[發明專利]具有微機電系統（MEMS）的無帽半導體封裝件

在審

• 申請號: 202011484169.0
• 申請日: 2020-12-15
• 公開（公告）號: CN112978672A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: J·S·塔利多
• 申請（專利權）人: 意法半導體公司
• 主分類號: B81B7/00
• 分類號: B81B7/00;B81B7/02;B81C1/00
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 羅利娜

本公開的實施例涉及具有微機電系統(MEMS)的無帽半導體封裝件。一種半導體封裝件包含專用集成電路(ASIC)裸片和微機電系統(MEMS)裸片。MEMS裸片和ASIC裸片被耦合到包括開口的基底，開口延伸穿過基底并且與氣腔流體連通，氣腔被定位在MEMS裸片與基底之間并且使MEMS裸片與基底分離。開口使氣腔暴露于外部環境，并且此后，氣腔使MEMS裸片的MEMS元件暴露于外部環境。使MEMS裸片與基底分離的氣腔利用一種制造方法而形成，制造方法利用可熱分解的裸片附接材料。

技術領域

本公開涉及被暴露于外部環境的微機電系統(MEMS)傳感器。

背景技術

具有微機電系統(MEMS)裸片的許多半導體封裝件包括使 MEMS裸片的傳感器組件暴露于外部環境的腔體。傳感器組件監測在 封裝件外部的外部環境的物理量或者質量。這種半導體封裝件通常使 用被粘合到基底的剛性帽而形成，MEMS裸片被定位在該基底上。帽被成形為在MEMS裸片與帽之間形成腔體，并且包括使腔體暴露于 外部環境的開口或孔。該開口和腔體使MEMS裸片的傳感器組件暴 露于外部環境。例如，傳感器組件可以監測傳感器組件所暴露于的外 部環境的：壓力、溫度、聲音、光或者一些其他量、質量或者量和質 量的組合。

針對具有用于監測外部環境的大量物理量和質量、電子設備的環 境、來自用戶的輸入或者需要被監測的任何其他物理量或者質量的 MEMS傳感器的半導體封裝件，存在較大并且正在擴大的市場。然而， 在以下項中存在重大挑戰：減小半導體封裝件的制造成本、大小、占 用面積和厚度；以及提供執行越來越復雜的功能的半導體封裝件。電 子設備的示例包括：膝上型計算機、顯示器、電視機、智能電話、平 板計算機、計算機、可彎曲的電子設備或者可以受益于監測外部環境 的物理量或者質量的任何其他電子設備。

一項重大挑戰是：生產具有MEMS裸片的半導體封裝件，該 MEMS裸片在以下項中被減小：大小、占用面積和輪廓、以及厚度， 同時維持MEMS裸片監測外部環境的物理量和質量的能力。由于具 有MEMS裸片的半導體封裝件在大小、占用面積、輪廓和厚度方面 被減小，所以提供具有足夠的間隙以在使MEMS的傳感器組件暴露 于外部環境以便進行監測的同時避免MEMS裸片的傳感器組件發生 故障的帽變得更加困難。

另一重大挑戰是：減小生產具有MEMS裸片的半導體封裝件的 成本。由于被用于半導體封裝件的組件和材料的數目增加，所以制造 具有MEMS裸片的半導體封裝件的成本增加，并且制造步驟的數目 增加。例如，形成具有用于保護MEMS裸片的帽的半導體封裝件包括：制造帽，使用高準確度帽附接機器來將帽放置在正確的位置，以 及使用粘合劑來將帽附接到基底。而且，通過制造更小的帽來使這種 半導體封裝件更小將是昂貴的，這是因為由于在對帽的定位中的較小 的偏移和間隙以及低水平的允許公差，制造更小的帽來使這種半導體 封裝件更小將包括：制造新的高準確度帽附接機器以處理更小的帽并 且將帽放置在正確的位置。

發明內容

鑒于上述重大挑戰的列表(該列表不是完整的列表)，期望的是 提供一種具有微機電系統(MEMS)裸片的半導體封裝件，該微機電 系統(MEMS)裸片：不需要帽來保護MEMS裸片或者使MEMS裸 片暴露于外部環境，具有更小的厚度和更小的大小，不需要那么多的 制造步驟，并且當制造半導體封裝件時允許更大的變化公差，因此， 增加了所形成的可用半導體封裝件的產量。

本公開涉及包含MEMS裸片并且不需要使用被粘合到基底的帽 的半導體封裝件的各種實施例。換句話說，半導體封裝件是無帽半導 體封裝件。

根據包含MEMS裸片的半導體封裝件的一個實施例，模塑化合 物覆蓋MEMS裸片的側壁和表面，并且直接接觸MEMS裸片的側壁 和表面，使得MEMS裸片在半導體封裝件內被保持在適當位置。通 過被形成在基底中的開口以及被定位在基底與MEMS裸片的傳感器 組件之間的氣腔，MEMS裸片被暴露于外部環境。該半導體封裝件可 以被稱為無帽半導體封裝件。MEMS裸片通過鍵合接線電耦合到半導 體封裝件的基底。