[發明專利]具有傳感器的晶片級芯片尺寸封裝件

在審

• 申請號: 202110686024.7
• 申請日: 2021-06-21
• 公開（公告）號: CN113903711A
• 公開（公告）日: 2022-01-07
• 發明（設計）人: 欒竟恩
• 申請（專利權）人: 意法半導體有限公司
• 主分類號: H01L23/31
• 分類號: H01L23/31;H01L23/10;H01L23/16;H01L25/07;H01L25/16
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 董莘

本公開涉及在襯底(例如，專用集成電路裸片(ASIC)、集成電路、或者具有有源電路的某些其他類型的裸片)上具有傳感器裸片并且被包封在模塑料中的封裝件(例如，芯片尺寸封裝件、晶片級芯片尺寸封裝件(WLCSP)或者包含傳感器裸片的封裝件)。傳感器裸片包括感測部件，感測部件與延伸穿過襯底的位于中心的開口對準。位于中心的開口在襯底的非有源部分處延伸穿過襯底。位于中心的開口將傳感器裸片的感測部件暴露于封裝件外部的外部環境。

技術領域

本公開涉及包括傳感器裸片和集成電路裸片的封裝件。

背景技術

通常，半導體器件封裝件(諸如，芯片尺寸封裝件或者晶片級芯片尺寸封裝件(WLCSP)包含裸片，諸如被配置為檢測封裝件外部的外部環境的任何量或質量的傳感器。例如，半導體器件封裝件可以檢測封裝件外部的外部環境的光、溫度、聲音、壓力、振動或任何其他量或質量。

將裸片(諸如印刷電路板(PCB)或專用集成電路(ASIC)裸片)堆疊在襯底頂部上，會導致封裝件體積相對較大。隨著對更小封裝件的需求增加，同時以具有成本效益的制造方式保持封裝件的功能，制造商不斷致力于減小半導體器件封裝件的尺寸、輪廓和厚度。

在具有傳感器裸片的常規半導體器件封裝件中，蓋通常通過粘合劑而被耦合到襯底來覆蓋和保護傳感器裸片。蓋顯著增加了這些常規半導體器件封裝件的整體輪廓、尺寸和厚度。例如，常規半導體器件封裝件的整體厚度通常為800μm至1500μm。

附加地，常規半導體器件封裝件的蓋、粘合劑、襯底和傳感器裸片具有不同的熱膨脹系數(CTE)。CTE的這些差異導致蓋、粘合劑、襯底和傳感器裸片在暴露于溫度變化時膨脹和收縮不同的量，從而可能導致這些部件破裂和故障。該膨脹和收縮可能導致將蓋耦合到襯底的粘合劑破裂，從而可能導致完全故障，諸如蓋從常規半導體器件封裝件斷裂。該蓋的斷裂導致常規半導體封裝件不再可用和有用。

類似地，當運送或移動這些常規半導體器件封裝件時，如果由于氣隙、氣泡或其他制造缺陷而使得粘合劑沒有被正確地耦合在蓋與襯底之間，則蓋可能由于振動應力、在這些常規半導體器件封裝件的運輸過程中斷裂。

此外，在常規半導體器件封裝件中，如果傳感器裸片是以上列出的上述類型的傳感器之一，則蓋通常包括開口來將傳感器裸片暴露于外部環境。再次通過利用蓋來保護傳感器裸片并且將傳感器裸片暴露于外部環境，蓋增加了半導體器件封裝件的輪廓、尺寸和厚度。

發明內容

本公開的實施例克服了與利用上述蓋的半導體器件封裝件相關聯的重大挑戰。一個重大挑戰是降低半導體器件封裝件在暴露于由于半導體器件封裝件的各種材料的熱膨脹系數(CTE)不同而導致的溫度變化時發生故障的可能性。

本公開涉及半導體器件封裝件的各種實施例，半導體器件封裝件包括傳感器裸片，傳感器裸片具有在襯底上的感測部件，襯底是集成電路裸片，集成電路裸片包括位于中心并且延伸穿過集成電路裸片的開口。

在一個實施例中，感測部件與延伸穿過襯底的位于中心的開口對準。傳感器裸片通過在傳感器裸片上的接觸墊與襯底上的接觸墊之間耦合的多個第一導電結構而被耦合到襯底的表面。傳感器裸片通過傳感器裸片的環形接觸墊上的第二導電結構而被進一步耦合到襯底的表面。第二導電結構和環形接觸墊包圍襯底中的開口和傳感器裸片的感測部件。

在一個實施例中，制造第二導電結構的方法在傳感器裸片的環形接觸墊上形成。第二導電結構然后回流，以耦合在環形接觸墊與襯底之間。模塑料(molding compound)層被形成在襯底上，以包圍傳感器裸片。然而，第二導電結構阻止模塑料到達或填充襯底的開口，或覆蓋感測部件。換言之，第二導電結構在模塑料層被形成時，充當用于保護開口和感測部件的壩或邊界。