TWI498951B - Conductor - type package structure and its manufacturing method - Google Patents
Conductor - type package structure and its manufacturing method Download PDFInfo
- Publication number
- TWI498951B TWI498951B TW101115206A TW101115206A TWI498951B TW I498951 B TWI498951 B TW I498951B TW 101115206 A TW101115206 A TW 101115206A TW 101115206 A TW101115206 A TW 101115206A TW I498951 B TWI498951 B TW I498951B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- wafer
- vibrator
- metal layer
- package structure
- hole
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 22
- 239000004020 conductor Substances 0.000 title claims description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 81
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 81
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 44
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 claims description 24
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 21
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 17
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 10
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 7
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical group [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 6
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical group [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 6
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 3
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011135 tin Substances 0.000 claims description 3
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 claims description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 2
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims 5
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 claims 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N erbium Chemical compound [Er] UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims 1
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 44
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 10
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 9
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 4
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 4
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 4
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000009191 jumping Effects 0.000 description 3
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 2
- 230000004308 accommodation Effects 0.000 description 1
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000005357 flat glass Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 238000012858 packaging process Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/05—Holders or supports
- H03H9/10—Mounting in enclosures
- H03H9/1007—Mounting in enclosures for bulk acoustic wave [BAW] devices
- H03H9/1014—Mounting in enclosures for bulk acoustic wave [BAW] devices the enclosure being defined by a frame built on a substrate and a cap, the frame having no mechanical contact with the BAW device
- H03H9/1021—Mounting in enclosures for bulk acoustic wave [BAW] devices the enclosure being defined by a frame built on a substrate and a cap, the frame having no mechanical contact with the BAW device the BAW device being of the cantilever type
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
- H03H9/15—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
- H03H9/17—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
- H03H9/19—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator consisting of quartz
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Description
本發明係有關於一種振子裝置之晶圓級封裝結構及其製造方法，特別是一種上蓋與基座選用同材質的貫孔式振子裝置晶圓級封裝結構及其製造方法。
石英元件具有穩定的壓電特性，能夠提供精準且寬廣的參考頻率、時脈控制、定時功能與過濾雜訊等功能，此外，石英元件也能做為運動及壓力等感測器，以及重要的光學元件；因此，對於電子產品而言，石英元件扮演著舉足輕重的地位。
而針對石英振子晶體的封裝，前案提出了許多種方案，譬如美國專利公告第5030875號專利「犧牲式石英晶體支撐架」(sacrificial quartz-crystal mount)，屬於早期金屬蓋體(Metal Cap)的封裝方式，整體封裝結構複雜、體積無法縮小。美國專利公告第6545392號專利「壓電共振器之封裝結構」(Package structure for a piezoelectric resonator)，主要採用陶瓷封裝體來封裝石英音叉振子，並改良陶瓷基座(Package)與上蓋(Lid)結構，使得石英音叉振子具有較佳的抗震性，然而，該封裝體成本高且尺寸無法進一步降低。
美國專利公告第6531807號專利「壓電裝置」(Piezoelectric Device)，主要針對在不同區域之陶瓷基座進行石英振子與振盪電路晶片之封裝，並利用陶瓷基座上之導線做電氣連接，同時振盪電路晶片以樹脂封裝，石英振子則以上蓋做焊接封裝(seam welding)；然而，由於兩晶片各放在不同區塊，且以陶瓷基座為封裝體，因此使得面積加大且製作成本居高不下。
又如美國專利公告第7098580號專利「壓電振盪器」(Piezoelectric Oscillator)，主要將石英晶片與積體電路分別以陶瓷封裝體封裝後，再進行電氣連接的動作，雖可有效縮小面積問題，但整體體積仍無法有效降低，同時該封裝方式之製作成本也相對較高。
而美國專利公告第7608986號專利「石英晶體振盪器」(Quartz crystal resonator)，主要為晶圓級封裝形式，其主要將玻璃材質(blue plate glass)之上蓋與下基座，與石英晶片藉由陽極接合完成一三明治結構。然而，此一三明治結構由於基材與石英之熱膨脹係數不同，因此當溫度變化時會造成內部石英晶片產生熱應力，使得頻率隨溫度而產生偏移現象。因此，需要特別選擇石英晶片之切角與上蓋和下基座材料之熱膨脹係數，才有辦法克服此困難點，然而在製作上和成本上都比較費工。
上述專利之先前技術，皆無法跳脫目前採用陶瓷基座封裝的窘境，不僅產品成本高且貨源不穩定，且三明治狀的封裝結構所導致之熱應力問題，仍舊無法有效予以解決。
因此，鑒於以上，如何提供一種既可解決上述問題，並可成功製作出振子裝置封裝結構的製造方法，係為熟習此項技術領域者亟需解決的問題之一。
本發明之主要目的係在提供一種貫孔式振子裝置晶圓級封裝結構及其製造方法，其係跳脫習知採用陶瓷基座封裝之窘境，不僅有效降低產品成本且貨源穩定，更改善習知三明治封裝結構所導致的熱應力問題。
本發明之另一目的係在提供一種貫孔式振子裝置晶圓級封裝結構及其製造方法，其係利用矽基座上具有同一側的貫孔連接方式，使得製程可批次生產，並可直接在晶圓上完成整體封裝。
本發明之再一目的係在提供一種貫孔式振子裝置晶圓級封裝結構及其製造方法，其係減少貴金屬材料用料與進一步微縮尺寸，減少連接線之長度，從而降低因高頻化而衍生寄生電容/電感效應。
為達到上述之目的，本發明係有關於一種貫孔式振子裝置晶圓級封裝結構及其製造方法，包括以下步驟：提供其上設置有一振子單元之矽基座；形成至少一封裝環於該矽基座上，且封裝環係環設於振子單元之周圍；以及利用一矽上蓋設置於封裝環上，以密封振子單元。
本發明另有關於一種貫孔式振子裝置晶圓級封裝結構，其係包括一矽基座、至少一封裝環以及一矽上蓋。其中，矽基座上設置有一振子單元；封裝環係設置於矽基座上，並且環設於振子單元之周圍；矽上蓋係設置於封裝環上，得以密封該振子單元。
根據本發明之實施例，上述之矽基座上貫穿設置有至少二金屬導通柱，且該些金屬導通柱係設置於矽基座之同一側上。
底下藉由具體實施例配合所附的圖式詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。
根據本發明所揭露之貫孔式振子裝置晶圓級封裝結構，首先請參閱第1圖，其係為本發明一實施例之貫孔式振子裝置晶圓級封裝結構的剖面示意圖。
如第1圖所示，根據本發明之實施例，貫孔式振子裝置晶圓級封裝結構包括有一矽上蓋(Si Cap)10、一矽基座(Si Base)20以及至少一封裝環(Package Ring)12。矽基座20上設置有一振子單元30，此一振子單元30可為溫度穩定切角(AT-cut)石英晶體振子、音叉型石英晶體振子等石英晶體振子或其他機械共振型式振子。
一般而言，振子單元30之上、下表面可分別具有上、下電極，並透過凸塊(bump)212電性連接至矽基座20之基座金屬焊墊，以藉此激振振子單元30。
在一實施例中，上述之凸塊212例如可為：金、銅、錫、銀、銦或其合金之一構成的金屬或是銀粉顆粒與樹脂等組成之導電膠材。振子單元30係設置於凸塊212上，以電性連接於第一、第二金屬層208、210(容後詳述)，藉此提供振子單元30之訊號輸入/輸出。
矽基座20上係具有至少一封裝環12，且封裝環12係環設於振子單元30之周圍。此一封裝環12可以由銅、錫、金、銀、銦或上述合金、有機聚合物或氧化物之材質之一所構成。藉由封裝環12用以提供矽上蓋10設置，以密封振子單元30。因此，本發明係利用矽上蓋10與矽基座20透過封裝環12而將振子單元30作一氣密封裝，其內部環境例如可為真空或是充填氦氣。本發明並且藉由選用同材質(矽)之矽上蓋10與矽基座20，進一步防止氣密封裝時的熱應力問題。
根據本發明之實施例，如第1圖所示，矽上蓋10係包括有一第一矽晶圓102與一空穴104。其中，空穴104係形成於第一矽晶圓102之下表面，乃是為了容設振子單元30。
其次，為了加強矽上蓋10與矽基座20之間的氣密接合，本發明也可選擇在矽上蓋10之下表面形成有另一封裝環12，以利用矽上蓋10之下表面的封裝環12接合於矽基座20上之封裝環12，以提供密封振子單元30時較佳的氣密性。
之後，為了詳述本發明矽基座20之結構特徵，關於以下之說明，請一併參閱第2圖所示，其係為根據本發明實施例之貫孔式振子裝置晶圓級封裝結構的立體示意圖。
如第1至2圖所示，矽基座20係包括有：一第二矽晶圓202、至少二貫穿孔204、一氧化層206、一第一金屬層208以及一第二金屬層210。其中，為解釋矽基座20之內部走線設計，本發明之第2圖係以解釋單一貫穿孔204為一示範之實施例，然並非用以限定本發明貫穿孔204之數量。
如第2圖所示，二貫穿孔204係設置於第二矽晶圓202之同一側上。本發明即是藉由將第一、第二金屬層208、210作一巧妙設計，得以使得二貫穿孔204可跳脫習知之對角設置而設計於第二矽晶圓202之同一側上。
詳細而言，貫穿孔204係貫穿設置於第二矽晶圓202中。貫穿孔204上即設置有前述之導電凸塊212。氧化層206係形成於第二矽晶圓202之上、下表面與貫穿孔204之內表面上。之後，第一金屬層208形成於該氧化層206上，並且填充第2圖之貫穿孔204，於此形成金屬導通柱。在一實施例中，這些金屬導通柱係可利用矽導通孔(Through silicon via，TSV)技術予以成型。
之後，第一金屬層208係往第二矽晶圓202之下表面延伸，以在第二矽晶圓202之下表面與第二金屬層210作一電性連接。因此，本發明係藉由配置於貫穿孔204上之導電凸塊212電性連接振子單元30，以透過貫穿孔204內之第一、第二金屬層208、210提供封裝結構的訊號輸入/輸出。
並且，本發明係藉由將第一、第二金屬層208、210之走線同時設計於第二矽晶圓202之底面，使得二貫穿孔204可跳脫習知之對角設置而設計於第二矽晶圓202之同一側上，有效省卻了習知的製程成本與製程工序。
在一實施例中，上述之第一金屬層208例如可以為銅，而第二金屬層210例如可以為金。
另一方面而言，第二矽晶圓之下表面更設計有至少二凹槽22，第二金屬層210係同時覆蓋於第二矽晶圓202之下表面與其凹槽22當中。如第1圖所示，這些覆蓋於第二矽晶圓202之下表面的第二金屬層210與覆蓋於凹槽22中的第二金屬層210係設計為不連續的，以藉此有效阻斷封裝元件形成短路之可能性。並且，這些覆蓋於凹槽22中的第二金屬層210，由於其特殊的結構設計，更可作為封裝元件在後續製程中抓附錫膏(solder)之用途。
請參考第3圖，其係為根據本發明實施例之貫孔式振子裝置晶圓級封裝結構之製造方法的步驟流程圖，此一製造方法主要包括步驟S302、S304及S306，請一併參閱前述第1圖至第2圖所示，茲詳細說明如下。
在步驟S302中，本發明首先提供一矽基座20，其上設置有振子單元30。之後，在步驟S304中，形成至少一封裝環12於矽基座20上，並且封裝環12係環設於振子單元30之周圍。最後，在步驟S306中，利用一矽上蓋10設置於封裝環12上，以密封振子單元30。
其中，振子單元30之共振型式、種類與封裝環12之材質係同前一實施例所述，故在此不再贅述。
在本實施例中，本發明主要將詳述上述之矽基座20與矽上蓋10各自之形成步驟與流程。
請參閱第4A圖至第4C圖所示，其係為根據本發明第一實施例之形成矽上蓋的結構示意圖。
如第4A圖至第4C圖所示，本發明首先提供一第一矽晶圓102。之後，在第一矽晶圓102之下表面形成至少一封裝環12，再利用蝕刻儀器，例如：感應耦合式電漿蝕刻(Inductively Coupled Plasma Etching，ICP)，深反應性離子蝕刻(Reactive Ion Etching，RIE)或是濕蝕刻(wet etching)蝕刻第一矽晶圓102，以在第一矽晶圓102中形成一空穴104，用以容設振子單元30。
在此實施例中，本發明係選擇在第一矽晶圓102之下表面形成封裝環12，以增加密封振子單元30時的氣密性。根據本發明之實施例，封裝環12可選擇設置於貫孔式振子裝置晶圓級封裝結構之矽上蓋10及/或矽基座20上，皆可用以實施本發明之發明目的。
除此之外，本發明亦可透過另一種方式來形成矽上蓋10，其形成方式請參閱第4D圖至第4F圖所示，其係為根據本發明第二實施例之形成矽上蓋的結構示意圖。
如第4D圖至第4F圖所示，本發明首先提供一第一矽晶圓102。之後，在第一矽晶圓102之下表面進行蝕刻，以形成空穴104。最後，本發明可直接利用一電鍍製程在空穴104中鍍上一層金屬屏障層106(參第4F圖)。
在此實施例中，本發明係利用電鍍之金屬屏障層106作為上蓋在後續封裝所需使用到的封裝材料(或稱封裝環)，不僅可省卻習見之製程步驟，上述二種實施例皆可用以形成本發明所述之矽上蓋10。
接著，請參閱第5A圖至第5J圖所示，其係為根據本發明實施例之形成矽基座的結構示意圖。
如第5A圖至第5B圖所示，本發明首先提供一第二矽晶圓202，並在其中貫穿設置至少二貫穿孔204。如前所述，為解釋矽基座20之內部走線設計，本發明之第5A至5J圖係以解釋單一貫穿孔204為一示範之實施例，然並非用以限定本發明貫穿孔204之數量。
如前第2圖所述，二貫穿孔204係設置於矽基座20之第二矽晶圓202的同一側上。本發明即是藉由將第一、第二金屬層208、210作一巧妙設計，得以使得二貫穿孔204可跳脫習知之對角設置而設計於矽基座20之同一側上。
之後，如第5C圖所示，本發明係在第二矽晶圓202之上、下表面與貫穿孔204之內表面上形成一氧化層206。
接著，如第5D圖至第5G圖所示，係在氧化層206上電鍍一第一金屬層208，並移除在第二矽晶圓202之上表面的第一金屬層208，使得第一金屬層208僅填充於貫穿孔204中，以形成金屬導通柱208(參第5E圖)。
之後，如第5F至5G圖所示，第一金屬層208係被圖案化(pattern)而往第二矽晶圓202之下表面延伸。
之後，如第5H圖所示，本發明係以感應耦合式電漿蝕刻(Inductively Coupled Plasma Etching，ICP)，或是深反應性離子蝕刻(Reactive Ion Etching，RIE)或是濕蝕刻(wet etching)蝕刻第二矽晶圓202，以在其下表面形成至少二凹槽22。
然後，如第5I至5J圖所示，電鍍一晶種層(seed layer)210’於第二矽晶圓202之下表面，再於晶種層210’上電鍍一第二金屬層210。其中，第二金屬層210係同時覆蓋於第二矽晶圓之下表面與上述之凹槽22中。值得注意的是，覆蓋於第二矽晶圓之下表面的第二金屬層210與覆蓋於該些凹槽22中的第二金屬層210係設計為不連續的，以避免封裝元件短路之可能。
根據本發明之實施例，上述之第一金屬層208例如可以為銅，而第二金屬層210例如可以為金。第二金屬層210係形成於第二矽晶圓202之下表面，並與第一金屬層208電性連結，於此完成步驟S302所述之矽基座20。
之後，如第5K圖所示，封裝環12係形成於矽基座20上，以供氣密振子單元時使用(步驟S304)。
再者，如第5L圖所示，凸塊212係形成於上述之金屬導通柱208上(參第5B圖之貫穿孔204)，以作為封裝過程中之點膠辨識區。
根據本發明之實施例，由於振子單元30係置於凸塊212上，且凸塊212係為導電材質，因此，振子單元30即可利用充填有第一金屬層208之貫穿孔204(即金屬導通柱)而電性連接於第二金屬層210，使其可與外部做電性連接，完成電能與訊號的輸入/輸出。
除此之外，根據本發明所揭示之貫孔式振子裝置晶圓級封裝結構，矽基座20上更可開設有至少一凹槽14，其中，如第6圖所示，凹槽14可選擇設置於(1)封裝環12與導電凸塊212、以及(2)設置於振子單元30之下。藉由此結構設計，當封裝環12因遇熱而產生熔融現象時，其可被導引至凹槽14中，而不致接觸到導電凸塊212而產生元件短路的問題，藉此避免元件產生永久性的失效。
其次，設置於振子單元30之下的凹槽14則是用以避免：當振子單元30因下傾時，矽基座20可利用凹陷之凹槽14增加其容設空間，而使得下傾之振子單元30不至於碰觸到基座本身。
第7圖係為根據本發明另一實施例之貫孔式振子裝置晶圓級封裝結構的剖面示意圖，其中，在第7圖所示之實施例中，凹槽14亦可選擇性地僅形成在封裝環12與導電凸塊212之間。其原因在於，當振子單元30所連接之導電凸塊212與金屬導通柱208係沉積地比第6圖所示之實施例中來得高時，在此情況下，振子單元30距離矽基座20自然已具有較大之差距，而可作為足夠導引因下傾之振子單元30的緩衝空間。
第8圖係為根據本發明另一實施例之貫孔式振子裝置晶圓級封裝結構的剖面示意圖，其中，在第8圖所示之實施例中，封裝環12與導電凸塊212之間無須設置有凹槽14，亦同樣可用以實施本發明之發明目的。
因此，綜上所述，本發明所揭露之一種貫孔式振子裝置晶圓級封裝結構及其製造方法，係藉由垂直貫穿開設於基座上之導通孔，來使振子單元與底部的基座金屬形成電性連接，因此跳脫習知採用陶瓷基座封裝的窘境(包括產品成本高且貨源不穩定等)，並透過選用同材質之基座與上蓋，改善三明治封裝結構所導致的熱應力問題。
其次，本發明更藉由將第一、第二金屬層共同設置於基座之底層上，使得基座上之貫穿孔可跳脫習知之對角設置而設計於基座的同一側上，減少連接線之長度，從而降低因高頻化而衍生的寄生電容/電感效應，以進一步達到產品微縮尺寸之目的。
以上所述之實施例僅係為說明本發明之技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本發明之內容並據以實施，當不能以之限定本發明之專利範圍，即大凡依本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明之專利範圍內。
10．．．上蓋
12．．．封裝環
14．．．凹槽
20．．．矽基座
22．．．凹槽
30．．．振子單元
102．．．第一矽晶圓
104．．．空穴
106．．．金屬屏障層
202．．．第二矽晶圓
204．．．貫穿孔
206．．．氧化層
208．．．第一金屬層
210．．．第二金屬層
212．．．凸塊
第1圖係為本發明一實施例之貫孔式振子裝置晶圓級封裝結構的剖面示意圖。
第2圖係為根據本發明實施例之貫孔式振子裝置晶圓級封裝結構的立體示意圖。
第3圖係為根據本發明實施例之貫孔式振子裝置晶圓級封裝結構之製造方法的步驟流程圖。
第4A圖至第4C圖係為根據本發明第一實施例之形成矽上蓋的結構示意圖。
第4D圖至第4F圖係為根據本發明第二實施例之形成矽上蓋的結構示意圖。
第5A圖至第5J圖係為根據本發明實施例之形成矽基座的結構示意圖。
第5K圖係為根據本發明實施例在矽基座上形成封裝環的結構示意圖。
第5L圖係為根據本發明實施例在金屬導通柱上形成凸塊的結構示意圖。
第6圖係為根據本發明實施例之具有二凹槽設計之貫孔式振子裝置晶圓級封裝結構的剖面示意圖。
第7圖係為根據本發明實施例之具有一凹槽設計之貫孔式振子裝置晶圓級封裝結構的剖面示意圖。
第8圖係為根據本發明實施例無須具有凹槽設計之貫孔式振子裝置晶圓級封裝結構的剖面示意圖。
Claims (21)
- 一種貫孔式振子裝置晶圓級封裝結構之製造方法，包括：提供一矽基座，其上設置有一振子單元，其中該矽基座之形成步驟更包括：提供一第二矽晶圓，並在其中貫穿設置至少二貫穿孔；在該第二矽晶圓之上、下表面與該些貫穿孔之內表面上形成一氧化層；在該氧化層上電鍍一第一金屬層，該第一金屬層係填充該些貫穿孔，以形成至少二金屬導通柱，該第一金屬層並往該第二矽晶圓之該下表面延伸；以及在該第二矽晶圓之該下表面電鍍一第二金屬層，該第二金屬層係與該第一金屬層電性連結；其中，該些金屬導通柱係電性連接於該振子單元，以透過該第一、第二金屬層提供訊號輸入/輸出；形成至少一封裝環於該矽基座上，且該至少一封裝環係環設於該振子單元之周圍；以及利用一矽上蓋設置於該至少一封裝環上，以密封該振子單元。
- 如請求項1所述之貫孔式振子裝置晶圓級封裝結構之製造方法，其中該矽上蓋之形成步驟更包括：提供一第一矽晶圓；以及蝕刻該第一矽晶圓，以在該第一矽晶圓中形成一空穴，用以容設該振子單元。
- 如請求項2所述之貫孔式振子裝置晶圓級封裝結構之製造方法，其中在 蝕刻該第一矽晶圓前，更包括：在該第一矽晶圓之下表面形成該至少一封裝環，以接合於該矽基座上之該至少一封裝環，以密封該振子單元。
- 如請求項1所述之貫孔式振子裝置晶圓級封裝結構之製造方法，其中在該氧化層上電鍍該第一金屬層後，更包括：移除在該第二矽晶圓之該上表面的該第一金屬層，使得該第一金屬層僅填充該些貫穿孔，並往該第二矽晶圓之該下表面延伸。
- 如請求項1所述之貫孔式振子裝置晶圓級封裝結構之製造方法，其中在該第二矽晶圓之該下表面電鍍該第二金屬層前，更包括：電鍍一晶種層於該第二矽晶圓之該下表面，以在該晶種層上電鍍該第二金屬層。
- 如請求項1所述之貫孔式振子裝置晶圓級封裝結構之製造方法，其中在該第二矽晶圓之該下表面電鍍該第二金屬層前，更包括：蝕刻該第二矽晶圓，以在該第二矽晶圓之該下表面形成至少二凹槽。
- 如請求項6所述之貫孔式振子裝置晶圓級封裝結構之製造方法，其中該第二金屬層係同時覆蓋於該第二矽晶圓之該下表面與該些凹槽中，且覆蓋於該第二矽晶圓之該下表面的該第二金屬層與覆蓋於該些凹槽中的該第二金屬層係為不連續的。
- 如請求項1所述之貫孔式振子裝置晶圓級封裝結構之製造方法，更包括：在該些金屬導通柱上形成至少二凸塊，以作為點膠辨識區。
- 如請求項8所述之貫孔式振子裝置晶圓級封裝結構之製造方法，其中該些凸塊係為導電材質，該振子單元係置於該些凸塊上，以電性連接於該 些金屬導通柱。
- 一種貫孔式振子裝置晶圓級封裝結構，包括：一矽基座，其上設置有一振子單元，其中該矽基座係包括：一第二矽晶圓；至少二貫穿孔，貫穿設置於該第二矽晶圓中；一氧化層，設置於該第二矽晶圓之上、下表面與該些貫穿孔之內表面上；一第一金屬層，設置於該氧化層上，並且填充該些貫穿孔，以形成至少二金屬導通柱，該第一金屬層並往該第二矽晶圓之該下表面延伸；以及一第二金屬層，設置於該第二矽晶圓之該下表面，並與該第一金屬層電性連結；其中，該些金屬導通柱係電性連接於該振子單元，以透過該第一、第二金屬層提供訊號輸入/輸出；至少一封裝環，設置於該矽基座上，該至少一封裝環係環設於該振子單元之周圍；以及一矽上蓋，設置於該至少一封裝環上，以密封該振子單元。
- 如請求項10所述之貫孔式振子裝置晶圓級封裝結構，其中該矽上蓋係包括有一第一矽晶圓與一空穴，該空穴係形成於該第一矽晶圓之下表面，用以容設該振子單元。
- 如請求項10所述之貫孔式振子裝置晶圓級封裝結構，其中該矽上蓋之下表面係具有該至少一封裝環，以接合於該矽基座上之該至少一封裝環，以密封該振子單元。
- 如請求項10所述之貫孔式振子裝置晶圓級封裝結構，其中該第二矽晶圓之該下表面係具有至少二凹槽，該第二金屬層係同時覆蓋於該第二矽晶圓之該下表面與該些凹槽中，且覆蓋於該第二矽晶圓之該下表面的該第二金屬層與覆蓋於該些凹槽中的該第二金屬層係為不連續的。
- 如請求項10所述之貫孔式振子裝置晶圓級封裝結構，更包括設置於該些金屬導通柱上之至少二凸塊，該些凸塊係為導電材質，該振子單元係置於該些凸塊上，以電性連接於該些金屬導通柱。
- 如請求項10所述之貫孔式振子裝置晶圓級封裝結構，其中該第一金屬層之材質係為銅，該第二金屬層之材質係為金。
- 如請求項10所述之貫孔式振子裝置晶圓級封裝結構，其中該振子單元係為一石英晶體振子或機械共振式振子。
- 如請求項16所述之貫孔式振子裝置晶圓級封裝結構，其中該石英晶體振子係為溫度穩定切角石英晶體振子或音叉型石英晶體振子。
- 如請求項10所述之貫孔式振子裝置晶圓級封裝結構，其中該至少一封裝環係由銅、錫、金、銀、銦或上述合金、有機聚合物或氧化物之材質之一所構成。
- 如請求項10所述之貫孔式振子裝置晶圓級封裝結構，其中該些貫穿孔係設置於該第二矽晶圓之同一側上。
- 如請求項14所述之貫孔式振子裝置晶圓級封裝結構，其中該矽基座在其表面上係開設有至少一凹槽，該至少一凹槽係設置於該至少一封裝環與各該凸塊之間。
- 如請求項10所述之貫孔式振子裝置晶圓級封裝結構，其中該矽基座在其 表面上係開設有至少一凹槽，該至少一凹槽係設置於該振子單元之下。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW101115206A TWI498951B (zh) | 2012-04-27 | 2012-04-27 | Conductor - type package structure and its manufacturing method |
| US13/530,199 US8766734B2 (en) | 2012-04-27 | 2012-06-22 | Through silicon via-based oscillator wafer-level-package structure and method for fabricating the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW101115206A TWI498951B (zh) | 2012-04-27 | 2012-04-27 | Conductor - type package structure and its manufacturing method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201344770A TW201344770A (zh) | 2013-11-01 |
| TWI498951B true TWI498951B (zh) | 2015-09-01 |
Family
ID=49476722
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW101115206A TWI498951B (zh) | 2012-04-27 | 2012-04-27 | Conductor - type package structure and its manufacturing method |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8766734B2 (zh) |
| TW (1) | TWI498951B (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9334154B2 (en) | 2014-08-11 | 2016-05-10 | Raytheon Company | Hermetically sealed package having stress reducing layer |
| US9761509B2 (en) * | 2015-12-29 | 2017-09-12 | United Microelectronics Corp. | Semiconductor device with throgh-substrate via and method for fabrication the semiconductor device |
| CN107819450B (zh) * | 2017-11-13 | 2024-01-26 | 成都泰美克晶体技术有限公司 | 一种改进封装结构的全石英晶体谐振器及其制备方法 |
| US11463063B2 (en) * | 2019-07-25 | 2022-10-04 | Zhuhai Crystal Resonance Technologies Co., Ltd. | Method for packaging an electronic component in a package with an organic back end |
| CN116054766B (zh) * | 2023-03-29 | 2023-06-02 | 天津伍嘉联创科技发展股份有限公司 | 用于晶体振荡器生产中点胶工序的防脱落连接方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6929974B2 (en) * | 2002-10-18 | 2005-08-16 | Motorola, Inc. | Feedthrough design and method for a hermetically sealed microdevice |
| US7098580B2 (en) * | 2004-01-29 | 2006-08-29 | Kyocera Corporation | Piezoelectric oscillator |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5030857A (en) | 1989-08-25 | 1991-07-09 | Ncr Corporation | High speed digital computer data transfer system having reduced bus state transition time |
| JP4547788B2 (ja) | 2000-03-15 | 2010-09-22 | セイコーエプソン株式会社 | 圧電振動子のパッケージ構造 |
| JP2002335128A (ja) | 2001-05-09 | 2002-11-22 | Seiko Epson Corp | 圧電デバイス |
| US7608986B2 (en) | 2006-10-02 | 2009-10-27 | Seiko Epson Corporation | Quartz crystal resonator |
-
2012
- 2012-04-27 TW TW101115206A patent/TWI498951B/zh active
- 2012-06-22 US US13/530,199 patent/US8766734B2/en active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6929974B2 (en) * | 2002-10-18 | 2005-08-16 | Motorola, Inc. | Feedthrough design and method for a hermetically sealed microdevice |
| US7098580B2 (en) * | 2004-01-29 | 2006-08-29 | Kyocera Corporation | Piezoelectric oscillator |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW201344770A (zh) | 2013-11-01 |
| US8766734B2 (en) | 2014-07-01 |
| US20130285754A1 (en) | 2013-10-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI422080B (zh) | Enhanced gas - tightness of the oscillator device wafer - level package structure | |
| US9397151B1 (en) | Packaged integrated circuits having high-Q inductors therein and methods of forming same | |
| TWI498951B (zh) | Conductor - type package structure and its manufacturing method | |
| KR100558439B1 (ko) | 웨이퍼 레벨 패키지의 ｆｂａｒ 소자 및 그 제조 방법 | |
| US9306537B1 (en) | Integrated circuit device substrates having packaged crystal resonators thereon | |
| CN101820264B (zh) | 一种贯孔式振子装置晶圆级封装结构 | |
| JP2012090202A (ja) | 圧電デバイス、圧電発振器 | |
| US11545935B2 (en) | Oscillator wafer-level-package structure | |
| JP2018026649A (ja) | 発振装置及びその製造方法 | |
| JP4039012B2 (ja) | 圧電発振器 | |
| CN101997510A (zh) | 一种贯孔式振子装置晶圆级封装结构的制造方法 | |
| CN207410310U (zh) | 一种改进封装结构的全石英晶体谐振器 | |
| JP2005212017A (ja) | 電子部品封止用基板および多数個取り用電子部品封止用基板ならびに電子装置の製造方法 | |
| TWI412167B (zh) | Modified oscillator wafer level package structure | |
| JP5237426B2 (ja) | 超小型サイズ対応のレイアウト構造を有する水晶発振器 | |
| TWI396311B (zh) | Manufacturing Method of Wafer - level Packaging Structure for Through - hole Oscillator | |
| CN201846319U (zh) | 一种改良式振子晶圆级封装结构 | |
| CN102006030B (zh) | 一种强化气密性的振子装置晶圆级封装结构 | |
| TWI406382B (zh) | Welded - type vibrator device wafer - level package structure | |
| JP2010219876A (ja) | 圧電デバイス | |
| US9445536B1 (en) | Crystal oscillator fabrication methods using dual-deposition of mounting cement and dual-curing techniques | |
| TWI893732B (zh) | 具有內部蝕穿的振子晶體結構及其形成之振子晶體的晶圓級封裝結構 | |
| JP5716594B2 (ja) | 圧電振動デバイス | |
| JP2010177984A (ja) | 圧電振動子および圧電デバイス | |
| JP2006185968A (ja) | 電子装置 |