半导体材料的密封器件的制作方法.docx

PAGE PAGE 1 半导体材料的密封器件的制作方法 本有用新型涉及对热机械应力敏感度降低的半导体材料的密封器件。详细地，以下描述关于惯性类型的MEMS(微机电系统)器件诸如电容型的加速计或陀螺仪，但本有用新型不限于此。背景技术：如已知的，诸如MEMS器件的半导体器件通常被密封在封装件中以能够对其举行庇护和操控。下文中，参照支持表面安装的封装件，但本有用新型不限于此。目前，最广泛用于MEMS传感器的表面安装封装件的类型是所谓的LGA(栅格阵列)封装件，其在封装件的底侧上具有正方形栅格的接触件。图1和图2分离以截面和后视图示出了LGA类型的封装件的实例。详细地，图1示出了密封MEMS器件1的实例，其包括基部2、盖3、接合至基部2的第一芯片4以及接合至第一芯片的其次芯片5。基部2可以通过不同材料(例如，玻璃纤维或陶瓷)的支撑件形成，并且盖可以是金属、聚合材料或陶瓷材料。第一芯片4可以是MEMS部件(例如电容型)并且包括惯性类型的感应结构诸如加速计或陀螺仪，并且其次芯片5可以是包括信号处理电路的集成电路诸如ASIC(专用集成电路)。通常，其次芯片5电耦合至第一芯片4以接收由第一芯片提供的测量信号并且向外部提供测量量的值和/或与其相关的量。作为上述的备选，可以利用全铸造技术来得到封装件，并且两个芯片4、5可以被密封物所包围，密封物彻低包围它们并且填充封装件的体积。图2示出了由10表示并且相对于基部2在外围布置的后接触件的布置。接触件10由金属材料诸如铜制成，并且经由接合导线7和通孔8(图1)衔接至其次芯片5。导线9将芯片4、5衔接到一起。图3示出了形成加速计或惯性陀螺仪的MEMS部件5的结构实例的暗示性顶部平面图。MEMS部件5包括布置在衬底(图3中未示出)上方并且经由弹簧17由固定区域16支撑的悬浮物15。固定区域16在悬浮物15的囫囵周围延长，并且相对于衬底固定。固定电极18从固定区域16延长到悬浮物15，并且与移动电极19(其从悬浮物15延长到固定区域16)组成梳状。固定区域16上的接触焊盘22将接合导线7耦合至图1和图2的端子10。所示封装件结构对热机械应力敏感，该热机械应力例如通过温度跳变、湿度、老化、环境条件以及引起基部2的弯曲或其他变形的其他机械应力所引起。例如，因为第一芯片4和基部2的材料不同，并因此具有不同的热膨胀系数，所以裸露于温度梯度会引起封装件的变形或翘曲。这些变形会引起固定电极18和移动电极19之间的距离的变幻，从而影响由第一芯片4生成的信号的输出参数，危害测量的精度，并且确定操作不确定性。关于这点，现在参照图4A、图4B以及图5A、图5B，它们分离示出了因为温度变幻ΔT 0所导致的对MEMS器件的应力影响以及因为温度变幻ΔT 0所导致的应力影响。从图4A、图4B可以看出，温度的增强会引起衬底(这里由25表示)向上的弯曲(面对电极18、19凸起)，这又会引起静止距离g0的增强。相反，温度的降低(图5A、图5B)会引起衬底25向下的弯曲(面对电极18、19凹进)，这又会引起静止距离g0的减小。例如，当芯片4是加速计时，差别距离的修改会修改直流(d.c.)信号(所谓的“0-g电平漂移”)的值和期望的敏感度漂移。当芯片4是陀螺仪时，电极之间的距离的修改会影响品质因子、谐振频率和正交，引起零电平漂移，并且在这种状况下影响期望的敏感度漂移。为了消退或起码减小机械应力对MEMS器件的输出参数的影响，提出了架构型和结构型的各种解决计划。例如，美国专利8,434,364提出了优化抛锚(anchoring)位置，用于在存在芯片的衬底弯曲的状况下减小输出信号的参数值的偏离。其他解决计划设想用法采纳低应力材料和/或具有类似应力特性的材料的封装件。例如，图6示出了密封器件30，其中通过陶瓷本体31和顶盖32形成封装件，该顶盖32通常也由陶瓷材料制成。陶瓷本体31具有容纳两个芯片34、35的腔体33。例如，第一芯片34是MEMS传感器，并且在腔体33内经由第一粘合层371(例如，用于半导体工业中的延续DAF(裸片附接膜)层)接合在陶瓷本体31的底部上。例如，第一粘合层371可以是层压环氧树脂1。例如，其次芯片35通过ASIC形成并且经由其次粘合层372(例如，DAF层)接合在第一芯片34的顶部上。电衔接(未示出)将芯片34和35耦合至形成在陶瓷本体31中的端子36。图6还暗示性地示出了利用第一芯片34的衬底39提供刚性的固定电极38以及面向固定电极38的移动电极40。所用法的陶瓷材料具有以下优势：具有与形成芯片34、35的硅类似的热膨胀系数，因此减小了因为热效应而引起的变形，并且削弱了来自外部的机械应力，但是不足以在全部其他状况下降低参数变幻的牢靠性。因此，当前的解