[发明专利]一种MEMS器件晶圆级系统封装方法以及封装结构

说明书

本发明提供了一种MEMS器件晶圆级系统封装方法以及封装结构。所述方法包括：提供MEMS芯片，在所述MEMS芯片上形成有MEMS器件和位于所述MEMS器件外侧的第一密封环；提供承载晶圆，在所述承载晶圆上形成有与所述第一密封环上下对应的第二密封环；通过所述第一密封环和所述第二密封环将所述MEMS芯片与所述承载晶圆接合，以在所述MEMS芯片和所述承载晶圆之间形成容纳所述MEMS器件的密闭的空腔。本发明的所述方法不仅能满足对于器件的气密性要求，可以达到各个传感元件间的高效连通，同时可从封装单个器件提升到单次晶圆级封装的水平，制备效率更加高效，不仅可以防止器件的物理损耗，还可以保护其避免外界环境的干扰，有利于器件的性能和长期稳定性。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体而言涉及一种MEMS器件晶圆级系统封装方法以及封装结构。

背景技术

系统封装(System in Package，简称SiP)将多个不同功能的有源元件，以及无源元件、微机电系统(MEMS)、光学元件等其他元件，组合到一个单元中，形成一个可提供多种功能的系统或子系统，允许异质IC集成，是最好的封装集成技术。与传统的SIP相比，晶圆级封装(wafer level package，WLP)是在晶圆上完成封装制程，具有大幅减小封装结构的面积、降低制造成本、优化电性能、批次制造等优势，可明显的降低工作量与设备的需求。

MEMS器件封装与传统微电子封装的不同点在于MEMS封装要求封装盖帽不能与微机械器件接触。而且，很多结构器件的工作特性强烈依赖于密封腔室的气密性，维持器件良好的气密性不仅利于其工作性能，而且可以有效隔绝外部环境对器件的干扰，显著延长器件的服役时间。

大多数的MEMS使用的制造工艺在制造过程结束后，将其机械结构部分暴露在外，未受保护的机械元件如果跟物体接触，MEMS裸片容易受到损坏，除此之外MEMS也非常容易受到微粒、水蒸气、静摩擦力、腐蚀的影响而损坏，因此对MEMS裸片进行保护、封装是十分重要的。

针对MEMS的封装，如何简化工艺并且保证气密性以对MEMS裸片进行保护成为目前需要解决的问题。

发明内容

鉴于晶圆级系统封装的显著优势，如何能够更好的实现晶圆级系统封装是本发明要解决的技术问题。

本发明一方面提供一种MEMS器件晶圆级系统封装方法，所述方法包括：

提供MEMS芯片，在所述MEMS芯片上形成有MEMS器件和位于所述MEMS器件外侧的第一密封环；

提供承载晶圆，在所述承载晶圆上形成有与所述第一密封环上下对应的第二密封环；

通过所述第一密封环和所述第二密封环将所述MEMS芯片与所述承载晶圆接合，以在所述MEMS芯片和所述承载晶圆之间形成容纳所述MEMS器件的密闭的空腔。

可选地，所述方法包括：

在所述MEMS芯片上形成与所述MEMS器件电连接的第一导电柱结构；

在所述承载晶圆上形成与所述第一导电柱结构上下对应的第二导电柱结构，所述MEMS芯片与所述承载晶圆接合之后，所述第一导电柱结构和所述第二导电柱结构相接触。

本发明还提供了一种MEMS器件晶圆级系统封装结构，所述封装结构包括：

MEMS芯片，在所述MEMS芯片上形成有MEMS器件和位于所述MEMS器件外侧的第一密封环；

承载晶圆，在所述承载晶圆上形成有与所述第一密封环上下对应的第二密封环；其中，所述MEMS芯片形成有MEMS器件的表面沿垂直所述承载晶圆表面的方向直接堆叠接合于所述承载晶圆上；

密闭的空腔，由所述MEMS芯片、所述承载晶圆、所述第一密封环和第二密封环所限定。