技術領域

下面的描述涉及一種晶圓級封裝件及其制造方法。

背景技術：

隨著近來半導體元件小型化的趨勢，已增加了對于晶圓級封裝技術的興趣。晶圓級封裝技術指的是如下半導體封裝技術：其與從晶圓分離芯片且封裝從晶圓切除的獨立芯片的現(xiàn)有技術方案不同，該半導體封裝技術涉及封裝芯片未分離的晶圓。在晶圓級封裝方法中，可以在晶圓的封裝之后切割獨立的芯片。

制造半導體裝置大體上涉及四個單獨的步驟，包括電路設計步驟、晶圓加工步驟、組裝步驟以及測試步驟。在這些步驟中，組裝步驟涉及配線連接步驟和封裝步驟。這些步驟涉及從已完成加工的晶圓切除獨立芯片、將各獨立芯片附著到小型電路板、連接配線以及隨后利用塑料封裝件覆蓋小型電路板的技術方案。

然而，在晶圓級封裝技術方案中，不是將作為封裝材料的塑料施加于獨立芯片、連接配線且再施加絕緣材料，而是通過在晶圓上涂覆感光絕緣材料的簡單工序來進行封裝步驟。

當應用如上所述的封裝技術時，諸如配線連接步驟和塑料封裝步驟等的半導體組裝步驟被縮短了。另外，不需要在現(xiàn)有技術中已用于組裝半導體的塑料封裝材料、電路板、配線連接用配線等，使得可以顯著地減少制造成本。

技術實現(xiàn)要素：

提供本發(fā)明內(nèi)容用于以簡化形式介紹在下面的具體實施方式中進一步描 述的發(fā)明構思的選擇。本發(fā)明內(nèi)容并不意在確定所要求保護的主題的關鍵特征或必要技術特征，也不意在用于幫助決定所要求保護的主題的范圍。

在一個總體方面，一種晶圓級封裝件，包括：晶圓構件，具有設置了電路元件的內(nèi)腔；元件壁構件，設置在晶圓構件的內(nèi)表面上且包圍設置了所述電路元件的元件部分；以及間隙壁構件，布置在所述元件壁構件的外表面上且將所述元件部分之間的空間劃分成間隙部分。

所述晶圓構件可包括蓋晶圓和裝置晶圓，該裝置晶圓結合到所述蓋晶圓以形成所述內(nèi)腔，所述間隙壁構件可從所述蓋晶圓和所述裝置晶圓中的至少一者的內(nèi)表面突出。

所述間隙壁構件可從所述晶圓構件的內(nèi)表面突出且可形成臺階形狀。

所述間隙壁構件可從所述晶圓構件的內(nèi)表面突出且可形成漸縮形狀。

包圍所述電路元件的所述元件壁構件可以具有棱柱形狀(prismatic shape)。

所述電路元件可設置于相應的元件部分中，相應的電路元件可連接到所述元件壁構件。

所述電路元件中的至少一者可與體聲波(BAW)諧振器對應。

在另一總體方面，一種晶圓級封裝件的制造方法，涉及：通過形成元件壁構件和間隙壁構件來制造裝置晶圓和蓋晶圓，所述元件壁構件形成包圍電路元件的元件部分的邊界，所述間隙壁構件設置在所述元件壁構件的外表面上以封閉所述元件部分之間的空間中的間隙部分；以及利用接合材料使所述裝置晶圓和所述蓋晶圓彼此接合，使得所述電路元件設置在所述裝置晶圓和所述蓋晶圓的組合結構的內(nèi)側。

該方法的總體方面還涉及沿著所述間隙部分切割所述裝置晶圓和所述蓋晶圓。

在另一總體方面，一種晶圓級封裝件，包括：第一晶圓和第二晶圓，這兩者之間具有空間；第一壁構件，其將所述空間的一部分指定為元件部分，所述元件部分包括一個或更多個電路元件；以及第二壁構件，其將所述空間的在所述元件部分外側的部分劃分成間隙部分。

所述空間的在所述元件部分外側的所述部分可包括在未設置電路元件的第一晶圓上的間隙區(qū)域。

所述第一壁構件可氣密地密封每個元件部分，所述第二壁構件可以密封 每個間隙部分。

所述第一壁構件的至少一部分和所述第二壁構件的至少一部分可與所述第一晶圓或者所述第二晶圓形成為一體。

所述第一壁構件的第一部分和所述第二壁構件的第一部分可形成為從所述第二晶圓突出。所述第一壁構件的第二部分和所述第二壁構件的第二部分可形成為從所述第一晶圓突出。所述第一壁構件的第一部分可接合于所述第一壁構件的第二部分以密封所述元件部分，所述第二壁構件的第一部分可接合于所述第二壁構件的第二部分以密封所述間隙部分。

根據(jù)下面的具體實施方式、附圖和權利要求，其他特征和方面將變得顯而易見。

附圖說明

圖1包括晶圓級封裝件的視圖。

圖2包括根據(jù)本公開的晶圓級封裝件的示例的平面圖和該晶圓級封裝件的內(nèi)側部分的平面圖。

圖3是晶圓級封裝件的示例的內(nèi)側部分的平面圖。

圖4至圖6是示出晶圓級封裝件的示例中的間隙壁構件的側視圖。

圖7是示出晶圓級封裝件的示例中的元件壁構件的側視圖。

在所有的附圖和具體實施方式中，相同的附圖標記指示相同的元件。附圖可不按照比例繪制，為了清楚、說明及簡潔起見，附圖中的元件的相對尺寸、比例和描繪可以被夸大。

具體實施方式

提供以下具體實施方式以幫助讀者獲得對這里所描述的方法、裝置和/或系統(tǒng)的全面理解。然而，這里所描述的方法、裝置和/或系統(tǒng)的各種變換、修改及等同物對于本領域的普通技術人員將是顯而易見的。這里所描述的操作順序僅僅是示例，其并不限于這里所闡述的順序，而是除了必須以特定順序發(fā)生的操作之外，可作出對本領域的普通技術人員將是顯而易見的改變。此外，為了提高清楚性和簡潔性，可省略對于本領域的普通技術人員來說公知的功能和結構的描述。

這里所描述的特征可以以不同的形式實施，并且將不被解釋為被這里所 描述的示例所限制。更確切的說，已經(jīng)提供了這里所描述的示例，以使本公開將是徹底的和完整的，并將本公開的全部范圍傳達給本領域的普通技術人員。

遍及說明書，將理解的是，當諸如層、區(qū)域或晶圓(基板)等的元件稱為“位于”另一元件“上”、“連接到”另一元件或“結合到”另一元件時，該元件可以直接“位于”其他元件“上”、“連接到”其他元件或“結合到”其他元件，或者可存在介于兩者之間的其他元件。相比之下，當元件稱為“直接位于”另一元件“上”、“直接連接到”另一元件或“直接結合到”另一元件時，可能不存在介于兩者之間的元件或層。相同的附圖標記指代相同的元件。如這里所使用地，術語“和/或”包括一個或更多個相關聯(lián)列出的術語的任意組合或所有組合。

將清楚的是，盡管可在這里使用術語第一、第二、第三等來描述各種構件、組件、區(qū)域、層和/或部分，但是這些構件、組件、區(qū)域、層和/或部分不應當受這些術語的限制。這些術語僅僅用于將一個構件、組件、區(qū)域、層或部分與另一構件、組件、區(qū)域、層或部分區(qū)分開。因而，在不脫離示例性實施例的教導的情況下，以下論述的第一構件、組件、區(qū)域、層或部分可以被稱為第二構件、組件、區(qū)域、層或部分。

為了容易描述以描述如圖所示的一個元件相對于其他(多個)元件的關系，這里可以使用諸如“在…上方”、“上”、“在…下方”以及“下”等的空間相關術語。將理解的是，空間相對術語意圖包含除了圖中所示的方位以外裝置在使用或操作中的不同方位。例如，如果圖中的裝置顛倒，則描述為“在”其他元件或特征“上方”或“上”的元件于是將被定位為“在”其他元件或特征“下方”或“下”。因而，術語“在…上方”可根據(jù)圖中的特定方向包括上方和下方兩種方位。裝置可被另外定位(旋轉90度或處于其他方位)且可對這里使用的空間相關描述做出相應解釋。

這里使用的術語僅用于描述特定實施例且不意圖限制本發(fā)明。如這里所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復數(shù)形式。此外，還將理解的是，在說明書中所使用的術語“包括”和/或“包含”指定存在所陳述的特征、整數(shù)、步驟、操作、構件、元件和/或其的組，但是不排除存在或添加一個或更多個其他特征、整數(shù)、步驟、操作、構件、元件和/或其的組。

以下，將參照示圖描述各種實施例。在附圖中，例如，由于制造技術和/或公差，可估計所示的形狀的變型。因而，以下描述不應被理解為局限于這里所示的區(qū)域的形狀，而是例如應當理解為包括制造中所產(chǎn)生的形狀的變化。以下實施例還可由它們中的一個或組合構成。

以下描述的內(nèi)容可具有各種構造，且僅提出這里所需的構造，但是不限于此。

如上所述，晶圓級封裝技術涉及封裝仍作為晶圓的一部分的半導體裝置或集成電路。然而，參照圖1，當在晶圓上執(zhí)行晶圓級封裝方法時，在封裝方案的各步驟期間可能產(chǎn)生異物(foreign object)w。例如，可能在形成通孔的步驟、布置配線的步驟等期間產(chǎn)生異物w。如上所述產(chǎn)生的異物w會損壞設置于晶圓構件10’的內(nèi)側部分(internal portion)的電路元件，由此產(chǎn)生有缺陷的產(chǎn)品，其中如圖1所示，蓋晶圓11’和裝置晶圓12’通過被引入到該晶圓構件10’的內(nèi)側部分而被粘合(bonded)并結合到晶圓構件10’。

因為對于異物w在晶圓構件10’的內(nèi)側部分中的引入而言不存在屏障

(obstacle)，所以異物w可能移動到晶圓構件10’的內(nèi)側部分。因此，一旦異物w被引入到晶圓構件10’中，晶圓構件10’的內(nèi)側部分的電路元件被損壞，使得得到了有缺陷的產(chǎn)品。

因此，企圖尋找一種提高產(chǎn)品可靠性和產(chǎn)量的晶圓級封裝件的制造方法。

在本公開中提出晶圓級封裝件及其制造方法的各種示例，從而即使在異物w被引入到晶圓構件10的情況下，也可防止晶圓構件10的內(nèi)側部分的電路元件E被損壞。

根據(jù)晶圓級封裝件及其制造方法的一個示例，可設置間隙壁構件30。因此，即使在異物w產(chǎn)生于晶圓構件10中或被引入到晶圓構件10的內(nèi)側部分的情況下，異物w僅可能到達一些區(qū)域，而不會進入晶圓構件10的其他區(qū)域。結果，可防止異物w由于移動通過整個晶圓構件10而污染大部分晶圓構件10的情形。

圖2和圖3示出了根據(jù)一個實施例的晶圓級封裝件的內(nèi)側部分的平面圖。參照圖2和圖3，晶圓級封裝件包括：晶圓構件10，其包括設置于晶圓構件10的內(nèi)腔的電路元件E；元件壁構件20，設置在晶圓構件10的內(nèi)表面上且包圍元件部分ES中的電路元件E。在該示例中，元件壁構件20將晶圓構件10劃分成多個元件部分ES。電路元件E設置于多個元件部分ES中。晶圓級 封裝件還包括間隙壁構件30，其設置在元件壁構件20的外表面22上且封閉多個間隙部分GS，該間隙壁構件30劃分在多個元件部分ES之間的空間。

如上所述，圖示的晶圓級封裝件包括晶圓構件10、元件壁構件20以及間隙壁構件30，從而防止當異物w被引入到晶圓構件10或在晶圓構件10的內(nèi)側部分產(chǎn)生異物w時異物w自由地移動到晶圓構件10的內(nèi)側部分。

晶圓構件10可用于封裝該晶圓構件10的內(nèi)側部分中的電路元件E。為此，晶圓構件10可包括裝置晶圓12、蓋晶圓11等。

換言之，晶圓構件10可包括：裝置晶圓12，其包括設置于該裝置晶圓12的上表面上的元件部分ES且包括電路元件E；蓋晶圓11；接合材料B，其使裝置晶圓12和蓋晶圓11彼此接合且密封；吸氣劑(getter)；過孔(vias)，其在貫通蓋晶圓11的狀態(tài)下電連接到元件部分ES；各自的外墊(external pad)，其用于過孔的外部電連接，等等。

在該示例中，裝置晶圓12包括多個元件部分ES和設置于裝置晶圓12的上表面的一個或更多個內(nèi)墊(internal pad)，其中，元件部分ES需要密封由叉指換能器(inter-digital transducer)(IDT)電極形成的電路元件E等，一個或更多個內(nèi)墊電連接到元件部分ES的電路元件E。

根據(jù)一個示例，電路元件E可以是體聲波(BAW)諧振器、表面聲波(SAW)諧振器、微機電系統(tǒng)(MEMS)元件等。

晶圓級封裝件的電路元件E可以例如是體聲波(BAW)諧振器。

接合材料B可以是苯并環(huán)丁烯(BCB)、干膜樹脂(DFR)、環(huán)氧樹脂(epoxy)、諸如熱固性聚合物的聚合物或金屬。

蓋晶圓11通過為聚合物的接合材料B接合到裝置晶圓12，且可包括吸氣劑，吸氣劑設置在蓋晶圓11的下表面上，以與裝置晶圓12的元件部分ES對應且由鋇、鎂、鋯、紅磷以及鈦中的任一者形成，由此防止?jié)駳馕盏皆星曳乐巩愇飛滲透到元件中。

過孔可在貫通蓋晶圓11的同時連接到設置在裝置晶圓12的上表面上的內(nèi)墊，且連接到設置在蓋晶圓11的上表面上的外墊，以從與多個內(nèi)墊電連接的元件部分ES的電路元件E獲得電信號或者將電力(power)施加到元件部分ES的電路元件。

元件壁構件20可用于包圍設置了電路元件E的元件部分ES。

元件壁構件20的外側部分可具有與元件部分ES相關的閉合的彎曲形狀， 諸如圓形、四邊形等，元件壁構件20的除了元件壁構件20的外側部分以外的內(nèi)側部分可包圍各自的過孔。

元件壁構件20的包圍電路元件E的部分可形成為棱柱形狀(prismatic shape)，從而可形成更多的元件區(qū)域，由此可提高電路元件E的集成度。

換言之，晶圓級封裝件的元件壁構件20的包圍電路元件E的部分可具有棱柱形狀。

在該示例中，多個電路元件E設置于晶圓級封裝件的各元件部分ES中。相應的電路元件E可連接到元件壁構件20。

間隙壁構件30可用于封閉間隙部分GS，該間隙部分GS設置為由元件壁構件20封閉的元件部分ES之間的空間。

因為間隙壁構件30針對晶圓構件10的內(nèi)側部分中的異物w在晶圓構件10的內(nèi)側周圍移動而用作屏障，所以間隙壁構件30可以進一步防止被異物w污染。

換言之，通過設置間隙壁構件30，能夠顯著的減少電路元件E由于異物w引起的缺陷率。

原因在于僅使異物w被引入的區(qū)域或產(chǎn)生異物的區(qū)域中的電路元件E被損壞，使得僅在上述區(qū)域的電路元件E中發(fā)生缺陷，且防止異物w引入除上述區(qū)域以外的區(qū)域中。

為此，間隙壁構件30設置在間隙部分GS中。例如，間隙壁構件30可結合到元件壁構件20的外表面22，該元件壁構件20的外表面22為與元件壁構件20的設置了電路元件E的內(nèi)壁表面21相反的表面。

另外，間隙壁構件30可將多個元件部分ES的元件壁構件20的外表面22彼此連接，由此封閉間隙部分GS。

另外，如下參照圖4至圖6所描述的，間隙壁構件30可從晶圓構件10的內(nèi)表面突出。

圖4至圖6是示出在晶圓級封裝件的另一示例中的間隙壁構件30的示例的側視圖。圖4示出間隙壁構件30具有臺階形狀的示例，圖5示出間隙壁構件30具有漸縮形狀(tapered shape)的示例。圖6示出間隙壁構件30僅在蓋晶圓11和裝置晶圓12中的一個上突出的示例。

參照圖4至圖6，晶圓級封裝件的晶圓構件10包括設置在一側的蓋晶圓11和結合到蓋晶圓11以形成內(nèi)腔的裝置晶圓12。晶圓構件10還包括從蓋晶 圓11和裝置晶圓12中的至少一者的內(nèi)表面突出的間隙壁構件30。

換言之，間隙壁構件30可從晶圓構件10的內(nèi)表面突出，由此封閉間隙部分GS。

突出到間隙部分GS的空間中的間隙壁構件30可形成臺階形狀、漸縮形狀等。

圖4與沿著圖3的線L截取的截面圖對應，圖7示出間隙部分GS沿著圖3的線M的截面圖。參照圖4，晶圓級封裝件的間隙壁構件30從晶圓構件10的內(nèi)表面突出，且形成臺階形狀。

如上所述，間隙壁構件30可以呈臺階形狀突出，由此可容易地制造間隙壁構件30。

參照圖5，晶圓級封裝件的間隙壁構件30從晶圓構件10的內(nèi)表面突出，且形成漸縮形狀。

如上所述，間隙壁構件30可以呈漸縮形狀突出，從而減少由于與異物w碰撞產(chǎn)生的沖擊能量，使得可減少由于異物w引起的間隙壁構件30的損壞，由此防止異物w的進一步擴散。

另外，參照圖4和圖5，間隙壁構件30從蓋晶圓11和裝置晶圓12兩者突出且通過在間隙壁構件30的彼此對應的接合表面上的接合材料B而彼此結合。然而，間隙壁夠件30的布置不限于此。在圖6所示的另一示例中，間隙壁構件30僅從蓋晶圓11和裝置晶圓12中的一者突出且通過接合材料B而被結合到設置在另一側的蓋晶圓11和裝置晶圓12。

在該示例中，因為間隙壁構件30僅形成在蓋晶圓11和裝置晶圓12中的一者上，所以可減少用于形成間隙壁構件30所需的時間，可簡化形成間隙壁構件30的步驟。

另外，根據(jù)另一示例，可提出晶圓級封裝件的制造方法。

參照圖6，晶圓級封裝件的制造方法的示例涉及通過形成元件壁構件20且形成從裝置晶圓12、蓋晶圓11或兩者的內(nèi)表面突出的間隙壁構件30來制造裝置晶圓12和蓋晶圓11。在該示例中，元件壁構件20包圍包括電路元件E的元件部分ES，間隙壁構件30設置在元件壁構件20的外表面22上，以封閉為元件部分ES之間的空間的間隙部分GS。該方法還涉及通過接合材料B使裝置晶圓12和蓋晶圓11彼此接合，使得電路元件E設置在其內(nèi)側部分中。

另外，根據(jù)另一示例，晶圓級封裝件的制造方法還包括沿著間隙部分GS切割裝置晶圓12和蓋晶圓11。

在裝置晶圓12和蓋晶圓11的制造過程中，元件壁構件20和間隙壁構件30可被設置使得它們以預設計的圖案布置在晶圓構件10中。

另外，在裝置晶圓12和蓋晶圓11彼此接合的過程中，裝置晶圓12包括電連接到電路元件E和元件部分ES的一個或更多個內(nèi)墊，該電路元件E和元件部分ES設置在裝置晶圓12的上表面。蓋晶圓11包括安裝在其下表面的、與元件部分ES對應的吸氣劑，蓋晶圓11可通過諸如聚合物等的接合材料B而與裝置晶圓12彼此接合。蓋晶圓11和裝置晶圓12之間的接合材料B可硬化，由此密封元件部分ES的電路元件。

設置在裝置晶圓12的上表面的元件部分ES的電路元件E可以例如為由IDT電極形成的BAW諧振器，其中該元件部分ES的電路元件E需要在它們被密封的狀態(tài)下安裝。另外，元件部分ES的BAW諧振器可分別電連接到一個或更多個內(nèi)墊。

在裝置晶圓12和蓋晶圓11彼此接合的過程中，當裝置晶圓12和蓋晶圓11通過諸如聚合物等的接合材料B彼此接合時，接合材料B可以為苯并環(huán)丁烯(BCB)、干膜樹脂(DFR)、環(huán)氧樹脂、諸如熱固性聚合物的聚合物或金屬等。

另外，可通過使用在蓋晶圓11的下表面設置的吸氣劑來防止由于在裝置晶圓12和蓋晶圓11彼此接合的過程中產(chǎn)生的濕氣或異物w而對元件部分ES的BAW諧振器造成的污染。

在裝置晶圓12和蓋晶圓11通過接合材料B彼此接合之后，可在蓋晶圓11的上表面圖案化形成第一光阻圖案(first photo-resist pattern)。另外，通孔可通過刻蝕形成且可分別連接到內(nèi)墊。

另外，作為形成通孔的刻蝕步驟(etching process)，可執(zhí)行濕法刻蝕或干法刻蝕。根據(jù)一個實施例，可執(zhí)行使用光阻圖案的濕法刻蝕，以形成貫通蓋晶圓11和接合材料B至內(nèi)墊的通孔。可選地，可以進行諸如反應離子刻蝕(RIE)等的干法刻蝕，以形成貫通蓋晶圓11和接合材料B至內(nèi)墊的通孔。

在使用第一光阻圖案形成通孔之后，可通過物理氣相沉積(PVD)方法利用金屬充填通孔，且可執(zhí)行化學機械拋光(CMP)處理，以使充填在通孔中的金屬和蓋晶圓11的上表面平整，由此形成過孔。

例如，在形成過孔的PVD方法(例如，濺射法)中，可沉積諸如Al、Cu等的導電金屬，由此被充填在暴露于內(nèi)墊的通孔中。

在執(zhí)行CMP處理以形成多個平整的過孔之后，光阻劑可在蓋晶圓11的上表面圖案化，以形成第二光阻圖案。分別連接到過孔的外墊可通過這些第二光阻圖案形成。

在第二光阻圖案如上所述地形成之后，導電金屬可通過PVD方法沉積在第二光阻圖案之間，并且可執(zhí)行CMP處理，以使蓋晶圓1的上表面平整。

在導電金屬沉積在第二光阻圖案之間且執(zhí)行CMP處理之后，可執(zhí)行去除第二光阻圖案的灰化處理且清潔處理，以在蓋晶圓11的上表面形成外墊。

另外，在外墊形成在蓋晶圓11的上表面上之后，可沿著線L切割裝置晶圓12和蓋晶圓11，從而使在密封了元件部分ES的BAW諧振器的封裝件單元中的元件部分ES的BAW諧振器分離。

換言之，可沿著間隙部分切割裝置晶圓12和蓋晶圓11，由此提供由接合材料B密封的元件部分ES的BAW諧振器。

即使在如上所述的制造晶圓級封裝件的過程中異物w被引入到設置了電路元件E的蓋晶圓11和裝置晶圓12之間的空間，也可通過間隙壁構件30阻擋異物w的移動，使得由于異物w而損壞電路元件E的區(qū)域可被限制為引入了異物w的區(qū)域。

如上所述，在晶圓級封裝件及其制造方法中，可設置間隙壁構件。

因此，即使異物w被引入到晶圓構件中或產(chǎn)生于晶圓構件的內(nèi)側部分，異物也可僅在一些區(qū)域內(nèi)周圍移動，使得可防止異物w移動通過整個晶圓構件而對晶圓構件的其他部分造成損壞的可能性。

因此，可限制晶圓構件的電路元件變成有缺陷產(chǎn)品的區(qū)域，使得在生產(chǎn)電路元件產(chǎn)品中的缺陷率可減少。

此外，第一晶圓為裝置晶圓，第二晶圓為蓋晶圓。

雖然本公開包括具體示例，但對本領域的普通技術人員將顯而易見的是，在不脫離權利要求及其等同物的精神及范圍的情況下，可在這些示例中作出形式和細節(jié)上的各種變化。這里所描述的示例將僅僅被理解為描述性意義，而非出于限制的目的。在每個示例中的特征或方面的描述將被理解為可適用于其他示例中的類似的特征或方面。如果按照不同的順序執(zhí)行描述的技術，和/或如果按照不同的形式組合和/或通過其他組件或它們的等同物替換或增 添描述的系統(tǒng)、架構、裝置或電路中的組件，則可獲得合適的結果。因此，本公開的范圍并不通過具體實施方式限定而是通過權利要求及其等同物限定，權利要求及其等同物的范圍之內(nèi)的全部變換將被理解為包括在本公開中。