[发明专利]具有机械熔丝的半导体封装

说明书

技术领域

本发明的实施例是在半导体封装、并且特别是在具有机械熔丝的半导体封装的领域中。

背景技术

今天的消费性电子器件市场经常需求要求非常错综复杂电路的复杂功能。随同进展的每一代，缩放到越来越小的基本构建块（例如，晶体管）已经使得能够将甚至更错综复杂的电路合并在单个裸片上。半导体封装被用于保护集成电路（IC）芯片或裸片，并且还为裸片提供至外部电路的电接口。随同针对更小电子设备的日益增加的需求，半导体封装被设计为甚至更紧凑并且必须支持更大的电路密度。例如，一些半导体封装现在使用无芯（coreless）衬底，其不包括通常发现于常规衬底中的厚树脂芯层。此外，对于更高性能设备的需求造成对于改进的半导体封装（其使得能够实现与随后的组装处理兼容的薄封装轮廓和低总体翘曲）的需要。

此外，对于过去的几年而言，微机电系统（MEMS）结构已经在消费性产品中扮演日益重要的角色。例如，MEMS设备（诸如传感器、致动器和镜）可以被发现于范围从车辆中的气囊触发器到视觉艺术产业中的显示器的产品中。随着这些技术成熟，在MEMS结构的精度和功能性上的需求已经逐步提高。例如，优化的性能可能取决于用以精细调谐这些MEMS结构的各种组件的特性的能力。此外，对于MEMS设备的性能的一致性要求（设备内和设备到设备这两者）经常指示用于制备这样的MEMS设备的过程需要是极度复杂的。

尽管封装缩放典型地被视为大小上的缩减，但是在给定空间中的功能性的添加也被考虑。然而，结构问题可能在尝试封装也被容纳在封装中的具有附加功能性的半导体裸片时出现。例如，添加所封装的MEMS设备可以添加功能性，但是半导体封装中一直减小的空间可用性可能对添加这样的功能性提供障碍。

附图说明

图1A-1C图解依照本发明的实施例的具有机械熔丝（m-FUSE）的悬臂MEMS设备的平面视图以及随后的悬臂的熔断。

图2图解依照本发明的实施例的具有被包括于其中的机械熔丝的各种单夹持悬臂或双夹持梁MEMS结构（a-g）。

图3A-3C图解依照本发明的实施例的具有五个熔丝/熔丝对的MEMS设备，以及对应的谐振频率绘图和弹簧常数绘图。

图4A（示出为4A-1，4A-2和4A-3）和图4B（示出为4B-1，4B-2和4B-3）描绘得自针对依照本发明的实施例的MEMS设备的ANSYS有限元机械模拟的结果，所述MEMS设备分别具有5微米和2微米的相关联的熔丝宽度。

图5A和图5B描绘得自针对依照本发明的实施例的MEMS设备的ANSYS有限元热模拟的结果，所述MEMS设备分别具有2微米和5微米的相关联的熔丝宽度。

图6A-6O图解依照本发明的实施例的制备具有m-FUSE的所封装MEMS设备的过程中的各种操作的横截面视图。

图7包括依照本发明的实施例的形成在无凸起（bumpless）构建层（BBUL）封装的层压层中的单夹持的悬臂结构的扫描电子显微镜（SEM）图像。

图8包括依照本发明的实施例的形成在BBUL层压层中的双夹持的梁结构的SEM图像。

图9是依照本发明的实施例的计算机系统的示意图。

具体实施方式

描述具有机械熔丝的半导体封装。在下面的描述中，阐述了很多具体细节（诸如封装架构），以便提供本发明的实施例的透彻理解。对于本领域技术人员来说将显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实施本发明的实施例。在其它实例中，没有详细描述众所周知的特征（诸如集成电路设计布局）以便不会不必要地模糊本发明的实施例。此外，要理解，各图中示出的各种实施例是说明性的表示并且未必是按比例绘出的。

在此描述的一个或多个实施例目的在于具有合并于其中的一个或多个微机电系统（MEMS）结构的半导体封装。在实施例中，一个或多个机械熔丝连同MEMS结构一起被包括在半导体封装中。可以通过将MEMS机械熔丝包括在封装构建层（诸如无凸起构建层（BBUL））中来执行弹簧常数和谐振调谐。MEMS结构可以包括但不限于致动器和传感器。