MEMS封装结构及其制作方法与流程

技术特征：

1.一种mems封装结构，其特征在于，包括：

器件晶圆，具有相对的第一表面和第二表面，所述器件晶圆中设置有控制单元以及与所述控制单元电连接的第一互连结构和第二互连结构；

第一接触垫，设置于所述第一表面，所述第一接触垫与所述第一互连结构电连接；

mems芯片，接合于所述第一表面，所述mems芯片具有微腔、用于连接外部电信号的第二接触垫以及与所述第一表面相对的接合面，所述mems芯片的微腔具有与芯片外部连通的通孔，所述第一接触垫与相应的所述第二接触垫电连接；

接合层，位于所述第一表面和所述接合面之间以接合所述器件晶圆和所述mems芯片，所述接合层中具有开口；以及

再布线层，设置于所述第二表面，所述再布线层与所述第二互连结构电连接。

2.如权利要求1所述的mems封装结构，其特征在于，所述再布线层包括输入输出连接件。

3.如权利要求1所述的mems封装结构，其特征在于，多个所述mems芯片接合于所述第一表面，且多个所述mems芯片根据制作工艺区分属于相同或不同的类别。

4.如权利要求1所述的mems封装结构，其特征在于，多个所述mems芯片接合于所述第一表面，且多个所述mems芯片的微腔均具有与外部连通的通孔或者至少一个所述mems芯片具有封闭的微腔。

5.如权利要求4所述的mems封装结构，其特征在于，所述封闭的微腔内填充有阻尼气体或者为真空。

6.如权利要求1所述的mems封装结构，其特征在于，多个所述mems芯片接合于所述第一表面，且多个所述mems芯片包括陀螺仪、加速度计、惯性传感器、压力传感器、位移传感器、湿度传感器、光学传感器、气体传感器、催化传感器、微波滤波器、dna扩增微系统、mems麦克风和微致动器中的至少两种。

7.如权利要求1所述的mems封装结构，其特征在于，所述控制单元包括一个或多个mos晶体管。

8.如权利要求1所述的mems封装结构，其特征在于，所述第一互连结构包括第一导电插塞，所述第一导电插塞至少贯穿部分厚度的所述器件晶圆并与所述控制单元电连接，所述第一导电插塞的一端暴露于所述第一表面以与对应的所述第一接触垫电连接；所述第二互连结构包括第二导电插塞，所述第二导电插塞至少贯穿部分厚度的所述器件晶圆并与所述控制单元电连接，所述第二导电插塞的一端暴露于所述第二表面以与所述再布线层电连接。

9.如权利要求1所述的mems封装结构，其特征在于，所述器件晶圆为减薄晶圆。

10.如权利要求1所述的mems封装结构，其特征在于，所述第一接触垫与相应的所述第二接触垫通过电连接块电连接，所述电连接块位于所述第一接触垫与相应的所述第二接触垫之间的区域，所述开口露出所述电连接块。

11.如权利要求1所述的mems封装结构，其特征在于，还包括：

封装层，位于所述第一接合面上，所述封装层覆盖所述多个mems芯片并填充所述接合层中的开口，所述封装层露出所述通孔。

12.如权利要求1所述的mems封装结构，其特征在于，所述接合层包括胶黏材料。

13.如权利要求1所述的mems封装结构，其特征在于，所述胶黏材料包括干膜。

14.一种mems封装结构的制作方法，其特征在于，包括：

提供mems芯片和用于控制所述mems芯片的器件晶圆，所述器件晶圆具有用于接合mems芯片的第一表面，所述器件晶圆中形成有控制单元以及与所述控制单元电连接的第一互连结构；

在所述第一表面形成第一接触垫，所述第一接触垫与所述第一互连结构电连接，所述mems芯片具有微腔、用于连接外部电信号的第二接触垫以及接合面，所述mems芯片的微腔具有与芯片外部连通的通孔；

利用接合层接合所述mems芯片与所述器件晶圆，所述接合层位于所述第一表面和所述接合面之间，所述接合层中具有开口，所述开口露出所述第一接触垫与相应的所述第二接触垫；

在所述第一接触垫与相应的所述第二接触垫之间形成电连接；

在所述器件晶圆中形成第二互连结构，所述第二互连结构与所述控制单元电连接；以及

在所述器件晶圆的与所述第一表面相对的一侧表面形成再布线层，所述再布线层与所述第二互连结构电连接。

15.如权利要求14所述的mems封装结构的制作方法，其特征在于，所述第一互连结构包括第一导电插塞，所述第一导电插塞至少贯穿部分厚度的所述器件晶圆并与所述控制单元电连接，所述第一接触垫与所述第一导电插塞电连接。

16.如权利要求14所述的mems封装结构的制作方法，其特征在于，所述第二互连结构包括第二导电插塞，所述第二导电插塞至少贯穿部分厚度的所述器件晶圆并与所述控制单元电连接，所述再布线层与所述第二导电插塞电连接。

17.如权利要求14所述的mems封装结构的制作方法，其特征在于，在所述第一接触垫与相应的所述第二接触垫之间形成电连接的步骤包括：利用化学镀工艺在所述开口中的所述第一接触垫与相应的所述第二接触垫之间的区域形成电连接块，所述开口露出所述电连接块。

18.如权利要求14所述的mems封装结构的制作方法，其特征在于，在形成所述电连接块之前，还包括：

形成牺牲层，所述牺牲层覆盖所述通孔。

19.如权利要求18所述的mems封装结构的制作方法，其特征在于，在形成所述电连接块之后、形成所述第二互连结构之前，还包括：

在所述第一接合面上形成封装层，所述封装层覆盖所述mems芯片并填充所述开口，所述封装层露出所述牺牲层；以及

去除所述牺牲层，以露出所述通孔。

技术总结
本发明提供一种MEMS封装结构及其制作方法。所述MEMS封装结构包括MEMS芯片及器件晶圆，器件晶圆中设置有控制单元和互连结构，并在第一表面设有第一接触垫，MEMS芯片具有微腔、用于连接外部电信号的第二接触垫以及接合面，所述MEMS芯片的微腔具有与芯片外部连通的通孔，MEMS芯片通过接合层排布于第一表面，接合层中具有开口，第一接触垫和第二接触垫电连接，再布线层设置于与第一表面相对的第二表面。所述MEMS封装结构实现了MEMS芯片与器件晶圆的电性互连，相对于现有集成工艺可以缩小尺寸，并且同一器件晶圆上可集成相同或不同的结构和功能的MEMS芯片。本发明另外提供了一种MEMS封装结构的制作方法。

技术研发人员：秦晓珊
受保护的技术使用者：中芯集成电路(宁波)有限公司上海分公司
技术研发日：2018.12.27
技术公布日：2020.07.07