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1、(10)申请公布号 CN 103359676 A (43)申请公布日 2013.10.23 CN 103359676 A *CN103359676A* (21)申请号 201210248586.4 (22)申请日 2012.07.18 101112600 2012.04.10 TW B81B 3/00(2006.01) B81C 3/00(2006.01) (71)申请人 探微科技股份有限公司 地址 中国台湾桃园县杨梅市高山里高狮路 566 号 (72)发明人 林斌彦 康育辅 (74)专利代理机构 上海专利商标事务所有限公 司 31100 代理人 陆勍 (54) 发明名称 封装结构及封装方法 。
2、(57) 摘要 本发明关于一种封装结构及制作此封装结构 的一封装方法。 封装结构包含一上盖晶圆、 一元件 晶圆及一接合材。 上盖晶圆具有一光学元件， 且上 盖晶圆的一表面具有一高低差， 此高低差大于 20 微米。接合材具有一宽度并连续地环绕该光学元 件而设置于上盖晶圆及元件晶圆之间， 且该宽度 介于 10 微米至 150 微米。其中， 接合材气密接合 上盖晶圆及元件晶圆， 因而使封装结构具有小于 5e-8atm-cc/sec 的一漏气率。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权。
3、利要求书1页 说明书3页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103359676 A CN 103359676 A *CN103359676A* 1/1 页 2 1. 一种封装结构， 包含 ： 一上盖晶圆， 具有一光学元件， 该上盖晶圆的一表面具有一高低差， 该高低差大于 20 微米 ； 一元件晶圆 ； 以及 一接合材， 具有一宽度并连续地环绕该光学元件而设置于该上盖晶圆及该元件晶圆之 间， 且该宽度介于 10 微米至 150 微米 ； 其中， 该接合材气密接合该上盖晶圆及该元件晶圆， 因而使该封装结构具有小于 5e-8atm-cc/sec 的一漏气率。 2. 如权利要求 1 所述的封装结构，。
4、 其特征在于， 更包含一中介层连续地环设于该上盖 晶圆的该表面以定义该高低差。 3. 如权利要求 2 所述的封装结构， 其特征在于， 该接合材设于该中介层上。 4. 如权利要求 1 所述的封装结构， 其特征在于， 该接合材包含胶体， 以及金属或半导 体。 5. 如权利要求 4 所述的封装结构， 其特征在于， 该材料为金、 锡、 铟、 银、 铜、 锗、 硅、 金锡 或锡银铜等合金材料。 6. 一种封装方法， 包含 ： 提供具有一表面的一高低差大于 20 微米的一上盖晶圆 ； 提供一元件晶圆 ； 以及 连续地涂布环设具有一宽度介于 50 微米至 100 微米的一接合材于该上盖晶圆及该元 件晶圆之间。
5、， 以提供具有一漏气率小于 5e-8atm-cc/sec 的一封装结构。 7. 如权利要求 6 所述的封装方法， 其特征在于， 连续地涂布环设该接合材于该上盖晶 圆及该元件晶圆之间后， 该封装方法更包含一退火的步骤。 8. 如权利要求 7 所述的封装方法， 其特征在于， 该退火的步骤于 80 至 300 度的一温度 进行。 9. 如权利要求 8 所述的封装方法， 其特征在于， 更包含一晶圆级封装工艺， 以将该上盖 晶圆及该元件晶圆接合。 10. 如权利要求 6 所述的封装方法， 其特征在于， 该接合材包含胶体， 以及金属或半导 体。 11. 如权利要求 10 所述的封装方法， 其特征在于， 该。
6、材料为金、 锡、 铟、 银、 铜、 锗、 硅、 金 锡、 锡银铜等合金材料。 权 利 要 求 书 CN 103359676 A 2 1/3 页 3 封装结构及封装方法 技术领域 0001 本发明关于一种封装结构， 特别是关于一种具有良好气密效果的封装结构。 背景技术 0002 封装工艺为半导体元件或微机电元件的制造过程中， 最举足轻重之后段工艺。封 装工艺的良率不仅攸关半导体元件或微机电元件的良窳， 同时封装结构的尺寸更是晶片微 型化的关键所在。晶圆的封装技术， 大多采用网印或涂布的方式， 将接合材料设置于晶圆 上。 0003 网印接合技术中， 将网印胶流经形成于网板上连续封闭路径的孔洞， 而。
7、点状地形 成于晶圆的接合面上。 当贴合上下两片晶圆时， 点状的网印胶便会流动而相互接合， 而形成 一连续封闭路径， 藉此达到封装结构的气密性。然而， 碍于网板及材料特性， 此类封装结构 往往无法达到所需的加工精度， 且常造成线宽过大， 进而使封装结构的整体尺寸微型化受 限， 且此方法并不能完全避免封装结构间的缝隙的产生， 因此， 网印接合技术仍有许多缺点 尚待解决。 0004 而若改为采用涂布的封装技术， 以旋涂 (spin coating) 为例， 对具有高低差的晶 圆结构表面， 因无法将接合材料选择性地涂布于特定位置， 且易造成涂布不均使得晶圆上 的元件受到污染， 造成损坏或失效等问题， 。
8、故事实上， 涂布接合材的技术并不能应用于所有 的封装结构中。 又如蒸镀或溅镀接合的金属材料后， 再针对不需涂布处进行蚀刻， 则易损坏 晶圆结构表面的光学或微机电芯片。 0005 另外， 美国专利第 7,789,287 号专利虽揭露一种接合方法， 使半导体芯片可在较 低的温度下获得较佳的接合强度。 此篇专利亦揭露于接合时， 可增加以超音波振动的方式， 使其接合更为紧密。 但， 由于超音波易造成晶圆的微机电元件或光学元件的损坏， 且其所揭 露的接合方法并非密闭封装， 仍易使封装结构内部的作动元件受到污染。 0006 有鉴于此， 提供一种具有良好的气密效果， 以使内部元件在不受污染的空间作动 的封装。
9、结构及用于制造此封装结构的封装方法， 便为此一业界亟欲达成的目标。 发明内容 0007 本发明的一目的在于提供一种封装结构， 并经由接合材连续地环设于上盖晶圆及 元件晶圆之间， 以使封装结构具有良好的气密效果。 0008 为达上述目的， 本发明所提供的一种封装结构包含一上盖晶圆、 一元件晶圆及一 接合材。元件晶圆具有一光学元件， 且上盖晶圆的一表面具有大于 20 微米的一高低差。接 合材具有一宽度并连续地环绕光学元件而设置于上盖晶圆及元件晶圆之间， 且该宽度介于 10微米至150微米。 其中， 接合材气密接合上盖晶圆及元件晶圆， 因而使该封装结构具有小 于 5e-8atm-cc/sec 的一漏。
10、气率。 0009 为达上述目的， 本发明提供的一种封装方法以制成上述封装结构。本发明的封装 方法包含 ： 提供具有一表面的一高低差大于 20 微米的一上盖晶圆、 提供一元件晶圆， 以及 说 明 书 CN 103359676 A 3 2/3 页 4 连续地涂布环设具有一宽度介于 50 微米至 100 微米的一接合材于上盖晶圆及元件晶圆之 间， 藉此便能提供具有一漏气率小于 5e-8atm-cc/sec 的一封装结构。 0010 为了让上述的目的、 技术特征和优点能够更为本领域的人士所知悉并应用， 下文 以本发明的数个较佳实施例以及附图进行详细的说明。 附图说明 0011 图 1 为本发明一实施例。
11、的封装结构的剖面图 ； 0012 图 2 为本发明的封装结构于工艺中的上视图 ； 0013 图 3 为图 2 的封装结构于工艺中沿 AA 线段的剖面图 ； 以及 0014 图 4 为图 2 的封装结构于工艺中的另一上视图图 3 为封装结构的组合图。 0015 主要元件符号说明 ： 0016 100 封装结构 0017 110 上盖晶圆 0018 120 中介层 0019 130 接合材 0020 131 喷嘴 0021 140 元件晶圆 0022 d 宽度 0023 h 高低差 0024 AA 剖面线 具体实施方式 0025 以下将透过实施例来解释本发明内容， 然而， 关于实施例中的说明仅为阐。
12、释本发 明的技术内容及其目的功效， 而非用以直接限制本发明。须说明者， 以下实施例以及图示 中， 与本发明非直接相关的元件已省略而未绘示 ； 且图示中各元件的尺寸及相对位置关系 仅用以示意俾便了解， 非用以限制实施比例及尺寸大小。 0026 请参阅图 1， 其为本发明一实施例的封装结构 100 的剖面图。如图所示， 封装结构 100 包含一上盖晶圆 110、 一中介层 120、 一接合材 130 及一元件晶圆 140。 0027 上盖晶圆 110 具有一光学元件 ( 图未示出 )， 于本实施例中， 上盖晶圆 110 的光学 元件为镀于上盖晶圆 110 两侧的反射膜。需说明的是， 于本发明的其他。
13、实施方面中， 上盖晶 圆的光学元件亦可改为一透镜， 且上盖晶圆尚可具有其他光学元件或微机电元件。 0028 中介层(interposer)120连续地环设在上盖晶圆110的表面， 藉此于上盖晶圆110 的表面定义大于 20 微米的一高低差 h( 如第三图所示 )。 0029 元件晶圆140上具有作动元件， 于本实施例中， 此作动元件为一微机电元件(图未 示出 )， 于本发明的其他实施方面中， 元件晶圆的作动元件亦可为一光学元件， 抑或， 元件晶 圆本身即为光学或微机电芯片。 0030 在本实施例中， 接合材 130 是以小于中介层 120 的一宽度 d 连续均匀地环绕该光 学元件， 且接合材 。
14、130 设于中介层 120 上， 藉此， 接合材 130 接合上盖晶圆及元件晶圆 140 并位于两者之间， 使接合材 130 于上盖晶圆 110 及元件晶圆 140 间形成一封闭路径， 进而达 说 明 书 CN 103359676 A 4 3/3 页 5 成封装结构 100 具有小于 5e-8atm-cc/sec 的一漏气率。值得注意的是， 接合材 130 的宽度 并不限于小于中介层 120 的宽度， 也可以是等于中介层 120 的宽度， 然而由于接合材 130 在 晶圆接合时其宽度会有增加的情况， 为了避免接合材 130 在此之后会溢出中介层 120 而污 染光学元件或是微机电元件， 实施上。
15、较佳以小于中介层 120 的宽度为宜， 并辅以适当的力 量来进行晶圆接合以精准控制接合材 130 的宽度。 0031 本发明的接合材宽度约介于10微米至150微米之间 ； 而其材料为胶体混有金属或 半导体粒子等纳米材料， 其中胶体为一溶剂， 其黏度约介于1cps至1000cps之间， 而金属或 半导体粒子小于 3 微米， 以避免喷嘴阻塞。胶体的材料可包含 2， 2， 4- 三甲基 -1， 3- 戊二醇 单异丁酸酯 (ester alcohol)、 松油醇 (terpineol)、 松油 (pine oil)、 二甘醇丁醚醋酸酯 (butyl carbitol acetate)、 二甘醇一丁醚(。
16、butyl carbitol)、 二甘醇一乙醚(carbitol)， 另外， 金属可为金、 锡、 铟、 银、 铜、 锗、 硅、 金锡或锡银铜等合金材料， 以及纳米金、 纳米银、 纳 米铜等纳米金属粒子。 0032 于本实施例中， 经由连续环设之中介层 120 及接合材 130 适可将元件晶圆 140 的 作动元件密封于其中， 且因封装结构 100 具有上述的高低差 h， 便可使元件晶圆 140 的作动 元件具有作动空间， 不会因为上盖晶圆110及元件晶圆140直接接合， 而使作动元件无法作 动。且因有环设于上盖晶圆 110 及元件晶圆 140 之间接合材 130 密封封装结构 100， 故可避。
17、 免作动元件受到外界污染， 0033 以下将进一步说明提供本发明的上述实施例的封装结构 100 的封装方法。需另说 明的是， 由于上述封装方法用于制作封装结构 100， 故相关的元件设置及材料选用， 以下便 不再赘述。 0034 请同时参阅图 2、 图 3 及图 4， 首先， 需提供具有一表面的一高低差大于 20 微米的 一上盖晶圆 110， 并于此上盖晶圆 110 的表面设置一中介层 120。接着， 将一接合材 130 透 过一喷嘴 131， 以小于中介层 120 的一宽度 d( 介于 50 微米至 100 微米 )， 连续地涂布环绕 光学元件而设置于上盖晶圆 110 上方之中介层 130 。
18、表面上。其中， 于喷涂过程的上视图即 如图 2 所示， 而图 3 为图 2 的封装结构于工艺中沿 AA 线段的剖面图， 当喷涂完毕之后， 则 如图 4 的上视图所示。接着再覆上元件晶圆 140。此时， 接合材 130 设置于上盖晶圆 110 上 之中介层 130 及元件晶圆 140 之间。 0035 将接合材 130 连续地涂布环设于上盖晶圆 110 及元件晶圆 140 之间后， 再进行一 退火步骤。此退火步骤于摄氏 80 至 300 度间， 将接合材 130 中影响真空封装的成份气化， 仅留下金属或半导体材料， 此时上盖晶圆 110 及元件晶圆 140 间的接合材 130 中的金属或 半导体。
19、材料会互相扩散， 抑或形成合金材料， 以得到一晶圆级封装工艺， 达到气密性封装的 需求。藉此， 便能提供具有一漏气率小于 5e-8atm-cc/sec 的一封装结构 100。需说明的是， 除上述的退火工艺外， 熟知本发明技术领域者亦可于其他实施方面中， 利用等离子体、 物理 或化学等方式， 选择性地去除接合材中非金属或非半导体的部分。 0036 上述的实施例仅用来例举本发明的实施方面， 以及阐释本发明的技术特征， 并非 用来限制本发明的保护范畴。 任何熟悉此技术者可轻易完成的改变或均等性的安排均属于 本发明所主张的范围， 本发明的权利保护范围应以权利要求书为准。 说 明 书 CN 103359676 A 5 1/2 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103359676 A 6 2/2 页 7 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103359676 A 7 。