[发明专利]用于MEMS装置的晶圆级封装

说明书

本发明涉及用于MEMS装置的晶圆级封装，揭示微机电系统(MEMS)装置。该MEMS装置包括：具有顶部装置表面及底部装置表面的装置衬底，其具有位于装置区中的MEMS组件。在围绕该装置区的该顶部装置表面上设置顶部装置接合环，且在围绕该装置区的该底部装置表面上设置底部装置接合环。具有顶部覆盖接合环的顶部覆盖层通过顶部共晶接合与该顶部装置接合环接合，且具有底部覆盖接合环的底部覆盖层通过底部共晶接合与该底部装置接合环接合。该共晶接合包覆该MEMS装置。

技术领域

本申请通常涉及微机电系统(MEMS)装置及其制造方法。

背景技术

最近在三维(3D)芯片、裸芯片及晶圆集成方面的创新(下文中总称为堆叠结构)以降低的功耗及成本实现了设备的进一步微型化以及速度及密度增加的技术进步。在晶圆级上的晶圆封装技术允许垂直堆叠两个或更多晶圆并在所述晶圆之间提供电性连接及气密密封。

已开发并采用各种晶圆接合技术来接合具有相同或不同类型的两个或更多晶圆。不过，微机电系统(micro-electromechanical system；MEMS)装置的制造包括制作机械移动的释放结构，从而除其它问题以外，导致表面之间的粘附以及最终装置中的热应力诱发不稳定性。

鉴于上面的讨论，想要提供一种用于MEMS装置的晶圆级封装，其减小粘附，改进最终装置中的热稳定性以及气密或真空密封。

发明内容

本申请的实施例通常涉及MEMS装置及其制造方法。在一个实施例中，一种用于形成MEMS装置的方法包括提供具有顶部装置表面及底部装置表面的装置晶圆。该装置晶圆经加工而具有位于该装置晶圆的装置区中的MEMS组件，以使该顶部及底部装置表面分别包括围绕该装置区的装置顶部及底部接合环。该方法接着提供具有外顶部覆盖表面及内顶部覆盖表面的顶部覆盖晶圆，以使该顶部覆盖晶圆包括围绕该装置区的顶部覆盖接合环。类似地，该方法还包括提供具有外底部覆盖表面及内底部覆盖表面的底部覆盖晶圆，以使该底部覆盖晶圆包括围绕该装置区的底部覆盖接合环。该方法接着执行顶部及底部共晶接合制程，以使该顶部共晶接合制程在该顶部覆盖接合环与该顶部装置接合环之间形成顶部共晶接合，且该底部共晶接合制程在该底部覆盖接合环与该底部装置接合环之间形成底部共晶接合。

在另一个实施例中，一种微机电系统(microelectromechanicalsystem；MEMS)装置包括装置衬底，该装置衬底具有位于装置区中的MEMS组件。该装置衬底包括：顶部装置表面，具有围绕该装置区的装置顶部接合环；以及底部装置表面，具有围绕该装置区的装置底部接合环。该装置还包括：顶部覆盖层(cap)，具有外及内顶部覆盖表面以及围绕该装置区的顶部覆盖接合环；以及底部覆盖层，具有外底部及内底部覆盖表面以及围绕该装置区的底部覆盖接合环。该MEMS组件被顶部及底部共晶接合包覆，其中，该顶部共晶接合将该顶部覆盖层密封于该装置衬底的该顶部装置表面，且该底部共晶接合将该底部覆盖层密封于该装置衬底的该底部装置表面。

通过参照下面的说明及附图，本文中所揭示的实施例的这些及其它优点和特征将会变得更加清楚。而且，应当理解，本文中所述各种实施例的特征并不相互排斥，而是可存在于各种组合和排列中。

附图说明

在这些附图中，类似的附图标记通常表示不同视图中的相同部件。另外，这些附图并不一定按比例绘制，而是通常着重说明本发明的原理。参照下面的附图说明本发明的各种实施例，其中：

图1a和图1b显示被包覆的MEMS装置的一个实施例；

图2a至图2c显示形成该被包覆的MEMS装置的第一或第二覆盖晶圆的制程；以及

图3a至图3l显示形成装置晶圆堆叠并用顶部及底部覆盖晶圆包覆MEMS装置晶圆的制程。

具体实施方式