一种晶圆级封装盖帽及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种晶圆级封装盖帽的制作方法，包括：提供第一晶片，第一晶片具有相对的第一表面和第二表面；在第一表面上形成与第二晶片上的器件结构对应的第一结构，并覆盖第一键合层；在第二表面上形成与第二晶片上的器件结构对应的第二结构；在第一键合层上键合第三晶片，并第三晶片减薄至预定厚度；在第一结构周围的第三晶片上形成第一键合环；刻蚀第三晶片，在第一键合环下形成框架，并去除覆盖第一结构的第一键合层。该方法减少第一晶片与第二晶片上对应结构的键合次数，工艺简单且易于集成，避免多次键合过程中造成的对准精度降低的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于半导体器件制造领域，尤其涉及一种晶圆级封装盖帽及其制作方法。
技术介绍
晶圆级封装(WLP，Wafer Level Packaging)，是一种在芯片从晶圆上切割下来之前，即在晶圆上被批量封装的技术。此技术最早出现于大规模集成电路的封装应用，随后在CIS(CMOS Image Sensor)成像芯片上大获成功，并快速拓展到各类传感器芯片的封装应用中。在传感器的晶圆级封装技术中，多以盖帽结构将较为脆弱的敏感结构保护起来。因此，盖帽都具有一定深度的凹腔结构，以便容纳待保护结构。现今，凹腔的制作通常以刻蚀方式形成，而由于现有工艺的限制，很难在已经刻蚀形成的凹腔内再加工微纳尺度的结构，因此，无法满足一些特殊传感器件的需求。为了能在传感器件所对应区域的上方、盖帽的正反两面都加工上所需的微纳结构，现有两种解决方案，第一种是：先在盖帽晶圆所对应的正反区域加工所需微纳结构，再在盖帽晶圆上采用电铸的方式加工具有一定厚度的键合材料形成所需空腔。此方法电铸的效率低，成本高昂，而且所加工出的腔体在后续的晶圆级键合封装过程中会出现受压倒塌或扩展现象，可靠性差。另一种方法是：直接在传感器晶圆上键合一层带所谓框架层晶圆，即在传感器区域为双面串通的窗口型结构，再在框架层上键合封装上具有双面微纳结构的盖帽晶圆。该方法中，由于框架层晶圆需要保持足够强度，框架层的厚度无法做到比较薄，限制了其间的空腔大小以及器件的整体尺寸，此外，工艺需要多次键合对准，造成微纳结构偏差较大，性能受损。
技术实现思路
本专利技术的目的在于至少克服上述现有技术中的缺陷之一，提供一种晶圆级封装盖帽及其制作方法，工艺简单且易于集成。为实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一种晶圆级封装盖帽的制作方法，包括：提供第一晶片，第一晶片具有相对的第一表面和第二表面；在第一表面上形成与第二晶片上的器件结构对应的第一结构，并覆盖第一键合层；在第二表面上形成与第二晶片上的器件结构对应的第二结构；在第一键合层上键合第三晶片，并第三晶片减薄至预定厚度；在第一结构周围的第三晶片上形成第一键合环；刻蚀第三晶片，在第一键合环下形成框架，并去除覆盖第一结构的第一键合层。可选的，还包括步骤：提供第二晶片，第二晶片上形成有器件结构，器件结构周围形成有第二键合环；进行第一键合环和第二键合环的键合。可选的，所述第一键合环和第二键合环为金属键合材料。可选的，所述第一晶片和第三晶片为硅晶片，第一键合层为氧化硅。此外，本专利技术还提供了一种晶圆级封装盖帽，包括：第一晶片，第一晶片具有相对的第一表面和第二表面；第一表面上形成有与第二晶片上的器件结构对应的第一结构；第二表面上形成有与第二晶片上的器件结构对应的第二结构；第一结构周围的第一表面上的框架，框架与第一表面之间形成有第一键合层；在所述框架上的第一键合环。可选的，还包括：第二晶片，第二晶片上形成有器件结构，器件结构的周围形成有第二键合环，第二键合环与第一键合环键合连接。可选的，所述第一键合环和第二键合环为金属键合材料。可选的，第一晶片为硅晶片，第一键合层为氧化硅，框架为硅。本专利技术实施例提供的晶圆级封装盖帽及其制作方法，在第一晶片上形成与第二晶片上的器件结构对应的结构之后，通过键合层键合另一第三晶片，并通过第三晶片来形成框架及键合环，这样，减少第一晶片与第二晶片上对应结构的键合次数，工艺简单且易于集成，避免多次键合过程中造成的对准精度降低的问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为根据本专利技术实施例的晶圆级封装盖帽的制作方法的流程图；图2-图12为根据本专利技术实施例制造晶圆级封装盖帽的各个制造过程中的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。其次，本专利技术结合示意图进行详细描述，在详述本专利技术实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本专利技术保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。本专利技术提供了一种晶圆级封装盖帽的制作方法，包括：提供第一晶片，第一晶片具有相对的第一表面和第二表面；在第一表面上形成与第二晶片上的器件结构对应的第一结构，并覆盖第一键合层；在第二表面上形成与第二晶片上的器件结构对应的第二结构；在第一键合层上键合第三晶片，
并第三晶片减薄至预定厚度；在第一结构周围的第三晶片上形成第一键合环；刻蚀第三晶片，在第一键合环下形成框架，并去除覆盖第一结构的第一键合层。在本专利技术中，在第一晶片上形成与第二晶片上的器件结构对应的结构之后，通过键合层键合另一第三晶片，并通过第三晶片来形成框架及键合环，这样，减少第一晶片与第二晶片上对应结构的键合次数，工艺简单且易于集成，避免多次键合过程中造成的对准精度降低的问题。为了更好的理解本专利技术的技术方案和技术效果，以下将结合流程图图1对具体的实施例进行详细的说明。首先，提供第一晶片100，第一晶片100具有相对的第一表面1001和第二表面1002，参考图2所示。在本专利技术中，第一晶片100为用于形成盖帽的晶片，晶片即晶圆(wafer)，该第一晶片形成盖帽后与第二晶片键合，第二晶片上形成有器件结构，该第一晶片同时用于形成于第二晶片上的器件结构相对应的结构。其中，第二晶片上的器件结构例如可以为光学传感器，第一晶片上对应的结构例如为双面透镜结构、点阵光栅结构以及波带片衍射光栅结构等，第二晶片上的器件结构还可以为其他任何需要盖帽封装的器件类型，第一结构和第二结构可以为任何与第二晶片上的器件结构对应区域上方形成的微纳结构。在本专利技术的实施例中，第一晶片100可以为半导体衬底，可以为Si衬底、Ge衬底、SiGe衬底，也可为玻璃、石英等透明材料。在其他实施例中，所述半导体衬底还可以为包括其他元素半导体或化合物半导体的衬底，例如GaAs、InP或SiC等，还可以为叠层结构，例如Si/SiGe等，还可以其他外延结构，例如SGOI(绝缘体上锗硅)等。在本实施例中，第一晶片100为体硅衬底，第一晶片100具有两个相对的表面第一表面1001和第二表面1002，该两个表面一侧的衬底分别用于形成与器件结构对应的结构。接着，在步骤S02，在第一表面1001上形成与第二晶片上的器件结构对应的第一结构110，并覆盖第一键合层102，以及在第二表面1002上形成与第二晶片上的器件结构对应的第二结构120，参考图5所示。在本专利技术中，该第一晶片100的两个表面上形成了与第二晶片上的器件结构对应的结构。在本实施例中，第二晶片上的器件结构为光学传感器件，第一晶片100的第一表面1001上的第一结构110为点阵光栅，该第一结构110可以形成在第一表面之上，也可以形成在第一表面一侧的衬底中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶圆级封装盖帽的制作方法，其特征在于，包括步骤：提供第一晶片，第一晶片具有相对的第一表面和第二表面；在第一表面上形成与第二晶片上的器件结构对应的第一结构，并覆盖第一键合层，以及在第二表面上形成与第二晶片上的器件结构对应的第二结构；在第一键合层上键合第三晶片，并将第三晶片减薄至预定厚度；在第一结构周围的第三晶片上形成第一键合环；刻蚀第三晶片，在第一键合环下形成框架，并去除覆盖第一结构的第一键合层。

【技术特征摘要】
1.一种晶圆级封装盖帽的制作方法，其特征在于，包括步骤：提供第一晶片，第一晶片具有相对的第一表面和第二表面；在第一表面上形成与第二晶片上的器件结构对应的第一结构，并覆盖第一键合层，以及在第二表面上形成与第二晶片上的器件结构对应的第二结构；在第一键合层上键合第三晶片，并将第三晶片减薄至预定厚度；在第一结构周围的第三晶片上形成第一键合环；刻蚀第三晶片，在第一键合环下形成框架，并去除覆盖第一结构的第一键合层。2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，还包括步骤：提供第二晶片，第二晶片上形成有器件结构，器件结构周围形成有第二键合环；进行第一键合环和第二键合环的键合。3.根据权利要求2所述的制作方法，其特征在于，所述第一键合环和第二键合环为金属键合材料。4.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦斌斌，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11