CN102381678A - Mems装置组件及其封装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种MEMS装置组件(20)及其封装方法。MEMS装置组件(20)包括MEMS印模(22)以及集成电路(IC)印模(24)。MEMS印模(22)包括形成于衬底(38)上的MEMS装置(36)以及盖层(34)。封装工艺(72)包括在衬底(38)上形成MEMS装置(36)，并移除围绕装置(36)的衬底(38)的材料部分，以形成其上设置MEMS装置(36)的悬臂式衬底平台(46)。盖层(34)连接至衬底(38)以覆盖MEMS装置(36)。MEMS印模(22)与IC印模(24)电互连。施加模制化合物(32)以基本上包封MEMS印模(22)、IC印模(24)以及电互连MEMS装置(22)和IC印模(24)的互连(30)。盖层(34)防止模制化合物(32)接触MEMS装置(36)。

Description

MEMS装置组件及其封装方法
技术领域
本发明一般地涉及微机电***(MEMS)装置组件。更具体地，本发明涉及用于改善应力隔离的MEMS装置组件及封装方法。
背景技术
微机电***(MEMS)装置是具有嵌入的机械部件的半导体装置。MEMS装置例如包括压力传感器、加速计、陀螺仪、麦克风、数字微镜显示器、微流体装置等等。MEMS装置用在多种产品中，例如汽车安全气囊***、汽车中的控制应用、导航、显示***、喷墨盒等等。
在MEMS装置的封装中还存在许多待解决的重要挑战，这至少部分地因为MEMS装置与外部环境交互的必要性、许多类型的MEMS装置的易损性以及严峻的成本制约。实际上，许多MEMS装置应用需要较小尺寸以及低成本封装，以满足日益增长的成本需求。MEMS传感器应用的封装通常使用具有不同热膨胀系数的材料。因此，在MEMS装置制造或操作过程中能够出现高热感生应力。这些热应力以及由潮湿和装配工艺造成的应力能够导致下层衬底的形变，本文中将其称为封装应力。封装应力的变化能够导致MEMS装置的不稳定性以及MEMS装置的输出偏移。
附图说明
当结合附图参考详细说明和权利要求时，将获得本发明的更全面的理解，其中在附图中，相同的附图标记表示类似部件，并且：
图1示出根据实施例的微机电***(MEMS)芯片的俯视图；
图2示出MEMS芯片的侧截面图；
图3示出根据另一实施例的生产和封装图1和2的MEMS芯片的封装处理的流程图；
图4示出处于处理的开始阶段的部分MEMS晶片的俯视图和侧截面图；
图5示出在处理的后续阶段使用的掩模的俯视图；
图6示出在处理的后续阶段的图4的结构的俯视图和侧截面图；
图7示出在处理的后续阶段的图6的结构的俯视图和侧截面图；
图8示出在处理的后续阶段使用的掩模的俯视图；
图9示出在处理的后续阶段的图7的结构的俯视图和侧截面图；
图10示出用于形成图1的MEMS芯片的第二衬底的俯视图和侧截面图；
图11示出在处理的后续阶段的图9的结构的侧视图；
图12示出在处理的后续阶段的图11的结构的俯视图和侧截面图；
图13示出在处理的后续阶段的图12的结构的俯视图和侧截面图；
图14示出在处理的后续阶段的图13的结构的俯视图和侧截面图；
图15示出根据另一实施例的MEMS芯片的俯视图和侧截面图；以及
图16示出根据又一实施例的MEMS芯片的俯视图和侧截面图。
具体实施方式
随着MEMS装置的使用不断增长和多样化，越来越重视在不牺牲部件性能的情况下减小尺寸并降低封装成本。MEMS装置封装中另一一直存在的挑战在于对MEMS装置的易损移动部件提供不影响这些移动部件的机械运动的环境保护。实施例提供了用于改善应力隔离的微机电***(MEMS)装置组件以及封装这样的MEMS装置组件的方法。特别地，通过执行相对简单的工艺而将MEMS装置制造为提供改进的封装应力隔离的悬臂结构。该工艺还允许利用低成本过模(overmolded)封装，其在不影响MEMS装置的移动部件的机械运动的情况下提供了MEMS装置的适当环境保护。
现在参考图1和图2，图1示出根据实施例的微机电***(MEMS)芯片20的俯视图，且图2示出MEMS芯片20的侧截面图。图1中所示的MEMS芯片20的俯视图是沿图2的剖面线1-1截取的，并且图2中所示的MEMS芯片20的侧截面图是沿着图1的剖面线2-2截取的。图1-2以及后续图3-16都利用各种阴影和/或影线来图示，以区分MEMS芯片20的不同元件，如将在下文探讨的那样。位于结构层中的这些不同元件可利用沉积、图案化、蚀刻等等的现有和未来的微机械加工技术来生产。
MEMS芯片20是MEMS装置组件，其包括MEMS印模(die)22以及集成电路印模24。MEMS印模22具有键合引线(bondwire)焊盘26。类似地，集成电路印模24具有键合引线焊盘28。MEMS印模22和集成电路印模24通过横跨在键合引线焊盘26和键合引线焊盘28之间的导电互连30电互连。MEMS印模22、集成电路印模24、键合引线焊盘26、键合引线焊盘28以及导电互连30由模制化合物32过模成型。即，模制化合物32基本上包封MEMS印模22、集成电路印模24、键合引线焊盘26、键合引线焊盘28以及导电互连30。但是，MEMS印模22是包括覆盖MEMS装置36的盖层34的MEMS封装。盖层34防止模制化合物32接触下层MEMS装置36。
MEMS印模22还包括第一衬底38，其具有正面40以及与正面40分隔衬底厚度44的背面42。MEMS装置36形成在第一衬底38的正面40上或者形成在第一衬底38的正面40中。移除第一衬底38的围绕MEMS装置36的材料部分，以形成MEMS装置36位于的悬臂式衬底平台46。悬臂式衬底平台46包括从平台46延伸的臂48。臂48的第一端部50固定至第一衬底38，而臂48的第二端部52固定至衬底平台46。因此，一旦移除了第一衬底38的材料部分，则开口54延伸通过第一衬底38的衬底厚度44并部分围绕悬臂式衬底平台46，其中臂48的第一端部50是悬臂式衬底平台46与围绕第一衬底38的唯一附接点。此外，导电迹线55可形成在臂48上。迹线55将键合引线焊盘26与位于悬臂式衬底平台46上的MEMS装置36电连接。本文所用术语“第一”和“第二”不代表可数元件序列中元件的顺序或优先级。相反地，出于说明清楚的目的，术语“第一”和“第二”仅用于区分特定元件。
在所示实施例中，第一衬底38包括从第一衬底38的背面42延伸至MEMS装置36的活动区58的孔56。MEMS装置36还包括附接至第一衬底38的背面42的第二衬底60。从第二衬底60移除第二衬底60的材料部分以形成另一悬臂式衬底平台62，在图10中示出。一旦移除第二衬底60的材料部分，则开口64延伸通过第二衬底60并部分围绕悬臂式衬底平台62。
第二衬底60附接至第一衬底38的背面42，从而悬臂式衬底平台62(图10)与第一衬底38的悬臂式衬底平台46垂直堆叠，以形成堆叠的悬臂式平台结构66。在这种构造中，第二衬底60的平台62覆盖孔56以形成位于MEMS装置的活动区58下面的密封腔68。各衬底38和60的开口54和64用作端口，从而MEMS装置36的活动区58暴露于MEMS芯片20外部的环境70。在另一实施例中，可以不要求第二衬底60(如下所述)。在又一实施例中，MEMS装置可以不要求到外部环境70的端口。因此，衬底60可用作密封或帽(也如下所述)。
MEMS装置36可被构造为从MEMS芯片20外部的环境70中感应压力激励。活动区58通过延伸通过各衬底38和60的对准的开口54和64暴露于外部环境70。在示例性实施例中，MEMS装置36可为压阻型压力传感器。压阻型压力传感器通过用作压力检测装置的硅隔膜的压阻效应感应外部压力。例如，压阻材料(未示出)在用作可移动隔膜的活动区58处可沉积在第一衬底38的正面40上，或在活动区58处扩散到第一衬底38的正面40中，或者以其他方式形成在第一衬底38的正面40上或者中。压阻元件通常实现为扩散电阻器，且这些扩散电阻器通常连接到桥接电路中。根据由例如活动区58的隔膜的位移引起的扩散电阻器的电阻值的变化从桥接电路发出压力信号。
虽然在某些实施例中，MEMS装置36可为压阻型压力传感器且活动区58可为可移动隔膜，但应当理解，MEMS装置36可代表MEMS芯片20的一个或多个MEMS部件，例如微动开关和/或微动传感器。微动传感器例如包括压力传感器、加速计、陀螺仪、麦克风、微流体装置等等。因此，活动区58代表特定MEMS部件的任何感应或可移动元件。集成电路印模24代表处理来自MEMS装置36的数据的中央单元，例如微处理器。因此，集成电路印模24在MEMS芯片20中提供内置的“智能”。虽然MEMS芯片20被示出为仅包括一个MEMS装置36和一个集成电路印模24，但应当理解，MEMS芯片20能够根据MEMS芯片20的特定设计需要而包括任意数量的MEMS印模22和集成电路印模24。
通常，MEMS印模22根据实现MEMS装置36的改进的封装应力隔离的晶片级封装工艺制造。MEMS印模22和集成电路印模24通过导电互连30互连，且获得的结构被封装在模制化合物32中，如在随后工艺中所述。
图3示出根据另一实施例的用于生产和封装MEMS芯片20(图1和2)的封装工艺72的流程图。工艺72实施了已知的并且改进的MEMS微机械加工技术，从而低成本高效益地生产MEMS芯片20，该芯片20包括具有改善的封装应力隔离的至少一个MEMS印模22。虽然示出生产和封装MEMS芯片20的单一工艺，但应当理解的是很多实体可以执行工艺72的某些操作。例如，一个制造商可生产MEMS印模22，而另一制造商可随后封装MEMS印模22以生产MEMS芯片20。以下结合制造和封装仅少量MEMS印模22和少量MEMS芯片20来描述工艺72。但是本领域技术人员应当理解，后续工艺允许多个MEMS印模22的同时晶片级制造。这些单独的MEMS印模22能够随后被封装并集成到包括集成电路印模24的终端应用中。
MEMS芯片封装工艺72开始于步骤74。在步骤74，执行与MEMS装置36、键合引线焊盘26以及迹线55的形成有关的制造工艺。
参考结合步骤74的图4，图4示出用于生产MEMS芯片20(图1)的处理80的开始阶段的部分晶片的俯视图76和侧截面图78。侧截面图78是沿俯视图76的剖面线4-4截取的。在实施例中，制造工艺可采用绝缘体上硅(SOI)技术。SOI技术是指用硅-绝缘体-硅衬底来代替传统的硅衬底。基于SOI的装置与传统的基于硅的装置的不同之处在于硅结位于通常为二氧化硅的电绝缘体上。在MEMS装置中，SOI晶片可用于制造压阻型压力传感器，因为薄硅结或层能够用于形成在施加压力时能够弯曲的压力传感器的隔膜。对于其他MEMS传感器构造来说，薄硅结可用于形成传感器的活动(可移动)部件。
如图所示，第一衬底38是具有硅(例如单晶硅)基层82、二氧化硅绝缘层84以及硅(例如多晶硅)顶层86的基于SOI的晶片。制造工艺可包括将压阻材料(未示出)扩散到或注入到第一衬底38的正面40中，且特别地扩散到或注入到硅顶层86中，以形成具有扩散电阻器的MEMS装置36的活动区58。随后，可以执行金属沉积、图案化以及蚀刻以形成键合引线焊盘26和迹线55。迹线55可至少部分覆盖扩散电阻器以形成适当电连接。出于清楚说明的目的，本文不讨论或说明传统地执行的其他制造步骤。
再次参考图3，封装工艺进行至步骤88。在步骤88中，在第一衬底38上进行一个或多个正面蚀刻工艺。
结合步骤88参考图5-7，图5示出结合由步骤88表示的处理的后续阶段使用的掩模92的俯视图90。图6示出处于处理的后续阶段98的图4的结构的俯视图94和侧截面图96，且图7示出处于处理104的后续阶段的图6的结构的俯视图100和侧截面图102。侧截面图96是沿图6中的俯视图94的剖面线6-6截取的。类似地，侧截面图102是沿图7中的俯视图100的剖面线7-7截取的。
步骤88涉及从第一衬底38的正面40向其背面42进行的一个或多个蚀刻工艺。掩模92用于覆盖或以其他方式保护没有被蚀刻的正面40的区域。因此，掩模92提供用于形成通过第一衬底38的开口54(图1)以及用于生产悬臂式衬底平台46(图1)的图案。出于说明性目的，掩模92示出为单独的元件。但是，在实施例中，掩模92可通过将光刻胶材料沉积于正面40上形成并适当图案化光刻胶材料以在正面40上形成掩模92的图案。图6示出第一正面移除(即蚀刻)工艺的结果，其中所述工艺移除了硅顶层86的材料部分，从而暴露下层二氧化硅绝缘层84。图7示出第二正面移除(即蚀刻)工艺的结果，其中所述工艺移除二氧化硅绝缘层84的材料部分，从而暴露下层硅基层82。
第一和第二正面移除工艺可利用诸如深反应离子蚀刻(DRIE)技术、氢氧化钾(KOH)蚀刻技术或任意合适的技术的多种现有和未来的蚀刻工艺中的任何一种来执行，使得要被移除的第一衬底38的总材料部分的移除的区域108的厚度106小于第一衬底38的厚度44。
再次参考图3，封装工艺72的步骤88之后是步骤110。在步骤110，在第一衬底38上进行一个或多个背面蚀刻工艺。
结合步骤110参考图8和9，图8示出在由步骤110表示的处理的下一阶段中使用的掩模114的俯视图112，且图9示出在处理的下一阶段120中的图7所示的结构的俯视图116和侧截面图118。侧截面图118是沿图9中的俯视图116的剖面线9-9截取的。
步骤110涉及从第一衬底38的背面42向其正面40进行的一个或多个蚀刻工艺。掩模114用于覆盖或以其他方式保护没有移除的背面42的区域。因此，掩模114提供用于形成通过第一衬底38的开口54(图1)的图案，以生产悬臂式衬底平台46(图1)。此外，掩模114提供用于形成通过MEMS装置36的活动区58下面的衬底38的孔56的图案。
图9示出在步骤110中执行的背面移除(即蚀刻)工艺的结果，其中所述工艺移除了第一衬底38的剩余材料部分，以形成延伸通过整个第一衬底38的开口54并由此形成了悬臂式衬底平台46。此外，背面移除工艺同时移除了第一衬底38的另一材料部分，以形成延伸通过第一衬底38到活动区58的孔56。背面移除工艺可利用诸如深反应离子蚀刻(DRIE)技术、氢氧化钾(KOH)蚀刻技术或任意合适的技术的多种现有和未来的蚀刻工艺中的任何一种来执行。应当理解，某些MEMS装置实施例可以不要求孔56。因此，可以通过仅实施正面蚀刻工艺或者背面蚀刻工艺来形成悬臂式衬底平台46的第一衬底38中的开口54。
再次参考图3，封装工艺72的步骤110之后是步骤122。在步骤122中，提供和/或蚀刻第二衬底60。
现在，结合步骤122参考图10，图10示出用于形成MEMS芯片20(图1)的第二衬底60的俯视图124和侧截面图126。侧截面图126是沿图10中的俯视图124的剖面线10-10截取的。第二衬底60可为由外界供应商提供的晶片，同时开口64已经形成于晶片中以形成悬臂式衬底平台62。或者，第二衬底60可为由外界供应商提供的晶片，且随后对其进行蚀刻或其他处理以形成至少部分围绕悬臂式衬底平台62的开口64。
再次参考图3，封装工艺72的步骤122之后是步骤128。在步骤128中，将第二衬底60附接至第一衬底38的背面42。
结合步骤122参考图11，图11示出处理的下一阶段132中的图9的结构的侧截面图130。图11示出工艺72的附接步骤128的结果。
如图所示，第二衬底60的正面133已经附接至第一衬底38的背面42，使得第一和第二衬底38和60的开口54和64分别对准，且使得悬臂式衬底平台46和62垂直堆叠，以形成堆叠的悬臂式平台结构66(图2)。在这种构造中，第二衬底60的悬臂式衬底平台62(图10)覆盖孔56以形成密封腔68。可利用本领域技术人员公知的任意合适的附接工艺和材料(例如玻璃粉接合、硅熔融接合、金属共晶接合、阳极接合、热压接合等等)将第二衬底60附接至第一衬底38。应当注意，在不需要孔56和密封腔68的MEMS装置的实施例中，可以不要求在MEMS印模22(图1)中提供第二衬底60。其他实施例可以要求衬底60的改进版本。
再次参考图3，封装工艺72的步骤128之后是步骤134。在步骤134中，盖层34连接至第一衬底38以覆盖MEMS装置36。
结合步骤134参考图12，图12示出处理的下一阶段140中的图11的结构的俯视图136和侧截面图138。侧截面图138是沿图12中的俯视图136的剖面线12-12截取的。在实施例中，盖层34可为已经适当地蚀刻、机械加工或以其他方式处理以包括腔142的晶片结构。盖层34在处理的后续阶段中和操作期间提供对MEMS装置36的保护，且腔142为MEMS装置36提供适当的自由空间，使得盖层34的内壁不与MEMS装置36的任何移动部件接触。虽未示出，但盖层34可以额外地包括位于键合引线焊盘26(图1)上的腔，使得盖层34的内壁不与键合引线焊盘26接触。盖层34与第一衬底结构38的连接可例如利用玻璃粉接合、金属共晶接合等实现。
再次参考图3，工艺72的步骤134之后是步骤142。在步骤142中，从盖层34暴露键合引线衬底26。
结合步骤142参考图13，图13示出处理的下一阶段148中的图12的结构的俯视图144和侧截面图146。侧截面图146是沿图13中的俯视图144的剖面线13-13截取的。在实施例中，将一部分盖层34切割、蚀刻或以其他方式移除，以暴露键合引线焊盘26。通过执行上述步骤，形成了每一个包括至少一个MEMS装置36的MEMS印模22的板150。
现在，再次参考图3，封装工艺72的步骤142之后是步骤152。在步骤152中，分离MEMS印模22的板150以形成每一个包括至少一个MEMS装置36的单独的MEMS印模22。
结合步骤152参考图14，图14示出处理的下一阶段158中的图13的结构的俯视图154和侧截面图156。侧截面图156是沿图14中的俯视图154的剖面线14-14截取的。图14示出在步骤152中执行的板分离工艺的结果。如图所示，已经切割、划片或以其他方式分离板150(图13)，以形成其中的每一个包括由盖层34保护的至少一个MEMS装置36的单独的MEMS印模22。
再次参考图3，封装工艺72继续进行至步骤160。在步骤160中，每个MEMS印模22(图1)通过导电互连30(图1)与其集成电路印模24(图1)电互连。例如，可执行引线键合工艺以利用导电互连30形成MEMS印模22的键合引线焊盘26和集成电路印模24的键合引线焊盘28之间的外部连接，如图1中所示。
步骤160之后进行步骤162。MEMS芯片20(图1)被包封到模制化合物32中。但是对准的开口64和54不能被模制化合物填充或堵塞。因此，在步骤162中，插塞元件设置在第二衬底60的背面以堵住开口64以及开口54。简要地参考图14，以虚线形式示出了插塞元件164，其抵靠一个MEMS印模22的第二衬底60的背面166。插塞元件164可以是胶带、引线框架的一部分或任何其他堵住开口64的元件。应当理解，图14中示出插塞元件164以用于说明性目的。在实际应用中，可在MEMS印模22的键合引线焊盘26(图1)已经与集成电路印模24的键合引线焊盘28(图1)互连之后适当放置插塞元件164以堵住开口64。
步骤162之后进行步骤168。在步骤168中，将模制化合物32施加至MEMS印模22以及与其附接的集成电路印模24。模制化合物32基本上包封MEMS印模22、集成电路印模24、键合引线焊盘26和28以及导电互连30。但是覆盖MEMS装置36的MEMS印模22的盖层34防止模制化合物32直接与MEMS装置36接触。此外，堵住开口64的插塞元件164(图14)防止模制化合物32流入开口64中。
在某些现有技术设计中，对MEMS装置实施硅胶涂覆工艺，且随后利用模制化合物过模成型MEMS印模及其关联的集成电路印模。凝胶涂覆应力将MEMS装置与模制化合物隔离。在这种构造中，MEMS印模和集成电路印模之间的电互连会穿过硅胶涂层和模制化合物。遗憾的是，硅胶涂层增加了材料成本以及MEMS芯片的封装复杂度。而且，电互连在凝胶涂层和模制化合物之间的界面处经受应力和断裂。在现有技术设计中，通过使用较大直径的布线用作电互连来至少部分地解决这种问题。当然，较大直径的布线会更昂贵且可导致更大的MEMS印模的总体积。在某些实施例中，采用盖层34和模制化合物32消除了对硅胶涂层的需要，且在某些实施例中也相应消除了对较大直径的布线的需要，由此简化了制造工艺并降低了材料和制造成本。
在步骤168的封装之后进行步骤170。在步骤170中，移除插塞元件164以形成MEMS芯片20(图1)。步骤170之后结束封装工艺72。因此，通过封装工艺72制成的MEMS芯片20包括悬浮在悬臂式衬底平台46上的一个或多个MEMS装置36。因此，MEMS装置36受封装应力变化的影响较小。此外，MEMS芯片20的元件都封装在廉价过模成型封装中，即封装在模制化合物32中，以提供环境保护。但是，MEMS装置36上的盖层34的连接保护MEMS装置36免受例如由于板分离形成的残留物的颗粒造成的污染，使得模制化合物32不能与MEMS装置36接触。
图15示出根据另一实施例的MEMS芯片176的俯视图172和侧截面图174。MEMS芯片176的俯视图172是沿侧截面图174的剖面线B-B截取的。同样地，侧截面图174是沿俯视图172的剖面线A-A截取的。封装工艺72可适于制造MEMS芯片176。MEMS芯片176包括通过互连182电连接的集成电路印模178和MEMS印模180。MEMS印模180包括在第一衬底186上表面微机械加工并由盖层188保护的MEMS装置184。在本示例性实施例中，第一衬底186不是SOI原料，而是常规硅晶片，其上对多晶硅和金属层进行表面微机械加工以形成MEMS装置184，没有示出其细节。MEMS印模180还可包括附接至第一衬底186的第二衬底190。第一和第二衬底186和190分别根据封装工艺72(图3)形成，以形成其上布置有MEMS装置184的堆叠悬臂式平台结构192。当然，在其他实施例中，可以不需要第二衬底190。不管怎样，本替代实施例实现了改善封装应力隔离和廉价过模成型封装的优点。
图16示出根据又一实施例的MEMS芯片198的俯视图194和侧截面图196。MEMS芯片198的俯视图194是沿侧截面图196的剖面线D-D截取的。同样地，侧截面图196是沿俯视图194的剖面线C-C截取的。封装工艺72也适于制造MEMS芯片198。MEMS芯片198包括通过互连204电连接的集成电路印模200和MEMS印模202。MEMS印模202包括在衬底208上表面微机械加工并由第一盖层210和第二盖层212保护的MEMS装置206，以形成其中容纳MEMS装置206的密封封装。在示例性实施例中，MEMS装置206可以是惯性传感器，例如加速计。这种传感器不需要暴露至外部环境的端口。但是，这种传感器需要密封封闭腔设计(本实施例中使用盖层210和212)，以保护MEMS装置206不受颗粒污染、潮湿影响等等。盖层210和212分别提供腔214和216以形成自由的空间，从而允许MEMS装置206的机械运动。
在本示例性实施例中，取决于工艺流程，衬底208可以是SOI原料，但也可用常规硅晶片代替，其中在该常规硅晶片上对多晶硅和金属层进行表面微机械加工以形成MEMS装置206，未示出其细节。加工衬底208以形成其上设置MEMS装置206的悬臂式衬底平台218。但是，第二盖层212用作附接至衬底208的第二衬底，但制造成包括位于衬底208的悬臂式衬底平台218下面的腔216。随后根据封装工艺72(图3)将其附接至衬底208。与上述实施例相同，本替代实施例实现了改善封装应力隔离和廉价过模成型封装的优点。
本文说明的实施例包括紧凑型MEMS装置组件，即MEMS芯片，其包括一个或多个集成电路印模和一个或多个MEMS印模。MEMS印模包括其上设置MEMS装置的悬臂式平台结构。这种悬臂式平台结构实现了改善封装应力隔离的优点。封装工艺包括在衬底中形成悬臂式平台结构、用盖层覆盖MEMS装置、将MEMS印模与相关集成电路印模引线键合以及随后在模制化合物中包封该结构以形成过模成型封装，例如MEMS芯片。该工艺可适于封装各种MEMS装置组件。因此，MEMS装置组件和封装工艺实现了优良的器件性能、较小的器件尺寸、廉价的过模成型封装和适于各种MEMS封装需求的优点。

Claims (20)

1.一种制造微机电***(MEMS)装置的方法，包括：
在衬底上形成所述MEMS装置；
移除部分围绕所述MEMS装置的所述衬底的一部分以形成悬臂式衬底平台，所述MEMS装置设置在所述悬臂式衬底平台处；以及
连接盖层以覆盖所述MEMS装置。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述移除操作包括制造具有从所述平台延伸的臂的所述悬臂式衬底平台，所述臂的第一端部固定至所述衬底，且所述臂的第二端部固定至所述悬臂式衬底平台，其中所述臂是所述平台与所述衬底的唯一附接点。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述移除操作包括将所述一部分蚀刻通过所述衬底的整个厚度，以形成所述悬臂式衬底平台。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述衬底包括正面和与所述正面隔开所述衬底的厚度的背面，所述MEMS装置形成在所述正面上，且所述移除操作包括从所述正面向所述背面移除所述衬底的所述一部分的至少一个区段。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述一部分的所述至少一个区段具有小于所述衬底的所述厚度的区段厚度，且所述方法还包括从所述背面向所述正面移除所述衬底的所述一部分的剩余部分。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述一部分是第一部分，所述MEMS装置具有活动区，且所述移除操作移除所述活动区下面的所述衬底的第二部分，以形成延伸通过所述衬底到所述活动区的孔。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述衬底包括正面和与所述正面隔开所述衬底的厚度的背面，所述MEMS装置形成在所述正面上，且所述移除操作包括：
从所述正面向所述背面进行第一移除工艺，以移除所述衬底的所述第一部分的一个区段，所述区段具有小于所述衬底的所述厚度的区段厚度；以及
从所述背面向所述正面进行第二移除工艺，以移除所述第一部分的剩余部分，以形成所述悬臂式衬底平台并同时移除所述第二部分以形成所述孔。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述衬底是第一衬底，所述部分是第一部分，所述MEMS装置形成在所述第一衬底的第一正面上，且所述方法还包括：
提供第二衬底；
移除所述第二衬底的第二部分，以形成第二悬臂式衬底平台；以及
将所述第二衬底的第二正面附接至所述第一衬底的第一背面，使得所述第二悬臂式衬底平台与所述悬臂式衬底平台垂直堆叠，以形成堆叠的悬臂式平台结构。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述MEMS装置具有活动区，以及
所述移除所述第一部分包括：
从所述第一衬底的所述第一正面向所述第一衬底的所述第一背面进行第一移除工艺，以移除所述第一部分的一个区段，所述区段具有小于所述第一衬底的厚度的区段厚度；以及
从所述第一衬底的所述第一背面向所述第一衬底的所述第一正面进行第二移除工艺，以移除所述第一部分的剩余部分，并同时移除所述活动区下面的所述第一衬底的第三部分，以形成延伸通过所述第一衬底的孔；并且
所述方法还包括在所述第二移除工艺后进行所述附接操作，其中所述第二衬底覆盖所述孔以在所述MEMS装置的所述活动区下面形成密封腔。
10.根据权利要求8所述的方法，其中所述移除所述第一和第二部分形成了延伸通过部分围绕所述堆叠的悬臂式平台结构的所述第一和第二衬底的开口，且所述方法还包括：
在所述第二衬底的第二背面设置插塞部件，以堵住所述开口；
施加模制化合物以基本上包封所述MEMS装置以及所述连接的盖层，其中所述施加操作在所述设置操作之后进行；以及
在所述施加操作之后，移除所述插塞部件以暴露所述开口的至少一部分。
11.根据权利要求1所述的方法，还包括施加模制化合物以基本上包封所述MEMS装置以及所述连接的盖层，所述盖层防止所述模制化合物接触所述MEMS装置。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述形成操作在所述衬底上形成键合引线焊盘，所述键合引线焊盘通过迹线与所述MEMS装置电连接，且所述方法还包括：
将所述MEMS装置的所述键合引线焊盘暴露于所述盖层之外；
通过导电互连将所述键合引线焊盘与集成电路印模电互连；以及
所述施加操作同时利用所述模制化合物包封所述集成电路印模、所述导电互连、所述键合引线焊盘、所述MEMS装置以及所述盖层。
13.根据权利要求12所述的方法，其中：
所述形成操作在所述衬底上形成多个MEMS装置和键合引线焊盘以形成MEMS装置的板，其中所述键合引线焊盘的不同集合与所述多个MEMS装置中的每一个电连接；
所述移除操作移除围绕所述MEMS装置的所述衬底的所述一部分，以形成多个悬臂式衬底平台，所述MEMS装置中的至少一个设置在所述悬臂式衬底平台的每一个上；
所述盖层覆盖所述多个MEMS装置；
所述暴露操作暴露所述多个MEMS装置中所述每一个的所述键合引线焊盘；以及
所述方法还包括分离所述板的所述多个MEMS装置以形成单独的MEMS装置，所述MEMS装置为所述多个MEMS装置中的一个。
14.一种组件，包括：
具有形成于其中的悬臂式衬底平台的衬底，所述悬臂式衬底平台包括从所述平台延伸的臂，其中所述臂的第一端部固定至所述衬底，且所述臂的第二端部固定至所述悬臂式衬底平台，所述臂是所述平台与所述衬底的唯一附接点；
设置于所述悬臂式衬底平台上的微机电(MEMS)装置；以及
覆盖所述MEMS装置的盖层。
15.根据权利要求14所述的组件，其中所述衬底是第一衬底，所述MEMS装置形成在所述第一衬底的正面上，且所述组件还包括附接至所述第一衬底的背面的第二衬底，所述第二衬底包括与所述悬臂式衬底平台垂直堆叠的第二悬臂式衬底平台，从而形成堆叠的悬臂式平台结构。
16.根据权利要求15所述的组件，其中：
所述MEMS装置包括活动区；
所述第一衬底包括位于所述活动区下面并延伸通过所述第一衬底到所述活动区的孔；以及
所述第二衬底附接至所述第一衬底，使得所述第二悬臂式衬底平台覆盖所述孔，以形成位于所述MEMS装置的所述活动区下面的密封腔。
17.根据权利要求14所述的组件，还包括基本上包封所述MEMS装置和所述盖层的模制化合物，所述盖层防止所述模制化合物与所述MEMS装置接触。
18.根据权利要求17所述的组件，其中：
所述MEMS装置包括形成在所述衬底上的键合引线焊盘以及形成在所述臂上的迹线，所述迹线将所述键合引线焊盘与所述MEMS装置电连接；以及
所述组件还包括通过导电互连与所述键合引线焊盘互连的集成电路印模，其中所述模制化合物基本上包封所述集成电路印模、所述导电互连、所述键合引线焊盘、所述MEMS装置以及所述盖层。
19.一种封装微机电***(MEMS)组件的方法，所述MEMS组件包括形成于悬臂式衬底平台中的MEMS装置以及覆盖所述MEMS装置的盖层，所述悬臂式衬底平台具有从所述平台延伸的臂，所述臂的第一端部固定至所述衬底，所述臂的第二端部固定至所述悬臂式衬底平台，且所述臂是所述平台与所述衬底的唯一附接点，且所述方法包括：
施加模制化合物以基本上包封所述MEMS装置和所述盖层，所述盖层防止所述模制化合物接触所述MEMS装置。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述MEMS组件还包括与所述MEMS装置电连接并暴露到所述盖层之外的键合引线焊盘，且所述方法还包括在所述施加操作之前通过导电互连将所述键合引线焊盘与集成电路印模电互连，其中所述施加操作基本上包封所述集成电路印模、所述导电互连以及所述MEMS组件。
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