專利名稱：倒裝芯片半導(dǎo)體器件的側(cè)面焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件的焊接方法和MEMS器件封裝件。本發(fā)明尤其涉及穩(wěn)固地焊接器件側(cè)面的倒裝芯片半導(dǎo)體器件的側(cè)面焊接方法(side-bonding method)和MEMS器件封裝件及其封裝方法。
背景技術(shù)：
焊接集成器件的封裝技術(shù)的發(fā)展對(duì)電子產(chǎn)品的小型化和高性能是相當(dāng)重要的。因此，成功制造微電子機(jī)械系統(tǒng)(micro-electromechanical system，MEMS)器件很大程度上取決于封裝技術(shù)，尤其地，圓片級(jí)封裝技術(shù)(waferlevel package technology)在MEMS器件的大規(guī)模生產(chǎn)中是非常重要的。
即使MEMS器件自身具有優(yōu)良的尺寸和工作性能，鑒于器件性能，為了保護(hù)器件而封裝MEMS器件是必須的。在圓片級(jí)封裝的情況中，除了粘接等之外，要焊接的兩個(gè)襯底應(yīng)該間隔開(kāi)小于0.1μm，這限制了器件的發(fā)展。此外，通過(guò)特定化學(xué)反應(yīng)而形成的焊接嚴(yán)重地受到從外部向該反應(yīng)施加的條件的影響，所述條件例如是溫度、電壓、材料性能等，這造成了對(duì)器件制造工藝的嚴(yán)重影響。
常規(guī)MEMS器件封裝件的焊接方法包括陽(yáng)極焊接(anodic bonding)、硅直接焊接(silicon direct bonding)、低共熔焊接(eutectic bonding)、粘接(adhesivebonding)等。
圖1示出陽(yáng)極焊接實(shí)例的示意剖面圖。如圖1所示，電極30和40連接到上和下襯底10、10’，其通過(guò)在特定玻璃產(chǎn)品上淀積硅膜或氧化物膜而形成。隨后，向其施加100V或更高的電壓以在界面上形成氧化物膜來(lái)實(shí)現(xiàn)焊接。但是，這種焊接方法僅適用于具有玻璃類接觸界面的特定材料。因此，由于晶片表面粗糙可能不會(huì)實(shí)現(xiàn)焊接，晶粒嚴(yán)重地影響了焊接的成品率。此外，由于該焊接方法需要向器件施加100V或更高的電壓，在焊接期間MEMS器件可能發(fā)生器件失效。而且，該焊接方法需要相對(duì)非常高的處理溫度。
圖2示出硅直接焊接的一個(gè)例子的示意剖面圖。如圖2所示，用于最初焊接的硅直接焊接以下列方式進(jìn)行加熱上和下硅襯底10、10’達(dá)到非常高溫度以在其上形成氧化硅膜并焊接在一起。基本上，硅直接焊接需要晶片的表面處理和非常高的處理溫度以便可以在界面上形成氧化硅膜。因此，硅直接焊接的焊接成品率也受到晶粒的影響，并且受晶片表面粗糙度的影響程度要比陽(yáng)極焊接方法更嚴(yán)重。
圖3示出低共熔焊接實(shí)例的示意剖面圖。如圖3所示，焊接以下列方式進(jìn)行在上和下襯底10、10’的各自接觸表面上形成低共熔材料11、11’，并在低共熔溫度或更高溫度下加壓以產(chǎn)生焊接。通過(guò)當(dāng)各自界面接觸時(shí)發(fā)生反應(yīng)形成第二膜來(lái)實(shí)現(xiàn)焊接。因此，兩個(gè)晶片的表面狀態(tài)是相當(dāng)重要的。
此外，如圖4所示，實(shí)現(xiàn)從固態(tài)轉(zhuǎn)化為液態(tài)的相變所需的溫度取決于所含元素的配比。圖4是示出Au-Si低共熔特征曲線的圖線表示。在Si的原子重量比大約為18％的情況下，Au和Si可以通過(guò)在大約363℃溫度下的相互反應(yīng)而發(fā)生相變成為液態(tài)。該相變溫度要比每個(gè)元素各自的熔點(diǎn)低得多，但是如果元素的比率改變，相變溫度也顯著地改變。因此，焊接對(duì)于原子重量的比率控制是特別敏感的。
圖5示出使用粘合劑的粘接的剖面圖。如圖5所示，焊接以如下方式進(jìn)行在襯底10’上涂覆粘合劑12，加壓和加熱。在這種情況下，通過(guò)焊接期間蒸發(fā)掉粘合劑12內(nèi)部的溶劑來(lái)實(shí)現(xiàn)了固態(tài)焊接?？梢允褂玫暮附臃椒òōh(huán)氧樹(shù)脂焊接、玻璃料焊接、焊料膏焊接等。
但是，由粘合劑12組成的焊接層通常由絲網(wǎng)印刷或散布而形成，難于控制粘合劑的形狀，造成顯著增加的圖形尺寸。可以彌補(bǔ)MEMS器件制造期間產(chǎn)生的晶片粗糙，但是由壓力引起的焊接層尺寸的顯著增加是不利的。此外，由焊接材料中的溶劑產(chǎn)生的釋放氣體對(duì)MEMS器件具有不利的影響。
同時(shí)，圖6示出在常規(guī)MEMS器件封裝件中通過(guò)通孔13建立電連接的常規(guī)方法的剖面圖。如圖6所示，由于在通孔13的形成期間出現(xiàn)了幾微米大的底切(under-cut)13a，使下襯底10的電極14與外部端電路15的電連接成為困難。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明至少解決上述問(wèn)題和/或缺點(diǎn)，并至少提供了下述的優(yōu)點(diǎn)。
因此，本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)特征是提供一種方法，使得倒裝芯片半導(dǎo)體器件例如MEMS器件封裝件中的上和下襯底可以非常穩(wěn)固地焊接，并且對(duì)于襯底表面狀態(tài)的敏感性降低。
本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的另一特征是提供使用上述焊接方法的MEMS器件封裝件和封裝方法，其中襯底非常穩(wěn)固地焊接并且對(duì)于襯底表面狀態(tài)的敏感性降低。
通過(guò)提供一種倒裝芯片半導(dǎo)體器件的側(cè)面焊接方法可以實(shí)現(xiàn)上述和其它特征和優(yōu)點(diǎn)，該方法包括沿著其上形成有半導(dǎo)體器件的下襯底的焊接線(bonding line)形成下凸點(diǎn)金屬化物(UBM)，在位于下襯底上的UBM上電鍍焊料，在上襯底中形成溝槽以在相應(yīng)于焊料位置的位置處與下襯底接觸并在溝槽中形成第二UBM，通過(guò)在溝槽中嵌入焊料把上襯底和下襯底結(jié)合到一起，和在比焊料熔點(diǎn)高的溫度加熱上襯底和下襯底使得焊料朝向溝槽側(cè)面潤(rùn)濕以把上襯底和下襯底焊接到一起。
可以僅在溝槽的內(nèi)側(cè)壁上形成溝槽中的第二UBM。
焊料優(yōu)選由低共熔材料構(gòu)成，該低共熔材料具有比在焊接工藝之后執(zhí)行的工藝的處理溫度高預(yù)定度數(shù)的熔點(diǎn)，焊料在電鍍工藝中被形成為具有高的縱橫比，并且焊料通過(guò)被加熱到比低共熔材料的熔點(diǎn)高的溫度下朝向溝槽側(cè)面潤(rùn)濕，以被焊接。
優(yōu)選地，焊接線和與其相應(yīng)的溝槽被形成為環(huán)繞在下襯底上形成的半導(dǎo)體器件，以致通過(guò)焊接密封半導(dǎo)體器件。
該方法還可以包括形成穿過(guò)上襯底的通孔，以使半導(dǎo)體器件與外部電連接。此外，該方法可以包括在通孔內(nèi)部形成第三UBM，并在與上襯底中的通孔位置相應(yīng)的下襯底部分上形成焊料。
該焊接方法還可以包括在焊接上襯底和下襯底期間把焊料嵌入到通孔中并朝向通孔的側(cè)面潤(rùn)濕焊料。
該方法還可以包括利用通孔中的第三UBM作為無(wú)電極電鍍的籽晶來(lái)執(zhí)行無(wú)電極電鍍，以便填滿通孔。
按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的另一個(gè)特征，MEMS器件封裝件包括其上形成有MEMS器件的下襯底，和焊接到下襯底以覆蓋MEMS器件的上襯底，其中上襯底包括溝槽，它沿著與下襯底的焊接線形成在上襯底的接觸表面中，溝槽具有形成于其中的第一UBM；空腔，形成在接觸表面中使得在下襯底上的MEMS器件被設(shè)置在其中，其中下襯底包括第二UBM，其被形成沿著焊接線的下襯底的接觸表面上并位于與上襯底的溝槽相應(yīng)的位置上；和焊料，形成在第二UBM上并通過(guò)加熱在溝槽中熔化以焊接。
上襯底還可以包括穿透其中形成的通孔，使MEMS器件與外部電連接。下襯底還可以包括在其上形成的第三UBM并位于與通孔相應(yīng)的位置上，和在第三UBM上形成的焊料。在通孔內(nèi)可以形成第四UBM，在第三UBM上形成的焊料可以朝向通孔的側(cè)面潤(rùn)濕并通過(guò)加熱焊接。
按照本發(fā)明實(shí)施例的另一個(gè)特征，提供了一種形成MEMS器件封裝件的方法，該封裝件包括其上形成有MEMS器件的下襯底，和與下襯底結(jié)合以覆蓋MEMS器件的上襯底，該方法包括形成穿過(guò)上襯底的通孔，在上襯底的接觸表面中沿著與下襯底的焊接線形成溝槽；分別在通孔和溝槽上形成第一UBM；在相應(yīng)于通孔和溝槽各自位置的下襯底部分上形成第二UBM；在第二UBM上電鍍具有預(yù)定厚度的焊料；分別把焊料嵌入到通孔和溝槽中，以使上襯底和下襯底結(jié)合；以及加熱結(jié)合的上襯底和下襯底以熔化和焊接焊料。
形成MEMS器件封裝件的方法還可以包括通過(guò)通孔互連MEMS器件，并利用通孔的第二UBM作為無(wú)電極電鍍的籽晶來(lái)執(zhí)行無(wú)電極電鍍以填滿通孔。
優(yōu)選地，溝槽被形成為具有使焊料完全嵌入到溝槽內(nèi)的深度。優(yōu)選地，分別在通孔和溝槽上形成第一UBM，使得在焊接工藝中焊料分別朝向通孔和溝槽的側(cè)面潤(rùn)濕。優(yōu)選地，在部分下襯底上形成的第二UBM被形成為具有比通孔和溝槽的各自開(kāi)口大的寬度。焊料優(yōu)選由低共熔材料構(gòu)成，該低共熔材料具有比在焊接工藝之后進(jìn)行的工藝的處理溫度高的熔點(diǎn)。在電鍍工藝中焊料優(yōu)選被形成為具有高的縱橫比。焊接工藝的加熱溫度優(yōu)選比焊料的低共熔溫度高。
溝槽優(yōu)選被形成為具有使焊料完全嵌入到溝槽內(nèi)的深度。
在下襯底上形成的UBM優(yōu)選被形成為具有比通孔和溝槽的各自開(kāi)口大的寬度。
本發(fā)明的焊接方法優(yōu)選包括下列步驟利用通孔的UBM作為無(wú)電極電鍍的籽晶來(lái)執(zhí)行無(wú)電極電鍍，以填滿通孔。
在以下的說(shuō)明中將闡釋本發(fā)明的附加特征和優(yōu)點(diǎn)。
通過(guò)參照附圖詳細(xì)地說(shuō)明優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明的上述和其它特征和優(yōu)點(diǎn)對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員是顯而易見(jiàn)的，在附圖中圖1示出陽(yáng)極焊接的剖面圖；圖2示出硅直接焊接的剖面圖；圖3示出低共熔焊接的剖面圖；圖4是示出低共熔相變曲線的圖線表示；圖5示出粘接的剖面圖；圖6示出在通過(guò)常規(guī)MEMS器件封裝件的通孔進(jìn)行電連接中存在問(wèn)題的剖面圖；圖7示出用在焊接常規(guī)MEMS器件封裝件中的上和下焊接性質(zhì)的剖面圖；圖8示出用在按照本發(fā)明焊接MEMS器件封裝件中的右和左側(cè)面焊接性質(zhì)的剖面圖；圖9A和9B示出焊料回流性質(zhì)的示意圖；圖10A至10C示出按照本發(fā)明的MEMS器件封裝件的焊接工藝的剖面圖；和圖10D示出在圖10A至10C的焊接工藝之后用于器件封裝件與外部電連接的無(wú)電極電鍍工藝的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
2003年11月14日申請(qǐng)的韓國(guó)專利申請(qǐng)第2002-70876號(hào)，題為“倒裝芯片半導(dǎo)體器件的側(cè)面焊接方法、MEMS器件封裝件及其封裝方法(Side-Bonding Method of Flip-Chip Semiconductor Device，Mems DevicePackage And Package Method Using The Same)”，被全文作參照引用。
以下參照附圖更為詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明，附圖中示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。但是本發(fā)明可以體現(xiàn)為不同的形式，并不限于這里闡釋的實(shí)施例。提供這些實(shí)施例是使得公開(kāi)完全和充分，并使本領(lǐng)域技術(shù)人員完全理解發(fā)明的范圍。附圖中為了清楚起見(jiàn)放大了層和區(qū)的厚度。還應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)論述層在另一層或襯底“上”時(shí)，它可以直接在其它層或襯底上，或者還可以存在插在中間的層。而且，應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)稱層在另一層“下”時(shí)，它可以直接在下，還可以存在一層或多層中間層。此外，應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)稱層在兩層“之間”時(shí)，它可以是兩層之間的唯一層，或者還可以存在一層或多層中間層。全文中相同的標(biāo)記代表相同的部件。
以下將詳細(xì)說(shuō)明按照本發(fā)明的倒裝芯片半導(dǎo)體器件的側(cè)面焊接方法及使用其的MEMS器件封裝件和封裝方法的優(yōu)選實(shí)施例。
圖8示出用在按照本發(fā)明的焊接MEMS器件封裝件中的右和左側(cè)面焊接性質(zhì)的剖面圖，而圖7示出用在焊接常規(guī)MEMS器件封裝中的上和下焊接性質(zhì)的剖面圖。
圖9A和9B示出按照本發(fā)明當(dāng)加熱焊料時(shí)的回流性質(zhì)的示意圖。在圖9A中，下凸點(diǎn)金屬化物(under bump metallization，UBM)400由在下襯底200上的濕潤(rùn)材料形成。在濕潤(rùn)UBM400上形成焊料500。如圖9B所示焊料500在預(yù)定溫度下熔化，并向著減小它的表面能量的趨勢(shì)發(fā)生變形。即，在濕潤(rùn)UBM400上焊料500回流為球形，圖9B所示的焊料500的球形代表了最低表面能量。
圖10A至10D示出按照本發(fā)明實(shí)施例的MEMS器件封裝件和封裝制造工藝的示圖。
如圖10A所示，構(gòu)造按照本發(fā)明實(shí)施例的MEMS器件封裝件，使其包括具有通孔120和溝槽130的上襯底200，和具有MEMS器件300和焊料500的下襯底200。上襯底100和下襯底200的接觸表面沿著它的焊接線彼此相對(duì)。
通孔120是穿過(guò)上襯底100的貫通孔，用于將MEMS器件300電連接到外部的器件。
沿著與下襯底200的焊接線在上襯底100的接觸表面上形成溝槽130。溝槽130是具有預(yù)定深度的凹槽，它優(yōu)選比焊料500的高度深以使焊料500可以嵌入到溝槽130內(nèi)。溝槽130優(yōu)選環(huán)繞整個(gè)MEMS器件而形成，由此在例如切割等的后續(xù)工藝期間使MEMS器件與外部器件隔離。
僅在通孔120和溝槽130內(nèi)側(cè)形成UBM400b，以提供用于焊料500的濕潤(rùn)性質(zhì)。UBM400b優(yōu)選形成為具有自通孔120的側(cè)面和溝槽130的底部和側(cè)面的預(yù)定高度。
在上襯底100的接觸表面上形成具有預(yù)定尺寸的空腔140，以便可以在其中設(shè)置在下襯底200上形成的MEMS器件300。
UBM400a由在部分下襯底200上的濕潤(rùn)材料構(gòu)成，與在上襯底100上的通孔120和溝槽130相應(yīng)。UBM400a優(yōu)選形成為具有與取決于濕潤(rùn)材料的寬度和粘合力的最終鍵合力相應(yīng)的適當(dāng)尺寸。在UBM400a的濕潤(rùn)材料上形成焊料500。焊料500優(yōu)選形成為具有可以嵌入到通孔120和溝槽130內(nèi)并相匹配的適當(dāng)尺寸，并控制焊料500的寬度以不干擾后續(xù)工藝，例如在嵌入期間的對(duì)準(zhǔn)等。焊料500優(yōu)選由低共熔材料構(gòu)成，該低共熔材料具有50℃的熔點(diǎn)，這比后續(xù)的處理溫度高。此外，通過(guò)電鍍工藝形成焊料500以具有高縱橫比(higyh aspect ratio)。
如上構(gòu)造的上襯底100和下襯底200彼此結(jié)合并焊接，以形成MEMS器件封裝件。
圖10B和10C示出描述按照本發(fā)明的MEMS器件封裝件的焊接工藝的示圖。如圖10B所示焊料500嵌入到上襯底100的通孔120和溝槽130中。在上襯底100的空腔140內(nèi)放置在下襯底200上形成的MEMS器件300。
接著，如圖10C所示，MEMS器件封裝件加熱到足夠高的溫度使焊料500熔化，該溫度高于形成焊料500的低共熔材料的低共熔溫度。焊料500熔化并回流成如圖9B所示的球形。但是，熔化的焊料500的形狀取決于濕潤(rùn)UBM400的形狀，并且回流狀態(tài)還隨著濕潤(rùn)UBM400而改變。
如圖10C所示，當(dāng)焊料500嵌入到通孔120和溝槽130內(nèi)并熔化時(shí)，焊料500沿著UBM400朝向側(cè)面發(fā)生變形。因此，焊料嵌入“LegoTM型”組件中并朝向通孔120和溝槽130的側(cè)面浸潤(rùn)。因此，焊接和密封不依靠上和下襯底的表面狀態(tài)和粗糙度或者焊料的均勻性。當(dāng)溝槽130完全環(huán)繞MEMS器件時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)MEMS器件的氣密封裝。
如果采用低共熔材料作為焊料，可以降低加熱溫度，并且可以防止高溫對(duì)MEMS器件或IC電路造成的損害。但是，優(yōu)選使用具有50℃熔點(diǎn)的材料，該熔點(diǎn)高于后續(xù)工藝?yán)绨迳闲酒?chip on board，COB)等的處理溫度，以防止在后續(xù)工藝中焊接被損壞或破裂，尤其是當(dāng)焊接的器件用在后續(xù)工藝中所需的芯片封裝中時(shí)。
如上所述的按照本發(fā)明的圓片焊接方法是對(duì)襯底表面狀態(tài)的敏感度最低的一種封裝方法。而且，如果存在從幾微米到幾十微米的臺(tái)階高度范圍，也不會(huì)對(duì)封裝造成不利影響。
此外，本發(fā)明既可以應(yīng)用于如上所述的MEMS器件圓片級(jí)封裝中，又可以應(yīng)用于最終COB的倒裝芯片焊接。即，通過(guò)本發(fā)明的方法可以實(shí)施倒裝芯片焊接，將上述的上襯底和下襯底與芯片器件和板或者板和芯片器件相對(duì)應(yīng)，并在板和芯片器件上形成溝槽和UBM以嵌入焊料并焊接。
圖6示出描述通過(guò)通孔13電連接在MEMS器件封裝件外部的器件的常規(guī)方法剖面圖。如圖6所示，由于通孔13和幾微米的底切13a的存在，通過(guò)通孔13不能實(shí)現(xiàn)下襯底10的電極14和外部端電路15的電連接。
相反，如圖8、10B和10C所示，通過(guò)把焊料500嵌入到通孔120中，回流焊料500和焊接側(cè)面，形成了本發(fā)明的MEMS器件封裝件。因此，不會(huì)產(chǎn)生由底切而引起的斷開(kāi)問(wèn)題，并且可以解決形成用于電連接的通孔的困難。
同時(shí)，在將用電路填到通孔120內(nèi)的情況下，可以選擇UBM400b的濕潤(rùn)材料作為用作無(wú)電極電鍍的籽晶材料。在這種情況下，在焊接后通過(guò)無(wú)電極電鍍，從籽晶400b和焊料500生長(zhǎng)電鍍膜600，由此如圖10D所示填滿通孔120。
因此，在按照本發(fā)明的倒裝芯片半導(dǎo)體器件的焊接方法中，通過(guò)使用通孔、溝槽和UBM的結(jié)構(gòu)以及焊料的結(jié)合和焊接技術(shù)，當(dāng)焊接上和下襯底時(shí)實(shí)現(xiàn)了右和左側(cè)面焊接，這與常規(guī)方法的上和下焊接相反。因此，有利的是，按照本發(fā)明的焊接方法對(duì)上和下襯底的粗糙度不敏感，通過(guò)使溝槽的深度比焊料的高度大使得對(duì)焊料電鍍的厚度均勻性不敏感。
本發(fā)明的焊接方法不具有電脈沖并對(duì)IC電路幾乎沒(méi)有影響，因?yàn)樗谙鄬?duì)低的處理溫度加工，這與在高溫和高壓下加工的常規(guī)焊接方法是不同的。此外，因?yàn)榭梢酝ㄟ^(guò)通孔實(shí)現(xiàn)電互連，因此本發(fā)明的焊接方法還提供了最小化的芯片尺寸，可以有效地應(yīng)用于圓片級(jí)MEMS器件封裝。
因?yàn)槭褂煤噶想婂兌皇且蕾囉谝r底材料的溶劑，在焊接期間幾乎不存在釋放氣體，所以本發(fā)明的焊接方法還可以無(wú)焊縫密封和真空密封。
最后，本發(fā)明的焊接方法的上述優(yōu)點(diǎn)使得它可以異常優(yōu)越地與各種MEMS器件相關(guān)工藝兼容，這些工藝包括圓片級(jí)封裝和真空密封，其中控制表面狀態(tài)的粗糙度是困難的。
這里已經(jīng)公開(kāi)了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，雖然使用了特定的術(shù)語(yǔ)，但是使用它們僅是一般性和說(shuō)明性的解釋并不是為了限定的目的。因此，在不脫離由所附權(quán)利要求闡明的本發(fā)明的精神和范圍的條件下，可以作出各種形式和細(xì)節(jié)的改變，這對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。
權(quán)利要求
1.一種倒裝芯片半導(dǎo)體器件的側(cè)面焊接方法，該方法包括a)在其上形成有半導(dǎo)體器件的下襯底的焊接線上形成下凸點(diǎn)金屬化物(UBM)；b)在位于該下襯底上的該UBM上鍍覆焊料；c)在上襯底中形成溝槽，以在與該焊料的位置相應(yīng)的位置上接觸該下襯底，并在該溝槽中形成第二UBM；d)通過(guò)在該溝槽中嵌入該焊料把該上襯底和該下襯底結(jié)合到一起；和e)在比該焊料的熔點(diǎn)高的溫度下加熱該上襯底和該下襯底，使得朝向該溝槽的側(cè)面潤(rùn)濕該焊料，以把該上襯底和該下襯底焊接到一起。
2.如權(quán)利要求1的方法，其中在(c)中，可以僅在該溝槽的內(nèi)壁上形成該溝槽中的該第二UBM。
3.如權(quán)利要求1的方法，其中該焊料由低共熔材料構(gòu)成，該低共熔材料具有比在(e)中的焊接之后執(zhí)行的工藝的處理溫度高預(yù)定度數(shù)的熔點(diǎn)，在(b)中的電鍍工藝中形成的該焊料具有高縱橫比，并且該焊料通過(guò)被加熱到比該低共熔材料的熔點(diǎn)高的溫度下朝向該溝槽的側(cè)面變濕以在(e)中被焊接。
4.如權(quán)利要求1的方法，其中該焊接線和與其相應(yīng)的該溝槽被形成為環(huán)繞在該下襯底上形成的該半導(dǎo)體器件的周圍，使得通過(guò)(e)中的焊接來(lái)密封該半導(dǎo)體器件。
5.如權(quán)利要求1的方法，還包括形成穿過(guò)該上襯底的通孔，以使該半導(dǎo)體器件與外部電連接。
6.如權(quán)利要求5的方法，還包括在該通孔內(nèi)部形成第三UBM；和在與該上襯底中的通孔位置相應(yīng)的該下襯底部分上形成焊料。
7.如權(quán)利要求6的方法，其中(e)中的焊接還包括在焊接該上襯底和該下襯底焊接期間把該焊料嵌入到該通孔中并朝向該通孔的側(cè)面潤(rùn)濕該焊料。
8.如權(quán)利要求6的方法，還包括利用該通孔中的該第三UBM作為無(wú)電極電鍍的籽晶來(lái)執(zhí)行無(wú)電極電鍍，以便填滿該通孔。
9.一種MEMS器件封裝件，包括其上形成有MEMS器件的下襯底；和焊接到該下襯底以覆蓋該MEMS器件的上襯底，其中該上襯底包括沿著與該下襯底的焊接線在其接觸表面中形成的溝槽，該溝槽具有形成于其中的第一UBM；和在該接觸表面中形成的空腔，以使在該下襯底上的該MEMS器件被設(shè)置在其中；其中該下襯底包括在與該上襯底的溝槽相應(yīng)的位置上、沿著該焊接線形成在其接觸表面上的第二UBM；和焊料，形成在該第二UBM上，并通過(guò)加熱在該溝槽中熔化以焊接。
10.如權(quán)利要求9的MEMS器件封裝件，其中該上襯底還包括穿透其中而形成的通孔，使該MEMS器件與外部電連接。
11.如權(quán)利要求10的MEMS器件封裝件，其中該下襯底還包括在其上形成的、位于與該通孔相應(yīng)的位置上的第三UBM，和在該第三UBM上形成的焊料。
12.如權(quán)利要求11的MEMS器件封裝件，其中在該通孔內(nèi)形成第四UBM，通過(guò)加熱使形成在該第三UBM上的焊料朝向該通孔的側(cè)面變濕和焊接。
13.一種形成MEMS器件封裝件的方法，該封裝件包括其上形成有MEMS器件的下襯底和與下襯底結(jié)合以覆蓋該MEMS器件的上襯底，該方法包括a)形成穿過(guò)該上襯底的通孔，和沿著與該下襯底的焊接線在該上襯底的接觸表面中形成溝槽；b)分別在該通孔和該溝槽上形成第一UBM；c)在相應(yīng)于該通孔和該溝槽的各自位置的那部分下襯底上形成第二UBM；d)在該第二UBM上鍍敷具有預(yù)定厚度的焊料；e)分別把該焊料嵌入到該通孔和該溝槽中，以使該上襯底和該下襯底結(jié)合；和f)加熱結(jié)合的該上襯底和該下襯底以熔化和焊接該焊料。
14.如權(quán)利要求13的方法，還包括通過(guò)該通孔互連該MEMS器件；和利用該通孔的該第二UBM作為無(wú)電極電鍍的籽晶來(lái)執(zhí)行無(wú)電極電鍍，以便填滿該通孔。
15.如權(quán)利要求13的方法，其中該溝槽形成為具有使在(e)中該焊料完全嵌入到該溝槽內(nèi)的深度。
16.如權(quán)利要求13的方法，其中在(b)中，分別在該通孔和該溝槽上形成該第一UBM，以在(f)的焊接工藝中使得該焊料分別朝向該通孔和該溝槽的側(cè)面變濕。
17.如權(quán)利要求13的方法，其中形成在部分下襯底上的該第二UBM被形成為具有比該通孔和該溝槽的各自開(kāi)口大的寬度。
18.如權(quán)利要求13的方法，其中該焊料由低共熔材料構(gòu)成，該低共熔材料具有比在(f)的焊接工藝之后進(jìn)行的工藝的處理溫度高的熔點(diǎn)。
19.如權(quán)利要求18的方法，其中該焊料在(d)的電鍍工藝中被形成為具有高縱橫比。
20.如權(quán)利要求18的方法，其中該焊接工藝的加熱溫度比該焊料的低共熔溫度高。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種倒裝芯片半導(dǎo)體器件的側(cè)面焊接方法，其中可以獲得穩(wěn)固的焊接并對(duì)表面粗糙度不敏感，該方法包括在其上形成有半導(dǎo)體器件的下襯底的焊接線上形成UBM，在位于下襯底上的UBM上鍍敷焊料，在上襯底中形成溝槽以在相應(yīng)于焊料的位置的位置上與下襯底接觸并在溝槽中形成第二UBM，通過(guò)在溝槽中嵌入焊料把上襯底和下襯底結(jié)合到一起，和在比焊料熔點(diǎn)高的溫度下加熱上襯底和下襯底使朝向溝槽側(cè)面潤(rùn)濕焊料以把上襯底和下襯底焊接到一起。本發(fā)明還公開(kāi)一種MEMS器件封裝件和采用該側(cè)面焊接方法的封裝方法。
文檔編號(hào)H01L23/02GK1507023SQ20031012407
公開(kāi)日2004年6月23日 申請(qǐng)日期2003年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月14日
發(fā)明者李銀圣, 高秉天, 文彰烈, 全國(guó)鎮(zhèn) 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社