06，芯片被倒裝，且保護(hù)層28被設(shè)置成覆蓋CMOS襯底12和后腔30。接著在步驟308，晶片割鋸被執(zhí)行，且芯片被倒裝回。在替換的實(shí)施例中，使用激光切片而不是濕晶片割鋸來(lái)將晶片分割成管芯。
[0035]接著在步驟310，釘頭凸塊20被接合到CMOS襯底12。注意的是，步驟310和308可反轉(zhuǎn)，其中步驟310在步驟308之前被執(zhí)行。
[0036]接著在步驟312，管芯使用熱或熱超聲壓縮接合經(jīng)由釘頭凸塊20接合到載體襯底。后面是步驟314，其中未充滿層被設(shè)置成密封MEMS襯底14的邊緣。注意的是，步驟312和314可反轉(zhuǎn)，如果未充滿層在壓縮接合之前被固化到“B臺(tái)階”。
[0037]在操作晶片未被使用的替換的實(shí)施例中，干激光切片而不是濕割鋸被執(zhí)行以將MEMS晶片分割成管芯。在步驟320，釘頭凸塊20被接合到CMOS襯底12。注意的是，步驟318和320可以按任何次序完成。接著在步驟322，經(jīng)由在載體襯底22和分割的管芯之間的釘頭凸塊20執(zhí)行熱或熱超聲壓縮接合。接著在步驟324，未充滿層24用于密封MEMS襯底14。注意的是，步驟322和324可反轉(zhuǎn)，如果未充滿層在壓縮接合之前固化到“B臺(tái)階”。接著在步驟326，芯片被倒裝，且CMOS襯底12和后腔30用保護(hù)層28覆蓋。可替換地，步驟326跟隨步驟322而不是步驟324。在步驟326之后，在步驟328，芯片被倒裝，且焊球26在載體襯底22上形成。
[0038]圖4 (a)到4 (f)示出根據(jù)圖3的步驟306到316的制作MEMS器件10的工藝(方法A)，其中操作晶片被采用。在圖4 (a)中，晶片被倒裝并被安裝在膠帶402上。
[0039]接著，如圖4 (b)所示，粘合劑被分配在CMOS襯底12的頂部上，保護(hù)層28被安裝在CMOS襯底12和腔30的頂部上，且粘合劑在晶片級(jí)上固化。保護(hù)層28可以是晶片大小的或個(gè)別地放置的蓋子，如圖4 (b)所示。保護(hù)層28的形狀可以是板形的或u形的(鋸齒狀的)以進(jìn)一步增加MEMS器件10的后體積。在示例性實(shí)施例中，后腔30的總體積大約是0.3到4 mm3。保護(hù)層28到CMOS襯底12的電連接和接合可由導(dǎo)電環(huán)氧樹脂化合物或金屬膏形成。
[0040]在圖4(c)中，晶片如在404所示的被切片，其中，晶片被切割?？商鎿Q地，圖4(c)的步驟在圖4 (b)的步驟之前被執(zhí)行。如前面提到的，晶片切片可以是切割或激光切片。
[0041]在圖4 Cd)中，晶片被倒裝并轉(zhuǎn)移到另一膠帶，且釘頭凸塊20被放置在金屬焊盤32的頂部上。在實(shí)施例中，釘頭凸塊20在操作晶片36的頂表面之上突出?？商鎿Q地，步驟4 (c)的晶片切片可在圖4 Cd)的步驟之后完成。
[0042]在圖4(e)中，未充滿層24可選地被分配或絲網(wǎng)印刷在釘頭凸塊20上以密封MEMS襯底14。未充滿層24可替換地被分配或絲網(wǎng)印刷在載體襯底22和管芯的邊緣上以密封管芯的邊緣，如圖4 (e)所示。步驟4 (e)是可選的。
[0043]可替換地，不執(zhí)行4 (c)的步驟，直到在圖4 Ce)的步驟之后。
[0044]在圖4 Cf)的步驟，具有端口 18的載體襯底22使用熱或熱超聲壓縮接合而接合到釘頭凸塊20以連接信號(hào)。熱壓縮在有或沒有分配未充滿層的情況下執(zhí)行，視情況而定。在Kim、Brian等人于2013年7月24日提交的且標(biāo)題為“Assembly and Package of MEMSDevice”的美國(guó)專利申請(qǐng)(N0.13/950, 178)中也公開了制作MEMS器件10的各種方式的進(jìn)一步的細(xì)節(jié)，該專利申請(qǐng)的公開通過(guò)引用被并入。焊球26被沉積到載體襯底22上或被接合到載體襯底22。釘頭凸塊20將載體襯底22電連接到CMOS襯底12。釘頭凸塊20可能包括堆疊在彼此的頂部上的一個(gè)或多個(gè)釘頭凸塊。
[0045]可替換地，載體襯底22可以是陶瓷或硅插入層且不是基于環(huán)氧樹脂的。
[0046]圖5 (a)到5 (e)示出根據(jù)圖3的步驟318到328的制作MEMS器件10的工藝(方法B)，其中操作晶片未被采用。在圖5 (a)中，激光切片用來(lái)分離管芯，且釘頭凸塊20附接到器件?？商鎿Q地，在激光切片之前附接釘頭凸塊20。管芯在分割以在金屬焊盤上形成釘頭凸塊之后可選地被轉(zhuǎn)移到另一膠帶。在實(shí)施例中，釘頭凸塊在MEMS襯底的頂表面之上突出至少幾微米。
[0047]在圖5 (b)中，未充滿層24被分配或絲網(wǎng)印刷在釘頭凸塊20和管芯的邊緣上以密封封裝邊緣。接著在圖5 (c)中，載體襯底22通過(guò)熱或熱超聲壓縮接合而接合到釘頭凸塊20?？商鎿Q地，在圖5 (b)所示的步驟之前執(zhí)行圖5 (c)中的熱或熱超聲壓縮。載體襯底22可以可選地具有沉積在其外表面(與形成釘頭凸塊的表面相對(duì)的表面)上的焊球。接著，管芯被拾取、倒裝并接著安裝到膠帶，以用于CMOS后腔壓蓋。如圖5 (d)所示，保護(hù)層28使用與關(guān)于方法A的圖4 (b)描述的相同的方法附接到CMOS襯底。如果載體襯底22要求附加的焊球，則管芯被倒裝并附接到另一膠帶以將焊球沉積在載體襯底上，如圖5 (e)所
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[0048]方法B使用CMOS襯底蝕刻作為后腔30的附加體積，其合意地在利用MEMS器件10作為麥克風(fēng)的實(shí)施例中改進(jìn)了麥克風(fēng)的性能并減小了總封裝高度。此外，這種方法解決了基于TSV的集成后腔的工藝容量問題，并要求對(duì)集成MEMS和CMOS麥克風(fēng)工藝的最小改變。
[0049]圖6 (a) - (c)示出根據(jù)本發(fā)明的方法的兩步腔蝕刻工藝。在圖6 Ca)中，MEMS器件10被示為包括設(shè)置在MEMS襯底14中的保護(hù)或犧牲層604和設(shè)置在CMOS襯底12中的硬掩模602。在本發(fā)明的實(shí)施例中，犧牲層604由氧化硅制成。在接合CMOS襯底12與MEMS襯底14之后，在CMOS襯底12的背面的硬掩模602被形成以限定后腔(30)圖案。隨后，具有較小開口 608的光致抗蝕劑掩模606被示為在圖6 (b)中形成，從而限定端口開口圖案。開口(或“腔”)608被示為使用設(shè)置在CMOS襯底12的底表面上的光致抗蝕劑掩模606來(lái)部分地蝕刻。在圖6 (c)中，光致抗蝕劑掩模606被移除，且全蝕刻被執(zhí)行以形成較大的腔610并完全蝕刻開口 608。當(dāng)開口 608暴露犧牲層604時(shí)，圖6 (c)的全蝕刻停止。與圖6 (c)的全蝕刻的持續(xù)時(shí)間相組合的在圖6 (b)中的開口 608的部分蝕刻深度確定圖1所示的高度“h”。因此，后腔30和將CMOS襯底12連接到MEMS襯底14的端口 16被形成。在圖6 (c)中，如上所述，通過(guò)蝕刻來(lái)移除層604以釋放MEMS器件10。
[0050]圖7示出根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的MEMS器件700。在這個(gè)實(shí)施例中，鋸齒狀保護(hù)層700延伸后腔30的高度，從而提供附加的后腔體積。
[0051]MEMS器件10也可具有根據(jù)本發(fā)明的又另一實(shí)施例的內(nèi)密封環(huán)。內(nèi)密封環(huán)在將MEMS襯底14安裝到載體襯底時(shí)充當(dāng)聲學(xué)密封。此外，封裝器件10的邊緣可包括在封裝的外表面上的金屬涂層以形成用于射頻(RF)屏蔽的法拉第籠。形成這樣的器件的方法在接下來(lái)的圖8和9 (a) - (i)中示出。
[0052]圖8示出根據(jù)本發(fā)明的另一方法的在制作MEMS器件中執(zhí)行的步驟的流程圖。在步驟802，在晶片制作期間，接合焊盤被暴露。接著在步驟804，形成釘頭凸塊或焊料噴射凸塊。隨后在步驟806，內(nèi)密封環(huán)(或“聯(lián)頂環(huán)”)應(yīng)用于MEMS器件的內(nèi)聲學(xué)密封，并且也用于在封裝期間吸收應(yīng)變。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，內(nèi)密封環(huán)環(huán)繞MEMS可移動(dòng)元件，并在釘頭凸塊的頂表面之上突出。在示例性實(shí)施例中，內(nèi)密封環(huán)由具有合適的彈性和對(duì)襯底的合適粘附的特性的聚合物或硅樹脂材料制成。
[0053]接著，在步驟808，晶片被倒裝且保護(hù)層28被施加以壓蓋在晶片級(jí)的后腔30。接著，晶片在步驟810被切片以形成分割的管芯。在那之后，在步驟812，芯片再次被倒裝，且載體襯底同時(shí)經(jīng)由釘頭凸塊通過(guò)熱或熱超聲壓縮來(lái)接合或通過(guò)隨后的固化被接合，也經(jīng)由內(nèi)密封環(huán)創(chuàng)建物理或粘附接合。經(jīng)由釘頭凸塊提供在芯片和載體襯底之間的電連接。
[0054]接著在步驟814，在管芯之間填充硅樹脂或模制材料。隨后，在步驟816執(zhí)行寬曲線割鋸切片步驟，以切穿模制材料并部分地進(jìn)入襯底中，后面是步驟818，這時(shí)金屬(諸如鎳(Ni)或另一類型的金屬層涂層)被施加以形成封閉MEMS器件的RF屏蔽籠。金屬涂層經(jīng)由到載體襯底的電接觸連接到地或另一限定電位。最后在步驟820，執(zhí)行窄曲線割鋸切片步驟以切穿金屬和襯底，從而形成最終封裝的器件。對(duì)法拉第籠形成要求步驟816到820。
[0055]圖9 (a) -9 (j)示出根據(jù)本發(fā)明的方法和實(shí)施例的在制作具有RF屏蔽和內(nèi)密封的MEMS器件中的根據(jù)圖8的流程圖的制造工藝。在圖9 (a)中，MEMS器件900被示為包括接合到襯底910的釘頭凸塊904，其使用膠帶902保持在適當(dāng)?shù)奈恢?