封装方法和半导体器件技术

本发明专利技术提供一种封装方法和半导体器件，该封装方法包括：在基片上沉积第一牺牲层，以覆盖形成于基片的半导体元件；在第一牺牲层的上表面和侧壁覆盖第一介质层，第一介质层具有使第一牺牲层的一部分露出的第一凹槽；在露出的第一牺牲层的表面覆盖第二牺牲层；在第二牺牲层及露出的第一介质层表面覆盖第二介质层，第二介质层具有使第二牺牲层露出的释放孔和第二凹槽；沉积填充层，以填充第二凹槽；通过释放孔，去除第二牺牲层和第一牺牲层，以形成空腔；沉积第三介质层，覆盖第二介质层露出的表面，并且填充释放孔。根据本申请，免除了使用管壳进行封装的步骤，降低了对半导体元件的封装成本，并能提高产量。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及半导体
，尤其涉及一种封装方法和半导体器件。
技术介绍
近年来，红外探测技术在军用和民用领域飞速发展，各种红外探测器的市场需求也日益增加。热电堆红外探测器以其成本低、制作工艺简单、无需加偏置电压和无1/f噪声等特点被广泛应用于各种红外探测系统。热电堆红外探测器利用塞贝克效应，在半导体基片表面设计热结和冷结。在热结区域有红外吸收层，负责吸收需要探测物体的红外辐射(通常在8-14um波长范围)，红外吸收层由于吸收红外辐射而产生热量并传导给热结，热结与处于半导体基片上与环境温度相同的冷结产生一个温度差，利用塞贝克效应，在热电堆红外探测器的分别与热结和冷结连接的两个电极上产生电动势差，通过检测该电动势差的大小可以检测到被探测物体的红外辐射量的大小，进而结合被探测物体发射率、光学系统、热转换效率等参数给出被探测物体的表面温度。通常，热电堆红外探测器制作完成后需要进行真空或低压气体封装，以减少空气对探测器红外吸收层的热对流干扰，提高探测器的灵敏度和稳定性。传统的红外探测器封装形式大多为TO金属管壳封装，图1所示为封装后的热电堆探测器的器件结构示意图，其中，图1(A)是仰视图，图1(B)是侧视图。在传统的TO金属管壳封装形式中，红外探测器被放置并固定在封装管壳底部，在上面密封一个带有红外滤波片的金属管壳，该红外滤波片负责过滤各种不需要的光学波段，金属管壳内抽真空或者填充低压气体，底部引出连接红外探测器电极的引脚用于测试。应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的
技术介绍
部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。
技术实现思路
本申请的专利技术人发现，在使用TO金属管壳封装的方法对热电堆红外探测器进行封装时，需要为每个热电堆红外探测器都配备一个TO封装管壳，因此，在大批量生产过程中成本大大增加。本申请提供一种封装方法和半导体器件，利用半导体微加工技术，将集成滤波片的封装外壳直接制造于每个热电堆红外探测器单元上，避免了使用金属管壳对热电堆红外探测器芯片进行逐个封装的步骤，大大降低了封装成本，并能提高产量。根据本申请实施例的一个方面，提供一种封装方法，该方法包括：在基片1上沉积第一牺牲层4，以覆盖形成于所述基片1的半导体元件3，并且，所述牺牲层4的面积大于所述半导体元件3的面积；在所述第一牺牲层4的上表面和侧壁覆盖第一介质层5，所述第一介质层5具有使所述第一牺牲层4的一部分露出的第一凹槽，所述第一凹槽位于所述半导体元件3的上方，且所述第一凹槽的面积大于所述半导体元件3的面积；在露出的第一牺牲层4的表面覆盖第二牺牲层6，并且，位于所述第一牺牲层上表面的一部分所述第一介质层5也被所述第二牺牲层6覆盖；在所述第二牺牲层6及露出的所述第一介质层5表面覆盖第二介质层7，所述第二介质层具有使所述第二牺牲层6露出的释放孔和第二凹槽，其中，所述第二凹槽位于所述第一凹槽上方；沉积填充层9，以填充所述第二凹槽；通过所述释放孔8，去除所述第二牺牲层和所述第一牺牲层，以形成由所述基片、第一介质层5、第二介质层7以及填充层9围成的空腔，所述空腔通过所述释放孔8与外界连通；沉积第三介质层10，所述第三介质层10覆盖所述第二介质层7露出的表面，并且填充所述释放孔8，使所述释放孔8密封。根据本申请实施例的另一个方面，其中，所述第一基片还具有与所述半导体元件电连接的电极2，所述电极与所述半导体元件位于所述基片的同侧，并且，所述方法还包括：去除覆盖于所述电极2上的所述第一介质层、所述第二介质层和/或所述第三介质层。根据本申请实施例的另一个方面，其中，所述第三介质层10通过所述释放孔与所述第一介质层连接。根据本申请实施例的另一个方面，其中，所述第一牺牲层和所述第二牺牲层的材料分别是聚酰亚胺、非晶硅、多晶硅、氧化硅或光刻胶，并且所述第一牺牲层和所述第二牺牲层材料相同；所述第一介质层、所述第二介质层和所述第三介质层的材料分别是氮化硅、氧化硅、非晶硅或多晶硅，并且所述第一介质层、所述第二介质层和所述第三介质层的材料相同或不同。根据本申请实施例的另一个方面，其中，所述半导体元件3具有热电堆探测器结构和热电堆探测器吸收层；所述填充层9由滤波片薄膜组成，对经由所述填充层9照射向所述空腔的光波进行过滤。根据本申请实施例的另一个方面，提供一种半导体器件，包括：基片1；位于基片表面的半导体元件3；位于基片表面的、自下而上依次层叠的第一介质层5、第二介质层7和第三介质层10；以及填充材料9；其中，所述第一介质层、所述第二介质层和所述第三介质层都具有位于所述半导体元件3的上方的贯通的凹槽，且所述填充材料9填充所述第二介质层7和所述第三介质层10的所述凹槽；所述基片、所述第一介质层5、所述第二介质层7、所述第三介质层10以及填充层9围成密闭空腔，该半导体元件3被容纳于所述空腔；并且，所述第二介质层7的构成所述空腔上壁的部分具有释放孔，所述第三介质层10填充所述释放孔，并且，所述第三介质层10通过所述释放孔与所述第一介质层5连接。根据本申请实施例的另一个方面，其中，所述半导体器件还具有与所述半导体元件电连接的电极2，所述电极与所述半导体元件位于所述基片的同侧。根据本申请实施例的另一个方面，其中，所述第一介质层、所述第二介质层和所述第三介质层的材料分别是氮化硅、氧化硅、非晶硅或多晶硅，并且所述第一介质层、所述第二介质层和所述第三介质层的材料相同或不同。。根据本申请实施例的另一个方面，其中，所述半导体元件3具有热电堆探测器结构和热电堆探测器吸收层；所述填充层9由滤波片薄膜组成，对经由所述填充层9照射向所述空腔的光波进行过滤。本申请的有益效果在于：将例如作为滤波片的填充层9直接集成在了每个例如作为热电堆红外探测器单元的半导体元件的封装外壳上，由此实现晶圆级的封装，所以，相比较于对半导体元件逐个进行封装，能够大大降低封装成本，并提高半导体器件的生产效率。参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定实施方式，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本申请的实施方式包括许多改变、修改和等同。针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种封装方法，该方法包括：在基片(1)上沉积第一牺牲层(4)，以覆盖形成于所述基片(1)的半导体元件(3)，并且，所述牺牲层(4)的面积大于所述半导体元件(3)的面积；在所述第一牺牲层(4)的上表面和侧壁覆盖第一介质层(5)，所述第一介质层(5)具有使所述第一牺牲层(4)的一部分露出的第一凹槽，所述第一凹槽位于所述半导体元件(3)的上方，且所述第一凹槽的面积大于所述半导体元件(3)的面积；在露出的第一牺牲层(4)的表面覆盖第二牺牲层(6)，并且，位于所述第一牺牲层上表面的一部分所述第一介质层(5)也被所述第二牺牲层(6)覆盖；在所述第二牺牲层(6)及露出的所述第一介质层(5)表面覆盖第二介质层(7)，所述第二介质层具有使所述第二牺牲层(6)露出的释放孔和第二凹槽，其中，所述第二凹槽位于所述第一凹槽上方；沉积填充层(9)，以填充所述第二凹槽；通过所述释放孔(8)，去除所述第二牺牲层和所述第一牺牲层，以形成由所述基片、第一介质层(5)、第二介质层(7)以及填充层(9)围成的空腔，所述空腔通过所述释放孔(8)与外界连通；沉积第三介质层(10)，所述第三介质层(10)覆盖所述第二介质层(7)露出的表面，并且填充所述释放孔(8)，使所述释放孔(8)密封。...

【技术特征摘要】
1.一种封装方法，该方法包括：
在基片(1)上沉积第一牺牲层(4)，以覆盖形成于所述基片(1)的半导体元件(3)，
并且，所述牺牲层(4)的面积大于所述半导体元件(3)的面积；
在所述第一牺牲层(4)的上表面和侧壁覆盖第一介质层(5)，所述第一介质层(5)具
有使所述第一牺牲层(4)的一部分露出的第一凹槽，所述第一凹槽位于所述半导体元件
(3)的上方，且所述第一凹槽的面积大于所述半导体元件(3)的面积；
在露出的第一牺牲层(4)的表面覆盖第二牺牲层(6)，并且，位于所述第一牺牲层
上表面的一部分所述第一介质层(5)也被所述第二牺牲层(6)覆盖；
在所述第二牺牲层(6)及露出的所述第一介质层(5)表面覆盖第二介质层(7)，所述
第二介质层具有使所述第二牺牲层(6)露出的释放孔和第二凹槽，其中，所述第二凹槽
位于所述第一凹槽上方；
沉积填充层(9)，以填充所述第二凹槽；
通过所述释放孔(8)，去除所述第二牺牲层和所述第一牺牲层，以形成由所述基片、
第一介质层(5)、第二介质层(7)以及填充层(9)围成的空腔，所述空腔通过所述释放孔
(8)与外界连通；
沉积第三介质层(10)，所述第三介质层(10)覆盖所述第二介质层(7)露出的表面，
并且填充所述释放孔(8)，使所述释放孔(8)密封。
2.如权利要求1所述的封装方法，其中，所述第一基片还具有与所述半导体元
件电连接的电极(2)，所述电极与所述半导体元件位于所述基片的同侧，并且，所述方
法还包括：
去除覆盖于所述电极(2)上的所述第一介质层、所述第二介质层和/或所述第三介
质层。
3.如权利要求1所述的封装方法，其中，
所述第三介质层(10)通过所述释放孔与所述第一介质层连接。
4.如权利要求1所述的封装方法，其中，
所述第一牺牲层和所述第二牺牲层的材料分别是聚酰亚胺、非晶硅、多晶硅、氧
化硅或光刻胶，并且所述第一牺牲层和所述第二牺牲层材料相同；
所...

【专利技术属性】
技术研发人员：费跃，王旭洪，张颖，
申请(专利权)人：上海新微技术研发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31