用于裸芯片的保护环境阻隔件的制作方法

本申请要求在2015年11月30日提交的美国临时申请62/261,058的优先权，该申请的全部内容通过引用纳入本文。

本发明总地涉及集成电路。更确切地说，但并非以限制的方式，本发明涉及一种用于保护微机电系统(“mems”)或纳米机电系统(“nems”)裸芯片的环境阻隔层。

背景技术：

微机电系统(“mems”)或纳米机电系统(“nems”)能通过将电子电路或部件蚀刻、掺杂或沉积在半导体材料(例如，硅晶片或基底)上而在半导体材料上产生。半导体材料可包括多个裸芯片。裸芯片可以是功能电路制造在其上的小块半导体材料。晶片或裸(芯)片阵列可包括一组或一系列单独的裸芯片。晶片中的每个裸芯片可分开并且封装以集成到装置中。

每个裸芯片可能较小或易碎，并且容易受到制造工艺或者裸芯片所用于的环境的损害。可能期望在分割裸芯片阵列之前或者在从裸芯片阵列中划分(例如，分开)裸芯片之前，保护裸芯片阵列或者阵列中的裸芯片免受损害。

技术实现要素：

本发明的各个实施例涉及一种用于保护裸芯片的环境阻隔层(例如，多孔环境阻隔层)。

在一个实施例中，本发明的裸芯片阵列能通过将多孔环境阻隔层附连于基底(例如，硅基底)而形成，该基底包括定位在基底上或者嵌设在基底中的各个功能部件或特征(例如，机电换能器(机电转换器))。裸芯片阵列能包括一系列单独各裸芯片。多孔环境阻隔层能联接于基底，以覆盖包括各个功能部件在内的整个基底。多孔环境阻隔层能保护阵列中的每个裸芯片以及各个功能部件免受损害或者免受液体或灰尘的污染。多孔环境阻隔层还可包括通气孔并且是可呼吸的或者选择性地是可渗透的，以允许某些预期信号、波或物质(例如，空气或压力波、化学物、声信号、气体等)能通过，同时保护裸芯片而不会阻碍功能部件的功能。

在另一实施例中，在形成裸芯片阵列之后，该阵列能分成各单独的裸芯片。每个裸芯片均能包括基底的一部分、多孔环境阻隔层的一部分以及功能部件。包括在每个裸芯片中的多孔环境阻隔层的部分能覆盖该裸芯片，以保护裸芯片和功能部件免受损害或污染。

在另一实施例中，本发明的方法包括通过将多孔环境阻隔层联接于包括功能部件的基底来形成裸芯片阵列。该多孔环境阻隔层能保护功能部件免受损害。该方法进一步包括在将多孔环境阻隔层联接于基底之后，将裸芯片阵列分成分开的单独各裸芯片。每个单独的裸芯片能包括基底的一部分、功能部件以及多孔环境阻隔层的一部分。多孔环境阻隔层的该部分能覆盖该裸芯片和裸芯片中的功能部件，以保护裸芯片和功能部件免受损害。

这些说明性示例意指并不限制或限定本发明的范围，而是提供示例以助于对本发明的理解。在以下具体实施方式中更详细地讨论说明性示例。通过检查本说明书或者通过实践本主题的一个或多个实施例，可进一步理解通过各个实施例提供的优点。

附图简要说明

图1是根据本发明一个示例的裸芯片的示例的剖视图，该裸芯片包括联接于基底的环境阻隔层。

图2是根据本发明的一个示例使用粘合剂材料联接于图1所示裸芯片的图1所示环境阻隔层的剖视图。

图3是根据本发明的一个示例的通过使用粘合剂材料将多孔环境阻隔层联接于基底而形成的裸芯片阵列的示例的示意剖视图。

图4是根据本发明一个示例的从裸芯片阵列中形成的单独各裸芯片的示例的示意剖视图。

图5是根据本发明一个示例的从裸芯片阵列中形成且多孔环境阻隔层的一部分经移除的裸芯片的示例的俯视图。

图6是根据本发明一个示例的从裸芯片阵列机械地分割出的裸芯片的侧视图。

具体实施方式

本发明的某些方面和特征涉及用于保护微机电系统(“mems”)或纳米机电系统(“nems”)裸芯片的环境阻隔层。该裸芯片可包括半导体材料(例如，硅晶片或基底)，该半导体材料连接于裸芯片的一侧。该半导体材料可包括功能部件。该裸芯片还可包括环境阻隔层，该环境阻隔层联接于裸芯片的另一侧。该功能部件可以是麦克风、传感器、电气部件或机电部件。在一些示例中，环境阻隔层可以是多孔层。该环境阻隔层可包括聚合物或含氟聚合物，例如膨胀型聚四氟乙烯(“eptfe”)。该环境阻隔层能覆盖裸芯片以保护裸芯片以及功能部件免受机械、电气或环境损害，而不会阻碍功能部件的功能。

例如，基底可包括各种功能部件。每个功能部件均能定位在基底上或者部分地嵌设在基底内。多孔环境阻隔层能粘结于基底，以形成裸芯片阵列。裸芯片阵列可以是一系列功能性的单独各裸芯片。在一些示例中，粘合剂材料能用于将多孔环境阻隔层直接地粘结于基底，以形成裸芯片阵列。在另一示例中，多孔环境阻隔层能使用其它材料或其它技术粘结于基底。该多孔环境阻隔层能覆盖整个基底，以保护裸芯片阵列中的每个裸芯片以及各个功能部件免受损害。在多孔环境阻隔层粘结于基底之后，裸芯片阵列能附连于分割带以通过分割步骤进行划分(例如，分割或切割成单独各裸芯片)。每个单独的裸芯片能包括基底的一部分、功能部件以及多孔环境阻隔层的一部分。包括在每个裸芯片中的多孔环境阻隔层的部分能保护裸芯片以及包括在该裸芯片中的功能部件。

当裸芯片阵列被划分成单独各裸芯片时，该多孔环境阻隔层能保护裸芯片免受结构损害。当划分裸芯片阵列时，该多孔环境阻隔层也能保护裸芯片的功能部件免受碎屑或其它损害。在另一示例中，该多孔环境阻隔层能保护裸芯片以及裸芯片的功能部件免于被流体或灰尘污染或损害。在其它示例中，该多孔环境阻隔层能保护功能部件免受损害，而不会阻碍功能部件的功能。作为示例，如果功能部件包括麦克风，该多孔环境阻隔层能保护麦克风免于被流体污染，同时允许声波能穿过多孔环境阻隔层而到达麦克风。该多孔环境阻隔层也可在封装操作期间保护裸芯片和该裸芯片的功能部件，该封装操作可包括将裸芯片集成到操作环境中(例如，集成到装置或其它部件中)。

给出这些说明性示例，来为读者引入这里讨论的一般主题，但并不旨在限制所公开概念的范围。以下段落描述参照附图的各个附加特征和示例，其中，类似的附图标记指示类似的元件，且方向描述用于描述说明性示例，但类似于说明性示例那样，不应用于限制本发明。

图1是根据一个实施例的裸芯片100的示例的剖视图，该裸芯片包括联接于基底102的环境阻隔层106。裸芯片100可以是包括功能部件的任何材料。裸芯片100可包括基底102，该基底可以是一层其它材料或物质施加在其上的任何材料或物质。例如，基底102可以是硅晶片基底。基底102可包括基底特征(件)104，该基底特征可以是能包括功能部件(例如，裸芯片100的功能部件)的任何间隙、空间、通气孔或区域。例如，基底特征104可以是用于接纳功能部件的基底空腔。在一些示例中，基底102可以并不包括基底特征104，且功能部件可定位在基底102上或者部分地嵌设在基底102内。

裸芯片100还可包括环境阻隔层106。环境阻隔层106可以是多孔层或者包括通气孔的层。环境阻隔层106也可以是织造或非织造层。在一些示例中，环境阻隔层106也可以是过滤层或者可呼吸的(例如，选择性地是可渗透的)疏水材料，以允许某些空气或压力波通过、但阻挡颗粒、流体和其它碎屑。在其它示例中，环境阻隔层106可过滤、吸收或催化气体。例如，环境阻隔层106可过滤、吸收或催化与环境阻隔层106接触的气体。环境阻隔层106可具有任何尺寸、形状或厚度。作为示例，该环境阻隔层106可具有30μm的厚度。

在一些示例中，环境阻隔层106可包括聚合物或含氟聚合物。作为示例，环境阻隔层106可包括微孔含氟聚合物，例如聚四氟乙烯(“ptfe”)、氟化乙烯丙烯(“fep”)、全氟烷氧基聚合物(“pfa”)、聚丙烯(“pp”)、聚氨酯(“pu”)、聚乙烯(“pe”)或超高分子量聚乙烯(“uhmwpe”)。在其它示例中，环境阻隔层106可包括膨胀型聚四氟乙烯(“eptfe”)隔膜。

环境阻隔层106可联接于基底102，用于覆盖裸芯片100以及基底特征104。在一些示例中，环境阻隔层106可定位在基底特征104附近，以使得环境阻隔层106能覆盖裸芯片100以及基底特征(件)104，从而保护裸芯片和该裸芯片100中的功能部件免受机械、电气或环境损害。例如，环境阻隔层106可保护裸芯片和功能部件免于被流体或灰尘污染。

环境阻隔层能使用各种技术联接于包括裸芯片的基底。例如，图2是根据一个实施例的使用粘合剂材料206联接于图1所示裸芯片100的环境阻隔层106的剖视图。粘合剂材料206可以是用于将一个材料或表面附连于另一材料或表面的任何材料。作为示例，粘合剂材料206可以是双面粘合剂材料，该双面粘合剂材料在第一表面上具有粘合剂且在与第一表面相对的第二表面上也具有粘合剂。在一些示例中，粘合剂材料206可以是压敏式粘合剂材料。粘合剂材料206也可以是能承受无铅焊料回流温度的任何粘合剂材料。在其它示例中，粘合剂材料206可包括无法承受无铅焊料回流温度的粘合剂材料。粘合剂材料206的示例包括但不限于环氧化物(环氧树脂)、苯并环丁烯(“bcb”)、在裸芯片粘结中使用的粘合剂或者能用裸芯片制造方法成型的其它粘合剂。

在一些示例中，粘合剂材料206可包括中心载体208。如果粘合剂材料206可能暴露于高温，则中心载体208可以是能包括在粘合剂材料206中的高温溶液。中心载体208的示例可包括但不限于聚酰亚胺(“pi”)、聚醚醚酮(“peek”)、聚酰胺(pa)或聚芳酰亚胺(“pai”)。在一些示例中，粘合剂材料206可以并不包括中心载体208。

粘合剂材料也可用于将环境阻隔层直接地联接于基底，以形成裸芯片阵列。例如，图3是根据一个实施例的通过使用粘合剂材料308将多孔环境阻隔层306联接于基底302而形成的裸芯片阵列300的示例的示意剖视图。

在将多孔环境阻隔层306联接于基底302之前，基底302可包括用于执行各种功能的功能部件或特征。例如，在将多孔环境阻隔层306联接于基底302之前，该基底可包括基底特征或基底空腔304a-d，这些基底特征或基底空腔可包括功能部件。功能部件的示例包括麦克风、机电换能器(转换器)以及化学物、气体、湿度、压力或其它类型的传感器。在一些示例中，每个基底空腔304a-d可预先蚀刻在基底302上，用于接纳功能部件。在其它示例中，基底302可以并不包括基底空腔304a-d，且功能部件可沉积或定位在基底302上或者部分地嵌设在基底内。例如，作为蚀刻或沉积各层基底302的过程的一部分，该功能部件可构建到基底302中。

多孔环境阻隔层306能以与图1所示环境阻隔层106基本上相同的方式构造。例如，多孔环境阻隔层306可以是包括eptfe的多孔层或者可包括聚合物或含氟聚合物的其它多孔保护层，并且能保护功能部件，而不会不利地影响功能部件的功能。

粘合剂材料308能以与图2所示粘合剂材料206基本上相同的方式构造。例如，粘合剂材料308可以是双面的，用以将基底302联接于多孔环境阻隔层306。基底302能粘结于粘合剂材料308的包括粘合剂的第一侧。多孔环境阻隔层306能粘结于粘合剂材料308的包括粘合剂的第二侧。

在一些示例中，粘合剂材料308也可包括对准特征(部)(例如，开口、孔洞或通气孔)，用以将基底302粘结于粘合剂材料308的第一侧。例如，粘合剂材料308能设计或者构造成包括开口309a-d，这些开口能用作对准特征(部/件)，用以将基底302粘结于粘合剂材料308的第一侧。开口309a-d能根据任何型式或尺寸切割。在另一示例中，每个开口309a-d均能根据与基底302上的基底空腔的型式或尺寸相关联的型式或尺寸来切割。在图3中示出的示例中，开口309a-d能根据与相关联基底空腔304a-d的型式或尺寸相对应的型式或尺寸构造。作为示例，开口309a能根据基底空腔304a的尺寸构造。作为另一示例，开口309a-d能根据与基底空腔304a-d的型式相对应的型式构造。

通过将粘合剂材料308与基底302对准来使得开口309a-d与基底空腔304a-d对准，基底302能粘结于粘合剂材料308的第一侧。多孔环境阻隔层306能粘结于粘合剂材料308的与第一侧相对的第二侧。

将多孔环境阻隔层306粘结于粘合剂材料308的一侧以及将基底302粘结于粘合剂材料308的另一侧，能将基底302联接于多孔环境阻隔层306，以形成晶片或阵列300。将基底302联接于多孔环境阻隔层306能允许多孔环境阻隔层306覆盖包括在基底中的功能部件(例如，基底空腔304a-d中的功能部件)，以保护功能部件免受损害。

在一些示例中，当将基底302联接于多孔环境阻隔层306时，能使用聚对苯二甲酸乙二酯膜(“pet”)310。例如，当形成阵列300时，pet310能用于维持多孔环境阻隔层306和基底302的刚性。在另一示例中，当形成阵列300时，能使用任何刚硬的层或材料(例如，玻璃或空白硅基底)，以维持多孔环境阻隔层306和基底302的刚性。

在一些示例中，基底302或粘合剂材料308能在基底302粘结于多孔环境阻隔层306之后成型(构成图案)或构造。在这些示例中，粘合剂材料308可以并不包括对准特征(例如，开口309a-d)。在一些示例中，在粘合剂材料308或基底302粘结于多孔环境阻隔层306之后成型(构成图案)的情形下，可并不使用pet(聚对苯二甲酸乙二酯膜)310或其它刚硬的层或材料来维持阵列300的刚性。

在形成阵列300之后，能从阵列300中形成单独各裸芯片。例如，图4是根据一个实施例的从裸芯片阵列300形成的单独各裸芯片402a-d的示例的示意剖视图。

在一些示例中，阵列300可通过将基底302联接于多孔环境阻隔层306而形成。阵列300可包括一系列功能性单独各裸芯片402a-d。可划分阵列300，以形成单独的单独各裸芯片402a-d。例如，阵列300可附连于或安装在带400上。带400可以是分割带(例如，在基底分割期间使用的背衬带)。作为示例，带400可以是uv分割带。在阵列300安装在带400上之后，可使用各种方法和技术来划分阵列300，以形成单独各裸芯片402a-d，这些方法和技术例如包括机械锯切或隐形分割。机械锯切可包含使用分割锯来将阵列300切割成单独各裸芯片402a-d。隐形分割可包含将激光束或一系列激光束施加于阵列300，以将阵列300切割成单独各裸芯片402a-d。

每个裸芯片402a-d可包括所用的基底302的一部分，以用于形成阵列300。例如，裸芯片402a可包括基底302的一部分302a。裸芯片402b可包括基底302的另一部分302b。在一些示例中，每个裸芯片402a-d还可包括功能性部件或特征(例如，在基底空腔304a-d中)。例如，裸芯片402a可包括基底空腔304a，该基底空腔可包括功能部件。

每个裸芯片402a-d还可包括多孔环境阻隔层部分306a-d。每个多孔环境阻隔层部分306a-d可接触对应的基底空腔304a-d。每个多孔环境阻隔层部分306a-d可覆盖每个裸芯片402a-d和对应的基底空腔304a-d。例如，裸芯片402a可包括多孔环境阻隔层部分306a，该多孔环境阻隔层部分可覆盖裸芯片402a以及基底空腔304a。作为另一示例，裸芯片402b可包括多孔环境阻隔层部分306b，该多孔环境阻隔层部分可覆盖裸芯片402b以及基底空腔304b。多孔环境阻隔层部分306a-d可保护裸芯片402a-d以及基底空腔304a-d免受机械、电气或环境损害。例如，多孔环境阻隔层部分306a-d可保护裸芯片402a-d以及对应的基底空腔304a-d免于被流体或灰尘污染。在另一示例中，多孔环境阻隔层部分306a-d可过滤、吸收或催化与多孔环境阻隔层部分306a-d接触的气体。

每个多孔环境阻隔层部分306a-d还可包括对应的裸芯片402a-d以及基底空腔304a-d免受损害，而不会阻碍基底空腔304a-d中的功能部件的功能。例如，基底空腔304a可包括功能部件，该功能部件是用于感测声波的麦克风。多孔环境阻隔层部分306a能阻挡灰尘或流体进入基底空腔304a，同时允许声波能穿过多孔环境阻隔层部分306a，以达到麦克风。作为另一示例，基底空腔304b可包括功能部件，该功能部件是压力传感器。多孔环境阻隔层部分306b能防止颗粒进入基底空腔304b，同时允许压力波能穿过多孔环境阻隔层部分306b，以达到基底空腔304b中的压力传感器。

每个裸芯片402a-d均可从阵列300中分开并且封装以集成到装置或其它部件中。例如，能使用晶片分割设备(例如，设备、装置、机器等等)，来从阵列300中划分或分开每个裸芯片402a-d。裸芯片附连设备可用于将每个裸芯片402a-d放置到mems或nems封装中，以形成包括裸芯片402a-d的表面安装装置。能使用表面安装技术(“smt”)机器，以将表面安装装置附连于印刷电路板(“pcb”)基底。在一些示例中，包括具有裸芯片402a-d的表面安装装置的pcb板能组装或集成到装置中。

图5是根据一个实施例的从裸芯片阵列形成且多孔环境阻隔层506的一部分经移除的裸芯片502的示例的俯视图。在图5中示出的示例中，裸芯片502可从裸芯片阵列(例如，图3-4的阵列300)切割而成。裸芯片502可包括基底空腔504，该基底空腔能以与图3-4中的基底空腔304a-d的任何一个基本上相同的方式构造。多孔环境阻隔层506能覆盖裸芯片502以及基底空腔504，以保护裸芯片502和基底空腔504。多孔环境阻隔层506能以与图3-4所示多孔环境阻隔层306基本上相同的方式构造。在图5中示出的示例中，已将多孔环境阻隔层506剥去或部分地移除，以示出基底空腔504和裸芯片502。在其它示例中，多孔环境阻隔层506能覆盖整个裸芯片502和基底空腔504。

图6是根据一个实施例的从裸芯片阵列机械地分割出的裸芯片602的侧视图。在图6中示出的示例中，多孔环境阻隔层604能覆盖整个裸芯片602。多孔环境阻隔层604能以与图3-4所示多孔环境阻隔层306基本上相同的方式构造。

仅仅为了说明和描述目的，已经阐述了某些示例、包括说明性示例的前文描述，但这些实例并非旨在是穷举的或者用来将本发明限制于所公开的精确形式。本发明的多个修改、变化和使用对本领域技术人员来说是显而易见的，但不会偏离本发明的范围。