[发明专利]半导体封装的通孔结构的改进布置

说明书

技术领域

本发明的实施例是在半导体封装的领域中，并且特别地涉及具有微机电系统（MEMS）结构的半导体封装。

背景技术

当前的消费电子设备市场频繁地需要要求非常复杂的电路的复杂功能。缩小成越来越小的基本构造块（例如，晶体管）利用每个渐进式生成来允许在单个管芯上的甚至更复杂的电路的合并。半导体封装用于保护集成电路（IC）芯片或管芯，并且也向管芯提供到外部电路的电接口。随着更小的电子装置的增加需求，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。

此外，在过去若干年，微机电系统（MEMS）结构在消费产品中一直扮演着越来越重要的作用。例如，可以在产品（从车辆中的气囊触发器到视觉艺术产业中的显示器）中找到MEMS装置（例如，传感器、致动器以及镜子）。随着这些技术成熟，对于这样的MEMS结构的精度和功能性的需求已经逐步增加。此外，MEMS装置的性能的一致性要求（装置内部和装置到装置）通常规定用于制作这样的MEMS装置的工艺必须是非常复杂的。

虽然封装缩放通常被视为尺寸减小，但是也考虑在给定空间中的功能性的增加。然而，当尝试将具有附加的功能性的封装半导体管芯也放置在封装中时，可出现结构问题。例如，封装的MEMS装置的增加可增加功能性，但是不断减少的半导体封装中的空间可用性可对增加这样的功能性提供障碍。

在衬底封装内建技术来将单片MEMS构造为封装的一部分的追求中，特定的挑战是使用有源MEMS元件中的图案化的释放孔来各向同性地蚀刻出底层牺牲材料的能力。这是因为，不像硅MEMS，在有源MEMS装置和牺牲层的尺寸方面，封装的内建MEMS装置中的物理尺寸显著地更大。这些更大的尺寸趋于对应于释放蚀刻处理的边缘中的大幅减小。此外，释放蚀刻处理的困难通常由散布在一些商业膜产品的电介质材料中的填料的存在而加剧。

附图说明

在附图中以示例的方式（而不以限制的方式）来图示本发明的各实施例，并且其中：

图1A-图1H图示根据实施例的制作封装的MEMS装置的工艺的各种操作的截面图。

图2是图示根据实施例的包含通孔结构的布置的MEMS装置的元件的正视图。

图3是图示通孔结构的传统布置的布局图。

图4A-图4F是图示根据各实施例的通孔结构的相应布置的布局图。

图5是图示根据实施例的制作半导体封装的方法的元件的流程图。

图6是根据一个实施例的计算机系统的示意图。

具体实施方式

本文讨论的实施例以各种方式提供半导体封装中的第一表面来包含通孔结构的改进布置。通孔结构可提供改进的蚀刻来形成将MEMS装置的悬挂部分与底层分离（或以其它方式邻近于悬挂部分）的气隙。在一实施例中，第一表面包含多个边缘，每个边缘部分地定义在结构的第一表面与第二表面之间延伸的多个通孔的相应通孔。第一表面可包含多个臂部分，每个臂部分位于多个边缘的相应一对边缘邻近的边缘之间。第一表面还可包括多个节点部分，每个节点部分位于多个臂部分中的三个或者更多的相应接合处。对于每个节点部分，在节点部分处彼此连结的臂部分的相应总数可以是不同于四的数。备选地或此外，对于每个节点部分，在节点部分处彼此连结的两个臂部分可具有彼此倾斜的相应中线。

根据不同的实施例，可将封装的MEMS装置安置在各种封装选项的任何一个中。一个这样的选项是安置在由BBUL工艺形成的衬底中。例如，图1A-图1H图示根据说明性实施例的制作具有悬挂的梁结构的封装的MEMS装置的工艺中的各种操作的截面图。

参考图1A，描绘包含两个面板边102和102’的载体101的简化视图100a。可执行完全嵌入式工艺来分别在面板102/102’上封装管芯104/104’。作为示例，图1B描绘直到层2（L2）金属层定义的BBUL完全嵌入式管芯工艺的视图100b。BBUL是无凸点的处理器封装技术，因为它不使用通常小的焊料凸点来将硅管芯附连到处理器封装线。因为它在硅管芯周围生长或内建，所以它具有内建层。虽然某些实施例在这点上不受限，但是一些半导体封装现在使用无芯衬底（它不包含通常在传统衬底中发现的厚树脂芯层）。在一实施例中，作为BBUL工艺的一部分，使用半加成工艺（SAP）在半导体管芯104/104’的有效边上形成导电通孔和路由层来完成剩余层。