背景

消費(fèi)者電子設(shè)備正繼續(xù)變得更小，并且隨著技術(shù)進(jìn)步，正獲得日益增長(zhǎng)的性能和功能。這在應(yīng)用于消費(fèi)者電子產(chǎn)品的技術(shù)方面特別明顯，特別是在(但非排他地)便攜式產(chǎn)品例如移動(dòng)電話、音頻播放器、視頻播放器、PDA，移動(dòng)計(jì)算平臺(tái)例如膝上型電腦或臺(tái)式機(jī)和/或游戲設(shè)備中。移動(dòng)電話工業(yè)的要求例如以更高的性能和減少的成本來驅(qū)動(dòng)部件變得更小。因此期望將電子電路的功能整合在一起并且將它們與傳感器設(shè)備例如麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器組合。

微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)傳感器，例如MEMS麥克風(fēng)，正在尋求應(yīng)用于許多這樣的設(shè)備中。因此這也繼續(xù)驅(qū)動(dòng)減少M(fèi)EMS設(shè)備的尺寸和成本。

使用MEMS制造流程形成的麥克風(fēng)設(shè)備通常包括一個(gè)或多個(gè)膜片，其中用于讀出/驅(qū)動(dòng)的電極沉積在膜片和/或基底上。對(duì)于MEMS壓力傳感器和麥克風(fēng)，讀出通常通過測(cè)量在電極之間的電容來完成。在輸出傳感器的情況下，膜片由通過改變跨過電極施加的電勢(shì)差產(chǎn)生的靜電力致動(dòng)。

為了提供保護(hù)，MEMS傳感器將被包含在封裝內(nèi)。封裝有效地包圍MEMS傳感器并且可以提供環(huán)境保護(hù)，并且還可以提供對(duì)電磁干擾(EMI)等的屏蔽。對(duì)于麥克風(fēng)等，封裝將通常具有聲音端口，以允許傳輸聲波到/來自在封裝內(nèi)的傳感器，并且傳感器可以配置為，柔性膜片設(shè)置在第一空間和第二空間，即可以填充有空氣(或者某種適合于聲波傳輸?shù)钠渌麣怏w)的空間/凹部之間，并且其可以充分地設(shè)置尺寸以便傳感器提供期望的聲學(xué)響應(yīng)。聲音端口聲學(xué)地耦合到在傳感器膜片一側(cè)上的空間，其有時(shí)候可以稱為前空間。通常需要在一個(gè)或多個(gè)膜片另一側(cè)上的第二空間，有時(shí)候稱為后空間，以允許膜片響應(yīng)于入射聲音或壓力波自由地運(yùn)動(dòng)，并且該后空間可以基本上被密封(雖然本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，對(duì)于MEMS麥克風(fēng)等，第一和第二空間可以由一個(gè)或多個(gè)流路徑連接，例如在膜片中的小孔，它們配置以便呈現(xiàn)在期望聲學(xué)頻率的相對(duì)較高的聲學(xué)阻抗，但是其允許在兩個(gè)空間之間的低頻壓力均衡由于溫度變化等引起壓差)。

圖1a圖示一個(gè)常規(guī)MEMS麥克風(fēng)封裝100a。MEMS傳感器101附接到封裝基底102的第一表面。MEMS傳感器可以通常由已知的MEMS制造技術(shù)形成在半導(dǎo)體晶片上。封裝基底102可以是硅或PCB或任何其他合適的材料。蓋103設(shè)置在附接到封裝基底102的第一表面的傳感器101上方。蓋103可以是金屬蓋。在蓋103中的孔104提供聲音端口并且允許聲音信號(hào)進(jìn)入封裝。在該示例中傳感器101經(jīng)由在封裝基底102和傳感器101上的端子焊盤105線連結(jié)到基底102。

圖1b圖示另一個(gè)已知MEMS傳感器封裝100b。同樣傳感器101，其可以是MEMS麥克風(fēng)，附接到封裝基底102的第一表面。在該示例中封裝還包括集成電路106。集成電路106可以被用于操作傳感器并且可以例如是用于放大來自MEMS麥克風(fēng)的信號(hào)的低噪聲放大器。集成電路106電連接到傳感器101的電極并且還附接到封裝基底102的第一表面。集成電路106經(jīng)由引線接合聯(lián)結(jié)到傳感器101。蓋107設(shè)置在封裝基底上以便于包圍傳感器101和集成電路106。在該封裝中，蓋107包括上部或蓋部107a和另一個(gè)側(cè)壁107b，它們都由PCB形成。蓋107具有在上部107a中的聲音端口104，其允許聲學(xué)信號(hào)進(jìn)入封裝。

本發(fā)明的實(shí)施例涉及用于MEMS傳感器的改進(jìn)封裝方法并且涉及用于MEMS傳感器的改進(jìn)封裝。

根據(jù)本發(fā)明，提供了

一種MEMS傳感器封裝，包括第一集成電路裸片，

該第一集成電路裸片包括：

集成MEMS傳感器；以及

用于操作MEMS傳感器的集成電子電路；

其中

MEMS傳感器封裝的引腳基本上與集成電路裸片的引腳尺寸相同。

在一些實(shí)施例中，MEMS傳感器封裝可以還包括第一封裝蓋，其與MEMS傳感器交疊，其中MEMS傳感器封裝的至少一部分外表面由第一封裝蓋形成。阻擋層還可以繞著MEMS傳感器設(shè)置在第一封裝蓋與第一集成電路裸片(integrated circuit die)之間。

可以由第一集成電路裸片、阻擋層和第一封裝蓋限定第一空間。阻擋層可以包括粘合劑材料層。

在一些實(shí)施例中，第一封裝蓋包括孔。密封環(huán)可以設(shè)置在第一封裝蓋的外表面上環(huán)繞所述孔。在一些實(shí)施例中，MEMS傳感器封裝可以還包括跨越所述孔設(shè)置的防水膜片。

在一些實(shí)施例中，MEMS傳感器封裝包括封裝基底，其電連接到第一集成電路裸片。封裝基底可以經(jīng)由至少一個(gè)接合凸塊(bump bonds)接合到第一集成電路裸片的電子電路。封裝基底可以經(jīng)由多個(gè)接合凸塊接合到第一集成電路裸片的電子電路，并且每個(gè)接合凸塊可以位于朝向第一集成電路裸片的一個(gè)端部設(shè)置的區(qū)域內(nèi)。

在一些實(shí)施例中，封裝基底包括接地層。第一封裝蓋可以包括封裝基底。

在一些實(shí)施例中，封裝基底包括第二集成電路裸片，其至少局部與第一集成電路裸片交疊。第一集成電路裸片可以包括模擬電路，并且第二集成電路裸片可以包括數(shù)字電路?？梢詮牟煌诘诙呻娐仿闫闹圃炝鞒坦?jié)點(diǎn)形成第一集成電路裸片。

在一些實(shí)施例中，封裝基底可以包括第二集成電路裸片和支撐層，其中第二集成電路裸片附接到支撐層，并且支撐層可以形成封裝的至少一部分外表面。第一集成電路裸片可以碰撞粘結(jié)到所述支撐層，并且所述第二集成電路裸片可以電連接到支撐層。第一集成電路裸片可以凸塊接合到所述第二集成電路裸片。

在一些實(shí)施例中，電觸片可以設(shè)置在封裝基底的表面上，用于電連接到第一集成電路裸片?？梢栽O(shè)置通過封裝基底的通孔，將電觸片連接到電子電路。

在一些實(shí)施例中，MEMS傳感器封裝包括設(shè)置在第一封裝蓋與第一集成電路裸片的至少一部分電子電路之間的填充物材料層。

在一些實(shí)施例中，MEMS傳感器形成在第一集成電路裸片的第一表面處；第一集成電路裸片可以包括凹部，其中所述MEMS傳感器至少局部與所述凹部交疊。所述凹部可以從MEMS傳感器延伸通過第一集成電路裸片到在第一集成電路裸片的第二表面處的開口。

在一些實(shí)施例中，MEMS傳感器封裝可以還包括在第一集成電路裸片的第二表面處的第二封裝蓋以提供由在第一集成電路裸片中的凹部限定的空間。第二封裝蓋可以包括用于密封在第一集成電路裸片中的凹部的密封層。密封層包括可以晶片附接薄膜。

在一些實(shí)施例中，其中與第一集成電路裸片一起，第一封裝蓋和第二封裝蓋形成封裝的至少一部分側(cè)壁。

第一集成電路裸片可以包括電連接到集成電子電路的至少一個(gè)通孔，該至少一個(gè)通孔通過第一集成晶片前進(jìn)到第二表面。第二封裝蓋可以包括封裝基底并且可以電連接到第一集成電路裸片在第二表面處的所述至少一個(gè)通孔。

凹部在MEMS傳感器處的面積可以比在第一集成電路裸片的第二表面處的小。凹部可以在電子電路下方延伸。

在一些實(shí)施例中，MEMS傳感器封裝的至少一部分外表面由集成電路裸片形成。

在一些實(shí)施例中，第一集成電路裸片包括用于光屏蔽和EMI屏蔽中至少一個(gè)的屏蔽結(jié)構(gòu)。屏蔽結(jié)構(gòu)可以包括第一區(qū)域，其包括沿著垂直于第一集成電路裸片的表面的第一方向間隔開的多個(gè)金屬層。金屬層可以由導(dǎo)電通孔連接。金屬層和導(dǎo)電通孔可以連接到在第一集成電路裸片的表面上的接地觸片。接地觸片可以連接到第一封裝蓋的接地觸片。

金屬層和導(dǎo)電通孔可以連接到在第一集成電路裸片內(nèi)的接地層，其位于至少一部分電子電路下方。

在一些實(shí)施例中，金屬層和導(dǎo)電通孔設(shè)置為，沿著垂直于第一方向的方向交叉通過屏蔽結(jié)構(gòu)的任何路徑穿過其中一個(gè)所述金屬層和/或其中一個(gè)所述導(dǎo)電通孔。

在一些實(shí)施例中，MEMS傳感器封裝包括在第一集成電路裸片上的多個(gè)MEMS傳感器。所述多個(gè)MEMS傳感器的至少一個(gè)可以與所述多個(gè)MEMS傳感器的至少其他一個(gè)是不同類型的傳感器。

MEMS傳感器可以是MEMS麥克風(fēng)。

一種電子裝置可以包括如前所述的MEMS傳感器封裝。

所述電子裝置可以是：便攜式設(shè)備，電池供電設(shè)備，計(jì)算設(shè)備，通信設(shè)備，游戲設(shè)備，移動(dòng)電話，個(gè)人媒體播放器，膝上、臺(tái)式或筆記本計(jì)算設(shè)備。

在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，提供了一種MEMS傳感器封裝，包括集成電路裸片，

第一集成電路裸片包括：

集成MEMS傳感器；以及

用于操作MEMS傳感器的集成電子電路；

其中

MEMS傳感器的至少一部分外表面由集成電路裸片形成。

在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，提供了一種晶片MEMS傳感器封裝，包括集成電路裸片該集成電路裸片包括：

集成MEMS傳感器；以及

用于操作MEMS傳感器的集成電子電路，其中在其中至少一個(gè)平面中，封裝的剖面面積等于集成電路裸片的剖面面積。

在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，提供了一種MEMS傳感器封裝，包括：

第一半導(dǎo)體晶片；以及

第二半導(dǎo)體晶片，其中：

第一半導(dǎo)體晶片包括集成MEMS傳感器和用于操作MEMS傳感器的集成模擬電子電路；

第二半導(dǎo)體晶片包括數(shù)字電路，以及

第一半導(dǎo)體晶片和第二半導(dǎo)體晶片電連接在一起以便第二半導(dǎo)體晶片至少局部與第一半導(dǎo)體晶片交疊。

在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，提供了一種MEMS傳感器裝置，包括：

集成電路裸片，其具有其內(nèi)凹部；

晶片MEMS傳感器，形成在集成電路裸片的第一表面上其中所述MEMS傳感器至少局部與所述凹部交疊；以及

密封層，附接到集成電路裸片的第二表面以便于形成在所述凹部位于第二表面中的開口處的密封件；

其中密封層包括晶片附接薄膜，其附接到集成電路裸片的第二表面。

在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，提供了一種MEMS傳感器裝置，包括：

集成電路裸片，具有，

MEMS傳感器，形成在集成電路裸片的第一表面上的第一位置處，

電子電路，形成在集成電路裸片的第一表面上的第二位置處用于操作MEMS傳感器，以及

至少兩個(gè)接合端子，形成在集成電路上用于將集成電路裸片碰撞粘結(jié)到其他基底，其中

至少兩個(gè)接合端子形成在朝向集成電路裸片一個(gè)端部設(shè)置的區(qū)域內(nèi)以便集成電路裸片的相反端部不會(huì)因任何接合凸塊而被限制其膨脹和/或收縮。

在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，提供了一種集成電路裸片，包括：

半導(dǎo)體基底，

形成在基底上的集成MEMS傳感器，

集成電子電路，形成在基底上用于提供MEMS傳感器的操作，以及

屏蔽結(jié)構(gòu)，用于提供EMI屏蔽和光屏蔽的至少一個(gè)，其中

屏蔽結(jié)構(gòu)至少局部形成在所述基底內(nèi)。

屏蔽結(jié)構(gòu)可以包括第一區(qū)域，其包括沿著垂直于第一集成電路裸片的表面的第一方向間隔開的多個(gè)金屬層。金屬層可以由導(dǎo)電通孔連接。

金屬層和導(dǎo)電通孔可以連接到在第一集成電路裸片的表面上的接地觸片。金屬層和導(dǎo)電通孔可以連接到在第一集成電路裸片內(nèi)的接地層，其位于至少一部分電子電路下方。

金屬層和導(dǎo)電通孔可以設(shè)置為，沿著垂直于第一方向的方向交叉通過屏蔽結(jié)構(gòu)的任何路徑穿過其中一個(gè)所述金屬層和/或其中一個(gè)所述導(dǎo)電通孔。

為了更好地理解本發(fā)明，以及為了顯示可以如何實(shí)施它，現(xiàn)在將借由示例參考附圖，其中：

圖1a和圖1b圖示現(xiàn)有技術(shù)MEMS傳感器封裝。

圖2a圖示包括MEMS傳感器的集成電路裸片的剖面。

圖2b圖示在圖2a中示出的集成電路裸片的三維俯視圖。

圖2c圖示集成晶片的下側(cè)的三維視圖。

圖3a圖示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的MEMS傳感器封裝。

圖3b圖示具有密封層的集成電路裸片的剖面。

圖3c圖示圖3b的集成電路裸片的下側(cè)的三維視圖。

圖3d圖示可以使用在圖3a的封裝中的封裝基底的三維視圖。

圖3e圖示可以使用在圖3a的封裝中的集成電路的三維視圖。

圖3f圖示圖3a的MEMS傳感器封裝的三維視圖。

圖4a和圖4b圖示示例集成電路裸片的平面圖。

圖5a圖示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的封裝基底。

圖5b圖示圖5a的封裝基底的剖視圖。

圖5c圖示如圖5b所示的具有阻擋層的封裝基底的三維視圖。

圖5d圖示在圖5a中圖示的MEMS傳感器封裝的三維視圖。

圖6a圖示根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的MEMS傳感器封裝。

圖6b圖示圖6a的封裝基底的剖視圖。

圖6c圖示在圖6a中圖示的MEMS傳感器封裝的三維視圖。

圖7圖示根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的MEMS傳感器封裝。

圖8圖示根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的MEMS傳感器封裝，其中經(jīng)由晶片基底凹部接收聲音。

圖9圖示根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的MEMS傳感器封裝，其中封裝基底通過在傳感器裸片中的通孔電連接到傳感器裸片。

圖10a圖示常規(guī)密封環(huán)結(jié)構(gòu)并且圖10b圖示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例可以形成在集成電路裸片中的密封環(huán)結(jié)構(gòu)。

圖11a－圖11d圖示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的集成電路裸片的其他示例的平面圖。

說明

本發(fā)明的實(shí)施例提供包括集成電路裸片和集成MEMS傳感器的改進(jìn)MEMS傳感器封裝。集成電路裸片可以還包括用于操作MEMS傳感器的集成電子電路。在一些實(shí)施例中，MEMS傳感器封裝的尺寸與常規(guī)封裝相比可以相對(duì)較小和/或減小，并且在一些實(shí)施例中，封裝的引腳可以與包括MEMS傳感器的集成電路的引腳具有基本上相同的尺寸。在一些實(shí)施例中，MEMS傳感器封裝的至少一部分外表面由集成電路裸片形成，例如MEMS封裝的一部分側(cè)壁。因此在一些實(shí)施例中，集成電路裸片包括用于提供屏蔽例如光屏蔽和/或EMI屏蔽的基底。附加地或替代地，一些實(shí)施例涉及MEMS傳感器封裝，其可以相對(duì)于常規(guī)方法減少形成封裝需要的制造步驟的數(shù)量。實(shí)施例還涉及容納多個(gè)集成電路裸片的MEMS傳感器封裝。

遍及該說明書，與在其他附圖中的特征相似的任何特征已經(jīng)被給予相同的參考標(biāo)記。

在本發(fā)明的實(shí)施例中，MEMS傳感器可以連同至少一些電子電路形成在集成電路裸片上。圖2a圖示包括可以使用在本發(fā)明的實(shí)施例中的MEMS傳感器的集成電路裸片200的剖視圖。圖2b和圖2c分別表示裸片200的相應(yīng)上和下表面的立體圖。裸片基底201，其可以包括半導(dǎo)體例如硅的基底，包括形成在晶片的傳感器區(qū)域中的集成傳感器202和形成在晶片的電子區(qū)域中的集成電子電路203。傳感器202和電子電路203可以由任何合適加工技術(shù)形成例如通過使用CMOS兼容MEMS制造技術(shù)。當(dāng)然將會(huì)認(rèn)識(shí)到傳感器202和/或電子電路203的部件可以延伸超過裸片基底201的上表面204的平面。傳感器202可以是MEMS傳感器例如MEMS麥克風(fēng)。電子電路可以至少局部包括用于操作MEMS傳感器的電路，并且可以例如包括低噪聲放大器或前置放大器電路。

注意，當(dāng)在本說明書中使用時(shí)，應(yīng)該將傳感器裸片201的上表面204看作如圖2a所示傳感器202和電子電路203制造在其上/其中的裸片(die)的表面。然而，應(yīng)該理解術(shù)語上不應(yīng)該以任何方式解釋為在任何制造步驟期間對(duì)傳感器裸片(die)201的任何具體朝向，和/或它在任何封裝中的朝向，或者甚至在任何裝置中的封裝的朝向的限制。應(yīng)該相應(yīng)地解釋相關(guān)術(shù)語“下”、“之上”、“之下”、“下側(cè)”、“下方”等。

凹部205裸片基底201中形成在傳感器202的下側(cè)上的裸片基底201中。換句話說傳感器形成在集成電路裸片的第一例如上表面處，并且凹部可以集成電路裸片通過集成電路裸片從MEMS傳感器延伸到集成電路裸片的第二例如下表面處的開口。在本發(fā)明的實(shí)施例中，凹部205可以被配置用于形成后空間的至少一部分，以在使用中允許傳感器膜片自由運(yùn)動(dòng)。如上所述，傳感器例如MEMS麥克風(fēng)可以包括柔性膜片，其可以響應(yīng)于跨過膜片的壓力差而移動(dòng)。在使用中膜片通常設(shè)置在第一和第二空間之間，即允許膜片偏轉(zhuǎn)的空間或凹部。通常第一和第二空間在使用中填充有空氣，但在一些應(yīng)用中空間可以填充適合于聲波傳輸和/或響應(yīng)于壓力差的某種其它氣體或液體。對(duì)于MEMS麥克風(fēng)，聲音端口，即聲孔，耦合到第一空間以允許聲波傳輸?shù)絺鞲衅髂て囊粋?cè)。第一空間可以稱為前空間。在膜片另一側(cè)上的第二空間可以稱為后空間。

應(yīng)該注意術(shù)語“前空間”和“后空間”不限定傳感器晶片的任何具體朝向。例如在一些MEMS封裝中，后空間可以至少局部由在晶片基底中的凹部形成。但在其他封裝中，在裸片基底中的凹部可以耦合到聲音端口并且可以形成前空間的至少一部分。

還應(yīng)該注意術(shù)語“前空間”和“后空間”不表示傳感器結(jié)構(gòu)的任何具體類型。具體地，對(duì)于具有柔性膜片的MEMS電容傳感器，柔性膜片通常將相對(duì)于基本上固定的第二電極支撐第一電極。第二電極可以由支撐結(jié)構(gòu)支撐，其通過傳感器凹部或間隙與柔性膜片分隔。支撐第二電極的支撐結(jié)構(gòu)有時(shí)候稱為背板，并且通常設(shè)計(jì)為在感興趣頻率處具有相對(duì)較低聲學(xué)的阻抗。在傳感器的一些設(shè)計(jì)中，背板可以設(shè)置在膜片(當(dāng)制造在基底上時(shí))上方，并且因此在基底中的凹部205在膜片下方延伸。然而在其他設(shè)計(jì)中，背板可以設(shè)置在膜片下方并且在裸片基底中的凹部205可以因此通過裸片基底延伸裸片到膜片。該支撐結(jié)構(gòu)、或背板可以因此設(shè)置在前空間中或后空間中。

基底裸片201中的凹部205可以以任何已知方式形成。有利地，凹部可以具有朝向裸片基底201下側(cè)增大的剖面面積。因此緊接在傳感器202下方的凹部可以具有第一剖面面積，以便精確地限定膜片的面積。凹部205朝向裸片基底201的下側(cè)的剖面面積可以較大以便于使由凹部205提供的一部分后空間最大化。在一些實(shí)施例中在凹部205的壁的傾斜輪廓中可以具有臺(tái)階改變。該凹部輪廓可以通過例如在專利GB2451909中描述的多級(jí)蝕刻方法來實(shí)現(xiàn)。在圖2a所示的示例中凹部205朝向裸片基底201下表面的面積延伸以便一部分凹部與裸片基底201的至少一部分電子區(qū)域交疊。在一些實(shí)施例中，然而，凹部可以配置為不通過電子電路203下方延伸，如205a虛線圖示。

電子電路203可以連接到傳感器電極用于操作傳感器202。

圖3a圖示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的MEMS傳感器封裝300。封裝包括例如上面關(guān)于圖2a到圖2c描述的集成電路裸片200，并且因此包括裸片基底201，在其上形成有集成傳感器202和集成電子電路203。

集成電路裸片200設(shè)置在在第一封裝蓋和第二封裝蓋之間，第一封裝蓋在這個(gè)實(shí)施例中由封裝基底302提供，第二封裝蓋在這個(gè)實(shí)施例中由密封層301提供。

在該實(shí)施例中，晶片基底中的凹部205用集成電路裸片下表面處的密封層301密封。密封層可以是任何合適的材料例如PCB或半導(dǎo)體層等。圖3b和圖3c相應(yīng)圖示具有附接的密封層301的集成電路裸片200的剖面以及該裸片下側(cè)的立體圖。然而在一些實(shí)施例中，密封層301可以包括裸片附接膜(DAF)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將知曉DAF是已知的，其在切成方塊之前可以附接到已處理晶片。例如DAF可以被用來將晶片附接到一些切成方塊的帶。晶片然后可以被切成方塊并且加熱附接到切成方塊的帶以導(dǎo)致它擴(kuò)展和分隔成單個(gè)裸片。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，DAF可以不僅被用于切成方塊而且DAF可以形成封裝本身的功能性部分。將DAF作為用于密封在基底裸片201中的凹部205的密封層，即作為第二封裝蓋，表示本發(fā)明的實(shí)施例的一個(gè)新穎方面。在一些實(shí)施例中，在將晶片切成方塊的過程期間，可以提供包括密封層301的DAF，并且可以配置為在切成方塊步驟之后它可以被限制在單個(gè)裸片上以提供密封層。這樣可以減少形成封裝300所需要的處理步驟的數(shù)量。因此在一些實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的封裝的制造可以以獲得集成電路裸片和密封層例如圖3b和圖3c所示來開始。

無論將何種材料用于第二封裝蓋，即密封層301，在圖3a所示的實(shí)施例中，基底裸片中的凹部205給傳感器提供由凹部205限定的空間，例如后空間。密封層301因此包圍后空間205并且為傳感器202的電極膜片振動(dòng)提供穩(wěn)定聲學(xué)環(huán)境。密封層301具有足夠覆蓋凹部205在基底201的下表面中的開口的面積。在一些實(shí)施例中，密封層301的引腳基本上不大于集成電路裸片200的引腳，雖然在一些實(shí)施例中，特別在密封層是PCB等的實(shí)施例中，密封層可以布置為延伸超過集成電路裸片200的邊緣。

如上提及其他材料可以被用來提供密封層301，不管是對(duì)DAF的附加或作為替代。例如，密封層可以包括一個(gè)或多個(gè)硅和/或一些其他半導(dǎo)體，PCB，陶瓷，薄片和/或塑料材料。

回過頭參考圖3a，封裝300還包括封裝基底302。封裝基底302與傳感器202交疊，并且封裝基底的表面(如圖3a所示的上表面303)形成封裝300的外表面。封裝基底因此形成第一封裝蓋。封裝基底可以由任何合適材料例如PCB等來形成。

術(shù)語“封裝基底”在本文中使用時(shí)應(yīng)該是指集成電路裸片200電連接到其用于傳輸用于操作傳感器時(shí)的信號(hào)和/或電力傳輸?shù)姆庋b的一部分。封裝基底自身將因此通常具有用于連接封裝、傳感器和電子電路到外部電路例如到主機(jī)設(shè)備的PCB的電連接。

封裝基底302因此形成封裝的外表面的一部分，即第一封裝蓋。然而在本發(fā)明的實(shí)施例中，集成電路裸片200自身還形成封裝的外表面的一部分，特別是封裝的側(cè)壁的一部分。

如可以在圖3a中發(fā)現(xiàn)，封裝300的側(cè)壁主要由形成集成電路裸片200的裸片基底201形成。因此，在該實(shí)施例中，麥克風(fēng)封裝300的全部引腳可以與集成電路裸片200的引腳相同。換句話說封裝基底302的引腳，即在平面圖中封裝的總面積可以基本上相同于和/或不大于集成電路裸片200的引腳。這樣導(dǎo)致封裝具有相對(duì)很小的引腳，其在許多應(yīng)用中是有利的。小的封裝將需要在設(shè)備中的較小空間。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的封裝還避免了與分開的側(cè)壁結(jié)構(gòu)相關(guān)的成本，例如常規(guī)封裝所需要的。

封裝因此包括設(shè)置在封裝基底302與由密封層301形成的第二封裝蓋之間的集成電路裸片200。在本發(fā)明的實(shí)施例中，封裝基底不如常規(guī)方法那樣直接聯(lián)接到第二封裝蓋，而是經(jīng)由裸片基底201。

可以認(rèn)識(shí)到，在一些實(shí)施例中，封裝基底302和/或密封層301可以延伸超過集成電路裸片200的邊緣。然而，即使在這些情況下，封裝300的剖面將具有基本上與集成裸片200的剖面面積一樣大的面積。在一些實(shí)施例中，封裝基底302和/或密封層301的引腳可以大于集成電路裸片200的引腳，但封裝的整個(gè)引腳可以仍然相對(duì)較小，并且比常規(guī)封裝可能實(shí)現(xiàn)的要小。例如封裝的引腳可以不大于具有MEMS傳感器的集成電路裸片的引腳的20％。在一些實(shí)施例中，封裝的引腳可以不大于集成電路裸片的引腳的15％，或不大于10％，或不大于5％。

在圖3a所示的實(shí)施例中，第一阻擋層304提供在封裝基底302與集成電路裸片的上表面204之間。阻擋層304環(huán)繞傳感器202并且與封裝基底302一起限定在MEMS傳感器的上側(cè)上的空間，其形成用于傳感器的前空間的至少一部分并且提供環(huán)境阻擋層。封裝基底因此可以具有給MEMS傳感器提供聲音端口的孔305，該孔位于第一阻擋層304的周長(zhǎng)內(nèi)。從圖3a可以發(fā)現(xiàn)第一阻擋層304可以提供在傳感器區(qū)域上方的空間與在電子電路203上方的區(qū)域之間的阻擋層，和/或自身可以提供封裝300的側(cè)壁的一部分。阻擋層304可以便利地包括粘合劑材料層，其例如可以使用各種印刷技術(shù)例如設(shè)置在第一集成電路裸片和/或封裝基底302的內(nèi)側(cè)表面上的期望位置中。圖3d圖示封裝基底302的內(nèi)表面的立體圖并且圖示第一阻擋層304在將封裝基底接合到集成電路裸片200之前可以印刷在封裝基底304上的期望位置中。合適粘合劑的示例包括例如環(huán)氧樹脂，硅膠，聚亞安酯，丙烯酸酯，和/或丙烯酸纖維或其中的復(fù)合物。

集成電路裸片附接到封裝基底302，并且如上提及，電連接到封裝基底302以允許操作傳感器202。在圖3a所示的實(shí)施例中，集成電路裸片200由一個(gè)或多個(gè)接合凸塊306接合到封裝基底302，雖然可以使用任何其他合適類型的粘結(jié)物。圖3e圖示用于凸塊接合的一個(gè)或多個(gè)合適材料球可以設(shè)置在集成電路裸片200的接觸點(diǎn)上。當(dāng)然會(huì)認(rèn)識(shí)到材料可以附加地或替代地設(shè)置在封裝基底302的內(nèi)觸片307上。

接合凸塊將集成電路裸片的電子電路203連接到在封裝基底302的內(nèi)表面上的內(nèi)部電連接307例如凸塊接合盤上。內(nèi)部電連接可以例如經(jīng)由通過封裝基底的通孔309電聯(lián)接到在封裝300的外表面上的封裝電觸片308。封裝電觸片309允許封裝在主機(jī)設(shè)備中電連接用于與在封裝300內(nèi)的電子電路203和/或傳感器202電連接。

在該實(shí)施例中，接地層310設(shè)置在封裝基底302內(nèi)。接地層，其可以是金屬或其他導(dǎo)電層，可以配置為提供對(duì)電磁干擾(EMI)的屏蔽。接地層可以連接到接地觸片311用于在使用中接地。在一些實(shí)施例中，接地層310本身可以通過接合凸塊306電連接到集成電路裸片200，用于與在集成電路裸片內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)EMI屏蔽層連接，后面將更詳細(xì)描述。

在一些實(shí)施例中，密封環(huán)312可以設(shè)置在封裝基底302的環(huán)繞孔例如聲音端口305的上表面303上。例如，如果封裝300是接合到另一個(gè)板或相似物上的倒裝芯片，那么將提供在母板中的孔，其將基本上與在封裝基底303中的孔305對(duì)齊。密封環(huán)312，其可以是金屬化環(huán)，即金屬化環(huán)形粘結(jié)點(diǎn)，可以提供來幫助形成在已裝配主機(jī)設(shè)備中的聲音通道。例如封裝在使用中可以附接到具有用于聲音通道的孔的主板。提供聲音密封環(huán)312可以幫助形成從封裝300內(nèi)到母板另一側(cè)的聲音通道。

注意，在一些實(shí)施例中，基本上透聲的環(huán)境阻擋層313可以設(shè)置跨過孔305。該阻擋層313例如可以包括防水紗布等，形成跨過端口的防水隔膜以阻止?jié)駳膺M(jìn)入在封裝基底與裸片基底201之間形成的第一空間。

防水紗布313可以絲網(wǎng)印刷到封裝基底的任意內(nèi)側(cè)表面上，在這種情況下它可以印刷在封裝基底的內(nèi)表面的合適部分上。在一個(gè)實(shí)施例中防水隔膜可以例如作為印刷過程的一部分與粘合劑阻擋層304一起通過印刷形成在或附接到封裝基底的內(nèi)表面上以覆蓋孔305。然而，在其他實(shí)施例中，防水隔膜可以附加地或替代地形成在或附接到封裝基底的外表面上，在這種情況下，密封環(huán)312可以設(shè)置在至少一個(gè)環(huán)境隔膜層的頂部上。當(dāng)然還可以使用多層封裝基底，其中提供至少一個(gè)環(huán)境阻擋層作為跨過聲音端口孔的中間層。

在一些實(shí)施例中，第二阻擋層形成來保護(hù)電子電路的區(qū)域并且將它與環(huán)境隔離。在圖3a所示的實(shí)施例中，第一材料層314設(shè)置在封裝基底與集成電路裸片的至少一部分電子電路之間。該材料可以在將封裝基底接合到集成電路裸片之后，回填入在封裝基底與集成電路裸片之間的間隙。替代地，與阻擋層304相似、并且其可以包括與阻擋層304相似的材料并且設(shè)置在與阻擋層304相同位置的阻擋層，可以設(shè)置為環(huán)繞電子電路的區(qū)域。為了保護(hù)電子電路203不受存在阻擋層304和/或填充物材料314的影響，傳遞層等可以設(shè)置在至少一些電子電路上方。填充物材料314可以是與形成阻擋層304的材料相同或相似的材料，或者可以保護(hù)下側(cè)電路的任何合適材料，例如填充物材料可以包括環(huán)氧樹脂，硅膠，聚亞安酯，丙烯酸酯，和/或丙烯酸纖維或其中的復(fù)合物的至少一個(gè)。

圖3f圖示MEMS傳感器封裝300的三維視圖，其中為了簡(jiǎn)潔已經(jīng)省略了填充物材料層314。

如上提及，本發(fā)明的實(shí)施例因此提供用于MEMS傳感器并且特別用于具有集成電子的集成電路裸片上的MEMS傳感器的封裝，其中集成電路裸片形成封裝的一部分外表面。封裝提供與常規(guī)封裝一樣的環(huán)境保護(hù)，但是與常規(guī)封裝相比，該封裝的引腳更少。除了封裝可以節(jié)省材料外，制造該封裝的方法可以需要比常規(guī)封裝更少的步驟。

如上提及因此封裝的尺寸和形狀可以至少部分被集成電路裸片限定，其自身可以至少部分地由裸片上的傳感器和集成電子電路指示。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到有許多不同方法可以把電子電路與MEMS傳感器一起形成在裸片上，圖4a和圖4b圖示兩個(gè)示例并且圖示在圖2中圖示的集成電路裸片的上表面的交替平面圖。

圖4a圖示裸片200的示例，其中傳感器202形成朝向裸片的一側(cè)，并且電子電路203在區(qū)域中形成朝向裸片的相反側(cè)，具有將傳感器的電極連接到電路的恰當(dāng)部分的電互連(未示出)。換句話說電子電路203基本上都設(shè)置在傳感器的一側(cè)上。形成在電子電路區(qū)域中的是焊盤或端子，用于形成與封裝基底接合的接合凸塊306。在圖4a圖示的示例中，所有的接合凸塊305形成朝向裸片基底201的一個(gè)端部。這樣可以在封裝的應(yīng)力性能方面具有優(yōu)點(diǎn)?；仡^參考圖3a，可以發(fā)現(xiàn)裸片基底201通過接合凸塊306和粘合劑阻擋層304、并且可能通過填充物材料314附接到封裝基底。接合凸塊306在裸片基底201和封裝基底302之間形成相對(duì)剛性集合，而粘合劑阻擋層304可以具有柔性度。在一些實(shí)施例中，裸片基底201可以包括不同于封裝基底302的材料，并且因此可以具有不同的熱膨脹系數(shù)。通過在集成電路裸片的一個(gè)端部設(shè)置相對(duì)不柔性的接合凸塊306集成電路裸片，這樣意味著不限制另一個(gè)端部由于碰撞粘結(jié)到封裝基底而膨脹或收縮，其可以幫助減少封裝在使用中的應(yīng)力。這樣意味著基底201的另一個(gè)端部可以在不同溫度和壓力下自由地膨脹和收縮，減少在接合凸塊306上的應(yīng)力。

在一些實(shí)施例中，因此，所有接合凸塊306可以形成在朝向集成電路裸片200的一個(gè)端部的區(qū)域內(nèi)。例如，接合凸塊可以都設(shè)置為，每個(gè)接合凸塊設(shè)置為離裸片的第一邊緣一定距離，其不大于從第一邊緣到裸片基底201的相對(duì)邊緣的距離(例如裸片的寬度)的25％或15％或10％。如果裸片基本上是矩形形狀的，那么第一邊緣可以是其中一個(gè)短邊。在其中具有至少三個(gè)接合凸塊的一些實(shí)施例中，接合凸塊可以設(shè)置為排成直線以便對(duì)裸片基底201的膨脹/收縮的任何限制僅沿著一個(gè)方向施加。然而在一些實(shí)施例中，可以有利地設(shè)置接合凸塊，這樣不是所有粘結(jié)物都排成直線。在圖4a中，示出三個(gè)接合凸塊306。如上提及這些可以被設(shè)置為排成直線，即當(dāng)由恰當(dāng)端子/觸點(diǎn)/焊球等限定的中間凸塊處于由401a圖示的位置中、或處于任何其他期望配置中時(shí)，例如當(dāng)中間是401b圖示的位置時(shí)。

然而在一些實(shí)施例中，可以期望具有在集成電路裸片與封裝基底之間在集成電路裸片兩側(cè)處的接合凸塊以給予封裝結(jié)構(gòu)穩(wěn)定度。在一些實(shí)施例中，因此，可以具有朝向集成電路裸片200第一側(cè)的至少一些接合凸塊以及還有朝向第二相對(duì)側(cè)的一些接合凸塊。在一些實(shí)施例中，在一側(cè)上的至少一些凸塊可能純粹是由于結(jié)構(gòu)原因，并且可以不實(shí)現(xiàn)電連接。還可以從電子電路區(qū)域遠(yuǎn)程地設(shè)置接合凸塊并且通過合適的連接將接合盤(bond pad)連接到電路。然而，在一些實(shí)施例中，電子電路203可以設(shè)置在集成電路裸片201上的超過一個(gè)限定區(qū)域中。圖4b圖示其中在傳感器202的任意一側(cè)上具有兩部分電子電路203的一個(gè)示例。這兩部分電子電路203可以電連接在一起或者可以分開。在該示例中，具有設(shè)置在兩部分電子電路203內(nèi)的接合凸塊306。在該實(shí)施例中，環(huán)繞傳感器202的阻擋層304將因此設(shè)置朝向封裝基底的中心。還可以具有在封裝基底的兩個(gè)端部上的通孔用于連接到在兩部分電子電路203上的接合凸塊306。

還可以認(rèn)識(shí)到在圖4a和圖4b兩者圖示的示例中，可以存在更多或更少數(shù)量的接合凸塊306。同樣可以認(rèn)識(shí)到，如后面將描述的，可以有多于一個(gè)的傳感器形成在集成電路裸片上，和/或集成電路裸片的形狀也可以改變。

雖然上面描述的實(shí)施例特別關(guān)于封裝包括至少一個(gè)MEMS傳感器和集成電子電路的集成電路裸片，但是相同原理可以應(yīng)用于封裝就包括一個(gè)或多個(gè)MEMS傳感器且沒有任何相關(guān)電子電路的晶片。

本發(fā)明的實(shí)施例還涉及包括第一集成電路裸片和第二集成電路裸片的封裝，在封裝中MEMS傳感器形成在第一集成電路裸片上。第二集成電路裸片可以包括附加電路。

圖5a圖示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的封裝500。第一集成電路裸片200粘結(jié)到封裝基底501，以與上面描述的實(shí)施例相似的方式形成第一封裝蓋。然而在該實(shí)施例中，封裝基底501包括支撐層502和第二集成電路裸片503。

圖5b圖示封裝基底501的剖面。第二集成電路裸片503可以包括用于操作在第一集成電路裸片200上的傳感器的電子電路，并且可以與在第一集成電路裸片200上的電子電路一起工作或?qū)ζ溲a(bǔ)充。例如如果MEMS傳感器202是MEMS麥克風(fēng)，那么集成在第一集成電路裸片200上的電子電路203可以包括用于讀出MEMS麥克風(fēng)的一些模擬電子電路，例如低噪聲放大器或前置放大器等。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到來自MEMS感應(yīng)傳感器例如麥克風(fēng)的信號(hào)通常是非常小的信號(hào)，并且可以有利地將放大器與傳感器整合以避免由于接合盤(bond pad)等帶來的不利電容，其會(huì)相反地影響信噪比。第二集成電路裸片可以包括用于處理來自第一集成電路裸片的放大信號(hào)的電子電路，并且可以例如包括至少一些數(shù)字電子電路。通過在封裝中提供兩個(gè)集成電路裸片，可以針對(duì)預(yù)定目的優(yōu)化在每個(gè)裸片上的電路。例如在第一集成電路裸片上的電路可以利用與第二集成電路裸片不同的制造過程節(jié)點(diǎn)、即不同類型的半導(dǎo)體工藝和不同的最小特征尺寸來形成。例如，65nm或更小工藝可能適合于形成數(shù)字電路但是可能不適合于所需模擬電路或者對(duì)于所需模擬電路成本不利。在本發(fā)明的實(shí)施例中，在第一集成電路裸片上的模擬電路可以利用模擬電路的合適工藝來形成，并且在第二集成電路裸片上的數(shù)字電路可以利用數(shù)字電路的合適工藝來形成。通常數(shù)字電路將具有比模擬電路更少的過程節(jié)點(diǎn)，即門信號(hào)長(zhǎng)度(L/W)。當(dāng)然將認(rèn)識(shí)到第一集成電路裸片可以附加地包括一些數(shù)字電路并且第二集成電路裸片可以附加或替代地包括模擬電路。在一些實(shí)施例中，第二集成電路裸片可以是超薄的集成電路裸片。超薄半導(dǎo)體工藝是已知技術(shù)。

第二集成電路裸片在封裝內(nèi)附接到封裝基底501的支撐層502。封裝基底501的外表面因此形成封裝的上表面，端子墊片308和聲學(xué)密封環(huán)312設(shè)置在其上。用于凸塊接合的內(nèi)觸片307然后可以設(shè)置在第二集成裸片503的表面上。第二集成裸片503可以引線接合504到封裝基底的支撐層502。在支撐層中的通孔可以將第二集成電路裸片的電路連接到外部封裝觸片308。支撐層可以是任何合適的材料例如PCB、塑料材料、半導(dǎo)體層等。

如上所述，例如合適粘合劑的阻擋層304可以被提供用于環(huán)繞傳感器。在該實(shí)施例中，阻擋層304可以設(shè)置有包含在它的周長(zhǎng)內(nèi)的引線粘結(jié)物504。因此它可以至少局部形成在第二集成電路裸片503上。第二集成電路裸片503的數(shù)字電子電路可以因此由鈍化層保護(hù)。再者在將封裝基底接合到第一集成電路裸片200之前，阻擋層可以通過例如印刷技術(shù)沉積在封裝基底上。圖5c圖示具有沉積阻擋層的封裝基底的立體圖。附加地或替代地阻擋層304可以沉積在第一集成電路裸片上。對(duì)于第二集成電路裸片和引線接合整體還可能落在由阻擋層304限定的凹部之外。

附加地其他連接技術(shù)例如利用通過第二集成電路裸片503的通孔，其可以被用來連接到支撐層502。

再者可以具有設(shè)置在封裝基底與第一集成電路裸片之間在阻擋層304之外的填充物材料層，其在該實(shí)施例中設(shè)置在第一集成電路裸片200與第二集成電路裸片503之間。替代地，如圖5a所示，提供第二阻擋層505環(huán)繞封裝外周，即第一集成電路裸片的外周，和/或傳感器阻擋層304外側(cè)的封裝基底。

將認(rèn)識(shí)到在該實(shí)施例中封裝基底501的第二集成電路裸片503至少局部與第一集成電路裸片交疊。在一些實(shí)施例中整個(gè)第二集成電路裸片可以與第一集成電路裸片交疊以便封裝的引腳可以再次由第一集成電路裸片的引腳限定。在聲音端口形成在封裝基底501中的該實(shí)施例中，第二集成電路裸片可以比第一集成電路裸片小以便聲音端口形成在支撐層502中。在圖5a圖示的實(shí)施例中第二集成電路裸片的一部分還形成封裝的一部分外表面，形成封裝在封裝一側(cè)上的一部分側(cè)壁。圖5d圖示圖5a的封裝的立體圖。

與圖3a所示的接地層相似的接地層可以提供在封裝基底支撐層502中。

圖6a圖示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的替代MEMS傳感器封裝600。圖6a的實(shí)施例與參考圖5a描述的實(shí)施例相似，并且再者封裝基底(其形成第一封裝蓋)包括支撐層502和第二集成電路裸片503。然而在圖6a的實(shí)施例中，第一集成電路裸片基底201凸塊接合到支撐層502。第二集成電路裸片可以經(jīng)由引線接合504或任何合適的電連接電連接到支撐層。圖6b圖示在該實(shí)施例中的封裝基底的立體圖。將認(rèn)識(shí)到在該實(shí)施例中具有支撐層502的區(qū)域，其不由第二集成電路裸片503覆蓋，其在使用中交疊在第一集成電路裸片200上的一部分電子電路203。

如同圖3a，將認(rèn)識(shí)到封裝基底501和/或蓋301可以延伸超過集成電路裸片200的邊緣。

圖7根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施例圖示MEMS傳感器封裝700。

在該實(shí)施例中，提供了第二集成電路裸片503，其交疊第一集成電路裸片的整個(gè)傳感器區(qū)域。因此，形成聲音端口的孔305形成在第二集成電路裸片503中。

在該實(shí)施例中，如果第二集成電路裸片503具有充分的結(jié)構(gòu)完整性，那么第二集成電路裸片可以不需要附加支撐層502來提供封裝基底。在該實(shí)施例中，封裝的上外表面可以由第二集成電路裸片503的表面提供，并且第二集成電路裸片形成封裝基底和用作第一封裝蓋。圍繞傳感器202的阻擋層304因此設(shè)置在第一集成電路裸片202與第二集成電路裸片503之間。

第二集成電路裸片還可以在第一集成電路裸片上的電子電路203上方延伸并且通過接合凸塊306凸塊接合于其上。通過第二集成電路裸片的通孔可以提供到封裝的外部電連接(在圖7中未示出)的連接。第二集成電路裸片可以包括用作接地層的導(dǎo)電層。

在其他實(shí)施例中，特別是如果第二集成電路裸片503是超薄的并且不能提供在它自身上面的所需支撐，那么還可以提供支撐層502，其可以如上所述地至少支撐第二集成電路裸片503的一部分。在這種情況下孔305將穿過支撐層502和第二集成電路裸片503兩者。

在具有支撐層的實(shí)施例中，第二集成電路裸片可以不在整個(gè)第一集成電路裸片上方延伸并且接合凸塊可以直接粘結(jié)到支撐層502，如上關(guān)于圖6a所描述。

在上面描述的實(shí)施例中，集成電路裸片200有效地將覆晶接合到封裝基底302/501?？傮w上這樣意味著在基底201的表面與封裝基底之間的傳感器的一側(cè)上形成的空間不是非常大。因此，在上面描述的實(shí)施例中，該空間形成為前空間的一部分并且聲音端口形成在封裝基底中。該封裝基底與集成電路裸片之間的空間因此與封裝外側(cè)的空間聲學(xué)連通以便可以實(shí)現(xiàn)可接收聲音的性能。在傳感器另一側(cè)上的、即至少局部由在裸片基底201中的凹部205形成的空間通常是較大空間，由于凹部從傳感器延伸全程通過裸片基底201并且如上提及可以具有通過裸片基底201增加的剖面面積的事實(shí)。因此凹部205可以具有足夠的尺寸以用作令人滿意的后空間。其中聲音端口形成在封裝基底中的該實(shí)施例可以有時(shí)候被稱為底部端口布置。通常封裝基底被用作連接到其他部件，例如主機(jī)設(shè)備的PCB。

然而可以使用第一封裝蓋，其包括至少一個(gè)襯墊層的封裝基底以便在封裝基底302/501與在傳感器的區(qū)域中的集成電路裸片200之間的空間足夠大來用作令人滿意的后空間，如圖8圖示。圖8表示封裝800，其中集成電路裸片200接合到封裝基底302，其包括在電子電路203附近的相對(duì)較厚襯墊層801，但其不在傳感器202上方延伸，以及另一個(gè)外層802，其延伸跨過封裝的整個(gè)面積。襯墊層801可以包括集成電路裸片例如上面參考圖5和圖6描述的，和/或可以包括一個(gè)或多個(gè)材料層例如PCB等。這與沒有該襯墊層的實(shí)施例相比會(huì)導(dǎo)致延伸整個(gè)封裝的高度，但應(yīng)該注意襯墊層連接到集成電路裸片200并且封裝的引腳可以仍然由集成電路裸片200的引腳限定。

集成電路裸片200可以凸塊接合到封裝基底的襯墊層，其可以電連接到外層802用于連接到封裝的電連接308。

封裝基底基本上被密封，即在封裝基底層802中基本上沒有孔。在封裝基底302與集成電路裸片200之間的凹部803可以因此被從封裝外側(cè)密封。聲音端口可以然后由形成在密封層301中的孔305形成。這樣提供了具有集成電路裸片200覆晶接合到封裝基底302的頂部端口實(shí)施例。在該實(shí)施例中密封層301可以包括例如PCB、陶瓷或半導(dǎo)體層等的材料，并且可以設(shè)置有密封環(huán)312。

在一些實(shí)施例中，在裸片基底201中的凹部在使用中可以設(shè)置為后空間，但是凹部205可以由封裝基底密封，如圖9圖示。換句話說封裝基底可以被用作第二封裝蓋。圖9表示封裝900，其中密封層301作為第一封裝蓋提供在集成電路裸片200的上側(cè)上。密封層，其可以例如包括PCB等，可以由如之前描述的粘合劑阻擋層204和505附接到集成電路裸片基底201的上表面上。在密封層301中的孔305提供聲音端口。由于該凹部聲學(xué)地聯(lián)接到封裝外側(cè)的空間，因此形成在集成電路裸片200的上表面與密封層之間的空間可以相對(duì)較小。

在該實(shí)施例中的封裝基底連接到集成電路裸片200的下側(cè)以形成第二封裝蓋。封裝基底因此在使用中密封凹部205以提供后空間。為了提供在集成電路裸片的電路203與封裝基底302之間的電連接，通孔901可以形成通過集成電路裸片基底201。該通孔，其可以是硅通孔(TSV)，可以例如在執(zhí)行深度蝕刻以形成凹部205時(shí)形成。通孔可以以適合于連接到封裝基底的球滴和/或共熔焊盤等終止在下端部。封裝基底可以因此碰撞粘結(jié)或相似方式粘結(jié)到集成電路裸片200的下側(cè)，并且粘合劑層902，其可以與層304相似，可以被用來將封裝基底粘接到集成電路裸片200并且密封凹部205。這樣提供了頂部端口實(shí)施例，不需要在集成電路裸片的上側(cè)上的襯墊層。

再次應(yīng)該注意術(shù)語“上表面”被與集成電路裸片200關(guān)聯(lián)地使用為關(guān)于在任何制造步驟期間傳感器202和電子電路203制造在其上/其中的晶片的表面，和/或它在任何封裝中的朝向、或者封裝在任何裝置中的真實(shí)朝向由該術(shù)語暗示。術(shù)語“下表面”因此是指裸片基底201的相反表面。

在如上描述的實(shí)施例中密封層301可以是基本平坦的表面。然而將認(rèn)識(shí)到密封層可以形成一部分蓋，其具有形成在其內(nèi)的凹部以在使用中擴(kuò)展前空間和后空間的尺寸。例如密封層301可以以如上關(guān)于圖8的封裝基底描述的相似方式包括繞著密封層外周的襯墊層。

如前提及，在本發(fā)明的實(shí)施例中，封裝的一部分外表面可以由集成電路裸片200形成。在常規(guī)封裝中，集成電路裸片容納在由分立結(jié)構(gòu)形成的外殼內(nèi)，并且殼體可以設(shè)計(jì)為保護(hù)集成電路不僅免于遭受潮濕、灰塵和其他可能的環(huán)境雜物而且免于遭受不利的干擾。特別是常規(guī)殼體可以屏蔽集成電路裸片免于遭受電磁干擾和/或可以屏蔽敏感電子電路免于見光。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)理解，電子電路應(yīng)當(dāng)理想地被基本屏蔽以防止光子到達(dá)電路并且潛在地導(dǎo)致操作錯(cuò)誤。

在一些實(shí)施例中如上描述的封裝可以因此設(shè)置有在封裝的外側(cè)上的一個(gè)或多個(gè)保型涂層以提供光屏蔽和/或EMI屏蔽。例如在基體層例如聚合物層上或內(nèi)的金屬層可以涂覆在如上描述的封裝的外側(cè)上?？梢允褂孟鄬?duì)較薄涂層以便封裝的引腳可以仍然基本上由集成的裸片的引腳限定。

然而在一些實(shí)施例中，至少一個(gè)屏蔽結(jié)構(gòu)可以形成在集成電路裸片200自身內(nèi)。在一些實(shí)施例中，屏蔽結(jié)構(gòu)可以包括至少一部分密封環(huán)結(jié)構(gòu)，例如CMOS密封環(huán)。

在集成電路的制造中例如在CMOS加工中形成在電路部件周圍的稱為密封環(huán)的結(jié)構(gòu)是已知的。密封環(huán)結(jié)構(gòu)在電子電路的制造期間形成并且通常包括由通孔連接的一串交疊金屬區(qū)域。圖10a圖示常規(guī)密封環(huán)結(jié)構(gòu)。圖10a的左手側(cè)圖示密封環(huán)結(jié)構(gòu)1001可以形成在電子電路203與裸片的外周區(qū)域1002之間的區(qū)域中，其中用于切塊的切割線可以在切塊之前形成在晶片中。密封環(huán)結(jié)構(gòu)包括由在中間金屬絕緣層1005的通孔1004連接的各個(gè)金屬層1003。密封結(jié)構(gòu)的下部可以連接到p阱1006，其具有在密封層外側(cè)的場(chǎng)氧化層1007區(qū)域。

密封環(huán)結(jié)構(gòu)通常被用于環(huán)繞有源電路區(qū)域，并且設(shè)置在有源電路并被用于將晶片切割成單塊的分割線之間。密封環(huán)結(jié)構(gòu)用來將集成電路的各層保持在一起并且?guī)椭柚乖谇袎K期間各個(gè)中間金屬絕緣層的分層。

在本發(fā)明的實(shí)施例中，密封環(huán)式結(jié)構(gòu)被用于根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的封裝中的集成電路裸片提供光屏蔽和/或EMI屏蔽。該結(jié)構(gòu)可以是對(duì)常規(guī)密封結(jié)構(gòu)的附加，但是在一些實(shí)施例中，密封環(huán)結(jié)構(gòu)可以除了在切塊期間阻止分層還可以配置為提供屏蔽。

因此在本發(fā)明的實(shí)施例中，屏蔽結(jié)構(gòu)可以利用常規(guī)加工步驟形成，從而避免任何大量附加處理步驟的需要。

在圖10a中示出的常規(guī)密封環(huán)結(jié)構(gòu)沒有接地，并且提供如果有也是有限的EMI屏蔽。并且密封環(huán)結(jié)構(gòu)不用來堵住光免于穿過絕緣材料進(jìn)入敏感電子區(qū)域。圖10a的右手側(cè)在平面圖中圖示從箭頭1008指示的方向即垂直于集成電路裸片的表面法線的方向觀察時(shí)通孔1004的兩種典型布置。

在本發(fā)明的實(shí)施例中，密封環(huán)結(jié)構(gòu)從常規(guī)布置修改來提供EMI屏蔽和/或光屏蔽。圖10b圖示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例具有基于密封環(huán)的屏蔽結(jié)構(gòu)的集成電路裸片200的一部分。屏蔽結(jié)構(gòu)形成在第一區(qū)域1001中，其可以被設(shè)置至少局部環(huán)繞敏感區(qū)域，例如電子電路203的區(qū)域。屏蔽結(jié)構(gòu)沿著垂直于集成電路裸片的第一方向包括由導(dǎo)電通孔1004連接的多個(gè)金屬層1003。在本發(fā)明的實(shí)施例中，金屬層和通孔可以設(shè)置為以便于提供牢固的光屏蔽，例如以堵塞大部分的光照到敏感電電路區(qū)域。金屬層和通孔可以布置為沿著垂直于第一方向的方向通過屏蔽結(jié)構(gòu)的基本上任何路徑穿過至少一個(gè)所述金屬層和/或至少一個(gè)所述通孔。因此通孔可以布置為沿著側(cè)邊方向即垂直于裸片的表面的法線的方向通過屏蔽結(jié)構(gòu)的主要路徑，該路徑將至少遇到金屬層或通孔。換句話說基本上堵塞了光進(jìn)入敏感區(qū)域的直線路徑。

例如通孔可以形成為在通孔之間具有相對(duì)偏差的擴(kuò)展通孔，以便從方向1008觀察時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)金屬/通孔的連續(xù)區(qū)域。附加地或替代地，至少一些通孔可以設(shè)置為連續(xù)壁。

附加地或替代地，觸片109可以被用來允許密封環(huán)電連接到接地層或接地觸片。如圖10b圖示，觸片可以在裸片基底201的上表面，但在一些實(shí)施例中可以附加地或替代地具有在裸片基底201的下側(cè)處的接地觸片。通常密封環(huán)結(jié)構(gòu)僅形成在晶片基底的COMS層中，并且不延伸全程通過裸片基底，但是硅通孔可以被用來連接到接地端子。

接地觸片1009在使用中可以連接到金屬層，其交疊電路區(qū)域203提供上部EMI屏蔽。附加地或替代地，接地觸片可以連接到在封裝基底中的接地層(或者取決于實(shí)施例為覆蓋層)。密封環(huán)結(jié)構(gòu)的下部可以連接到在硅基底內(nèi)的接地層，例如阱區(qū)域1007。接地層可以延伸通過在電路區(qū)域下方的裸片基底。

這樣COMS密封環(huán)結(jié)構(gòu)可以被用于給電路提供機(jī)械強(qiáng)度以幫助阻止現(xiàn)有技術(shù)已知的分層，而且可以提供EMI屏蔽和/或光屏蔽。因此，COMS密封環(huán)可以具有在屏蔽EMI和光方面的雙重功能，或者換句話說，用于保護(hù)免受來自在電磁頻譜中的多個(gè)不同帶寬的電磁輻射的組合屏蔽效果。

如先前討論包括MEMS傳感器的集成電路裸片可以包括超過一個(gè)的MEMS傳感器。圖11-圖11d圖示可以在本發(fā)明的實(shí)施例中被封裝的各個(gè)集成電路裸片的示例。

圖11a圖示集成電路裸片200的一個(gè)示例的平面圖。在該實(shí)施例中，兩個(gè)傳感器1101和1102設(shè)置有設(shè)置在它們之間的電子電路1103。電子電路1103可以是共享或分立電子電路。電子電路可以是模擬的或數(shù)字的。

圖11b圖示集成電路裸片200的另一個(gè)示例的正視圖。在該實(shí)施例中，四個(gè)傳感器1104、1105、1106和1107設(shè)置有電子電路1108。再者該電子電路是用于每個(gè)傳感器的分立電路或共享電路。電子電路可以是模擬的或數(shù)字的。

圖11c圖示集成電路裸片200的另一個(gè)示例的平面圖。在該實(shí)施例中，兩個(gè)傳感器1109和1110設(shè)置有電子電路1111到裸片基底201的一側(cè)。該實(shí)施例可以容易地與參考圖4a描述的實(shí)施例組合，其中任何碰撞粘結(jié)包含在裸片基底201的一個(gè)端部的某些部分內(nèi)。再者，電子電路1111可以是用于每個(gè)傳感器的獨(dú)立電子電路，或者共享電路。

圖11d圖示集成電路裸片200的平面圖。在該實(shí)施例中，4個(gè)傳感器1111-1115設(shè)置有電子電路1116到基底201的一側(cè)。在該實(shí)施例中，四個(gè)傳感器是不同類型的傳感器，例如絕對(duì)壓力傳感器，麥克風(fēng)，超聲傳感器以及加速度計(jì)，雖然將會(huì)認(rèn)識(shí)到可以使用其他類型的傳感器或傳感器的任何其他組合。

將會(huì)認(rèn)識(shí)到具有多個(gè)傳感器的任何實(shí)施例，包括沒有直接圖示的那些，可以用描述其迄今為止已經(jīng)被圖示的完整MEMS封裝的任何實(shí)施例來實(shí)施，雖然具有某些修改例如給每個(gè)傳感器提供單獨(dú)的阻擋層。

本發(fā)明的實(shí)施例特別適合于封裝MEMS傳感器變換器，特別是電容傳感器例如MEMS麥克風(fēng)。還可以認(rèn)識(shí)到可以實(shí)施其他類型的MEMS電容傳感器，例如加速度計(jì)，壓力傳感器，接近傳感器或流速計(jì)。

實(shí)施例可以實(shí)施在主機(jī)設(shè)備中，特別是便攜式和/或電池供電主機(jī)設(shè)備例如移動(dòng)電話，以及音頻播放器，視頻播放器，PDA，移動(dòng)計(jì)算平臺(tái)例如膝上型計(jì)算機(jī)或臺(tái)式機(jī)和/或例如游戲設(shè)備或在輔助設(shè)備中，設(shè)計(jì)用于可能經(jīng)由多線電纜，多口插頭，或光纖和連接器與這些主機(jī)設(shè)備有線或無線連接的，例如耳機(jī)，耳塞(可能噪音消除的)，或麥克風(fēng)組件。

應(yīng)該注意上述實(shí)施例圖示本發(fā)明而不是限制本發(fā)明，并且在不脫離附屬權(quán)利要求的范圍的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠設(shè)計(jì)很多替代實(shí)施例。術(shù)語“包括”不排除除了在權(quán)利要求中列出的那些之外的元件和步驟的存在，“一”或“一個(gè)”不排除多個(gè)，并且單個(gè)特征或其他單元可以滿足在權(quán)利要求中敘述的多個(gè)單元的功能。在權(quán)利要求中的任何參考數(shù)字或標(biāo)記不應(yīng)該解釋為限制它們的范圍。