一种用于晶圆的空腔封装方法、空腔结构及晶圆与流程

1.本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种用于晶圆的空腔封装方法、空腔结构及晶圆。


背景技术：

2.射频前端模块需要持续提升芯片密度、实现更为复杂的功能，以满足客户侧日益丰富的应用需求，其关键难点是射频分立器件的集成。有些射频分立器件需要搭建空腔才能正常工作，因此，空腔形成工艺是影响射频分立器件集成射频模组尺寸、成本、性能等关键指标的决定因素。
3.传统的空腔搭建方法的步骤包括：采用贴膜机在晶圆上贴膜；撕去膜上的pet保护层；曝光显影得到支撑层；在支撑层上构建上盖层，得到空腔。
4.上述贴膜中涉及的膜通常具有预定厚度，依此得到的支撑层的厚度与膜的厚度相同，但在实际使用中，不同情况下，对支撑层的厚度的要求并不相同，并且膜与晶圆之间的结合力较差，导致搭建的腔体的密封性不足，而使得封装后的芯片质量难以得到保证。
5.因此，亟需提出一种新的空腔搭建方法，以解决上述问题。


技术实现要素：

6.为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于晶圆的空腔封装方法、空腔结构及晶圆。
7.本发明提供了如下方案：
8.第一方面，提供了一种用于晶圆的空腔封装方法，包括：
9.提供晶圆，所述晶圆的至少一个表面上预留有空腔搭建区；
10.在所述空腔搭建区设置预设厚度的支撑层材料；
11.依据预先设定的支撑层尺寸去除多余的支撑层材料得到支撑层；
12.在所述支撑层的顶部覆盖上盖层；
13.去除伸出于所述支撑层外的上盖层形成空腔。
14.可选地，所述在所述空腔搭建区设置预设厚度的支撑层材料包括：
15.采用光阻涂布设备按照预设转速在所述空腔搭建区涂布预设厚度的支撑层材料。
16.可选地，所述支撑层材料包括聚酰亚胺。
17.可选地，所述依据预先设定的支撑层尺寸去除多余的支撑层材料得到支撑层包括：
18.依据预先设定的支撑层尺寸采用黄光工艺去除多余的支撑层材料得到支撑层。
19.可选地，所述上盖层包括感光干膜。
20.可选地，所述在所述支撑层的顶部覆盖上盖层包括：
21.采用贴膜机在所述支撑层的顶部贴覆所述感光干膜。
22.可选地，所述去除伸出于所述支撑层外的上盖层形成空腔包括：
23.采用黄光工艺去除伸出于所述支撑层外的感光干膜。
24.可选地，所述在所述支撑层的顶部覆盖上盖层之前，还包括：
25.采用预设温度固化所述支撑层。
26.第二方面，提供了晶圆的空腔结构，采用所述空腔封装方法制备得到
27.第三方面，提供了晶圆，其上设置有空腔搭建区，所述空腔搭建区上设置有所述空腔结构。
28.根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
29.本发明提供的用于晶圆的空腔封装方法通过直接在空腔搭建区设置支撑层材料的方式，可以选择性地设置支撑层材料的厚度，从而可以依据实际使用的需要达到不同的空腔高度，并且由于直接在空腔搭建区设置支撑层材料可以提高支撑层与晶圆之间的结合力，从而可以提高空腔的密封性。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.图1是本发明一个实施例提供的用于晶圆的空腔封装方法的流程框图；
32.图2是本发明一个实施例提供的用于晶圆的空腔封装过程中的一个阶段的结构的横截面示意图；
33.图3是本发明一个实施例提供的用于晶圆的空腔封装过程中的另一个阶段的结构的横截面示意图；
34.图4是本发明一个实施例提供的用于晶圆的空腔封装过程中的另一个阶段的结构的横截面示意图；
35.图5是本发明一个实施例提供的用于晶圆的空腔封装过程中的另一个阶段的结构的横截面示意图；
36.图6是本发明一个实施例提供的用于晶圆的空腔封装过程中的另一个阶段的结构的横截面示意图；
37.图7是本发明一个实施例提供的用于晶圆的空腔封装过程中的另一个阶段的结构的横截面示意图。
38.本领域技术人员应当明白，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。此外，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。
具体实施方式
39.现在将参照附图来详细描述本技术的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本技术及其应用或使用的任何限制。本技术可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本技术透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本技术的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示
例性的，而不是作为限制。
40.本技术中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
41.在本技术中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与所述其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与所述其它器件直接连接而具有居间器件。
42.本技术使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本技术所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
43.对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
44.针对上述背景技术提及的技术问题，本技术提供一种用于晶圆的空腔封装方法。图1是本发明一个实施例提供的用于晶圆的空腔封装方法的流程框图。如图1所示，所述的空腔封装方法一般性地包括如下步骤：
45.s10：提供晶圆，所述晶圆的至少一个表面上预留有空腔搭建区；
46.在这里，所述空腔搭建区可以包括内腔区域、外部区域和两者之间的承载区域，下述支撑层设置在承载区域上。在一些示例中，内腔区域用于放置芯片。外部区域为搭建空腔的过程中不可避免需要涉及的区域，可以根据需要沿承载区域向外扩散一定距离。
47.s20：在所述空腔搭建区设置预设厚度的支撑层材料；
48.其中，所述预设厚度可以依照所需要搭建的空腔的高度进行设置，优选地，所述预设厚度等于空腔的高度。在一些示例中，所述预设厚度的范围为3-40μm。
49.s30：依据预先设定的支撑层尺寸去除多余的支撑层材料得到支撑层；
50.在这里，所述支撑层尺寸至少包括支撑层的宽度。在一些示例中，所述支撑层的宽度大于5μm，另外，所述支撑层在所述晶圆上形成一个环状结构，环状结构的具体形状不做限定，其主要是依据芯片的形状进行设置，可以是圆形、方形或者其他规则或不规则形状。
51.s40：在所述支撑层的顶部覆盖上盖层；
52.其中，所述上盖层的覆盖面积大于所述支撑层围绕的区域面积，以使得支撑层和上盖层之间形成密封腔体。本技术不对上盖层的厚度进行限定，在一些示例中，上盖层的厚度为15μm、20μm或40μm。
53.s50：去除伸出于所述支撑层外的上盖层形成空腔。
54.上述用于晶圆的空腔封装方法通过直接在空腔搭建区设置支撑层材料的方式，可以选择性地设置支撑层材料的厚度，从而可以依据实际使用的需要达到不同的空腔高度，并且由于直接在空腔搭建区设置支撑层材料可以提高支撑层与晶圆之间的结合力，从而可以提高空腔的密封性。
55.需要特别说明是，本技术提供的空腔封装方法可以一次仅搭建一个空腔，也可以一次搭建多个空腔，当一次搭建多个空腔时，在一些情况下，可以将多个空腔搭建区涉及的区域作为一个整体进行设置支撑层材料，然后依据预先设定的支撑层尺寸去除内腔区域、外部区域以及多个空腔搭建区之间的支撑层材料，同样地，覆盖上盖层时也可以将多个空腔的支撑层作为一个整体覆盖上盖层，并去除伸出于各个支撑层外的上盖层，以一次得到多个空腔。
56.需要特别说明的是，所述步骤s10中所述的晶圆包括现有的所有晶圆，而空腔搭建区可以依据芯片的设置位置进行确定。
57.图2-图7示出了空腔搭建过程中各个阶段的横截面示意图。
58.如图2所示，提供晶圆100，该晶圆100上设置有至少一个空腔搭建区，优选地，所述空腔搭建区设置在所述晶圆100的上表面上。需要特别说明的是，图2-图7仅示出了晶圆100上设置一个空腔搭建区的示例。
59.如图3所示，在晶圆100上设置支撑层材料200，在图3的示例中，支撑层材料200将晶圆100的上表面完全覆盖，在其他示例中，支撑层材料200并不将晶圆100的上表面完全覆盖，而是根据需要的进行覆盖，从而既可以节省材料又可以减少后续刻蚀的工作量。
60.如图4所示，去除多余的支撑层材料200得到支撑层210，支撑层210为上盖层提供支撑。
61.如图5所示，在支撑层210上覆盖上盖层300，在图5所示的示例中，上盖层300覆盖的面积大于腔体面积，并且上盖层300上设置有保护膜320，该保护膜320为在制备上盖层300的过程中贴附在上盖层300上，以为上盖层提供保护，但在本技术中，为了满足后续加工需求，需要去除该保护膜320，去除后的结构剖视图如图6。
62.如图7所示，去除伸出于支撑层以外的部分上盖层得到最终上盖层310，最终上盖层310与支撑层210共同构成空腔。
63.具体地，在本技术的一些示例中，所述步骤s20包括：
64.采用光阻涂布设备按照预设转速在所述空腔搭建区涂布预设厚度的支撑层材料。
65.也即，通过调节所述光阻涂布设备的转速得到不同厚度的支撑层材料。
66.另外，需要特别说明的是，为了达到预设厚度还可以采用多次涂布来实现。
67.本技术对于支撑层的材料不进行特别限定，但在一些优选的示例中，所述支撑层材料可以包括聚酰亚胺。
68.具体地，在本技术的一些示例中，所述步骤s30包括：
69.依据预先设定的支撑层尺寸采用黄光工艺去除多余的支撑层材料得到支撑层。
70.其中，所述黄光工艺至少包括刻蚀、曝光和显影。刻蚀可以是湿法刻蚀或者干法刻蚀工艺，其中较佳地使用干法刻蚀工艺，干法刻蚀包括但不限于反应离子刻蚀(rie)、离子束刻蚀、等离子体刻蚀或者激光切割。干法刻蚀例如可以为感应耦合等离子体(icp)刻蚀、反应离子刻蚀(rie)等。若采用湿法刻蚀，刻蚀液可选用氢氟酸溶液，四甲基氢氧化铵溶液(tmah)、氢氧化钾溶液，氢氧化铵溶液、edp溶液(乙二胺、对苯二酚和水的混合容易)、联胺溶液等。
71.优选地，所述上盖层包括感光干膜。
72.需要特别说明是，本技术不对感光干膜具体类型进行限定，任何具有感光功能且
具备一定支撑能力的感光干膜均可以应用于本技术。仅作为示例，所述感光干膜包括环氧树脂干膜或聚酰亚胺干膜。
73.具体地，在本技术的一些示例中，所述步骤s40包括：
74.采用贴膜机在所述支撑层的顶部贴覆所述感光干膜。
75.其中，所述贴膜机可以为现有的能够贴覆感光干膜的贴膜机。
76.一般来说，感光干膜的表面通常有一层保护膜，因此，在贴覆完成后，本技术的方法还包括去除感光干膜的保护膜的过程。
77.具体地，在本技术的一些示例中，所述步骤s50包括：
78.采用黄光工艺去除伸出于所述支撑层外的感光干膜。
79.同样地，这里所述的黄光工艺至少包括刻蚀、曝光和显影。
80.具体地，在本技术的一些示例中，所述步骤s40之前，还包括：
81.采用预设温度固化所述支撑层。
82.其中，所述预设温度可以根据所述支撑层的材料特性进行设定，以聚酰亚胺为例，所述预设温度为190～400℃。
83.具体地，在本技术的一些示例中，所述步骤s50之后，还包括：
84.对所述上盖层进行高温固化。
85.同样地，对于上盖层高温固化的温度可以依据上盖层的材料进行选择，以环氧树脂为例，这里的高温固化的温度为150～250℃。
86.对应于上述空腔封装方法，本技术还提供了一种晶圆的空腔结构，采用所述的空腔封装方法制备得到，参见图7，该空腔结构搭建在晶圆上的空腔搭建区，包括支撑层210和上盖层310。支撑层210和上盖层310的材料可以均选用聚酰亚胺，上盖层310的材料也可以选用环氧树脂。支撑层210的高度和厚度均可以根据晶圆的实际使用需要进行设置，同样地，上盖层310的厚度也可以根据晶圆的实际使用需要进行设置。
87.需要特别说明的是，所述支撑层210可以采用材料涂覆的制备方式达到腔体高度可控且密封性较好。
88.对应于上述空腔结构，本技术还提供了一种晶圆，该晶圆上设置有空腔搭建区，所述空腔搭建区上设置有空腔结构，该空腔结构采用本技术提供的空腔封装方法得到，其密封性较好。
89.以上对本发明所提供的技术方案，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的结构及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。