Mems的晶片級封裝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及微機電系統(tǒng)(MEMS)裝置領(lǐng)域。更具體地,本發(fā)明涉及MEMS裝置封裝。
【背景技術(shù)】
[0002]在封裝中MEMS裝置可能需要腔體(也被稱為頂部空間)以允許正確操作。以期望成本形成具有與外界環(huán)境密封隔離的頂部空間的MEMS裝置的封裝件可能是有問題的。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]以下內(nèi)容提供簡化的概述以提供本發(fā)明的一個或更多方面的基本了解。此概述不是本發(fā)明的廣泛的概述,并且既不是旨在確定本發(fā)明的主要的或關(guān)鍵的因素,也不是描述本發(fā)明的范圍。相反,此概述的主要目的是以簡化形式提供本發(fā)明的一些概念,作為稍后所要提供的更詳細的說明的前序。
[0004]可以通過以下步驟形成MEMS裝置:通過將下部的聚合物膜應(yīng)用到公共襯底上的多個MEMS裝置的頂部表面,并且圖形化下部的聚合物膜以形成在每個MEMS裝置的組件周圍的頂部空間壁形成。隨后,上部的聚合物干膜被應(yīng)用到頂部空間壁的頂部表面并且被圖形化以形成頂部空間蓋,其隔離每個MEMS裝置的組件。隨后,使MEMS裝置單片化以提供單獨的MHMS裝置。
【附圖說明】
[0005]圖1A到圖1G是一個示例性MEMS裝置的立體圖,其描述制造的連續(xù)階段。
[0006]圖2A到圖2E是另一個示例性MEMS裝置的立體圖,其描述制造的連續(xù)階段。
【具體實施方式】
[0007]參考附圖描述本發(fā)明。附圖不都是按比例繪制并且僅用于說明本發(fā)明而提供。參考用于說明的示例應(yīng)用,下面描述本發(fā)明的若干方面。應(yīng)當了解,提出許多具體細節(jié)、關(guān)系和方法以提供本發(fā)明的理解。然而,相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有一個或更多具體細節(jié)的情況下或使用其他方法很容易理解本發(fā)明。在其他情況下,未詳細示出已知結(jié)構(gòu)或操作以避免混淆本發(fā)明。本發(fā)明不受示出的行為或事件的順序限制,而且一些行為可以以不同順序和/或與其他行為或事件同時發(fā)生。此外,不是所有根據(jù)本發(fā)明示出的行為或事件需要用于實施方法。
[0008]可以通過以下步驟形成MEMS裝置:將下部的聚合物層應(yīng)用到在公共襯底上的多個MEMS裝置的頂部表面,并且圖形化下部的聚合物膜以形成每個MEMS裝置上的頂部空間壁,頂部空間壁包圍每個相應(yīng)的MEMS裝置的組件以提供每個MEMS裝置的頂部空間。下部的聚合物層可以是干膜材料或旋涂材料。在頂部空間內(nèi)的和/或在頂部空間外的導(dǎo)柱和/或散熱片可以與頂部空間壁同時形成,以支撐隨后形成的頂部空間蓋。把每個頂部空間分成兩個或更多隔間的內(nèi)置分隔器也可以與頂部空間壁同時形成。
[0009]隨后,上部的聚合物干膜被應(yīng)用到頂部空間壁并且被圖形化以在每個MEMS裝置上形成頂部空間蓋。在每個MEMS裝置上的頂部空間壁和頂部空間蓋的組合隔離該MEMS裝置的組件。在公共襯底上的相鄰MEMS裝置之間的劃片槽遠離頂部空間壁和頂部空間蓋JEMS裝置可以在頂部表面上具有接合焊盤;形成頂部空間壁以便接合焊盤在頂部空間外,并且接合焊盤遠離頂部空間壁和頂部空間蓋??蛇x地,MEMS裝置可以具有貫穿襯底通孔(TSV,through-substrate-via),其中在襯底的底部表面上具有接合焊盤;在此情況下,頂部空間壁和頂部空間蓋可以延伸到MEMS裝置的邊緣。
[0010]隨后,使MEMS裝置單片化以提供單獨的MEMS裝置。在單片化之后,MEMS裝置可以使用封裝材料(如塑封材料)封裝。
[0011]圖1A到圖1H是一個示例性MEMS裝置的立體圖,其描述制造的連續(xù)階段。參考圖1A,MEMS裝置100可以與至少一個其他MEMS裝置102同時形成在公共襯底104上形成。例如,襯底104可以是硅晶片、陶瓷芯片座、玻璃或藍寶石薄板,或其他適合于形成MEMS裝置100的襯底。至少一個劃片槽106將MEMS裝置100與至少一個其他MEMS裝置102分開。
[0012]MEMS裝置100和MEMS裝置102包括在MEMS裝置100和MEMS裝置102的每個的中心區(qū)中的頂部表面110處設(shè)置的組件108,和在靠近MEMS裝置100和MEMS裝置102的邊緣的頂部表面110處設(shè)置的接合焊盤112。例如,組件108可以包括具有檢測質(zhì)量的懸臂,如圖1A所示。其他組件108在目前示例的范圍內(nèi)。在目前的示例中,支撐組件108的犧牲層(如犧牲聚合物層、二氧化硅層或多晶硅層)在繼續(xù)進行下一個制造步驟之前被去除。
[0013]參考圖1B,下部的聚合物層114被應(yīng)用到MEMS裝置100和MEMS裝置102的頂部表面110。在目前示例的一個版本中,下部的聚合物層114可以是作為薄板被應(yīng)用的干膜。在另一個版本中,下部的聚合物層114可以是旋涂材料,其通過將混合物滴涂在頂部表面110上并且旋轉(zhuǎn)襯底104以分配混合物以及隨后烘干混合物以去除至少一部分溶劑,作為聚合物和溶劑的混合物被應(yīng)用。可以使用一個以上的滴涂和旋轉(zhuǎn)周期以獲得下部的聚合物層114的期望厚度。例如,下部的聚合物層114可以包括光刻膠、光敏聚酰亞胺或感光環(huán)氧樹脂。例如,下部的聚合物層114可以是5微米至100微米厚,這取決于圖1A的組件108和MEMS裝置100的要求。
[0014]使用紫外線光曝光下部的聚合物層114以限定用于隨后形成的頂部空間壁的區(qū)域116。使用負型光刻工藝的下部的聚合物膜的實例(如聚異戊二烯光刻膠、聚酰亞胺或SU-8環(huán)氧樹脂)在頂部空間壁的區(qū)域116中被曝光。使用正型光刻工藝的下部的聚合物膜的實例(如熱塑性酚醛樹脂光刻膠)在頂部空間壁的區(qū)域116外被曝光。區(qū)域116可以包括用于導(dǎo)柱、散熱片或分隔器的區(qū)域。
[0015]參考圖1C,顯影工藝從圖1B的下部的聚合物層114去除不想要的聚合物以在MEMS裝置100和MEMS裝置102的頂部表面110上形成頂部空間壁118。頂部空間壁118包圍MEMS裝置100和MEMS裝置102的每個中的組件108。頂部空間壁118不在劃片槽106中形成。內(nèi)部導(dǎo)柱120、外部導(dǎo)柱122、內(nèi)部散熱片124和/或外部散熱片126可以與頂部空間壁118同時形成。內(nèi)部導(dǎo)柱120位于頂部空間壁118的內(nèi)部并且與頂部空間壁118隔離。外部導(dǎo)柱122位于頂部空間壁118的外部并且與頂部空間壁118隔離。內(nèi)部散熱片124位于頂部空間壁118的內(nèi)部并且與頂部空間壁118接觸。外部散熱片126位于頂部空間壁118的外部并且與頂部空間壁118接觸??梢院娓身敳靠臻g壁118以釋放存在于下部的聚合物層114中的或由顯影工藝引入的揮發(fā)性材料。
[0016]參考圖1D,上部的聚合物干膜128被應(yīng)用到頂部空間壁118。例如,上部的聚合物干膜128可以包括10毫米至300毫米厚的SU-8環(huán)氧樹脂。內(nèi)部導(dǎo)柱120、外部導(dǎo)柱122、內(nèi)部散熱片124和/或外部散熱片126的存在可以有利地減少上部的聚合物干膜128在應(yīng)用到頂部空間壁118時的下垂或變形。
[0017]參考圖1E,圖1D的上部的聚合物干膜128通過使用紫外線光曝光而被圖形化并隨后被顯影以在頂部空間壁118上形成頂部空間蓋130。在MEMS裝置100和MEMS裝置102的每個上,頂部空間壁118和頂部空間蓋130組合以隔離組件108上的頂部空間132。頂部空間蓋130沒有延伸到劃片槽106中或延伸到接合焊盤112之上。
[0018]參考圖1F,隨后,例如,通過鋸開或劃開以單片化MEMS裝置100和MEMS裝置102,以便產(chǎn)生單獨的MEMS裝置100和MEMS裝置102。頂部空間壁118和頂部空間蓋130可以有利地在單片化工藝期間保護圖1E的組件108,例如免于鋸槽碎肩或劃片顆粒的損壞。
[0019]參考圖1G,MEMS裝置100可以可選擇地被封裝,例如,由塑封材料封裝在引線封裝件中,如圖1G所示。在使用塑封材料封裝之前為進一步保護MEMS裝置免于污染物的損壞,金屬膜(如鋁)可以在頂部空間壁118和頂部空間蓋130上方形成。頂部空間壁118和頂部空間蓋130可以有利地在封裝工藝期間保護圖1E的組件108免于塑封材料的損壞。封裝MEMS裝置的其他方案在目前的示例范圍之內(nèi)。
[0020]圖2