封装方法及封装结构与流程

技术特征：

1.一种封装方法，其特征在于，包括：

提供盖帽晶圆，所述盖帽晶圆中形成有凹槽，所述凹槽中形成有牺牲层，并于所述牺牲层上形成第一器件；

提供衬底晶圆，所述衬底晶圆上形成有第二器件；

将所述盖帽晶圆形成有所述第一器件的表面与所述衬底晶圆形成有所述第二器件的表面进行键合，所述第一器件和所述第二器件电性连接；以及

自所述盖帽晶圆背离所述衬底晶圆的一侧去除所述牺牲层，以在所述盖帽晶圆和所述衬底晶圆之间形成空腔，所述第一器件位于所述空腔内。

2.如权利要求1所述的封装方法，其特征在于，在所述凹槽中形成所述牺牲层之前，先形成保护层于所述凹槽的侧壁和底壁上。

3.如权利要求1所述的封装方法，其特征在于，在将所述盖帽晶圆形成有所述第一器件的表面与所述衬底晶圆形成有所述第二器件的表面进行键合之前，形成第一键合结构于于所述第一器件上；以及，形成第二键合结构于所述第二器件上，并与所述第一键合结构对应；在将所述盖帽晶圆形成有所述第一器件的表面与所述衬底晶圆形成有所述第二器件的表面进行键合时，所述第一键合结构和所述第二键合结构对准并键合在一起，形成电性连接。

4.如权利要求3所述的封装方法，其特征在于，所述第一键合结构和所述第二键合结构的材料分别包括al、ge、cu、au、ni、sn和ag中的至少一种。

5.如权利要求1至4中任一项所述的封装方法，其特征在于，在将所述盖帽晶圆形成有所述第一器件的表面与所述衬底晶圆形成有所述第二器件的表面进行键合之前，还形成第一密封环于所述盖帽晶圆形成有所述第一器件的表面上，且所述第一密封环于所述凹槽外围的所述盖帽晶圆的表面上；以及，形成第二密封环于所述衬底晶圆形成有所述第二器件的表面上，且所述第二密封环位于所述第二器件外围的所述衬底晶圆的表面上，并与所述第一密封环对应；在将所述盖帽晶圆形成有所述第一器件的表面与所述衬底晶圆形成有所述第二器件的表面进行键合时，所述第一密封环和所述第二密封环对准并键合在一起，以封闭所述空腔。

6.如权利要求5所述的封装方法，其特征在于，所述第一密封环和所述第二密封环的材料为绝缘介质或金属。

7.如权利要求1所述的封装方法，其特征在于，所述封装方法还包括：

在将所述盖帽晶圆形成有所述第一器件的表面与所述衬底晶圆形成有所述第二器件的表面进行键合之前或之后，自所述盖帽晶圆背离所述衬底晶圆的一侧刻蚀所述盖帽晶圆，以形成至少一个暴露出所述牺牲层的释放孔，通过所述释放孔自所述盖帽晶圆背离所述衬底晶圆的一侧去除所述牺牲层；以及，

在去除所述牺牲层之后，从所述盖帽晶圆背离所述衬底晶圆的一侧密封所述释放孔，以将所述第一器件密封在所述空腔内。

8.如权利要求7所述的封装方法，其特征在于，在刻蚀所述盖帽晶圆以形成所述释放孔之前，自所述盖帽晶圆背离所述衬底晶圆的一侧对所述盖帽晶圆进行减薄。

9.如权利要求1所述的封装方法，其特征在于，所述第一器件包括一独立器件的全部，所述第二器件包括支持所述独立器件的操作的电路结构；或者，所述第一器件包括一独立器件的一部分，所述第二器件包括所述独立器件的另一部分，所述第一器件和所述第二器件电性连接而形成所述独立器件。

10.如权利要求9所述的封装方法，其特征在于，所述独立器件为mems器件。

11.一种封装结构，其特征在于，包括：

盖帽晶圆，所述盖帽晶圆中形成有凹槽，所述凹槽中形成有可被去除的牺牲层，所述牺牲层上形成有第一器件；

衬底晶圆，所述衬底晶圆上形成有第二器件；

其中，所述盖帽晶圆形成有所述第一器件的表面与所述衬底晶圆形成有所述第二器件的表面键合在一起，所述第一器件和所述第二器件电性连接；且在所述牺牲层被去除时，所述盖帽晶圆和所述衬底晶圆之间形成空腔，所述第一器件位于所述空腔内。

12.如权利要求11所述的封装结构，其特征在于，所述牺牲层和所述凹槽的内表面之间还形成有保护层。

13.如权利要求11所述的封装结构，其特征在于，所述封装结构还包括第一键合结构和第二键合结构，所述第一键合结构形成于所述于第一器件上；所述第二键合结构形成于所述第二器件上并与所述第一键合结构对准并键合在一起，以实现所述第一器件和所述第二器件的电性连接。

14.如权利要求13所述的封装结构，其特征在于，所述第一键合结构和所述第二键合结构的材料分别包括al、ge、cu、au、ni、sn和ag中的至少一种。

15.如权利要求11至14中任一项所述的封装结构，其特征在于，所述封装结构还包括第一密封环和第二密封环，所述第一密封环形成于所述盖帽晶圆形成有所述第一器件的表面上，且所述第一密封环于所述凹槽外围的所述盖帽晶圆的表面上；所述第二密封环形成于所述衬底晶圆形成有所述第二器件的表面上，且所述第二密封环位于所述第二器件外围的所述衬底晶圆的表面上并与所述第一密封环对准并键合在一起，以封闭所述空腔。

16.如权利要求15所述的封装结构，其特征在于，所述第一密封环和所述第二密封环的材料为绝缘介质或金属。

17.如权利要求11所述的封装结构，其特征在于，所述盖帽晶圆背离所述衬底晶圆的一侧的表面上形成有至少一个暴露出所述牺牲层的释放孔，所述释放孔在所述牺牲层被去除后与所述空腔连通。

18.如权利要求17所述的封装结构，其特征在于，所述封装结构还包括封孔层，所述封孔层为至少填充在所述释放孔中的材料层，或者，所述封孔层为粘贴在所述盖帽晶圆背离所述衬底晶圆的一侧的表面上的胶带。

19.如权利要求11所述的封装结构，其特征在于，所述第一器件包括一独立器件的全部，所述第二器件包括支持所述独立器件的操作的电路结构；或者，所述第一器件包括一独立器件的一部分，所述第二器件包括所述独立器件的另一部分，所述第一器件和所述第二器件电性连接而形成所述独立器件。

20.如权利要求19所述的封装结构，其特征在于，所述独立器件为mems器件。

技术总结
本发明提供一种封装方法及封装结构，所述封装方法中，首先在盖帽晶圆中形成凹槽，所述凹槽中形成有牺牲层，然后在所述牺牲层上制作第一器件，并采用倒装的方式将所述盖帽晶圆形成有第一器件的表面键合到衬底晶圆上，以实现所述盖帽晶圆上的第一器件的密封及其和衬底晶圆上的第二器件的电学连接，之后除去牺牲层以形成所述第一器件活动所需的空腔。本发明的技术方案使用两片晶圆可以完成现有的三片晶圆封装结构，能够降低成本，提高产品集成度，并降低工艺难度。

技术研发人员：杨天伦
受保护的技术使用者：中芯集成电路(宁波)有限公司
技术研发日：2018.12.25
技术公布日：2020.07.03