JP2009512202A5 - - Google Patents

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Claims (42)

  1. 電子装置において、
    基板レベル・アセンブリ(22)と、
    前記基板レベル・アセンブリを封止して機械的に保護するパッケージ(40)とを具え、
    前記基板レベル・アセンブリは、
    上面(20a)を有し、前記上面(20a)の付近に活性領域(4)を設けた第一集積デバイス(1;16)を収容する半導体材料製のデバイス基板(20)と；
    前記上面(20a)上で前記デバイス基板(20)に結合され、前記活性領域(4)に対応する位置に第一空間(25)が設けられるように前記第一集積デバイス(1;16)を覆うキャップ基板(21)と；
    前記第一集積デバイス(1;16)を前記基板レベル・アセンブリ(22)の外部と電気的に接続するための電気接触要素(28a, 28b)とを含み、
    前記キャップ基板(21)内に第一アクセスダクト(26)が設けられ、前記第一アクセスダクト(26)は、前記第一空間(25)、及び前記基板レベル・アセンブリ(22)の外部に流体的に接続され、
    前記パッケージ(40)は、前記基板レベル・アセンブリ(22)を機械的に支持する基部(42)と、前記基板レベル・アセンブリ(22)の側面を被覆するように構成されたコーティング領域(44)とを具え、
    前記コーティング領域(44)は、前記パッケージ(40)の第一外面(40a)の一部分、特に前記第一アクセスダクト(26)を規定する前記キャップ基板(21)の上面(21b)を覆わないで外部からアクセス可能なままにし、
    前記パッケージ(40)が、前記電気接触要素(28a, 28b)に接続されると共に前記基部(42)の表面によって担持される接触パッド(46)を有し、前記表面は、前記基板レベル・アセンブリ(22)とは接触せず、前記パッケージの第二外面(40b)を規定する
    ことを特徴とする電子装置。
  2. 前記第一集積デバイス(1;16)に、前記デバイス基板(20)内に形成された埋め込みキャビティ(3)、及び前記活性領域の前記埋め込みキャビティ(3)上に懸架された膜(4)を設け、前記第一空間(25)が前記膜(4)に対応する位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
  3. 前記キャップ基板(21)は、前記第一集積デバイス(1;16)の前記活性領域上に第一センサーキャビティ(24)を有し、前記第一センサーキャビティ(24)は前記第一空間(25)の少なくとも一部分を形成し、特に、前記第一センサーキャビティ(24)の深さが10〜400μmであることを特徴とする請求項１または２に記載の電子装置。
  4. さらに、前記デバイス基板(20)と前記キャップ基板(21)との間に配置されてこれらの基板の接合を保証するボンディング領域(23)が設けられ、前記ボンディング領域は、前記集積デバイス(1;16)の前記活性領域(4)上に重ならずに前記活性領域(4)を包囲するように、前記上面(20a)に接触して配置され、前記第一空間(25)の少なくとも一部分は、前記ボンディング領域(23)によって区切られることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電子装置。
  5. 前記キャップ基板(21)が平坦でありパターン化されておらず、前記ボンディング領域(23)が6〜100μmの厚さを有し、前記第一空間(25)の全体が前記ボンディング領域(23)によって規定されることを特徴とする、請求項３に従属しない請求項４に記載の電子装置。
  6. 前記キャップ基板(21)が、半導体材料、ガラス材料、セラミック材料、ポリマー材料のうちの１つを含み、前記ボンディング領域(23)が、ガラス原料、金属、またはポリマー材料を含むことを特徴とする請求項４または５に記載の電子装置。
  7. 前記キャップ基板(21)及び前記ボンディング領域(23)の少なくとも一方が導電材料製であり、前記第一集積デバイス用の静電シールドを提供し、特に、前記第一集積デバイスがマイクロフォン(16)であることを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の電子装置。
  8. 前記電気接触要素(28a, 28b)が、前記デバイス基板(20)を貫通して作製された貫通ビア(28a)；及び前記デバイス基板(20)の前記上面(20a)内の前記キャップ基板(21)によってカバーされていない部分に形成された電気接続パッド(28b)の少なくとも一方を具え、前記第一集積デバイス(1;16)がさらに、前記デバイス基板(20)内に形成された埋め込みキャビティ(3)、前記埋め込みキャビティ上に懸架された膜(4)、及び前記膜(4)の変形を電気信号に変換するように構成された変換素子(5)を具え、前記電気接触要素(28a, 28b)が前記変換素子(5)に接続されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の電子装置。
  9. 前記第一集積デバイス(1;16)がさらに、前記デバイス基板(20)内に形成された埋め込みキャビティ(3)、及び前記埋め込みキャビティ(3)上に懸架された膜(4)を具え、前記第一集積デバイスの前記埋め込みキャビティ(3)及び前記基板レベル・アセンブリの外部と流体が通じる第二アクセスダクト(30)が、前記デバイス基板(20)内に設けられていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の電子装置。
  10. 前記第一アクセスダクト(26)及び複数の他のアクセスダクト(26)が前記キャップ基板(21)内に設けられ、前記第一アクセスダクト及び前記他のアクセスダクトは、前記第一空間(25)及び前記基板レベル・アセンブリ(22)の外部に流体的に接続され、特に、前記第一アクセスダクト及び前記他のアクセスダクト(26)は互いに異なる大きさであり、かつ／あるいは相互間に設けられた間隔が互いに異なることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の電子装置。
  11. 前記デバイス基板(20)が、活性領域(4’)を設けられた少なくとも１つの他の集積デバイス(1’;10)を収容し、前記他の集積デバイス(1’;10)の前記それぞれの活性領域(4’)に対応する位置に他の空間(25’)が設けられ、前記他の空間(25’)は、前記第一空間(25)に対して流体的に隔離されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の電子装置。
  12. 前記キャップ基板(21)が少なくとも１つの他のセンサーキャビティ(24’)を有し、前記他のセンサーキャビティは、前記他の集積デバイス(1’;10)の前記活性領域(4’)上に設定されて前記他の空間(25’)の少なくとも一部分を形成し、前記第一空間(25)と前記他の空間(25’)とが、少なくとも部分的に、前記第一空間(25)と前記他の空間(25’)との間に配置された前記キャップ基板(21)の分離部分(32)によって流体密封の方法で分離されていることを特徴とする請求項１１に記載の電子装置。
  13. さらに、前記デバイス基板(20)と前記キャップ基板(21)との間に配置され、前記第一集積デバイス(1;16)の前記活性領域(4)及び前記他の集積デバイス(1’;10)の前記活性領域(4’)上に重ならずにこれらの活性領域を包囲するように、前記デバイス基板(20)の前記上面(20a)に接触するボンディング領域(23)を具え、前記第一空間(25)及び前記他の空間(25’)は、少なくとも部分的に、前記ボンディング領域(23)によって区切られることを特徴とする請求項１１または１２に記載の電子装置。
  14. 前記第一集積デバイス(1;16)がさらに、前記デバイス基板(20)内に形成された埋め込みキャビティ(3)、及び前記埋め込みキャビティ(3)上に懸架された膜(4)を具え、前記他の集積デバイスが、前記デバイス基板(20)内に形成された埋め込みキャビティ(3’)、及び前記埋め込みキャビティ(3’)上に懸架された膜(4’)を具え、前記第一集積デバイスが圧力センサー(1)であり、前記他の集積デバイスが慣性センサー(10)であり、前記慣性センサー(10)が、前記他の空間(25’)内の前記膜(4’)上に配置された慣性質量体(11)を具えていることを特徴とする請求項９〜１３のいずれかに記載の電子装置。
  15. 前記慣性質量体(11)が、前記膜(4’)上に直接堆積された金属材料を含み、前記金属材料は、銀、錫、銅、鉛、金から成るグループから選定され、7000kg/m3より高い密度を有することを特徴とする請求項１４に記載の電子装置。
  16. 前記第一集積デバイスが圧力センサー(1)であり、前記他の集積デバイスが、前記圧力センサー(1)用の基準圧力センサー(1’)であることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれかに記載の電子装置。
  17. 前記第一集積デバイス(1;16)がさらに、前記デバイス基板(20)内に形成された埋め込みキャビティ(3)、及び前記埋め込みキャビティ(3)上に懸架された膜(4)を具え、前記第一集積デバイスが、センシング・ダイヤフラム(17)によって前記埋め込みキャビティ(3)から分離された後方室(18)を有するマイクロフォンセンサー(16)であり、前記センシング・ダイヤフラム(17)は、前記埋め込みキャビティ(3)に達する音波によって当該センシング・ダイヤフラムに加わる圧力の結果として移動するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
  18. 前記第一集積デバイス(1;16)がさらに、前記デバイス基板(20)内に形成された埋め込みキャビティ(3)、及び前記埋め込みキャビティ(3)上に懸架された膜(4)を具え、前記第一集積デバイスがガスセンサーであり、前記膜(4)が、ガス物質の存在を検出することを可能にするように構成された検出材料を含み、前記膜(4)は前記デバイス基板(20)から断熱されていることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
  19. 前記キャップ基板(21)が、特に電気メッキまたはエピタキシャルステップによって前記デバイス基板(20)上に成長させた層を含み、前記キャップ基板(21)が前記デバイス基板と一体化されていることを特徴とする請求項１〜１８のいずれかに記載の電子装置。
  20. さらに、前記基板レベル・アセンブリ(22)に電気的に結合され前記パッケージ(40)によって封止された回路ダイ(50)を具え、前記デバイス基板(20)及び前記回路ダイ(50)が、それぞれの接着層(41, 51)によって前記基部(42)に機械的に結合され、並列的に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
  21. さらに、前記基板レベル・アセンブリ(22)に電気的に結合され前記パッケージ(40)によって封止された回路ダイ(50)を具え、前記回路ダイ(50)が前記基部(42)に機械的に結合され、前記デバイス基板(20)が前記回路ダイ(50)に機械的に結合されて積層をなすことを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
  22. さらに、前記基部(42)を通って延びて、前記基板レベル・アセンブリの前記上面(20a)と反対側の面に達する第二アクセスダクト(30)を具えていることを特徴とする請求項２１に記載の電子装置。
  23. 前記電子装置が、タイヤ圧監視システム（ＴＭＰＳ）、血圧監視システム（ＢＭＰＳ）、インク排出システム、または移動電話機のうちの一つであることを特徴とする請求項２１または２２に記載の電子装置。
  24. 電子装置を製造する処理方法において、
    基板レベル・アセンブリ(22)を形成するステップと、
    前記基板レベル・アセンブリ(22)をパッケージ(40)内に封止して、前記基板レベル・アセンブリ(22)を被覆して機械的に保護するステップとを具え、
    前記基板レベル・アセンブリ(22)を形成するステップは、
    上面(20a)を有する半導体材料製のデバイス基板(20)を用意するサブステップと；
    前記デバイス基板(20)内に、前記上面(20a)の付近に活性領域(4)を設けた第一集積デバイス(1;16)を形成するサブステップと；
    前記デバイス基板(20)の前記上面(20a)にキャップ基板(21)を結合して前記第一集積デバイス(1;16)を覆うサブステップであって、前記結合が、前記活性領域(4)に対応する位置に第一空間(25)を形成することを含むサブステップと；
    前記第一集積デバイス(1;16)を前記基板レベル・アセンブリ(22)の外部に電気的に接続するための電気接触要素(28a, 28b)を形成するサブステップと、
    前記キャップ基板(21)内に第一アクセスダクト(26)を形成するステップとを具え、前記第一アクセスダクトは、前記第一空間(25)及び前記基板レベル・アセンブリ(22)の外部に流体的に接続され、
    前記封止するステップは、
    前記基板レベル・アセンブリ(22)を支持する基部(42)を用意するサブステップと、
    前記基板レベル・アセンブリ(22)の側面をコーティング領域(44)で被覆するサブステップとを具え、前記コーティング領域(44)は、前記パッケージ(40)の第一外面(40a)の一部分、特に前記第一アクセスダクト(26)を規定する前記キャップ基板(21)の上面(21b) を覆わないで外部からアクセス可能なままにし、
    前記封止するステップはさらに、前記電気接触要素(28a, 28b)に接続された接触パッド(46)を前記基部(42)の表面に形成するサブステップを具え、前記表面は、前記基板レベル・アセンブリ(22)とは接触せず、前記パッケージ(40)の第二外面(40b)を規定する
    ことを特徴とする電子装置の製造処理方法。
  25. 前記第一集積デバイスを形成するステップがさらに、前記デバイス基板(20)内の埋め込みキャビティ(3)、及び前記埋め込みキャビティ(3)上に懸架された膜(4)を形成することを含み、前記第一空間(25)を、前記膜(4)に対応する位置に形成することを特徴とする請求項２４に記載の処理方法。
  26. 前記第一空間(25)を形成することが、前記キャップ基板(21)内の、前記第一集積デバイス(1;16)の前記活性領域(4)上に第一センサーキャビティ(24)を形成することを含むことを特徴とする請求項２４または２５に記載の処理方法。
  27. 前記キャップ基板(21)を結合するステップが、前記デバイス基板(20)と前記キャップ基板(21)との間にボンディング領域(23)を形成することを含み、前記ボンディング領域は、前記第一集積デバイス(1;16)の前記活性領域(4)上に重ならずに前記活性領域を包囲するように前記デバイス基板(20)の前記上面(20a)に接触し、前記キャップ基板(21)を結合するステップがさらに、前記デバイス基板(20)と前記キャップ基板(21)とを前記ボンディング領域(23)によって接合することを含み、前記第一空間(25)が少なくとも部分的に前記ボンディング領域(23)によって区切られることを特徴とする請求項２４〜２６のいずれかに記載の処理方法。
  28. 前記第一集積デバイス(1;16)を形成するステップがさらに、前記デバイス基板(20)内の埋め込みキャビティ(3)及び前記埋め込みキャビティ(3)上に懸架された膜(4)を形成すること、及び前記膜(4)の変形を電気信号に変換するように構成された変換素子(5)を形成することを含み、
    前記電気接触要素(28a, 28b)を形成するステップが、前記デバイス基板を貫通する貫通ビア(28a)と、前記デバイス基板(20)の前記上面(20a)内の前記キャップ基板(21)によって覆われていない部分上の電気接続パッド(28b)との少なくとも一方を形成すること、及び前記貫通ビア(28a)または前記電気接続パッド(28b)を前記変換素子(5)に接続することを含むことを特徴とする請求項２４〜２７のいずれかに記載の処理方法。
  29. 前記第一集積デバイス(1;16)を形成するステップがさらに、前記デバイス基板(20)内の埋め込みキャビティ(3)、及び前記埋め込みキャビティ(3)上に懸架された膜(4)を形成すること、前記第一空間(25)及び前記基板レベル・アセンブリ(22)の外部に流体的に接続された第一アクセスダクト(26)を前記キャップ基板(21)内に形成すること、及び前記集積デバイス(1)の前記埋め込みキャビティ(3)及び前記基板レベル・アセンブリ(22)の外部と流体が通じる第二アクセスダクト(30)を前記デバイス基板(20)内に形成することを含むことを特徴とする請求項２４〜２８のいずれかに記載の処理方法。
  30. さらに、前記第一空間(25)及び前記基板レベル・アセンブリ(22)の外部に流体的に接続された第一アクセスダクト(26)及び複数の他のアクセスダクト(26)を形成するステップを具え、特に、前記第一アクセスダクト及び前記他のアクセスダクトが、互いに異なる大きさであり、かつ／あるいは相互間に設けた間隔が互いに異なることを特徴とする請求項２４〜２９のいずれかに記載の処理方法。
  31. さらに、活性領域(4’)を設けた少なくとも１つの他の集積デバイス(1’;10)を前記デバイス基板(20)内に形成するステップを具え、
    前記キャップ基板(21)を結合するステップがさらに、前記他の集積デバイス(1’;10)の前記活性領域(4’)に対応する位置に他の空間(25’)を形成することを含み、前記他の空間(25’)は前記第一空間(25)から流体的に隔離されていることを特徴とする請求項２４〜３０のいずれかに記載の処理方法。
  32. 前記他の空間(25’)を形成することが、前記キャップ基板(21)内の、前記他の集積デバイス(1’;10)の前記活性領域(4’)上に少なくとも１つの他のセンサーキャビティ(24’)を形成することを含み、前記少なくとも１つの他のセンサーキャビティ(24’)を形成することが、前記第一空間(25)と前記他の空間(25’)とを前記キャップ基板(21)の分離部分(32)によって分離することを含むことを特徴とする請求項３１に記載の処理方法。
  33. 前記キャップ基板(21)を結合するステップが、前記デバイス基板(20)と前記キャップ基板(21)との間にボンディング領域(23)を形成することを含み、前記ボンディング領域(23)は、前記第一集積デバイス(1;16)の前記活性領域(4)及び前記他の集積デバイス(1’;10)の前記活性領域(4’)上に重ならずにこれらの活性領域を包囲するように前記上面(20a)と接触し、前記第一空間(25)及び前記他の空間(25’)が前記ボンディング領域(23)によって区切られることを特徴とする請求項３１または３２に記載の処理方法。
  34. 前記第一集積デバイス(1;16)を形成するステップが、前記デバイス基板(20)内の埋め込みキャビティ(3)、及び前記埋め込みキャビティ(3)上に懸架された膜(4)を形成することを含み、
    前記少なくとも１つの他の集積デバイス(1’;10)を形成するステップが、前記デバイス基板(20)内の埋め込みキャビティ(3’)、及び前記埋め込みキャビティ(3’)上に懸架された膜(4’)を形成することを含み、
    前記第一集積デバイスを形成するステップが、圧力センサー(1)を形成することを含み、
    前記少なくとも１つの他の集積デバイスを形成するステップが、慣性センサー(10)を形成することを含み、前記慣性センサー(10)を形成することが、前記他の空間(25’)内の前記膜(4’)上に慣性質量体(11)を形成することを含むことを特徴とする請求項３１〜３３のいずれに記載の処理方法。
  35. 前記慣性質量体(11)を形成することが、前記膜(4’)上に金属材料を直接堆積させることを含み、前記金属材料は、銀、錫、銅、鉛、及び金から成るグループから選定され、7000kg/m3より高い密度を有することを特徴とする請求項３４に記載の処理方法。
  36. 前記第一集積デバイスを形成するステップが、圧力センサー(1)を形成することを含み、前記少なくとも１つの他の集積デバイス(1’)を形成するステップが、前記圧力センサー(1)用の基準圧力センサー(1’)を形成することを含むことを特徴とする請求項３１〜３３のいずれかに記載の処理方法。
  37. 前記第一集積デバイスを形成するステップが、マイクロフォンセンサー(16)を形成することを含み、特に、前記デバイス基板(20)内の埋め込みキャビティ(3)、前記埋め込みキャビティ(3)上に懸架された膜(4)、センシング・ダイヤフラム(17)によって前記埋め込みキャビティ(3)から分離された後方室(18)を形成することを含み、前記センシング・ダイヤフラムは、前記埋め込みキャビティ(3)に達する音波によって当該センシング・ダイヤフラムに加わる圧力の結果として移動するように構成されていることを特徴とする請求項２４〜３３のいずれかに記載の処理方法。
  38. 前記第一集積デバイスを形成するステップが、ガスセンサーを形成することを含み、特に、前記デバイス基板(20)内の埋め込みキャビティ(3)、及び前記埋め込みキャビティ(3)上に懸架された膜(4)を形成することを含み、前記膜(4)を形成することが、ガス物質の存在を検出することを可能にするように構成された検出材料を形成することを含み、前記膜(4)は前記デバイス基板(20)から断熱されていることを特徴とする請求項２４に記載の処理方法。
  39. 前記キャップ基板(21)を結合するステップが、特に、電気メッキまたはエピタキシャルステップによって、前記デバイス基板(20)上に材料の層を成長させることを含み、前記キャップ基板(21)が前記デバイス基板(20)と一体化されることを特徴とする請求項２４〜３８のいずれかに記載の処理方法。
  40. さらに、回路ダイ(50)を前記パッケージ(40)内の前記基板レベル・アセンブリ(22)に電気的に結合するステップを具え、
    前記封止するステップがさらに、前記デバイス基板(20)及び前記回路ダイ(50)を、それぞれの接着層(41, 51)によって前記基部(42)に機械的に結合して並列的に配置することを含むことを特徴とする請求項３９に記載の処理方法。
  41. さらに、前記パッケージ(40)内の前記基板レベル・アセンブリ(22)に回路ダイ(50)を電気的に結合するステップを具え、前記封止するステップがさらに、前記ダイ(50)を前記基部(42)に機械的に結合し、前記デバイス基板(20)を前記回路ダイ(50)に機械的に結合して積層させることを含むことを特徴とする請求項３９に記載の処理方法。
  42. さらに、前記基部(42)を通って延びて、前記基板レベル・アセンブリの前記上面(20a)と反対側の面に達する第二アクセスダクト(30)を形成するステップを具えていることを特徴とする請求項４０または４１に記載の処理方法。
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