示出的，腔室346可以形成在衬底302中，其可以包括蚀刻衬底302和/或衬底302的牺牲层301。在实施方式中，通过形成在钝化层318中的孔和/或沟槽对衬底302执行各向同性蚀刻、各向异性蚀刻或两者的组合。蚀刻工艺被配置为具有选择性，以使得其不去除钝化层而仅仅蚀刻衬底302和/或牺牲层301。在实施例中，蚀刻工艺可以包括使用了氢氧化钾(KOH)和/或四甲基氢氧化铵(TMAH)的湿法工艺。在其它实施例中，蚀刻工艺可以包括干法蚀刻工艺，诸如等离子蚀刻。在其它实施例中，可以使用组合湿法和干法蚀刻工艺。在一个具体示例中，形成腔室346包括使用蚀刻工艺来蚀刻腔室346，该腔室346的深度为从大约50μπι至250μπι。通常，较深的腔室346可以对气体较不敏感的晶片级热传感器封装体100或热传感器封装体300。在图3D和图3F中示出了示范性的所得到的结构。在一些实施例中，然后可以对在热电堆叠置体322上方形成的多个层进行选择性蚀刻，以暴露至少一个接合焊盘316。
[0059]在一些实施方式中，可以将衬底302放置在形成腔室360的阶梯结构362和/或基底352上。在此实施方式中，衬底102未经蚀刻，但包括第一热电堆354、第二热电堆356和/或电阻温度检测器350。另外，可以以低导电性气体和/或真空填充腔室360。在这些实施方式中，可以使用过孔、引线、金属迹线和/或再分布结构将衬底302电连接到基底。
[0060]随后，在热电堆叠置体上放置帽式晶片组件(框204)。在实施方式中，在热电堆叠置体322上放置帽式晶片组件324可以包括对晶片进行蚀刻以形成腔室(例如，使用诸如Κ0Η、ΤΜΑΗ、和/或深反应离子蚀刻之类的蚀刻)，在晶片上放置至少一个光学滤波器和/或金属层，和/或在晶片上形成金属叠置体，以便将帽式晶片组件324与热电堆叠置体322和/或钝化层318耦合。在钝化层318和/或热电堆叠置体322上放置帽式晶片组件324可以包括使用金属叠置体334和/或玻璃料接合工艺来将帽式晶片组件324与钝化层318和/或热电堆叠置体322耦合。在具体示例中，放置帽式晶片组件324可以包括使用环氧树脂或其它粘合剂来将具有盖和/或帽的帽式晶片组件324放置在基底354上。在实施方式中，在真空中执行接合工艺，并且实际的接合可以是密闭性密封的。晶片级热传感器封装体100的气体环境受到非常好的控制并且不受漂移(drift)的影响，这提高了晶片级热传感器封装体100的灵敏度。
[0061]在某些实施方式中，放置帽式晶片组件324可以包括使用焊线配置(例如，形成将接合焊盘316电气耦合到印刷电路板344的焊线142)和/或经由配置(例如，形成过孔136、过孔金属138、和/或将接合焊盘316耦合到印刷电路板144的再分布层140)将晶片级热传感器封装体100耦合到另一个设备，例如印刷电路板344。
[0062]适当的后端工艺技术可用于完成热传感器封装体300和/或晶片级热传感器封装体100。例如，晶片级热传感器封装体100可以从晶片上单体化来形成个体的热传感器封装体。
[0063]
[0064]尽管已经以具体到结构特征和/或工艺操作的语言描述了主题内容，但是应该理解，所附权利要求中限定的主题内容并不限于上面描述的具体特征或动作。相反，公开了上面描述的具体特征和动作作为实施权利要求的示例性形式。
【主权项】
1.一种晶片级热传感器封装体，包括: 热电堆叠置体，所述热电堆叠置体包括: 衬底； 电介质膜，所述电介质膜形成在所述衬底的第一侧上； 第一热电层，所述第一热电层形成在所述电介质膜上； 第一层间电介质，所述第一层间电介质形成在所述第一热电层和所述电介质膜上； 第二热电层，所述第二热电层形成在所述第一层间电介质上； 第二层间电介质，所述第二层间电介质形成在所述第二热电层和所述第一层间电介质上； 金属连接组件，所述金属连接组件与所述第一热电层和所述第二热电层电耦合； 钝化层，所述钝化层设置在所述金属连接组件和所述第二层间电介质上，其中，所述钝化层包括沟槽或孔的至少其中之一，并且其中，所述衬底包括邻近所述至少一个沟槽或孔的腔室；以及 接合焊盘，所述接合焊盘设置在所述钝化层上并电耦合到所述金属连接组件；以及 帽式晶片组件，所述帽式晶片组件耦合到所述热电堆叠置体，所述帽式晶片组件包括具有腔室的晶片，所述腔室形成于所述晶片的一侧上并被配置为邻近所述热电堆叠置体。2.根据权利要求1所述的晶片级热传感器，其中，所述衬底包括硅晶片。3.根据权利要求1所述的晶片级热传感器，其中，所述衬底包括牺牲层，所述牺牲层被设置为邻近所述电介质膜。4.根据权利要求1所述的晶片级热传感器，其中，所述第一热电层或所述第二热电层中的至少一个热电层包括η掺杂的硅、P掺杂的硅、或者金属的至少其中之一。5.根据权利要求1所述的晶片级热传感器，其中，所述第一热电层和所述第二热电层形成热电堆。6.根据权利要求1所述的晶片级热传感器，其中，所述钝化层包括吸收叠置体。7.根据权利要求1所述的晶片级热传感器，其中，所述帽式晶片组件包括位于所述晶片的至少一个表面上的金属层。8.根据权利要求7所述的晶片级热传感器，其中，所述金属层包括铝、金、镍、钽、或者钛的至少其中之一。9.根据权利要求1所述的晶片级热传感器，其中，所述帽式晶片组件包括位于所述晶片的至少一个表面上的光学滤波器。10.根据权利要求9所述的晶片级热传感器，其中，所述光学滤波器包括锗、硅、硫化锌、砸化锌、或者氟化钇的至少其中之一。11.根据权利要求1所述的晶片级热传感器，其中，所述帽式晶片组件包括硅晶片。12.根据权利要求1所述的晶片级热传感器，其中，所述帽式晶片组件包括金属叠置体，所述金属叠置体被配置为将所述帽式晶片组件接合到所述热电堆叠置体。13.根据权利要求1所述的晶片级热传感器，其中，所述帽式晶片组件包括透镜。14.根据权利要求1所述的晶片级热传感器，还包括第二帽式晶片，所述第二帽式晶片耦合到所述热电堆叠置体和所述衬底，其中，所述第二帽式晶片与所述衬底的远离所述热电堆叠置体的一侧耦合。15.根据权利要求1所述的晶片级热传感器，还包括: 印刷电路板，所述印刷电路板耦合到所述晶片级热传感器。16.一种晶片级热传感器封装体，包括: 基底，所述基底包括台阶式结构； 衬底，所述衬底设置在所述台阶式结构上，其中，所述基底、所述台阶式结构、以及所述衬底限定第一腔室，所述第一腔室减小热梯度； 第一热电堆，所述第一热电堆设置在所述衬底上； 第二热电堆，所述第二热电堆设置在所述衬底上； 电阻温度检测器，所述电阻温度检测器设置在所述衬底上；以及帽式晶片组件，所述帽式晶片组件耦合到所述基底，其中，所述帽式晶片组件、所述基底、以及所述衬底限定第二腔室，所述第二腔室容纳所述第一热电堆、所述第二热电堆、以及所述电阻温度检测器。17.根据权利要求16所述的晶片级热传感器封装体，其中，所述第一腔室包括真空或者低导电气体的至少其中之一。18.一种用于制造晶片级热传感器的方法，包括: 在衬底上形成热电堆叠置体，其中，所述热电堆叠置体包括: 衬底； 电介质膜，所述电介质膜形成在所述衬底的第一侧上； 第一热电层，所述第一热电层形成在所述电介质膜上； 第一层间电介质，所述第一层间电介质形成在所述第一热电层和所述电介质膜上； 第二热电层，所述第二热电层形成在所述第一层间电介质上； 第二层间电介质，所述第二层间电介质形成在所述第二热电层和所述第一层间电介质上； 金属连接组件，所述金属连接组件与所述第一热电层和所述第二热电层电耦合； 钝化层，所述钝化层设置在所述金属连接组件和所述第二层间电介质上，其中，所述钝化层包括沟槽或孔的至少其中之一，并且其中，所述衬底包括邻近所述至少一个沟槽或孔的腔室；以及 接合焊盘，所述接合焊盘设置在所述钝化层上并电耦合到所述金属连接组件；以及 将帽式晶片设置在所述热电堆叠置体上。19.根据权利要求18所述的制造晶片级热传感器的方法，其中，所述晶片级热传感器包括穿娃过孔。20.根据权利要求18所述的制造晶片级热传感器的方法，还包括: 将第二帽式晶片设置在所述衬底的远离所述热电堆叠置体的一侧上。
【专利摘要】本发明描述了一种器件以及用于制造该器件的技术，以便使用微机电系统(MEMS)工艺来形成晶片级热传感器封装体。在一个或多个实施方式中，晶片级热传感器封装体包括热电堆叠置体和帽式晶片组件，热电堆叠置体包括衬底、电介质膜、第一热电层、第一层间电介质、第二热电层、第二层间电介质、金属连接组件、钝化层、以及接合焊盘，其中，钝化层包括沟槽或孔的至少其中之一，并且其中，衬底包括邻近至少一个沟槽或孔的腔室，接合焊盘设置在钝化层上并电气耦合到金属连接组件；帽式晶片组件耦合到热电堆叠置体，帽式晶片组件包括具有腔室的晶片，所述腔室形成在晶片的一侧上的腔室并被配置为邻近热电堆叠置体。
【IPC分类】B81B7/02, H01L35/34, B81C1/00, G01J5/12, H01L35/00
【公开号】CN105679927
【申请号】
【发明人】A·伊马迪, N·D·凯尔尼斯, A·V·萨莫伊洛, A·萨哈斯拉布德
【申请人】马克西姆综合产品公司
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2015年12月4日