專利名稱：制造具有應(yīng)力消除層的傳感器裝置的方法
制造具有應(yīng)力消除層的傳感器裝置的方法
狀領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種用于制造具有緩沖層的傳感器裝置的方法。 背景絲
WO2006/114005描述了 一種》1^^*有 ^半"|^芯片上的敏感結(jié)構(gòu)的傳 感器裝置的方法。該裝置通過(guò)^it模塑法(transfer molding)進(jìn)行封裝。， 塑,過(guò)程中，模子的向內(nèi)延伸部^#^于傳感器的通道開(kāi)口，緩沖層iM 在向內(nèi)延伸部^^t感結(jié)構(gòu)之間的芯片上。緩沖^M^敏感結(jié)構(gòu)械向內(nèi)延伸 部分破壞并蹤鑄塑殼體時(shí)充當(dāng)密化

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的在于提^"種以下類型的方法，所^法進(jìn)一步簡(jiǎn)化制 itit程艦得能夠制造出精確的裝置。
該目的通ii^，JJNU的方法實(shí)現(xiàn)。相應(yīng)地，緩沖層MM于芯片上的 電路的半導(dǎo)沐電子元件的至少4分，特別是非幾性和/或有源電子元件的至少
"半*電子元件"是利用材料的^#^性的電子元件。特別地，這種元 件包括晶體管和《=^1管，以及^^T其它具有pn結(jié)或MIS或MOS結(jié)構(gòu)的元件。
"非線性，，電子元件是在fmx作^Hf下顯示出非線性電壓-電$; 性的元 件，例如J^l管或帯隙電路，例如，輛電阻器或?qū)Ь€: ^作是"非線性"電
子元件，狄因?yàn)樵趯?shí)際應(yīng)用中^|門"常工作*下具有線性特性。
"有源"電子元件是對(duì)于輸入信號(hào)顯示出增益(尤其是功率增益)的元件， 例械大器或晶體管。
這種非幾Ii^有源;Wt常主妙到芯片中的才;i^力的影響，即，例如
在應(yīng)變的情況下它們的電子掙I^tlt.通it^緩沖層至少部^tA它們，例
如由殼#芯片的不同熱膨脹系4^斤引起的這種應(yīng)變可城小。因此，緩沖層具有兩個(gè)功能。
一方面，在鑄塑殼體時(shí)，它作為對(duì)上ii^子 的突出部分的密封，并作為，使得不受模子的突出部分的影響。另一方面， 它作為集成電路的半"IM^元件的至少^分(尤其是非線性和/或有源元件的至 少"^分)與殼^t間的應(yīng)力消除層。
代#/捐單獨(dú)的應(yīng)力#^^1#^^^力#^^，本發(fā)明利用緩沖層 作為應(yīng)力#^并且也作為模塑過(guò)程中的#^和密封，這簡(jiǎn)化了制造ii^呈，同 時(shí)使得能夠制造出精確的裝置。
有利地，緩沖層可,狄于絲晶體管、^l管以A^i胃的帶隙電路。"帯隙 電路"是取決于芯片中所用的半"f^t料的帶隙而產(chǎn)生電壓的電路。這種電路的
典型例子;ii^電壓源柄顯度傳感器。


^^4權(quán)利要求和下面的說(shuō)明中描述了^W益的實(shí)施例，其中說(shuō)明書涉 及附圖。其中
圖1示出了在傳感器制itit程中的第一步(> ^口緩沖層之前)；
圖2示出了第二步(^^口緩沖^Jgr);
圖3示出了第三步(^沖層構(gòu)造^ )，
圖4示出了第四步(在晶片切割并將芯片;^a到引^^Ji^)，
圖5示出了第五步(在鑄塑之前)，
圖6示出了第六步(MJ^i子之后)，
圖7示出了絲電壓;^器桐^^1傳感器，以及
圖8為RC振蕩器。
下面，參照?qǐng)D1到6描述才M^本發(fā)明的制iiit程的實(shí)施例。 在第一步中，多^#感芯片被同時(shí)制^晶片l上。圖1詳細(xì)示出了# 芯片5。 ^N芯片可以是例如US6690569中描述的^1傳感器?；蚱淇梢允蔷?br> 有敏感結(jié)構(gòu)2和絲于其上的電子電路3的^r^y^型的傳感器。敏感結(jié)構(gòu)
2可以是例如^下層電極的濕度傳感器的聚^7膜，如US6690569所述。電 路3可以例如包^^^Uc器，^^Ult字轉(zhuǎn)換器和數(shù)字處理電子電路。進(jìn)一步，提供結(jié)合區(qū)4以將電路3連接到結(jié)合線。
在下一步中，緩沖層6^i口到晶片l上。有利地，緩沖層6為^ft繊 劑，例如美國(guó)MicroChem公司的SU-8。 ^^itiy^劑絲為緩沖層6具有 容易對(duì)其進(jìn)##7造的優(yōu)勢(shì)。
為了至少部分^MM^感結(jié)構(gòu)2的位置和結(jié)合區(qū)4的位置移,沖層6，如 圖3所示，通itt^對(duì)緩沖層6進(jìn)4沐l在切割晶片l前，可以^^亍^匕為 止的所有步驟。
，將晶片1切割成芯片5，并且將多個(gè)芯片5以已知的方i(^于引 ^f匡7上，如圖4所示。芯片5可以例如豐i^到引^f匡7。結(jié)合線8安絲結(jié) 合區(qū)4和引對(duì)匡7的引線7a之間。
在下一步中，引錄f匡7^i^包含蓋8和M9的才莫子中。模子P艮定出 將孚皮硬^##^真充的內(nèi)部空間10。蓋8具有延伸到內(nèi)部空間lO的部分ll。定 位部分ll并確定其尺寸，4吏得當(dāng)才莫子^^上時(shí)，它沿著^t感結(jié)構(gòu)2的周圍緊靠緩 沖層6，從而在敏感結(jié)構(gòu)2上形成密封腔12。
如圖5所示，可以^^I箔片輔助模塑i^呈。在該過(guò)程中，膜14^tE^^子 8， 9面向內(nèi)部空間10的"HS3!l的至少-"tp分上。膜14可以是例如厚度在50到 100戶之間的ETFE膜。這種膜的^it的例子是Nowofol, Siegsdorf (德國(guó)) 的Nowoflon ET6235J或日本Asahi Glass Co.的Fluon。該箔片4Mt^^^差， 減少模子的磨損并X^4^t過(guò)程4^使模子移除簡(jiǎn)化。翻以地，基底9可以由 ^fl箔片形成。合適的辦箔片例如為日本扭techi Chemicals的RM4100。
在下一步中，將硬4W"料引A^模子中以癡滿內(nèi)部空間10。
^N"料至少部分硬化以形i^A和/或包圍芯片5的封絲殼體16后，將 模子8， 9移除，從而形成圖6所示的實(shí)質(zhì)上完成了的^i:,可以看到， 形成了連^t感結(jié)構(gòu)2與^j:周邊的itii開(kāi)口 15,
#^本發(fā)明，緩沖層6被形成為使得它M電路3的^^電子元件的至
少^p分，以保護(hù)它們不受才;i^應(yīng)力(例如應(yīng)變)的影響。
為了M塑及^的i^呈中提供狄的^^保護(hù)，并且為了i^i^莫塑過(guò) 程中損害敏感結(jié)構(gòu)2， ^^層6具有下面的棒性是有利的
-它的高^(guò)該足以防0^14在模塑^中接觸敏感結(jié)構(gòu)2。有利地，緩沖 層6的高度為至少10戶。
7-它應(yīng)該有足夠彈性以^^莫塑雄中形成狄的密封并且能夠適應(yīng)外殼16 和電辭科芯片5之間的相對(duì)移動(dòng)。特別地，它應(yīng)該比絲的;^在半* 芯片上的^J^ (尤其是SiN和Si02)更有彈性。特別地，緩沖層6應(yīng)該絲 小于10Gpa的楊氏模量，這明顯小于SiN的楊氏模量(>150Gpa)和Si02的楊 ,量(>70Gpa)。
有利地，緩沖層6為(或包括)樹脂體系(例如環(huán)氧)，尤其;Ut可構(gòu)造樹 脂體系，使得它可以被簡(jiǎn)單地構(gòu)造。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，樹脂體系與經(jīng)常用于注模的半 科裝置封裝的材W調(diào)。
可選糾，緩沖層6還可以是或^^'hH^(比如^^)， ^ti^胺。 如^沖層6不Aitit皿劑，可以例如在它的頂部iM單獨(dú)的光致皿劑層， 然后可以對(duì)其進(jìn)^^J造，以形成用于lt^^斤需位置^^緩沖層的掩膜。
可選糾，緩沖層6也可以利用印刷^MUM^0，所述印刷^L^例:K織
印刷或絲網(wǎng)印刷，尤其錄沖層6為^^m時(shí)，^A如此。
正如所彬ij的，緩沖層6不僅傾于 塑過(guò)程中對(duì)部分11提供密封，它 還旨電路3的半導(dǎo)體電子元件的至少一^P分不^變影響。有利地，它被構(gòu) 柳吏得其實(shí)質(zhì)Jia^電路3的沐
i^l&于以下的魏，即 ^力強(qiáng)烈影響半科電子元##性，然而同 時(shí)，緩沖層6不僅可用作模子的部分ll的接)l^面，而JLii作為應(yīng)力消除層。
更有利地，緩沖層6"^X^下面的元件上
a)晶體管和/或^l管；
b雄擬電路，例: ^誠(chéng)大器，相對(duì)于數(shù)字電路，模擬電路>^5^應(yīng)變下 更容易紋絲性；
c) 振蕩器—尤其是其頻率由絲的元^Ht性決定的振蕩器，這例如是環(huán)形 振蕩器和RC振蕩器的情況，RC振蕩器的一個(gè)例子示于圖8中；
d) 帶隙電路，尤其^U^電壓;^器和溫度傳感I！-iUt為M電^^
生器和JSJL傳感器的帶隙電路的實(shí)施例在圖7中示出，械出VI處可獲得恒 定的基準(zhǔn)電壓，并JIJ渝出VI和V2之間的電壓差為溫度的量度。
權(quán)利要求
1.一種傳感器裝置的制造方法，所述傳感器裝置具有帶集成敏感結(jié)構(gòu)(2)和集成電路(3)的芯片(5)，并且其中所述電路(3)包括半導(dǎo)體電子元件，尤其是非線性和/或有源電子元件，所述方法包括以下步驟將圍繞所述敏感結(jié)構(gòu)(2)的緩沖層(6)集成到所述芯片(5)的表面上，提供模子(8，9)，所述模子(8，9)限定出內(nèi)部空間(10)并且具有延伸到所述內(nèi)部空間(10)內(nèi)的部分(11)，將所述芯片(5)放入所述模子(8，9)中，使得所述部分(11)緊靠所述緩沖層(6)，將硬化材料引入所述模子(8，9)中以在所述芯片(5)上鑄造殼體(10)，在所述材料至少部分地硬化后，移除所述部分(11)，由此形成延伸到所述敏感結(jié)構(gòu)(2)內(nèi)的通道開(kāi)口(15)，其特征在于所述緩沖層(6)覆蓋所述半導(dǎo)體電子元件的至少一部分，尤其是所述非線性和/或有源電子元件的至少一部分。
2. d^'澳求1所述的方法，其中所,沖層(6) M所述絲電路(3)的至少一個(gè)晶體管和/或^l管。
3. 如前ii^U，J^求中的^^項(xiàng)所述的方法，其中所述ll^電路(3) ^fe模擬電路(3)，并且其中所ii^沖層(6) ;tA所，以電路(3)的至少,
4. :^'漆求3所述的方法，其中所ii^沖層(6)至少^A所i^莫擬電路(3)的放大器。
5. 如前ii^U，J^求中的^項(xiàng)所述的方法，其中所^沖層(6)^振蕩器的至少-~^,
6. 如前5^，洪求中的^-"項(xiàng)所述的方法，其中所微沖層(6)絲至少一個(gè)帶隙電路。
7. 如前i^5U'j^求中的任一項(xiàng)所述的方法，其中所it^沖層(6);t^準(zhǔn)電壓發(fā)生器的至少4分。
8. 如前i&^矛J^求中的^—項(xiàng)所述的方法，其中所微沖層(6)絲溫>1傳感器的至少-~^分。
9. 如前^y^'J^求中的^r-項(xiàng)所述的方法，其中所微沖層(6)具有至少10;/w的高度，
10. 如前i^M'J^求中的^^項(xiàng)所述的方法，其中所艦沖層(6)包樹脂體系。
11. :H5U'漆求10所述的方法，其中所述樹脂為^tt的，并J^it過(guò)孩統(tǒng)
12. 如前i^M'虔求中的任一項(xiàng)所述的方法，其中所ii^沖層(6)包括光致皿劑并^過(guò) ^#造，和/或其中所m沖層(6)通過(guò)印刷才ibm ，尤其是通it^ll印刷或絲網(wǎng)印刷iM^口。
13. 如前i^'JJ^求中的^"項(xiàng)所述的方法，其中所ii^沖層(6)比SiN和說(shuō)02更有彈性，并且特別地，其中所微沖層(6)的楊^i量小于10GPa'
14. 如前i^M'J^求中的^^項(xiàng)所述的方法，其中所述芯片(5)從晶片上士/7t'j，并JL^中多個(gè)所述芯片(5)被^^制it^樸晶片(l)上，船所述晶片(1)被切割i^斤述芯片(5),并狄中在^t'!所述晶片之前所ii^沖層(6)^^到所述晶片上。
15. M^'決求14所述的方法，其中在^t'〗所述晶片之前，通it^所述敏感結(jié)構(gòu)(2)的位1^少部^#多除所^沖層(6)，在所述晶片Ji^it^斤述緩沖層(6)。
16.如前i^'J^求中的任"項(xiàng)所述的方法，其中所述芯片(5)被"&J^引^f匡(7)上，并iUi所述引^^ (7)上被安^i^斤i^莫子(8, 9)中。
全文摘要
提供一種封裝具有集成到半導(dǎo)體芯片(5)上的敏感結(jié)構(gòu)(2)的傳感器裝置的方法。當(dāng)模塑該裝置制裝時(shí)，模子的向內(nèi)延伸部分(11)保持對(duì)于傳感器的通道開(kāi)口。緩沖層(6)設(shè)置在向內(nèi)延伸部分(11)和敏感結(jié)構(gòu)之間的芯片上。緩沖層(6)保護(hù)敏感結(jié)構(gòu)(2)不受向內(nèi)延伸部分(11)的損害并且用作模塑殼體時(shí)的密封。緩沖層(6)還覆蓋集成到芯片(5)上的電路(3)的半導(dǎo)體電子元件的至少一部分。通過(guò)覆蓋這些元件，例如由封裝與芯片的不同熱膨脹系數(shù)引起的機(jī)械應(yīng)力可被減小。
文檔編號(hào)H01L21/56GK101667548SQ20091017337
公開(kāi)日2010年3月10日 申請(qǐng)日期2009年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月11日
發(fā)明者F·布雷姆, R·胡梅爾, W·亨齊克 申請(qǐng)人:森斯瑞股份公司