[发明专利]具有传感器的晶片级芯片尺寸封装件

说明书

本公开涉及在衬底(例如，专用集成电路裸片(ASIC)、集成电路、或者具有有源电路的某些其他类型的裸片)上具有传感器裸片并且被包封在模塑料中的封装件(例如，芯片尺寸封装件、晶片级芯片尺寸封装件(WLCSP)或者包含传感器裸片的封装件)。传感器裸片包括感测部件，感测部件与延伸穿过衬底的位于中心的开口对准。位于中心的开口在衬底的非有源部分处延伸穿过衬底。位于中心的开口将传感器裸片的感测部件暴露于封装件外部的外部环境。

技术领域

本公开涉及包括传感器裸片和集成电路裸片的封装件。

背景技术

通常，半导体器件封装件(诸如，芯片尺寸封装件或者晶片级芯片尺寸封装件(WLCSP)包含裸片，诸如被配置为检测封装件外部的外部环境的任何量或质量的传感器。例如，半导体器件封装件可以检测封装件外部的外部环境的光、温度、声音、压力、振动或任何其他量或质量。

将裸片(诸如印刷电路板(PCB)或专用集成电路(ASIC)裸片)堆叠在衬底顶部上，会导致封装件体积相对较大。随着对更小封装件的需求增加，同时以具有成本效益的制造方式保持封装件的功能，制造商不断致力于减小半导体器件封装件的尺寸、轮廓和厚度。

在具有传感器裸片的常规半导体器件封装件中，盖通常通过粘合剂而被耦合到衬底来覆盖和保护传感器裸片。盖显著增加了这些常规半导体器件封装件的整体轮廓、尺寸和厚度。例如，常规半导体器件封装件的整体厚度通常为800μm至1500μm。

附加地，常规半导体器件封装件的盖、粘合剂、衬底和传感器裸片具有不同的热膨胀系数(CTE)。CTE的这些差异导致盖、粘合剂、衬底和传感器裸片在暴露于温度变化时膨胀和收缩不同的量，从而可能导致这些部件破裂和故障。该膨胀和收缩可能导致将盖耦合到衬底的粘合剂破裂，从而可能导致完全故障，诸如盖从常规半导体器件封装件断裂。该盖的断裂导致常规半导体封装件不再可用和有用。

类似地，当运送或移动这些常规半导体器件封装件时，如果由于气隙、气泡或其他制造缺陷而使得粘合剂没有被正确地耦合在盖与衬底之间，则盖可能由于振动应力、在这些常规半导体器件封装件的运输过程中断裂。

此外，在常规半导体器件封装件中，如果传感器裸片是以上列出的上述类型的传感器之一，则盖通常包括开口来将传感器裸片暴露于外部环境。再次通过利用盖来保护传感器裸片并且将传感器裸片暴露于外部环境，盖增加了半导体器件封装件的轮廓、尺寸和厚度。

发明内容

本公开的实施例克服了与利用上述盖的半导体器件封装件相关联的重大挑战。一个重大挑战是降低半导体器件封装件在暴露于由于半导体器件封装件的各种材料的热膨胀系数(CTE)不同而导致的温度变化时发生故障的可能性。

本公开涉及半导体器件封装件的各种实施例，半导体器件封装件包括传感器裸片，传感器裸片具有在衬底上的感测部件，衬底是集成电路裸片，集成电路裸片包括位于中心并且延伸穿过集成电路裸片的开口。

在一个实施例中，感测部件与延伸穿过衬底的位于中心的开口对准。传感器裸片通过在传感器裸片上的接触垫与衬底上的接触垫之间耦合的多个第一导电结构而被耦合到衬底的表面。传感器裸片通过传感器裸片的环形接触垫上的第二导电结构而被进一步耦合到衬底的表面。第二导电结构和环形接触垫包围衬底中的开口和传感器裸片的感测部件。

在一个实施例中，制造第二导电结构的方法在传感器裸片的环形接触垫上形成。第二导电结构然后回流，以耦合在环形接触垫与衬底之间。模塑料(molding compound)层被形成在衬底上，以包围传感器裸片。然而，第二导电结构阻止模塑料到达或填充衬底的开口，或覆盖感测部件。换言之，第二导电结构在模塑料层被形成时，充当用于保护开口和感测部件的坝或边界。