TW201203479A - Chip package and method for forming the same - Google Patents

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201203479 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於晶片封裝體，且特別是 電系統（MEMS)之晶片封裝體。 β、微機 【先前技術】 微機電系統（MEMS)晶片封裝體可應用於多種電子 產品而日漸重要。順應人們對電子產品輕、薄、短、小 化之需求’業界亟需尺寸更小之微機電系統 及其形成方法。 【發明内容】 本發明一實施例提供一種晶片封裝體，包括：一基 "八有弟表面及一第一表面；一保護基板，設置 於該基底之該第二表面上；至少—穿孔，貫穿該保護基 板，複數個開口，自該第一表面朝該第二表面延伸或自 該第二表面朝該第—表面延伸；至少—第—可移動塊體 及至少一第二可移動塊體，位於該些開口之間，其中該 第可移動塊體與該第二可移動塊體分別與該基底相 連；以及至少-導電層，自該保護基板之一表面延伸至 該穿孔之中，並與該第二可移動塊體電性連接。 本發明一實施例提供一種晶片封裝體的形成方法， 包,：提供一基底，具有一第一表面及一第二表面；移 除邛为的該基底以於該基底中形成複數個開口，該些開 口自該第—表面朝該第二表面延伸或自該第二表面朝該 3 X10O20_9002-A35083TWF/JYChen 201203479 第一表面延伸；在形成該些開口之後，至少一第一部分 的該基底成為一第一可移動塊體，且至少一第二部分的 該基底成為一第二可移動塊體，其中該第一可移動塊體 及該第二可移動塊體分別位於該些開口之間；於該美底 之該第二表面上設置一保護基板；於該保護基板中形成 至少一穿孔；以及於該保護基板上形成至少一導電層， 該導電層自該保護基板之一表面延伸至該穿孔之中，並 與該第二可移動塊體電性連接。 【實施方式】 以下將洋細說明本發明實施例之製作與使用方式。 然應注意的是，本發明提供許多可供應用的發明概念， 其可以多種特定型式實施。文中所舉例討論之特定實施 例僅為製造與使用本發明之特定方式，非用以限制本發 明之範圍。此外，在不同實施例中可能使用重複的標號 或標示。這些重複僅為了簡單清楚地敘述本發明，不代 表所討論之不同實施例及/或結構之間具有任何關連性。 再者，當述及一第一材料層位於一第二材料層上或之上 時，包括第一材料層與第二材料層直接接觸或間隔有一 或更多其他材料層之情形。 本發明一實施例之晶片封裝體可用以封裝微機電系 統曰日片，例如疋微機電掃描鏡（scanning mirr〇r)。然其應 用不限於此，例如在本發明之晶片封裝體的實施例中， 其可應用於各種包含主動元件或被動元件（actWe 〇r passive elements)、數位電路或類比電路（叫加丨〇r紐 X10O20_9002-A35083TWF/gYCh< 4 201203479 circuits)等積體電路的電子元件（electronic components)， 例如是有關於光電元件（opto electronic devices)、微機電 系統（Micro Electro Mechanical System; MEMS)、微流體 系統(micro fluidic systems)、或利用熱、光線及壓力等物 理量變化來測量的物理感測器（Physical Sensor)。特別是 可選擇使用晶圓級封裝（wafer scale package; WSP)製程 對影像感測元件、發光二極體（light-emitting diodes; LEDs)、太陽能電池(solar cells)、身十頻元件(RF circuits)、 加速計（accelerators)、陀螺儀（gyroscopes)、微制動器 (micro actuators)、表面聲波元件（surface acoustic wave devices)、壓力感測器（process sensors)、喷墨頭（ink printer heads)、或功率模組(power modules)等半導體晶片進行封 裝。 其中上述晶圓級封裝製程主要係指在晶圓階段完成 封裝步驟後，再予以切割成獨立的封裝體，然而，在一 特定實施例中，例如將已分離之半導體晶片重新分布在 一承載晶圓上，再進行封裝製程，亦可稱之為晶圓級封 裝製程。另外，上述晶圓級封裝製程亦適用於藉堆疊 (stack)方式安排具有積體電路之多片晶圓，以形成多層積 體電路（multi-layer integrated circuit devices)之晶片封裝 體。 以下’以微機電系統(MEMS)晶片之封裝為例，配合 圖式說明本發明一實施例之晶片封裝體的實施方式。例 如’在一實施例中，所封裝之微機電系統晶片可包括一 微機電掃描鏡晶片。 X10O20_9002^A35083TWF>JYChen 5 201203479 的^第:LL圖顯示根據本發明—實施例之晶片封裝體 製υ面i如第1A圖所示，提供基底⑽，其具有 陶：：：1 表面」00b。基底100例如包括半導體材料或 在—貫施例中，基底⑽為—半導體晶圓（例 疋石日日圓）而便於進行晶圓級封裝。採用晶圓級封裝來 形成晶片封裝體可降低成本並節省製程時間。在—實施 =，基底1〇〇包括絕緣層上覆半導體基底，例如是絕 緣層上覆石夕基底_ subs⑽e)。在以下之敛述中基底 100係以絕緣層上覆半導體基底為例。基底1G0包括半導 體層搬104、及夾置於兩半導體層之間的絕緣層1〇6。 接著，如第1B圖所示，可選擇性自基底1〇〇之表面 薄化基底1〇〇。即，移除部分的半導體層1〇2。例如， 可採用化學機械研磨、機械研磨（gHnding)、或其他適合 之方法將基底1GG薄化至適合的厚度。例如，在—實施 例中’可將半導體層1〇2薄化至（但不限於）約35〇_之 厚度。 如第ic圖所示，接著移除部分的半導體層1〇2及絕 2層106以於基底100中形成至少一凹槽1〇8。_般而 言，本發明實施例之晶片封裝體係採用晶圓級封裴=形 成。因此，較佳於晶圓中形成複數個凹槽以同時於一曰

圓中形成出多個晶片封裝體。在一實施例中，所形成之 凹槽108的底部露出半導體層1〇4。 V 接著，於基底100之表面l〇〇a上形成金屬層ιι〇， 並接著將之圖案化。金屬層110之材質例如可為8(但不限 於）鋁、金、銅等。例如，可透過物理氣相沉積、^學^忘 X10O20_9002-A35083TWF/JYChen 6 201203479 ⑽塗佈、電鍍、無電解電鍍、或其他適合方法於 Γιο。之表面1〇〇&上及凹槽108之底部上形成金屬層 仆么沉# ’可透過微影及钱刻製程而將金屬層110圖案 麗斤需之圖案。、位於凹槽⑽之底部上之圖案化後之 々_ « 110可作為後續將形成之可移動塊體之導電電極 層。形成於半導體I 102之表面上之圖案化金屬 可充當黏著層，用以選擇性與其他基板接合。 在只細*例中，可選擇性於金屬層1 1 〇中形成對準 私圮以利後續將於基底之表面1〇〇b上進行之製程。例 如在貫施例中，可於將充當黏著層之金屬層丨丨〇中 形成對準標記112。對準標記112可包括各種便於辨識之 形狀’例如是（但不限於）十字形。 接著，如第1D圖所示，可選擇性於基底1〇〇之表面 a上設置透明基板114。透明基板114例如可為玻璃 基板、石英基板、透明高分子基板、或其他適合的透明 基板。在一實施例中，透明基板114係採用玻璃基板。 如第1D圖所示，可以半導體層1〇2上之金屬層ιι〇為黏 著層而將透明基板114接合於基底1〇〇之上。在一實施 例中，可透過透明基板114與金屬層110之間的陽極接 合（anodic bonding)而將透明基板114接合於基底1〇〇之 上。可施加高電壓與溫度以促使透明基板114與金屬層 110之間發生離子交換而產生鍵結❶然應注意的是，本^ 明貫施例之實施方式不限於此。在其他實施例中，例如 可直接於透明基板114與基底100之間塗佈黏著膠層而 完成透明基板114之設置。 X10O20_9002-A35083TW^F/JYChen 7 201203479 如第1E圖所示，接著可選擇性自基底1〇〇之表面 l〇〇b薄化基底100。例如，可以薄化半導體層1〇2之相 似方法薄化半導體層1〇4。在一實施例中，例如可將半導 體層104薄化至（但不限於）約1〇〇μιη。接著，可於基底 100之表面100b上形成遮罩層H6。 _ 接著’如第1F圖所示，將遮罩層116圖案化為圖案 化遮罩層116a。在-實施例中，可藉由預先形成於黏著 層（即金屬層11G)中之對準標記112的輔助而形成圖案化 遮罩層116a。如第if圖所示，圖案化遮罩層之圖 案大抵與金屬層110之圖案相對應。 如第1G圖所示，可接著以圖案化遮罩層U6a為罩 幕而對基底100進行钱刻製程（例如是乾式姓刻）以將未 被圖案化遮罩層116a所覆蓋之半導體層1〇4移除。在姓 刻製程之後’於半導體層]〇4中形成複數個開口 開口 l〇8a自表面i00b朝表面1〇〇a延伸。在一實施例中， 開口 108a係貫穿基底100而與凹槽1〇8連通。在此情形 下，这些開口 l〇8a係彼此連通的。在其他實施例中，開 口 l〇8a係自表面1〇〇a朝表面1〇〇b延伸。 在心成這些開口 l〇8a之後，同時也形成了至少一第 -可移動塊體14加及至少一第二可移動塊體勵。第一 可移動塊體140a與第二可移動塊體】働分別與基底ι〇〇 相連。第一可移動塊體】術與第二可移動塊體_與 基底100之相連部分較小因而可於適當條件下相對於基 底100而移動或振動。 接著如第1H圖所不，將圖案化遮罩層116a自基忘 XJ0O20_9002-A35O83TWF/JYChen 201203479 底100上移除。 如第II圖所示，接著提供保護基板118。保護基板 118例如包括（但不限於）玻璃基板或石英基板等。於保護 基板118中形成至少一穿孔12〇b。此外，在一實施例中， 可選擇性於保護基板118中形成凹陷120a。在一實施例 中，基底1〇〇為一半導體晶圓，而保護基板118之尺寸 可大抵與半導體晶圓相同，其利於晶圓級封裝之進行。 接著，如第1J圖所示，將保護基板118設置於基底 100之表面l〇0b上。相似地，在一實施例中可透過保 護基板118與基底100(半導體層1〇4)之間的陽極接合 (anodic bonding)而將保護基板118接合於基底1〇〇之 上。或者，在另一實施例中，可於保護基板118之底部 塗佈黏著膠層而使之黏著於基底1〇〇之上。如第U圖所 示，預先形成於保護基板118中之凹陷可與基底1〇〇中 之開口（108a)與凹陷（108)相連通而於第一可移動塊體 140a及第二可移動塊體14〇b之周邊提供足夠之空間使 得第一可移動塊體14〇a及第二可移動塊體14〇b可於此 密閉空間中移動或振動。此外，預先形成保護基板118 中之穿孔120b可露出基底1〇〇。在一實施例中，穿孔12〇b 所露出之部分可包括一接墊15〇,其可與其中一第二可移 動塊體140b上之金屬層11〇電性連接。在一實施例中， 第二可移動塊體140b上之金屬層11〇可作為驅動第二可 移動塊體140b之導電電極，而第一可移動塊體14〇a上 之金屬層110可作為反射層。在此情形下，反射層與導 電電極（或導電層）皆為金屬層110之一部分而材質相同。 X10O20_9002^A35083TWF/JYChen 9 201203479 如第ικ圖所示，接著於保護基板118上形成圖案化 導電層122，其自保護基板118之表面延伸至穿孔12〇b 中，並與其中一第二可移動塊體14〇b電性連接。例如， 導電層122可透過接墊150及第二可移動塊體14〇b上之 金屬層11〇而電性連接第二可移動塊體14〇b。在一實施 例中，可透過導電層122而對第二可移動塊體14〇b施加 電性訊號以驅動第二可移動塊體14〇b及/或第一可移動 塊體140a之移動、轉動、及/或振動。此外，由於保護基 板118通常為絕緣基板（如，玻璃基板），因此不需與導電 層122與保護基板118之間形成絕緣層。在此情形下， 導電層122係與保護基板118直接接觸。但在其他實施 例中，亦可視情況於導電層122與保護基板118之間形 成其他適合的材料層。 在一實施例中，第一可移動塊體140a之面積大於第 二可移動塊體140b之面積，且形成於第一可移動塊體 140a上之金屬層11〇可充當反射層。在此情形下，當電 子訊號透過導電層122傳遞至第二可移動塊體14〇b而驅 動第二可移動塊體140b及/或第一可移動塊體14〇a之移 動、轉動、及/或振動時，第一可移動塊體14〇a及其上之 反射層（即，其上之金屬層110)可視為可移動、轉動、及 /或振動之鏡子。因此，可以較大之範圍反射入射之光線。 在一實施例中’可用作掃描鏡或反射鏡以大幅擴大掃描 或反射的範圍，增加所獲得之掃描資訊或光反射之範圍 以供運用。例如，可應用於（但不限於）雷射印表機中之掃 描鏡組件、光學觸控式螢幕、或微形投影機富 X10-020_9002-A35083TWF/JYChcn ,〇 201203479 (Pic〇-pr〇jector)。 請接著參照第1K圖及 趣 選擇性於保護基板118及m ® ’在—貝施例中’可 其具有露出部分的導電 曰122上形成保護層以’ 層124之開口所露導出電 =之開口。接著，可於㈣ 以供與其他元件電性 、、，°構26 限於消球或導電凸塊導電、（構126例如可為（但不 2用晶圓級封裝形成晶片封裝體時，還可接 仃刀。|力如自㈣複數個晶丨封裝體分離。 ^發明實施例還可有許多其他變化，以製程 =序不限於第！圖實施例所述之方式。例如，雖铁第（ =實施例之金屬層UG經圖案化後可充當黏著層Γ導電 ^及反射層。然本發明實施例之實施方式不限於此， 他實施例中，所述黏著層、導電層、及反射層可不 疋圖案化自同-金屬層。所述黏著層、導電層、及反 層可於不同製程步財，制相同或不同之材料層，端 視需求及/或製程便利性而定。 雖然本發明已以數個較佳實施例揭露如上，然其並 非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識 者，在不脫離本發明之精神和範圍内，當可作任意之更 動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利 範圍所界定者為準。

Xl0-020^9002-A35083TWF/JYChen 201203479 【圖式簡單說明】 第1A-1L圖顯示根據本發明一實施例之晶片封裝體 的製程剖面圖。 【主要元件符號說明】 100〜基底； 100a、100b〜表面； 102、104〜半導體層； 106〜絕緣層； 10 8〜凹槽； 108 a〜開口； 110〜金屬層； 112〜對準標記； 114〜透明基板； 116、116a〜遮罩層； 118〜保護基板； 120a〜凹陷； 120b〜穿孔； 122〜導電層； 124〜保護層； 126〜導電結構； 140a、140b〜可移動塊體； 150〜接墊。 X10O20_9002-A35083TWF/JYChcn 12

Claims (1)

1. 201203479 七、申請專利範圍： 1. 一種晶片封裝體，包括： 一基底，具有一第一表面及一第二表面； 一保護基板，設置於該基底之該第二表面上. 至少一穿孔，貫穿該保護基板； ， 複數個開口，自該第一表面朝該第二表面延伸或自 該第二表面朝該第一表面延伸； 至少-第-可移動塊體及至少一第二可移動塊體， 位於該些開口之間，其中該第—可移動塊體與該第二可 移動塊體分別與該基底相連；以及 至乂、導電層，自該保護基板之—表面延伸至該穿 孔之中，並與該第二可移動塊體電性連接。 2. 如申請專利範圍第】項所述之晶片封裝體，其中 該些開口係彼此連通。 3. 如申請專利範圍第！項所述之晶片封裝體，更包 括一凹槽，自該基底之該第—表面朝該第二表面延伸， 且該凹槽之一底部露出該些開口。 4. 如申請專利範圍第1項所述之晶片封裝體，更包 括-透明基板，設置於該基底之該第—表面上。 5·如申請專利範圍第4項所述之晶片封裝體，其中 ，透明基板透過形成於該透明基板與該基底之間的 著層而設置於該基底之該第_表面上，該黏著層包括— 金屬層，且該黏著層中形成有至少一對準標記。 如中請專利範圍第1項所述之晶片封裝體，更包 括· X10O20_9002^A35083TWF/JYChe 13 201203479 一保護層，形成於該保護基板及該導電層之上，並 具有露出部分的該導電層之一開口；以及 一導電結構，設置於該保護層之該開口所露出之部 分的該導電層之上而電性接觸該導電層，其中該導電結 構包括一銲球或一導電凸塊。 7·如申請專利範圍第1項所述之晶片封裝體，更包 括一第二導電層，設置於該第二可移動塊體之上而形成 該第二可移動塊體與該導電層之間的導電連接。 8. 如申請專利範圍第7項所述之晶片封裝體，更包 括一反射層，形成於該第一可移動塊體之朝向該基底之 該第"表面的一表面上。 9. 如申請專利範圍第8項所述之晶片封裝體，其中 該反射層之材質與該第二導電層相同。 10. 如申請專利範圍第丨項所述之晶片封裝體，更包 括一反射層，形成於該第一可移動塊體之朝向該基底之 該第一表面的一表面上。 11. 如申請專利範圍第丨項所述之晶片封裝體，其中 該第一可移動塊體之-表面的面積大於該第二可移動塊 體之一表面的面積。 12. 如中睛專利範圍第丨項所述之晶片封裝體，更包 括-絕緣層，位於該基底之該第_表面與該第二表面之 間。 13·如中請專利範圍第i項所述之晶片封裝體，其中 該保護基板包括一玻璃基板。 14.如申請專利範圍第1項所述之晶片封裝體，其中S X10-020_9002-A35083TWF/JYChen 201203479 該導電層與該保護基板直接接觸。 u·如申請專利範圍第1項所述之晶片封裝體，更包 該穿孔之正下方的該基底之中，該接塾 電性連接該導電層及該第二可移動塊體。 16.種晶片封裝體的形成方法，包括： 提供—基底’具有-第-表面及-第二表面； 移除部分的該基底以於該基底中形成複數個開口， 自Γ第一表面朝該第二表面延伸或自該第二表 卸朝該第一表面延伸； 為-開口之後’至少一第一部分的該基底成 士第；塊體’且至少一第二部分的該基底成為 移：：二體，其中該第一可移動塊體及該第二可 移動龙體刀別位於該些開口之間； 於該基底之該第二表面上設置—保護基板； 於該保護基板中形成至少一穿孔；以及 於該保護基板上形成至少一導電層，該 表面延伸至該穿孔之中，並與該第：可； 動塊體電性連接。 π j W 成方二範圍第16項所述之晶片封裳體的形 t方法’ Μ祕底包括—半導體基底或 半導體基底。 &緣層上覆 18.如申請專利範圍第16項所述之晶 成方法，其中在形成該些開口前，、_/ 該第一表面薄化該基底。 月J t包括自該基底之 如申請專利範圍第16項所述之晶片封裝體的形 X10O20_9002-A35083TWF/jYChen 201203479 ^方法’更包括自該基底之該第一表面移除部分 伸:场成一凹槽’該凹槽自該第—表面朝該第二表面延 成方Γ.=專利範圍第19項所述之晶片封裝體的形 成方法，其甲在形成該些開口之前，更包括： 於該基底之該第-表面上及該凹槽之 圖案化金屬層； &邛上形成一 於絲底之該第二表面上形成一圖案化遮罩層，苴 中部分的該圖案化遮罩層之位置對應於該凹槽之^ 之部分的該圖案化金屬層之位置； _ 以形化遮罩層為罩幕’韻刻移除部分的該基底 以形成該些開π及該第—可移動塊體與該第二可移動塊 體’其中該些開口與該凹槽係彼此連通；以及 在形成該些開口之後’移除該圖案化遮罩声。 21. 如申請專利範圍第20項所述之晶片封曰裝體的形 成方法，其中該圖案化金屬層之形成包括： 該基底之該第—表面上及該凹槽之底部上形成一 金屬層；以及 將該金屬賴案化為該圖案化金屬層，1中部分的 該圖案化金屬層係形成於該第二可移動塊體上，並形成 該第二可移動塊體與該導電層之間的導電連接，且豆中 一另一部分的該圖案化金屬層係形成於該第一可移動塊 體上，並用作-反射層。 22. 如申明專利乾圍第21項所述之晶片封裝體的形 成方法，更包括： S X10-020_9002-A35083TWF/JYChen 16 201203479 在將該金屬層圖案化時，於該金屬層中形成至少 對準圖案，其中該圖案化遮罩層之形成包括： 於該基底之該第二表面上形成一遮罩層；以及 以該對準圖案為基準，將該遮罩層圖案化為該圖案 化遮罩層，而使部分的該圖案化遮罩層之位置對應於該 凹槽之底部上之部分的該圖案化金屬層之位置；以及 於該基底之該第一表面上設置一透明基板，其中該 透明基板係與該基底之該第-表面上之部分的該圖案化 金屬層相接合。 23.如申請專利範圍f 22項所述之晶片封装體的形 成方法’其中該透明基板與該圖案化金屬層係透過一陽 極接合製程而相接合。 、24.如申請專利範圍第16項所述之晶片封裒體的形 成方法，更包括於該基底之該第一表面上設置一透明基 板0 25. 如申請專利範圍第16項所述之晶片封裝體的形 成方法，更包括於該第一可移動塊體上形成一反射層。 26. 如申請專利範圍第16項所述之晶片封骏體的形 成方法，其中該導電層與該保護基板直接接觸。 27.如申請專利範圍第16項所述之晶片封裝體的形 成方法，其中該導電層係透過位於該穿孔之正下方的該 基底中的一接墊而與該第二可移動塊體電性連接。 28.如申請專利範圍第μ項所述之晶片 成方法，更包括： 封裝體的形 於該保護基板與該導電層上形成一保護層； X10-020_9002^A35083TWF/JYChe] 17 201203479 將該保護層圖案化而使部分的該導電層露出；以及 電性導電層上形成一導電結構，該導電結構 罨性接觸該導電層。 成方2法9. 專利範圍第16項所述之晶片封裝體的形 成方法，其中該保護基板係透 於該基底之該第二表面上。 帛極接合製程而設置 30. #申請專利範圍第16項所述之晶片 =法’更包括於該保護基板靠近該第一可移動二 k第一可移動塊體之一侧上形成一凹陷。 一 S X10O20_9002-A35083TW^F/JYChen