示出的，腔室346可以形成在襯底302中，其可以包括蝕刻襯底302和/或襯底302的犧牲層301。在實施方式中，通過形成在鈍化層318中的孔和/或溝槽對襯底302執行各向同性蝕刻、各向異性蝕刻或兩者的組合。蝕刻工藝被配置為具有選擇性，以使得其不去除鈍化層而僅僅蝕刻襯底302和/或犧牲層301。在實施例中，蝕刻工藝可以包括使用了氫氧化鉀(KOH)和/或四甲基氫氧化銨(TMAH)的濕法工藝。在其它實施例中，蝕刻工藝可以包括干法蝕刻工藝，諸如等離子蝕刻。在其它實施例中，可以使用組合濕法和干法蝕刻工藝。在一個具體示例中，形成腔室346包括使用蝕刻工藝來蝕刻腔室346，該腔室346的深度為從大約50μπι至250μπι。通常，較深的腔室346可以對氣體較不敏感的晶片級熱傳感器封裝體100或熱傳感器封裝體300。在圖3D和圖3F中示出了示范性的所得到的結構。在一些實施例中，然后可以對在熱電堆疊置體322上方形成的多個層進行選擇性蝕刻，以暴露至少一個接合焊盤316。
[0059]在一些實施方式中，可以將襯底302放置在形成腔室360的階梯結構362和/或基底352上。在此實施方式中，襯底102未經蝕刻，但包括第一熱電堆354、第二熱電堆356和/或電阻溫度檢測器350。另外，可以以低導電性氣體和/或真空填充腔室360。在這些實施方式中，可以使用過孔、引線、金屬跡線和/或再分布結構將襯底302電連接到基底。
[0060]隨后，在熱電堆疊置體上放置帽式晶片組件(框204)。在實施方式中，在熱電堆疊置體322上放置帽式晶片組件324可以包括對晶片進行蝕刻以形成腔室(例如，使用諸如Κ0Η、ΤΜΑΗ、和/或深反應離子蝕刻之類的蝕刻)，在晶片上放置至少一個光學濾波器和/或金屬層，和/或在晶片上形成金屬疊置體，以便將帽式晶片組件324與熱電堆疊置體322和/或鈍化層318耦合。在鈍化層318和/或熱電堆疊置體322上放置帽式晶片組件324可以包括使用金屬疊置體334和/或玻璃料接合工藝來將帽式晶片組件324與鈍化層318和/或熱電堆疊置體322耦合。在具體示例中，放置帽式晶片組件324可以包括使用環氧樹脂或其它粘合劑來將具有蓋和/或帽的帽式晶片組件324放置在基底354上。在實施方式中，在真空中執行接合工藝，并且實際的接合可以是密閉性密封的。晶片級熱傳感器封裝體100的氣體環境受到非常好的控制并且不受漂移(drift)的影響，這提高了晶片級熱傳感器封裝體100的靈敏度。
[0061]在某些實施方式中，放置帽式晶片組件324可以包括使用焊線配置(例如，形成將接合焊盤316電氣耦合到印刷電路板344的焊線142)和/或經由配置(例如，形成過孔136、過孔金屬138、和/或將接合焊盤316耦合到印刷電路板144的再分布層140)將晶片級熱傳感器封裝體100耦合到另一個設備，例如印刷電路板344。
[0062]適當的后端工藝技術可用于完成熱傳感器封裝體300和/或晶片級熱傳感器封裝體100。例如，晶片級熱傳感器封裝體100可以從晶片上單體化來形成個體的熱傳感器封裝體。
[0063]
[0064]盡管已經以具體到結構特征和/或工藝操作的語言描述了主題內容，但是應該理解，所附權利要求中限定的主題內容并不限于上面描述的具體特征或動作。相反，公開了上面描述的具體特征和動作作為實施權利要求的示例性形式。
【主權項】
1.一種晶片級熱傳感器封裝體，包括: 熱電堆疊置體，所述熱電堆疊置體包括: 襯底； 電介質膜，所述電介質膜形成在所述襯底的第一側上； 第一熱電層，所述第一熱電層形成在所述電介質膜上； 第一層間電介質，所述第一層間電介質形成在所述第一熱電層和所述電介質膜上； 第二熱電層，所述第二熱電層形成在所述第一層間電介質上； 第二層間電介質，所述第二層間電介質形成在所述第二熱電層和所述第一層間電介質上； 金屬連接組件，所述金屬連接組件與所述第一熱電層和所述第二熱電層電耦合； 鈍化層，所述鈍化層設置在所述金屬連接組件和所述第二層間電介質上，其中，所述鈍化層包括溝槽或孔的至少其中之一，并且其中，所述襯底包括鄰近所述至少一個溝槽或孔的腔室；以及 接合焊盤，所述接合焊盤設置在所述鈍化層上并電耦合到所述金屬連接組件；以及 帽式晶片組件，所述帽式晶片組件耦合到所述熱電堆疊置體，所述帽式晶片組件包括具有腔室的晶片，所述腔室形成于所述晶片的一側上并被配置為鄰近所述熱電堆疊置體。2.根據權利要求1所述的晶片級熱傳感器，其中，所述襯底包括硅晶片。3.根據權利要求1所述的晶片級熱傳感器，其中，所述襯底包括犧牲層，所述犧牲層被設置為鄰近所述電介質膜。4.根據權利要求1所述的晶片級熱傳感器，其中，所述第一熱電層或所述第二熱電層中的至少一個熱電層包括η摻雜的硅、P摻雜的硅、或者金屬的至少其中之一。5.根據權利要求1所述的晶片級熱傳感器，其中，所述第一熱電層和所述第二熱電層形成熱電堆。6.根據權利要求1所述的晶片級熱傳感器，其中，所述鈍化層包括吸收疊置體。7.根據權利要求1所述的晶片級熱傳感器，其中，所述帽式晶片組件包括位于所述晶片的至少一個表面上的金屬層。8.根據權利要求7所述的晶片級熱傳感器，其中，所述金屬層包括鋁、金、鎳、鉭、或者鈦的至少其中之一。9.根據權利要求1所述的晶片級熱傳感器，其中，所述帽式晶片組件包括位于所述晶片的至少一個表面上的光學濾波器。10.根據權利要求9所述的晶片級熱傳感器，其中，所述光學濾波器包括鍺、硅、硫化鋅、砸化鋅、或者氟化釔的至少其中之一。11.根據權利要求1所述的晶片級熱傳感器，其中，所述帽式晶片組件包括硅晶片。12.根據權利要求1所述的晶片級熱傳感器，其中，所述帽式晶片組件包括金屬疊置體，所述金屬疊置體被配置為將所述帽式晶片組件接合到所述熱電堆疊置體。13.根據權利要求1所述的晶片級熱傳感器，其中，所述帽式晶片組件包括透鏡。14.根據權利要求1所述的晶片級熱傳感器，還包括第二帽式晶片，所述第二帽式晶片耦合到所述熱電堆疊置體和所述襯底，其中，所述第二帽式晶片與所述襯底的遠離所述熱電堆疊置體的一側耦合。15.根據權利要求1所述的晶片級熱傳感器，還包括: 印刷電路板，所述印刷電路板耦合到所述晶片級熱傳感器。16.一種晶片級熱傳感器封裝體，包括: 基底，所述基底包括臺階式結構； 襯底，所述襯底設置在所述臺階式結構上，其中，所述基底、所述臺階式結構、以及所述襯底限定第一腔室，所述第一腔室減小熱梯度； 第一熱電堆，所述第一熱電堆設置在所述襯底上； 第二熱電堆，所述第二熱電堆設置在所述襯底上； 電阻溫度檢測器，所述電阻溫度檢測器設置在所述襯底上；以及帽式晶片組件，所述帽式晶片組件耦合到所述基底，其中，所述帽式晶片組件、所述基底、以及所述襯底限定第二腔室，所述第二腔室容納所述第一熱電堆、所述第二熱電堆、以及所述電阻溫度檢測器。17.根據權利要求16所述的晶片級熱傳感器封裝體，其中，所述第一腔室包括真空或者低導電氣體的至少其中之一。18.一種用于制造晶片級熱傳感器的方法，包括: 在襯底上形成熱電堆疊置體，其中，所述熱電堆疊置體包括: 襯底； 電介質膜，所述電介質膜形成在所述襯底的第一側上； 第一熱電層，所述第一熱電層形成在所述電介質膜上； 第一層間電介質，所述第一層間電介質形成在所述第一熱電層和所述電介質膜上； 第二熱電層，所述第二熱電層形成在所述第一層間電介質上； 第二層間電介質，所述第二層間電介質形成在所述第二熱電層和所述第一層間電介質上； 金屬連接組件，所述金屬連接組件與所述第一熱電層和所述第二熱電層電耦合； 鈍化層，所述鈍化層設置在所述金屬連接組件和所述第二層間電介質上，其中，所述鈍化層包括溝槽或孔的至少其中之一，并且其中，所述襯底包括鄰近所述至少一個溝槽或孔的腔室；以及 接合焊盤，所述接合焊盤設置在所述鈍化層上并電耦合到所述金屬連接組件；以及 將帽式晶片設置在所述熱電堆疊置體上。19.根據權利要求18所述的制造晶片級熱傳感器的方法，其中，所述晶片級熱傳感器包括穿娃過孔。20.根據權利要求18所述的制造晶片級熱傳感器的方法，還包括: 將第二帽式晶片設置在所述襯底的遠離所述熱電堆疊置體的一側上。
【專利摘要】本發明描述了一種器件以及用于制造該器件的技術，以便使用微機電系統(MEMS)工藝來形成晶片級熱傳感器封裝體。在一個或多個實施方式中，晶片級熱傳感器封裝體包括熱電堆疊置體和帽式晶片組件，熱電堆疊置體包括襯底、電介質膜、第一熱電層、第一層間電介質、第二熱電層、第二層間電介質、金屬連接組件、鈍化層、以及接合焊盤，其中，鈍化層包括溝槽或孔的至少其中之一，并且其中，襯底包括鄰近至少一個溝槽或孔的腔室，接合焊盤設置在鈍化層上并電氣耦合到金屬連接組件；帽式晶片組件耦合到熱電堆疊置體，帽式晶片組件包括具有腔室的晶片，所述腔室形成在晶片的一側上的腔室并被配置為鄰近熱電堆疊置體。
【IPC分類】B81B7/02, H01L35/34, B81C1/00, G01J5/12, H01L35/00
【公開號】CN105679927
【申請號】
【發明人】A·伊馬迪, N·D·凱爾尼斯, A·V·薩莫伊洛, A·薩哈斯拉布德
【申請人】馬克西姆綜合產品公司
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2015年12月4日