電氣裝置及其制造方法與流程
本公開大體上涉及一種電氣裝置及其制造方法。更明確地說，本公開涉及一種包含膜的電氣裝置及其制造方法。
背景技術：
在一些電氣裝置(例如批量聲波(baw)濾波器、微電機械系統(mems)等)中，在裸片的中間需要膜(例如諧振器膜)或薄膜。為了避免不利地影響電氣裝置的性能，膜應從任何其它物理隔離(例如需要用于所述膜的間隙)。然而，這將增加電氣裝置的大小(例如面積和/或厚度)。
技術實現要素：
在一或多個實施例中，一種電氣裝置包含電子組件、膜和蓋。所述電子組件具有第一表面和與所述第一表面相對的第二表面。所述電子組件具有腔，其從所述電子組件的所述第一表面延伸到所述電子組件中。所述膜安置于所述電子組件的所述腔內。所述蓋安置于所述電子組件的所述第一表面上。
在一或多個實施例中，一種電氣裝置包含電子組件和膜。所述電子組件具有第一表面和與所述第一表面相對的第二表面。所述電子組件具有腔，其從所述電子組件的所述第一表面延伸到所述電子組件中。所述膜安置于所述電子組件的所述腔內。所述膜具有物理上從所述電子組件隔離的共振部分，以及電連接到所述電子組件的電極。
在一或多個實施例中，一種形成電氣裝置的方法包含：提供具有多個裸片的第一晶片，每一裸片具有多個導電墊、腔以及在所述腔內的膜；提供具有多個孔的第二晶片；以及將所述第一晶片附接到所述第二晶片，使得所述第一晶片的所述導電墊從所述第二晶片的所述孔暴露。
附圖說明
當結合附圖閱讀時，從以下詳細描述最好地理解本公開的各方面。注意，各種特征可能未按比例繪制，且各種特征的尺寸可出于論述的清楚起見而任意增大或減小。
圖1a說明根據本公開的一些實施例的電氣裝置的橫截面圖；
圖1b說明根據本公開的一些實施例的電氣裝置的橫截面視圖；
圖2說明根據本公開的一些實施例的電氣裝置的橫截面圖；
圖3說明根據本公開的一些實施例的電氣裝置的橫截面圖；
圖4說明根據本公開的一些實施例的電氣裝置的橫截面圖；
圖5說明根據本公開的一些實施例的用于制造電氣裝置的方法的流程圖；
圖6a、圖6b、圖6c和圖6d說明根據本公開的一些實施例的用于制造電子裝置的方法；
圖7說明根據本公開的一些實施例的電氣裝置的橫截面圖；以及
圖8a、圖8b、圖8c、圖8d和圖8e說明根據本公開的一些實施例的用于制造電氣裝置的方法。
貫穿圖式和詳細描述使用共同參考編號來指示相同或相似元件。根據以下結合附圖進行的詳細描述，本公開將更清楚。
具體實施方式
在下文詳細論述本公開的各實施例的結構、制造和使用。然而，應了解，各實施例闡述可在廣泛多種具體上下文中體現的許多適用的概念。應理解，以下公開內容提供實施各種實施例的不同特征的許多不同實施例或實例。下文出于論述的目的描述組件和布置的具體實例。當然，這些只是實例且無意為限制性的。
下文使用特定語言來公開圖中所說明的實施例或實例。然而，將理解，所述實施例或實例無意是限制性的。如相關領域普通技術人員通常將想到，所公開的實施例的任何更改和修改以及本文獻中所公開的原理的任何進一步應用屬于本公開的范圍。
另外，本公開可在各種實例中重復參考編號和/或字母。此重復是出于簡化和清晰的目的，且本身并不規定所論述的各種實施例和/或配置之間的關系。
圖1a說明根據本公開的一些實施例的電氣裝置1a的橫截面圖。電氣裝置1a包含襯底10、裸片/芯片11和金屬蓋12。圖1b說明根據本公開的一些實施例的電氣裝置1b的橫截面圖。圖1b中的電氣裝置1b類似于圖1a中的電氣裝置，不同之處在于圖1a中的裸片11通過倒裝芯片技術連接到襯底10，而圖1b中的裸片11通過線接合技術連接到襯底10。
在一些實施例中，如圖1a所示，裸片11通過通孔11v(例如穿硅通孔(tsv))電連接到焊料球，且所述焊料球電連接到襯底10。圖1a和1b中的裸片11包含膜11m(或薄膜)。在一些實施例中，膜11m可用于baw諧振器濾波器或mems，以從環境接收或檢測至少一個物理信號(例如聲音、壓力、溫度、濕度、氣體等)。
金屬蓋12安置于襯底10上，以覆蓋裸片11且防止膜11m與其它物體接觸。如圖1a和1b所示，歸因于襯底10的厚度h、蓋12的厚度t和高度j、蓋12和襯底10之間的距離ⅰ以及蓋和裸片11之間的距離r，圖1a和1b中的電氣裝置1a和1b中的每一者的大小相對較大，這將妨礙電氣裝置1a和1b的小型化。另外，蓋12和導電通孔11v將增加電氣裝置1a和1b的制造成本。此外，克服電氣裝置1a和1b的以下問題也具有挑戰性：蓋附著的工作除氣、焊料附著工藝的焊劑污染、薄壓電材料上的焊料附著工藝的高應力、歸因于大量的空氣滯留在蓋內部-回焊工藝期間的膨脹而導致的爆米花問題。
圖2說明根據本公開的一些實施例的電氣裝置2的橫截面圖。電氣裝置2包含電子組件20、膜21(或薄膜)、蓋22和電觸點23。
電子組件20可為裸片或芯片。電子組件20包含半導體襯底(si或sic)、陶瓷襯底或玻璃襯底、一或多個集成電路裝置以及其中的一或多個上覆互連結構。所述集成電路裝置可包含有源裝置，例如晶體管和/或無源裝置，例如電阻器、電容器、電感器或其組合。電子組件20具有表面201(例如有源表面)和與表面201相對的表面202(例如后表面)。電子組件20可包含腔20c，其從電子組件20的表面201延伸到電子組件20中。腔20c被布置成容納膜21，允許膜21在腔20c內共振。腔20c被布置成保護膜21，來使膜21從電子組件20外部的環境隔離。電子組件20可包含電子組件20的表面201上的一或多個導電墊20p，以提供電連接。在一些實施例中，電子組件20的厚度從約200微米(μm)到約500μm。
膜21安置于電子組件20的腔20c內，且可橫跨電子組件20的腔20c。在一些實施例中，膜21通過電連接來電連接到電子組件20的導電墊20p。舉例來說，如圖2中所示，膜21可包含從電子組件20隔離的共振部分，以及電連接到電子組件20的導電墊20p的電極21a和21b。在一些實施例中，膜21可用作baw濾波器的諧振器。在一些實施例中，膜21可用于mems裝置，其經配置以從環境接收或檢測至少一個物理信號(例如聲音、壓力、溫度、濕度、氣體等)。在一些實施例中，mems裝置可為例如壓力傳感器、麥克風、氣壓計、溫度計、濕度計、氣體檢測器等。舉例來說，膜21包含壓電材料，以在變形或按壓時，產生電極21a和電極21b上的電壓或電位差。在一些實施例中，膜21包含致動器，其經配置以在施加外部電場時物理上改變形狀或振動。在一些實施例中，膜21包含鋯鈦酸鉛(pzt)。在一些實施例中，膜21的厚度在從約50μm到約100μm的范圍內。
蓋22安置于電子組件20的表面201上。在一些實施例中，蓋22通過粘合層(例如共價鍵合、金屬接合(例如ausn)膠水或帶，圖中未示出)附接到電子組件20。蓋22包含一或多個腔22c以使導電墊20p暴露。在一些實施例中，蓋22由硅或玻璃形成或包含硅或玻璃。如果膜21用于光感測，那么蓋22可包含玻璃，否則，蓋22可包含硅以避免蓋22與電子組件20之間的熱膨脹系數(cte)失配。在一些實施例中，蓋22的厚度在從約200μm到約400μm的范圍內。
電觸點23安置于蓋22的腔22c內，且電連接到導電墊20p。電觸點23的部分(例如下部部分)從蓋22暴露，以為電子組件20提供電連接。在一些實施例中，電觸點23是焊料球、銅柱或用于提供電連接的任何其它合適元件。
根據圖2中的實施例，由于膜21安置于電子組件20的腔20c內，且由電子組件20和蓋22覆蓋，膜21可受電子組件20和蓋22保護，而不添加進一步的金屬蓋。因此，可解決或減輕圖1a和圖1b中的電氣裝置1a和1b所遇到的問題。舉例來說，由于不需要進一步的金屬蓋，可減小圖2中的電氣裝置2的大小(厚度或面積)。舉例來說，由于不需要通孔穿透電子組件20來電連接到電觸點23，因此可降低制造成本。
圖3說明根據本公開的一些實施例的電氣裝置3的橫截面圖。圖3中的電氣裝置3類似于圖2中的電氣裝置2，不同之處在于在圖2中，膜21(即，電極21a和21b)與導電墊20p直接連接，而在圖3中，膜21(即，電極21a和21b)可通過連接結構20p1(例如導電通孔、再分布層(rdl)等)連接到導電墊20p。
圖4說明根據本公開的一些實施例的電氣裝置4的橫截面圖。圖4中的電氣裝置4類似于圖2中的電氣裝置2，不同之處在于在圖4中，電子組件20進一步包含圍欄結構20f。圍欄結構20f界定多個開口20fh。因此，膜21的一部分由圍欄結構20f覆蓋，而膜21的另一部分從開口20fh暴露。
圖5說明根據本公開的一些實施例的用于制造電氣裝置的方法的流程圖。圖6a、圖6b、圖6c和圖6d說明根據本公開的一些實施例的用于制造電氣裝置的方法，如圖5的流程圖的操作(或圖5的流程圖中的操作的一部分)中所示。在一些實施例中，圖5、圖6a、圖6b、圖6c和圖6d中的方法可用以制造圖2、圖3或圖4中的電氣裝置2、3或4。
參看操作s51，提供如圖6a所示的晶片60。在一些實施例中，晶片60可為si晶片或sic晶片。晶片60可包含多個電子組件(或裸片)，包含圖2、圖3或圖4中的電子組件20。舉例來說，晶片60的每一電子組件可包含腔來容納膜，這允許膜在腔內共振。舉例來說，晶片60可包含多個導電墊(或裸片墊)，以及環繞晶片60的腔的金屬環。在一些實施例中，金屬環由低熔點金屬或共晶金屬形成。
參看操作s52，提供如圖6b所示的晶片61。在一些實施例中，晶片61可為si晶片或玻璃晶片。如圖6b中所示，晶片61可包含多個孔61h。
參看操作s53，如圖6c所示，晶片60通過例如粘合層(例如共價鍵合、金屬接合(例如ausn)膠水或帶，圖中未示出)附接到晶片61。在一些實施例中，晶片61的孔61h使晶片61的裸片墊暴露。在一些實施例中，晶片60與晶片61對準，以使金屬達到共晶溫度來在晶片60的腔周圍形成氣密密封件。
在其它實施例中，提供具有聚合物粘合涂層的晶片61來粘附到晶片60。可在層壓晶片60和晶片61之后形成晶片61的孔61h，但將形成為僅暴露晶片60上的導電墊。
參看操作s54，可進行固化或回焊工藝。在一些實施例中，取決于不同設計要求，可省略操作s54。
參看操作s55，電觸點62(例如焊料球)形成于晶片61的孔61h內，以形成如圖6d所示的結構。舉例來說，電觸點62可通過晶片級球丟棄、絲網印刷、電鍍或任何其它合適的工藝來形成。
參看操作s56，裸片標記可形成于晶片60的后側上。在一些實施例中，取決于不同設計要求，可省略操作s54。參看操作s57，通過例如使用機械鋸割或激光鋸割來執行晶片堆疊分離。參看操作s58，進行裸片/包裝標記。在一些實施例中，取決于不同設計要求，可省略操作s54。參看操作s59，進行單分來將晶片分成個別裸片/包裝。
與用于形成電氣裝置1a和1b的操作相比，如圖5、圖6a、圖6b、圖6c和圖6d中所說明的操作至少包含以下優點：保護傳感器區域(例如圖2、3或4中的膜21所位于的空間)在用于形成電觸點的工藝(例如球附著工藝)期間免于污染(例如焊劑、水洗液等)；實現球丟棄的固定位置(控制焊料球的位置)；以及在真空中執行層壓工藝來為傳感器區域形成密閉式空間。此外，如果不需要密閉式空間，那么可為晶片61形成孔，以允許空氣在回焊操作期間排出(例如釋放氣體)。
圖7說明根據本公開的一些實施例的電氣裝置7的橫截面圖。圖7中的電氣裝置7類似于圖3中的電氣裝置3，且其間的差異描述如下。
在一些實施例中，電氣裝置7包含安置于電子組件20的表面201上的蓋72。蓋72由光致抗蝕劑(例如光可成像光致抗蝕劑)形成或包含光致抗蝕劑。蓋72包含充滿晶種層73s和導電柱73的一或多個開口。晶種層73s安置于由蓋72界定的腔的側壁上以及導電墊20p上。導電柱73安置于由蓋72界定的腔內以及晶種層73s上。在一些實施例中，晶種層73s包含鈦(ti)和/或銅(cu)。在一些實施例中，導電柱73可包含cu、金(au)、銀(ag)或其合金。在一些實施例中，勢壘層和焊料層可安置于導電柱73的背對電子組件20的表面上。
與玻璃或硅蓋的使用相比，使用光致抗蝕劑作為蓋72可具有較好的對準以及較小的厚度。另外，與焊料球相比，導電柱73可更緊地連接到蓋72和導電墊20p，這可避免球丟棄問題。
圖8a、圖8b、圖8c、圖8d和圖8e說明根據本公開的一些實施例的用于制造電氣裝置的方法。在一些實施例中，圖8a、圖8b、圖8c、圖8d和圖8e中說明的方法可用以制造如圖7所示的電氣裝置。
參看圖8a，提供如圖7所示的電子組件20或包含如圖7所示的電子組件20的晶片。光致抗蝕劑72'安置于電子組件20的表面201(即，有源表面)上。光致抗蝕劑72'可包含一或多個開口或腔72c，以使電子組件20的表面201上的導電墊20p暴露。
參看圖8b，晶種層73s形成于光致抗蝕劑72'的背對電子組件20的表面上，腔72c的側壁和導電墊20p從光致抗蝕劑72'暴露。在一些實施例中，可通過濺鍍或其它合適的工藝來形成晶種層73s。
參看圖8c，光致抗蝕劑72”安置于光致抗蝕劑72'上。在一些實施例中，光致抗蝕劑72”和光致抗蝕劑72'可包含相同或不同的材料，取決于不同設計要求。光致抗蝕劑72”可包含一或多個開口或腔72c'，其對應于由光致抗蝕劑72'界定的腔72c。舉例來說，腔72c'使腔72c以及晶種層73s的從腔72c暴露的部分暴露。在一些實施例中，腔72c'的寬度大體上與腔72c相同。
參看圖8d，導電柱73形成于腔72c和72c'內以及晶種層73s上。在一些實施例中，可例如通過電鍍或任何其它合適的工藝來形成導電柱73。在一些實施例中，勢壘層和/或焊料層可形成于導電柱73上。
參看圖8e，去除光致抗蝕劑72”。接著去除晶種層73的一部分以形成如圖7所示的電氣裝置7。在一些實施例中，可通過例如蝕刻或任何其它合適的工藝來去除晶種層73。在一些實施例中，如果勢壘層和焊料層在圖8d中說明的操作期間形成于導電柱73上，那么可在晶種層73的去除之后進行回焊操作，以增加焊料層的平面度。
如本文中所使用，術語“大致”、“實質上”、“實質”以及“約”用以描述和考慮較小變化。當與事件或情形結合使用時，所述術語可指其中事件或情形明確發生的情況以及其中事件或情形極接近于發生的情況。舉例來說，當結合數值使用時，術語可指代小于或等于所述數值的±10％的變化范圍，例如小于或等于±5％、小于或等于±4％、小于或等于±3％、小于或等于±2％、小于或等于±1％、小于或等于±0.5％、小于或等于±0.1％、或小于或等于±0.05％。舉例來說，如果兩個數值之間的差小于或等于所述值的平均值的±10％(例如小于或等于±5％、小于或等于±4％、小于或等于±3％、小于或等于±2％、小于或等于±1％、小于或等于±0.5％、小于或等于±0.1％、或小于或等于±0.05％)，那么可認為所述兩個數值“基本上”相同或相等。舉例來說，“基本上”平行可能是指相對于0°的小于或等于±10°的角度變化范圍，例如小于或等于±5°、小于或等于±4°、小于或等于±3°、小于或等于±2°、小于或等于±1°、小于或等于±0.5°、小于或等于±0.1°、或小于或等于±0.05°。舉例來說，“基本上”垂直可指相對于90°的小于或等于±10°(例如小于或等于±5°、小于或等于±4°、小于或等于±3°、小于或等于±2°、小于或等于±1°、小于或等于±0.5°、小于或等于±0.1°、或小于或等于±0.05°)的角度變化范圍。
如果兩個表面之間的位移不超過5μm、不超過2μm、不超過1μm或不超過0.5μm，那么可認為所述兩個表面是共面的或大體上共面。
如本文所使用，術語“導電(conductive)”、“導電(electricallyconductive)”和“電導率”指代傳遞電流的能力。導電材料通常指示對電流流動呈現極少或零對抗的那些材料。電導率的一個量度是西門子每米(s/m)。通常，導電材料是電導率大于約104s/m(例如至少105s/m或至少106s/m)的一種材料。材料的電導率有時可隨溫度變化。除非另外規定，否則在室溫下測量材料的導電性。
如本文中所使用，除非上下文另外明確規定，否則單數術語“一(a/an)”和“所述”可包含多個指示物。在一些實施例的描述中，提供于另一組件“上”或“上方”的組件可涵蓋前一組件直接在后一組件上(例如，與后一組件物理接觸)的情況，以及一或多個中間組件位于前一組件與后一組件之間的情況。
盡管已參考本公開的特定實施例描述并說明了本公開，但這些描述和說明并不限制本公開。所屬領域的技術人員可清晰地理解，在不脫離如由所附權利要求書定義的本發明的真實精神和范圍的情況下，可進行各種改變，且可在實施例內取代等效組件。圖解可能未必按比例繪制。歸因于制造工藝等中的變量，本公開中的藝術再現與實際設備之間可存在區別。可存在并未特定說明的本公開的其它實施例。應將說明書和圖式視為說明性的，而非限制性的。可進行修改，以使特定情形、材料、物質組成、方法或工藝適應于本發明的目標、精神以及范圍。所有此類修改既定在所附權利要求書的范圍內。雖然已參考按特定次序執行的特定操作描述了本文中所公開的方法，但應理解，可在不脫離本公開的教示的情況下組合、細分或重新排序這些操作以形成等效方法。因此，除非本文中特別指示，否則操作的次序和分組并非本發明的限制。
技術特征：
1.一種電氣裝置，其包括：
電子組件，其具有第一表面以及與所述第一表面相對的第二表面，所述電子組件具有從所述電子組件的所述第一表面延伸到所述電子組件中的腔；
膜，其安置于所述電子組件的所述腔內；以及
蓋，其安置于所述電子組件的所述第一表面上。
2.根據權利要求1所述的電氣裝置，其中所述腔由所述電子組件和所述蓋密封。
3.根據權利要求1所述的電氣裝置，其中所述膜包括：
共振部分，其從所述電子組件隔離；以及
兩個電極，其電連接到所述電子組件的導電墊。
4.根據權利要求3所述的電氣裝置，其中所述蓋包括開口來使所述導電墊暴露。
5.根據權利要求4所述的電氣裝置，其進一步包括安置于所述開口內并與所述導電墊接觸的電觸點。
6.根據權利要求5所述的電氣裝置，其進一步包括晶種層，所述晶種層安置于所述開口的側壁與所述電觸點之間，以及所述導電墊與所述電觸點之間。
7.根據權利要求1所述的電氣裝置，其中所述電子組件包含硅、玻璃或陶瓷。
8.根據權利要求1所述的電氣裝置，其中所述蓋包含硅、玻璃或光致抗蝕劑。
9.根據權利要求1所述的電氣裝置，其中所述電子組件包括在大體上垂直于所述膜的方向上延伸的圍欄結構，且所述圍欄結構覆蓋所述膜的一部分。
10.一種電氣裝置，其包括：
電子組件，其具有第一表面以及與所述第一表面相對的第二表面，所述電子組件具有從所述電子組件的所述第一表面延伸到所述電子組件中的腔；以及
膜，其安置于所述電子組件的所述腔內，
其中所述膜包括物理上從所述電子組件隔離的共振部分以及電連接到所述電子組件的電極。
11.根據權利要求10所述的電氣裝置，其進一步包括蓋，所述蓋安置于所述電子組件的所述第一表面上以密封所述腔。
12.根據權利要求11所述的電氣裝置，其中所述蓋包含硅、玻璃或光致抗蝕劑。
13.根據權利要求10所述的電氣裝置，其中
所述電子組件包括電連接到所述膜的所述電極的導電墊；以及
所述蓋包括開口來使所述導電墊暴露。
14.根據權利要求13所述的電氣裝置，其進一步包括安置于所述開口內并與所述導電墊接觸的電觸點。
15.根據權利要求14所述的電氣裝置，其進一步包括晶種層，所述晶種層安置于所述開口的側壁與所述電觸點之間，以及所述導電墊與所述電觸點之間。
16.根據權利要求10所述的電氣裝置，其中所述電子組件包含硅、玻璃或陶瓷。
17.根據權利要求10所述的電氣裝置，其中所述電子組件包括在大體上垂直于所述膜的方向上延伸的圍欄結構，且所述圍欄結構覆蓋所述膜的一部分。
18.一種形成電氣裝置的方法，所述方法包括
提供具有多個裸片的第一晶片，每一裸片具有多個導電墊、腔以及在所述腔內的膜；
提供具有多個孔的第二晶片；以及
將所述第一晶片附接到所述第二晶片，使得所述第一晶片的所述導電墊從所述第二晶片的所述孔暴露。
19.根據權利要求18所述的方法，其進一步包括在所述孔內形成電觸點，以與從所述孔暴露的所述導電墊接觸。
20.根據權利要求18所述的方法，其中所述第二晶片是硅晶片或玻璃晶片。
技術總結
一種電氣裝置包含電子組件、膜和蓋。所述電子組件具有第一表面和與所述第一表面相對的第二表面。所述電子組件具有腔，其從所述電子組件的所述第一表面延伸到所述電子組件中。所述膜安置于所述電子組件的所述腔內。所述蓋安置于所述電子組件的所述第一表面上。
