[发明专利]基于带状吸气剂的混合晶圆级真空封装方法及结构有效
申请号: | 201410264998.6 | 申请日: | 2014-06-13 |
公开(公告)号: | CN104022046B | 公开(公告)日: | 2017-07-11 |
发明(设计)人: | 冯飞;张云胜;王跃林 | 申请(专利权)人: | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 |
主分类号: | H01L21/50 | 分类号: | H01L21/50;H01L23/16;B81C3/00;B81B7/02 |
代理公司: | 上海光华专利事务所31219 | 代理人: | 李仪萍 |
地址: | 200050 *** | 国省代码: | 上海;31 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 基于 带状 吸气 混合 晶圆级 真空 封装 方法 结构 | ||
技术领域
本发明涉及一种混合晶圆级真空封装方法及结构,特别是涉及一种基于带状吸气剂的混合晶圆级真空封装方法及结构。
背景技术
红外探测技术是现代核心军事技术之一,具有探测距离远、抗干扰能力强、可全天候工作的优点。随着红外成像技术的发展与成熟,其在民用领域的应用也越来越广泛。
按照工作原理红外探测器可分为量子型和热型两大类。量子型红外探测器灵敏度高,一般需要致冷,价格较高。热型红外探测器灵敏度稍低,无需致冷,性价比较高。这种非致冷红外探测器按照信号读取方式,又可分为电读出和光读出两大类。以氧化钒、非晶硅为代表的电读出方式的红外探测器居于主流地位,已成功实现了商业化。光学读出方式的红外探测器无需复杂的读出电路,探测灵敏度高,制作难度相对较低,具有高性价比的潜质,目前已有产品进入市场。
为了实现高性能,热型红外探测器需要真空封装。传统的真空封装方法是采用金属管壳进行封装,一般包括金属管座和红外滤波片,这种真空封装方式效率稍低;晶圆级真空封装是在完成对整个圆片的真空封装后再切片,提高了封装效率,但由于待封装芯片成品率的原因,封装了一些性能差的芯片,浪费了部分价格昂贵的红外滤波片。
针对上述问题,本发明提出了一种基于带状吸气剂的混合晶圆级真空封装方法及结构,就是将已通过检测的待封装芯片置于制作好的封装腔体片中完成真空封装,一方面提高了封装效率,另一方面保证了红外滤光片的利用率,降低了封装成本。
本发明所提出的真空封装方法及结构除了适合热型红外探测器芯片外,同样也适合微机械陀螺芯片、加速度计芯片、谐振器芯片、场发射器件芯片、压力传感器芯片和光微机械器件芯片等需要真空封装的微机械传感器和执行器。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种基于带状吸气剂的混合晶圆级真空封装方法及结构,以提高器件的封装效率,降低封装难度及成本。
为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供一种基于带状吸气剂的混合晶圆级真空封装方法,包括以下步骤:
a)提供一垫片、一衬底片及一盖片,于所述垫片中形成芯片封装腔及至少一个吸气剂腔,并于所述芯片封装腔和吸气剂腔之间的垫片中形成通气孔;
b)键合所述垫片及所述衬底片形成封装腔体;
c)提供一待封装芯片,将已通过测试的所述待封装芯片通过键合结构键合于所述衬底片,或将已通过测试的所述待封装芯片通过键合结构键合于所述盖片;
d)提供吸气剂,并将所述吸气剂固定于所述吸气剂腔中;
e)提供一真空设备,将所述封装腔体和盖片对准后,进行抽真空、激活吸气剂及加热加压,通过键合结构键合所述盖片及所述垫片。
作为本发明的基于带状吸气剂的混合晶圆级真空封装方法的一种优选方案,步骤a)中还包括于所述垫片中形成真空缓冲腔的步骤,且所述真空缓冲腔位于所述吸气剂腔外围区域。所述真空缓冲腔内可以放置、固定适量的带状吸气剂,也可以不放任何吸气剂。真空缓冲腔一方面能延缓芯片封装腔内真空度的下降,延长器件的使用寿命,另一方面还能提高封装的成品率。
作为本发明的基于带状吸气剂的混合晶圆级真空封装方法的一种优选方案,所述通气孔形成于垫片上表面或下表面、或同时形成于垫片的上表面及下表面。所述通气孔的形状和大小可根据需要来选择,一方面要确保气体分子能在芯片封装腔和吸气剂腔之间流动,另一方面通气孔的特征尺寸不能过大,以免带状吸气剂上掉落的吸气剂颗粒进入芯片封装腔中污染待封装芯片。
作为本发明的基于带状吸气剂的混合晶圆级真空封装方法的一种优选方案,步骤a)所述的吸气剂腔的数量为1~4个,且所述吸气剂腔位于所述芯片封装腔外围区域。
作为本发明的基于带状吸气剂的混合晶圆级真空封装方法的一种优选方案,步骤a)还包括于所述衬底片中形成用于待封装芯片引线的通孔结构,或于所述盖片中形成用于待封装芯片引线的通孔结构,并于所述衬底片的通孔结构中形成金属柱,或于所述盖片的通孔结构中形成金属柱的步骤。
作为本发明的基于带状吸气剂的混合晶圆级真空封装方法的一种优选方案,所述待封装芯片的种类包括热型红外探测器芯片、微机械陀螺芯片、加速度计芯片、谐振器芯片、场发射器件芯片、压力传感器芯片和光微机械器件芯片。
作为本发明的基于带状吸气剂的混合晶圆级真空封装方法的一种优选方案,所述待封装芯片为热型红外探测器,所述盖片为包括双抛硅片、锗片及硫化锌片的红外滤波片,且所述红外滤波片表面形成有红外增透膜。
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H01L 半导体器件;其他类目中不包括的电固体器件
H01L21-00 专门适用于制造或处理半导体或固体器件或其部件的方法或设备
H01L21-02 .半导体器件或其部件的制造或处理
H01L21-64 .非专门适用于包含在H01L 31/00至H01L 51/00各组的单个器件所使用的除半导体器件之外的固体器件或其部件的制造或处理
H01L21-66 .在制造或处理过程中的测试或测量
H01L21-67 .专门适用于在制造或处理过程中处理半导体或电固体器件的装置;专门适合于在半导体或电固体器件或部件的制造或处理过程中处理晶片的装置
H01L21-70 .由在一共用基片内或其上形成的多个固态组件或集成电路组成的器件或其部件的制造或处理;集成电路器件或其特殊部件的制造