专利名称：具有集成保护性流槽的耐用mems流量裸片的制作方法
技术领域：
实施例涉及封装、半导体封装和传感器封装。实施例还涉及半导体加工、MEMS加 工、微米技术和纳米技术。实施例还涉及传感器，如流量传感器。
背景技术：
与半导体加工技术相似或相同的加工技术通常用于生产衬底上的传感器。衬底具 有顶面和底面，其中传感元件、引线接合焊盘(wire bond pad)和辅助电路通常形成或固定 在顶面上。辅助电路通常包括电阻器、放大器和晶体管。衬底本身可以是石英、玻璃、硅或 其它材料。半导体加工领域的技术人员知道许多用于在衬底上制造电路和传感器的技术和 工艺。他们还知道用于在衬底中挖掘深沟槽或孔(hole)的技术和工艺。在某些情况下，沟 槽或孔完全通过衬底。完全穿过衬底的孔已经被用于在衬底的顶部和底部之间形成电连 接。电连接衬底的顶面和底面的一个原因是引线接合焊盘能够被放置在衬底的底部上。很多传感器遭受以下问题辅助电路和接合焊盘暴露于与传感元件相同的环境。 当环境是腐蚀性的或其他恶劣环境时，这就成为值得考虑的问题。这就需要处理当前技术 缺点的系统和方法。
发明内容
提供如下的发明内容只是为了便于理解本发明实施例独有的一些新颖特征，而不 意在是全面的描述。对本发明实施例的各个方面的全面理解将通过整体考虑说明书、权利 要求、附图和摘要来获得。因此本发明实施例的一个方面是，衬底，其包含玻璃、石英、硅或者其它材料，该衬 底具有顶面和底面。传感元件、接合焊盘和可能地辅助电路位于顶面上。辅助电路可以包 括电阻器、电容器、电感器、晶体管、放大器或其它电路元件。本发明实施例的另一个方面是，从顶面穿到底面的入口孔和出口孔。在入口孔和 出口孔以及传感元件上方安置有顶帽，以使得流体可以流入入口孔，经过传感元件，并且流 出出口孔。这样，引线接合焊盘和辅助电路就不会暴露于流体。顶帽可以是硅、玻璃、或者 其它材料。传感元件可以是流量传感元件。
在下列附图中，相同的附图标记指代各个单独视图中相同的或功能上类似的元 件，所述附图被包含在说明书中并形成说明书的一部分，附图另外说明实施例的各方面，以 及，与背景技术、发明内容具体实施方式
一起，来解释实施例的原理。图1图示了根据实施例的各方面的衬底的侧视图。图2图示了根据实施例的各方面的衬底的顶视图。图3图示了根据实施例的各方面的具有顶帽的衬底的截面侧视图。
图4图示了根据实施例的各方面的具有顶帽的衬底的侧视图。图5图示了根据实施例的各方面的具有顶帽的衬底的顶视图。
具体实施例方式在这些非限制性例子中所讨论的特定值和配置可以是变化的，且仅用于说明至少 一个实施例，并且不意在限制其范围。通常来说，这些图不按比例。一种MEMS流量传感器具有避开引线接合焊盘和辅助电路元件的流槽。流体可以 从传感器衬底的底部移动，通过入口孔，在衬底顶部的传感元件上方移动，并且然后通过出 口孔。入口孔和出口孔可以从衬底的顶部穿到衬底底部。顶帽可以被固定于衬底顶部，以 使得它覆盖传感元件、入口孔和出口孔。顶帽限制流槽并防止流体_或气体或液体离开该 槽并接触引线接合焊盘或辅助电路元件。图1图示了根据实施例各方面的衬底101的侧视图。传感器裸片(die) 100具有 衬底101，衬底101具有顶面105以及底面106。传感元件102位于顶面上。入口孔103和 出口孔104从顶面105穿到底面106。图2图示了根据实施例的各方面的衬底101的顶视图。引线接合焊盘201也存在 于顶面上。辅助电路202可以将传感元件102连接至引线接合焊盘201。辅助电路202可 以包括电阻器、放大器和晶体管。例如，电阻器203位于传感元件102和引线接合焊盘201 之间。位于顶面上的引线(未示出)在传感元件102、辅助电路202、电阻器203以及引线 接合焊盘201之间建立电连接。图3图示了根据实施例的各方面的具有顶帽301的衬底101的截面侧视图。MEMS 传感器裸片300具有流槽，该流槽穿过入口孔103，在顶帽301下面，穿出出口孔104。这样 流入流体302进入入口孔103。然后流体303流过并被传感元件检测到。流出流体304通 过出口孔104离开。顶帽301防止流体303接触引线接合焊盘或其它任何可能对流体303 敏感或被其腐蚀的电路。传感元件102对流体303敏感，并且可以检测流体的流速、温度、 粘度、化学组成、电导率或流体的其它特性。图4图示了根据实施例的各方面的具有顶帽301的衬底101的侧视图。与图3对 比，图4不是截面图。这样，由于传感元件完全在顶帽301下面，所以不可见。然而一些引 线接合焊盘201是可见的，因为顶帽301没有覆盖它们。顶帽301通过连接件(joint)401 固定于衬底101。连接件401可以通过粘合剂、阳极接合、玻璃熔融(frit)工艺或其它任 何手段来形成以将顶帽301附着于衬底101。半导体晶圆加工领域中的技术人员熟悉粘合 剂、阳极接合以及玻璃熔融工艺。例如，当硅和玻璃，例如具有低膨胀性的硼硅玻璃被置于一起且暴露于热和电压 的组合时，可以获得静电或阳极接合。电压使得游离氧能够分子键合于下面的硅。二氧化 硅薄膜通常从被阳极或静电接合的硅区域除去。图5图示了根据实施例的各方面的具有顶帽301的衬底101的顶视图。可以看到 顶帽301完全覆盖传感元件、入口孔、和出口孔。然而引线接合焊盘201、辅助电路202以及 电阻器203没有被顶帽301覆盖。在一些实施例中，辅助电路202和电阻器203可以全部 或部分位于顶帽301的下面，因为钝化层可以覆盖在它们上面。引线接合焊盘201不能被 钝化，因为它们是外部电路的附着点，因此它们不位于顶帽301之下。半导体加工、MEMS加工以及固态电路领域中的技术人员熟悉钝化和钝化层。 可以理解的是，以上所公开的特征的变化以及其它特征和功能、或其替换都可以 值得期待地组合到很多其它不同的系统或应用中。而且，其中各种当前不可预见或无法预 期的替换、修改、变化或改进可能在之后由本领域技术人员作出，其同样意在由以下权利要 求包含。
权利要求
一种系统，包括衬底，具有顶面和底面；传感元件，电连接到顶面上的多个引线接合焊盘；入口孔和出口孔，从顶面到底面穿过衬底；以及固定于顶面的顶帽，其中顶帽覆盖入口孔、传感元件以及出口孔，以使得流入入口孔的流体在传感元件的上方流动并且流出出口孔，并且其中顶帽防止流体接触引线接合焊盘。
1.一种系统，包括衬底，具有顶面和底面；传感元件，电连接到顶面上的多个引线接合焊盘；入口孔和出口孔，从顶面到底面穿过衬底；以及固定于顶面的顶帽，其中顶帽覆盖入口孔、传感元件以及出口孔，以使得流入入口孔的 流体在传感元件的上方流动并且流出出口孔，并且其中顶帽防止流体接触引线接合焊盘。
2.如权利要求1所述的系统，其中顶帽为玻璃。
3.如权利要求2所述的系统，其中衬底为硅。
4.如权利要求2所述的系统，其中衬底为石英。
5.如权利要求2所述的系统，其中衬底为玻璃，并且其中顶帽通过玻璃接合而固定于 衬底，所述玻璃接合例如是通过玻璃熔融工艺产生的玻璃接合。
6.如权利要求1所述的系统，还包括位于顶面上的、将传感元件电连接至引线接合焊 盘的辅助电路，其中辅助电路包括至少一个电阻器。
7.如权利要求1所述的系统，其中顶帽为硅。
8.一种系统，包括衬底，具有顶面和底面；流量传感元件，电连接到顶面上的多个引线接合焊盘；入口孔和出口孔，从顶面到底面穿过衬底；以及固定于顶面的顶帽，其中顶帽覆盖入口孔、流量传感元件以及出口孔，以使得流入入口 孔的流体在传感元件的上方流动并且流出出口孔，并且其中顶帽防止流体接触引线接合焊盘。
9.如权利要求8所述的系统，还包括位于顶面上的、将传感元件电连接至引线接合焊 盘的辅助电路，其中辅助电路包括至少一个电阻器。
10.如权利要求8所述的系统，其中顶帽被密封于顶面，以使得所有进入入口孔的流体 都退出出口孔。
全文摘要
一种MEMS流量传感器具有避开引线接合焊盘和辅助电路元件的流槽。流体可以从传感器衬底的底部移动，通过入口孔，在衬底顶部的传感元件上方移动，并且然后通过出口孔。入口孔和出口孔可以从衬底底部穿到衬底底部。顶帽可以被固定于衬底顶部，以使得它覆盖传感元件、入口孔和出口孔。顶帽限制了流槽并且阻止流体-或气体或液体离开该槽并接触引线接合焊盘或辅助电路元件。
文档编号H01L23/10GK101878526SQ200880118427
公开日2010年11月3日 申请日期2008年11月24日 优先权日2007年11月30日
发明者L·F·里克斯 申请人:霍尼韦尔国际公司