DE102017204405B4

DE102017204405B4 - Halbleitervorrichtung mit einem MEMS-Chip und einer leitfähigen Schicht

Info

Publication number: DE102017204405B4
Application number: DE102017204405.5A
Authority: DE
Inventors: Thomas Kilger; Dominic Maier; Franz-Xaver Muehlbauer
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2016-03-16
Filing date: 2017-03-16
Publication date: 2023-08-17
Anticipated expiration: 2037-03-17
Also published as: US9725303B1; DE102017204405A1

Abstract

Halbleitervorrichtung, umfassend:einen mikroelektromechanischen System (MEMS) -Chip (102) ;ein den MEMS-Chip (102) seitlich umgebendes Einkapselungsmaterial (108);ein sich durch das Einkapselungsmaterial (108) hindurch erstreckendes Durchkontaktierungselement (106);eine nicht-leitfähige Abdeckung (116, 202, 302) über dem MEMS-Chip (102), wobei die Abdeckung (116, 202, 302) einen Hohlraum (117) definiert; undeine leitfähige Schicht (112a, 112b, 204, 304) über dem MEMS-Chip (102) und dem Einkapselungsmaterial (108), wobei die leitfähige Schicht (112a, 112b, 204, 304) mit dem Durchkontaktierungselement (106) elektrisch gekoppelt ist, wobei die leitfähige Schicht (112a, 112b, 112b, 204, 304) an dem Durchkontaktierungselement (106), dem Einkapselungsmaterial (108) und dem MEMS-Chip (102) angebracht ist.

Description

Halbleitervorrichtungen, die ein mikroelektromechanisches System (MEMS) umfassen, können einen Hohlraum umfassen, der zum Schutz einer vibrierenden Oberfläche oder Membran des MEMS dient. Gleichzeitig sollte das MEMS gegen elektromagnetische Störungen geschützt sein.
US 2015 / 0 217 993 A1 zeigt eine Halbleitervorrichtung, die einen MEMS-Chip aufweist. Die Halbleitervorrichtung weist Seitenwände aus Kapselmaterial auf, durch die sich ein leitfähiges Via erstreckt. Auf den Seitenwänden liegt ein nichtleitender Deckel auf, der eine leitfähige Schicht umfasst. In dem so gebildeten Hohlraum befindet sich der MEMS-Chip. DE 10 2014 019 445 B4 zeigt einen von einer Moldmasse umgebenen MEMS-Chip. Durch die Moldmasse führt eine Durchkontaktierung. Auf der Moldmasse ist eine elektrische Umverteilungsschicht ausgebildet. Die Moldmasse liegt auf einem Deckel des MEMS-Chips auf. DE 10 2014 109 571 A1 lehrt die Schaffung eines Hohlraums in einer Formmasse, in den ein SAW-Filter platziert wird. Der Hohlraum wird durch eine Abdeckung verschlossen. Auf der Abdeckung ist eine Metallschicht abgeschieden. DE 10 2013 108 353 A1 zeigt eine Vorrichtung mit einem in eine Verkapselungsmasse eingebetteten MEMS-Chip. Der MEMS-Chip ist durch einen leitfähigen Deckel abgedeckt. DE 10 2014 100 743 A1 zeigt einen MEMS-Chip, der in eine Verkapselungsmasse eingebettet ist. Ein Deckel ist auf der Verkapselungsmasse und über dem MEMS-Chip angeordnet.
Eine der Erfindung zugrunde liegende Aufgabenstellung kann darin gesehen werden, eine gut geschützte und kostengünstig herstellbare Halbleitervorrichtung sowie ein Verfahren zur Herstellung derselben anzugeben.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabenstellung wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Ein Beispiel einer Halbleitervorrichtung umfasst einen mikroelektromechanischen System (MEMS) -Chip, ein Einkapselungsmaterial, ein Durchkontaktierungselement, eine nicht-leitfähige Abdeckung und eine leitfähige Schicht. Das Einkapselungsmaterial umgibt seitlich den MEMS-Chip. Das Durchkontaktierungselement erstreckt sich durch das Einkapselungsmaterial hindurch. Die nicht-leitfähige Abdeckung ist über dem MEMS-Chip und definiert einen Hohlraum. Die nicht-leitfähige Schicht ist über dem MEMS-Chip und dem Einkapselungsmaterial und ist mit dem Durchkontaktierungselement elektrisch gekoppelt. Die leitfähige Schicht ist an dem Durchkontaktierungselement, dem Einkapselungsmaterial und dem MEMS-Nacktchip angebracht.

1A veranschaulicht eine Querschnittsansicht eines Beispiels einer Halbleitervorrichtung, die einen mikroelektromechanischen System (MEMS) -Chip umfasst.
1B veranschaulicht eine Querschnittsansicht eines weiteren Beispiels einer Halbleitervorrichtung, die einen MEMS-Chip umfasst.
2-5 veranschaulichen ein Beispiel für das Herstellen der Halbleitervorrichtungen von 1A und 1B.
6 veranschaulicht eine Querschnittsansicht eines weiteren Beispiels einer Halbleitervorrichtung, die einen MEMS-Chip umfasst.
7A-7D veranschaulichen ein Beispiel eines Verfahrens für das Herstellen einer Abdeckung für die Halbleitervorrichtung von 6.
8 veranschaulicht eine Querschnittsansicht eines weiteren Beispiels einer Halbleitervorrichtung, die einen MEMS-Chip umfasst.
9A-9D veranschaulichen ein Beispiel eines Verfahrens für das Herstellen einer Abdeckung für die Halbleitervorrichtung von 8.

In der folgenden Beschreibung wird auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen, in denen auf veranschaulichende Art und Weise spezifische Beispiele gezeigt werden, in denen die Offenbarung in die Praxis umgesetzt werden kann. In dieser Hinsicht kommt richtungsangebende Terminologie, beispielsweise „ober-“, „unter-“, „vorder-“, „rückwärtig-“, „vorauseilend-“, „nacheilend-“ etc., mit Bezugnahme auf die Ausrichtung der beschrieben werdenden Figur(en) zur Anwendung. Da Komponenten von Beispielen in einer Reihe von unterschiedlichen Ausrichtungen positioniert sein können, wird die richtungsangebende Terminologie zu veranschaulichenden Zwecken eingesetzt und ist keinesfalls einschränkend. Es wird darauf hingewiesen, dass andere Beispiele zur Anwendung kommen und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Konzept der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Die folgende ausführliche Beschreibung ist daher nicht als in einem einschränkenden Sinn zu verstehen.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Merkmale der verschiedenen hierin beschriebenen Beispiele miteinander kombiniert werden können, sofern nichts anderes angegeben ist.
Wie hierin verwendet, soll der Begriff „elektrisch gekoppelt“ nicht bedeuten, dass die Elemente direkt miteinander gekoppelt sein müssen, und zwischengeschaltete Elemente können zwischen den „elektrisch gekoppelten“ Elementen bereitgestellt sein.
Halbleitervorrichtungen, die einen mikroelektromechanischen System (MEMS) -Chip umfassen, können eine Metallabdeckung umfassen, um sowohl einen Hohlraum für das Abschirmen einer vibrierenden Oberfläche oder Membran des MEMS-Chips bereitzustellen als auch eine elektromagnetische Abschirmung für den MEMS-Chip und/oder andere Komponenten der Halbleitervorrichtung bereitzustellen. Schrumpft die Größe der Halbleitervorrichtungen, die einen MEMS-Chip umfassen, weiter zusammen, dann wird ein Herstellen der Metallabdeckungen schwieriger, um die Soll-Hohlraumgröße und dessen Volumen bereitzustellen. Demgemäß kommt, wie hierin beschrieben, bei Halbleitervorrichtungen, die einen MEMS-Chip umfassen, eine nicht-leitfähige Abdeckung zur Anwendung, um den Hohlraum und eine separate leitfähige Schicht zur Bereitstellung der elektromagnetischen Abschirmung zu definieren. Die nicht-leitfähige Abdeckung ermöglicht es der Abdeckung, unter Anwendung eines Formgebungsverfahrens (Gussverfahrens) oder eines anderen geeigneten Verfahrens hergestellt zu werden, um die Soll-Hohlraumform und dessen Volumen bereitzustellen. Die leitfähige Schicht, welche die elektromagnetische Abschirmung bereitstellt, ermöglicht verschiedene Optionen für die Anordnung der leitfähigen Schicht innerhalb der Halbleitervorrichtung.
1A veranschaulicht eine Querschnittsansicht eines Beispiels einer Halbleitervorrichtung 100a. Halbleitervorrichtung 100a umfasst einen MEMS-Chip (MEMS-Die oder MEMS-Nacktchip) 102, einen Integrierte-Schaltungs-Chip (Integrierte-Schaltungs-Die oder Integrierte-Schaltungs-Nacktchip) 104, ein Durchkontaktierungselement 106, ein Einkapselungsmaterial 108, eine Umverteilungsschicht 110, eine leitfähige Schicht 112a und eine nicht-leitfähige Abdeckung 116. In anderen Beispielen kann der Integrierte-Schaltungs-Chip 104 ausgenommen sein. Der MEMS-Chip 102 umfasst eine Membran 103. In einem Beispiel umfasst der MEMS-Chip 102 ein Mikrophon, und die Membran 103 wird für das Abfühlen eines Tonsignals eingesetzt. Der Integrierte-Schaltungs-Chip 104 kann ein anwendungsspezifischer Integrierte-Schaltungs (ASIC) -Chip sein, um das durch den MEMS-Chip 102 abgefühlte Signal zu verarbeiten.
Das Einkapselungsmaterial 108 umgibt seitlich den MEMS-Chip 102, den Integrierte-Schaltungs-Chip 104 und das Durchkontaktierungselement 106. In einem Beispiel kapselt das Einkapselungsmaterial 108 die Oberseitenoberfläche des Integrierte-Schaltungs-Chips 104 ein. Das Einkapselungsmaterial 108 kann eine Gussmasse, ein Polymer oder ein anderes geeignetes dielektrisches Material umfassen. Die Umverteilungsschicht 110 ist auf der unteren Oberfläche von dem Einkapselungsmaterial 108, von dem MEMS-Chip 102, von dem Integrierte-Schaltungs-Chip 104 und von dem Durchkontaktierungselement 106 ausgebildet. Die Umverteilungsschicht 110 kann mit dem MEMS-Chip 102, dem Integrierte-Schaltungs-Chip 104 und/oder mit dem Durchkontaktierungselement 106 elektrisch zusammengeschaltet sein. Die Umverteilungsschicht 110 umfasst Signalbahnen und Kontaktelemente für ein elektrisches Koppeln von der Halbleitervorrichtung 100a mit einer Leiterplatte, beispielsweise einer gedruckten Leiterplatte (PCB).
Die leitfähige Schicht 112a ist an der Oberseitenoberfläche von dem Einkapselungsmaterial 108, dem MEMS-Chip 102 und dem Durchkontaktierungselement 106 angebracht. Die leitfähige Schicht 112a sorgt für eine elektromagnetische Abschirmung für den MEMS-Chip 102 und/oder dem Integrierte-Schaltungs-Chip 104. Die leitfähige Schicht 112a umfasst eine Öffnung 113a über der Membran 103 von dem MEMS-Chip 102. In einem Beispiel ist die leitfähige Schicht 112a ein leitfähiges Band, eine Folie oder ein Film, das bzw. die bzw. der auf die Oberseitenoberfläche von dem Einkapselungsmaterial 108, dem MEMS-Chip 102 und dem Durchkontaktierungselement 106 über ein elektrisch leitfähiges Haftmaterial (Kleber) oder ein anderes geeignetes Material aufgetragen wird. In einem weiteren Beispiel wird die leitfähige Schicht 112a auf die Oberseitenoberfläche von dem Einkapselungsmaterial 108, von dem MEMS-Chip 102 und von dem Durchkontaktierungselement 106 unter Anwendung eines Abscheidungsverfahrens (beispielsweise der physikalischen Gasphasenabscheidung), eines Plattierungsverfahrens (beispielsweise eines stromlosen Plattierens) oder eines anderen geeigneten Verfahrens aufgetragen. Die leitfähige Schicht 112a kann strukturiert werden, nachdem sie auf die Oberseitenoberfläche von dem Einkapselungsmaterial 108, dem MEMS-Chip 102 und dem Durchkontaktierungselement 106 unter Anwendung eines Lithographieverfahrens aufgetragen worden ist. Die leitfähige Schicht 112a ist mit dem Durchkontaktierungselement 106 elektrisch gekoppelt.
Das Durchkontaktierungselement 106 erstreckt sich durch das Einkapselungsmaterial 108 hindurch, um die leitfähige Schicht 112a mit der Umverteilungsschicht 110 elektrisch zu koppeln. Das Durchkontaktierungselement 106 kann für ein elektrisches Koppeln der leitfähigen Schicht 112a mit einer gemeinsamen Leitung oder einer Masse verwendet werden. In einem Beispiel kann das Durchkontaktierungselement 106 vorgefertigt (beispielsweise ein Durchkontaktierungsstab oder eine eingebettete z-Leitung (EZL) und in das Einkapselungsmaterial 108 mit dem MEMS-Chip 102 und dem Integrierte-Schaltungs-Chip 104 eingekapselt sein. In einem weiteren Beispiel kann das Durchkontaktierungselement 106 nach einem Einkapseln von dem MEMS-Chip 102 und dem Integrierte-Schaltungs-Chip 104, beispielsweise durch Bohren eines Durchgangslochs durch das Einkapselungsmaterial 108 und Füllen des Durchgangslochs mit einem leitfähigen Material, ausgebildet werden. In einem noch weiteren Beispiel kann das Durchkontaktierungselement 106 ein weiteres geeignetes elektrisch leitfähiges Element umfassen, um die leitfähige Schicht 112a mit der Umverteilungsschicht 110 elektrisch zu koppeln.
Die nicht-leitfähige Abdeckung 116 ist an der Oberseitenoberfläche der leitfähigen Schicht 112a über ein Material 114, beispielsweise einen Kleber, ein Klebeband oder ein anderes geeignetes Material, angebracht. Die nicht-leitfähige Abdeckung 116 definiert einen Hohlraum 117 über dem MEMS-Chip 102, dem Integrierte-Schaltungs-Chip 104 und dem Einkapselungsmaterial 108. Der Hohlraum 117 kann ein hinteres Volumen für den MEMS-Chip 102 bereitstellen. Die Abdeckung 116 umfasst ein nicht-leitfähiges Material, beispielsweise eine Gussmasse, ein Polymer oder ein anderes geeignetes dielektrisches Material. In einem Beispiel umfasst die nicht-leitfähige Abdeckung 116 dasselbe Material wie das Einkapselungsmaterial 108. In einem anderen Beispiel umfasst die nicht-leitfähige Abdeckung 116 ein vom Einkapselungsmaterial 108 unterschiedliches Material.
1B veranschaulicht eine Querschnittsansicht eines weiteren Beispiels einer Halbleitervorrichtung 100b. Die Halbleitervorrichtung 100b ist der zuvor beschriebenen und mit Bezug auf 1A veranschaulichten Halbleitervorrichtung 100a ähnlich, außer dass Halbleitervorrichtung 100b eine leitfähige Schicht 112b anstelle der leitfähigen Schicht 112a umfasst. Die leitfähige Schicht 112b ist an der Oberseitenoberfläche von dem Einkapselungsmaterial 108, dem MEMS-Chip 102 und dem Durchkontaktierungselement 106 angebracht. Die leitfähige Schicht 112b sorgt für eine elektromagnetische Abschirmung für den MEMS-Chip 102 und/oder den Integrierte-Schaltungs-Chip 104. Die leitfähige Schicht 112b umfasst eine Vielzahl von Öffnungen 113b über die Membran 103 von MEMS-Chip 102. In einem Beispiel ist die leitfähige Schicht 112b ein leitfähiges Band, eine Folie, ein Film oder ein Gewebe, die bzw. der bzw. das auf der Oberseitenoberfläche von Einkapselungsmaterial 108, MEMS-Chip 102 und Durchkontaktierungselement 106 über ein elektrisch leitfähiges Haftmaterial (Kleber) oder ein anderes geeignetes Material aufgetragen ist. Die leitfähige Schicht 112b ist mit dem Durchkontaktierungselement 106 elektrisch gekoppelt.
2-5 veranschaulichen ein Beispiel eines Verfahrens für das Herstellen von Halbleitervorrichtungen 100a und 100b von 1A beziehungsweise 1B. 2 veranschaulicht eine Querschnittsansicht eines Beispiels einer Halbleitervorrichtung nach einer ersten Phase des Herstellungsverfahrens. Ein Träger 122 mit einem an die obere Fläche des Trägers angebrachten Trägerband 124 wird bereitgestellt. Ein MEMS-Chip 102, umfassend eine Kappe 120, einen Integrierte-Schaltungs-Chip 104 und ein Durchkontaktierungselement 106 werden dann auf das Trägerband 124 platziert. Die Kappe 120 von MEMS-Chip 102 schirmt einen Hohlraum 121 zwischen Kappe 120 und Membran 103 ab. Der MEMS-Chip 102, der eine Kappe 120 umfasst, der Integrierte-Schaltungs-Chip 104 und das Durchkontaktierungselement 106 werden dann mit einem Einkapselungsmaterial 108 eingekapselt, um die Halbleitervorrichtung nach der ersten Phase des Herstellungsverfahrens, wie in 2 veranschaulicht, bereitzustellen.
3 veranschaulicht eine Querschnittsansicht eines Beispiels der Halbleitervorrichtung nach einer zweiten Phase des Herstellungsverfahrens. Das Einkapselungsmaterial 108 wird teilweise entfernt und die Kappe 120 wird unter Anwendung eines Schleifverfahrens oder eines anderen geeigneten Verfahrens entfernt, um eine obere Fläche des MEMS-Chips 102 und eine obere Fläche von dem Durchkontaktierungselement 106 freizulegen. Der Träger 122 und das Trägerband 124 werden auch entfernt. Eine Umverteilungsschicht 110 ist auf der unteren Oberfläche des MEMS-Chips 102, dem Integrierte-Schaltungs-Chip 104, dem Durchkontaktierungselement 106 und dem Einkapselungsmaterial 108 ausgebildet, um die Halbleitervorrichtung nach der zweiten Phase des Herstellungsverfahrens, wie in 3 veranschaulicht, bereitzustellen.
4A veranschaulicht eine Querschnittsansicht eines Beispiels einer Halbleitervorrichtung nach einer dritten Phase des Herstellungsverfahrens. Eine leitfähige Schicht 112a wird auf die obere Fläche des MEMS-Chips 102, das Durchkontaktierungselement 106 und das Einkapselungsmaterial 108 aufgebracht. Wie zuvor beschrieben und mit Bezug auf 1A veranschaulicht, umfasst die leitfähige Schicht 112a eine Öffnung 113a über Membran 103 von MEMS-Chip 102.
4B veranschaulicht eine Querschnittsansicht eines weiteren Beispiels einer Halbleitervorrichtung nach einer dritten Phase des Herstellungsverfahrens. Eine leitfähige Schicht 112b wird auf die obere Fläche von MEMS-Chip 102, Durchkontaktierungselement 106 und Einkapselungsmaterial 108 aufgebracht. Wie zuvor beschrieben und mit Bezug auf 1B veranschaulicht, umfasst die leitfähige Schicht 112b eine Vielzahl von Öffnungen 113b über der Membran 103 von dem MEMS-Chip 102.
5 veranschaulicht eine Querschnittsansicht eines Beispiels einer Halbleitervorrichtung kurz vor dem Anbringen einer nicht-leitfähigen Abdeckung 116. Während die in 5 veranschaulichte Halbleitervorrichtung eine leitfähige Schicht 112a umfasst, kann die Halbleitervorrichtung in anderen Beispielen die leitfähige Schicht 112b anstelle der leitfähigen Schicht 112a umfassen. Ein Material 114 für das Anbringen einer nicht-leitfähigen Abdeckung 116 an der leitfähigen Schicht 112a wird auf die untere Oberfläche von Abdeckung 116 aufgebracht. Die nicht-leitfähige Abdeckung 116 wird dann auf die Oberseitenoberfläche der leitfähigen Schicht 112a, wie durch den Pfeil 130 angezeigt, herabgesenkt, um die zuvor beschriebene und mit Bezug auf 1A veranschaulichte Halbleitervorrichtung 110a bereitzustellen.
6 veranschaulicht eine Querschnittsansicht eines weiteren Beispiels einer Halbleitervorrichtung 200. Die Halbleitervorrichtung 200 umfasst, wie zuvor beschrieben und mit Bezug auf 1A veranschaulicht, einen MEMS-Chip 102, einen Integrierte-Schaltungs-Chip 104, ein Durchkontaktierungselement 106, ein Einkapselungsmaterial 108 und eine Umverteilungsschicht 110. Darüber hinaus umfasst die Halbleitervorrichtung 200 eine nicht-leitfähige Abdeckung 202 und eine leitfähige Schicht 204. Die nicht-leitfähige Abdeckung 202 kann ein Durchgangsloch 203 umfassen. Die leitfähige Schicht 204 ist an den inneren Oberflächen von Abdeckung 202 angebracht und erstreckt sich durch das Durchgangsloch 203 derart, dass die leitfähige Schicht 204 zwischen Abdeckung 202 und MEMS-Chip 102 ist. Die leitfähige Schicht 204 ist mit dem Durchkontaktierungselement 106 elektrisch gekoppelt.
Die leitfähige Schicht 204 sorgt für eine elektromagnetische Abschirmung für den MEMS-Chip 102 und/oder den Integrierte-Schaltungs-Chip 104. In einem Beispiel ist die leitfähige Schicht 204 ein leitfähiges Band, eine Folie oder ein Film, das bzw. die bzw. der auf die inneren Oberflächen von der nicht-leitfähigen Abdeckung 202 über ein Haftmaterial (Kleber) oder ein anderes geeignetes Material aufgebracht wird. In einem anderen Beispiel wird die leitfähige Schicht 204 auf die inneren Oberflächen der nicht-leitfähigen Abdeckung 202 unter Anwendung eines Abscheidungsverfahrens (beispielsweise einer physikalischen Gasphasenabscheidung), eines Plattierungsverfahrens (beispielsweise eines stromlosen Plattierens) oder eines anderen geeigneten Verfahrens aufgebracht. Die leitfähige Schicht 204 kann strukturiert werden, nachdem sie auf die nicht-leitfähige Abdeckung 202 unter Anwendung eines Lithographieverfahrens aufgebracht worden ist.
Die nicht-leitfähige Abdeckung 202 mit der leitfähigen Schicht 204 definiert einen Hohlraum 217 über dem MEMS-Chip 102, dem Integrierte-Schaltungs-Chip 104 und dem Einkapselungsmaterial 108. Hohlraum 217 kann für ein hinteres Volumen für den MEMS-Chip 102 sorgen. Die Abdeckung 202 umfasst ein nicht-leitfähiges Material, beispielsweise eine Gussmasse, ein Polymer oder ein anderes geeignetes dielektrisches Material. In einem Beispiel umfasst die nicht-leitfähige Abdeckung 202 dasselbe Material wie das Einkapselungsmaterial 108. In anderen Beispielen umfasst die nicht-leitfähige Abdeckung 202 ein vom Einkapselungsmaterial 108 unterschiedliches Material.
7A-7D veranschaulichen ein Beispiel eines Verfahrens für das Herstellen einer nicht-leitfähigen Abdeckung 202 mit der leitfähigen Schicht 204 der Halbleitervorrichtung 200, die zuvor beschrieben und mit Bezug auf 6 veranschaulicht worden ist. 7A veranschaulicht eine Querschnittsansicht eines Beispiels einer Vielzahl von zum Teil hergestellten Abdeckungen 210, die miteinander verbunden sind. In einem Chargenverfahren wird eine Vielzahl von nicht-leitfähigen Abdeckungen 210, die jeweils einen Hohlraum 211 und ein Durchgangsloch 203 definieren, unter Anwendung eines Formgebungsverfahrens, eines Fräsverfahrens oder eines anderen geeigneten Verfahrens ausgebildet. 7B veranschaulicht eine Querschnittsansicht eines Beispiels aus der Vielzahl von nicht-leitfähigen Abdeckungen 210 von 7A mit einem leitfähigen Band 212, das sich über Hohlräume 211 erstreckt. Das leitfähige Band 212 umfasst eine leitfähige Schicht (beispielsweise eine Folie, einen Film) mit einem Haftmaterial (Kleber) auf der leitfähigen Schicht, welche den nicht-leitfähigen Abdeckungen 210 zugewandt ist.
7C veranschaulicht eine Querschnittsansicht eines Beispiels aus der Vielzahl von nicht-leitfähigen Abdeckungen 210, nachdem das leitfähige Band 212 auf den Abdeckungen 210 tiefgezogen worden ist. In einem Beispiel kommt ein auf Durchgangslöcher 203 angewandtes Vakuum zur Anwendung, um das leitfähige Band 212 in die Hohlräume 211 von nicht-leitfähigen Abdeckungen 210 tiefzuziehen, um das leitfähige Band 212 an die Abdeckungen 210 anzubringen. 7D veranschaulicht eine Querschnittsansicht eines Beispiels aus einer Vielzahl von fertiggestellten Abdeckungen 202 mit leitfähigen Schichten 204. Die nicht-leitfähigen Abdeckungen 210 mit leitfähiger Schicht 212 von 7C werden vereinzelt, um die fertiggestellten nicht-leitfähigen Abdeckungen 202 mit angebrachten leitfähigen Schichten 204 bereitzustellen. Jede Abdeckung 202 mit einer leitfähigen Schicht 204 kann dann an einen MEMS-Chip 102, ein Durchkontaktierungselement 106 und das Einkapselungsmaterial 108, wie zuvor beschrieben und mit Bezug auf 6 veranschaulicht, angebracht werden.
8 veranschaulicht eine Querschnittsansicht eines weiteren Beispiels einer Halbleitervorrichtung 300. Die Halbleitervorrichtung 300 ist der zuvor beschriebenen und mit Bezug auf 6 veranschaulichten Halbleitervorrichtung 200 ähnlich, außer dass die Halbleitervorrichtung 300 eine nicht-leitfähige Abdeckung 302 und eine leitfähige Schicht 304 anstelle einer nicht-leitfähigen Abdeckung 202 und einer leitfähigen Abdeckung 204 umfasst. Die leitfähige Schicht 304 ist an den äußeren Oberflächen von Abdeckung 302 derart angebracht, dass die Abdeckung 302 zwischen der leitfähigen Schicht 304 und dem MEMS-Chip 102 ist. Die leitfähige Schicht 304 ist mit dem Durchkontaktierungselement 106 elektrisch gekoppelt.
Die leitfähige Schicht 304 sorgt für eine elektromagnetische Abschirmung für den MEMS-Chip 102 und/oder den Integrierte-Schaltungs-Chip 104. In einem Beispiel ist die leitfähige Schicht 304 ein leitfähiges Band, eine Folie oder ein Film, das bzw. die bzw. der auf die äußeren Oberflächen der nicht-leitfähigen Abdeckung 302 über ein Haftmaterial (Kleber) oder ein anderes geeignetes Material aufgebracht wird. In einem weiteren Beispiel wird die leitfähige Schicht 304 auf die äußeren Oberflächen der nicht-leitfähigen Abdeckung 302 unter Anwendung eines Abscheidungsverfahrens (beispielsweise einer physikalischen Gasphasenabscheidung), eines Plattierungsverfahrens (beispielsweise eines stromlosen Plattierens) oder eines anderen geeigneten Verfahrens aufgetragen. Die leitfähige Schicht 304 kann strukturiert werden, nachdem sie auf die nicht-leitfähige Abdeckung 302 unter Anwendung eines Lithographieverfahrens aufgebracht worden ist.
Die nicht-leitfähige Abdeckung 302 definiert einen Hohlraum 317 über dem MEMS-Chip 102, dem Integrierte-Schaltungs-Chip 104 und dem Einkapselungsmaterial 108. Der Hohlraum 317 kann ein hinteres Volumen (Rückvolumen) für den MEMS-Chip 102 bereitstellen. Die Abdeckung 302 umfasst ein nicht-leitfähiges Material, beispielsweise eine Gussmasse, ein Polymer oder ein anderes geeignetes dielektrisches Material. In einem Beispiel umfasst die nicht-leitfähige Abdeckung 302 dasselbe Material wie das Einkapselungsmaterial 108. In anderen Beispielen umfasst die nicht-leitfähige Abdeckung 302 ein vom Einkapselungsmaterial 108 unterschiedliches Material.
9A-9D veranschaulichen ein Beispiel eines Verfahrens für das Herstellen einer nicht-leitfähigen Abdeckung 302 mit der zuvor beschriebenen und mit Bezug auf 8 veranschaulichten leitfähigen Schicht 304 der Halbleitervorrichtung 300. 9A veranschaulicht eine Querschnittsansicht eines Beispiels aus einer Vielzahl von zum Teil hergestellten Abdeckungen 310, die miteinander verbunden sind. In einem Chargenverfahren wird eine Vielzahl von nicht-leitfähigen Abdeckungen 310, die jeweils einen Hohlraum 311 definieren, unter Anwendung eines Formgebungsverfahrens (Gussverfahrens), eines Fräsverfahrens oder eines anderen geeigneten Verfahrens ausgebildet. 9B veranschaulicht eine Querschnittsansicht eines Beispiels aus einer Vielzahl von nicht-leitfähigen Abdeckungen 302 nach der Vereinzelung. Nicht-leitfähige Abdeckungen 310 von 9A werden vereinzelt, um die fertiggestellten nicht-leitfähigen Abdeckungen 302 bereitzustellen.
9C veranschaulicht eine Querschnittsansicht eines Beispiels aus der Vielzahl von nicht-leitfähigen Abdeckungen 302 von 9B mit einem leitfähigen Band 312, das sich unter den Abdeckungen 302 erstreckt. Das leitfähige Band 312 umfasst eine leitfähige Schicht (beispielsweise eine Folie, einen Film) mit einem Haftmaterial (Kleber) auf der leitfähigen Schicht, die den nicht-leitfähigen Abdeckungen 302 zugewandt ist. 9D veranschaulicht eine Querschnittsansicht eines Beispiels aus einer Vielzahl von fertiggestellten nicht-leitfähigen Abdeckungen 302 mit angebrachten leitfähigen Schichten 304. In einem Beispiel kommt ein zwischen Abdeckungen 302 angewandtes Vakuum zur Anwendung, um das leitfähige Band 312 auf nicht-leitfähige Abdeckungen 302 hin tiefzuziehen. Das leitfähige Band zwischen nicht-leitfähigen Abdeckungen 302 wird dann entfernt. Jede Abdeckung 302 mit einer leitfähigen Schicht 304 kann dann an einen MEMS-Chip 102, Durchkontaktierungselement 106 und Einkapselungsmaterial 108, wie zuvor beschrieben und mit Bezug auf 8 veranschaulicht, angebracht werden.

Claims

Halbleitervorrichtung, umfassend: einen mikroelektromechanischen System (MEMS) -Chip (102) ; ein den MEMS-Chip (102) seitlich umgebendes Einkapselungsmaterial (108); ein sich durch das Einkapselungsmaterial (108) hindurch erstreckendes Durchkontaktierungselement (106); eine nicht-leitfähige Abdeckung (116, 202, 302) über dem MEMS-Chip (102), wobei die Abdeckung (116, 202, 302) einen Hohlraum (117) definiert; und eine leitfähige Schicht (112a, 112b, 204, 304) über dem MEMS-Chip (102) und dem Einkapselungsmaterial (108), wobei die leitfähige Schicht (112a, 112b, 204, 304) mit dem Durchkontaktierungselement (106) elektrisch gekoppelt ist, wobei die leitfähige Schicht (112a, 112b, 112b, 204, 304) an dem Durchkontaktierungselement (106), dem Einkapselungsmaterial (108) und dem MEMS-Chip (102) angebracht ist.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die leitfähige Schicht (112a) eine Öffnung (113a) über einer Membran (103) des MEMS-Chips (102) umfasst.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die leitfähige Schicht (112b) eine Vielzahl von Öffnungen (113b) über einer Membran (103) des MEMS-Chips (102) umfasst.
Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die leitfähige Schicht (112a, 112b, 204) an eine innere Oberfläche der Abdeckung (116, 202) angebracht ist.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Abdeckung (202) ein Durchgangsloch (203) umfasst, und wobei sich die leitfähige Schicht (204) über dem Durchgangsloch (203) erstreckt.
Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die leitfähige Schicht (304) an einer äußeren Oberfläche der Abdeckung (302) angebracht ist.
Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die leitfähige Schicht (112a, 112b, 112b, 204, 304) ein leitfähiges Band umfasst.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, ferner einen Integrierte-Schaltungs-Chip (104) umfassend; wobei der MEMS-Chip (102) eine Membran (103) umfasst; das Einkapselungsmaterial (108), seitlich den MEMS-Chip (102) und den Integrierte-Schaltungs-Chip (104) umgibt; die nicht-leitfähige Abdeckung (116, 202, 302) sich über dem MEMS-Chip (102) und dem Integrierte-Schaltungs-Chip (104) erstreckt; und die leitfähige Schicht (112a, 112b, 204, 304) sich auch über dem Integrierte-Schaltungs-Chip (104) erstreckt.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, wobei die leitfähige Schicht (112a, 112b, 204, 304) für eine elektromagnetische Abschirmung für den MEMS-Chip (102) sorgt.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, ferner umfassend: eine Umverteilungsschicht (110), die mit dem MEMS-Chip (102), dem Integrierte-Schaltungs-Chip (104) und dem Durchkontaktierungselement (106) elektrisch gekoppelt ist.
Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die nicht-leitfähige Abdeckung (116, 202, 302) ein Einkapselungsmaterial umfasst.
Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei der MEMS-Chip (102) ein Mikrophon umfasst.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 12, wobei der Hohlraum (117) ein hinteres Volumen für das Mikrophon bereitstellt.
Verfahren für das Herstellen einer Halbleitervorrichtung, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Einkapseln eines mikroelektromechanischen System (MEMS) -Chips (102) und eines Durchkontaktierungselements (106) mit einem Einkapselungsmaterial (108); elektrisches Koppeln einer leitfähigen Schicht (112a, 112b, 204, 304) mit dem Durchkontaktierungselement (106), wobei die leitfähige Schicht (112a, 112b, 204, 304) den MEMS-Chip (102) elektromagnetisch abschirmt; Anbringen einer nicht-leitfähigen Abdeckung (116, 202, 302) über dem MEMS-Chip (102); und Anbringen der leitfähigen Schicht (112a, 112b, 204, 304) an den MEMS-Chip (102) und das Einkapselungsmaterial (108), wobei die leitfähige Schicht (112a, 112b, 204, 304) zumindest eine Öffnung (113a) über einer Membran (103) des MEMS-Chips (102) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 14, ferner umfassend: Anbringen der leitfähigen Schicht (112a, 112b, 204, 304) an die nicht-leitfähige Abdeckung (116, 202, 302), bevor die Abdeckung (116, 202, 302) über dem MEMS-Chip (102) angebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Anbringen der leitfähigen Schicht (112a, 112b, 204) an die nicht-leitfähige Abdeckung (116, 202) das Anbringen der leitfähigen Schicht (112a, 112b, 204) an eine innere Oberfläche der nicht-leitfähigen Abdeckung (116, 202) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, wobei das Anbringen der leitfähigen Schicht (304) an die nicht-leitfähige Abdeckung (302) das Anbringen der leitfähigen Schicht (304) an eine äußere Oberfläche der nicht-leitfähigen Abdeckung (302) umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei das Anbringen der leitfähigen Schicht (112a, 112b, 204, 304) an die nicht-leitfähige Abdeckung (116, 202, 302) ein Tiefziehen eines leitfähigen Bandes über der nicht-leitfähigen Abdeckung (116, 202, 302) umfasst.