[发明专利]MEMS装置组件及其封装方法

说明书

技术领域

本发明一般地涉及微机电系统(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

微机电系统(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，例如汽车安全气囊系统、汽车中的控制应用、导航、显示系统、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系统(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系统(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系统(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。