[發明專利]使用芯片嵌入技術的開口腔封裝

有效

• 申請號: 201680040930.7
• 申請日: 2016-07-07
• 公開（公告）號: CN107836036B
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: J·毛;H·阮;L·阮;A·波達爾
• 申請（專利權）人: 德克薩斯儀器股份有限公司
• 主分類號: H01L21/52
• 分類號: H01L21/52
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙志剛;趙蓉民

在所描述的用于以面板形式制造具有開口腔(110a)的封裝的半導體器件的方法的示例中，此方法包括：將具有平坦焊盤(230)的金屬塊的面板大小的網格和對稱放置的垂直柱體(231)放置在粘合承載膠帶上；將半導體芯片(101)附加到膠帶上，其中傳感器系統面朝下；層壓并減薄低CTE絕緣材料以填充芯片和網格之間的間隙；翻轉組件以移除膠帶；等離子?清洗組件正面，穿過組件濺射和圖案化均勻的金屬層，并可選擇地電鍍金屬層以形成針對組件的重布跡線和延伸接觸焊盤；穿過面板層壓(212)絕緣增強板；在增強板中使腔開口(213)以進入傳感器系統；并通過切割金屬塊來切單(214)封裝器件。

技術領域

本申請總體涉及半導體器件和工藝，并且更具體的涉及半導體開口腔封裝的結構和制造方法。

背景技術

在傳統的技術中，使用開口腔模塑封裝以暴露半導體芯片上的感測區來制造半導體濕度傳感器。在現存技術中，開口腔封裝需要薄膜輔助的模塑設備，其是專用于每個封裝設計的精密機械加工的昂貴包封模型。因此，每次將引進具有新形狀因子的封裝時，需要承受一連串使用工具的高昂費用。

各種各樣的產品統稱為微機電系統(MEMS)，其為小的輕量型器件(在微米至毫米尺度)，其可具有機械移動部分和經常可移動的電源和控件，或他們可具有對濕度或對熱、聲或光能敏感的部件。MEMS已經發展到感測環境的、機械的、熱的、化學的、輻射的、磁的和生物的量及輸入，并產生信號作為輸出。由于移動和敏感部件，MEMS受益于物理和大氣的保護。因此，MEMS被放置在襯底上并被外殼和封裝包圍，以保護MEMS免受周圍環境和電干擾以及應力的影響。

一個示例MEMS將機械元件、傳感器、致動器和電子裝置集成在共同的襯底上。一個示例MEMS制造方法使用批量制造技術，類似于用于微電子器件的那些技術。MEMS可以從大規模生產和最小化材料消耗中獲益，以降低制造成本，同時試圖開發一種控制良好的集成電路技術。

順應小型化、集成化和降低成本的技術趨勢，襯底、板和工藝最近已被開發以嵌入和互連接芯片和封裝，為了減小板空間、厚度和占用面積(footprint)，同時增強電力管理、電氣性能和應用領域。示例包括：集成板滲透到汽車市場、無線產品和工業應用中。MEMS器件的一個示例(如紅外輻射傳感器嵌入在小型化板中作為一個更大的集成系統的一部分)最近已經在2014年10月21日發布的美國專利No.8,866,237中描述(Manack等,“Methodsfor Embedding Controlled-Cavity MEMS Package in Integrated Board(用于在集成板中嵌入受控腔MEMS封裝的方法)”)。

一般來說，半導體器件的有源和無源元件是在由半導體元素(如硅)或化合物(如氮化鎵)的細長圓柱形單晶體切片的圓晶片中制造的。從圓晶片中，通常通過切割以x-方向和y-方向穿過晶片的槽以從晶片建造矩形離散片(通常稱為管芯或芯片)，單個的器件被切單(singulate)。在處理后，每個芯片包括至少一個與各自的金屬接觸焊盤耦合的器件，其范圍達具有多于一百萬個有源和無源元件的集成電路。

切單后，一個或更多個芯片被附加至離散的支撐襯底(如金屬引線框架)或從金屬或絕緣層層壓的剛性多層襯底。引線框架和襯底的導電跡線然后連接到芯片接觸焊盤，通常使用鍵合線或金屬凹塊(如焊球)。為了防止環境和處理危害，組裝的芯片可以被包裝在離散的強健封裝中，其經常使用硬化的聚合化合物，并通過如轉移模塑的技術形成。組裝和封裝過程通常以單個基礎或小分組執行，如引線框架的條帶或鑄模沖壓的負載。