竖直堆叠的MEMS装置和控制器装置的制作方法

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。

背景技术：

1、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。

2、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

1、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。

2、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。

3、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)。

4、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。

5、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。

6、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。

7、在另一方面，一种竖直堆叠结构包含mems管芯和控制器管芯。mems管芯的背侧表面通过第一电连接器可操作地连接到控制器管芯的前侧表面。控制器管芯包含第一衬底和控制器电路系统。控制器电路系统可操作地连接到第一电连接器以使得控制器电路系统能够将控制信号发送到第一电连接器。mems管芯包含第二衬底和一个或多个mems rf开关。一个或多个mems rf开关可操作地连接到第一电连接器以使得一个或多个mems rf开关能够接收控制信号。围绕mems管芯的背侧表面与控制器管芯的前侧表面之间的空间形成坝结构。坝结构包围空间的周边以形成封闭区，当mems管芯可操作地连接到控制器管芯时，所述封闭区产生气穴区。第二电连接器可操作地连接到一个或多个mems rf开关。第二电连接器可用于将rf信号从一个或多个mems rf开关发送到竖直堆叠结构之外，而不会将rf信号发送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。

8、在又一方面，一种方法包含在mems管芯的背侧表面上方形成坝结构，其中坝结构围绕将不会被包封的空间(例如，省略包封材料的空间)的周边延伸。mems管芯的背侧表面使用第一电连接器物理地和可操作地连接到控制器管芯的前侧表面。控制器管芯包含第一衬底和控制器电路系统。控制器电路系统可操作地连接到第一电连接器以使得第一电连接器能够将控制信号发送到mems管芯。mems管芯包括第二衬底和一个或多个mems rf开关。一个或多个mems rf开关可操作地连接到第一电连接器以使得一个或多个mems rf开关能够从第一电连接器接收控制信号。坝结构包围控制器管芯的前侧表面与mems管芯的背侧表面之间的空间，以产生气穴区。包封层形成在控制器层的背侧表面上方和mems管芯的背侧表面的部分上方。一个或多个mems rf开关可操作地连接到第二电连接器，以使得第二电连接器能够将rf信号从一个或多个mems rf开关中的至少一个发送到竖直堆叠结构之外，而不会将rf信号发送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。

9、在另一方面，可以单独地或一起地组合前述方面中的任一方面，和/或如本文所描述的各种单独方面和特征，以获得额外优点。除非本文相反指示，否则本文所公开的各种特征和元件中的任一个可以与一个或多个其它公开的特征和元件组合。

10、本领域技术人员在阅读以下对于优选实施例的具体说明以及相关的附图后，将会认识到本公开的范围并且了解其另外的方面。

技术特征：

1.一种竖直堆叠结构，包括：

2.根据权利要求1所述的竖直堆叠结构，其中：

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：

5.根据权利要求1所述的竖直堆叠结构，其中：

6.根据权利要求5所述的竖直堆叠结构，其中：

7.根据权利要求1所述的竖直堆叠结构，其中：

8.根据权利要求1所述的竖直堆叠结构，其中：

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：

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：

13.根据权利要求12所述的竖直堆叠结构，还包括：

14.根据权利要求13所述的竖直堆叠结构，其中所述坝结构由聚合物材料形成。

15.根据权利要求12所述的竖直堆叠结构，

16.根据权利要求12所述的竖直堆叠结构，其中：

17.根据权利要求12所述的竖直堆叠结构，其中：

18.根据权利要求12所述的竖直堆叠结构，其中：

19.根据权利要求12所述的竖直堆叠结构，其中所述竖直堆叠结构的厚度小于四百六十微米。

20.一种方法，包括：

技术总结公开了竖直堆叠结构中微机电(MEMS)管芯和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。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。技术研发人员：R·P·万坎彭,R·加迪,P·卡斯蒂罗,L·巴伦,J·C·科斯塔,乔纳森·哈勒·哈蒙德,迈克尔·雷诺受保护的技术使用者：QORVO美国公司技术研发日：技术公布日：2024/1/15