率，降低封裝難度和成本。
[0008]為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種混合晶圓級真空封裝方法，包括以下步驟:
[0009]a)提供一襯底片，于所述襯底片中形成芯片封裝腔；
[0010]b)于所述襯底片的芯片封裝腔中制作吸氣劑薄膜；
[0011]c)提供一包括基底及器件區(qū)域的已通過測試的待封裝芯片；
[0012]d)提供一真空設(shè)備，將所述待封裝芯片及芯片封裝腔對準(zhǔn)后，進(jìn)行抽真空、激活吸氣劑及加熱加壓，通過鍵合結(jié)構(gòu)鍵合所述襯底片及所述待封裝芯片。
[0013]作為本發(fā)明的混合晶圓級真空封裝方法的一種優(yōu)選方案，步驟a)還包括于所述襯底片中形成用于限制所述待封裝芯片位置的限位槽的步驟，且所述限位槽位于所述芯片封裝腔的外圍區(qū)域。
[0014]作為本發(fā)明的混合晶圓級真空封裝方法的一種優(yōu)選方案，步驟a)中還包括于所述襯底片中形成真空緩沖腔的步驟，且所述真空緩沖腔位于所述芯片封裝腔的外圍區(qū)域。
[0015]作為本發(fā)明的混合晶圓級真空封裝方法的一種優(yōu)選方案，步驟a)還包括于所述襯底片中形成真空緩沖腔以及用于限制所述待封裝芯片位置的限位槽的步驟，且所述真空緩沖腔位于所述芯片封裝腔的外圍區(qū)域，所述限位槽位于所述真空緩沖腔的外圍區(qū)域。
[0016]進(jìn)一步地，步驟a)還包括于所述真空緩沖腔中固定帶狀吸氣劑的步驟。所述真空緩沖腔該腔體內(nèi)可以放置、固定適量的帶狀吸氣劑，也可以不放任何吸氣劑。真空緩沖腔一方面能延緩芯片封裝腔內(nèi)真空度的下降，延長器件的使用壽命，另一方面還能提高封裝的成品率。
[0017]作為本發(fā)明的混合晶圓級真空封裝方法的一種優(yōu)選方案，步驟c)還包括于所述待封裝芯片的基底中形成用于待封裝芯片弓丨線的通孔結(jié)構(gòu)，并于所述通孔結(jié)構(gòu)中形成金屬柱的步驟。
[0018]作為本發(fā)明的混合晶圓級真空封裝方法的一種優(yōu)選方案，所述待封裝芯片的種類包括非致冷紅外探測器芯片、微機(jī)械陀螺芯片、加速度計芯片、諧振器芯片、場發(fā)射器件芯片、壓力傳感器芯片和光微機(jī)械器件芯片。
[0019]作為本發(fā)明的混合晶圓級真空封裝方法的一種優(yōu)選方案，所述待封裝芯片為非致冷紅外探測器，所述襯底片為包括雙拋硅片、鍺片及硫化鋅片的紅外濾波片，且所述紅外濾波片的芯片封裝腔內(nèi)及下表面均形成有紅外增透膜。
[0020]作為本發(fā)明的混合晶圓級真空封裝方法的一種優(yōu)選方案，步驟c)所述的鍵合結(jié)構(gòu)為復(fù)合金屬層-焊料-復(fù)合金屬層組成的疊層。
[0021]進(jìn)一步地，所述復(fù)合金屬層的種類包括Cr/Au、Cr/Cu> Cr/Ni/Au> Ti/Ni/Au、Ti/W/Ni/Au ;所述焊料的種類包括 AuSn、AgSn、InSn、PbSn、CuSn。
[0022]作為本發(fā)明的混合晶圓級真空封裝方法的一種優(yōu)選方案，所述吸氣劑薄膜的成分包括錯合金及鈦合金的一種或組合。
[0023]本發(fā)明還提供一種混合晶圓級真空封裝結(jié)構(gòu)，包括:
[0024]襯底片，其形成有芯片封裝腔；
[0025]待封裝芯片，其包括基底及器件區(qū)域，所述基底通過鍵合結(jié)構(gòu)鍵合于所述襯底片;
[0026]吸氣劑薄膜，固定于所述芯片封裝腔內(nèi)。
[0027]作為本發(fā)明的混合晶圓級真空封裝結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)選方案，所述襯底片中還形成用于限制所述待封裝芯片位置的限位槽，且所述限位槽位于所述芯片封裝腔的外圍區(qū)域。
[0028]作為本發(fā)明的混合晶圓級真空封裝結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)選方案，所述襯底片中還形成有真空緩沖腔，且所述真空緩沖腔位于所述芯片封裝腔的外圍區(qū)域。
[0029]作為本發(fā)明的混合晶圓級真空封裝結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)選方案，所述襯底片中還形成有真空緩沖腔以及用于限制所述待封裝芯片位置的限位槽，且所述真空緩沖腔位于所述芯片封裝腔的外圍區(qū)域，所述限位槽位于所述真空緩沖腔的外圍區(qū)域。
[0030]進(jìn)一步地，所述真空緩沖腔內(nèi)固定有帶狀吸氣劑。所述真空緩沖腔該腔體內(nèi)可以放置、固定適量的帶狀吸氣劑，也可以不放任何吸氣劑。真空緩沖腔一方面能延緩芯片封裝腔內(nèi)真空度的下降，延長器件的使用壽命，另一方面還能提高封裝的成品率。
[0031 ] 作為本發(fā)明的混合晶圓級真空封裝結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)選方案，所述待封裝芯片的基底中形成有用于待封裝芯片引線的金屬柱。
[0032]作為本發(fā)明的混合晶圓級真空封裝結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)選方案，所述待封裝芯片的種類包括非致冷紅外探測器芯片、微機(jī)械陀螺芯片、加速度計芯片、諧振器芯片、場發(fā)射器件芯片、壓力傳感器芯片和光微機(jī)械器件芯片。
[0033]作為本發(fā)明的混合晶圓級真空封裝結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)選方案，所述待封裝芯片為非致冷紅外探測器，所述襯底片為包括雙拋硅片、鍺片及硫化鋅片的紅外濾波片，且所述紅外濾波片的芯片封裝腔內(nèi)及下表面均形成有紅外增透膜。
[0034]作為本發(fā)明的混合晶圓級真空封裝結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)選方案，所述鍵合結(jié)構(gòu)為復(fù)合金屬層-焊料-復(fù)合金屬層組成的疊層。
[0035]進(jìn)一步地，所述復(fù)合金屬層的種類包括Cr/Au、Cr/Cu、Cr/Ni/Au、Ti/Ni/Au、Ti/W/Ni/Au ;所述焊料的種類包括 AuSn、AgSn、InSn、PbSn、CuSn。
[0036]作為本發(fā)明的混合晶圓級真空封裝結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)選方案，所述吸氣劑薄膜的成分包括錯合金及鈦合金的一種或組合。
[0037]如上所述，本發(fā)明提供一種混合晶圓級真空封裝方法及結(jié)構(gòu)，所述封裝方法包括步驟:a)提供一襯底片，于所述襯底片中形成芯片封裝腔；b)于所述襯底片的芯片封裝腔中制作吸氣劑薄膜；c)提供一包括基底及器件區(qū)域的已通過測試的待封裝芯片；d)提供一真空設(shè)備，將所述待封裝芯片及芯片封裝腔對準(zhǔn)后，進(jìn)行抽真空、激活吸氣劑及加熱加壓，通過鍵合結(jié)構(gòu)鍵合所述襯底片及所述待封裝芯片。本發(fā)明只對已通過測試的待封裝芯片進(jìn)行真空封裝，降低了封裝成本；直接在如紅外濾波片的襯底片上制作芯片封裝腔，將如紅外探測器芯片等待封裝芯片置于芯片封裝腔上完成真空封裝，提高了封裝效率，減少了封裝體積。
【附圖說明】
[0038]圖la?圖lg顯示為本發(fā)明的混合晶圓級真空封裝方法實施例1中各步驟所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0039]圖2a?圖2g顯示為本發(fā)明的混合晶圓級真空封裝方法實施例2中各步驟所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0040]圖3a?圖3g顯示