竖直堆叠的制造技术

公开了竖直堆叠结构中微机电

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】竖直堆叠的MEMS装置和控制器装置
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求
2021
年4月
30
日提交的第
63/182,582
号美国临时专利申请的权益，所述美国临时专利申请的公开内容由此以全文引用的方式并入本文中
。


[0003]本公开的技术涉及微电子封装件及其制造工艺
。
更具体地，本公开的技术涉及具有竖直堆叠结构的微电子封装件，所述竖直堆叠结构包含微机电系统
(MEMS)
装置和控制器装置
。

技术介绍

[0004]蜂窝装置和无线装置的广泛利用持续推动射频
(RF)
技术的快速发展
。RF
技术包含具有一个或多个
MEMS RF
开关的
MEMS
装置
。
一个或多个
MEMS RF
开关将
RF
信号路由到各种发送
/
接收路径和
/
或电路组件以及从各种发送
/
接收路径和
/
或电路组件路由
RF
信号
。
控制器装置将控制信号发送到
MEMS
装置，以使一个或多个
MEMS RF
开关断开和闭合
。
[0005]在一些情况下，控制器装置和
MEMS
装置是按水平并排布置定位在同一电路板上的离散装置，并且使用电路板在控制器装置与
MEMS
装置之间路由控制信号
。
然而，这种并排布置可能占用电路板上的大量面积
。
另外，控制器装置与一个或多个
MEMS RF
开关之间的信号路径的长度可以是长的，这可能不利地影响控制器装置和
MEMS
装置的性能
。

技术实现思路

[0006]本公开的示例方面提供竖直堆叠结构，其包含
MEMS
管芯和控制器管芯
。
公开了所述
MEMS
管芯和所述控制器管芯的各种布置
。
所述
MEMS
管芯和所述控制器管芯的定向在各种布置中不同
。
例如，在一个实施例中，所述
MEMS
管芯的背侧表面可操作地连接到所述控制器管芯的前侧表面
。
在另一实施例中，所述
MEMS
管芯的背侧表面可操作地连接到所述控制器管芯的背侧表面
。
在另一实施例中，所述
MEMS
管芯的前侧表面可操作地连接到所述控制器管芯的背侧表面
。
在又一实施例中，所述
MEMS
管芯的前侧表面可操作地连接到所述控制器管芯的前侧表面
。
[0007]一个或多个所述布置减少或最小化
MEMS
管芯与控制器管芯之间的
RF
损耗和耦合
。
例如，将
MEMS
管芯的背侧表面物理地和可操作地连接
(
例如，电连接
)
到控制器管芯的前侧表面的布置将
MEMS
管芯中的
MEMS
电路，例如一个或多个
MEMS RF
开关，与控制器管芯中的控制器电路可操作地分离
(
例如，图
1)。
此布置减少
MEMS
管芯与控制器管芯之间的电容耦合
。
因此，所述布置经历增强的
RF
线性
。
[0008]一个或多个所述布置屏蔽信号线或隔离信号线，所述信号线从控制器升压电路发送
RF
信号
。
另外或替代地，一个或多个布置将
RF
信号与
MEMS
装置中的硅衬底
(
例如，高电阻率硅衬底
)
屏蔽或隔离
。
例如，将
MEMS
管芯的背侧表面物理地和可操作地连接到控制器管芯的前侧表面的布置
RF
信号与
MEMS
装置中的硅衬底屏蔽
(
例如，图
1)。
[0009]与
MEMS
管芯和控制器管芯的水平并排布置相比，竖直堆叠结构的各种布置减少
MEMS
管芯和控制器管芯的占用空间和
/
或使用更少的材料
。
最终封装件具有较小的封装尺寸
。
由于其较小的尺寸，最终封装件还可以实现更好的机械稳定性
。
[0010]另外或替代地，一个或多个所述布置将
RF
域
(
例如，高频域
)
与低频域分离
。
低频域包含由
MEMS
管芯和控制器管芯接收的电力信号
、
从控制器管芯发送到
MEMS
管芯的控制信号和
/
或由控制器管芯接收的输入和输出
(I/O)
信号
。
与高频域中的信号不同，低频域中的信号可以被路由或发送通过高电阻率衬底，而不会有显著问题
。
在一个或多个所述布置中，
RF
域保持在竖直堆叠结构的表面处
。
例如，在图1中所示的实施例中，
RF
信号保持在
MEMS
管芯的前侧表面处
。RF
信号不被路由或发送通过
MEMS
管芯的衬底或控制器管芯的衬底，从而避免潜在的损耗增加和线性下降
。
[0011]在一个方面，一种竖直堆叠结构包含使用第一电连接器可操作地连接到控制器管芯的
MEMS
管芯
。
控制器管芯包含形成在第一衬底中和上方的控制器电路系统，并且控制器电路系统可操作地连接到第一电连接器
。MEMS
管芯包含形成在第二衬底中或上方的
MEMS
电路系统，并且
MEMS
电路系统可操作地连接到第一电连接器
。
第一电连接器可用于将控制信号从控制器电路发送到
MEMS
电路系统
。
第二电连接器可操作地连接到
MEMS
电路系统
。
第二电连接器可用于将
RF
信号从
MEMS
电路系统发送到竖直堆叠结构之外，其中
RF
信号不被路由通过控制器管芯的第一衬底或
MEMS
管芯的第二衬底
。RF
信号保持在
MEMS
管芯的前侧表面处
。
[0012]在另一方面，一种竖直本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种竖直堆叠结构，包括：微机电
(MEMS)
管芯，其使用第一电连接器可操作地连接到控制器管芯，其中：所述控制器管芯包括形成于第一衬底中和上方的控制器电路系统，所述控制器电路系统可操作地连接到所述第一连接器；所述
MEMS
管芯包括形成于第二衬底中或上方的
MEMS
电路系统，所述
MEMS
电路系统可操作地连接到所述第一电连接器；并且所述第一电连接器能用于将控制信号从所述控制器电路系统发送到所述
MEMS
电路系统；以及第二电连接器，其可操作地连接到所述
MEMS
电路系统，所述第二电连接器能用于将射频
(RF)
信号从所述
MEMS
电路系统发送到所述竖直堆叠结构之外，其中所述
RF
信号不被路由通过所述控制器管芯的所述第一衬底或所述
MEMS
管芯的所述第二衬底
。2.
根据权利要求1所述的竖直堆叠结构，其中：所述
MEMS
电路系统在所述
MEMS
管芯的前侧表面处；所述第一电连接器位于所述
MEMS
管芯的背侧表面处；并且所述
MEMS
电路系统通过硅穿孔可操作地连接到所述第一连接器
。3.
根据权利要求1所述的竖直堆叠结构，还包括形成在所述控制器管芯的背侧表面
、
所述控制器管芯的侧面和所述
MEMS
管芯的底表面的暴露部分上方的包封层
。4.
根据权利要求3所述的竖直堆叠结构，还包括：坝结构，其包围所述
MEMS
管芯与所述控制器管芯之间的空间的周边，所述坝结构形成产生气穴区的封闭区；以及包封材料，其围绕所述空间的所述周边
。5.
根据权利要求1所述的竖直堆叠结构，其中：所述
MEMS
电路系统包括形成在
MEMS
腔中的
MEMS RF
开关；并且所述
MEMS
腔由介电层包封
。6.
根据权利要求5所述的竖直堆叠结构，其中：所述
MEMS
电路系统包括可操作地连接到所述
MEMS RF
开关的导电层；并且所述
MEMS
管芯包括可操作地连接在所述导电层与所述第二电连接器之间的再分布层
。7.
根据权利要求1所述的竖直堆叠结构，其中：所述控制器电路系统包括：导电层，其在介电层中；以及有源装置，其可操作地连接到所述导电层；并且所述控制器管芯包括可操作地连接在所述导电层与所述第一电连接器之间的再分布层
。8.
根据权利要求1所述的竖直堆叠结构，其中：所述
MEMS
电路系统包括在介电层中的导电层；并且所述
MEMS
管芯包括：再分布层，其可操作地连接在所述导电层与第三电连接器之间，所述第三电连接器能用于接收电力信号；以及硅穿孔，其将所述导电层可操作地连接到所述第一电连接器
。
9.
根据权利要求1所述的竖直堆叠结构，还包括在所述
MEMS
管芯与所述控制器管芯之间的空间中的包封材料
。10.
根据权利要求1所述的竖直堆叠结构，其中：所述第二衬底包括高电阻率硅衬底或第一介电衬底中的一个；并且所述第一衬底包括低电阻率硅衬底
、
高电阻率衬底或第二介电衬底中的一个
。11.
根据权利要求1所述的竖直堆叠结构，其中所述第二衬底包括一个或多个介电层，其中所述
MEMS
电路系统设置在所述一个或多个介电层中和上方
。12.
一种竖直堆叠结构，包括：微机电
(MEMS)
管芯；控制器管芯，其中所述
MEMS
管芯的背侧表面通过第一电连接器可操作地连接到所述控制器管芯的前侧表面，其中：所述控制器管芯包括第一衬底和控制器电路系统，所述控制器电路系统可操作地连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：QORVO，
类型：发明
国别省市：