芯片晶圆及微机电系统的制作方法

本实用新型涉及微机电技术领域，尤其涉及一种芯片晶圆及微机电系统。

背景技术：

微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)芯片是集微传感器、微执行器、微机械结构、微电源微能源、信号处理和控制电路、高性能电子集成芯片、接口、通信等于一体的微型芯片，其广泛应用于高新技术产业。

通常，会设计专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)芯片来驱动MEMS芯片，形成微机电系统。

然而，现有的MEMS芯片的大小与ASIC芯片的大小并不适配，导致其不能实现晶圆级封装，现有的封装形式多数还是采用的是传统的WB等封装，MEMS芯片与ASIC芯片的堆叠后通过WB方式实现其封装。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术无法实现MEMS芯片与ASIC芯片晶圆级封装的技术问题，提供一种芯片晶圆及微机电系统。

本实用新型的技术方案提供一种芯片晶圆，包括芯片，所述芯片埋置在有机树脂层内，所述芯片的正面设有一层绝缘层，所述绝缘层与管脚对应的位置设置有盲孔，在所述有机树脂层的底部设有通过所述盲孔与所述管脚电连接的第一重布线层，在所述第一重布线层上设有第一钝化层，在所述有机树脂层的顶部设有穿透所述有机树脂层并与所述管脚连通的塑封料通孔，在所述塑封料通孔内填镀与所述第一重布线层电连接的通孔金属，在所述有机树脂层的顶部设有通过所述塑封料通孔内的所述通孔金属与所述第一重布线层电连接的第二重布线层，在所述第二重布线层上设有第二钝化层，在所述第一钝化层上设有与所述管脚电连接的凸块。

进一步的，所述凸块设置在所述有机树脂层的投影范围内。

进一步的，所述芯片为专用集成电路芯片或者微机电系统芯片。

进一步的，所述芯片为微机电系统芯片，所述微机电系统芯片埋置在所述有机树脂层内，并露出所述微机电系统芯片的功能区域。

本实用新型提供一种微机电系统，包括：采用扇出封装的专用集成电路芯片晶圆、采用扇入封装的微机电系统芯片晶圆，所述专用集成电路芯片晶圆上设有与专用集成电路管脚电连接的专用集成电路凸块，所述专用集成电路凸块与所述微机电系统芯片晶圆正面的微机电系统凸块电连接。

进一步的，所述专用集成电路芯片晶圆包括：所述专用集成电路芯片晶圆包括：专用集成电路芯片，所述专用集成电路芯片埋置在专用集成电路有机树脂层内，所述专用集成电路芯片的正面设有一层专用集成电路绝缘层，所述专用集成电路绝缘层与所述专用集成电路管脚对应的位置设置有专用集成电路盲孔，在所述专用集成电路有机树脂层的底部设有通过所述专用集成电路盲孔与所述专用集成电路管脚电连接的第一专用集成电路重布线层，在所述第一专用集成电路重布线层上设有第一专用集成电路钝化层，在所述专用集成电路有机树脂层的顶部设有穿透所述专用集成电路有机树脂层并与所述专用集成电路管脚连通的塑封料通孔，在所述专用集成电路塑封料通孔内填镀与所述第一专用集成电路重布线层电连接的专用集成电路通孔金属，在所述专用集成电路有机树脂层的顶部设有通过所述专用集成电路塑封料通孔内的所述专用集成电路通孔金属与所述第一专用集成电路重布线层电连接的第二专用集成电路重布线层，在所述第二专用集成电路重布线层上设有第二专用集成电路钝化层，在所述第一专用集成电路钝化层上设有与所述专用集成电路管脚电连接的专用集成电路凸块。

进一步的，所述微机电系统芯片晶圆包括：微机电系统芯片，所述微机电系统芯片上设有与所述专用集成电路凸块相对应的微机电系统凸块，所述微机电系统凸块与所述专用集成电路凸块电连接。

本实用新型提供一种微机电系统，包括：采用扇出封装的微机电系统芯片晶圆、采用扇入封装的专用集成电路芯片晶圆，所述微机电系统芯片晶圆上设有与微机电系统管脚电连接的微机电系统凸块，所述微机电系统凸块与所述专用集成电路芯片晶圆正面的专用集成电路凸块电连接。

进一步的，所述微机电系统芯片晶圆包括：微机电系统芯片，所述微机电系统芯片埋置在微机电系统有机树脂层内，所述微机电系统芯片的正面设有一层微机电系统绝缘层，所述微机电系统绝缘层与所述微机电系统管脚对应的位置设置有微机电系统盲孔，在所述微机电系统有机树脂层的底部设有通过所述微机电系统盲孔与所述微机电系统管脚电连接的第一微机电系统重布线层，在所述第一微机电系统重布线层上设有第一微机电系统钝化层，在所述微机电系统有机树脂层的顶部设有穿透所述微机电系统有机树脂层并与所述微机电系统管脚连通的微机电系统塑封料通孔，在所述微机电系统塑封料通孔内填镀与所述第一微机电系统重布线层电连接的微机电系统通孔金属，在所述微机电系统有机树脂层的顶部设有通过所述微机电系统塑封料通孔内的所述微机电系统通孔金属与所述第一微机电系统重布线层电连接的第二微机电系统重布线层，在所述第二微机电系统重布线层上设有第二微机电系统钝化层，在所述第一微机电系统钝化层上设有与所述微机电系统管脚电连接的微机电系统凸块。

进一步的，所述专用集成电路芯片晶圆包括：专用集成电路芯片，所述专用集成电路芯片上设有与所述微机电系统凸块相对应的专用集成电路凸块，所述专用集成电路凸块与所述微机电系统凸块电连接。

采用上述技术方案后，具有如下有益效果：本实用新型将ASIC芯片或者MEMS芯片通过扇出型封装形式，使其尺寸能够和MEMS芯片或者ASIC芯片晶圆实现晶圆级封装，通过其凸块(bump)焊接的方式通过MEMS芯片或者ASIC芯片的fan-in的方式引出到外界连接，从而可以通过晶圆级的封装实现MEMS芯片与ASIC芯片集成封装。由于采用晶圆级封装有效缩短了芯片之间以及与外界相连的路径，从而提高了系统的性能。从ASIC芯片的背面直接通过RDL引出到外界，从而可以保证ASIC芯片的高速信号的传输。

附图说明

参见附图，本实用新型的公开内容将变得更易理解。应当理解：这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本实用新型的保护范围构成限制。图中：

图1是本实用新型一实施例提供的一种芯片晶圆的结构示意图；

图2是本实用新型一实施例提供的一种专用集成电路芯片晶圆的结构示意图；

图3是本实用新型一实施例提供的一种微机电系统芯片晶圆的结构示意图；

图4是本实用新型一实施例提供的一种微机电系统的结构示意图；

图5是本实用新型另一实施例提供的一种微机电系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图来进一步说明本实用新型的具体实施方式。

容易理解，根据本实用新型的技术方案，在不变更本实用新型实质精神下，本领域的一般技术人员可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本实用新型的技术方案的示例性说明，而不应当视为本实用新型的全部或视为对实用新型技术方案的限定或限制。

在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。

实施例一

如图1所示，图1是本实用新型一实施例提供的一种芯片晶圆的结构示意图，包括芯片101，芯片101埋置在有机树脂层102内，芯片101的正面制作一层绝缘层103，绝缘层103与管脚104对应的位置设置有盲孔105，在有机树脂层102的底部设有通过盲孔105与管脚104电连接的第一重布线层106，在第一重布线层106上设有第一钝化层，在有机树脂层102的顶部设有穿透有机树脂层102并与管脚104连通的塑封料通孔107，在塑封料通孔107内填镀与第一重布线层106电连接的通孔金属，在有机树脂层102的顶部设有通过塑封料通孔107的通孔金属与第一重布线层106电连接的第二重布线层108，在第二重布线层108上设有第二钝化层，在第一钝化层上设有与管脚104电连接的凸块109。

具体的，芯片晶圆采用以下步骤进行封装而成：

步骤S11，临时贴片：将芯片101通过临时键合胶等按照其一定的位置精度正面朝下贴装到承载板上，该承载板的大小与要进行键合的芯片101的晶圆大小相同，材料可以为金属、硅(Si)、玻璃等材料；

步骤S12，塑封：通过相关设备将芯片101埋置到有机树脂层102内，该树脂可以为模顶(molding)胶，也可以为其他的相关的环氧、聚酰亚胺(Polyimide，PI)、苯并环丁烯(Benzocyclobutene，BCB)等树脂材料，材料的形态可以为液态、固态、膜状等，所使用的设备可以为塑封机、压膜机、高温压机等；

步骤S13，拆临时键合承载板：将承载板与已经埋置有芯片的圆片拆键合，从而将芯片101上的输入/输出(I/O)管脚(pad)104裸露出来，为进行下步的重布线层(Redistribution Layer，RDL)的制作做好准备；

步骤S14，RDL绝缘层制作：在芯片101的正面的圆片上面制作一层绝缘层103，同样该绝缘层103材料可以为有机树脂也可以为无机的材料，制作方法包含有喷涂、甩胶、压膜、气相沉积等；

步骤S15，RDL与芯片连接的盲孔制作：在芯片101pad对应的位置通过一定的工艺方法将绝缘层103去除形成盲孔105，该工艺方法可以为钻孔工艺、通过曝光显影工艺、也可以通过干法或湿法刻蚀工艺等方式制作；

步骤S16，RDL线路层制作：通过制作种子层、电镀、曝光、显影、蚀刻等工艺步骤实现芯片101上pad的第一重分布线路层106制作，并且在该线路层上面制作一层钝化层，用于保护RDL的线路；

步骤S17，塑封料通孔(TMV)制作：在有机树脂层102的顶部制作穿透埋置芯片的树脂层的TMV孔107；

步骤S18，TMV孔金属化及RDL层制作：在所制作的TMV孔107内填镀金属，另外在上层面制作上层的第二RDL层108，用于将芯片101以及IC芯片与外界的互连通道；

步骤S19，倒装焊工艺(Bumping)：在芯片101的I/O凸块相对应的位置通过倒装焊工艺制作与芯片相连接的微凸块(micro bump)109，该bump的材料可以为铜柱凸块(Copper pillar bump)等。

本实用新型提供的芯片晶圆，将ASIC芯片或者MEMS芯片通过扇出型封装形式，使其尺寸能够和MEMS芯片或者ASIC芯片晶圆实现晶圆级封装，通过其凸块(bump)焊接的方式通过MEMS芯片或者ASIC芯片的fan-in的方式引出到外界连接，从而可以通过晶圆级的封装实现MEMS芯片与ASIC芯片集成封装。由于采用晶圆级封装有效缩短了芯片之间以及与外界相连的路径，从而提高了系统的性能。从ASIC芯片的背面直接通过RDL引出到外界，从而可以保证ASIC芯片的高速信号的传输。

在其中一个实施例中，凸块109设置在有机树脂层102的投影范围内。

本实施例将凸块设置在有机树脂的投影范围内，使得在切割时能够在有机树脂范围内切割，不会影响到ASIC芯片或者MEMS芯片本身。

实施例二

如图2所示，图2是本实用新型一实施例提供的一种专用集成电路芯片晶圆的结构示意图，包括专用集成电路芯片201，专用集成电路芯片201埋置在专用集成电路有机树脂层202内，专用集成电路芯片201的正面设有一层专用集成电路绝缘层203，专用集成电路绝缘层203与专用集成电路管脚204对应的位置设置有专用集成电路盲孔205，在专用集成电路有机树脂层202的底部设有通过专用集成电路盲孔205与专用集成电路管脚204电连接的第一专用集成电路重布线层206，在第一专用集成电路重布线层206上设有第一专用集成电路钝化层，在专用集成电路有机树脂层202的顶部设有穿透专用集成电路有机树脂层202并与专用集成电路管脚204连通的专用集成电路塑封料通孔207，在专用集成电路塑封料通孔207内填镀与第一专用集成电路重布线层206电连接的专用集成电路通孔金属，在专用集成电路有机树脂层202的顶部设有通过专用集成电路塑封料通孔207内的专用集成电路通孔金属与第一专用集成电路重布线层206电连接的第二专用集成电路重布线层208，在第二专用集成电路重布线层208上设有第二专用集成电路钝化层，在第一专用集成电路钝化层上设有与专用集成电路管脚204电连接的专用集成电路凸块209。

本实用新型提供的专用集成电路芯片晶圆，将ASIC芯片通过扇出型封装形式，使其尺寸能够和MEMS芯片晶圆实现晶圆级封装，通过其凸块(bump)焊接的方式通过MEMS芯片的fan-in的方式引出到外界连接，从而可以通过晶圆级的封装实现MEMS芯片与ASIC芯片集成封装。由于采用晶圆级封装有效缩短了芯片之间以及与外界相连的路径，从而提高了系统的性能。从ASIC芯片的背面直接通过RDL引出到外界，从而可以保证ASIC芯片的高速信号的传输。

实施例三

如图3所示，图3是本实用新型一实施例提供的一种微机电系统芯片晶圆的结构示意图，包括微机电系统芯片301，微机电系统芯片301埋置在微机电系统有机树脂层302内，微机电系统芯片301的正面制作一层微机电系统绝缘层303，微机电系统绝缘层303与微机电系统管脚304对应的位置设置有微机电系统盲孔305，在微机电系统有机树脂层302的底部设有通过微机电系统盲孔305与微机电系统管脚304电连接的第一微机电系统重布线层306，在第一微机电系统重布线层306上设有第一微机电系统钝化层，在微机电系统有机树脂层302的顶部设有穿透微机电系统有机树脂层302并与微机电系统管脚304连通的微机电系统塑封料通孔307，在微机电系统塑封料通孔307内填镀与第一微机电系统重布线层306电连接的微机电系统通孔金属，在微机电系统有机树脂层302的顶部设有通过微机电系统塑封料通孔307内的微机电系统通孔金属与第一微机电系统重布线层306电连接的第二微机电系统重布线层308，在第二微机电系统重布线层308上设有第二微机电系统钝化层，在第一微机电系统钝化层上设有与微机电系统管脚304电连接的微机电系统凸块309。

本实用新型提供的微机电系统芯片晶圆，将MEMS芯片通过扇出型封装形式，使其尺寸能够和ASIC芯片晶圆实现晶圆级封装，通过其凸块(bump)焊接的方式通过ASIC芯片的fan-in的方式引出到外界连接，从而可以通过晶圆级的封装实现MEMS芯片与ASIC芯片集成封装。由于采用晶圆级封装有效缩短了芯片之间以及与外界相连的路径，从而提高了系统的性能。从ASIC芯片的背面直接通过RDL引出到外界，从而可以保证ASIC芯片的高速信号的传输。

在其中一个实施例中，微机电系统芯片301埋置在微机电系统有机树脂层302内，并露出微机电系统芯片301的功能区域310。

本实施例将微机电系统芯片的功能区域露出，从而便于MEMS芯片与外界交流。

实施例四

如图4所示，图4是本实用新型一实施例提供的一种微机电系统的结构示意图，包括：采用扇出封装的专用集成电路芯片晶圆2、采用扇入封装的微机电系统芯片晶圆3，专用集成电路芯片晶圆2上设有与专用集成电路管脚204电连接的专用集成电路凸块209，专用集成电路凸块209与微机电系统芯片晶圆3正面的微机电系统凸块309电连接。

本实用新型提供的微机电系统结构，将ASIC芯片通过扇出型封装形式，使其尺寸能够和MEMS芯片晶圆实现晶圆级封装，通过其凸块(bump)焊接的方式通过MEMS芯片的fan-in的方式引出到外界连接，从而可以通过晶圆级的封装实现MEMS芯片与ASIC芯片集成封装。由于采用晶圆级封装有效缩短了芯片之间以及与外界相连的路径，从而提高了系统的性能。从ASIC芯片的背面直接通过RDL引出到外界，从而可以保证ASIC芯片的高速信号的传输。

在其中一个实施例中，专用集成电路芯片晶圆2包括：专用集成电路芯片201，专用集成电路芯片201埋置在专用集成电路有机树脂层202内，专用集成电路芯片201的正面制作一层专用集成电路绝缘层203，专用集成电路绝缘层203与专用集成电路管脚204对应的位置设置有专用集成电路盲孔205，在专用集成电路有机树脂层202的底部设有通过专用集成电路盲孔205与专用集成电路管脚204电连接的第一专用集成电路重布线层206，在第一专用集成电路重布线层206上设有第一专用集成电路钝化层，在专用集成电路有机树脂层202的顶部设有穿透专用集成电路有机树脂层202并与专用集成电路管脚204连通的塑封料通孔207，在专用集成电路塑封料通孔207内填镀与第一专用集成电路重布线层206电连接的专用集成电路通孔金属，在专用集成电路有机树脂层202的顶部设有通过专用集成电路塑封料通孔207内的专用集成电路通孔金属与第一专用集成电路重布线层206电连接的第二专用集成电路重布线层208，在第二专用集成电路重布线层208上设有第二专用集成电路钝化层，在第一专用集成电路钝化层上设有与专用集成电路管脚204电连接的专用集成电路凸块209。

本实施例的ASIC芯片为扇出型封装结构，使其尺寸能够和MEMS芯片的晶圆实现晶圆级封装。

在其中一个实施例中，微机电系统芯片晶圆3包括：微机电系统芯片301，微机电系统芯片301上设有与专用集成电路凸块209相对应的微机电系统凸块309，微机电系统凸块309与专用集成电路凸块209电连接。

本实施例的MEMS芯片为扇入型封装结构，通过在MEMS芯片上设置微机电系统凸块，使MEMS芯片晶圆能够与ASIC芯片晶圆实现晶圆级封装。

实施例五

如图5所示，图5是本实用新型另一实施例提供的一种微机电系统的结构示意图，包括：采用扇出封装的微机电系统芯片晶圆3、采用扇入封装的专用集成电路芯片晶圆2，微机电系统芯片晶圆3上设有与微机电系统管脚304电连接的微机电系统凸块309，微机电系统凸块309与专用集成电路芯片晶圆2正面的专用集成电路凸块209电连接。

本实用新型提供的微机电系统，将MEMS芯片通过扇出型封装形式，使其尺寸能够和ASIC芯片晶圆实现晶圆级封装，通过其凸块(bump)焊接的方式通过ASIC芯片的fan-in的方式引出到外界连接，从而可以通过晶圆级的封装实现MEMS芯片与ASIC芯片集成封装。由于采用晶圆级封装有效缩短了芯片之间以及与外界相连的路径，从而提高了系统的性能。从ASIC芯片的背面直接通过RDL引出到外界，从而可以保证ASIC芯片的高速信号的传输。

在其中一个实施例中，微机电系统芯片晶圆3包括：微机电系统芯片301，微机电系统芯片301埋置在微机电系统有机树脂层302内，微机电系统芯片301的正面制作一层微机电系统绝缘层303，微机电系统绝缘层303与微机电系统管脚304对应的位置设置有微机电系统盲孔305，在微机电系统有机树脂层302的底部设有通过微机电系统盲孔305与微机电系统管脚304电连接的第一微机电系统重布线层306，在第一微机电系统重布线层306上设有第一微机电系统钝化层，在微机电系统有机树脂层302的顶部设有穿透微机电系统有机树脂层302并与微机电系统管脚304连通的微机电系统塑封料通孔307，在微机电系统塑封料通孔307内填镀与第一微机电系统重布线层306电连接的微机电系统通孔金属，在微机电系统有机树脂层302的顶部设有通过微机电系统塑封料通孔307内的微机电系统通孔金属与第一微机电系统重布线层306电连接的第二微机电系统重布线层308，在第二微机电系统重布线层308上设有第二微机电系统钝化层，在第一微机电系统钝化层上设有与微机电系统管脚304电连接的微机电系统凸块309。

本实施例的MEMS芯片为扇出型封装结构，使其尺寸能够和ASIC芯片晶圆实现晶圆级封装。

在其中一个实施例中，专用集成电路芯片晶圆2包括：专用集成电路芯片201，专用集成电路芯片201上设有与微机电系统凸块309相对应的专用集成电路凸块209，专用集成电路凸块209与微机电系统凸块309电连接。

本实施例的ASIC芯片为扇入型封装结构，通过在ASIC芯片上设置专用集成电路凸块，使MEMS芯片晶圆能够与ASIC芯片晶圆实现晶圆级封装。

以上所述的仅是本实用新型的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本实用新型原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本实用新型的保护范围。