專利名稱：用于導(dǎo)電柱的系統(tǒng)和方法
用于導(dǎo)電柱的系統(tǒng)和方法
背景技術(shù)：
在倒裝芯片封裝中，在將信號焊盤電連接至板或其它襯底的表面之前，使在一個位置處制造的器件“倒置”。理想地，倒裝芯片封裝在安裝到表面上時具有包裝(footprint)，該包裝與芯片自身大小類似的大小。即，倒裝芯片封裝缺乏增大芯片封裝的包裝的芯片封裝周圍的電連接的放射狀圖案，因為位于芯片的安裝表面上的信號焊盤直接連接至該板。然而，當(dāng)在倒裝芯片封裝中實現(xiàn)特定MEMS器件時，出現(xiàn)問題。典型地，在MEMS器件層倒裝之前，將MEMS器件層形成為倒裝芯片封裝的頂層。在MEMS器件中，MEMS層的厚度可以實質(zhì)上較厚。由于該實質(zhì)厚度，當(dāng)封裝被倒裝時，位于形成MEMS器件的襯底上的信號焊盤可能距該板的頂表面太遠(yuǎn)，而無法有效地與MEMS器件所安裝至的板的表面接合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實施例提供了用于導(dǎo)電柱的系統(tǒng)和方法，并將通過閱讀和研究以下說明書而理解。提供了用于導(dǎo)電柱 的系統(tǒng)和方法。在一個實施例中，系統(tǒng)包括電板和封裝管芯，所述電板包括至少一個電氣器件，所述封裝管芯接合至所述電板。所述封裝管芯包括:襯底層，所述襯底層包括凹陷區(qū)；導(dǎo)電跡線，其中，所述導(dǎo)電跡線的一部分是在所述凹陷區(qū)中形成的；以及外延器件層，接合至所述襯底層。器件層包括:微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)器件，其中，MEMS器件的一部分懸在所述凹陷區(qū)之上；以及至少一個外延導(dǎo)電柱，其中，所述至少一個外延導(dǎo)電柱的第一側(cè)電連接至所述導(dǎo)電跡線，并且所述至少一個外延導(dǎo)電柱的第二側(cè)電連接至所述電板，其中，所述至少一個外延導(dǎo)電柱延伸通過所述外延器件層，以將所述導(dǎo)電跡線電耦合至所述外延器件層上的分界面。


在鑒于優(yōu)選實施例的描述以及以下附圖而考慮時，可以更容易地理解本發(fā)明的實施例，并且本發(fā)明的其它優(yōu)勢和用途可以更加顯而易見，在附圖中:
圖1是本發(fā)明的一個實施例的具有導(dǎo)電柱的管芯的框 圖2是本發(fā)明的一個實施例的使用導(dǎo)電柱實現(xiàn)的MEMS器件的透視 圖3是示意了本發(fā)明的一個實施例的用于在外延層中制造MEMS器件和導(dǎo)電柱的方法的流程 圖4是不意了本發(fā)明的一個實施例的在外延層中形成的MEMS器件和導(dǎo)電柱的 圖5是示意了本發(fā)明的一個實施例的用于制造襯底層的方法的流程 圖6是示意了本發(fā)明的一個實施例的用于支撐MEMS器件的襯底層的形成的 圖7是示意了本發(fā)明的一個實施例的用于將外延層接合至支撐襯底的方法的流程圖； 圖8是示意了本發(fā)明的一個實施例的MEMS器件的制造的 圖9是示意了本發(fā)明的一個實施例的MEMS器件的安裝的框圖；以及 圖10是示意了本發(fā)明的一個實施例的用于制造MEMS器件的方法的流程圖。
根據(jù)普遍實踐，各種所描述的特征不是按比例繪制的，但被繪制為強(qiáng)調(diào)與示例性實施例相關(guān)的具體特征。
具體實施例方式在以下詳細(xì)描述中，參照了附圖，這些附圖形成詳細(xì)描述的一部分，并且在這些附圖中，通過可實施本發(fā)明的具體示意性實施例的方式被示出。以足夠的細(xì)節(jié)描述了這些實施例以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明，并且要理解的是，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以利用其它實施例并且可以進(jìn)行邏輯、機(jī)械和電氣改變。因此，不應(yīng)在限制的意義上采用以下詳細(xì)描述。在本公開中提供的實施例描述了用于提供使用倒裝芯片封裝實現(xiàn)的MEMS器件的電連接的系統(tǒng)和方法(在倒裝芯片封裝的一個示例中，使用受控塌陷芯片連接及其首字母縮寫C4來安裝該封裝。還可以使用其它工藝來安裝倒裝芯片封裝)。例如,在一個實施例中，在支撐襯底的器件表面上形成外延導(dǎo)電柱，作為包括MEMS器件的器件層的一部分。外延導(dǎo)電柱從在支撐襯底的器件表面上形成的導(dǎo)電跡線延伸至器件層的分界面，甚至在MEMS器件的頂表面的情況下大致亦如此?？商鎿Q地，導(dǎo)電柱延伸超過器件層的分界面的范圍。因此，外延導(dǎo)電柱提供了在支撐襯底上形成的導(dǎo)電跡線與器件層的分界面之間的電連接。外延導(dǎo)電柱橋接導(dǎo)電跡線與器件層的分界面之間的間隙，使得當(dāng)器件被倒裝以安裝至板上時，可以通過外延導(dǎo)電柱將導(dǎo)電跡線耦合至外部電路。此外，當(dāng)導(dǎo)電柱延伸超過MEMS器件的分界面的范圍時，導(dǎo)電柱提供用于移動MEMS器件的附加空間。圖1是包括在襯底層102頂部上所接合的MEMS器件110的本發(fā)明的一個實施例的管芯100的框圖。如這里所使用，襯底層102指代給其余管芯100組件提供結(jié)構(gòu)支撐的層。在至少一個實施例中，襯底層102由剛性非導(dǎo)電材料(例如但不限于硅玻璃、陶瓷等)制成。在附加實施例中，襯底層102由導(dǎo)電材料制造。如圖1所示，襯底層102支撐微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)器件110。如這里所使用的短語“MEMS器件”指代集成了用于感測、處理或執(zhí)行各種功能的小型化機(jī)械器件的電氣組件。例如，MEMS器件110可以是加速計、陀螺儀等。由于襯底層102支撐具有機(jī)械部 分的器件，因此襯底層102包括一個或多個凹陷112。凹陷112是以下區(qū)域:其中，已經(jīng)從襯底層102的器件表面移除包括襯底層102的材料的一部分，以允許向MEMS器件110的機(jī)械組件的移動的自由度。凹陷112還提供了用于在襯底層102的器件表面上形成將MEMS器件110和襯底層102相連接的電子互連(例如導(dǎo)電跡線104)的空間。襯底層102還包括一個或多個臺面114。在至少一個示例性實施例中，臺面114是襯底層102的一部分，其中，在形成凹陷112之后仍有來自襯底層102的器件表面的材料。在一些實施方式中，臺面114接合至MEMS器件110的非移動部分。因此，在一個實施例中，MEMS器件110通過接合至臺面114來接合至襯底層102。在附加實施例中，當(dāng)襯底層102由導(dǎo)電材料制造時，襯底層102與電子互連(例如，導(dǎo)電跡線104)和MEMS器件110電絕緣。如圖1所示的實施例中所示，導(dǎo)電跡線104是襯底層102的頂表面上已沉積導(dǎo)電材料的區(qū)域。導(dǎo)電跡線104允許沿襯底層102的頂表面?zhèn)鬏旊娦盘?。例如，在特定實施方式中，?dǎo)電跡線104充當(dāng)用于感測MEMS器件110的移動的感測電極?？商鎿Q地，導(dǎo)電跡線104工作以將電從襯底層102上的一個區(qū)域傳導(dǎo)至另一區(qū)域。在一些實施方式中，導(dǎo)電跡線104從凹陷112中的區(qū)域延伸至臺面114上。當(dāng)導(dǎo)電跡線104延伸至臺面114上時，導(dǎo)電跡線104形成信號焊盤116。信號焊盤116是襯底層102上的被設(shè)計為電連接至芯片外表面的導(dǎo)電區(qū)域。在特定實施方式中，導(dǎo)電跡線104和信號焊盤116由金屬或其它導(dǎo)電材料制成。MEMS器件110接合至管芯100的層(這里被稱作器件層106)中的襯底層102。即，器件層106是襯底層102上的包括MEMS器件110的外延材料的層。由此，在整個該描述中同義地使用術(shù)語“外延層”和“器件層”。為了提供用于在導(dǎo)電跡線104與器件層106的表面之間電連接的手段，將器件層106中的半導(dǎo)體材料的一部分形成為外延導(dǎo)電柱108。導(dǎo)電柱108是與作為器件層106的一部分與MEMS器件110 —起制造的導(dǎo)電外延材料的一部分。導(dǎo)電柱108將與導(dǎo)電跡線104相耦合的信號焊盤116電連接至器件層106的分界面120。因此，分界面120提供了管芯100可從其起始而與芯片外電路互連的界面。換言之，當(dāng)管芯100接合至表面(例如，倒裝芯片配置中的電路板)時，導(dǎo)電柱108橋接信號焊盤116與器件層110的分界面120之間的間隙，以便于信號焊盤116與外部電路之間的電連接。圖2是本發(fā)明的一個實施例的管芯200的透視圖。管芯200包括與襯底層202接合的MEMS器件210，并且是使用諸如以上參照圖1中的管芯100描述的外延導(dǎo)電柱208來實現(xiàn)的。MEMS器件210和導(dǎo)電柱208共同形成管芯200的器件層206。襯底層202包括至少一個凹陷區(qū)212和位于凹陷區(qū)212內(nèi)的多個臺面214。在一個實施例中，凹陷區(qū)212實質(zhì)上在襯底層202的器件表面之上延伸。在圖2所示的實施例中，多個臺面214 (B卩，器件表面的未凹陷的區(qū)域)為導(dǎo)電柱208和MEMS器件210兩者提供了物理和電連接點。為了在臺面214上提供電連接點，在襯底層202的凹陷區(qū)212中形成導(dǎo)電跡線204。在一個實施例中，導(dǎo)電跡線204是便于諸如感測或驅(qū)動MEMS器件210的運動之類的功能的電極。用于形成導(dǎo)電跡線204的導(dǎo)電材料還沉積在臺面214的頂表面的部分上，以形成電耦合至導(dǎo)電跡線204的信號焊盤216。信號焊盤216與圖1中的信號焊盤116類似。出于以上說明 的原因，當(dāng)在倒裝芯片配置中安裝管芯200時，MEMS器件210的厚度可以防止信號焊盤216距管芯200的分界面足夠近，以形成與在管芯200外找到的表面的有效電連接。為了在信號焊盤216與外表面之間形成電連接，將導(dǎo)電柱208接合至信號焊盤216。導(dǎo)電柱208以導(dǎo)電的方式接觸信號焊盤216，并將信號焊盤216和導(dǎo)電跡線204電連接，并甚至在MEMS器件210的內(nèi)表面的情況下提供了電連接點。由于將電連接從信號焊盤216延伸至包含MEMS器件210的器件層的內(nèi)表面，因此導(dǎo)電柱208便于在倒裝芯片配置中與管芯200的外部電連接。在特定實施例中，在導(dǎo)電柱208的頂表面上形成金屬化層218，以便進(jìn)一步增強(qiáng)信號焊盤216與外部連接之間的電接觸的質(zhì)量。圖3是用于在外延層(例如，圖1中的器件層106或圖2的器件層206中所示)中制造MEMS器件和導(dǎo)電柱的方法300的一個實施例的流程圖。該方法開始于302處，在半導(dǎo)體晶片上形成外延層。例如，外延層由導(dǎo)電材料在硅晶片上形成?？商鎿Q地，外延層和硅晶片由非導(dǎo)電層分離。方法300繼續(xù)至304，將掩模應(yīng)用于外延層，其中，掩模具有至少一個MEMS器件和外延導(dǎo)電柱的圖案。例如，為了在外延層中形成MEMS器件和導(dǎo)電柱，將掩模應(yīng)用于外延層的暴露表面，其中，所掩蓋的區(qū)域與外延層的將形成MEMS器件和導(dǎo)電柱的區(qū)域相對應(yīng)。方法300繼續(xù)至306，在外延層的未掩蓋的部分處蝕刻穿過外延層。例如，將液體或漿體蝕刻劑應(yīng)用于所掩蓋的外延層的表面。蝕刻劑移除了外延層的被掩模暴露的區(qū)域。此外，在外延層上留下蝕刻劑，直到蝕刻劑已移除被掩模暴露的區(qū)域處的外延層為止。在一些實施方式中，蝕刻劑還移除了外延層之下的半導(dǎo)體晶片的部分，以確保完全移除被掩模暴露的區(qū)域處的外延層。在至少一個實施例中，在半導(dǎo)體晶片與外延層之間存在另外的非導(dǎo)電氧化層。當(dāng)非導(dǎo)電氧化層將外延層與半導(dǎo)體晶片隔離時，還使用蝕刻劑來移除通過掩模和外延層而暴露的區(qū)域處的非導(dǎo)電氧化層。方法300繼續(xù)至308，移除掩模。當(dāng)蝕刻劑已經(jīng)從外延層移除足夠材料時，移除蝕刻劑并移除掩模。因此，對外延層的蝕刻在外延層中形成包括與半導(dǎo)體晶片接合的MEMS器件和導(dǎo)電柱的圖案。圖4是示意了根據(jù)圖3中的方法300形成的器件400的一個實施例的圖。器件400包括半導(dǎo)體晶片420。在方法300的框302處，在半導(dǎo)體晶片420的頂表面上形成外延層406。外延層406由導(dǎo)電材料制成。在框304和306中執(zhí)行的掩蓋和蝕刻之后，外延層406將包括MEMS器件410和外延導(dǎo)電柱408。如圖所示，在一個或多個位置處，被蝕刻進(jìn)外延層406的圖案延伸通過外延層406，并穿透至半導(dǎo)體晶片420的頂部分中。圖5是用于制造用于支撐MEMS器件的襯底層(例如，圖1的襯底層102或圖2的襯底層202)的方法500的一個實施例的流程圖。在特定實施例中，該方法開始于502，將第一掩模應(yīng)用于非導(dǎo)電襯底。 非導(dǎo)電襯底由剛性非導(dǎo)電材料(例如玻璃)制成。將第一掩模應(yīng)用于非導(dǎo)電襯底的器件表面，以控制在后續(xù)處理中器件表面的哪些部分仍存在以及哪些部分凹陷。在可替換實施例中，非導(dǎo)電襯底由導(dǎo)電材料制造，其中，在非導(dǎo)電襯底上形成將導(dǎo)電材料與所存在的其它導(dǎo)電組件分離的非導(dǎo)電層。方法500在504處繼續(xù)，通過蝕刻非導(dǎo)電襯底的未掩蓋部分，在非導(dǎo)電襯底中形成凹陷。方法500在506處繼續(xù),移除第一掩模。在襯底層202由導(dǎo)電材料制造的可替換實施例中，將第一掩模應(yīng)用于襯底層，以控制在后續(xù)處理中器件表面的哪些部分仍存在以及哪些部分凹陷。對導(dǎo)電襯底的未掩蓋部分進(jìn)行蝕刻。當(dāng)未掩蓋部分被蝕刻時，移除掩模。在移除掩模時，將非導(dǎo)電材料沉積在襯底層的頂表面上。在一些實施方式中，將非導(dǎo)電材料沉積在整個襯底層的頂表面之上。在可替換實施方式中，將非導(dǎo)電材料沉積在襯底層的所選區(qū)域之上。例如，通過掩蓋將非導(dǎo)電材料沉積在將隔離互連的區(qū)域和將接合至襯底層的其它器件處。然后，方法500在508處繼續(xù),將第二掩模應(yīng)用于非導(dǎo)電襯底。盡管第一掩模暴露了用于從非導(dǎo)電襯底的器件表面移除材料的區(qū)域，但是第二掩模暴露將材料添加至非導(dǎo)電襯底的器件表面的區(qū)域。方法500在510處繼續(xù),將導(dǎo)電材料沉積在非導(dǎo)電襯底的未掩蓋部分上。在一個實施方式中，沉積導(dǎo)電材料，以形成給非導(dǎo)電襯底的蝕刻表面的期望區(qū)域提供導(dǎo)電性的導(dǎo)電跡線。例如，形成以下導(dǎo)電跡線，該導(dǎo)電跡線提供了從非導(dǎo)電襯底的蝕刻表面的非凹陷部分延伸至非導(dǎo)電襯底的蝕刻表面的凹陷部分的電連接。此外，方法500在512處繼續(xù)，移除第二掩模。在可替換實施例中，將導(dǎo)電材料作為層而沉積在非導(dǎo)電襯底之上。當(dāng)沉積導(dǎo)電材料時，應(yīng)用掩模并在通過掩模而暴露的區(qū)域處移除導(dǎo)電材料。在另外的可替換實施例中，使用陰影掩模將導(dǎo)電材料在非導(dǎo)電襯底上形成圖案。在特定實施方式中，在非導(dǎo)電襯底上形成導(dǎo)電跡線和其它電連接可以包括多個步驟，這些步驟包括沉積、蝕刻或者對陰影掩模的使用。此外，形成導(dǎo)電跡線和其它電連接可能需要重復(fù)的沉積，以實現(xiàn)期望圖案。圖6是示意了根據(jù)圖5中的方法500形成的器件600的一個實施例的圖。器件600包括非導(dǎo)電襯底602。非導(dǎo)電襯底602由包括玻璃、陶瓷等的材料組成。如上所述，非導(dǎo)電襯底602還可以包括覆蓋有非導(dǎo)電層的導(dǎo)電材料?？?02至506在非導(dǎo)電襯底602中形成凹陷612。即，凹陷612是非導(dǎo)電襯底602的已移除了材料的蝕刻表面中的區(qū)域。臺面614示意了還未通過框502-506中所述的過程步驟來移除材料的那些區(qū)域。導(dǎo)電跡線604是通過框508-512中所述的過程步驟形成的區(qū)域，其中，將導(dǎo)電材料沉積在非導(dǎo)電襯底602的蝕刻表面上。在一些實施例中，可以將導(dǎo)電跡線604沉積至凹陷612中。在一些實施例中，導(dǎo)電跡線604將從凹陷612延伸至臺面614。在一些實施例中，在框510處沉積導(dǎo)電材料包括沉積信號焊盤616。信號焊盤616是在臺面614上形成的導(dǎo)電跡線604的區(qū)域，這些區(qū)域提供了導(dǎo)電跡線604電連接至外部電連接的位置。圖7是用于通過將包括由方法300形成的MEMS器件和導(dǎo)電柱的外延器件層與由方法500形成的用于支撐MEMS器件的襯底層接合來形成器件的方法700的一個實施例的流程圖。方法700開始于702處，利用非導(dǎo)電襯底層的器件表面來對具有MEMS器件和至少一個導(dǎo)電柱的外延器件層的分界面進(jìn)行定向。該方法繼續(xù)至704，與非導(dǎo)電襯底層的多個部分相接觸地放置至少一個外延導(dǎo)電柱和MEMS器件。在至少一個實施例中，與非導(dǎo)電襯底的圍繞臺面上的信號焊盤的區(qū)域緊密接觸地放置外延導(dǎo)電柱。此外，使MEMS器件的一部分與非導(dǎo)電襯底的處于臺面上的區(qū)域緊密接觸。該方法繼續(xù)至706，將MEMS器件和外延導(dǎo)電柱接合至非導(dǎo)電襯底層。使用公知的接合技術(shù)(例如陽極接合、直接接合、熱壓縮接合等)將不同表面彼此接合。方法700在708處繼續(xù)，從外延層移除半導(dǎo)體晶片。例如，如圖8所示，從外延層406移除了半導(dǎo)體晶片420，以解放在外延層406中形成的MEMS器件410的可移動部分。圖8是示意了根據(jù)圖3-7中闡述的方法形成的器件800的一個實施例的圖。外延層406接合至非導(dǎo)電襯底602的表面的非凹陷部分。MEMS器件410接合至臺面614。在MEMS器件410包括可移動部分的一個實施例中，臺面允許MEMS器件410的可移動部分懸在凹陷612之上。外延導(dǎo)電柱408接合至信號焊盤616，以通過由外延層406定義的器件層來延伸來自信號焊盤616的電氣路徑。

圖9是示意了使用倒裝芯片安裝而安裝至表面940 (例如，印制電路板的表面)的管芯901 (例如，以上在圖1-8中描述的那些管芯中的任意一個)的一個實施例的框圖。管芯901包括非導(dǎo)電襯底層902和外延器件層903。在一個實施例中，使用參照圖3_8描述的方法來制造管芯901。如在以上描述和實施例中所述，外延導(dǎo)電柱908工作以將電連接通過器件層903從非導(dǎo)電襯底層902內(nèi)的導(dǎo)電跡線904延伸至管芯901的分界面906，以達(dá)到表面940。在至少一個實施方式中，導(dǎo)電柱908的分界面906通過導(dǎo)電材料930電連接至表面940。導(dǎo)電材料930將導(dǎo)電柱908電連接至表面940，并且還將MEMS管芯901物理緊固至表面940。導(dǎo)電材料930可以包括以下材料，這些材料例如但不限于焊料、金凸塊等。圖10是用于制造合并有外延導(dǎo)電柱的MEMS器件的方法1000的一個實施例的高級流程圖?？梢越Y(jié)合上述那些實施例中的任意一個來應(yīng)用方法1000。該方法開始于1002處，在非導(dǎo)電襯底層上形成導(dǎo)電跡線。在一些實施方式中，在襯底層的上表面內(nèi)形成導(dǎo)電跡線。還可以在非導(dǎo)電襯底層上的凹陷區(qū)內(nèi)形成導(dǎo)電跡線。在凹陷區(qū)內(nèi)形成導(dǎo)電跡線的一個實施例中，導(dǎo)電跡線延伸至非凹陷區(qū)(例如，臺面)。導(dǎo)電跡線的處于非凹陷區(qū)上的部分可以形成電信號焊盤。方法1000繼續(xù)至1004，在支撐襯底上形成包括MEMS器件和至少一個外延導(dǎo)電柱的外延器件層。例如，在一個實施例中，在娃晶片上的外延層中形成MEMS器件和導(dǎo)電柱。如本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀本說明書時將意識到的，針對框1002和1004而示意的順序并不意在限制。即，這些過程可以包括在框1004之前或在框1004之后執(zhí)行框1002。可替換地，可以至少部分同時地執(zhí)行框1002和1004。接下來，該方法繼續(xù)至1006和1008，將器件層的MEMS器件接合至非導(dǎo)電襯底層并將導(dǎo)電柱接合至導(dǎo)電跡線。在一些實施例中，陽極接合被用于將MEMS器件和導(dǎo)電柱分別接合至襯底層和導(dǎo)電跡線。在一些實施例中，然后，可選地，從外延層移除支撐襯底，使得MEMS器件的機(jī)械部分能夠移動。通過將導(dǎo)電柱接合至導(dǎo)電跡線，導(dǎo)電柱提供了位于器件層的分界面上的與導(dǎo)電跡線的電連接。由于該電連接位于器件層的分界面上，因此可以在不干擾MEMS器件的操作的情況下，將該電連接接合至在倒裝芯片配置中的其它導(dǎo)電表面。示例實施例
示例I包括一種設(shè)備，所述設(shè)備包括:襯底層，在其上的表面上具有至少一個導(dǎo)電跡線；以及外延器件層，具有第一側(cè)和相對的第二側(cè)，所述外延器件層的第一側(cè)接合至所述襯底層，器件層包括:至少一個微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)器件；以及至少一個外延導(dǎo)電柱，其中，所述至少一個外延導(dǎo)電柱延伸通過所述外延器件層，以將所述至少一個導(dǎo)電跡線電耦合至所述外延器件層的第二側(cè)上的分界面。示例2包括示例I的設(shè)備，其中，所述襯底層包括至少一個凹陷區(qū)和至少一個臺面，其中，所述至少一個臺面的第一臺面接合至所述外延器件層的第一側(cè)。示例3包括示例2的設(shè) 備，其中，所述導(dǎo)電跡線從第二臺面的頂表面延伸至所述凹陷區(qū)中的襯底層的表面。示例4包括示例2-3中任一項的設(shè)備，其中，所述凹陷區(qū)位于MEMS器件的可移動部分之下。示例5包括示例1-4中任一項的設(shè)備，其中，所述至少一個外延導(dǎo)電柱提供了與外部電路的電連接。示例6包括示例5的設(shè)備,所述設(shè)備還包括在所述至少一個外延導(dǎo)電柱的頂表面上形成的金屬化層。示例7包括示例5-6中任一項的設(shè)備，其中，所述至少一個外延導(dǎo)電柱電連接至電板，其中，所述襯底層和外延器件層是倒裝芯片配置中的封裝管芯的一部分。示例8包括示例1-7中任一項的設(shè)備，其中，所述至少一個外延導(dǎo)電柱的高度大于MEMS器件的厚度。不例9包括一種電氣系統(tǒng),該系統(tǒng)包括:電板，包括至少一個電氣器件；封裝管芯，所述封裝管芯接合至所述電板，所述封裝管芯包括:襯底層，所述襯底層包括凹陷區(qū)；導(dǎo)電跡線，其中，所述導(dǎo)電跡線的一部分是在所述凹陷區(qū)中形成的；以及外延器件層，接合至所述襯底層，該器件層包括:微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)器件，其中，MEMS器件的一部分懸在所述凹陷區(qū)之上；以及至少一個外延導(dǎo)電柱，其中，所述至少一個外延導(dǎo)電柱的第一側(cè)電連接至所述導(dǎo)電跡線，并且所述至少一個外延導(dǎo)電柱的第二側(cè)電連接至所述電板，其中，所述至少一個外延導(dǎo)電柱延伸通過所述外延器件層，以將所述導(dǎo)電跡線電耦合至所述外延器件層上的分界面。示例10包括示例9的電氣系統(tǒng)，其中，所述至少一個外延導(dǎo)電柱和MEMS器件接合至在所述襯底層的頂表面上形成的多個臺面，其中，所述導(dǎo)電跡線從所述凹陷區(qū)延伸至所述多個臺面中的臺面的頂表面。示例11包括一種用于制造封裝管芯的方法，所述方法包括:在襯底層上形成導(dǎo)電跡線；在半導(dǎo)體襯底上形成包括微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)器件和至少一個外延導(dǎo)電柱的外延器件層；將器件層的MEMS器件接合至所述襯底層；以及將所述外延導(dǎo)電柱接合至所述導(dǎo)電跡線。示例12包括示例11的方法，所述方法還包括:在非導(dǎo)電襯底層中形成至少一個凹陷部分，其中，在所述非導(dǎo)電襯底層的非凹陷部分處形成多個臺面。示例13包括示例12的方法，其中，MEMS器件的一部分接合至所述多個臺面中的至少一個臺面。示例14包括示例12-13中任一項的方法，其中，形成導(dǎo)電跡線包括:將導(dǎo)電材料沉積在第一凹陷區(qū)中和第一臺面上。示例15包括示例14的方法,其中，將所述外延導(dǎo)電柱接合至所述導(dǎo)電跡線包括:將所述外延導(dǎo)電柱接合至臺面上的導(dǎo)電材料。不例16包括不例14-15中任一項的方法,其中，形成外延器件層還包括:掩蓋娃襯底的區(qū)域，其中，通過掩蓋而形成的掩模與MEMS器件和所述至少一個外延導(dǎo)電柱相對應(yīng)；以及將未掩蓋區(qū)域蝕刻穿過所述外延器件層且至所述硅襯底的一部分中。示例17包括 示例16的方法，所述方法還包括:從所述外延器件層移除所述硅襯底的至少一部分。示例18包括示例11-17中任一項的方法,所述方法還包括:將金屬化層沉積在所述至少一個外延導(dǎo)電柱上。示例19包括示例11-18中任一項的方法,所述方法還包括:將所述封裝管芯電連接至在倒裝芯片配置中的表面，其中，所述至少一個外延導(dǎo)電柱延伸通過所述外延器件層，以將所述導(dǎo)電跡線電耦合至所述表面。示例20包括示例11-19中任一項的方法，其中，使用陽極接合，將MEMS器件接合至所述非導(dǎo)電襯底層并將所述至少一個外延導(dǎo)電柱接合至所述導(dǎo)電跡線。已經(jīng)描述由以下權(quán)利要求限定的本發(fā)明的多個實施例。然而，將理解，可以對所描述的實施例進(jìn)行各種修改，而不脫離所要求保護(hù)的本發(fā)明的精神和范圍。相應(yīng)地，其它實施例處于隨后權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)備，所述設(shè)備包括: 襯底層(102)，在其上的表面上具有至少一個導(dǎo)電跡線(104);以及 外延器件層(106)，具有第一側(cè)和相對的第二側(cè)，所述外延器件層(106)的第一側(cè)接合至所述襯底層(102)，所述器件層(106)包括: 至少一個微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)器件(110);以及 至少一個外延導(dǎo)電柱(108)，其中，所述至少一個外延導(dǎo)電柱(108)延伸通過所述外延器件層(106)，以將所述至少一個導(dǎo)電跡線(104)電耦合至所述外延器件層(106)的第二側(cè)上的分界面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述襯底層(102)包括至少一個凹陷區(qū)(112)和至少一個臺面(114),其中,所述至少一個臺面(114)的第一臺面(114)接合至所述外延器件層(106)的第一側(cè)。
3.一種用于制造封裝管芯的方法，所述方法包括: 在襯底層(102)上形成導(dǎo)電跡線(104); 在半導(dǎo)體襯底上形成包括微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)器件(110)和至少一個外延導(dǎo)電柱(108)的外延器件層(106); 將所述器件層(106) 的MEMS器件(110)接合至所述襯底層(102);以及 將所述外延導(dǎo)電柱(108)接合至所述導(dǎo)電跡線(104)。
全文摘要
本發(fā)明提供了用于導(dǎo)電柱的系統(tǒng)和方法。在一個實施例中，系統(tǒng)包括電板和封裝管芯，所述電板包括電氣器件，所述封裝管芯接合至所述電板。所述封裝管芯包括襯底層，所述襯底層包括凹陷區(qū)；導(dǎo)電跡線，其中，所述導(dǎo)電跡線的一部分是在所述凹陷區(qū)中形成的；以及外延器件層，接合至所述襯底層。器件層包括MEMS器件，以及外延導(dǎo)電柱，其中，所述外延導(dǎo)電柱的第一側(cè)電連接至所述導(dǎo)電跡線，并且所述外延導(dǎo)電柱的第二側(cè)電連接至所述電板，其中，所述外延導(dǎo)電柱延伸通過所述外延器件層，以將所述導(dǎo)電跡線電耦合至所述外延器件層上的分界面。
文檔編號B81C1/00GK103224217SQ20131002821
公開日2013年7月31日 申請日期2013年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月26日
發(fā)明者M.埃斯克里奇, J.C.米爾恩 申請人:霍尼韋爾國際公司