電子元件封裝體及其制作方法
【專利說明】電子元件封裝體及其制作方法
[0001]本發(fā)明是中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)(申請(qǐng)?zhí)?201010001420.3，申請(qǐng)日:2010年I月6日，發(fā)明名稱:電子元件封裝體及其制作方法)的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種電子元件封裝體(electronics package)，特別是涉及一種利用晶片級(jí)封裝(Wafer Level Package, WLP)工藝制作的電子元件封裝體及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0003]微機(jī)電結(jié)構(gòu)MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)是利用半導(dǎo)體工藝技術(shù)，整合電子及機(jī)械功能制作而成的微型裝置，主要的產(chǎn)品類別大致可分為加速計(jì)、陀螺儀、壓力傳感器、光通訊元件、DLP(數(shù)字光源處理)、噴墨頭，以及無線網(wǎng)路RF感測(cè)元件等，目前已逐漸應(yīng)用在包括汽車胎壓量測(cè)、光通訊網(wǎng)路、投影機(jī)、感測(cè)網(wǎng)路、數(shù)字麥克風(fēng)、時(shí)脈振蕩器，以及包括游戲機(jī)在內(nèi)的各種產(chǎn)品之中。甚至在新一代存儲(chǔ)器技術(shù)、生物芯片、顯示技術(shù)、新興能源等先進(jìn)研宄方面，它也扮演了一個(gè)重要的角色。例如壓力傳感器(pressure sensor)主要是在感知物體所處環(huán)境壓力的變化，部分汽車應(yīng)用如油壓表等已相當(dāng)成熟，新應(yīng)用如胎壓監(jiān)控等未來需求亦十分具有成長(zhǎng)潛力，因此，亟需一種可用于上述微機(jī)電結(jié)構(gòu)的封裝體及其制造方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種電子元件封裝體的制作方法，包括提供晶片，其具有上表面和下表面，上述上表面上設(shè)有導(dǎo)電電極；于上述晶片的上述上表面覆蓋蓋板；于上述晶片的上述下表面覆蓋保護(hù)層；于上述保護(hù)層上形成電性接觸上述導(dǎo)電電極的導(dǎo)電凸塊；于上述蓋板上形成開口結(jié)構(gòu)；其中形成上述開口結(jié)構(gòu)的步驟，是于上述晶片的上述上表面覆蓋上述蓋板之前實(shí)施，或者于上述晶片的上述下表面覆蓋上述保護(hù)層之后且于形成上述導(dǎo)電凸塊之前實(shí)施。
[0005]本發(fā)明的另一實(shí)施例提供一種電子元件封裝體，包括感測(cè)芯片，上述感測(cè)芯片的上表面包括感測(cè)薄膜；具有開口結(jié)構(gòu)的蓋板，覆蓋上述感測(cè)芯片的上述上表面，上述蓋板與上述感測(cè)芯片之間于對(duì)應(yīng)上述感測(cè)薄膜位置上包括連通上述開口結(jié)構(gòu)的間隙；間隔層，介于上述蓋板與上述感測(cè)芯片之間且圍繞著上述間隙，其中上述間隔層與上述感測(cè)薄膜水平方向之間包括應(yīng)力緩沖區(qū)。
【附圖說明】
[0006]圖1A-圖1I顯示制作一種根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電子元件封裝體的示意圖；及
[0007]圖2A-圖2E顯示制作一種根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的電子元件封裝體的示意圖。
[0008]附圖標(biāo)記說明
[0009]I?承載基板；3?晶片；
[0010]5?凹洞；7?導(dǎo)電電極；
[0011]9?感測(cè)薄膜；10?背面；
[0012]11?間隔層；13、53?蓋板；
[0013]15;55 ?間隙;
[0014]17、19、21、25、31、35、65 ?開口；
[0015]20?上表面；23?絕緣層；
[0016]27?導(dǎo)線層；29?保護(hù)層；
[0017]30?下表面；33?導(dǎo)電凸塊；
[0018]40?應(yīng)力緩沖區(qū)；67?密封層；
[0019]SC?切割道；
[0020]500a、500b?電子元件封裝體。
【具體實(shí)施方式】
[0021]以下以各實(shí)施例詳細(xì)說明并伴隨著【附圖說明】的范例，做為本發(fā)明的參考依據(jù)。在附圖或說明書描述中，相似或相同的部分皆使用相同的圖號(hào)。且在附圖中，實(shí)施例的形狀或是厚度可擴(kuò)大，并以簡(jiǎn)化或是方便標(biāo)示。再者，附圖中各元件的部分將以分別描述說明，值得注意的是，圖中未繪示或描述的元件，為所屬技術(shù)領(lǐng)域中普通技術(shù)人員所知的形式，另夕卜，特定的實(shí)施例僅為揭示本發(fā)明使用的特定方式，其并非用以限定本發(fā)明。
[0022]本發(fā)明是以制作電子元件封裝體，例如是壓力傳感器(pressure sensor)的實(shí)施例作為說明。然而，可以了解的是，在本發(fā)明的封裝體實(shí)施例中，其可應(yīng)用于各種包含有源(主動(dòng))元件或無源(被動(dòng))元件(active or passive elements)、數(shù)字電路或類比電路(digital or analog circuits)等集成電路的電子元件(electronic components)，例如是有關(guān)于光電元件(opto electronic devices)、微機(jī)電系統(tǒng)(Micro Electro MechanicalSystem ;MEMS)、微流體系統(tǒng)(micro fluidic systems)、或利用熱、光線及壓力等物理量變化來測(cè)量的物理傳感器(Physical Sensor) ο特別是可選擇使用晶片級(jí)封裝(Wafer LevelPackage, WLP)工藝對(duì)影像感測(cè)元件(image sensors)、發(fā)光二極管、太陽能電池(solarcells)、射頻元件(RF circuits)、加速計(jì)(accelerators)、陀螺儀(gyroscopes)、微制動(dòng)器(micro actuators)、表面聲波元件(surface acoustic wave devices)、壓力傳感器(process sensors)或噴墨頭(ink printer heads)等半導(dǎo)體芯片進(jìn)行封裝。
[0023]其中上述晶片級(jí)封裝工藝主要是指在晶片階段完成封裝步驟后，再予以切割成獨(dú)立的封裝體，然而，在特定實(shí)施例中，例如將已分離的半導(dǎo)體芯片重新分布在承載晶片上，再進(jìn)行封裝工藝，亦可稱之為晶片級(jí)封裝工藝。另外，上述晶片級(jí)封裝工藝亦適用于通過堆疊(stack)方式安排具有集成電路的多片晶片，以形成多層集成電路(mult1-layerintegrated circuit devices)的電子元件封裝體。
[0024]圖1A-圖1I顯示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，制作例如壓力傳感器封裝體的電子元件封裝體500a的示意圖。如圖1A所示，提供晶片(wafer) 3，其具有上表面20和下表面30，其下表面30向內(nèi)部形成有多個(gè)凹洞(cavity) 5，且通過接合晶片3的下表面30的承載基板I所密封。承載基板I可例如為玻璃基板，其厚度可介于300 μπι至500 μm之間，優(yōu)選可為400 μ mo在本發(fā)明實(shí)施例中，上述晶片3的材料可以是硅，或者是其它具有良好散熱能力或高傳導(dǎo)熱系數(shù)的基底，并通過例如是濕蝕刻(wet etching)的方式，蝕刻此晶片3，以形成上述凹洞5。上述晶片3的厚度可介于100 μπι至200 μπι之間，優(yōu)選可為140 μπι。在本發(fā)明實(shí)施例中，可采用粘著膠如環(huán)氧樹脂(epoxy)，用以接合晶片3與承載基板I，但非必須采用環(huán)氧樹脂接合。在本發(fā)明實(shí)施例中，晶片3上可設(shè)有包括壓力感測(cè)芯片等多個(gè)微機(jī)電裝置，感測(cè)薄膜9形成于晶片3中并鄰近于晶片3的上表面20，且覆蓋上述微機(jī)電裝置，感測(cè)薄膜9例如可為壓電材料，可用以感應(yīng)外界環(huán)境或流體的變化，在感測(cè)薄膜9的周圍則包括導(dǎo)電電極或?qū)щ妷|7。如圖1A所示，導(dǎo)電電極7與感測(cè)薄膜9連接，用以傳導(dǎo)來自感測(cè)薄膜9的感測(cè)信號(hào)。在本發(fā)明另一實(shí)施例中，感測(cè)薄膜9亦可形成于晶片3的上表面20上且與導(dǎo)電電極7相連接。而且硅晶片3與導(dǎo)電電極7之間通過形成絕緣層予以隔離，例如，由氧化硅、氮氧化硅或低介電常數(shù)材料層組成，在此未予顯示。
[0025]如圖1B所示，接著，在晶片3的上表面20上還可以形成封裝層或蓋板13。在實(shí)施例中，蓋板13與導(dǎo)電電極7之間可設(shè)置間隔層(spacer) 11或支撐架(dam)，以在蓋板13與感測(cè)薄膜9之間形成間隙(cavity) 15，而間隔層11則圍繞著間隙15。蓋板13可以是例如玻璃、石英(quartz)、蛋白石(opal)、塑膠等，在此以硅基板為例，主要是用以在后續(xù)形成開口以供流體進(jìn)出，其厚度可介于500 μ m至800 μ m之間，優(yōu)選可為700 μ m。間隔層11可例如為環(huán)氧樹脂(epoxy)等粘著材料，一般而言，間隔層11位于導(dǎo)電電極7上。
[0026]接著，可選擇進(jìn)一步薄化承載基板I的步驟。例如從承載基板I的背面10予以薄化至預(yù)定厚度，例如由400um研磨至120um。該薄化工藝可以是蝕刻(etching)、銑削(milling)、磨削(grinding)或研磨(polishing)等方式。
[0027]其次，請(qǐng)參閱圖1C，在預(yù)定切割道或?qū)щ婋姌O7下方的位置形成貫穿承載基板I并深入至部分晶片3的開口 17，在實(shí)施例中，可通過刻痕裝置(notch equipment)實(shí)施刻痕步驟，如以大致為60度角的切刀切開承載基板I及晶片3而形成可視為通道凹口(channelnotch)的開口 17。
[0028]然后，如圖1D所示，沿著開口 17對(duì)晶片3進(jìn)行蝕刻以形成底部較寬的開口 19，例如對(duì)硅晶片3實(shí)施硅蝕刻步驟以去除掉開口側(cè)壁及底部的晶片材料，其中導(dǎo)電電極7與晶片3之間的絕緣層在此步驟中可作為蝕刻停止層。
[0029]請(qǐng)參閱圖1E，接著，在開口 19的位置形成由寬漸窄的開口 21，例如使用刻痕裝置(notch equipment)實(shí)施刻痕步驟以切割承載基板1，其中此刻痕裝置的切刀較寬或切角較大，例如選擇大于60度角的切刀，優(yōu)選者為選擇75度至80度角的切刀，因此所形成的開口21其上部(位于承載基板I內(nèi)部的部分)較寬且傾斜角大于底部(位于晶片3內(nèi)部的部分)，有利于后續(xù)導(dǎo)線層的沉積，此外，開口 21的上部(位于承載基板I內(nèi)部的部分)及底部(位于晶片3內(nèi)部的部分)的側(cè)壁連接