[发明专利]共面键合结构及其制备方法

说明书

本发明提供一种共面键合结构及其制备方法，所述制备方法包括步骤：a)提供一待键合的器件结构，所述器件结构包括至少两个定义的功能区，其中，各所述功能区均具有待引出面，且至少两个所述待引出面位于不同高度的平面；b)将各所述待引出面通过绝缘层和金属层交替形成的叠层结构引出至同一高度的平面上形成各键合引出面，以得到所述共面键合结构。本发明的共面键合结构可以解决真空或气密封装中键合平面不在同一高度的问题；实现真空或气密封装内部结构与器件外部的直接垂直互连；实现键合框架的绝缘和引线焊盘的电气导通；本发明的共面键合结构只需修改掩膜版相应位置的图形，并不增加额外的工序，极大地节约制造成本、提高生产效率。

技术领域

本发明涉及微机电系统、封装领域，特别涉及共面键合结构及其制备方法。

背景技术

微机电系统(Micro Electro Mechanical System,MEMS)是集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。MEMS技术正发展成为一个巨大的产业，然而，实现MEMS的商品化、市场化，需要对MEMS封装进行更深入、系统的研究。MEMS产品的封装形式是将其成功推向市场的关键因素，也是MEMS设计与制造中的一个关键因素，最佳的封装能使MEMS产品发挥其应有的功能。MEMS器件封装的主要功能是，其一为芯片提供机械支撑和环境保护，以免于受外力与水/湿气之破坏与腐蚀等，其中包含了真空或气密封装和气密封装；其二是利用封装体为一个引接的接口，实现内部电路的引出。MEMS封装技术分3个层次，分别为圆片级、器件级和系统级封装，而圆片级封装(Wafer Level Package,WLP)能极大地降低成本，提高工艺参数一致性、产品的成品率与可靠性，因此成为MEMS技术发展和实用化的关键技术。

圆片级封装主要通过键合的方式实现，主要键合方式有直接圆片键合(阳极键合与熔融键合)和介质层键合(玻璃浆料键合、聚合物键合与焊料键合)。特别是伴随着器件小型化、高I/O密度、高速和低功耗的迫切需求，3D封装正成为集成电路和微机电系统发展的重要议题。目前硅通孔技术(Through Silicon Via,TSV)和通过圆片互连技术(Through-wafer Interconnects,TWI)均是实现3D堆叠芯片垂直互连的有效方式，然而在圆片级层面这两种技术却难以实现器件真空或气密封装的键合框架和电气互连的焊盘与封装盖帽的同时键合，这是因为圆片级的键合工艺存在共平面键合的问题。

事实上，硅片在经过多道反复的半导体制造工序后，其各功能区(如可动结构、支撑结构两功能区的引线焊盘以及键合框架功能区等)已不处于同一个平面，而在3D封装中常常需要从引线焊盘通过键合方式实现信号的垂直引出，由于此时键合框架平面往往低于引线焊盘平面，因此在保证键合框架的可靠连接时(如真空或气密封装)却容易造成引线焊盘的机械损伤甚至破坏无法，或者为了实现引线焊盘电气的垂直互连却无法保证键合框架的可靠连接。

因此，如何提供一种共面键合结构使器件结构的待引出面位于同一平面来保证键合框架和引线焊盘的有效键合和可靠互连则显得尤为关键和迫切。

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共面键合结构及其制备方法，用于解决现有技术中器件结构的待引出面位于不同平面导致的诸多问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种共面键合结构的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

a)提供一待键合的器件结构，所述器件结构包括至少两个定义的功能区，其中，各所述功能区均具有待引出面，且至少两个所述待引出面位于不同高度的平面；

b)将各所述待引出面通过绝缘层和金属层交替形成的叠层结构引出至同一高度的平面上并形成各键合引出面，以得到所述共面键合结构。

作为本发明的一种优选方案，还包括步骤：