專利名稱：用于集成器件的襯底級(jí)組件、其制造工藝及相關(guān)集成器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成器件，尤其是傳感器件的襯底級(jí)組件(通常稱為"晶 片級(jí)封裝")，涉及相應(yīng)的制造工藝和相關(guān)集成器件。
背景技術(shù)：
公知利用微制造技術(shù)制造半導(dǎo)體傳感器(例如壓力傳感器、慣性傳 感器、麥克風(fēng)或氣體傳感器)，半導(dǎo)體傳感器的工作是基于懸置在腔上 的膜的存在的。具體而言，以本申請(qǐng)人名義提交的EP 1577656公開了一種壓力傳 感器及其制造工藝。詳細(xì)地講(圖1),由l表示的壓力傳感器被集成 到半導(dǎo)體材料制造的具有頂面2a的襯底2中，半導(dǎo)體材料尤其是單晶 硅。在襯底2之內(nèi)形成埋藏腔3，并由柔性可變形膜4將其與頂面2a隔 開，該膜4懸置于埋藏腔3上方(具體而言，"埋藏腔"一詞在此表示形 成于半導(dǎo)體材料單個(gè)主體之內(nèi)、與其頂面相距一定距離的腔)。在這種情況下，埋藏腔3還被隔離開并整個(gè)包含于襯底2之內(nèi)。換能元件5， 即由擴(kuò)散或注入摻雜劑原子而形成的壓敏電阻器被設(shè)置于膜4中，其探 測(cè)膜4 (由于外加電壓導(dǎo)致)的形變，并產(chǎn)生作為要探測(cè)的壓力的函數(shù) 的對(duì)應(yīng)電信號(hào)。簡(jiǎn)言之，壓力傳感器1的制造工藝包括在襯底2之內(nèi) 形成多個(gè)深溝槽，由半導(dǎo)體材料制成的分隔壁將所述多個(gè)深溝槽彼此隔 開；然后在脫氧環(huán)境中執(zhí)行外延生長(zhǎng)以形成外延層，該外延層在頂部閉 合這些深溝槽；以及最后執(zhí)行熱退火步驟以形成埋藏腔3。在埋藏腔3 上方保留薄硅層，該薄硅層部分地由外延生長(zhǎng)的硅原子構(gòu)成，部分地由 遷移的硅原子構(gòu)成；該硅層形成膜4。2005年1月25日以本申請(qǐng)人名義才是交的專利申請(qǐng)EP 05425028.7 描述了一種壓電電阻加速度計(jì)和相應(yīng)的制造工藝。詳細(xì)而言(圖2), 由10表示的壓電電阻加速度計(jì)具有基本類似于上述壓力傳感器1的結(jié) 構(gòu)，因此用相同附圖標(biāo)記表示類似的部分，此外，該壓電電阻加速度計(jì) 具有形成于膜4上，具體而言形成于膜4的大致幾何中心處的慣性質(zhì)量 11。該慣性質(zhì)量11由例如銀、錫、銅、鉛、金或其他高密度金屬的焊接膏構(gòu)成，所述高密度金屬優(yōu)選地具有高于7000kg/mS的密度。例如， 該慣性質(zhì)量11包括柱形基部和半球形頂部，具有10(Him和200jxm之間 的半徑和50jim和350pm之間的厚度(假定膜4的邊大約為500pm,慣 性質(zhì)量11的半徑和膜4的邊之間的比例在20%和40%之間)。通過金屬網(wǎng)淀積該慣性質(zhì)量11,該金屬網(wǎng)例如由鎳或鋼制成，在對(duì) 應(yīng)于要淀積焊接膏的區(qū)域的位置具有適當(dāng)?shù)拈_口。此外，所述淀積伴隨 有溫度升高步驟，在該步驟期間，慣性質(zhì)量11粘附到膜4的頂面，冷 卻之后形成期望的形狀。將慣性質(zhì)量11的重心G置于膜4之外，使得在使用期間作用于加 速度計(jì)10的加速度決定慣性質(zhì)量11上的動(dòng)量，這導(dǎo)致其沿相應(yīng)方向傾 斜。慣性質(zhì)量11的位移導(dǎo)致膜4的形變和壓電電阻元件5的電阻率變 化，據(jù)此適當(dāng)?shù)奶綔y(cè)電路確定作用于加速度計(jì)IO上的加速度量。前述專利申請(qǐng)No. EP 05425028.7進(jìn)一步披露了 (圖3)在同一半導(dǎo) 體材料的襯底2的分開且不同的表面部分中的上述壓力傳感器1和加速 度計(jì)10的集成，特別是為了獲得壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)15,例如用于監(jiān)測(cè)車輛 輪胎的充氣壓力的所謂輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(TPMS)。在使用時(shí)，將壓 力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)15安裝在輪胎的內(nèi)表面上，壓力傳感器1測(cè)量其充氣狀態(tài)， 而加速度計(jì)10通過向壓力傳感器1提供測(cè)量開始信號(hào)并向耦合到其上 的電子電路提供數(shù)據(jù)收集信號(hào)來執(zhí)行喚醒功能。特別地，加速度計(jì)10 探測(cè)輪胎在旋轉(zhuǎn)期間的離心加速度。強(qiáng)度大于預(yù)設(shè)閾值的加速度代表車 輛運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，因此導(dǎo)致壓力監(jiān)測(cè)的開始，從而將監(jiān)測(cè)限制到測(cè)量運(yùn)動(dòng) 的時(shí)間間隔中。此外，MEMS麥克風(fēng)傳感器是已知的，圖4中示出了其實(shí)例。同樣 將16表示的麥克風(fēng)傳感器集成到由半導(dǎo)體材料制成的、具有頂面2a的 襯底2中，該傳感器包括形成于襯底2中并由懸置于埋藏腔3上方的膜 4與頂面2a隔開的埋藏腔3。膜4是固定的，具有多個(gè)孔(未示出)， 允許空氣從外界環(huán)境通過孔進(jìn)入埋藏腔3中。柔性且會(huì)因氣壓而運(yùn)動(dòng)的 傳感器隔片17將埋藏腔3與形成于襯底2背部的后室18隔開。膜4和 傳感器隔片17形成感測(cè)電容器的兩個(gè)相對(duì)相j反，該感測(cè)電容器的電容 隨著它們的相對(duì)距離的變化而變化。在使用時(shí)，傳感器隔片17因?yàn)榈?達(dá)埋藏腔3的聲波而發(fā)生形變，從而導(dǎo)致感測(cè)電容器的電容值發(fā)生相應(yīng) 變化。所述傳感器的尺寸特別小，即在0.8mmx0.8mmx0.3mm(長(zhǎng)x寬x厚) 左右，或在2mmx2mmx0.3mm左右，使得傳統(tǒng)的封裝技術(shù)不再有優(yōu)勢(shì)， 特別是模制或預(yù)模制型傳統(tǒng)型封裝妨礙過多，且無論如何也不是針對(duì)需 要尺寸最小化的諸如汽車的應(yīng)用或消費(fèi)應(yīng)用而優(yōu)化的。例如，現(xiàn)有的 MEMS麥克風(fēng)封裝構(gòu)思使用相當(dāng)笨重的金屬外殼(或由FR4和金屬材料 的組合制成)，該外殼保護(hù)傳感器管芯并對(duì)其進(jìn)行靜電屏蔽。此外，就 制造成本而言，傳統(tǒng)型的封裝不是最優(yōu)的。另一方面，已知有對(duì)集成器件使用可替換封裝技術(shù)的趨勢(shì)，所述技 術(shù)實(shí)現(xiàn)了制成的電子器件的總尺寸的減小和制造成本的同時(shí)減少。特別 地，所謂的"晶片級(jí)封裝，，技術(shù)是已知的，其設(shè)想在包封集成器件的半導(dǎo) 體材料層頂部直接形成保護(hù)層，以機(jī)械地保護(hù)這些集成器件。發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的目的是為集成器件提供襯底級(jí)組件，其將實(shí)現(xiàn)制造 工藝成本的最小化和相應(yīng)電子器件最終尺寸的最小化。因此，根據(jù)本發(fā)明，提供了分別如權(quán)利要求1和28所限定的襯底 級(jí)組件和制造工藝。根據(jù)本發(fā)明，還提供了分別如權(quán)利要求21和45所限定的電子器件 和制造工藝。


為了更好地理解本發(fā)明，現(xiàn)在僅僅通過非限制性實(shí)例的方式，并參 考附圖描述其優(yōu)選實(shí)施例，附圖中-圖l是已知類型的壓力傳感器的截面圖； -圖2是已知類型的慣性傳感器的截面圖； -圖3是已知類型的壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的截面圖； -圖4是已知類型的麥克風(fēng)傳感器的截面圖；-圖5是根據(jù)本發(fā)明的一方面的用于壓力傳感器的襯底級(jí)組件的截 面圖；-圖6是用于差壓傳感器的襯底級(jí)組件的截面圖；-圖7是用于相對(duì)壓力傳感器的襯底級(jí)組件的截面圖；-圖8是用于壓力監(jiān)測(cè)器件的襯底級(jí)組件的截面圖；-圖9是用于包括多個(gè)半導(dǎo)體傳感器的集成器件的襯底級(jí)組件的截 面圖；-圖10是根據(jù)本發(fā)明的一方面的包括封裝和襯底級(jí)組件的電子器 件的截面圖；-圖ll是圖IO的電子器件的透視圖；-圖12是包括封裝和襯底級(jí)組件的另一電子器件的截面圖；-圖13示出了圖12的電子器件的變型；-圖14-16示出了圖13的電子器件的另外的變型；以及-圖17示出了圖5的襯底級(jí)組件的可能變型。
具體實(shí)施方式
圖5示出了半導(dǎo)體材料(例如單晶硅)的襯底20,其具有正面20a 和與正面20a相對(duì)的背面20b (在下文中將把襯底20稱為"器件襯底"， 只要其是設(shè)計(jì)用來集成一個(gè)或多個(gè)集成器件，尤其是傳感器件的)。如參考圖1所述(因此用相同的附圖標(biāo)記表示類似部分)，在器件 襯底20內(nèi)部形成集成器件，即壓力傳感器1。具體而言，在器件襯底 20的正面20a上形成懸置于埋藏腔3上方的膜4。根據(jù)本發(fā)明的一方面，在正面20a上，將由半導(dǎo)體材料(例如硅)、 玻璃或其他陶瓷或聚合物材料制成的帽蓋襯底21 (機(jī)械地和/或電氣地) 耦合到器件襯底20,從而覆蓋并保護(hù)壓力傳感器1,并為壓力傳感器1 提供襯底級(jí)組件22。具體而言，在此用"襯底級(jí)組件，，一詞表示包括器件 襯底20、帽蓋襯底21和相應(yīng)電氣輸入/輸出連接(如下文所述制造的) 的復(fù)合結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的一方面，通過鍵合工藝將帽蓋襯底21連接到器件襯 底20，鍵合工藝采用了被設(shè)置為接觸正面20a并在其上的鍵合區(qū)域23 (有利地為密封區(qū)域)，以確保接合。例如，鍵合區(qū)域23由玻璃料或 金屬或聚合物材料制成。鍵合區(qū)域23具有環(huán)形結(jié)構(gòu)，并圍繞壓力傳感 器1的膜4而卻不疊置其上。此外，對(duì)于玻璃料鍵合而言，鍵合區(qū)域23 的主延伸尺度介于100pm和300jim之間，對(duì)于金屬鍵合而言，小于 100pm,在兩種情況下最大厚度都大約為10pm。根據(jù)本發(fā)明的一方面，在對(duì)應(yīng)于膜4的位置在帽蓋襯底21中形成 與膜4相通的傳感器腔24。例如，通過各向異性(或各向同性)化學(xué)蝕刻制造傳感器腔24,該化學(xué)蝕刻從與器件襯底20接觸的帽蓋襯底21的 第一表面21a開始，該傳感器腔24具有介于10pm和400pm之間的深 度。因此，在器件襯底20和帽蓋襯底21之間接合之后，在膜4上方保 留空白空間25,從而確保其運(yùn)動(dòng)自由度，并避免根據(jù)所加壓力改變其形 變。具體而言，該空白空間25部分地由鍵合區(qū)域23的厚度限定，部分 地由帽蓋襯底21中挖開的傳感器腔24限定，并且部分地由鍵合區(qū)域23 劃界，部分地由傳感器腔24的壁劃界。此外，笫一進(jìn)出通道26形成于帽蓋襯底21之內(nèi)，從帽蓋襯底21 不與器件襯底20接觸的第二表面21b開始，抵達(dá)傳感器腔24,從而流 體連接到空白空間25和帽蓋襯底21外部。例如，可以通過各向異性化 學(xué)蝕刻和/或深硅蝕刻形成第 一進(jìn)出通道26 。最后以通孔28a的形式提供電氣輸入/輸出連接以實(shí)現(xiàn)壓力傳感器1 和襯底級(jí)組件22外部的電連接，所述通孔貫穿器件襯底20,直到抵達(dá) 背面20b,或者，電氣輸入/輸出連接為連接焊盤28b的形式，所述連接 焊盤28b由設(shè)置于鍵合區(qū)域23和帽蓋襯底21之外的正面20a的一部分 承載，從而可以從外部接近，并利用"絲焊"技術(shù)實(shí)現(xiàn)接觸(如在圖5和 后續(xù)圖中示意性示出的)。特別地，例如經(jīng)由金屬化區(qū)(未示出)將輸 入/輸出電氣連接28a、 28b連接到膜4的換能元件5。可以利用任何已 知技術(shù)，例如用導(dǎo)電通孔形成通孔28a,所述導(dǎo)電通孔是如此獲得的， 通過蝕刻器件襯底20以便形成貫穿襯底整個(gè)厚度延伸的通孔槽，并且 隨后用導(dǎo)電材料，例如用金屬材料填充所述通孔槽。使用通孔28a有利 于減小所得組件的尺寸。在使用時(shí)，給定壓力(其值必須加以確定)的流體通過第一進(jìn)出通 道26貫穿帽蓋襯底21,抵達(dá)空白空間25,并作用在膜4上，例如導(dǎo)致 其形變，該形變由換能元件5探測(cè)。圖6示出了用于差壓傳感器的襯底級(jí)組件22。在這種情況下，通過 器件襯底20形成第二進(jìn)出通道30,該第二進(jìn)出通道從背面20b開始直 到埋藏腔3，從而與埋藏腔3流體連接。例如，利用各向異性化學(xué)蝕刻 從器件襯底20背部開始挖掘，從而制成第二進(jìn)出通道30。在使用中，將膜4的外表面(即與埋藏腔3相對(duì))設(shè)置成通過穿過 帽蓋襯底21形成的第一進(jìn)出通道26與第一壓力的流體相通。相反，將 膜3的內(nèi)表面設(shè)置成通過第二進(jìn)出通道30與第二壓力的流體相通。通過這種方式，膜3基于第一和第二壓力之差而變形，從而實(shí)現(xiàn)壓力差測(cè)量。圖7示出了用于相對(duì)壓力傳感器的襯底級(jí)組件22。詳細(xì)地講，在器 件襯底20之內(nèi)，除了壓力傳感器l之外，還在器件襯底20中與專用于 壓力傳感器1的集成的表面部分隔開并不同的表面部分中形成基準(zhǔn)壓力 傳感器l'。在對(duì)應(yīng)于基準(zhǔn)壓力傳感器l'的位置在帽蓋襯底21中形成另一 傳感器腔24',從而確保在基準(zhǔn)壓力傳感器l'的相應(yīng)膜4'上方存在另 一空 白空間25'。所述另一空白空間是閉合的，不能從外部進(jìn)入，因?yàn)槲刺?供與其流體相通的進(jìn)出通道。在這種情況下，鍵合區(qū)域23圍繞這兩個(gè) 壓力傳感器的膜，不疊置于其上，并且形狀例如像數(shù)字8。在傳感器腔 24、 24'之間以及相應(yīng)的空白空間25、 25'之間設(shè)置帽蓋襯底21的分隔部 分32。特別地，分隔部分32與下方的鍵合區(qū)域23—起以流體密閉的方 式分隔兩個(gè)空白空間25、 25', /人而將它們流體隔離。在使用中，在所述另一傳感器腔24'中，集入具有給定基準(zhǔn)壓力的 流體，而將傳感器腔24設(shè)置為通過第一進(jìn)出通道26與給定壓力的流體 流體相通，/人而實(shí)施相對(duì)壓力測(cè)量。圖8示出了本發(fā)明當(dāng)前的優(yōu)選實(shí)施例，具體而言，為參考圖3所述 類型的壓力監(jiān)測(cè)器件15的襯底級(jí)組件22,該壓力監(jiān)測(cè)器件15特別地被 配置成監(jiān)測(cè)車輛輪胎的充氣壓力。詳細(xì)地講，在器件襯底20的不同表 面部分中集成壓力傳感器1和加速度計(jì)10。同樣在這種情況下，以類似 于上述的方式，提供對(duì)應(yīng)于加速度計(jì)10的所述另一傳感器腔24',以確 保所述另一空白空間25',在該空間之內(nèi)，慣性質(zhì)量ll可自由移動(dòng)，以 導(dǎo)致相應(yīng)膜4'的相應(yīng)形變。此外，提供另一輸入/輸出電氣連接28a',以 確保加速度計(jì)10與襯底級(jí)組件22外部的電連接，在這種情況下，輸入 /輸出電氣連接28a'同樣是例如通孔的形式。有利地，還可以以未圖示的 方式在器件襯底20之內(nèi)集成連接到加速度計(jì)IO和壓力傳感器1的適當(dāng) 電子電路(或ASIC—專用集成電路)。在使用中，加速度計(jì)IO探測(cè)由于慣性質(zhì)量11的位移而賦予監(jiān)測(cè)器 件的、作為相應(yīng)膜4，的形變的函數(shù)的加速度。如上所述，帽蓋襯底21 的分隔部分32以及設(shè)置于自由空間25、25'之間的鍵合區(qū)域23不使在壓 力下的流體到達(dá)所述另 一傳感器腔24'。通常，器件襯底20能夠集成任意數(shù)量的傳感器件，在這種情況下提供相應(yīng)數(shù)量的彼此流體隔離的額外自由空間25',還可能提供相應(yīng)數(shù) 量的由帽蓋襯底21的額外分隔部分32'隔開的額外傳感器腔24'以及相應(yīng) 數(shù)量的與相應(yīng)傳感器腔相通的額外進(jìn)出通道。例如，在圖9中，示出了 集成到同一個(gè)器件襯底20的四個(gè)傳感器1、 l'。顯然，每一個(gè)圖示的傳 感器都可以是壓力傳感器，可能是差壓傳感器或相對(duì)壓力傳感器，或是 加速度計(jì)(或另一種類型的傳感器件)，并且可以提供相應(yīng)數(shù)量的第一 和第二進(jìn)出通道。根據(jù)本發(fā)明的另一方面(圖IO和11 )，襯底級(jí)組件22可以進(jìn)一步 被包封在封裝40中，封裝40為地柵陣列(LGA)型、SO、 QFN或球柵 陣列(BGA)型。詳細(xì)地講(圖10)，經(jīng)由粘附層41將襯底級(jí)組件22 (特別地，圖10示出了器件襯底20集成了壓力傳感器1和加速度計(jì)10 的情況)連接到基底主體42,特別地，基底主體42為界定封裝40的基 底的多層有機(jī)襯底(例如BT—雙馬來酰亞胺三嗪一層)。粘附層41包 括環(huán)氧樹脂或丙烯酸膠，或雙馬來酰亞胺(BMI)，或環(huán)氧樹脂，或丙 烯酸，或雙馬來酰亞胺薄片層?；字黧w42的尺寸大于襯底級(jí)組件22 的尺寸，因此具有未被該組件覆蓋的外周部分。然后，通過適當(dāng)形狀和 尺寸的才莫具，由塑料材料制成的涂層44在側(cè)面覆蓋襯底級(jí)組件22，塑 料材料例如包括樹脂。具體而言，涂層44在頂部覆蓋基底主體42的外 周部分，但不覆蓋帽蓋襯底21的第二表面21b (即該表面不和器件襯底 20接觸)，因此構(gòu)成封裝40的第一外表面40a的一部分。通過這種方 式，第一進(jìn)出通道26保持空閑并暴露于封裝40之外(從圖ll可以明 顯看出)。此外，通過基底主體42形成的另外的通孔45 (例如經(jīng)由未 示出的設(shè)置于基底主體42的外周部分的導(dǎo)電路徑)連接到襯底級(jí)組件 22的連接焊盤28b并連接到由基底主體42的外表面承載的、金屬材料 制成的外接觸焊盤46,該外表面界定封裝40的第二外表面40b。對(duì)于 LGA封裝而言，接觸焊盤46構(gòu)成朝向封裝40外部的輸入/輸出接口 。 對(duì)于BGA封裝而言，為實(shí)現(xiàn)上述目的取而代之提供導(dǎo)電凸點(diǎn)，例如金 屬球(未示出)，導(dǎo)電凸點(diǎn)與外接觸焊盤46直接接觸。有利地，可以 用臨時(shí)保護(hù)層覆蓋封裝40的外表面40a,以便在存儲(chǔ)或組裝過程中保護(hù) 集成器件。而且，顯然，如果有第二進(jìn)出通道30(例如對(duì)于差壓傳感器) 的話，那么第二進(jìn)出通道30也穿過粘附層41和基底主體42延伸，以 便抵達(dá)封裝40的第二外表面40b。圖12示出了封裝40的另一實(shí)例，該封裝40包封了包括器件襯底 20和帽蓋襯底21的襯底級(jí)組件22,在這種情況下器件襯底20集成來 了麥克風(fēng)傳感器16 (參見圖4,但顯然同樣的教導(dǎo)加以必要的變更適用 于本文所述的所有傳感器件，例如適用于壓力傳感器)，帽蓋襯底21 具有第一進(jìn)出通道26,允許聲波通過其向麥克風(fēng)傳感器16的傳感器隔 片17傳播。該封裝40還包封了 ASIC管芯50,該管芯集成了電耦合到 麥克風(fēng)傳感器16的處理電路。經(jīng)由相應(yīng)的粘附層51，相對(duì)于襯底級(jí)組 件22在橫向上將ASIC管芯50連接到基底主體42,且該管芯50 一皮涂 層44圍繞并完全覆蓋。第一電氣連接52 (例如電線)將ASIC管芯50 (例如通過絲焊技術(shù))連接到器件襯底20的連接焊盤28b，而第二連接 53將ASIC管芯50連接到通過基底主體42制造的所述另外的通孔45 以及外部接觸焊盤46。如圖13 (該圖再次參考了麥克風(fēng)傳感器，但這并不失其一般性)所 示，封裝40的可能變型構(gòu)思在涂層44之內(nèi)堆疊襯底級(jí)組件22和ASIC 管芯50。詳細(xì)地講，ASIC管芯50以其第一表面50a連接到基底主體42， 器件襯底20經(jīng)由粘附層41連接到ASIC管芯50的第二表面50b (與第 一表面50a相對(duì))，乂人而在封裝40之內(nèi)堆疊到ASIC管芯上。同樣在這 種情況下，第一進(jìn)出通道26保持空閑并暴露于封裝40外部，而帽蓋襯 底21的第二表面21b構(gòu)成封裝40的第一外表面40a的一部分。同樣， 提供第一和第二連接52、 53,它們例如始自未被粘附層41覆蓋的ASIC 管芯50的第二表面50b —部分上的相應(yīng)連接焊盤。如圖14所示，對(duì)于上述堆疊布置而言，如果有第二進(jìn)出通道30的 話，那么第二進(jìn)出通道30可以穿過基底主體42、粘附層41和51以及 ASIC管芯50的整個(gè)厚度延伸。對(duì)于麥克風(fēng)傳感器16而言，第二進(jìn)出 通道30從后面到達(dá)后室18 (于是增大了其尺寸)和隔片17。所述的襯底級(jí)組件具有以下優(yōu)點(diǎn)。具體而言，該組件的制造工藝在成本和時(shí)長(zhǎng)方面得到優(yōu)化，只要它 是直接從器件襯底開始執(zhí)行的，其工藝步驟是用于形成集成傳感器的工 藝步驟的繼續(xù)。所得的組件具有極其有限的尺寸，對(duì)于只有一個(gè)壓力傳 感器的情況而言，通常在1.7mmxl.7mmx0.8mm左右，〗旦可以達(dá)到 1.3mmxl.3mx0.8mm左右，對(duì)于壓力監(jiān)測(cè)器件(集成了壓力傳感器和加 速度計(jì))而言，通常在1.7mmx2.5mmx0.8mm左右，^f旦可以達(dá)到1.3mmx2.5mmx0.8mm。特別地，在后一種情況下，有利的是為壓力傳 感器和加速度計(jì)提供單個(gè)襯底級(jí)組件，所述組件實(shí)現(xiàn)了提供于這兩個(gè)傳 感器的膜上方的空白空間之間的有效流體隔離。該襯底級(jí)組件可以構(gòu)成完整的半導(dǎo)體材料制成的器件，只要器件襯 底之內(nèi)包封的集成傳感器在背部自動(dòng)受到器件襯底20的保護(hù)，在前面 自動(dòng)受到帽蓋襯底21的保護(hù)。然而，在不便于具有由半導(dǎo)體材料制成 的完整集成器件的所有情況下(例如，在特定的環(huán)境條件需要從外部環(huán) 境提供進(jìn)一步保護(hù)的情況下)，使用封裝40可能是有利的。在任何情 況下，封裝40仍具有在3mmx3mmxlmm左右的小尺寸。此外，可以容易地拿放和定位封裝40以及襯底級(jí)組件22,尤其是 可以將其有利地用作表面安裝器件(SMD)。所述的制造工藝未構(gòu)思使用保護(hù)凝膠，相反，在使用常規(guī)類型的才莫 制封裝的情況下需要使用保護(hù)凝膠。最后，顯然可以對(duì)本文所述和所示的做出修改和變化，而不脫離如 所附權(quán)利要求界定的本發(fā)明的范圍。特別地，可以有利地對(duì)帽蓋襯底21進(jìn)行摻雜，以便提高其導(dǎo)電性 并為集成在器件襯底20之內(nèi)的傳感器提供靜電屏蔽。為了改善這種屏 蔽效果(例如在集成襯底級(jí)組件的電子器件為移動(dòng)式電話的情況下這是 重要的)，還可以使鍵合區(qū)域23是導(dǎo)電的，從而屏蔽電磁輻射。還可以利用在器件襯底20上進(jìn)行外延或電化(電鍍)生長(zhǎng)而不是 向其進(jìn)行鍵合來實(shí)現(xiàn)帽蓋襯底21,以便與器件襯底20集成為一體。在 這種情況下，可以利用標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，例如蝕刻插于器件襯底和生長(zhǎng)的層之 間的犧牲層來提供空白空間25?；蛘呷鐖D15所示，對(duì)于麥克風(fēng)傳感器16 (或任何其他類型的構(gòu)思 存在后室的傳感器)而言，可以由空白空間25制造后室，在帽蓋襯底 21中不提供任何進(jìn)出通道；在這種情況下，通過基底主體42、粘附層 41和ASIC管芯50延伸并與后室18 (由于相反的布置，現(xiàn)在具有空白 空間25的功能)相通的第二進(jìn)出通道30允許與封裝外部相通。而且(以 未示出的方式)，由于帽蓋層21中未提供進(jìn)出通道，因此甚至可以由 涂層44來在帽蓋層的第二表面21b上覆蓋同一帽蓋層；在這種情況下， 同一 ASIC管芯可以具有針對(duì)集成傳感器的帽蓋功能。可以將類似結(jié)構(gòu) 用于相對(duì)壓力傳感器，第一空白空間25含有基準(zhǔn)壓力的第一流體，第二進(jìn)出通道30允許第二流體進(jìn)入埋藏腔3。此外，圖16示出了圖13的封裝變型作為實(shí)例，如圖16所示，可 以在帽蓋襯底21中提供多個(gè)開口 ，以提供通向下方空白空間25的多個(gè) 進(jìn)出通道26;特別地，可以為各進(jìn)出通道26構(gòu)思不同的尺寸、間距和 位置。例如，多個(gè)進(jìn)出通道的存在可以降低由于外界環(huán)境而對(duì)傳感器膜 造成損傷的風(fēng)險(xiǎn)。顯然，這種變型也適用于前面描述的其他實(shí)施例，例 如適用于壓力或加速度計(jì)傳感器或其組合；而且，顯然在襯底級(jí)組件包 括多個(gè)半導(dǎo)體傳感器(例如如圖9所示)的情況下，可以為帽蓋襯底21 提供一個(gè)或多個(gè)與一個(gè)或多個(gè)與各傳感器相關(guān)的空白空間25、 25'相通 的進(jìn)出通道26 (甚至是不同的尺寸、間距和位置)。應(yīng)當(dāng)明了，即使有超過一個(gè)管芯，也可以將襯底級(jí)組件22包封在 封裝40中，以如前所述的堆疊或邊靠邊的布置集成其他電路或無源部 件。而且，在襯底級(jí)組件中，器件襯底可以包封其他類型的微機(jī)械器件， 例如不具備膜的微機(jī)械器件，其頂面上的有效面積必需保持空閑和/或可 從組件(或封裝)外部觸及。在所述的傳感器中，有效面積包括懸置于 埋藏腔上方的膜?？梢酝ㄟ^直接鍵合或陽(yáng)極鍵合實(shí)現(xiàn)器件襯底20和帽蓋襯底21之間 的連接，從而無需在器件襯底20的正面20a上設(shè)計(jì)鍵合區(qū)域23。在這 種情況下，僅通過傳感器腔24決定膜4上方的空白空間，因此必需適 當(dāng)?shù)卮_定傳感器腔24的尺寸。相反，如圖17所示，在鍵合區(qū)域具有足夠厚度的情況下，可以不 在帽蓋襯底21 (其保持平坦且未構(gòu)圖)中提供傳感器腔24。在這種情 況下，僅由鍵合區(qū)域23界定并圍繞空白空間25。于是利用作為器件襯 底20和(在這種情況下的)平坦、未構(gòu)圖帽蓋襯底21之間的間隔物的 鍵合材料(例如玻璃料、聚合物等)實(shí)現(xiàn)該腔；該間隔物的厚度可以在 6-80 (或甚至100) pm的范圍內(nèi)。此外，在集成傳感器的膜上方，可以提供單個(gè)穿通型腔(未示出)， 其貫穿帽蓋襯底21的整個(gè)厚度，因此可以從襯底級(jí)組件22外部觸及到。也可以在外部暴露側(cè)(第二表面21b)上對(duì)帽蓋^H"底21構(gòu)圖，例如 以便實(shí)現(xiàn)具有不同形狀(具有更大的朝向外部的截面)的第一進(jìn)出通道。雖然圖10示出了襯底級(jí)組件22通過引線鍵合和連接焊盤28b而連接到外部的情況，但顯然可以利用通孔28a提供類似結(jié)構(gòu)。特別地，在 這種情況下，通孔28a貫穿粘附層41并例如經(jīng)由導(dǎo)電路徑連接到其他 if孑匕45。此外，可以在器件襯底20之內(nèi)集成其他類型的傳感器。例如，可 以在其中集成氣體傳感器，其工作也是基于腔上懸置的膜的存在。對(duì)于 所述傳感器，也必需提供相應(yīng)的第一進(jìn)出通道26以使流體能夠進(jìn)入襯 底級(jí)組件22內(nèi)。詳細(xì)地講，根據(jù)希望探測(cè)的化學(xué)物質(zhì)用傳感材料層覆 蓋懸置膜4。在組裝步驟期間，該膜對(duì)于保證與襯底器件20之間的熱解 耦是重要的。硅帽充當(dāng)著氣體傳感器的保護(hù)，在存儲(chǔ)期間可以用粘性箔 或任何其他層壓膜覆蓋硅帽，以防止灰塵和濕氣損傷傳感器。有利的做 法是，將電氣輸入/輸出連接(例如連接焊盤28b)設(shè)置在帽蓋襯底21 外部并用涂層44覆蓋，從而避免由于第一空白空間25內(nèi)存在待探測(cè)的 流體導(dǎo)致任何種類的損傷(尤其是對(duì)于濕度傳感器而言)。可以以未詳述的已知方式用電容技術(shù)而不是壓電電阻」技術(shù)來探測(cè) 集成傳感器的膜4的形變。慣性質(zhì)量11可以具有不同于以上描述和展示的形狀的形狀；在任 何情況下，都將其構(gòu)造成受到施加到集成器件上的加速度影響并因而發(fā) 生位移。最后，顯然所述壓力監(jiān)測(cè)器件可以用于其他應(yīng)用。例如，在汽車領(lǐng) 域中，可以將其用于監(jiān)測(cè)氣嚢的壓力，檢查ABS系統(tǒng)的故障壓力，或監(jiān) 測(cè)油坤牛壓力或燃津+注入壓力。其他可能的應(yīng)用在醫(yī)療領(lǐng)域或噴墨應(yīng)用中，在醫(yī)療領(lǐng)域中可以將壓 力傳感器用于監(jiān)測(cè)血壓。在后一種情況下，可以在帽蓋襯底21中提供 墨室；第一進(jìn)出通道26充當(dāng)噴嘴，在被適當(dāng)提供的電路(可以實(shí)現(xiàn)在 懸置膜中)加熱時(shí)第一進(jìn)出通道26為空白空間25之內(nèi)所含的墨水提供 出i 各。特別地，在這個(gè)應(yīng)用中，通向空白空間25的喇叭口形進(jìn)出通道 的存在對(duì)于促進(jìn)墨水排出會(huì)是有利的。因此，可以如下構(gòu)思帽蓋襯底21 的制造工藝濕式第 一蝕刻提供具有傾斜側(cè)壁和向外的錐形截面的傳感 器腔24,干式第二蝕刻提供具有直線性壁和較小截面的笫一進(jìn)出通道 26。
權(quán)利要求
1.一種襯底級(jí)組件(22)，其特征在于包括-半導(dǎo)體材料的器件襯底(20)，其具有頂面(20a)并包封第一集成器件(1；16)，所述第一集成器件在所述頂面(20a)附近具備有效面積(4)；-帽蓋襯底(21)，其在所述頂面(20a)上方耦合到所述器件襯底(20)以便覆蓋所述第一集成器件(1；16)，所述耦合使得在對(duì)應(yīng)于所述有效面積(4)的位置提供第一空白空間(25)；以及-電接觸元件(28a，28b)，其用于將所述第一集成器件(1；16)與所述襯底級(jí)組件(22)外部電連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中所述第一集成器件(1; 16) 具備形成于所述器件襯底(20)之內(nèi)的埋藏腔(3)以及在所述有效面 積處懸置于所述埋藏腔(3)上方的膜(4);所述第一空白空間(25) 提供在對(duì)應(yīng)于所述膜(4)的位置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的組件，其中在所述帽蓋襯底(21 ) 之內(nèi)提供第一進(jìn)出通道(26),所述第一進(jìn)出通道(26)流體連接到所 述第一空白空間(25)和所述襯底級(jí)組件(22)外部。
4. 根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的組件，其中所述帽蓋襯底(21 ) 在所述第一集成器件(1; 16)的有效面積(4)上方具有第一傳感器腔(24 )，所述第一傳感器腔(24 )至少部分地形成所述第一空白空間(25 ); 特別地，所述第一傳感器腔(24)的深度在10]im和400iLim之間。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的組件，還包括鍵合區(qū)域(23), 其設(shè)置于所述器件襯底(20)和所述帽蓋襯底(21 )之間以確保其接合， 并被放置為與所述頂面(20a)接觸，從而包圍所述第一集成器件(1; 16)的有效面積(4)而不疊置其上；所述第一空白空間(25)至少部 分由所述鍵合區(qū)域(23)劃界。
6. 當(dāng)權(quán)利要求5不從屬于權(quán)利要求4時(shí)根據(jù)權(quán)利要求5所述的組 件，其中所述帽蓋襯底(21)平坦且未構(gòu)圖，所述鍵合區(qū)域(23)的厚 度介于6和lOOitim之間；所述第一空白空間(25 )整個(gè)地由所述鍵合區(qū) 域(23)界定。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的組件，其中所述帽蓋襯底(21 )包 括半導(dǎo)體材料、玻璃、陶瓷和聚合物材料之一；且其中所述鍵合區(qū)域(23)包括玻璃料或者金屬或聚合物材料。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5-7的任一項(xiàng)所述的組件，其中所述帽蓋襯底(21 ) 和鍵合區(qū)域(23)中的至少一個(gè)由導(dǎo)電材料制成，以便為所述第一集成 器件提供靜電屏蔽；特別地，所述第一集成器件為麥克風(fēng)(16)。
9. 根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的組件，其中所述電接觸元件 (28a, 28b)包括如下元件中的至少一個(gè)通過所述器件襯底(20 )制造的通孔(28a);以及形成于所述器件襯底(20)未被所述帽蓋襯底 (21)覆蓋的所述頂面(20a)的一部分上的電連接焊盤(28b);且其 中所述第一集成器件(1; 16)還包括形成于所述器件襯底(20)中的 埋藏腔(3)以及懸置于所述埋藏腔(3)上方的膜(4),以及換能元 件(5),所述換能元件被構(gòu)造成將所述膜(4)的形變轉(zhuǎn)換成電信號(hào)， 且所述電接觸元件(28a, 28b)連接到所述換能元件(5)。
10. 根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的組件，其中所述第一集成器 件(1; 16)還包括形成于所述器件襯底(20)之內(nèi)的埋藏腔(3)以及 懸置于所述埋藏腔(3)上方的膜(4);并且在所述帽蓋襯底(21)之 內(nèi)提供第一進(jìn)出通道(26),所述第一進(jìn)出通道流體連接到所述第一空 白空間(25 )和所述襯底級(jí)組件(22 )的外部；并且在所述器件襯底(20 ) 內(nèi)部提供第二進(jìn)出通道(30),所述第二進(jìn)出通道與所述集成器件(1) 的所述埋藏腔(3)和所述襯底級(jí)組件(22)的外部流體相通。
11. 根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的組件，其中第一進(jìn)出通道 (26)和多個(gè)其他進(jìn)出通道(26)被提供在所述帽蓋襯底(21)之內(nèi)并流體連接到所述第一空白空間(25)和所述襯底級(jí)組件(22)的外部； 特別地，所述第一和其他進(jìn)出通道(26)尺寸不同和/或其間提供不同的 間距。
12. 根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的組件，其中所述器件襯底 (20)包封至少一個(gè)其他集成器件(l'; 10),該其他集成器件擁有相應(yīng)的有效面積(4');且其中在對(duì)應(yīng)于所述其他集成器件(l'; 10)的相 應(yīng)有效面積(4')的位置提供其他空白空間(25，)；所述其他空白空間 (25，)與所述第一空白空間(25)流體隔離。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的組件，其中所述帽蓋襯底(21)具有 至少一個(gè)其他傳感器腔(24'),所述其他傳感器腔設(shè)置于所述其他集成 器件(I';IO)的相應(yīng)有效面積(4')上方，并至少部分地形成所述其他空白空間(25');所述第一空白空間(25)和其他空白空間(25')至少 部分地由設(shè)置于所述第一空白空間(25)和其他空白空間(25')之間的 所述帽蓋襯底(21)的分隔部分(32)以流體密閉的方式隔開。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的組件，還包括鍵合區(qū)域(23), 其設(shè)置于所述器件襯底(20)和所述帽蓋襯底(21 )之間，并與所述器 件襯底(20)的所述頂面(20a)接觸，從而包圍所述第一集成器件(1; 16)的有效面積(4)和所述其他集成器件(l'; 10)的相應(yīng)有效面積(4') 而不疊置其上；所述第一空白空間(25)和所述其他空白空間(25')至 少部分由所述鍵合區(qū)域(23)劃界。
15. 根據(jù)權(quán)利要求10-14的任一項(xiàng)所述的組件，其中所述第一集成 器件(1; 16)還包括形成于所述器件襯底(20)之內(nèi)的埋藏腔(3)以 及懸置于所述埋藏腔(3)上方的膜(4),且所述其他集成器件包括形 成于所述器件襯底(20)之內(nèi)的相應(yīng)埋藏腔(3')以及懸置于所述相應(yīng) 埋藏腔(3')上方的相應(yīng)膜(4');且其中所述第一集成器件為壓力傳感 器(1)，且所述其他集成器件為慣性傳感器(10),所述慣性傳感器(10)包括在所述其他空白空間(25，)之內(nèi)設(shè)置于相應(yīng)膜(4')上的慣 性質(zhì)量(11)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的組件，其中所述慣性質(zhì)量(11)包括 直接淀積于所述相應(yīng)膜(4')上的金屬材料；所述金屬材料是從包括銀、 錫、銅、鉛和金的組中選擇的，且優(yōu)選地具有大于7000kg/m3的密度。
17. 根據(jù)權(quán)利要求12-14的任一項(xiàng)所述的組件，其中所述第一集成 器件為壓力傳感器(1),且所述其他集成器件為對(duì)應(yīng)所述壓力傳感器(1)的基準(zhǔn)壓力傳感器(r)。
18. 根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的組件，其中所述第一集成器 件(1; 16)還包括形成于所述器件襯底(20)之內(nèi)的埋藏腔(3)以及 懸置于所述埋藏腔(3)上方的膜(4);所述第一集成器件為麥克風(fēng)傳 感器(16),其具有被感測(cè)隔片(17)與所述埋藏腔(3)隔開的后室(18),所述感測(cè)隔片^^皮構(gòu)造成根據(jù)抵達(dá)所述埋藏腔(3)的聲波施加 到其上的壓力而運(yùn)動(dòng)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的組件，其中所述第一集成器件(1; 16) 還包括形成于所述器件襯底(20)之內(nèi)的埋藏腔(3)以及懸置于所述 埋藏腔(3)上方的膜(4);所述第一集成器件為氣體傳感器，且所述膜(4)包括探測(cè)材料，所述探測(cè)材料被構(gòu)造成允許探測(cè)氣態(tài)材料的存 在；所述膜(4)與所述器件襯底(20)熱解耦。
20. 根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的組件，其中所述帽蓋襯底 (21)包括生長(zhǎng)于所述器件襯底(20)上的層，尤其是通過電鍍或外延步驟生長(zhǎng)的層；所述帽蓋襯底(21)與所述器件襯底(20)集成為一體。
21. —種電子器件，其特征在于包括根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng) 所述的襯底級(jí)組件(22)，以及包封并機(jī)械保護(hù)所述襯底級(jí)組件(22) 的封裝(40 );其中所述封裝(40 )包括機(jī)械支撐所述襯底級(jí)組件(22 ) 的基底主體(42)和^t構(gòu)造成橫向涂布所述襯底級(jí)組件(22)的涂層區(qū) 域(44 )。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的器件，其中所述涂層區(qū)域(44)保持 不被覆蓋，并可以從界定所述封裝(40)的第一外表面(40a)的一部 分的所述帽蓋襯底(21)的頂面(21b)外部觸及所述涂層區(qū)域(44), 并且特別地，通過所述第一進(jìn)出通道(26)觸及所述涂層區(qū)域。
23. 根據(jù)權(quán)利要求21或22所述的器件，其中所述封裝(40 )為L(zhǎng)GA、 SO、 QFN或BGA型，且具有由所述基底主體(42)的表面承載的接觸 焊盤(46),所述表面不接觸所述襯底級(jí)組件(22)并界定所述封裝的 第二外表面(40b)。
24. 根據(jù)權(quán)利要求21-23的任一項(xiàng)所述的器件，還包括電耦合到所 述襯底級(jí)組件(22)并被所述封裝(40)包封的電路管芯(50);其中 所述器件襯底(20)和電路管芯(50)通過相應(yīng)的粘附層(41, 51)機(jī) 械耦合到所述基底主體(42)并并排設(shè)置。
25. 根據(jù)權(quán)利要求21-23的任一項(xiàng)所述的器件，還包括電耦合到所 述襯底級(jí)組件(22)并被所述封裝(40)包封的電路管芯(50);其中 所述電路管芯(50)機(jī)械耦合到所述基底主體(42),且所述器件襯底(20)以疊置方式機(jī)械耦合到所述電路管芯(50)。
26. 根據(jù)權(quán)利要求21-25的任一項(xiàng)所述的器件，還包括進(jìn)出通道 (30)，其通過所述基底主體(42)延伸并在所述襯底級(jí)組件與所述頂面(20a)相對(duì)的表面到達(dá)所述襯底級(jí)組件。
27. 根據(jù)權(quán)利要求21-26的任一項(xiàng)所述的器件，其中所述電子器件 是輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(TPMS)、血壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(BPMS)、噴墨系統(tǒng)或 移動(dòng)電話之一。
28. —種用于制造襯底級(jí)組件(22)的工藝，其特征在于包括-提供半導(dǎo)體材料的器件襯底(20),所述器件襯底具有頂面(20a);-在所述器件襯底(20)之內(nèi)形成第一集成器件(1; 16),所述第 一集成器件(1; 16)在所述所述頂面(20a)附近具備有效面積(4);-在所述頂面(20a)上方將帽蓋襯底(21 )耦合到所述器件襯底(20 ) 以便覆蓋所述第一集成器件(1; 16),所述耦合包括在對(duì)應(yīng)于所述有 效面積(4)的位置形成第一空白空間(25);以及-形成電接觸元件(28a, 28b)，所述電接觸元件用于將所述第一 集成器件(1; 16)與所述襯底級(jí)組件(22)的外部電連接。
29. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的工藝，其中形成第一集成器件還包括 形成所述器件襯底(20 )之內(nèi)的埋藏腔(3 )以及懸置于所述埋藏腔(3 ) 上方的膜(4),且所述第一空白空間(25)形成于對(duì)應(yīng)于所述膜(4) 的位置。
30. 根據(jù)權(quán)利要求28或29所述的工藝，還包括在所述帽蓋襯底(21 ) 中形成流體連接到所述第一空白空間(25)和所述襯底級(jí)組件(22)外 部的第一進(jìn)出通道(26)。
31. 根據(jù)權(quán)利要求28-30的任一項(xiàng)所述的工藝，其中形成第一空白 空間(25)包括在所述帽蓋襯底(21)中形成所述第一集成器件(1; 16)的有效面積(4)上方的第一傳感器腔(24)。
32. 根據(jù)權(quán)利要求28-31的任一項(xiàng)所述的工藝，其中所述機(jī)械耦合 包括形成鍵合區(qū)域(23),其設(shè)置于所述器件襯底(20)和所述帽蓋 襯底(21)之間并與所述器件襯底(20)的頂面(20a)接觸，從而包 圍所述第一集成器件(l; 16)的有效面積(4)而不疊置其上；以及經(jīng) 由所述鍵合區(qū)域(23 )連接所述器件襯底(20 )和所述帽蓋襯底(21 ); 并且其中所述第一空白空間(25)至少部分地由所述鍵合區(qū)域(23)劃 界。
33. 根據(jù)權(quán)利要求28-32的任一項(xiàng)所述的工藝，其中形成第一集成 器件(1; 16)還包括形成所述器件襯底(20)之內(nèi)的埋藏腔(3)以及 懸置于所述埋藏腔(3)上方的膜(4),以及形成換能元件(5),所 述換能元件被構(gòu)造成將所述膜(4)的形變轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并且形成所 述電接觸元件(28a, 28b)包括形成如下元件中的至少一種通過所述 器件襯底(20)的通孔(28a);以及位于所述器件襯底(20)未被所述帽蓋襯底(21 )覆蓋的所述頂面(20a)的一部分上的電連接焊盤(28b); 以及將所述通孔(28a)或所述電連接焊盤(28b)連接到所述換能元件 (5)。
34. 根據(jù)權(quán)利要求28-33的任一項(xiàng)所述的工藝，其中形成第一集成 器件(1; 16)還包括形成所述器件襯底(20)之內(nèi)的埋藏腔(3)以及 懸置于所述埋藏腔(3)上方的膜(4);還包括在所述帽蓋襯底(21) 中形成第一進(jìn)出通道(26)，所述第一進(jìn)出通道流體連接到所述第一空 白空間(25 )和所述襯底級(jí)組件(22 )的外部，以及在所述器件襯底(20 ) 中形成第二進(jìn)出通道(30)，所述第二進(jìn)出通道與所述集成器件(1) 的所述埋藏腔(3)和所述襯底級(jí)組件(22)的外部流體相通。
35. 根據(jù)權(quán)利要求28-34的任一項(xiàng)所述的工藝，還包括在所述帽蓋 襯底(21)之內(nèi)形成第一進(jìn)出通道(26)和多個(gè)其他進(jìn)出通道(26), 其流體連接到所述第一空白空間(25)和所述襯底級(jí)組件(22)的外部； 特別地，所述第一和其他進(jìn)出通道(26)尺寸不同和/或其間提供不同的 間距。
36. 根據(jù)權(quán)利要求28-35的任一項(xiàng)所述的工藝，還包括在所述器 件襯底(20)中形成至少一個(gè)其他集成器件(l'; 10),所述其他集成 器件擁有相應(yīng)的有效面積(4');所述耦合進(jìn)一步包括在對(duì)應(yīng)于所述其 他集成器件(l'; 10 )的相應(yīng)有效面積(4')的位置形成其他空白空間(25'); 所述其他空白空間(25')與所述第一空白空間(25)流體隔離。
37. 根據(jù)權(quán)利要求36所述的工藝，其中形成其他空白空間(25') 包括在所述帽蓋襯底(21)中在所述其他集成器件(I',IO)的所述相應(yīng) 有效面積(4)上方形成至少一個(gè)其他傳感器腔(24');所述形成至少 一個(gè)其他傳感器腔(24')包括通過所述帽蓋襯底(21 )的分隔部分(32) 分隔所述第一空白空間(25)和所述其他空白空間(25')。
38. 根據(jù)權(quán)利要求36或37所述的工藝，其中所述耦合包括形成鍵 合區(qū)域(23),其設(shè)置于所述器件襯底(20)和所述帽蓋襯底(21)之 間，并與所述頂面(20a)接觸，從而包圍所述第一集成器件(1; 16) 的有效面積(4)和所述其他集成器件(l'; 10)的相應(yīng)有效面積(4') 而不疊置其上；所述第一空白空間(25)和所述其他空白空間(25')至 少部分地由所述鍵合區(qū)域(23)劃界。
39. 根據(jù)權(quán)利要求36-38的任一項(xiàng)所述的工藝，其中形成第一集成器件(1; 16)包括形成所述器件襯底(20)之內(nèi)的埋藏腔(3)以及懸 置于所述埋藏腔(3)上方的膜(4),且形成其他集成器件U'; 10) 包括形成所述器件襯底(20)之內(nèi)的相應(yīng)埋藏腔(3')以及懸置于所述 相應(yīng)埋藏腔(3')上方的相應(yīng)膜(4');且其中形成第一集成器件包括形 成壓力傳感器(1),且形成至少一個(gè)其他集成器件包括形成慣性傳感 器(10);形成慣性傳感器(10)包括在所述相應(yīng)膜(4')上且在所述 其他空白空間(25')之內(nèi)形成慣性質(zhì)量(11 )。
40. 根據(jù)權(quán)利要求39所述的工藝，其中形成慣性質(zhì)量(11)包括 直接在所述相應(yīng)膜(4')上淀積金屬材料，所述金屬材料是從包括銀、 錫、銅、鉛和金的組中選擇的，且優(yōu)選地具有高于7000kg/n^的密度。
41. 根據(jù)權(quán)利要求36-38的任一項(xiàng)所述的工藝，其中形成第一集成 器件包括形成壓力傳感器(1)，且形成至少一個(gè)其他集成器件包括形 成對(duì)應(yīng)于所述壓力傳感器(1)的基準(zhǔn)壓力傳感器(r)。
42. 根據(jù)權(quán)利要求28-38的任一項(xiàng)所述的工藝，其中形成第一集成 器件包括形成麥克風(fēng)傳感器(16),尤其是形成所述器件襯底(20)之 內(nèi)的埋藏腔(3)以及懸置于所述埋藏腔(3)上方的膜(4),以及被 感測(cè)隔片(17)與所述埋藏腔(3)隔開的后室(18),所述感測(cè)隔片 被構(gòu)造成根據(jù)抵達(dá)所述埋藏腔(3)的聲波施加到其上的壓力而運(yùn)動(dòng)。
43. 根據(jù)權(quán)利要求28-42的任一項(xiàng)所述的工藝，其中形成第一集成 器件包括形成氣體傳感器，尤其是形成所述器件襯底(20)之內(nèi)的埋藏 腔(3)以及懸置于所述埋藏腔(3)上方的膜(4);形成所述膜(4) 包括形成探測(cè)材料，所述探測(cè)材料被構(gòu)造成允許探測(cè)氣態(tài)材料的存在； 所述膜(4)與所述器件襯底(20)熱解耦。
44. 根據(jù)權(quán)利要求28-43的任一項(xiàng)所述的工藝，其中耦合所述帽蓋 襯底(21)包括在所述器件襯底(20)上生長(zhǎng)材料層，尤其是通過電鍍 或外延步驟生長(zhǎng)層；所述帽蓋襯底(21)與所述器件襯底(20)集成為 一體。
45. —種制造電子器件的工藝，其特征在于包括根據(jù)權(quán)利要求 28-44的任一項(xiàng)所述形成襯底級(jí)組件(22);以及在封裝(40)中包封 所述襯底級(jí)組件(22),以便涂覆并機(jī)械保護(hù)所述襯底級(jí)組件(22); 其中所述包封包括提供基底主體(42)以支撐所述襯底級(jí)組件(22), 以及用涂層區(qū)域(44) 一黃向涂布所述襯底級(jí)組件(22)。
46. 根據(jù)權(quán)利要求45所述的工藝，其中將所述涂層區(qū)域(44)構(gòu) 造成保持不被覆蓋，并可以從界定所述封裝(40)的第一外表面(40a) 的一部分的所述帽蓋襯底(21)的頂面(21b)外部觸及所述涂層區(qū)域(44),尤其是通過所述第一進(jìn)出通道(26)觸及所述涂層區(qū)域。
47. 根據(jù)權(quán)利要求45或46所述的工藝，包括在所述基底主體(42)的表面形成接觸焊盤(46)。
48. 根據(jù)權(quán)利要求45-47的任一項(xiàng)所述的工藝，還包括將電路管芯 (50)電耦合到所述封裝(40)之內(nèi)的所述襯底級(jí)組件(22);且其中所述包封還包括通過相應(yīng)的粘附層(41, 51)將所述器件襯底(20)和 電路管芯(50)并排地機(jī)械耦合到所述基底主體(42)。
49. 根據(jù)權(quán)利要求45-47的任一項(xiàng)所述的工藝，還包括將電路管芯 (50)電耦合到所述封裝(40)之內(nèi)的所述襯底級(jí)組件(22);且其中所述包封還包括將所述電路管芯(50 )機(jī)械耦合到所述基底主體(42 ), 并以堆疊方式將所述器件襯底(20)機(jī)械耦合到所述電路管芯(50)。
50. 根據(jù);〖又利要求45-49的任一項(xiàng)所述的工藝，還包括形成進(jìn)出通 道(30),其通過所述基底主體(42)延伸并在所述襯底級(jí)組件與所述 頂面(20a)相對(duì)的表面到達(dá)所述襯底級(jí)組件。
全文摘要
在襯底級(jí)組件(22)中，半導(dǎo)體材料的器件襯底(20)具有頂面(20a)并包封第一集成器件(1；16)，特別地第一集成器件具有形成于器件襯底(20)之內(nèi)的埋藏腔(3)以及在頂面(20a)附近懸置于埋藏腔(3)上方的膜(4)。在頂面(20a)上方將帽蓋襯底(21)耦合到器件襯底(20)以便覆蓋第一集成器件(1；16)，從而在膜(4)上提供第一空白空間(25)。電接觸元件(28a，28b)將集成器件(1；16)與襯底級(jí)組件(22)的外部電連接。在一個(gè)實(shí)施例中，該器件襯底(20)集成至少一個(gè)具有相應(yīng)膜(4′)的其他集成器件(1′，10)；并且在所述其他集成器件(1′，10)的相應(yīng)膜(4′)上方提供與第一空白空間(25)流體隔離的其他空白空間(25′)。
文檔編號(hào)B81B7/02GK101331080SQ200680046903
公開日2008年12月24日 申請(qǐng)日期2006年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月14日
發(fā)明者B·維格納, C·康比, C·里瓦, E·拉薩蘭德拉, F·G·齊格利奧利, L·巴爾多, M·馬古格利亞尼 申請(qǐng)人:意法半導(dǎo)體股份有限公司