Mems器件的制作方法
【技術領域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種用于MEMS傳感器器件的晶片級封裝。
【背景技術】
[0002]如已知的那樣，用于諸如加速度計、陀螺儀、磁力計、壓力或力傳感器的MEMS傳感器器件的當前封裝遵循將芯片附接至襯底、引線鍵合并封裝的標準工藝流程。
[0003]圖1示出了具有LGA(島狀柵格陣列)封裝2的示例性MEMS傳感器器件I。
[0004]MEMS傳感器器件I包括第一裸片3，包括例如硅的半導體材料并且包括結構層3’和有源層3”，其中集成了微機械感測結構S、示意性示出并且包括例如懸掛在空腔之上的隔膜、慣性質量塊、彈性元件和/或其他微機械感測部件。
[0005]第一裸片3具有由有源層3”限定、在此處形成微機械感測結構S的正面3a，以及由結構層3’限定、相對于垂直方向z與正面3a相對的背表面3b(第一裸片3具有在正交于垂直方向z的水平面xy中的主延伸部)。第一裸片3也可以集成其他機械或電子部件，取決于應用。
[0006]MEMS傳感器器件I也包括第二裸片4，包括例如硅的半導體材料，并且包括相應結構層4’和相應有源層4”，其中集成了電子電路A(所謂AISC—專用集成電路)、示意性示出并且可操作地耦合至微機械感測結構S，例如以處理響應于檢測到量(諸如線或角加速度、壓力或力)而產生的電信號并且以在封裝2的外側提供已處理輸出信號。
[0007]第二裸片4具有由有源層4”限定的、在此處形成了ASIC電路A的相應正面4a，以及由結構層4’限定、相對于垂直方向z與正面4a相對的背表面4b。
[0008]第一和第二裸片3、4沿垂直方向z堆疊，也即第一裸片3布置在第二裸片4上，使得第一裸片的背表面3b附接至第二裸片4的背面4a，插入了粘合層5(或多個粘合層，如圖1所示)。
[0009]在示例中，第二裸片4具有大于第一裸片3對應水平延伸部的水平延伸部(在正交于垂直方向z的水平面xy中)。
[0010]第一和第二裸片3、4之間的電連接通過引線鍵合完成，采用電引線6將由第一裸片3的正面3a承載的第一焊盤7連接至由第二裸片4的正面4a承載的第二焊盤8(布置使得第二裸片4的相同正面4a并未被第一裸片3覆蓋)。特別地，第一焊盤7電耦合至微機械感測結構S，而第二焊盤8電耦合至ASIC電路A。
[0011]MEMS傳感器器件I進一步包括襯底9，例如由堆疊的導電層和介電層構成的多層結構，其用作封裝2的基底和底外表面。
[0012]第一和第二裸片3、4的堆疊布置在襯底9上;特別地，第二裸片4的背表面4b經由另一粘合層11 (或多個粘合層，如圖1所示)附接至襯底9的正面9a。
[0013]其他電引線12將由第二裸片4的正面4a承載的第三焊盤13連接(并且電耦合至ASIC電路A)至由襯底9的正面9a承載的第四焊盤14(布置使得相同正面9a并未被第一和第二裸片3、4的堆疊覆蓋)。
[0014]襯底9的背面9b面向封裝2的外側，并且承載了至外部裝置的外部連接，例如用于焊接至其中集成了MEMS傳感器器件I的電子設備(未示出)的外部印刷電路板(PCB)。特別地，襯底9的背面9b承載了電連接元件，在示例中為導電島15的形式，并且穿過襯底9提供其他電連接15’(所謂TSV—穿硅通孔)，用于將相同導電島15連接至第四焊盤14。
[0015]其他已知技術方案可以設計使用球形或球體用于電連接至外部印刷電路板(PCB);這些封裝已知為BGA球柵陣列封裝。
[0016]MEMS傳感器器件I此外包括例如為絕緣樹脂材料的模塑化合物16，其覆蓋并圍繞了第一和第二裸片3、4的堆疊，并且此外覆蓋了襯底9的正面9a(其中相同正面9a并未被第一和第二裸片3、4的堆疊覆蓋)。電引線6、12嵌入在模塑化合物16內。
[0017]相同模塑化合物的正面限定了MEMS傳感器器件I的封裝2的頂部外表面。
[0018]該標準封裝組件盡管在許多方面具有優點，但是遭受了一些缺點。
[0019]特別地，封裝2具有可以與許多應用不兼容的尺寸(尤其是沿垂直方向z)，其中尺寸是重要的設計參數，例如在便攜式或可穿戴電子裝置中。
[0020]此外，電引線6、12可以在模塑處理期間經受斷裂，這導致所制造MEMS傳感器器件I的故障。
[0021]為了解決這些問題，已經提出了一些技術方案，設計消除襯底9(所謂晶片級封裝)，或采用倒裝芯片技術在第一和第二裸片3、4之間電連接，用于實現芯片接合以及電連接。
[0022]然而，尚未提出用于具有減小尺寸(例如沿垂直方向)以及期望機械和電性能的MEMS傳感器器件的完全令人滿意的封裝技術方案。
[0023]特別地，仍然突出的重要問題是如何提供至封裝外側的電連接，例如用于焊接至外部印刷電路板，而并未求助于使用復雜和昂貴的制造工藝步驟。
【實用新型內容】
[0024]本實用新型的目的因此在于至少部分地克服之前突顯的問題，并且特別是提供一種具有減小尺寸、采用減少成本的簡單制造工藝、以及期望性能的封裝技術方案。
[0025]根據本實用新型，提供了一種MEMS器件(29)，具有晶片級封裝(28)，包括:第一裸片(3)和第二裸片(4)的堆疊，限定在所述封裝(28)內并且至少承載電接觸焊盤(13)的至少第一內表面(4a，3a)以及在所述封裝(28)外并且限定所述封裝(28)的第一外面(28b)的至少第一外表面(4b);以及模塑化合物(16)，至少部分地涂覆所述第一裸片(3)和所述第二裸片(4)的所述堆疊并且具有限定所述封裝(28)的與所述第一外面(28b)相對的第二外面(28a)的至少一部分的正表面(16a)，其中所述MEMS器件(29)進一步包括:至少垂直連接結構(30)，從在所述第一內表面(4a，3a)處的所述接觸焊盤(13)朝向所述模塑化合物(16)的所述正表面(16a)延伸；以及至少外連接元件(32)，在所述模塑化合物(16)的正表面(16a)處電耦合至所述垂直連接結構(30)，并且在所述封裝(28)的所述第二外面(28a)處暴露至所述封裝(28)的外側。
[0026]可選地，所述外連接元件(32)由粘合性可焊接材料(26，26b)制成。
[0027]可選地，所述垂直連接結構(30)由所述外連接元件(32)的相同粘合性可焊接材料
(26)制成。
[0028]可選地，所述垂直連接結構(30)由導電材料(26a)制成，所述導電材料(26a)不同于所述外連接元件(32)的粘合性可焊接材料(26b)。
[0029]可選地，所述第二裸片(4)具有限定所述第一內表面(4a)的正表面以及限定所述第一外表面(4b)的背表面，所述第一裸片(3)在其正表面處附接在所述第二裸片(4)上；以及其中所述垂直連接結構(30)從所述第二裸片(4)的所述正表面向上延伸至所述模塑化合物(16)的所述正表面(16a)。
[0030]可選地，所述垂直連接結構(30)在所述封裝的側向側面(28c)處暴露至所述封裝
(28)的外側。
[0031]可選地，所述第一裸片(3)具有附接在所述第二裸片(4)上的背表面(3b)以及限定所述第一內表面(3a)的正表面；以及其中所述垂直連接結構(30)從所述第一裸片(3)的正表面向上延伸至所述模塑化合物(16)的正表面(16a)。
[0032]可選地，所述垂直連接結構(30)在所述模塑化合物(16)的所述正表面(16a)處具有第一寬度(W1，W2);并且所述外連接元