(57)【要約】【課題】微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスパッケージを作成する方法を提供する。【解決手段】第１の基板の表側面上にＭＥＭＳデバイスを形成する。第１の基板のうちのＭＥＭＳデバイスの活性領域を部分的に取り囲む部分を除去する。これによって、活性領域が存在する片持ち梁型基板プラットフォームが形成される。第１の基板の裏側面を第２の基板に付着させる。付着の際、片持ち梁型基板プラットフォームと第２の基板との間に隙間空間が形成される。それによって、片持ち梁型基板プラットフォームは第２の基板の上に浮かされる。【選択図】図２
2013154465.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスパッケージを作成する方法であって、
第１の基板の表側面上にＭＥＭＳデバイスを形成することと、
前記第１の基板のうちの前記ＭＥＭＳデバイスの活性領域を部分的に取り囲む部分を除去することであって、前記活性領域が存在する片持ち梁型基板プラットフォームを形成する、除去することと、
前記第１の基板の裏側面を第２の基板に付着させることとを含み、前記付着させる作業は、前記片持ち梁型基板プラットフォームと前記第２の基板との間に隙間空間を形成することを含み、それによって、前記片持ち梁型基板プラットフォームは前記第２の基板の上に浮かされる、方法。
【請求項２】
前記隙間空間を形成することは、前記片持ち梁型基板プラットフォームの下にある前記第２の基板に切り欠きを作ることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記隙間空間を形成することは、前記第１の基板の前記裏側面を前記第２の基板に付着させるために接着材を被着させることを含み、前記接着材は前記片持ち梁型基板プラットフォームの下にある前記隙間空間を作るのに十分な厚さを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第２の基板は集積回路ダイであり、前記付着させる作業は、前記ＭＥＭＳデバイスを前記集積回路ダイと結合させ、それによって、前記ＭＥＭＳデバイスは前記集積回路ダイと垂直に積層され、前記片持ち梁型基板プラットフォームと前記集積回路ダイとの間に前記隙間空間が形成される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記付着させる作業に続いて、前記ＭＥＭＳデバイスを封入するために成形コンパウンドを被着させることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記ＭＥＭＳデバイスを形成することは、前記第１の基板上にボンドワイヤパッドを形成することを含み、該ボンドワイヤパッドはトレースを介して前記ＭＥＭＳデバイスと電気的に結合され、
前記方法は、前記ボンドワイヤパッドを導電性相互接続を介して集積回路ダイと電気的に相互接続することをさらに含み、
前記被着させる作業は、同時に前記集積回路ダイ、前記導電性相互接続、前記ボンドワイヤパッド、および前記ＭＥＭＳデバイスを前記成形コンパウンドを用いて封入する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記被着させる作業の前に、プラグ部材を前記片持ち梁型基板プラットフォームの上になるように配置することと、
前記被着させる作業に続いて、前記プラグ部材を除去するとともに前記片持ち梁型基板プラットフォームの上になるように前記第１の基板にキャップを結合することをさらに含み、前記キャップは該キャップと前記ＭＥＭＳデバイスの前記活性領域との間に間隙を提供するための内部容積を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記キャップを貫通して延在するポートを提供することであって、それによって、前記活性領域は該ポートを介して外部環境に対して露出される、提供することをさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記被着させる作業の前に、キャップを前記片持ち梁型基板プラットフォームの上になるように配置することをさらに含み、該キャップは、該キャップと前記ＭＥＭＳデバイスの前記活性領域との間に間隙を提供するための内部容積を含み、
前記被着させる作業は、同時に前記ＭＥＭＳデバイスおよび前記キャップを前記成形コンパウンドを用いて封入し、前記キャップは前記成形コンパウンドが前記ＭＥＭＳデバイスの前記活性領域と接触するのを妨げる、請求項５に記載の方法。
【請求項１０】
前記キャップを貫通して延在するポートを提供することと、
前記被着させる作業の前にプラグ部材を前記ポートに配置することであって、前記被着させる作業は、同時に、前記ＭＥＭＳデバイスおよび前記ポートに配置されている前記プラグ部材を有する前記キャップを封入する、配置することと、
前記被着させる作業に続いて、前記プラグ部材を除去することであって、それによって、前記活性領域が前記ポートを介して外部環境に対して露出される、除去することとをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第２の基板は該第２の基板を通じて延在する切り欠きを含み、前記方法は、
前記第２の基板を、前記切り欠きが前記片持ち梁型基板プラットフォームの下になるように配置することと、
キャップを前記片持ち梁型基板プラットフォームの上になるように配置することであって、該キャップは該キャップと前記ＭＥＭＳデバイスの前記活性領域との間に間隙を提供するための内部容積を含む、配置することと、
前記被着させる作業の前にプラグ部材を前記切り欠きに配置することであって、前記被着させる作業は、同時に、前記ＭＥＭＳデバイス、前記キャップ、および、前記切り欠きに配置されている前記プラグ部材を有する前記第２の基板を前記成形コンパウンドを用いて封入する、配置することと、
前記被着させる作業に続いて、前記プラグ部材を除去することであって、それによって、前記活性領域は前記切り欠きを介して外部環境に対して露出される、除去することとをさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項１２】
前記除去する作業は、前記第１の基板を貫通して延材するとともに前記片持ち梁型基板プラットフォームを取り囲むトレンチを作り出し、
前記ＭＥＭＳデバイスを形成することは、前記トレンチの上になる遮蔽体を形成することを含み、前記活性領域は前記遮蔽体を貫通して延在する開口を介して外部環境に対して露出され、
前記方法は、前記トレンチを外部汚染物質からシールするために前記開口にゲル材料を被着させることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ＭＥＭＳデバイスを形成することは、
第１の構造層を前記第１の基板上に、少なくとも１つの電極を含むように形成することと、
前記第１の構造層上に犠牲層を形成することと、
前記犠牲層上に第２の構造層を堆積することと、
前記第２の構造層から前記遮蔽体および可動要素を形成することと、
前記可動要素が前記少なくとも１つの電極から離間され、前記遮蔽体が前記トレンチの上に配置されるように、前記犠牲層を選択的に除去することとをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
アセンブリであって、
片持ち梁型プラットフォームが形成されているダイ構造であって、トレンチが、前記片持ち梁型プラットフォームを取り囲み、前記ダイ構造を貫通して延在する、ダイ構造と、
前記ダイ構造の表側面に形成される微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスであって、該ＭＥＭＳデバイスは前記片持ち梁型プラットフォーム上に存在する活性領域を有する、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスと、
前記ダイ構造の裏側面に付着される下部構造であって、それによって、前記片持ち梁型プラットフォームと前記下部構造との間に隙間空間が形成され、前記片持ち梁型プラットフォームは前記下部構造の上に浮かされる、下部構造とを備える、アセンブリ。
【請求項１５】
前記下部構造を前記ダイ構造の前記裏側面に結合する接着材をさらに備え、該接着材は、前記隙間空間を前記片持ち梁型プラットフォームの下に作り出すのに十分な厚さを有する、請求項１４に記載のアセンブリ。
【請求項１６】
前記下部構造は、前記片持ち梁型プラットフォームの下になる前記隙間空間を作り出すための、該下部構造における切り欠きを含む、請求項１４に記載のアセンブリ。
【請求項１７】
微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスパッケージを作成する方法であって、
第１の基板上にＭＥＭＳデバイスおよびボンドワイヤパッドを形成することであって、該ボンドワイヤパッドはトレースを介して前記ＭＥＭＳデバイスと電気的に結合される、形成することと、
前記第１の基板のうちの前記ＭＥＭＳデバイスの活性領域を部分的に取り囲む部分を除去することであって、前記活性領域が存在する片持ち梁型基板プラットフォームを形成する、除去することと、
前記第１の基板の裏側面を第２の基板に付着させることであって、該付着させる作業は前記片持ち梁型基板プラットフォームと前記第２の基板との間に、前記片持ち梁型基板プラットフォームが前記第２の基板の上に浮かされるように隙間空間を形成することを含む、付着させることと
前記ボンドワイヤパッドを導電性相互接続を介して集積回路ダイと電気的に相互接続することと、
前記集積回路ダイ、前記導電性相互接続、前記ボンドワイヤパッド、および前記ＭＥＭＳデバイスを封入するために成形コンパウンドを被着させることとを含む、方法。
【請求項１８】
前記被着させる作業の前に、プラグ部材を前記片持ち梁型基板プラットフォームの上になるように配置することと、
前記被着させる作業に続いて、前記プラグ部材を除去するとともに前記片持ち梁型基板プラットフォームの上になるように前記第１の基板にキャップを結合することをさらに含み、前記キャップは該キャップと前記ＭＥＭＳデバイスの前記活性領域との間に間隙を提供するための内部容積を含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記被着させる作業の前に、キャップを前記片持ち梁型基板プラットフォームの上になるように配置することをさらに含み、該キャップは、該キャップと前記ＭＥＭＳデバイスの前記活性領域との間に間隙を提供するための内部容積を含み、
前記被着させる作業は、同時に前記ＭＥＭＳデバイスおよび前記キャップを前記成形コンパウンドを用いて封入し、前記キャップは前記成形コンパウンドが前記ＭＥＭＳデバイスの前記活性領域と接触するのを妨げる、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記除去する作業は、前記第１の基板を貫通して延材するとともに前記片持ち梁型基板プラットフォームを取り囲むトレンチを作り出し、
前記ＭＥＭＳデバイスを形成することは、前記トレンチの上になる遮蔽体を形成することを含み、前記活性領域は前記遮蔽体を貫通して延在する開口を介して外部環境に対して露出され、
前記方法は、前記トレンチを外部汚染物質からシールするために前記開口にゲル材料を被着させることをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスアセンブリに関する。より具体的には、本発明は応力分離を向上させるためのＭＥＭＳデバイスアセンブリおよびパッケージング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスは、機械的構成要素を埋め込まれている半導体デバイスである。ＭＥＭＳデバイスはたとえば、圧力センサ、加速度計、ジャイロスコープ、マイクロフォン、デジタルミラーディスプレイ、微小流体デバイスなどを含む。ＭＥＭＳデバイスは、自動車エアバッグシステム、自動車における制御用途、ナビゲーション、ディスプレイシステム、インクジェットカートリッジなどのような様々な製品に使用されている。
【０００３】
ＭＥＭＳデバイスが外部環境と相互作用（対話）する必要が有ること、多くのタイプのＭＥＭＳデバイスが壊れやすいこと、および、コストが厳しく制約されることに少なくとも部分的に起因して、ＭＥＭＳデバイスのパッケージングにおいては克服されるべき問題が相当に存在する。事実、多くのＭＥＭＳデバイス用途は、挑戦的な原価目標を満足するためにサイズを小さくすること、およびパッケージングのコストを低くすることを必要とする。ＭＥＭＳセンサ用途のパッケージングは、熱膨張率が異なる材料を使用することが多い。したがって、ＭＥＭＳデバイスの製造または操作中に、熱的に誘導される高い応力が生じる可能性がある。これらの熱応力、ならびに、湿度および組立工程に起因する応力の結果として、下層基板が変形する可能性があり、本明細書ではこれをパッケージ応力と称する。パッケージ応力が変動することによって、ＭＥＭＳデバイスの不安定性、およびＭＥＭＳデバイスにおける出力シフトが生じる可能性がある。
【０００４】
以下の図面と併せて考察して詳細な説明および請求項を参照することで、より完全に本発明を理解することができる。これらの図面では全般にわたり同様の参照符号は類似の項目を示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第７，４７５，５９７号明細書
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】一実施形態による微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）チップの上面図である。
【図２】ＭＥＭＳチップの側断面図である。
【図３】別の実施形態による、図１および図２のＭＥＭＳチップを製造およびパッケージングするためのパッケージング工程の流れ図である。
【図４】処理の初期段階における部分的なＭＥＭＳウェハの上面図および側断面図である。
【図５】処理の後続の段階において使用されるマスクの上面図である。
【図６】処理の後続の段階における図４の構造の上面図および側断面図である。
【図７】処理の後続の段階における図６の構造の上面図および側断面図である。
【図８】処理の後続の段階において使用されるマスクの上面図である。
【図９】処理の後続の段階における図７の構造の上面図および側断面図である。
【図１０】図１のＭＥＭＳチップを形成するために使用される第２の基板の上面図および側断面図である。
【図１１】処理の後続の段階における図９の構造の側面図である。
【図１２】処理の後続の段階における図１１の構造の上面図および側断面図である。
【図１３】処理の後続の段階における図１２の構造の上面図および側断面図である。
【図１４】処理の後続の段階における図１３の構造の上面図および側断面図である。
【図１５】別の実施形態によるＭＥＭＳチップの上面図および側断面図である。
【図１６】さらに別の実施形態によるＭＥＭＳチップの上面図および側断面図である。
【図１７】別の実施形態による微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）チップの上面図である。
【図１８】図１７のＭＥＭＳチップの側断面図である。
【図１９】図１７および図１８のＭＥＭＳチップを製造およびパッケージングするためのパッケージング工程の流れ図である。
【図２０】図１９のパッケージング工程による処理の中間段階における部分ＭＥＭＳウェハの上面図および側断面図である。
【図２１】処理の後続の段階における図２０の構造の上面図および側断面図である。
【図２２】図１７および図１８のＭＥＭＳチップのためのベース基板の上面図および側断面図である。
【図２３】別の実施形態による図１７および図１８のＭＥＭＳチップのためのベース基板の側面図である。
【図２４】処理の後続の段階における図２１の構造の上面図および側断面図である。
【図２５】処理の後続の段階における図２４の構造の側断面図である。
【図２６】別の実施形態による微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）チップの側断面図である。
【図２７】別の実施形態による処理の中間段階における別の微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）チップの側断面図である。
【図２８】図２７の微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）チップの側断面図である。
【図２９】さらに別の実施形態による微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）チップの側断面図である。
【図３０】微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスの上面図および側断面図である。
【図３１】別の実施形態による微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスの上面図および側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
ＭＥＭＳデバイスの使用は増大および多様化し続けているため、部品性能を犠牲にすることなくサイズを小さくしてパッケージングのコストを低くすることにますます重点が置かれるようになっている。ＭＥＭＳデバイスパッケージングにおける別の継続的な課題は、ＭＥＭＳデバイスの壊れやすい可動部品に対して、これらの可動部品の機械的運動に影響を与えない、環境に対する保護を提供することである。実施形態は、応力分離を改善するための微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスアセンブリおよびそのようなＭＥＭＳデバイスアセンブリをパッケージングするための方法を伴う。特に、パッケージ応力分離の向上を提供する片持ち梁（カンチレバー）型構造としての比較的単純な方法を実行することを通じてＭＥＭＳデバイスが作成される。この方法は、追加的に、ＭＥＭＳデバイスの可動部品の機械的運動に影響を与えることなくＭＥＭＳデバイスの適切な環境に対する保護を提供する、低コストオーバーモールドパッケージングを使用することを可能にする。
【０００８】
ここで図１および図２を参照すると、図１は一実施形態による微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）２０の上面図を示しており、図２はＭＥＭＳチップ２０の側断面図を示している。図１に示されているＭＥＭＳチップ２０の上面図は図２の切断線１−１に沿ったものであり、図２に示されているＭＥＭＳチップ２０の側断面図は図１の切断線２−２に沿ったものである。後述するように、図１〜図２および後続の図３〜図１６は、ＭＥＭＳチップ２０の種々の要素を区別するために、様々な陰影および／または網掛けを使用して図示されている。構造層内のこれらの種々の要素は、堆積、パターニング、エッチングなどの、現行のおよび近い将来のマイクロマシニング技法を利用して生成されることができる。
【０００９】
ＭＥＭＳチップ２０は、ＭＥＭＳダイ２２および集積回路ダイ２４を含むＭＥＭＳデバイスアセンブリである。ＭＥＭＳダイ２２はボンドワイヤパッド２６を有する。同様に、集積回路ダイ２４はボンドワイヤパッド２８を有する。ＭＥＭＳダイ２２および集積回路ダイ２４は、ボンドワイヤパッド２６とボンドワイヤパッド２８との間にわたる導電性相互接続部としての導電性相互接続３０を介して電気的に相互接続される。ＭＥＭＳダイ２２、集積回路ダイ２４、ボンドワイヤパッド２６、ボンドワイヤパッド２８、および導電性相互接続３０は成形（モールド）コンパウンド３２を用いてオーバーモールドされる。すなわち、成形コンパウンド３２は、ＭＥＭＳダイ２２、集積回路ダイ２４、ボンドワイヤパッド２６、ボンドワイヤパッド２８、および導電性相互接続３０を実質的に封入する。しかしながら、ＭＥＭＳダイ２２は、ＭＥＭＳデバイス３６の上になるキャップ層３４を含むＭＥＭＳパッケージである。キャップ層３４は、成形コンパウンド３２が下にあるＭＥＭＳデバイス３６に接触することを防止する。
【００１０】
ＭＥＭＳダイ２２は、表側面４０、および、基板厚さ４４だけ表側面４０から離間される裏側面４２を有する第１の基板３８をさらに含む。ＭＥＭＳデバイス３６は第１の基板３８の表側面４０上に、または代替的にその中に形成される。第１の基板３８の、ＭＥＭＳデバイス３６を取り囲む材料部分が除去され、ＭＥＭＳデバイス３６が存在する片持ち梁型基板プラットフォーム４６が形成される。片持ち梁型基板プラットフォーム４６は、プラットフォーム４６から延在するアーム４８を含む。アーム４８の第１の端部５０は第１の基板３８に固定され、アーム４８の第２の端部５２は基板プラットフォーム４６に固定される。したがって、第１の基板３８の材料部分が除去されると、開口５４が第１の基板３８の基板厚さ４４を貫通して延在し、片持ち梁型基板プラットフォーム４６を部分的に取り囲み、アーム４８の第１の端部５０が片持ち梁型基板プラットフォーム４６の、それを取り囲む第１の基板３８への唯一の付着点となる。加えて、導電性トレース５５がアーム４８上に形成されることができる。トレース５５は、ボンドワイヤパッド２６を、片持ち梁型基板プラットフォーム４６上に存在するＭＥＭＳデバイス３６と電気的に結合する。本明細書において使用される「第１の」および「第２の」という用語は、数えられる一連の要素の中での要素の順序付けまたは優先順位付けを指すものではない。そうではなく、「第１の」および「第２の」という用語は、説明を明瞭にするために特定の要素を区別するために使用される。
【００１１】
示されている実施形態では、第１の基板３８は、第１の基板３８の裏側面４２からＭＥＭＳデバイス３６の活性領域５８まで延在する開口部５６を含む。ＭＥＭＳデバイス３６は、第１の基板３８の裏側面４２に付着される第２の基板６０をさらに含む。第２の基板６０の或る材料部分が第２の基板６０から除去されて、図１０から最もよく分かる別の片持ち梁型基板プラットフォーム６２が形成される。第２の基板６０のその材料部分が除去されると、開口６４が第２の基板６０を貫通して延在し、片持ち梁型基板プラットフォーム６２を部分的に取り囲む。
【００１２】
第２の基板６０は第１の基板３８の裏側面４２に付着され、それによって、片持ち梁型基板プラットフォーム６２（図１０）は第１の基板３８の片持ち梁型基板プラットフォーム４６と垂直に積層され、積層片持ち梁型プラットフォーム構造６６が形成される。この構成において、第２の基板６０のプラットフォーム６２は開口５６を被覆し、ＭＥＭＳデバイスの活性領域５８の下にある密閉キャビティ６８を形成する。それぞれの基板３８および６０内の開口５４および６４はポートとしての役割を果たし、それによって、ＭＥＭＳデバイス３６の活性領域５８はＭＥＭＳチップ２０の外部にある環境７０に対して露出される。代替的な実施形態では、第２の基板６０は必要とされない場合がある（後述する）。また他の実施形態では、ＭＥＭＳデバイスは環境７０に対するポートを必要としない場合がある。したがって、基板６０はシールまたはキャップとしての役割を果たす場合がある（これも後述する）。
【００１３】
ＭＥＭＳデバイス３６は、ＭＥＭＳチップ２０の外部にある環境７０からの圧刺激を検知するように構成されることができる。活性領域５８は、それぞれの基板３８および６０を貫通して延在する位置合わせされた開口５４および６４を介して外部環境７０に露出される。例示的な実施態様では、ＭＥＭＳデバイス３６は、ピエゾ抵抗タイプの圧力センサであり得る。ピエゾ抵抗圧力センサは、圧力検出デバイスとしてのシリコンダイヤフラムのピエゾ抵抗効果によって外部圧力を検知する。たとえば、ピエゾ抵抗材料（図示せず）が、活性領域５８において第１の基板３８の表側面４０の上に堆積され、その中に拡散され、または他の様態でその上または中に形成されることができ、これが可動ダイヤフラムとしての役割を果たす。ピエゾ抵抗素子は一般的に、拡散抵抗として実現され、これらの拡散抵抗は一般的に接続されてブリッジ回路にされる。ダイヤフラム、たとえば、活性領域５８の変位によって引き起こされる拡散抵抗の抵抗値の変化にしたがって、ブリッジ回路から圧力信号が引き出される。
【００１４】
特定の実施形態では、ＭＥＭＳデバイス３６はピエゾ抵抗圧力センサであり得、活性領域５８は可動ダイヤフラムであり得るが、ＭＥＭＳデバイス３６は、マイクロスイッチおよび／またはマイクロセンサのような、ＭＥＭＳチップ２０の様々な１つまたは複数のＭＥＭＳ構成要素を表していることは理解されたい。マイクロセンサはたとえば、圧力センサ、加速度計、ジャイロスコープ、マイクロフォン、微小流体デバイスなどを含む。したがって、活性領域５８は、特定のＭＥＭＳ構成要素の任意の検知または可動要素を表している。集積回路ダイ２４は、ＭＥＭＳデバイス３６からのデータを処理する中央装置、たとえば、マイクロプロセッサを表している。したがって、集積回路ダイ２４はＭＥＭＳチップ２０に組み込まれる「知能」を提供する。ＭＥＭＳチップ２０は１つのＭＥＭＳデバイス３６および１つの集積回路ダイ２４のみを含むものとして示されているが、ＭＥＭＳチップ２０は、ＭＥＭＳチップ２０の特定の設計要件にしたがって任意の数のＭＥＭＳダイ２２および集積回路ダイ２４を含むことができることは理解されたい。
【００１５】
一般的に、ＭＥＭＳダイ２２は、ＭＥＭＳデバイス３６のパッケージ応力分離の向上を達成するウェハレベルパッケージング方法にしたがって製造される。ＭＥＭＳダイ２２および集積回路ダイ２４は導電性相互接続３０を介して相互接続され、結果としての構造は次の方法において説明されるような成形コンパウンド３２内に封入される。
【００１６】
図３は、別の実施形態による、ＭＥＭＳチップ２０（図１および図２）を製造およびパッケージングするためのパッケージング工程７２の流れ図を示す。工程７２は、パッケージ応力分離が向上した少なくとも１つのＭＥＭＳダイ２２を含むＭＥＭＳチップ２０をコスト効率的にもたらすための既知のおよび開発中のＭＥＭＳマイクロマシニング技法を実装する。ＭＥＭＳチップ２０が製造およびパッケージングされる単一の工程が示されているが、複数のエンティティが工程７２の特定の操作を実行してもよいことは理解されたい。例として、或る製造業者がＭＥＭＳダイ２２を製造してもよく、別の製造業者が続いてＭＥＭＳダイ２２をパッケージングして、ＭＥＭＳチップ２０をもたらしてもよい。いくつかのＭＥＭＳダイ２２およびいくつかのＭＥＭＳチップ２０のみの作製およびパッケージングに関連して工程７２を下記に説明する。しかしながら、以下の工程は複数のＭＥＭＳダイ２２を並列してウェハレベルで製造することを可能にすることは当業者には理解されたい。これらの個々のＭＥＭＳダイ２２は続いてパッケージングされて集積回路ダイ２４を含む最終用途に集積されることができる。
【００１７】
ＭＥＭＳチップパッケージング工程７２はタスク７４によって開始する。タスク７４において、ＭＥＭＳデバイス３６、ボンドワイヤパッド２６、およびトレース５５の形成に関係する作成工程が実行される。
【００１８】
タスク７４に関連して図４を参照すると、図４は、ＭＥＭＳチップ２０（図１）を製造するための処理の初期段階８０における部分的なウェハの上面図７６および側断面図７８を示している。側断面図７８は上面図７６の切断線４−４に沿ったものである。一実施形態では、作成工程はシリコン・オン・インシュレータ技術（ＳＯＩ）を実施することができる。ＳＯＩ技術は、従来のシリコン基板の代わりにシリコン−絶縁体−シリコン基板を使用することを指す。ＳＯＩベースのデバイスは、シリコン接合が電気絶縁体、一般的には二酸化ケイ素の上にあるという点で従来のシリコン構築デバイスとは異なっている。ＭＥＭＳデバイスでは、薄いシリコン接合または層が、圧力が加わると屈曲することが可能である圧力センサのダイヤフラムを形成するために使用されることができるため、ＳＯＩウェハは、ピエゾ抵抗圧力センサを作製するために使用されることができる。他のＭＥＭＳセンサ構成について、薄いシリコン接合はセンサの能動（可動）部品を形成するために使用されることができる。
【００１９】
図示されているように、第１の基板３８は、シリコン（たとえば、単結晶シリコン）ベース層８２、二酸化ケイ素絶縁層８４、およびシリコン（たとえば、ポリシリコン）最上層８６を有するＳＯＩベースのウェハである。作製工程は、拡散抵抗を有するＭＥＭＳデバイス３６の活性領域５８を形成するための、ピエゾ抵抗材料（図示せず）の、第１の基板３８の表側面４０、特にシリコン最上層８６への拡散または実装を伴うことができる。次に、ボンドワイヤパッド２６およびトレース５５を形成するために金属堆積、パターニング、およびエッチングが実行されることができる。トレース５５は、適切な電気的接続を形成するために少なくとも部分的に拡散抵抗の上になることができる。他の作製活動が従来通りに実行されることができ、これらは説明を明瞭にするために本明細書においては論じられず、図示されない。
【００２０】
図３に戻って参照して、パッケージング工程はタスク８８によって継続する。タスク８８において、１つまたは複数の表側面エッチング工程が第１の基板３８に対して実行される。
【００２１】
タスク８８に関連して図５〜図７を参照すると、図５は、タスク８８によって表される処理の後続の段階に関連して使用されるマスク９２の上面図９０を示している。図６は、処理の後続の段階９８における図４の構造の上面図９４および側断面図９６を示し、図７は、処理の後続の段階１０４における図６の構造の上面図１００および側断面図１０２を示す。側断面図９６は図６の上面図９４の切断線６−６に沿ったものである。同様に、側断面図１０２は図７の上面図１００の切断線７−７に沿ったものである。
【００２２】
タスク８８は、第１の基板３８の表側面４０から第１の基板３８の裏側面４２に向かって実行される１つまたは複数のエッチング工程に関係する。マスク９２は表側面４０のエッチングされるべきでない領域を被覆または他の様態で保護するために使用される。したがって、マスク９２は第１の基板３８を通る開口５４（図１）を形成するための、かつ片持ち梁型基板プラットフォーム４６（図１）を生成するためのパターンをもたらす。マスク９２は例示を目的として別個の要素として示されている。しかしながら、一実施形態では、マスク９２は表側面４０上にレジスト材料を堆積してそのレジスト材料を適切にパターニングして表側面４０上にマスク９２のパターンを生成することによって形成されてもよい。図６は、シリコン最上層８６の或る材料部分を除去し、それによって下にある二酸化ケイ素絶縁層８４が露出される、第１の表側面除去、すなわち、エッチングの工程の結果を表している。図７は、二酸化ケイ素絶縁層８４の或る材料部分を除去し、それによって下にあるシリコンベース層８２が露出される、第２の表側面除去、すなわち、エッチングの工程の結果を表している。
【００２３】
第１の表側面除去工程および第２の表側面除去工程は、第１の基板３８の材料部分全体のうちの除去される区画１０８の厚さ１０６は第１の基板３８の厚さ４４よりも薄くなるように、深掘り反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ；Ｄｅｅｐ  Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈ）技法、水酸化カリウム（ＫＯＨ）エッチング技法、または任意の適切な技法のような多数の既知の近い将来のエッチング工程のいずれかを使用して実行されることができる。
【００２４】
図３に戻って参照して、タスク８８に続いて、パッケージング工程７２はタスク１１０によって継続する。タスク１１０において、１つまたは複数の裏側面エッチング工程が第１の基板３８に対して実行される。
【００２５】
タスク１１０に関連して図８および図９を参照すると、図８はタスク１１０によって表される処理の後続の段階において使用されるマスク１１４の上面図１１２を示し、図９は処理の後続の段階１２０における図７の構造の上面図１１６および側断面図１１８を示している。側断面図１１８は図９の上面図１１６の切断線９−９に沿ったものである。
【００２６】
タスク１１０は、第１の基板３８の裏側面４２から第１の基板３８の表側面４０に向かって実行される１つまたは複数のエッチング工程に関係する。マスク１１４は裏側面４２のエッチングされるべきでない領域を被覆または他の様態で保護するために使用される。したがって、マスク１１４は、片持ち梁型基板プラットフォーム４６（図１）を生成するように、第１の基板３８を通る開口５４（図１）を形成するためのパターンをもたらす。加えて、マスク１１４は、ＭＥＭＳデバイス３６の活性領域５８の下にある、基板３８を通る開口５６を形成するためのパターンを提供する。
【００２７】
図９は、第１の基板３８全体を貫通して延在する開口５４を形成し、それによって、片持ち梁型基板プラットフォーム４６を生成するために、第１の基板３８の残りの材料部分を除去するタスク１１０において実行される裏側面除去、すなわち、エッチングの工程の結果を表す。加えて、裏側面除去工程は、第１の基板３８を貫通して活性領域５８まで延在する開口５６を形成するために、第１の基板３８の別の材料部分を並行して除去する。裏側面除去工程は、深掘り反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）技法、水酸化カリウム（ＫＯＨ）エッチング技法、または任意の他の適切な技法のような、多数の既知のおよび近い将来のエッチング工程のいずれかを使用して実行されることができる。なお、いくつかのＭＥＭＳデバイス実施形態は開口５６を必要としない場合がある。したがって、片持ち梁型基板プラットフォーム４６を生成するための第１の基板３８内の開口５４は、表側面エッチング工程、または代替的には裏側面エッチング工程のみを実施することによって形成される場合がある。
【００２８】
図３に戻って参照して、タスク１１０に続いて、パッケージング工程７２はタスク１２２によって継続する。タスク１２２において、第２の基板６０が提供および／またはエッチングされる。
【００２９】
ここでタスク１２２に関連して図１０を参照すると、図１０はＭＥＭＳチップ２０（図１）を形成するために使用される第２の基板６０の上面１２４および側断面図１２６を示している。側断面図１２６は図１０の上面図１２４の切断線１０−１０に沿ったものである。第２の基板６０は、片持ち梁型基板プラットフォーム６２を生成するために開口６４をすでにその中に形成されて外部提供者によって供給されるウェハであることができる。代替的には、第２の基板６０は、片持ち梁型基板プラットフォーム６２を少なくとも部分的に取り囲む開口６４を形成するために後にエッチングまたは他の様態で加工される、外部提供者によって供給されるウェハであることができる。
【００３０】
図３に戻って参照して、タスク１２２に続いて、パッケージング工程７２はタスク１２８によって継続する。タスク１２８において、第２の基板６０が第１の基板３８の裏側面４２に付着される。
【００３１】
タスク１２２に関連して図１１を参照すると、図１１は、処理の後続の段階１３２における図９の構造の側断面図１３０を示す。図１１は、工程７２の付着タスク１２８の結果を表している。
【００３２】
図示されるように、第２の基板６０の表側面１３３は、それぞれ第１の基板３８の開口５４と第２の基板６０の開口６４とが位置合わせされるように第１の基板３８の裏側面４２に付着されており、それによって、片持ち梁型基板プラットフォーム４６および６２が垂直に積層されて積層片持ち梁型基板プラットフォーム構造６６（図２）が形成される。この構成において、第２の基板６０の片持ち梁型基板プラットフォーム６２（図１０）は開口５６を被覆して、密閉キャビティ６８がもたらされる。第２の基板６０は、当業者に既知の任意の適切な付着工程および材料（たとえば、ガラスフリット接合、シリコン融合接合、金属共晶接合、陽極接合、熱圧着接合など）を使用して第１の基板３８に付着されることができる。なお、開口５６および密閉キャビティ６８を必要としないＭＥＭＳデバイス実施形態においては、ＭＥＭＳダイ２２（図１）内に第２の基板６０を含めることは必要とされない場合がある。さらに他の実施形態は、変更されたバージョンの基板６０を必要とし得る。
【００３３】
図３に戻って参照して、タスク１２８に続いて、パッケージング工程７２はタスク１３４によって継続する。タスク１３４において、第１の基板３８に、ＭＥＭＳデバイス３６の上になるキャップ層３４が結合される。
【００３４】
タスク１３４に関連して図１２を参照すると、図１２は、処理の後続の段階１４０における図１１の構造の上面図１３６および側断面図１３８を示している。側断面図１３８は図１２の上面図１３６の切断線１２−１２に沿ったものである。一実施形態では、キャップ層３４は、キャビティ１４２を含むように適切にエッチング、機械加工、または他の様態で加工されているウェハ構造であることができる。キャップ層３４は、処理の後続の段階の間および操作中にＭＥＭＳデバイス３６に保護を提供し、キャビティ１４２は、ＭＥＭＳデバイス３６に、キャップ層３４の内壁がＭＥＭＳデバイス３６のいかなる可動部品とも接触することがないように適切な自由空間を提供する。図示されていないが、キャップ層３４は、追加的に、キャップ層３４の内壁がボンドワイヤパッド２６と接触することがないように、ボンドワイヤパッド２６（図１）の上にキャビティを含むことができる。キャップ層３４の第１の基板構造３８への結合は、たとえば、ガラスフリット接合、金属共晶接合などを使用して達成されることができる。
【００３５】
図３に戻って参照して、タスク１３４に続いて、工程７２はタスク１４２によって継続する。タスク１４２において、ボンドワイヤパッド２６がキャップ層３４から出て露出される。
【００３６】
タスク１４２に関連して図１３を参照すると、図１３は、処理の後続の段階１４８における図１２の構造の上面図１４４および側断面図１４６を示している。側断面図１４６は図１３の上面図１４４の切断線１３−１３に沿ったものである。一実施形態では、キャップ層３４の一部が切断、エッチング、または他の様態で除去されてボンドワイヤパッド２６が晒される。上記のタスクの実行を通じて、各々が少なくとも１つのＭＥＭＳデバイス３６を含むＭＥＭＳダイ２２のパネル１５０が生成される。
【００３７】
図３に戻って参照して、タスク１４２に続いて、パッケージング工程７２はタスク１５２によって継続する。タスク１５２において、ＭＥＭＳダイ２２のパネル１５０が分離されて、各々が少なくとも１つのＭＥＭＳデバイス３６を含む個別のＭＥＭＳダイ２２が形成される。
【００３８】
タスク１５２に関連して図１４を参照すると、図１４は、処理の後続の段階１５８における図１３の構造の上面図１５４および側断面図１５６を示している。側断面図１５６は図１４の上面図１５４の切断線１４−１４に沿ったものである。図１４は、タスク１５２において実行されるパネル分離工程の結果を表している。図示されるように、パネル１５０（図１３）は切断、ダイシング、または他の様態で分離されて個別のＭＥＭＳダイ２２が形成されており、その各々がキャップ層３４によって保護される少なくとも１つのＭＥＭＳデバイス３６を含む。
【００３９】
図３に戻って参照して、パッケージング工程７２はタスク１６０によって継続する。タスク１６０において、各ＭＥＭＳダイ２２（図１）は、導電性相互接続３０（図１）を介して集積回路ダイ２４（図１）と電気的に相互接続される。たとえば、図１に示されているように、導電性相互接続３０を使用してＭＥＭＳダイ２２のボンドワイヤパッド２６と集積回路ダイ２４のボンドワイヤパッド２８との間の外部相互接続を形成するためにワイヤボンディング工程が実行されることができる。
【００４０】
タスク１６０に続いて、タスク１６２が実行される。ＭＥＭＳチップ２０（図１）は成形コンパウンド３２内に封入されることが想起されよう。しかしながら、位置合わせされた開口６４および５４は成形コンパウンドによって充填または塞がれることができない。したがって、タスク１６２において、開口６４を塞ぎ、その結果として開口５４を塞ぐように、第２の基板６０の裏側面にプラグ要素が配置される。図１４を手短に参照すると、プラグ要素１６４が１つのＭＥＭＳダイ２２の第２の基板６０の裏側面１６６に対して痕跡の形で示されている。プラグ要素１６４は、テープ、リードフレームの一部、または開口６４を塞ぐ任意の他の要素であることができる。なお、プラグ要素１６４は例示を目的として図１４に示されている。実際の使用においては、プラグ要素１６４は。ＭＥＭＳダイ２２のボンドワイヤパッド２６（図１）がすでに集積回路ダイ２４のボンドワイヤパッド２８（図１）と相互接続された後に、開口６４を塞ぐために適切に配置されることができる。
【００４１】
タスク１６２に続いて、タスク１６８が実行される。タスク１６８において、成形コンパウンド３２が、その付着されている集積回路ダイ２４とともにＭＥＭＳダイ２２に被着される。成形コンパウンド３２は、ＭＥＭＳダイ２２、集積回路ダイ２４、ボンドワイヤパッド２６および２８、ならびに導電性相互接続３０を実質的に封止する。しかしながら、ＭＥＭＳデバイス３６の上になるＭＥＭＳダイ２２のキャップ層３４は、成形コンパウンド３２がＭＥＭＳデバイス３６と直接接触することを妨げる。加えて、開口６４を塞ぐプラグ要素１６４（図１４）は、成形コンパウンド３２が開口６４に流れ込むことを妨げる。
【００４２】
いくつかの従来技術の設計において、ＭＥＭＳデバイスはシリコン・ゲル・コーティング工程を受け、次いで、ＭＥＭＳダイおよび関連する集積回路ダイが続いて成形コンパウンドによるオーバーモールドを受ける。ゲルコーティング応力はＭＥＭＳデバイスを成形コンパウンドから分離する。そのような構成において、ＭＥＭＳダイと集積回路ダイとの間の電気的相互接続はそのようにシリコン・ゲル・コーティングおよび成形コンパウンドの両方を通過し得る。不都合なことに、シリコン・ゲル・コーティングによって、ＭＥＭＳチップの材料費およびパッケージング複雑度が増す。その上、電気的相互接続はゲルコーティングと成形コンパウンドとの間の界面において応力および破損を受ける。この問題は、従来技術の設計においてより直径の大きいワイヤを電気的相互接続に使用することによって少なくとも部分的に対処されている。無論、ワイヤの直径を大きくする結果として、よりコストがかかるようになり得、ＭＥＭＳダイ全体がより大きくなり得る。キャップ層３４および成形コンパウンド３２を実装することによって、いくつかの実施形態においてはシリコン・ゲル・コーティングが必要なくなり、いくつかの実施形態においてはより大きな直径のワイヤのために釣り合いをとる必要がなくなり、それによって作製が単純化されて材料費および作製コストが低減される。
【００４３】
タスク１６８における封入に続いて、タスク１７０が実行される。タスク１７０において、プラグ要素１６４が除去されてＭＥＭＳチップ２０（図１）がもたらされる。タスク１７０の後、パッケージング工程７２は終了する。パッケージング工程７２からもたらされるＭＥＭＳチップ２０は、それゆえ、片持ち梁型基板プラットフォーム４６において浮かされる１つまたは複数のＭＥＭＳデバイス３６を含む。したがって、ＭＥＭＳデバイス３６はパッケージ応力の変動の影響を受けにくい。加えて、ＭＥＭＳチップ２０の要素は安価なオーバーモールドパッケージ内にパッケージングされる、すなわち、環境からの保護を提供するために成形コンパウンド３２内に封入される。しかしながら、ＭＥＭＳデバイス３６の上のキャップ層３４の結合によって、それらがパネル分離からの残留物のような粒子汚染から保護される。さらに、キャップ層３４はＭＥＭＳデバイス３６の壊れやすい可動部品を保護し、それによって、成形コンパウンド３２はＭＥＭＳデバイス３６と接触することができない。
【００４４】
図１５は、別の実施形態によるＭＥＭＳチップ１７６の上面図１７２および側断面図１７４を示している。ＭＥＭＳチップ１７６の上面図１７２は側断面図１７４の切断線Ｂ−Ｂに沿ったものである。同様に、側断面図１７４は上面図１７２の切断線Ａ−Ａに沿ったものである。パッケージング工程７２はＭＥＭＳチップ１７６を生成するように適合されることができる。ＭＥＭＳチップ１７６は、相互接続１８２を介して電気的に結合される集積回路ダイ１７８およびＭＥＭＳダイ１８０を含む。ＭＥＭＳダイ１８０は、第１の基板１８６上で表面マイクロマシニングされてキャップ層１８８によって保護されるＭＥＭＳデバイス１８４を含む。この例示的な実施形態では、第１の基板１８６はＳＯＩ開始材料ではなく、代わりに、その上にポリシリコンおよび金属層が表面マイクロマシニングされてＭＥＭＳデバイス１８４が作成される従来のシリコンウェハであることができ、その詳細は図示されない。ＭＥＭＳダイ１８０は、第１の基板１８６に付着される第２の基板１９０をさらに含むことができる。第１の基板１８６および第２の基板１９０はそれぞれ、その上にＭＥＭＳデバイス１８４が存在する積層片持ち梁型プラットフォーム構造１９２をもたらすためのパッケージング工程７２（図３）にしたがって形成される。無論、他の実施形態では、第２の基板１９０は必要とされない場合がある。それにもかかわらず、この代替的な実施形態は、パッケージ応力分離の向上および安価なオーバーモールドパッケージの利益を達成する。
【００４５】
図１６は、さらに別の実施形態によるＭＥＭＳチップ１９８の上面図１９４および側断面図１９６を示す。ＭＥＭＳチップ１９８の上面図１９４は側断面図１９６の切断線Ｄ−Ｄに沿ったものである。同様に、側断面図１９６は上面図１９４の切断線Ｃ−Ｃに沿ったものである。パッケージング工程７２はＭＥＭＳチップ１９８を生成するように適合されることができる。ＭＥＭＳチップ１９８は、相互接続２０４を介して電気的に結合される集積回路ダイ２００およびＭＥＭＳダイ２０２を含む。ＭＥＭＳダイ２０２は、ＭＥＭＳデバイス２０６がハウジングされる密閉パッケージを形成するために、基板２０８上で表面マイクロマシニングされて第１のキャップ層２１０および第２のキャップ層２１２によって保護されるＭＥＭＳデバイス２０６を含む。例示的な実施形態では、ＭＥＭＳデバイス２０６は加速度計のような慣性センサであり得る。そのようなセンサは、外部環境に対して露出するためのポートを必要としない場合がある。しかしながら、そのようなセンサは、ＭＥＭＳデバイス２０６を粒子汚染、湿気などから保護するために密封キャビティ設計を必要とする場合がある（この実施形態ではキャップ層２１０および２１２を使用する）。キャップ層２１０および２１２は、ＭＥＭＳデバイス２０６の機械的作用が可能になるような自由空間を達成するために、それぞれキャビティ２１４および２１６を提供する。
【００４６】
この例示的な実施形態では、プロセスフローに応じて基板２０８はＳＯＩ開始材料でない場合があり、代わりに、その上にポリシリコンおよび金属層が表面マイクロマシニングされてＭＥＭＳデバイス２０６が作成される従来のシリコンウェハであることができ、その詳細は図示されない。基板２０８が加工されて、その上にＭＥＭＳデバイス２０６が存在する片持ち梁型基板プラットフォーム２１８が形成される。しかしながら、第２のキャップ層２１２は、基板２０８に付着される第２の基板として機能するが、基板２０８の片持ち梁型基板プラットフォーム２１８の下にあるキャビティ２１６を含むように作製される。これは、後にパッケージング工程７２（図３）にしたがって基板２０８に付着される。すでに説明された実施形態のように、この代替的な実施形態は、パッケージ応力分離の向上および安価なオーバーモールドパッケージの利益を達成する。
【００４７】
前述の実施形態は一般的にその上にＭＥＭＳデバイスが存在する片持ち梁型プラットフォーム構造を有するＭＥＭＳデバイスアセンブリを含む。パッケージング方法は、ＭＥＭＳデバイスにキャップ層をかぶせること、ＭＥＭＳデバイスと関連集積回路ダイとをワイヤボンディングすること、および、その後、オーバーモールドパッケージ、たとえば、ＭＥＭＳデバイスアセンブリを形成するために、その構造体を成形コンパウンド内に封入することを含む。代替的な実施形態では、或る簡略化されたフロー（後述する）がキャップ層を省き、それによって、片持ち梁型プラットフォーム構造およびそのパッケージ応力分離の向上という利点を維持しながら、処理工程が少なくなり、シール領域がなくなり、隔離がなくなる、切断露出作業（ｓａｗ−ｔｏ−ｒｅｖｅａｌ  ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ）がなくなるなどといった結果になる。
【００４８】
ここで、図１７および図１８を参照すると、図１７は、別の実施形態による、本明細書においてはＭＥＭＳチップ２２０と称される、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスアセンブリの上面図を示し、図１８は、ＭＥＭＳチップ２２０の側断面図を示している。図１７に示されているＭＥＭＳチップ２２０の上面図は図１８の切断線１７−１７に沿ったものであり、図１８に示されているＭＥＭＳチップ２２０の側断面図は図１７の切断線１８−１８に沿ったものである。図１７〜図１８および後続の図面は、種々の要素を区別するために、様々な陰影および／または網掛けを使用して図示されている。構造層内のこれらの種々の要素は、堆積、パターニング、エッチングなどの、現行のおよび近い将来のマイクロマシニング技法を利用して生成されることができる。
【００４９】
ＭＥＭＳチップ２２０は、少なくともＭＥＭＳダイ２２２および集積回路ダイ２２４を含み、その両方が下部構造（ベース構造）、または基板２２６に付着されているアセンブリである。たとえば、ＭＥＭＳダイ２２２および集積回路ダイ２２４は、ダイ付着材料または接着材２２７を使用して基板２２６に付着されることができる。ＭＥＭＳダイ２２２のボンドワイヤパッド２２８が、ボンドワイヤパッド２２８と２３０との間にわたる相互接続２３２を介して集積回路ダイ２２４のボンドワイヤパッド２３０と電気的に相互接続される。ＭＥＭＳダイ２２２、集積回路ダイ２２４、ボンドワイヤパッド２２８、ボンドワイヤパッド２３０、および導電性相互接続２３２は成形コンパウンド２３４を用いてオーバーモールドされる。
【００５０】
ＭＥＭＳダイ２２２は、ＭＥＭＳデバイス２３７の上になるキャップ２３６を含むＭＥＭＳパッケージである。キャップ２３６は、下記に説明されるパッケージング工程にしたがって成形コンパウンド２３４内に形成される開口２３８内に配置され、ＭＥＭＳダイ２２２の少なくとも一部の上になる。ＭＥＭＳダイ２２２のＭＥＭＳデバイス２３７は、ダイ構造、または基板２４２の表側面２４０上に、または代替的にはその中に形成される。基板２４２の、ＭＥＭＳデバイス２３７の活性領域２４４を囲む材料部分が除去されて、ＭＥＭＳデバイス２３７の活性領域２４４が存在する片持ち梁型基板プラットフォーム２４６が形成される。したがって、キャップ２３６は、キャップ２３６と活性領域２４４との間に間隙、キャビティ、または空隙を提供する内部容積２４７を含む。
【００５１】
前述の実施形態のように、片持ち梁型基板プラットフォーム２４６は、プラットフォーム２４６から延在するアーム２４８を含む。アーム２４８の一方の端部は基板２４２に固定され、アーム２４８の対向する端部は基板プラットフォーム２４６に固定される。したがって、基板２４２の材料部分が除去されると、本明細書においてはトレンチ２５０と称される開口が基板２４２の基板厚さ２５２を貫通して延在し、片持ち梁型基板プラットフォーム２４６を部分的に取り囲み、アーム２４８の一方の端部が片持ち梁型基板プラットフォーム２４６の、それを取り囲む基板２４２への唯一の付着点である。したがって、図１において提供されるＭＥＭＳアセンブリ２２０の上面図において下層基板２２６がトレンチ２５０を通して見えている。導電性トレース２５４がアーム２４８上に形成されることができる。トレース２５４は、ボンドワイヤパッド２２８を、片持ち梁型基板プラットフォーム２４６上に存在するＭＥＭＳデバイス２３７の活性領域２４４と電気的に結合する。片持ち梁型基板プラットフォーム２４６およびトレンチ２５０は概して矩形であるものとして図示されているが、それらは代替的に異なる形状、丸みを帯びた角などを有して形成されてもよいことは理解されたい。
【００５２】
以下の実施形態では、基板２４２は前述の実施形態のいくつかにおいて示されているような、ＳＯＩ開始材料でない場合がある。代わりに、基板２４２は、その上にポリシリコンおよび金属層が堆積およびエッチングされてＭＥＭＳデバイス２３７が形成される、従来のシリコンウェハであり得る。さらに、基板２４２は、特定のデバイス設計による単一のウェハまたは複数が積層されたウェハ構成であり得る。なお、ＭＥＭＳデバイス２３７（および前述の実施形態）は、表面マイクロマシニング工程を使用して基板２４２上に形成されることができ、当該工程において、ＭＥＭＳデバイス２３７の要素が、基板２４２の上面上で複数の異なる材料層が堆積およびエッチングされることによって形成される。代替的には、ＭＥＭＳデバイス２３７（および前述の実施形態）は、バルクマイクロマシニング工程を使用して基板２４２上に形成されることができ、当該工程において、ＭＥＭＳデバイス２３７の要素が、基板２４２を選択的にエッチングすることによって形成される。
【００５３】
その上にＭＥＭＳデバイス２３７が形成される基板２４２の裏側面２５６が、基板２２６に付着される。付着は、間隙、または隙間空間２５８が片持ち梁型基板プラットフォーム２４６と下層基板２２６との間に形成されるように実行される。示されている実施形態では、基板２２６は概して平坦なウェハ、リードフレームなどであり得る。付着は、適切な応力分離をプラットフォーム２４６に提供するように、片持ち梁型基板プラットフォーム２４６と下層基板２２６との間の隙間、すなわち分離を確保するのに十分に厚い接着材２２７（たとえば、エポキシ樹脂、はんだなど）を使用して実行されることができる。したがって、片持ち梁型基板プラットフォーム２４６は、下層基板２２６の上に浮かされる。
【００５４】
一実施形態では、ＭＥＭＳダイ２２２は、ＭＥＭＳチップ２２０の外部にある環境２６０からの圧刺激を検知するように構成されることができる。したがって、キャップ２３６にはキャップ２３６を貫通して延在するポート２６２が設けられ得る。したがって、活性領域２４４はポート２６２を介して外部環境２６０に露出されることができる。例示的な実施形態では、ＭＥＭＳダイ２２２は、ピエゾ抵抗タイプの圧力センサであり得る。ピエゾ抵抗圧力センサは、圧力検出デバイスとしてのシリコンダイヤフラムのピエゾ抵抗効果によって外部圧力を検知する。たとえば、ピエゾ抵抗材料（図示せず）が、活性領域２４４において基板２４２の表側面２４０の上に堆積され、その中に拡散され、または他の様態でその上または中に形成されることができ、これが可動ダイヤフラムとしての役割を果たす（たとえば、図３０および図３１を参照されたい）。ピエゾ抵抗素子は一般的に、拡散抵抗として実現され、これらの拡散抵抗は一般的に接続されてブリッジ回路にされる。ダイヤフラム、たとえば、活性領域２４４の変位によって引き起こされる拡散抵抗の抵抗値の変化にしたがって、ブリッジ回路から圧力信号が測定されることができる。
【００５５】
上記で説明されたＭＥＭＳデバイス３６（図１）のように、ＭＥＭＳデバイス２３７は、マイクロスイッチおよび／またはマイクロセンサのような、ＭＥＭＳチップ２２０の様々な１つまたは複数のＭＥＭＳ構成要素を表す。マイクロセンサはたとえば、圧力センサ、加速度計、ジャイロスコープ、マイクロフォン、微小流体デバイスなどを含む。したがって、ＭＥＭＳ活性領域２４４は、特定のＭＥＭＳ構成要素の任意の１つまたは複数の検知または可動要素を表している。集積回路ダイ２２４は、ＭＥＭＳダイ２２２からのデータを処理する中央装置、たとえば、マイクロプロセッサを表している。したがって、集積回路ダイ２２４はＭＥＭＳチップ２２０に組み込まれる「知能」を提供する。ＭＥＭＳチップ２２０は１つのＭＥＭＳダイ２２２および１つの集積回路ダイ２２４のみを含むものとして示されているが、ＭＥＭＳチップ２２０は、ＭＥＭＳチップ２２０の特定の設計要件にしたがって任意の数のＭＥＭＳダイ２２２および集積回路ダイ２２４を含むことができることは理解されたい。
【００５６】
図１９は、ＭＥＭＳチップ２２０（図１７および図１８）を製造およびパッケージングするためのパッケージング工程２６４の流れ図を示している。工程２６４は、パッケージ応力分離が向上した少なくとも１つのＭＥＭＳダイ２２２を含むＭＥＭＳチップ２２０をコスト効率的にもたらすための既知のおよび開発中のＭＥＭＳマイクロマシニング技術を実装する。いくつかのＭＥＭＳダイ２２２およびいくつかのＭＥＭＳチップ２２０のみの作製およびパッケージングに関連して工程２６４を下記に説明する。しかしながら、以下の工程は複数のＭＥＭＳダイ２２２を並列してウェハレベルで製造することを可能にすることは当業者には理解されたい。これらの個々のＭＥＭＳダイ２２２は続いてパッケージングされて集積回路ダイ２２４を含む機能用途に集積されることができる。
【００５７】
ＭＥＭＳチップパッケージング工程２６４はタスク２６６によって開始する。タスク２６６において、基板２４２上のＭＥＭＳデバイス２３７、ボンドワイヤパッド２２８、および導電性トレース２５４の形成に関係する作製工程が実行される。これらの作製工程は図４に関連して上記で説明されている。しかしながら、他の作製活動および／または代替的な作製工程が従来通りに実行されてもよく、これらは簡潔にするために本明細書においては論じられず、図示されない。
【００５８】
パッケージング工程２６４はタスク２６８によって継続する。タスク２６８において、１つまたは複数のエッチング工程が基板２４２に対して実行される。
ここでタスク２６８に関連して図２０を参照すると、図２０は、パッケージング工程２６４のタスク２６８による処理の中間段階２７４における部分ＭＥＭＳウェハの上面図２７０および側断面図２７２を示している。側断面図２７２は図２０の上面図２７０の切断線２０−２０に沿ったものである。
【００５９】
タスク２６８は、たとえば、基板２４２の表側面２４０から基板２４２の裏側面２５６に向かって実行される１つまたは複数のエッチング工程に関係する。図５〜図７に関連して上記で説明されたように、マスクまたはレジスト材料の適切な堆積物が、基板２４２のエッチングされるべきではない領域を被覆または他の様態で保護するために使用されることができる。したがって、マスクまたはレジスト材料は、基板２４２を貫通して延在するトレンチ２５０を形成するための、および、片持ち梁型基板プラットフォーム２４６を製造するためのパターンを提供する。基板２４２の基板厚さ２５２全体を貫通するために深掘り反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）工程が実行されることができる。他の実施形態では、基板厚さ２５２全体を貫通してトレンチ２５０を形成するために別の適切な１つまたは複数のエッチング技法が実装されてもよい。上記のタスクの実行を通じて、ＭＥＭＳデバイス２３７のウェハまたはパネル２７６が生成される。
【００６０】
図１９に戻って参照して、タスク２６８に続いて、パッケージング工程２６４はタスク２７８によって継続する。タスク２７８において、パネル２７６（図２０）が分離されて、各々が少なくとも１つのＭＥＭＳデバイス２３７を含む個別のＭＥＭＳダイ２２２が形成される。
【００６１】
タスク２７８に関連して図２１を参照すると、図２１は、処理の後続の段階２８４における図２０の構造の上面図２８０および側断面図２８２を示している。側断面図２８２は図２１の上面図２８０の切断線２１−２１に沿ったものである。図２１は、タスク２７８において実行されるパネル分離工程の結果を表している。図示されるように、パネル２７６（図２０）は切断、ダイシング、または他の様態で分離されて個別のＭＥＭＳダイ２２２が形成されており、その各々が少なくとも１つのＭＥＭＳデバイス２３７を含む。上記の実施形態とは対照的に、タスク２７８のパネル分離工程は、キャップ層をパネルに結合する、切断してボンドワイヤパッドを露出させるなどのような作業を最初に実施することなく実行される。さらに、キャップ２３６（図１８）はまだ、各ＭＥＭＳデバイス２３７の活性領域２４４の上になるように設置されていない。
【００６２】
図１９に戻って参照して、タスク２７８に続いて、パッケージング工程２６４はタスク２８６によって継続する。タスク２８６において、ベース基板が設けられる。一実施形態では、ベース基板は概して平坦なウェハ、リードフレームなどの形態のベース基板２２６（図１８）であり得る。しかしながら、ベース基板２２６を平坦に構築する必要はない。
【００６３】
タスク２８６に関連して図２２および図２３を参照すると、図２２は、代替的な実施形態によるベース基板２９２の上面図２８８および側断面図２９０を示している。側断面図２９０は図２２の上面図２８８の切断線２２−２２に沿ったものである。図２３は、別の実施形態によるベース基板２９４の側面図を示している。
【００６４】
図２２の実施形態では、ベース基板２９２はベース基板２９２の厚さ全体を貫通して延在する切り欠き２９６を含む。組み立てられると、切り欠き２９６は片持ち梁型プラットフォーム構造２４６（図１７）の下になり、片持ち梁型プラットフォーム構造２４６とベース基板２９２との間の隙間空間２５８（図１８）の一部または全部を作り出す。加えて、切り欠き２９６は、ＭＥＭＳデバイス２３７（図１８）を外部環境２６０（図１８）に対して露出させるためのポートとしても機能することができる。たとえば、切り欠き２９６は、トレンチ２５０と連続しているか、またはほぼ位置整合することができ、それによって、ＭＥＭＳデバイス２３７は切り欠き２９６およびトレンチ２５０を介して環境２６０にたいして露出される。
【００６５】
図２３の実施形態では、ベース基板２９４はベース基板２９４の厚さを部分的に通じて延在する切り欠き２９８を含む。したがって、組み立てられると、切り欠き２９８は片持ち梁型プラットフォーム構造２４６の下になり、片持ち梁型プラットフォーム構造２４６とベース基板２９４との間の隙間空間２５８を作り出す。しかしながら、切り欠き２９８はベース基板２９４の厚さを部分的にのみ通じて延在するため、ＭＥＭＳデバイス２３７は切り欠き２９８を介して環境２６０に対して露出されない。切り欠き２９６（図２２）および切り欠き２９８は様々な形状およびサイズにおいて適切に構成されることができる。代替的には、ベース基板は、ベース基板の厚さを部分的に通じて延在する切り欠き、および、この切り欠き領域内でベース基板の厚さを貫通して延在するより小さいポートを含んでもよい。
【００６６】
図１９に戻って参照して、パッケージング工程２６４はタスク３００によって継続する。タスク３００において、ＭＥＭＳダイ２２２（図１７）はベース基板に付着される。図１７〜図１８の例において、ＭＥＭＳダイ２２２は、接着材２２７、たとえば、エポキシ樹脂、はんだなどを使用してベース基板２２６に付着されることができる（図１８）。代替的な実施形態では、ＭＥＭＳダイ２２２は、既知のおよび近い将来の技法にしたがってベース基板２９２（図２２）またはベース基板２９４に付着されることができる。
【００６７】
パッケージング工程２６４はタスク３０２によって継続する。タスク３０２において、１つまたは複数の集積回路ダイ２２４（図１７）がベース基板２２６に付着される。ここでも、集積回路ダイ２２４は任意の適切なダイ付着材料および適切なボンディング技法を使用してベース基板２２６に付着されることができる。
【００６８】
付着作業３００および３０２に続いて、パッケージング工程２６４はタスク３０４によって継続する。タスク３０４において、各ＭＥＭＳダイ２２２（図１７）が導電性相互接続２３２（図１７）を介してその集積回路ダイ２２４（図１７）と電気的に相互接続される。たとえば、導電性相互接続２３２を使用してＭＥＭＳダイ２２２のボンドワイヤパッド２２８（図１７）と集積回路ダイ２２４のボンドワイヤパッド２３０（図１７）との間の外部相互接続を形成するためにワイヤボンディング工程が実行されることができる。
【００６９】
次に、タスク３０６が実行される。タスク１６２において、プラグ要素がＭＥＭＳダイ２２２のＭＥＭＳデバイス２３７（図１７）の上になるように配置される。
図２４を参照すると、図２４は、処理の後続の段階３１２における図２１の構造の上面図３０８および側断面図３１０を示している。図示されるように、プラグ要素３１４がＭＥＭＳチップ２２２のＭＥＭＳデバイス２３７の上になるように配置される。しかしながら、集積回路２２４、ボンドパッド２２８、ボンドパッド２３０、およびボンドワイヤ２３２はプラグ要素３１４から露出したままである。プラグ要素３１４は、プラグ要素３１４の内面が片持ち梁型プラットフォーム構造２４６およびＭＥＭＳデバイス２３７と接触するのを回避するように陥凹領域３１６を有する従来の成形ピンであり得る。
【００７０】
図１９に戻って参照して、タスク３０６に続いて、タスク３１８が実行される。タスク３１８において、成形コンパウンド２３４が、その付着されている集積回路ダイ２２４とともにＭＥＭＳダイ２２２に被着される。
【００７１】
タスク３１８と関連して図２５を参照すると、図２５は、処理の後続の段階３２２における図２４の構造の側断面図３２０を示している。成形コンパウンド２３４は、ベース基板２２６、ＭＥＭＳダイ２２２、集積回路ダイ２２４、ボンドワイヤパッド２２８および２３０、導電性相互接続２３２、ならびにプラグ要素３１４を封入する。しかしながら、プラグ要素３１４は、プラグ要素３１４の一部が成形コンパウンド２３４の厚さを超えて延在するよう十分に高い。ＭＥＭＳデバイス２３７の上になっているプラグ要素３１４は、成形コンパウンド２３４がＭＥＭＳデバイス２３７と直接接触するのを妨げる。加えて、プラグ要素３１４（図１４）は、成形コンパウンド２３４が、片持ち梁型プラットフォーム構造２４６を取り囲むトレンチ２５０へ、および隙間空間２５８へと流れ込むのを妨げる。
【００７２】
図１９に戻って参照して、封入タスク３１８に続いて、パッケージング工程２６４はタスク３２４によって継続する。タスク３２４において、プラグ要素３１４（図２４）が除去され、それによって、開口２３８（図１７）が、少なくとも一時的にそのＭＥＭＳデバイス２２２の上になった位置に留まる。
【００７３】
次に、タスク３２６が実行される。タスク３２６において、図１７に図示されているキャップ２３６のようなキャップが開口２３８に配置される。キャップ２３６は適切な位置に成形されるか、または他の様態で、たとえば、接着材またはエポキシ樹脂材料を用いてＭＥＭＳデバイス２２２の基板２４２（図１７）に結合される。タスク３２６に続いて、パッケージング工程２６４は終了する。パッケージ工程パッケージング工程２６４の簡略化された流れによって、キャップ層をパネルに接合することがなく、ボンドワイヤパッドを露出させるための切断露出工程がなく、微細構造が配置されることができない領域を隔離する必要がないなどの理由から、工程作業を省き、また全体的なサイズを削減することができる。
【００７４】
図２６は、別の実施形態による微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）３２８チップの側断面図を示している。ＭＥＭＳチップ２２０（図１７）のように、ＭＥＭＳチップ３２８は、導電性相互接続２３２を介して電気的に相互接続されるＭＥＭＳダイ２２２および集積回路ダイ２２４を含む。示されている実施形態では、ＭＥＭＳダイ２２２および集積回路ダイ２２４は、切り欠き２９８が片持ち梁型基板プラットフォーム２４６の下になった状態でベース基板２９４に付着され、それによって、プラットフォーム２４６とベース基板２９４との間に隙間空間２５８が形成される。
【００７５】
加えて、ＭＥＭＳチップ３２８は、ＭＥＭＳチップ２２０のキャップ２３６（図１８）の代わりに、キャップ３３０を含む。キャップ３３０は、ホース接続部に利用されることができる軸ポート３３２を含む。このようなＭＥＭＳチップ３２８の構成は、たとえば、分枝管絶対圧センサとして実装されることができる。ＭＥＭＳチップ２２０のように、ＭＥＭＳチップ３２８の要素は成形コンパウンド２３４内に封入され、ＭＥＭＳチップ３２８はパッケージング工程２６４（図１９）にしたがってパッケージングされる。
【００７６】
図２７〜図２８を参照すると、図２７は、別の実施形態による処理の中間段階における別の微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）チップ３３４の側断面図を示しており、図２８はオーバーモールド作業後の微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）チップ３３４の側断面図を示しているＭＥＭＳチップ３３４は、導電性相互接続２３２を介して電気的に相互接続されるＭＥＭＳダイ２２２および集積回路ダイ２２４を含む。示されている実施形態では、ＭＥＭＳダイ２２２および集積回路ダイ２２４は、切り欠き３３８が片持ち梁型基板プラットフォーム２４６の下になってベース基板３３６全体を貫通して延在している状態でベース基板３３６に付着されている。
【００７７】
加えて、ＭＥＭＳチップ３３４は、前述のキャップ２３６（図１８）および３３０（図２６）の代わりにキャップ３４０を含む。開口３４２がキャップ３４０を貫通して延在する。この示されている実施形態では、キャップ３４０はオーバーモールド前にＭＥＭＳデバイス２２２の基板２４２の上に配置される。開口３４２に配置されるプラグ要素３４４、または成形ピンが、キャップ３４０を適切な位置に保持し、開口３４２に栓をする。別のプラグ要素３４６がベース基板３３６内の切り欠き３３８に栓をする。プラグ要素３４４および３４６が適切に配置された後、ＭＥＭＳチップ３３４の要素が成形コンパウンド２３４内に封入される。オーバーモールド作業に続いて、プラグ要素３４４および３４６が除去され、それによって、ＭＥＭＳデバイス２３７が外部環境２６０に対して露出される。ＭＥＭＳチップ３３４が、たとえば、プリント回路基板（ＰＣＢ）に搭載される実際の実施態様では、ＰＣＢは切り欠き３３８に対応する開口を含むことができる。
【００７８】
図２９は、さらに別の実施形態による微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）チップ３４７の側断面図を示している。ＭＥＭＳチップ２２０（図１７）のように、ＭＥＭＳチップ３４７は、導電性相互接続２３２を介して電気的に相互接続されるＭＥＭＳダイ２２２および集積回路ダイ２２４を含む。示されている実施形態は、ＭＥＭＳダイ２２２が集積回路ダイ２２４と垂直に積層される構成を図示している。より具体的には、たとえば、片持ち梁型基板プラットフォーム２４６と集積回路ダイ２２４との間に隙間空間３４９が形成されることを確実にするために十分な厚さを有するダイ付着材料を使用してＭＥＭＳダイ２２２の裏側面２５６が結合される。したがって、集積回路ダイ２２４は、ＭＥＭＳダイ２２２が付着される基板の役割を果たす。
【００７９】
ＭＥＭＳチップ２２０（図１８）、ＭＥＭＳチップ３２８（図２６）、およびＭＥＭＳチップ３３４（図２８）、ならびにＭＥＭＳチップ３４７は、様々なＭＥＭＳチップ構成の説明例を提供している。様々な実施形態において、ＭＥＭＳチップは、そのキャップを介して上部から、ベース基板を介して底部から、または上部および底部の両方からポートされることができる。
【００８０】
図３０は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ダイ２２２の上面図３４８および側断面図３５０を示している。側断面図３５０は図３０の上面図３４８の切断線３０−３０に沿ったものである。示されている実施形態では、ＭＥＭＳダイ２２２は、たとえば、構造層３５２が基板２４２上に形成されて少なくとも１つの電極３５４を含むように適切に処理される表面マイクロマシニング工程によって形成されることができる。犠牲層３５６（陰影または網掛けのマークがないことによって示されている）が構造層３５０上に形成され、可動要素３５８が、犠牲層３５６上に堆積される別の構造層３６０内に形成される。犠牲層３５６はその後、可動要素３５８が電極３５４から離間されるように除去される。既知のおよび近い将来の方法および材料にしたがって堆積、パターニング、およびエッチング作業が実行されて、ＭＥＭＳダイ２２２の構造が生成されることができる。
【００８１】
いくつかの実施形態では、ＭＥＭＳダイ２２２は、ＭＥＭＳチップ２２０（図１８）の外部にある環境２６０（図１８）内の圧力を検知するように構成される圧力センサであり得る。したがって、ＭＥＭＳダイ２２２は上述のようにそのキャップ２３６（図１８）を介して上部からポートされることができ、それによって、ＭＥＭＳデバイス２３７の可動要素３５８は、環境２６０内の流体圧に応答して屈曲する。ＭＥＭＳデバイス２３７（たとえば、少なくとも電極３５４および可動要素３５８）は、同じく詳細に上述したように、片持ち梁型基板プラットフォーム２４６上に存在する。プラットフォーム２４６は、トレンチ２５０、すなわち、プラットフォーム２４６を取り囲むトレンチによって基板２４２の残りの部分から離間される。
【００８２】
ＭＥＭＳダイ２２２はキャップ２３６を介して環境２６０にポートされるため、ＭＥＭＳデバイス２３７は環境２６０に対して露出される。実現可能であるために、ＭＥＭＳデバイス２３７は「汚染された」環境においてロバストであるべきである。すなわち、ＭＥＭＳデバイス２３７の機能は環境２６０内の粒子または他の汚染物質によって悪影響を受けてはならない。そのような粒子はプラットフォーム２４６を取り囲むトレンチ２５０内に侵入し、プラットフォーム２４６と基板２４２との間の間隙を埋め、したがって、片持ち梁型基板プラットフォームを実装する結果としてもたらされる応力分離を損なう可能性がある。すなわち、基板２４２からトレンチ２５０内の粒子を介してプラットフォーム２４６に応力が伝達されてしまうおそれがある。
【００８３】
したがって、いくつかの実施形態では、ゲル材料３６２（側断面図３５０において示されている）がＭＥＭＳデバイス２３７およびトレンチ２５０の上に被着されることができる。すなわち、ＭＥＭＳデバイス２３７は、ゲル材料３６２によって可動要素３５８を被覆するとともにトレンチ２５０の少なくとも一部を充填するシリコン・ゲル・コーティング工程を受けることができる。そのような手法は、同時に可動要素３５８が流体圧に応答して運動することを可能にしながら、粒子状物質がトレンチ２５０内に侵入するのを大きく妨げることができる。ゲル材料３６２は、キャップ２３６（図１８）をＭＥＭＳデバイス２２２の基板２４２に結合する前に、または、ゲル材料３６２をキャップ２３６のポート２６２（図１８）を通じて注入することによってキャップ２３６の結合後に適切に被着されることができる。
【００８４】
図３１は、別の実施形態による微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ダイ３６８の上面図３６４および側断面図３６６を示している。側断面図３６６は図３１の上面図３６４の切断線３１−３１に沿ったものである。ＭＥＭＳダイ３６８は、たとえば、構造層３５２が基板２４２上に形成されて少なくとも１つの電極３５４を含むように適切に処理される表面マイクロマシニング工程によって形成されることができる。犠牲層３５６（陰影および網掛けのマークがないことによって示されている）がその後構造層３５２上に形成される。この示されている実施形態では、可動要素３５８および遮蔽構造３７０が、犠牲層３５６の上に堆積される構造層３６０内に形成される。
【００８５】
遮蔽構造３７０は、片持ち梁型基板プラットフォーム２４６を取り囲むトレンチ２５０の上になるように適切に形成される。しかしながら、開口３７２は遮蔽構造３７０を貫通して延在し、それによって、活性領域、すなわち、可動要素３５８が開口３７２を介して環境２６０（図１８）に対して露出される。犠牲層３５６はその後、可動要素３５８が電極３５４から離間され、遮蔽構造３７０がトレンチ２５０から垂直に離間されるように除去される。既知のおよび近い将来の方法および材料にしたがって堆積、パターニング、およびエッチング作業が実行されて、ＭＥＭＳデバイス３６８の構造が生成されることができる。
【００８６】
ゲル材料３６２（側断面図３６６において示されている）がＭＥＭＳデバイス２３７および遮蔽構造３７０の上に被着されることができる。すなわち、ＭＥＭＳデバイス２３７は、可動要素３５８を被覆するとともに可動要素と遮蔽構造３７０との間の間隙を充填するシリコン・ゲル・コーティング工程を受けることができる。そのような手法は、同時に可動要素３５８が流体圧に応答して運動することを可能にしながら、粒子状物質がトレンチ２５０内に侵入するのを大きく妨げることができる。その上、遮蔽構造３７０を実装することによって、必要とされるゲル材料３６２の使用量が少なくなり、ゲル材料３６２の被着が簡略化される。
【００８７】
本明細書で説明された実施形態は、１つまたは複数の集積回路ダイおよび１つまたは複数のＭＥＭＳダイを含む、コンパクトなＭＥＭＳデバイスアセンブリ、すなわち、ＭＥＭＳチップを含む。ＭＥＭＳダイは、その上にＭＥＭＳデバイスが存在する片持ち梁型プラットフォーム構造を含む。この片持ち梁型プラットフォーム構造は、パッケージ応力分離の向上の利益を達成する。パッケージング方法は、基板内に片持ち梁型プラットフォーム構造を形成すること、ＭＥＭＳデバイスにキャップ層をかぶせること、ＭＥＭＳダイを関連する集積回路ダイとワイヤボンディングすること、および、その後、オーバーモールドパッケージ、たとえば、ＭＥＭＳチップを形成するために、その構造を成形コンパウンド内に封入することを含む。代替的には、パッケージング方法は、基板内に片持ち梁型プラットフォーム構造を形成すること、ＭＥＭＳダイを関連する集積回路ダイとワイヤボンディングすること、ＭＥＭＳダイを一時的に遮蔽すること、オーバーモールドＭＥＭＳチップパッケージを形成するために、その構造を成形コンパウンド内に封入すること、遮蔽を除去すること、および、その後、ＭＥＭＳダイにキャップをかぶせることを含む。本明細書において記載されている方法は、様々なＭＥＭＳデバイスアセンブリをパッケージングするように適合されることができる。したがって、ＭＥＭＳデバイスアセンブリおよびパッケージング方法は、良好なデバイス性能、デバイスサイズが小さいこと、安価なオーバーモールドパッケージング、および様々なＭＥＭＳパッケージング需要への適合の利点を達成する。
【００８８】
本発明の好ましい実施形態が詳細に例示および記載されてきたが、本発明の精神または添付の特許請求項の範囲から逸脱することなく、そこに様々な改変を行うことができることが当業者には容易に明らかとなろう。すなわち、例示的な実施形態は例に過ぎず、本発明の範囲、適用性または構成を限定することは意図されていないことが理解されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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