MEMS封装件及其制造方法与流程

本发明实施例涉及MEMS封装件及其制造方法。

背景技术：

通常使用的术语微机电系统(MEMS)或微机械系统/结构是指结合电气部件和机械部件的较小的集成器件或系统。当关注微机械部件时，术语“微机械系统”可以用于描述包括一个或多个微机械元件和可能，但不是必须的电气部件和/或电子部件的较小的集成器件或系统。

微机械系统可以用作，例如，致动器、换能器或传感器，例如，压力传感器。现今，在汽车电子产品和电子消费品中，压力传感器是大宗制品。对于这些应用中的许多应用，在借助于专用集成电路(ASIC)控制和/或操作MEMS传感器中使用系统。在这样的实例中，MEMS传感器和ASIC可以包括在MEMS封装件中。

MEMS封装件的机械有源元件可以通常需要相对复杂的结构，诸如凹槽、梁、悬臂、底切、腔等。可能地，需要数量相对较高的制造步骤。此外，例如，用于制造MEMS封装件的工艺可能需要与用于生成电气和/或电子组件的可能的后续制造步骤兼容。结果，可能需要改进制造MEMS封装件的方法。

技术实现要素：

根据本发明的一些实施例，提供了一种制造微机电系统(MEMS)封装件的方法，所述方法包括：将MEMS结构附接至器件晶圆以形成晶圆级MEMS封装件，其中，所述MEMS结构上具有盖结构，所述器件晶圆包括形成在其中的多个第一器件；以及切割所述器件晶圆以形成多个芯片尺寸MEMS封装件，其中，所述器件晶圆具有附接至其的MEMS结构。

根据本发明的另一些实施例，还提供了一种制造微机电系统(MEMS)封装件的方法，所述方法包括：将MEMS结构耦合至器件晶圆以形成晶圆级MEMS封装件，其中，所述MEMS结构上具有盖结构，所述器件晶圆包括多个第一器件；在所述耦合之后，减薄所述晶圆级MEMS封装件以暴露出所述器件晶圆中的导电部件；在所述减薄的所述晶圆级MEMS封装件的表面处形成第一再分布层(RDL)，所述第一RDL电耦合至暴露的所述导电部件；以及切割所述晶圆级MEMS封装件以形成多个芯片尺寸MEMS封装件。

根据本发明的又一些实施例，还提供了一种微机电系统(MEMS)封装件，包括：第一器件衬底，包括形成在其中的一个或多个第一器件；MEMS结构，所述MEMS结构上具有盖结构且设置在所述第一器件衬底的第一主表面处；以及第二器件衬底，包括形成在其中的一个或多个第二器件，所述第二器件衬底设置在所述第一器件衬底的第二主表面处，所述第二主表面与所述第一主表面相对。

附图说明

当结合附图进行阅读时，根据下面详细的描述可以更好地理解本发明的实施例。应该强调的是，根据工业中的标准实践，对各种部件没有按比例绘制并且仅仅用于说明的目的。实际上，为了清楚的讨论，各种部件的尺寸可以被任意增大或缩小。

图1A和图1B示出了根据实施例的单侧晶圆级微机电系统(MEMS)封装件。

图2A至图2F示出了根据实施例示出的制造单侧晶圆级MEMS封装件的方法的工艺流程。

图3示出了根据实施例的双侧晶圆级MEMS封装件。

图4A至图4F示出了根据实施例示出的制造双侧晶圆级MEMS封装件的方法的工艺流程。

图5示出了根据实施例的单侧晶圆上芯片MEMS封装件。

图6A至图6E示出了根据实施例示出的制造单侧晶圆上芯片MEMS 封装件的方法的工艺流程。

图7示出了根据实施例的双侧晶圆上芯片MEMS封装件。

图8A至图8E示出了根据实施例示出的制造双侧晶圆上芯片MEMS封装件的方法的工艺流程。

图9示出了根据实施例的在MEMS盖中具有一个或多个通孔的单侧晶圆上芯片MEMS封装件。

图10示出了根据实施例的具有模拟芯片的单侧晶圆上芯片MEMS封装件。

图11A至图11F示出了根据实施例示出的制造具有一个或多个第三通孔的单侧晶圆上芯片MEMS封装件的方法的工艺流程。

图12示出了根据实施例的在MEMS盖中具有一个或多个通孔的双侧晶圆上芯片MEMS封装件。

具体实施方式

以下公开内容提供了许多用于实现所提供主题的不同特征的不同实施例或实例。下面描述了组件和布置的具体实例以简化本发明。当然，这些仅仅是实例，而不旨在限制本发明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件形成为直接接触的实施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之间可以形成额外的部件，从而使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。此外，本发明可在各个实例中重复参考标号和/或字母。该重复是为了简单和清楚的目的，并且其本身不指示所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。

而且，为便于描述，在此可以使用诸如“在…之下”、“在…下方”、“下部”、“在…之上”、“上部”等的空间相对术语，以便于描述如图所示的一个元件或部件与另一个(或另一些)元件或部件的关系。除了图中所示的方位外，空间相对术语旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。装置可以以其他方式定向(旋转90度或在其他方位上)，而在此使用的空间相对描述符可以同样地作相应的解释。

图1A显示了根据一个或多个实施例的晶圆级微机电系统(MEMS)封 装件100。晶圆级MEMS封装件100可以包括设置在盖晶圆104和器件晶圆106之间的MEMS晶圆102。在如图1A所示的实例中，MEMS晶圆102和器件晶圆106可以具有基本上相等的宽度W1、W2。

MEMS晶圆102可以包括可以彼此邻近横向布置地多个MEMS器件102-1、102-2。在如图1A所示的实例中，多个MEMS器件102-1、102-2包括第一MEMS器件102-1和第二MEMS器件102-2。但是，在其他实施例中，形成在MEMS晶圆102中的MEMS器件的数量可以多于两个(例如，三个、四个、五个、十个MEMS器件等)。在一些实施例中，MEMS晶圆102的多个MEMS器件102-1、102-2可以布置为在MEMS晶圆102中的矩阵。作为实例，第一MEMS器件102-1和第二MEMS器件102-2可以分别是第一MEMS芯片和第二MEMS芯片。结果，MEMS晶圆102可以是包括未被切割或彼此分隔开的多个MEMS芯片的晶圆。

MEMS晶圆102可以包括半导体材料、聚合物、金属、陶瓷、它们的组合等。在MEMS晶圆102包括半导体材料的实施例中，半导体材料可以包括元素半导体(例如，包括晶体形式的硅和/或锗)、化合物半导体(例如，包括氧化物、氮化硅、碳化硅、砷化镓、磷化镓、磷化铟、砷化铟或锑化铟的至少一个)、合金半导体(例如，包括Cu、Al、AlCu、W、Ti、SiGe、GaAsP、AlInAs、AlGaAs、GaInAs、GaInP或GaInAsP的至少一个)或它们的组合。在MEMS晶圆102包括聚合物的实施例中，聚合物可以包括环氧树脂、聚酰亚胺、双苯并环丁烯(BCB)、聚苯并恶唑(PBO)、它们的组合等。在MEMS晶圆102包括陶瓷的实施例中，陶瓷可以包括硅、铝和/或钛的氮化物、碳化硅、它们的组合等。

MEMS晶圆102可以包括形成在其中的一个或多个的可移动元件108。在如图1A所示的实例中，仅显示了两个可移动元件108；但是，在其他实施例中，可移动元件108的数量可以少于两个(例如，一个)或可以多于两个(例如，三个、四个、五个、六个或多个)。在一些实施例中，MEMS晶圆102的多个MEMS器件102-1、102-2的每个可以包括至少一个可移动元件108。例如，在图1A的示出中，第一MEMS器件102-1和第二MEMS器件102-2的每个包括可移动元件108。作为实例，可移动元件108可以是 柔性膜(例如，形成在MEMS晶圆102中的可变形镜器件中)，悬臂梁(例如，形成在MEMS晶圆102中的运动传感器中)、梳状结构中的一系列的指状物(例如，形成在MEMS晶圆102中的加速计中)等。

通过图案化MEMS晶圆102的部分可以形成可移动元件108(例如，使用光刻工艺和/或蚀刻工艺)。为了允许在三维空间中的可移动元件108的自由移动，MEMS晶圆102可以包括在可移动元件108和器件晶圆106(例如，最靠近可移动元件108的器件晶圆106的表面)之间产生第一间隙G1(例如，第一气隙)的支架区(standoff regions)110(例如，支柱)。可选地或额外地，盖晶圆104可以具有形成在其中的腔112，从而允许可移动元件108的自由移动。如图1A所示，盖晶圆104的腔体112可以与MEMS晶圆102的可移动元件108对准。

现在参考晶圆级MEMS封装件100的器件晶圆106，器件晶圆106可以具有形成在其中的一个或多个的第一器件114。在实施例中，器件晶圆106可以是专用集成电路(ASIC)晶圆，并且一个或多个第一器件114可以是一个或多个ASIC器件。在实施例中，一个或多个ASIC器件可以配置为实施单一功能。在另一实施例中，一个或多个ASIC器件可以配置为实施功能的组合。在这样的实施例中，器件晶圆106可以是梳状ASIC器件晶圆。

器件晶圆106可以包括具有形成在其中或其上的一个或多个第一器件114的衬底116(例如，如图1A的实例中所示)。衬底116可以包括半导体材料，该半导体材料可以包括上述涉及MEMS晶圆102的一种或多种半导体材料。器件晶圆106可以包括设置在衬底116的第一主表面116a处的多个介电层118(例如，堆叠的介电层)。作为实例，最靠近衬底116的介电层118可以是器件晶圆106的层间介电(ILD)层。多个介电层118可以具有形成在其中的多个互连结构120。多个互连结构120可以包括多个金属层以及互连多个金属层的一个或多个的通孔。作为实例，距离衬底116最远的金属层可以是器件晶圆106的最顶层金属层，而距离衬底116最近的金属层可以是器件晶圆106的最底层金属层。多个互连结构120可以包括诸如金属或金属合金的导电体材料。作为实例，多个互连结构120可以包括铜、金、铝、它们的合金等。

器件晶圆106可以进一步包括设置在多个介电层118的层中的一个或多个的器件插塞121。作为实例，一个或多个的器件插塞121可以设置在器件晶圆106的ILD层中(例如，最靠近衬底116的介电层)。一个或多个器件插塞121可以用于将一个或多个第一器件114电连接至设置在多个介电层118中的多个互连结构120。一个或多个器件插塞121可以包括与多个互连结构120相似的材料。

MEMS晶圆102可以通过设置在MEMS晶圆102和器件晶圆106之间的多个晶圆间连接件122接合至器件晶圆106。作为实例，多个晶圆间连接件122可以接合至MEMS晶圆102的支架区110并且也可以接合至器件晶圆106的最顶层金属层，从而如图1A所示，将MEMS晶圆102和器件晶圆106彼此附着。多个晶圆间连接件122可以包括共晶材料。例如，多个晶圆间连接件122可以包括基于铅的焊料(例如，Pb-Sn组合物)；无铅焊料材料(例如，包括InSb)；锡、银和铜(SAC)组合物；钛、锡和铜组合物；铜、镍和锡组合物；它们的组合等。在一些实施例中，多个晶圆间连接件122可以包括通过电化学镀(ECP)；金属沉积；它们的组合的工艺的多个层。作为实例，在多个晶圆间连接件122包括钛、锡和铜组合物的实施例中，相应的晶圆间连接件122可以包含包括钛的第一层、包括锡的第二层以及包括铜的第三层(例如，如图2A的实例中所示)。

现在参考晶圆级MEMS封装件100的盖晶圆104，盖晶圆104可以包括半导体衬底124以及位于半导体衬底124的主表面124a上且面向MEMS晶圆102设置的氧化物层126。氧化物层126可以共形地形成在主表面124a上方，并且因此，可以作为形成在盖晶圆104中的腔112的衬垫。半导体衬底124可以包括上述涉及MEMS晶圆102描述的一种或多种半导体材料。氧化物层126可以包括半导体材料的氧化物(例如，氧化硅)。盖晶圆104通过熔融接合而接合至MEMS晶圆102，可以在盖晶圆104和MEMS晶圆102上的氧化物层126的材料之间建立熔融接合。

晶圆级MEMS封装件100可以进一步包括第一再分布层(RDL)128，第一再分布层(RDL)128设置在衬底116的与第一主表面116a相对的第二主表面116b处。第一RDL128可以包括可以部分地或完全地设置在绝缘 层128d(例如，介电层)内的导电结构128r(例如，接触焊盘、导电迹线、UBM等)。在一些实施例中，绝缘层128d可以包括多个子层(例如，多个介电子层)。导电结构128r可以包括与多个互连结构120相似的材料。在图1A的实例中，第一RDL128示出为具有形成在多个层或级上方的导电结构128r的多级结构。但是，在其他实施例中，第一RDL128可以是具有单级导电结构128r(例如，如图3所示的导电迹线)的单级结构。

第一RDL128可以通过一个或多个通孔结构130电连接至多个互连结构120，一个或多个通孔结构130延伸穿过器件晶圆106的衬底116以及多个介电层118(例如，ILD层)的一个或多个。作为实例，一个或多个通孔结构130可以在衬底116的第二主表面116b和第一主表面116a之间延伸，并且可以进一步从衬底116的第一主表面116a延伸至多个介电层118的一个或多个，如图1A的实例中所示。一个或多个的通孔结构130的第一端可以电耦合和/或物理耦合至设置在多个介电层118(例如，最底层金属层)中的多个互连结构120，而第二端可以电耦合和/或物理耦合至第一RDL128的导电结构128r，从而将第一RDL128和多个互连结构120彼此电连接。一个或多个通孔结构130可以包括与多个互连结构120相似的材料。

晶圆级MEMS封装件100可以进一步包括连接件132，连接件132形成在第一RDL128的背向器件晶圆106的表面处。在图1A所示的实例中，多个连接件132可以是球栅阵列(BGA)。在其他实施例中，多个连接件132可以包括凸块、支柱、它们的组合等。多个连接件132可以包括导电材料(例如，金属或金属合金)。例如，多个连接件132可以包括焊料材料。通过另一实例，多个连接件132可以包括锡、镍、铅、铜、金、银、锌、铋、镁、锑、铟或它们的合金的至少一个。在实施例中，多个连接件132的至少一个连接件可以电连接和/或物理连接至第一RDL128的一个或多个的导电结构128r。

在图1A所示的实施例中，形成在第一RDL128的背向器件晶圆106的表面处的多个连接件132可以是BGA。但是，在另一实施例中(例如，如图1B的实例中所示)，多个连接件132可以由多个焊盘134置换，多个 焊盘134可以，作为实例，是连接盘栅格阵列(LGA)。多个焊盘134可以包括与多个互连结构120相似的材料。

图2A至图2F显示了根据一个或多个实施例示出的制造晶圆级MEMS封装件的方法的工艺流程图。图2A至图2F中所示的工艺流程图可以，例如，用于制造图1A和图1B中所示的晶圆级MEMS封装件100。如图2A所示，包括多个MEMS器件102-1、102-2的MEMS晶圆102，例如，通过熔融接合，可以附接于或接合至盖晶圆104，熔融接合可以存在于盖晶圆104的氧化物层126的材料和MEMS晶圆102的材料之间。

盖晶圆104可以形成为与MEMS晶圆102分隔开。例如，可以(例如，通过蚀刻工艺)图案化盖晶圆104的半导体衬底124以形成腔112。其后，可以形成氧化物层126以作为半导体衬底124和形成在其中的腔112的内衬。在实施例中，通过可以对半导体衬底124施加的氧化工艺可以形成氧化物层126。在另一实施例中，可以通过沉积工艺(例如，共形的沉积工艺)来形成氧化物层126。盖晶圆104的半导体衬底124可以具有第一厚度T1，第一厚度T1可以是半导体衬底124的位于腔112外部的区域中的半导体衬底124的厚度。第一厚度T1可以在从约300微米至约600微米的范围内以控制MEMS晶圆102的所期望的翘曲度，尽管在其他实施例中也可能是其他厚度。

参考图2A中所示的MEMS晶圆102，在一些实施例中，在之后的MEMS晶圆102附接于或接合盖晶圆104之前，支架区110和可移动元件108可以形成在MEMS晶圆102中。但是，在其他实施例中，衬底(例如，包括半导体材料、聚合物、金属、陶瓷、它们的组合等)可以初始地附接于或接合至盖晶圆104(例如，盖晶圆104的氧化物层126)。随后地，可以处理衬底(例如，图案化和/或蚀刻)以形成MEMS晶圆102的支架区110和可移动元件108。在这样的实施例中，具有形成在其中的腔112的盖晶圆104可以额外地用作载体以在可移动元件108和支架区110的形成期间提供用于MEMS衬底的机械支撑和/或结构支撑。

如图2A所示，例如，为了在操作MEMS晶圆102期间允许可移动元件108的自由移动，MEMS晶圆102的可移动元件108可以与盖晶圆104 的腔112对准。结果，在MEMS晶圆102附接于或接合至盖晶圆104之前，支架区110和可移动元件108形成在MEMS晶圆102中的实施例中，在盖晶圆104和MEMS晶圆102彼此接合或附接于彼此之前和/或之时，MEMS晶圆102的可移动元件108与盖晶圆104的腔112对准。但是，在将MEMS衬底接合至盖晶圆104之后形成支架区110和可移动元件108的实施例中，可移动元件108可以形成在衬底的覆在盖晶圆104的腔112上面的区域中。MEMS晶圆102的支架区110可以设置在MEMS晶圆102的背向盖晶圆104的主表面200a处。支架区110可以从主表面200a延伸第一距离D1，第一距离D1可以在从约1微米至约10微米的范围内。在一些实施例中，MEMS晶圆102的第二厚度T2(例如，在MEMS晶圆102的与支架区110横向分隔开的区域中)可以在从约10微米至约50微米的范围内，尽管在其他实施例中也可能是其他厚度。

如图2A所示，多个晶圆间连接件122可以形成在支架区110的表面上方。作为实例，多个晶圆间连接件122可以形成在支架区110的背向盖晶圆104的表面上。在图2A的实例中，多个晶圆间连接件122示出为包括多个层。例如，多个晶圆间连接件122可以包括包含钛的第一层(例如，最底层)、包含铜的第二层、包含镍的第三层和包含锡的第四层。在其他实施例中，晶圆间连接件122可以包括包含钛的第一层(例如，最底层)、包含铜的第二层、包含锡的第三层。多个晶圆间连接件122可以通过沉积、蒸发、电镀、印刷、焊料转印、它们的组合等形成在支架区110上。多个晶圆间连接件122可以从支架区110延伸第二距离D2，第二距离D2可以在从约0.1微米至约2微米的范围内，尽管也可能是其他距离。在一些实施例中，多个晶圆间连接件122可以具有从约5微米至约100微米的范围内的宽度(例如，在基本上垂直于第二距离D2的方向上测量)，尽管也可能是其他宽度。

图2B显示了可以与图2A中所示的布置分隔开处理的器件晶圆106。如图2B所示，例如，通过蚀刻工艺，开口202可以形成在器件晶圆的多个介电层118的介电层中，但是用于形成开口202的其他工艺也是可能的。开口202可以暴露出距离衬底116最远的金属层(例如，最顶层金属层)。 结果，其中形成有开口202的介电层可以是距离衬底116最远的介电层(例如，最顶层介电层)。在一些实施例中，一个或多个的开口202可以内衬有导电衬垫204，导电衬垫204可以穿过距离衬底116最远的金属层(例如，最顶层金属层)电连接至设置在多个介电层118中的多个互连结构120。导电衬垫204可以包括与互连结构120相似的材料，并且可以通过沉积工艺、镀工艺等形成，尽管也可能是其他合适的工艺。

如图2B所示，在工艺流程的该阶段，一个或多个的通孔结构130可以部分地延伸至衬底116中，例如，从衬底116的第一主表面116a延伸至衬底116的内部区域中。器件晶圆106的第三厚度T3可以测量为衬底116的第二主表面116b与距离衬底116最远的金属层(例如，最顶层金属层)之间的距离，如图2B所示。在实施例中，第三厚度T3可以初始地为约760微米，尽管在其他实施例中也可能是其他厚度。

参照图2C，器件晶圆106附接于具有接合至其的盖晶圆104的MEMS晶圆102。具体地，可以使用多个晶圆间连接件122来使MEMS晶圆102接合至器件晶圆106。在将MEMS晶圆102和器件晶圆106彼此接合中，多个晶圆间连接件122可以与一些开口202对准，并且与由开口202暴露出的金属层接触(例如，物理接触和/或电接触)。在实施例中，也可以对多个晶圆间连接件122实施热压缩接合(TCB)工艺以使MEMS晶圆102和器件晶圆106彼此接合。使用多个晶圆间连接件122以使MEMS晶圆102和器件晶圆106彼此接合可以密封(例如，气密密封)MEMS晶圆102的可移动元件108。如上涉及图1A所述，由于支架区110，第一间隙G1(例如，第一气隙)可以存在于可移动元件108和器件晶圆106之间。在实施例中，第一间隙G1可以在从约1微米至约10微米的范围内。同样地，第二间隙G2(例如，第二气隙)可以存在于可移动元件108和盖晶圆104的腔112中的氧化物层126之间。在一些实施例中，在尺寸上，第二间隙G2可以基本上大于或等于第一间隙G1。

参考图2D,可以使用第一减薄工艺(由箭头206指示)来减薄盖晶圆104。具体地，盖晶圆104的半导体衬底124的第一厚度T1可以减小至减薄的第一厚度T1'，第一厚度T1'可以在约300微米至约400微米的范围内。 可以使用诸如机械研磨工艺或化学机械抛光(CMP)工艺的蚀刻工艺和/或平坦化工艺来实施第一减薄工艺。

参考图2E，可以使用可以施加于器件管芯106的衬底116的第二主表面116b的第二减薄工艺(由箭头208指示)来减薄器件晶圆106。第二减薄工艺可以暴露出衬底116内的一个或多个通孔结构130。在实施例中，器件管芯106的第三厚度T3可以减小至减薄的第三厚度T3'，第三厚度T3'可以在约50微米至约150微米的范围内。可以使用诸如机械研磨工艺或化学机械抛光(CMP)工艺的蚀刻工艺和/或平坦化工艺来实施第二减薄工艺。

参考图2F，第一RDL128可以形成在衬底116的第二主表面116b处。在一些实施例中，第一RDL128可以形成在载体上，以及之后，与载体分隔开并且放置在衬底116的第二主表面116b处。接下来，可以是将第一RDL128的导电结构128r接合至一个或多个通孔结构130，以及将第一RDL128的绝缘层128d接合至衬底116的接合工艺。但是，在另一实施例中，可以通过在衬底116的第二主表面116b处交替地形成绝缘层128d的绝缘材料(例如，介电材料)，并且之后，在其中形成导电结构128r，来形成第一RDL128。可以通过旋涂技术、电化学镀、化学汽相沉积(CVD)、物理汽相沉积(PVD)、原子层沉积(ALD)、分子束外延CVD等来形成绝缘层128d的绝缘材料。导电结构128r可以通过沉积和蚀刻工艺、镶嵌工艺、双镶嵌工艺等形成在绝缘层128d的材料中。

在形成第一RDL128之后，多个连接件132(例如，在图1A中示出)或多个焊盘134(例如，在图1B中示出)可以形成在第一RDL128的背向衬底116的表面处。可以通过暴露出(例如，使用蚀刻工艺)第一RDL128的多个导电结构128r并且例如通过安装、印刷、球落等在暴露的多个导电结构128r上方形成多个连接件132，来形成多个连接件132。可以通过暴露出(例如，使用蚀刻工艺)第一RDL128的多个导电结构128r并且例如通过沉积和/或镀工艺等在暴露的多个导电结构128r上方形成多个连接件132，来形成多个焊盘134。形成多个连接件132或形成多个焊盘134可以分别导致图1A或图1B中所示的晶圆级MEMS封装件100。接下来，可以切割(例如，沿着切割线DL，在图2F中示出)晶圆级MEMS封装件100， 从而使器件晶圆106、MEMS晶圆102和盖晶圆104分离，其可以导致多个芯片级(或芯片尺寸)MEMS封装件210-1、210-2。芯片级MEMS封装件210-1、210-2的每个可以包括MEMS芯片(例如，从分离MEMS晶圆102获得)，MEMS芯片具有在其上的MEMS盖(例如，从分离盖晶圆104获得)并且堆叠在器件芯片(例如，从分离器件晶圆106获得)上方。

由图1A和图1B所示的晶圆级MEMS封装件100以及图2A至图2F示出的工艺流程提供的一个优势是用于MEMS的堆叠晶圆级封装方案。此外，图2A至图2F示出的工艺流程是避免了使用临时载体和载体分离的成本的成本效益高的工艺。工艺流程也导致实现高制造生产量的批次工艺。此外，作为实例，包括一个或多个ASIC器件的器件晶圆106的集成能够为智能器件、移动器件、物联网(IoT)和可穿戴电子设备实现较小的形状因数和较高的性能。作为实例，为了相应的芯片级MEMS封装件，单一组合ASIC器件可以控制包括在相应的芯片级MEMS封装件中的相应的MEMS器件的多重功能。作为实例，MEMS晶圆102包括6轴运动传感器功能(在线性加速计中的3个轴和在陀螺仪中的3个轴)，而器件晶圆106包括两个控制功能：一个用于控制3轴线性加速计，另一个用于控制3轴陀螺仪。

在图1A、图1B以及图2A至图2F所示的实施例中，晶圆级MEMS封装件100可以是单侧晶圆级MEMS封装件，并且从其获得的芯片级MEMS封装件可以是单侧芯片级MEMS封装件。换言之，器件晶圆106的一侧(例如，如图2F的方向上示出的顶侧)具有堆叠在其上的一个或多个的器件(例如，多个MEMS器件102-1、102-2)，而器件晶圆106的另一侧(例如，如图2F的方向上示出的底侧)没有堆叠的器件。但是，在一些实施例中，晶圆级MEMS封装件可以是双侧晶圆级MEMS封装件，其中，器件堆叠在器件晶圆106的相对两侧上。这样的实施例的一个实例示出在图3中。

图3显示了根据一个或多个实施例的双侧晶圆级MEMS封装件300。如图3所示，除了面向衬底116的第一主表面116a的MEMS晶圆102之外，一个或多个第二器件302可以设置在器件晶圆106的衬底116的第二 主表面116b处。在实施例中，一个或多个第二器件302可以包括MEMS器件、模拟器件、能量收集器件、传感器器件、逻辑器件和/或存储器件(例如，闪光器件、DRAM、SRAM、SDRAM等)，尽管也可能是其他器件。在图3的实例中，第一RDL128是包括单层或多层或单级或多级导电结构128r的单级结构。作为实例，单级导电结构128r可以是形成在衬底116的第二主表面116b处的导电迹线。

在图3中所示，一个或多个第二器件302可以通过粘着层304(例如，非导电层)附接至器件晶圆106。作为实例，粘着层304可以将一个或多个第二器件302附接至第一RDL128的导电结构128r，从而将一个或多个第二器件302附接至器件晶圆106。粘着层304可以包括胶、聚合材料、管芯接合膜(DAF)等。

一个或多个第二器件302可以包封在模塑料306中。模塑料306可以包括绝缘材料，绝缘材料可以，例如，包括环氧树脂材料、聚氨酯材料或包括两个或多个的环氧树脂材料的环氧树脂混合物的至少一个。例如，模塑料306可以包括环氧树脂、聚酰亚胺、苯并环丁烯(BCB)、聚苯并恶唑(PBO)等。模塑料306可以填充有填料粒子，例如二氧化硅填料、玻璃填料或相似的填料。

在图3中的实例中，一个或多个第二器件302的有源表面302a可以背向器件晶圆106。金属凸块308可以形成在一个或多个第二器件302的有源表面302a处。金属凸块308可以包括与多个互连结构120相似的材料。在一些实施例中，一个或多个第二器件302的有源表面302a可以具有形成在其上(未在图3中示出)的接触焊盘(例如，I/O焊盘)。在这样的实施例中，金属凸块308设置在一个或多个第二器件302的接触焊盘上方并且覆盖一个或多个第二器件302的接触焊盘。也形成在相应的第二器件302的有源表面302a处的是器件绝缘层310(例如，包括介电材料)，器件绝缘层310覆盖有源表面302a并且围绕相应的第二器件302的金属凸块308。

晶圆级MEMS封装件300还包括设置在器件绝缘层310的背向一个或多个第二器件302的表面处的第二RDL312。第二RDL312可以包括可以部分地或完全地设置在绝缘层312d(例如，介电层)内的导电结构312r(例 如，接触焊盘、通孔、导电迹线、UBM等)。导电结构312r可以包括与多个互连结构120相似的材料。

第二RDL312的导电结构312r可以电耦合和/或物理耦合至金属凸块308，并且还可以电耦合和/或物理耦合至延伸穿过模塑料306的一个或多个的第一通孔314。一个或多个的第一通孔314可以包括与多个互连结构120相似的材料并且也可以电耦合和/或物理耦合至第一RDL128。结果，如图3所示，一个或多个第二器件302可以通过金属凸块308、第二RDL312、一个或多个第一通孔314、第一RDL128以及一个或多个通孔结构130电连接至器件晶圆106的多个互连结构120。在一些实施例中，多个连接件132或多个焊盘134可以形成在第二RDL312的背向一个或多个第二器件302的表面处。

图4A至图4F显示了根据一个或多个实施例示出的制造双侧晶圆级MEMS封装件的方法的工艺流程图。图4A至图4F中所示的工艺流程图可以，例如，用于制造图3中所示的晶圆级MEMS封装件300。参考图4A，示出的结构可以与图2E中示出的结构相似。例如，可以实施上述关于图2A至图2E的工艺流程以达到图4A中所示的结构。如图4A所示，可以使用可以施加于器件晶圆106的衬底116的第二主表面116b的第二减薄工艺来减薄器件晶圆106。第二减薄工艺可以暴露出衬底116内的一个或多个通孔结构130。

参考图4B，第一RDL128可以形成在衬底116的第二主表面116b处。如上关于图3所述，在该实例中的第一RDL128可以是包括单层或多层或单级或多级导电结构128r的单级结构(例如，沿着衬底116的第二主表面116b延伸的一个或多个导电迹线)。可以通过镀工艺或通过沉积和蚀刻工艺形成第一RDL128。

参照图4C，工艺流程继续在第一RDL128上方形成一个或多个第一通孔314。在一些实施例中，一个或多个第一通孔314可以直接形成在第一RDL128上方以使第一RDL128的导电结构128r和一个或多个第一通孔314之间物理接触。可以通过诸如电镀的任何合适的技术形成一个或多个第一通孔314。取决于所期望的材料，可以交替地使用诸如溅射、蒸发、PECVD 等的其他形成的工艺。

参考图4D，一个或多个第二器件302可以放置(例如，使用拾取和放置工艺)在衬底116的第二主表面116b上方。具体地，一个或多个第二器件302可以通过粘着层304附接至衬底116的第二主表面116b，而一个或多个第二器件302的有源表面302a背向衬底116。一个或多个第二器件302可以放置在一个或多个第一通孔314的邻近的通孔结构之间。相应地，在一些实施例中，至少一个通孔结构314可以横向地邻近一个或多个第二器件302的侧壁。

参照图4E，可以形成模塑料306以包封一个或多个第一通孔314和一个或多个第二器件302。在一些实施例中，模塑料306的横向伸展基本上等于器件晶圆106的横向伸展。在一些实施例中，使用例如，模具(未示出)来成形或模制模塑料306，模具可以具有当应用时用于保持模塑料306的边界或其他部件。这样的模具可以用于在一个或多个第一通孔314和一个或多个第二器件302上方压模模塑料306以迫使模塑料306挤入开口、间隔和凹槽中，从而消除模塑料306中的气穴等。

在一些实施例中，可以形成模塑料306以覆盖一个或多个第一通孔314、器件绝缘层310和金属凸块308。相应地，可以对模塑料306实施减薄工艺以暴露出一个或多个第一通孔314、器件绝缘层310和金属凸块308。可以使用诸如机械研磨工艺或化学机械抛光(CMP)工艺的蚀刻工艺和/或平坦化工艺来实施减薄工艺。在一些实施例中，通过减薄工艺也可以去除一个或多个第一通孔314、器件绝缘层310和金属凸块308的部分。结果，一个或多个第一通孔314、器件绝缘层310和金属凸块308的表面可以基本上与模塑料306的表面共面。此外，由于减薄工艺，一个或多个第一通孔314可以从衬底116的第二主表面116b延伸第三距离D3，第三距离D3可以在从约5微米至约10微米的范围内。

参考图4F,工艺流程继续在模塑料306的背向器件晶圆106的表面处形成第二RDL312。在一些实施例中，第二RDL312可以形成在载体上，以及之后，与载体分隔开并且放置在模塑料306的背向器件晶圆106的表面处。接下来，可以是将第二RDL312的导电结构312r接合至一个或多个第一通 孔314，以及将第二RDL312的绝缘层312d接合至模塑料306的材料的接合工艺。但是，在另一实施例中，可以通过在模塑料306的背向器件晶圆106的表面处交替地形成绝缘层312d的绝缘材料(例如，介电材料)，并且之后，在其中形成导电结构312r，来形成第二RDL312。可以通过旋涂技术、电化学镀、化学汽相沉积(CVD)、物理汽相沉积(PVD)、原子层沉积(ALD)、分子束外延CVD等来形成绝缘层312d的绝缘材料。导电结构312r可以通过沉积和蚀刻工艺、镶嵌工艺、双镶嵌工艺等形成在绝缘层312d的材料中。

在形成第二RDL312之后，多个连接件132(例如，在图1A中示出)或多个焊盘134(例如，在图1B中示出)可以例如，使用上述关于图2F中的相似工艺，形成在第二RDL312的背向衬底116的表面处。接下来，可以切割(例如，沿着切割线DL，在图4F中示出)双侧晶圆级MEMS封装件300，从而使器件晶圆106、MEMS晶圆102、盖晶圆104和模塑料306分离，模塑料306具有在其中的一个或多个的第二器件302。这可以导致多个双侧芯片级MEMS封装件410-1、410-2。双侧芯片级MEMS封装件410-1、410-2的每个可以包括MEMS芯片(例如，从分离MEMS晶圆102获得)，MEMS芯片具有在其上的MEMS盖(例如，从分离盖晶圆104获得)并且堆叠在第一器件芯片的第一表面上方(例如，从分离器件晶圆106获得)。此外，器件管芯的第二表面可以具有在其处的第二器件芯片(例如，第二器件302)。

由图3所示的晶圆级MEMS封装件300以及图4A至图4F示出的工艺流程提供的一个优势是用于MEMS的堆叠晶圆级封装方案。此外，图4A至图4F示出的工艺流程是避免了使用临时载体和载体分离的成本的高性价比工艺。工艺流程也导致实现高制造生产量的批次工艺。此外，作为实例，包括一个或多个ASIC器件的器件晶圆106的集成能够为智能器件、移动器件、物联网(IoT)和可穿戴电子设备实现较小的形状因数和较高的性能。作为实例，为了相应的芯片级MEMS封装件，单一组合ASIC器件可以控制包括在相应的芯片级MEMS封装件中的相应的MEMS器件的多重功能。

在图1A、图1B、图2A至图2F、图3以及图4A至图4F中所示的实施例中，例如使用多个晶圆间连接件122以使晶圆级MEMS结构(例如MEMS晶圆102)接合至或附接至晶圆级器件结构(例如，器件晶圆106)。在这些实施例中，分离MEMS晶圆102、器件晶圆106和盖晶圆104以形成多个芯片级MEMS封装件。但是，可以有其他实施例，其中，具有芯片级盖结构的芯片级MEMS结构接合至或附接至晶圆级器件结构(例如，器件晶圆106)。结果，在形成多个芯片级MEMS封装件中，只有晶圆级器件结构(例如，器件晶圆106)可能需要被分离。这样的实施例的一个实例示出在图5中。

图5显示了根据一个或多个实施例的包括堆叠在器件晶圆506上方的MEMS芯片502的晶圆上芯片MEMS封装件500。作为实例，仅显示了两个MEMS芯片502；但是，在其他实施例中，MEMS芯片502的数量可以多于两个(例如，三个、四个、五个等)。作为实例，MEMS芯片502的每个可以被视为与上述关于图1A、图1B、图2A至图2F、图3以及图4A至图4F中描述的MEMS晶圆102的多个MEMS器件102-1、102-2的一个等同。此外，作为实例，器件晶圆506可以被视为与上述关于图1A、图1B、图2A至图2F、图3以及图4A至图4F中的器件晶圆106等同。因此，图5中的MEMS芯片502和器件晶圆506分别是MEMS器件102-1或102-2以及器件晶圆106的简化说明。这样做是为了简洁和帮助突显图5中所示的实施例的相关部件。

如图5所示，MEMS芯片502的每个可以由MEMS盖504覆盖，MEMS盖504可以设置在一个或多个可移动元件108上方，一个或多个可移动元件108可以形成在MEMS芯片502中。MEMS盖504可以是可用于密封(例如，气密密封)MEMS芯片502的一个或多个可移动元件108的芯片级结构，同时在MEMS盖504的表面和MEMS芯片502的面向MEMS盖504的表面之间提供第二间隙G2。MEMS盖504不同于盖晶圆104，不同之处在于MEMS盖504可能是芯片级盖结构，而盖晶圆104可能是晶圆级盖结构。MEMS盖504可以包括与盖结构104相似的材料。

举例说明，可以通过分离MEMS晶圆102获得每个MEMS芯片502， 并且将每个分离的MEMS器件附接至器件晶圆506，以使分离的MEMS器件彼此横向地分隔开。此外，通过分离覆盖在具有分离的MEMS盖的分离的MEMS器件的盖晶圆104，MEMS盖504可以形成在相应的分离的MEMS器件上方。通过设置在MEMS盖504和MEMS芯片502之间的多个芯片间连接件508，MEMS盖504可以接合或附接至MEMS芯片502。多个芯片间连接件508可以包括与多个晶圆间连接件122相似的材料。通过粘着层510，MEMS芯片502可以附接至器件晶圆506，粘着层510在组分方面可以与上述关于图1A、图1B、图2A至图2F、图3以及图4A至图4F中描述的粘着层304相似。

如图5所示，MEMS芯片502和MEMS盖504可以彼此电连接并且通过多个接合引线512电连接至器件晶圆506，接合引线512可以包括铜、金、铝、它们的合金等。MEMS芯片502、MEMS盖504、粘着层510和多个接合引线512可以包封在模塑料514中，模塑料514在组分方面可以与上述关于图3描述的模塑料306相似。

多个接合引线512可以电连接和/或物理连接至器件晶圆506的第一焊盘516，第一焊盘516可以设置在器件晶圆506的面向MEMS芯片502的表面处。通过一个或多个的第二晶圆通孔520，第一焊盘516可以电连接至设置在器件晶圆506的背向MEMS芯片502的表面处的第二焊盘518，一个或多个的第二晶圆通孔520延伸穿过器件晶圆506并且在第一焊盘516和第二焊盘518之间延伸。一个或多个的第二晶圆通孔520、第一焊盘516和第二焊盘518可以包括与多个接合引线512相似的材料。

如上所述，作为实例，器件晶圆506可以被视为与上述关于图1A、图1B、图2A至图2F、图3以及图4A至图4F中描述的器件晶圆106的简化说明等同。相应地，作为实例，一个或多个的第二晶圆通孔520可以延伸穿过图1A、图1B、图2A至图2F、图3以及图4A至图4F中示出的器件晶圆106的衬底116和多个介电层118以电连接第一焊盘516和第二焊盘518，作为实例，第一焊盘516和第二焊盘518可以分别地形成在衬底116的第二主表面116b处和距离衬底116最远的金属层处(例如，最顶层金属层)。

在一些实施例中，器件晶圆506的面向MEMS芯片502的表面可以是器件晶圆506的前侧。在这样的实施例中，器件晶圆506的第一焊盘516可以是器件晶圆506的前侧焊盘。在另一实施例中，器件晶圆506的背向MEMS芯片502的表面可以是器件晶圆506的前侧。在该实施例中，器件晶圆506的第二焊盘518可以是器件晶圆506的前侧焊盘。图5中示出的晶圆上芯片MEMS封装件500还包括包含导电结构128r和绝缘层128d的第一RDL128。第一RDL128可以形成在器件晶圆506的背向MEMS芯片502的表面处。在一些实施例中，多个连接件132(例如，BGA)或多个焊盘134(例如，LGA)可以形成在第一RDL128的背向器件晶圆106的表面处。为了简洁，这些结构未示出在图5中。

图6A至图6E显示了根据一个或多个实施例示出的制造晶圆上芯片MEMS的方法的工艺流程。图6A至图6E中所示的工艺流程可以，例如，用于制造图5中所示的晶圆上芯片MEMS封装件500。此外，为了简洁，图6A至图6E中所示的工艺流程显示图5中所示的布置的一侧(例如，左侧500L)。但是，应该理解，所述工艺可以同时地应用于图5中所示的结构的两侧500L和500R。

参考图6A，在其上具有MEMS盖504的MEMS芯片502可以使用粘着层510附接于或接合至(例如，使用拾取和放置工艺)器件晶圆506。作为实例，MEMS芯片502可以接合至具有形成在其处的第一焊盘516的器件晶圆506的表面。如图6A所示，在工艺流程的该阶段，一个或多个的第二晶圆通孔520从具有第一焊盘516的器件晶圆506的表面部分地延伸至器件晶圆506中(例如，延伸至器件晶圆506的内部区域中)。

参考图6B，可以形成多个接合引线512以使MEMS盖504和MEMS芯片502彼此互连，并且使MEMS盖504和MEMS芯片502与器件晶圆506互连。参考图6C，模塑料514可以形成在器件晶圆506上方以包封多个接合引线512、MEMS盖504、MEMS芯片502和粘着层510。使用的工艺可以与上述图4E中关于形成模塑料306描述的工艺相似。

接下来，如图6D所示，可以使用可以施加于器件管芯506的背向MEMS芯片502的表面的第三减薄工艺(由箭头602指示)来减薄器件晶 圆506。第三减薄工艺602可以暴露出一个或多个第二晶圆通孔520。此外，第二焊盘518可以形成在一个或多个第二晶圆通孔520的暴露的部分上方(例如，通过镀工艺或通过沉积和蚀刻工艺)。可以使用诸如机械研磨工艺或化学机械抛光(CMP)工艺的蚀刻工艺和/或平坦化工艺来实施第三减薄工艺602。

参考图6E，第一RDL128可以形成在器件晶圆506的表面处，器件晶圆506的表面具有在其处形成的第二焊盘518。在一些实施例中，第一RDL128可以形成在载体上，以及之后，与载体分隔开并且放置在器件晶圆506的具有第二焊盘518的表面处。但是，在另一实施例中，可以通过在器件晶圆506的具有第二焊盘518的表面处交替地形成绝缘层128d的绝缘材料(例如，介电材料)，并且之后，在其中形成导电结构128r，来形成第一RDL128。通过上述关于图2F的相似的工艺可以形成第一RDL128的绝缘层128d和导电结构128r。

在形成第一RDL128之后，多个连接件132(例如，在图1A中示出)或多个焊盘134(例如，在图1B中示出)可以例如，使用上述关于图2F中的工艺，形成在第一RDL128的背向器件晶圆506的表面处。接下来，可以切割晶圆上芯片MEMS封装件500(例如，沿着切割线DL，在图6E中示出)，因此导致多个芯片级MEMS封装件。

由图5所示的晶圆级MEMS封装件500以及图6A至图6E示出的工艺流程提供的一个优势是用于MEMS的晶圆上芯片级封装方案。此外，图6A至图6E示出的工艺流程是避免了使用临时载体和载体分离的成本的高性价比工艺。工艺流程也导致实现高制造生产量的批次工艺。此外，作为实例，包括一个或多个ASIC器件的器件晶圆106的集成能够为智能器件、移动器件、物联网(IoT)和可穿戴电子设备实现较小的形状因数和较高的性能。作为实例，为了相应的芯片级MEMS封装件，单一组合ASIC器件可以控制包括在相应的芯片级MEMS封装件中的相应的MEMS器件的多重功能。

在图5以及图6A至图6E示出的实施例中，晶圆上芯片MEMS封装件500可以是单侧晶圆上芯片MEMS封装件。换言之，器件晶圆506的一侧 具有堆叠在其上的芯片级结构(例如，MEMS芯片502)，而器件晶圆506的另一侧没有堆叠的器件。但是，在一些实施例中，晶圆上芯片MEMS封装件可以是双侧晶圆上芯片MEMS封装件，其中，芯片级结构堆叠在器件晶圆506的相对管芯上。这样的实施例的一个实例示出在图7中。

图7显示了根据一个或多个实施例的双侧晶圆上芯片MEMS封装件700。应该注意，仅显示了双侧晶圆上芯片MEMS封装件700的一侧(例如，左侧)，并且图7中显示的双侧晶圆上芯片MEMS封装件700可以复制至左边或右边(例如，如图5中)。如图7所示，第二器件302可以形成在第一RDL128的背向MEMS芯片502的表面处。结果，器件晶圆506可以设置在MEMS芯片502和第二器件302之间。在实施例中，第二器件302可以包括MEMS器件、能量收集器件、传感器器件、逻辑器件、模拟器件或存储器件(例如，闪光器件、DRAM、SRAM、SDRAM等)，尽管也可能是其他器件。在图7的实例中，第一RDL128是包括设置为跨过多个层或级的导电结构128r的多级结构。但是，在一些实施例中，第一RDL128可以是包括单级导电结构128r的单级结构，单级导电结构128r可以是导电迹线。

如图7中所示，第二器件302可以通过粘着层304附接至器件晶圆506。作为实例，粘着层304可以将一个或多个第二器件302附接至第一RDL128的绝缘层128d，从而将第二器件302附接至器件晶圆506。

第二器件302可以包封在模塑料306中。在图7中的实例中，第二器件302的有源表面302a可以背向器件晶圆506。金属凸块308可以形成在第二器件302的有源表面302a处。在一些实施例中，第二器件302的有源表面302a可以具有形成在其上(未在图7中示出)的接触焊盘(例如，I/O焊盘)。在这样的实施例中，金属凸块308设置在第二器件302的接触焊盘上方并且覆盖第二器件302的接触焊盘。也形成在有源表面302a处的是器件绝缘层310(例如，包括介电材料)，器件绝缘层310覆盖有源表面302a并且围绕第二器件302的金属凸块308。

双侧晶圆上芯片MEMS封装件700还包括设置在器件绝缘层310的背向第二器件302的表面处的第二RDL312。第二RDL312可以包括可以部分 地或完全地设置在绝缘层312d(例如，介电层)内的导电结构312r(例如，接触焊盘、通孔、导电迹线、UBM等)。

第二RDL312的导电结构312r可以电耦合和/或物理耦合至金属凸块308，并且还可以电耦合和/或物理耦合至延伸穿过模塑料306的一个或多个的第一通孔314。一个或多个的第一通孔314可以电耦合和/或物理耦合至第一RDL128。因此，通过金属凸块308、第二RDL312、一个或多个第一通孔314和第一RDL128,第二器件302可以电连接至器件晶圆506。此外，通过金属凸块308、第二RDL312、一个或多个第一通孔314、第一RDL128、第二焊盘518、一个或多个第二晶圆通孔520、第一焊盘516和多个接合引线512，第二器件302可以电连接至MEMS芯片502。在一些实施例中，多个连接件132或多个焊盘134也可以形成在第二RDL312的背向第二器件302的表面处。

图8A至图8E显示了根据一个或多个实施例示出的制造双侧晶圆上芯片MEMS封装件的方法的工艺流程。作为实例，图8A至图8E显示的工艺流程可以用于制造图7中所示的双侧晶圆上芯片MEMS封装件700。参考图8A，示出的结构可以与图6E中示出的结构相似。例如，可以实施上述关于图6A至图6E的工艺流程以达到图8A中所示的结构。如图8A所示，第一RDL128可以形成在器件晶圆506的表面处，器件晶圆506的表面具有在其处形成的第二焊盘518。

参照图8B，工艺流程继续在第一RDL128上方形成一个或多个第一通孔314。图8B中的一个或多个第一通孔314的形成可以与上述关于图4C描述的工艺相似。

参考图8C，第二器件302可以放置(例如，使用拾取和放置工艺)在第一RDL128的背向器件晶圆506的表面上方。具体地，第二器件302可以通过粘着层304附接至第一RDL128，而第二器件302的有源表面302a背向器件晶圆506。第二器件302可以放置在一个或多个第一通孔314的邻近的通孔结构之间。相应地，在一些实施例中，至少一个通孔结构314可以横向地与第二器件302的侧壁分隔开。

参考图8D，可以形成模塑料306以包封一个或多个第一通孔314和第 二器件302。在一些实施例中，模塑料306的横向伸展基本上等于器件晶圆506的横向伸展。图8D中用于形成模塑料306的工艺可以与上述关于图4E描述的工艺相似。

参考图8E,工艺流程继续在模塑料306的背向器件晶圆506的表面处形成第二RDL312。图8E中用于形成第二RDL312的工艺可以与上述关于图4F描述的工艺相似。在形成第二RDL312之后，多个连接件132(例如，在图1A中示出)或多个焊盘134(例如，在图1B中示出)可以形成在第二RDL312的背向器件晶圆506的表面处。使用上述关于图4F描述的相似的工艺来形成多个连接件132和多个焊盘134。接下来，可以切割双侧晶圆上管芯MEMS封装件700(例如，沿着切割线DL，在图8E中示出)，从而分离双侧晶圆上芯片MEMS封装件700，其可以导致多个芯片级MEMS封装件。

由图7所示的晶圆级MEMS封装件700以及图8A至图8E示出的工艺流程提供的一个优势是用于MEMS的晶圆上芯片级封装方案。此外，图8A至图8E示出的工艺流程是避免了使用临时载体和载体分离的成本的高性价比工艺。工艺流程也导致实现高制造生产量的批次工艺。此外，作为实例，包括一个或多个ASIC器件的器件晶圆106的集成能够为智能器件、移动器件、物联网(IoT)和可穿戴电子设备实现较小的形状因数和较高的性能。作为实例，为了相应的芯片级MEMS封装件，单一组合ASIC器件可以控制包括在相应的芯片级MEMS封装件中的相应的MEMS器件的多重功能。

图5、图6A至图6E、图7、图8A至图8E所示的实施例使用多个接合引线512以使MEMS盖504和MEMS芯片502彼此互连，并且使MEMS盖504和MEMS芯片502与器件晶圆506互连。但是，MEMS盖504、MEMS芯片502和器件晶圆506之间的互连长度可以通过使用互连结构而不是多个接合引线512来缩短。这样的实施例示出在图9中。

图9显示了根据一个或多个的实施例的在MEMS盖504中具有一个或多个第三通孔902的单侧晶圆上芯片MEMS封装件900。如图9所示，多个接合引线512由一个或多个第三通孔902置换，一个或多个第三通孔902 将MEMS盖504互连至MEMS芯片502和至器件晶圆506。在图9中所示的实例中，MEMS盖504设置在MEMS芯片502和器件晶圆506之间。一个或多个第三通孔902从MEMS盖504的位于MEMS芯片502近端的表面延伸至MEMS盖504的位于MEMS芯片502远端的表面。一个或多个第三通孔902的位于MEMS芯片502近端的部分可以物理连接至和/或电连接至芯片间连接件508，而一个或多个第三通孔902的位于MEMS芯片502远端的部分可以物理连接至和/或电连接至接触焊盘904，接触焊盘904设置在MEMS盖504的面向器件晶圆506的表面处。接触焊盘904可以包括与多个互连结构120相似的材料。

如图9中所示，第三RDL928可以设置在接触焊盘904和器件晶圆506之间。具体地，第三RDL928可以设置在其处具有第一焊盘516的器件晶圆506的表面处。在一些实施例中，器件晶圆506的表面可以是器件晶圆506的前侧，器件晶圆506的表面处具有第一焊盘516。在这样的实施例中，器件晶圆506的第一焊盘516可以是器件晶圆506的前侧焊盘。在另一实施例中，器件晶圆506的表面可以是器件晶圆506的前侧，器件晶圆506的表面处具有第二焊盘518。在该实施例中，器件晶圆506的第二焊盘518可以是器件晶圆506的前侧焊盘。

第三RDL928可以包括可以部分地或完全地设置在绝缘层928d(例如，介电层)内的导电结构928r(例如，接触焊盘、导电迹线、UBM等)。在一些实施例中，绝缘层928d可以包括多个子层(例如，多个介电子层)。导电结构928r可以包括与多个互连结构120相似的材料。第三RDL928可以是具有形成在多个层或级上方的导电结构928r的多级结构，或者第三RDL928可以是具有单级导电结构128r(例如，导电迹线)的单级结构。第三RDL928的一个或多个的导电结构928r可以物理连接至和/或电连接至第一焊盘516。此外，第三RDL928的一个或多个的导电结构928r可以物理连接至和/或电连接至导电元件906(例如，诸如C4焊料凸块或微凸块的凸块)。导电元件906设置在第三RDL928和MEMS盖504之间。导电元件906可以包括与多个连接件132的相似的材料，并且可以进一步物理连接至和/或电连接至接触焊盘904。

通过图9中显示的布置，MEMS盖504、MEMS芯片502和器件晶圆506之间的互连长度可以通过使用一个或多个第三通孔902缩短。MEMS盖504、MEMS芯片502和器件晶圆506之间的互连长度的缩短，与之前实施例相比，可以允许较低的寄生现象、较高的存储带宽和较高的容量。作为实例，与之前实施例相比，这也导致MEMS封装件900的较低的能量功耗，因此允许各个MEMS封装件用于广泛的应用中，诸如物联网(IoT)和可穿戴电子设备。

在图9所示的实施例中，MEMS封装件900的模拟功能可以包括在器件晶圆506和/或MEMS芯片502中。但是，在另一实施例中，MEMS封装件900的模拟功能可以作为单独的模拟芯片划分出器件晶圆506和/或MEMS芯片502。这样的实施例示出在图10中。

图10显示了根据一个或多个实施例的具有模拟芯片1002的单侧晶圆上芯片MEMS封装件1000。如图10所示，模拟芯片1002可以设置在MEMS芯片502的背向MEMS盖504的表面处。模拟芯片1002可以通过粘合剂或通过其他芯片到芯片接合技术附接至MEMS芯片502。一个或多个第三通孔902可以进一步延伸至MEMS芯片502中从而物理接触和/或电接触模拟芯片1002。结果，模拟芯片1002、MEMS盖504和MEMS芯片502彼此电连接并且电连接至器件晶圆506。

图11A至图11F显示了根据一个或多个实施例示出的制造具有一个或多个第三通孔的单侧晶圆上芯片MEMS封装件的方法的工艺流程。作为实例，图11A至图11F显示的工艺流程可以用于分别制造图9和图10中所示的MEMS封装件900和1000。参考图11A，导电元件906可以形成在接触焊盘904处，接触焊盘904形成在MEMS盖504的背向MEMS芯片502的表面处。导电元件906可以通过蒸发、电镀、印刷、焊料转印、球放置等形成在接触焊盘904处。

参考图11B，第三RDL928可以形成在器件晶圆506的表面处，器件晶圆506的表面具有第一焊盘516。可以使用上述关于第一RDL128的相似工艺来形成第三RDL928。如图11B所示，在工艺流程的该阶段，一个或多个的第二晶圆通孔520可以部分地延伸至器件晶圆506，例如，从具 有第一焊盘516的器件晶圆506的表面延伸至器件晶圆506的内部区域中。

参照图11C，MEMS芯片502和MEMS盖504可以接合至或附接至第三RDL928(例如，使用倒装芯片接合技术)。如上关于图9所述，第三RDL928的一个或多个的导电结构928r可以物理连接至和/或电连接至导电元件906。参照图11D,模塑料514可以形成在第三RDL928上方以包封导电元件906、MEMS盖504和第三RDL928之间的间隔、MEMS盖504和MEMS芯片502。使用的工艺可以与上述图4E中关于形成模塑料306的工艺相似。

接下来，如图11E所示，可以使用可以施加于器件管芯506的背向MEMS芯片502的表面的第三减薄工艺602来减薄器件晶圆506。第三减薄工艺602可以暴露出一个或多个第二晶圆通孔520。此外，第二焊盘518可以形成在一个或多个第二晶圆通孔520的暴露的部分上方(例如，通过镀工艺或通过沉积和蚀刻工艺)。可以使用诸如机械研磨工艺或化学机械抛光(CMP)工艺的蚀刻工艺和/或平坦化工艺来实施第三减薄工艺602。

参考图11F，第一RDL128可以形成在器件晶圆506的表面处，器件晶圆506的表面具有在其处形成的第二焊盘518。在一些实施例中，第一RDL128可以形成在载体上，以及之后，与载体分隔开并且放置在器件晶圆506的具有第二焊盘518的表面处。但是，在另一实施例中，可以通过在器件晶圆506的具有第二焊盘518的表面处交替地形成绝缘层128d的绝缘材料(例如，介电材料)，并且之后，在其中形成导电结构128r，来形成第一RDL128。通过上述关于图2F描述的相似的工艺可以形成第一RDL128的绝缘层128d和导电结构128r。

在形成第一RDL128之后，多个连接件132(例如，在图1A中示出)或多个焊盘134(例如，在图1B中示出)可以例如，使用上述关于图2F中描述的工艺，形成在第一RDL128的背向器件晶圆506的表面处。接下来，可以切割晶圆上芯片MEMS封装件900(例如，沿着切割线DL，在图11F中示出)，因此导致多个芯片级MEMS封装件。

由图9和图10所示的晶圆级MEMS封装件900以及图11A至图11F示出的工艺流程提供的一个优势是用于MEMS的晶圆上芯片级封装方案。 此外，图11A至图11F示出的工艺流程是避免了使用临时载体和载体分离的成本的高性价比工艺。工艺流程也导致实现高制造生产量的批次工艺。此外，作为实例，包括一个或多个ASIC器件的器件晶圆106的集成能够为智能器件、移动器件、物联网(IoT)和可穿戴电子设备实现较小的形状因数和较高的性能。作为实例，为了相应的芯片级MEMS封装件，单一组合ASIC器件可以控制包括在相应的芯片级MEMS封装件中的相应的MEMS器件的多重功能。

通过图9和图10中显示的布置，MEMS盖504、MEMS芯片502和器件晶圆506之间的互连长度可以通过使用一个或多个第三通孔902缩短。MEMS盖504、MEMS芯片502和器件晶圆506之间的互连长度的缩短，与之前实施例相比，可以允许较低的寄生现象、较高的存储带宽和较高的容量。作为实例，与之前实施例相比，这也导致MEMS封装件900和MEMS封装件1000的较低的能量功耗，因此允许各个MEMS封装件用于广泛的应用中，诸如物联网(IoT)和可穿戴电子设备。

在图9、图10以及图11A至图11F示出的实施例中，晶圆上芯片MEMS封装件900和1000可以是单侧晶圆上芯片MEMS封装件。换言之，器件晶圆506的一侧具有堆叠在其上的芯片级结构(例如，MEMS芯片502)，而器件晶圆506的另一侧没有堆叠的器件。但是，在一些实施例中，晶圆上芯片MEMS封装件可以是双侧晶圆上芯片MEMS封装件，其中，芯片级结构堆叠在器件晶圆506的相对管芯上。这样的实施例的一个实例示出在图12中。

图12显示了根据一个或多个的实施例的具有一个或多个第三通孔的双侧晶圆上芯片MEMS封装件1200。应该注意，仅显示了双侧晶圆上芯片MEMS封装件1200的一侧(例如，左侧)，并且图12中显示的双侧晶圆上芯片MEMS封装件1200可以复制至左边或右边(例如，如图5中)。如图12所示，第二器件302可以形成在第一RDL128的背向MEMS芯片502的表面处。结果，器件晶圆506可以设置在MEMS芯片502和第二器件302之间。在实施例中，第二器件302可以包括MEMS器件、模拟器件、能量收集器件、传感器器件、逻辑器件和/或存储器件(例如，闪光器件、 DRAM、SRAM、SDRAM等)，尽管也可能是其他器件。在图12的实例中，第一RDL128是包括设置为跨过多个层或级的导电结构128r的多级结构。但是，在一些实施例中，第一RDL128可以是包括单级导电结构128r的单级结构，单级导电结构128r可以是导电迹线。

如图12中所示，第二器件302可以通过粘着层304附接至器件晶圆506。作为实例，粘着层304可以将一个或多个第二器件302附接至第一RDL128的绝缘层128d，从而将第二器件302附接至器件晶圆506。

第二器件302可以包封在模塑料306中。在图12中的实例中，第二器件302的有源表面302a可以背向器件晶圆506。金属凸块308可以形成在第二器件302的有源表面302a处。在一些实施例中，第二器件302的有源表面302a可以具有形成在其上(未在图12中示出)的接触焊盘(例如，I/O焊盘)。在这样的实施例中，金属凸块308设置在第二器件302的接触焊盘上方并且覆盖第二器件302的接触焊盘。也形成在有源表面302a处的是器件绝缘层310(例如，包括介电材料)，器件绝缘层310覆盖有源表面302a并且围绕第二器件302的金属焊盘308。

双侧晶圆上芯片MEMS封装件1200还包括设置在器件绝缘层310的背向第二器件302的表面处的第二RDL312。第二RDL312可以包括可以部分地或完全地设置在绝缘层312d(例如，介电层)内的导电结构312r(例如，接触焊盘、通孔、导电迹线、UBM等)。

第二RDL312的导电结构312r可以电耦合和/或物理耦合至金属凸块308，并且还可以电耦合和/或物理耦合至延伸穿过模塑料306的一个或多个的第一通孔314。一个或多个的第一通孔314可以电耦合和/或物理耦合第一RDL128。因此，通过金属凸块308、第二RDL312、一个或多个第一通孔314和第一RDL128,第二器件302可以电连接至器件管芯506。此外，通过金属凸块308、第二RDL312、一个或多个第一通孔314、第一RDL128、第二焊盘518、一个或多个第二晶圆通孔520、第一焊盘516、第三RDL928、导电元件906、接触焊盘904、一个或多个第三通孔902和多个芯片间连接件508，第二器件302可以电连接至MEMS芯片502。在一些实施例中，多个连接件132或多个焊盘134也可以形成在第二RDL312的背向第二器 件302的表面处。作为实例，用于制造双侧晶圆上芯片MEMS封装件1200的工艺流程可以与图8A至图8E中所示的工艺流程相似。

上述关于图9和图10的优势也可以通过图12中显示的实施例实现。

根据本文所述的各个实施例，提供了一种制造MEMS封装件的方法。在实施例中，该方法包括：将在其上具有盖结构的MEMS结构附接至包括形成在其中的多个第一器件的器件晶圆以形成晶圆级MEMS封装件；以及切割具有附着至其的MEMS结构的器件晶圆以形成多个芯片尺寸MEMS封装件。

根据本文所述的各个实施例，提供了一种制造MEMS封装件的方法。在实施例中，该方法包括：将在其上具有盖结构的MEMS结构耦合至包括多个第一器件的器件晶圆以形成晶圆级MEMS封装件；在耦合之后，减薄晶圆级MEMS封装件以暴露出器件晶圆中的导电部件；在减薄的晶圆级MEMS封装件的表面处形成第一再分布层(RDL)，第一RDL电耦合至暴露的导电部件；并且切割晶圆级MEMS封装件以形成多个芯片尺寸MEMS封装件。

根据本文所述的各个实施例，提供了一种制造MEMS封装件的方法。在实施例中，该方法包括：将多个MEMS器件设置在器件晶圆上方，器件晶圆包括形成在其中的多个第一器件，多个MEMS器件电耦合至多个第一器件；使用减薄工艺暴露出器件晶圆中的导电部件；在器件晶圆的暴露于减薄工艺的表面上方形成第一再分布层(RDL)，第一RDL电耦合至器件层中的导电部件；并且切割器件晶圆和第一RDL以使多个第一器件彼此分隔开以及使多个MEMS器件彼此分隔开。

根据本文所述的各个实施例，提供了一种MEMS封装件。在实施例中，MEMS封装件包括：第一器件衬底，包括形成在其中的一个或多个第一器件；MEMS结构，具有在其上的盖结构且设置在第一器件衬底的第一主表面处；以及第二器件衬底，包括形成在其中的一个或多个第二器件，第二器件衬底设置在第一器件衬底的第二主表面处，第二主表面与第一主表面相对。

根据本发明的一些实施例，提供了一种制造微机电系统(MEMS)封 装件的方法，所述方法包括：将MEMS结构附接至器件晶圆以形成晶圆级MEMS封装件，其中，所述MEMS结构上具有盖结构，所述器件晶圆包括形成在其中的多个第一器件；以及切割所述器件晶圆以形成多个芯片尺寸MEMS封装件，其中，所述器件晶圆具有附接至其的MEMS结构。

在上述方法中，所述多个芯片尺寸MEMS封装件的第一个包括所述多个第一器件的第一个，并且其中，所述多个芯片尺寸MEMS封装件的第二个包括所述多个第一器件的第二个。

在上述方法中，所述MEMS结构包括具有多个MEMS器件的MEMS晶圆，并且其中，所述盖结构包括具有多个腔的盖晶圆，所述多个腔的每个设置在所述多个MEMS器件的相应的一个上方。

在上述方法中，所述切割进一步包括：切割所述MEMS晶圆和所述盖晶圆，其中，所述多个芯片尺寸MEMS封装件的第一个包括所述多个MEMS器件的第一个，以及其中，所述多个芯片尺寸MEMS封装件的第二个包括所述多个MEMS器件的第二个。

在上述方法中，将其上具有所述盖结构的所述MEMS结构附接至所述器件晶圆包括：在所述MEMS结构的支架区处形成多个晶圆间连接件，所述支架区从所述MEMS结构的远离所述盖结构的主表面延伸；以及将所述多个晶圆间连接件接合至所述器件晶圆的金属部件。

在上述方法中，接合所述多个晶圆间连接件包括热压缩接合(TCB)工艺。

在上述方法中，所述MEMS结构包括MEMS芯片，并且其中，所述盖结构包括MEMS盖，所述MEMS盖设置在所述MEMS芯片的表面上。

在上述方法中，将其上具有所述盖结构的所述MEMS结构附接至所述器件晶圆包括：使用设置在所述MEMS结构和所述器件晶圆之间的粘着层将所述MEMS结构附接至所述器件晶圆。

在上述方法中，所述MEMS结构通过多个接合引线电耦合至所述多个第一器件。

在上述方法中，将其上具有所述盖结构的所述MEMS结构附接至所述器件晶圆包括：使用设置在所述MEMS盖和所述器件晶圆之间的多个芯片 间连接件将所述MEMS盖接合至所述器件晶圆。

在上述方法中，所述MEMS结构通过一个或多个通孔电耦合至所述多个第一器件，所述一个或多个通孔延伸穿过所述MEMS盖。

根据本发明的另一些实施例，还提供了一种制造微机电系统(MEMS)封装件的方法，所述方法包括：将MEMS结构耦合至器件晶圆以形成晶圆级MEMS封装件，其中，所述MEMS结构上具有盖结构，所述器件晶圆包括多个第一器件；在所述耦合之后，减薄所述晶圆级MEMS封装件以暴露出所述器件晶圆中的导电部件；在所述减薄的所述晶圆级MEMS封装件的表面处形成第一再分布层(RDL)，所述第一RDL电耦合至暴露的所述导电部件；以及切割所述晶圆级MEMS封装件以形成多个芯片尺寸MEMS封装件。

在上述方法中，所述MEMS结构和所述盖结构分别包括MEMS芯片和设置在所述MEMS芯片上方的MEMS盖，并且其中，所述方法进一步包括：在所述耦合之后和所述减薄之前，将所述MEMS芯片和所述MEMS盖包封在第一模塑料中。

在上述方法中，还包括：在所述切割之前，将多个第二器件耦接在所述第一RDL的背向所述器件晶圆的表面上；以及在第二模塑料中包封所述多个第二器件。

在上述方法中，所述MEMS结构的宽度和所述器件晶圆的宽度在从约8英寸至约18英寸的范围内。

在上述方法中，所述MEMS结构的宽度在从约6英寸至约12英寸的范围内，并且其中，所述器件晶圆的宽度在从约8英寸至约18英寸的范围内。

根据本发明的又一些实施例，还提供了一种微机电系统(MEMS)封装件，包括：第一器件衬底，包括形成在其中的一个或多个第一器件；MEMS结构，所述MEMS结构上具有盖结构且设置在所述第一器件衬底的第一主表面处；以及第二器件衬底，包括形成在其中的一个或多个第二器件，所述第二器件衬底设置在所述第一器件衬底的第二主表面处，所述第二主表面与所述第一主表面相对。

在上述MEMS封装件中，所述MEMS结构和所述盖结构包封在第一模塑料中。

在上述MEMS封装件中，进一步包括：第一再分布层，设置在所述第一器件衬底和所述第二器件衬底之间，其中，所述一个或多个第一器件和所述一个或多个第二器件通过所述第一RDL电耦合。

在上述MEMS封装件中，进一步包括：粘着层，将所述第一器件衬底和所述第二器件衬底彼此耦合。

上面概述了若干实施例的部件、使得本领域技术人员可以更好地理解本发明的方面。本领域技术人员应该理解，他们可以容易地使用本发明作为基础来设计或修改用于实现与在此所介绍实施例相同的目的和/或实现相同优势的其他工艺和结构。本领域技术人员也应该意识到，这种等同构造并不背离本发明的精神和范围、并且在不背离本发明的精神和范围的情况下，在此他们可以做出多种变化、替换以及改变。