[发明专利]具有微帽盖的元件、模组及其晶圆级封装方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微机电元件的封装结构及其晶圆级封装方法，特别是涉及一种 具有微帽盖的元件及其晶圆级封装方法，以及一种具有微帽盖的元件模组及其晶圆 级封装方法。

背景技术

一般微机电(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)元件，例如微致动器 (actuator)、感测器(sensor)、微加速度计(accelerometer)等，大多利用半导体制 程技术制造，但是后段的封装制程，则因为微机电元件为三维可动式结构，除了与 半导体元件一样需要形成一个密闭式空间以避免外在环境，例如水气及微粒子的干 扰之外，还必须能提供微元件在做机械式运动时的活动空间，使得微机电元件的封 装难度高于半导体元件，而不能直接利用现有的半导体封装制程来封装微机电元件。

以微加速度计为例，目前封装微加速度计的方式主要是将一微加速度计芯片与 一ASIC芯片置于一陶瓷封装体内，再以一上盖密封而与外界隔绝。由于该微加速度 计芯片置入陶瓷封装体之前，是由一晶圆(wafer)经过切割芯片(dicing)的流程后所 形成，芯片切割时会与外界直接接触，容易受到水或切削的物质攻击，使微加速度 计损坏，影响其制程良率。

为了改善芯片切割时造成微加速度计损坏的缺点，有人以沉积薄膜方式在微加 速度计上方形成微帽盖，由于薄膜要包覆微加速度计所需面积约在数百微米平方以 上，而利用沉积方式所形成的薄膜，例如氮化硅或多晶硅薄膜，其厚度只能达到数 微米，使得以薄膜形成的微帽盖具有高表面积与厚度比的特性，在芯片切割的时候， 仍然容易受到水或切削所剩余的物质等的外力攻击而被破坏，而未能达到保护微加 速度计的效果。再者，由于薄膜制的微帽盖抗压力不足，易受灌胶的压力而破裂， 所以无法利用成本较低的塑料封装，仍须利用陶瓷封装体封装。

此外，制作薄膜形式的微帽盖亦存在许多缺点。由于其牺牲层通常为二氧化硅 层，当沉积薄膜形成微帽盖结构后，必须在薄膜开蚀刻孔洞以便于微帽盖结构能被 释放悬浮，但是一般微加速度计是使用SOI芯片制作，其牺牲层亦为二氧化硅层， 因此在释放微帽盖及微加速度计结构时，必须同时考量到微帽盖及微加速度计的二 氧化硅的蚀刻时间。若蚀刻时间过多，容易使微加速度计底切现象过于严重，影响 微加速度计的灵敏度；若蚀刻时间过少，则微帽盖的二氧化硅未蚀刻完毕，微帽盖 则无法完全被释放。而在释放结构后，还要在薄膜上沉积一层物质以封闭蚀刻孔洞， 方能使微加速度计与外界隔绝，也增加制程工序及时间。

综上所述，目前微机电元件缺少能抵抗外力攻击的微帽盖，不但在切割芯片时 容易损坏元件，且大多须以陶瓷封装，使得封装成本增加，且封装尺寸无法大幅缩 小。

发明内容

为了解决前述课题，发明人经由多方研究与实验发现，利用光阻作为制作微帽 盖的牺牲层材料，可以与一般微机电元件的牺牲层材料二氧化硅区隔，在释放微帽 盖结构时可用光阻清洗剂将微帽盖的牺牲层移除，而在释放微机电元件的可动结构 时，则利用氢氟酸将二氧化硅牺牲层移除，无需考量蚀刻时间长短会对微帽盖及微 机电元件造成不良影响，并能达到晶圆级封装的水准。再者，微帽盖的结构层是以 涂布高分子材料或电镀金属材料所形成，可以达到数十微米以上的厚度，使得本发 明所形成的微帽盖具有优异的强度，不但能抵抗芯片切割时的外力攻击，且能抵挡 灌胶封装时的压力而不破裂，所以除了能有效保护微机电元件，进一步地，还能适 用成本较为低廉的塑料封装方式进行最后段的封装制程。

本发明的一目的是在提供一种具有微帽盖的元件及其晶圆级封装方法。

本发明的另一目的，在提供一种具有微帽盖的元件与电路芯片所形成的元件模 组及其晶圆级封装方法。

本发明的另一目的，在提供—种具有微帽盖的微加速度计的晶圆级封装方法。

本发明的又一目的，在提供一种微加速度计模组的晶圆级封装方法。

于是，依据本发明的一方向，本发明具有微帽盖元件的晶圆级封装方法，其特 征在于：步骤包括：在一预先形成有多数个元件单元的元件晶圆上，涂布一光阻层 以作为牺牲层；图案化该牺牲层；再于该牺牲层上形成一帽盖结构层；移除该牺牲 层，而在各该元件单元上形成一微帽盖。