[实用新型]半导体集成器件组件及电子装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及半导体集成器件组件。具体地，以下描述并不暗含任何普遍性丧失地涉及MEMS(微电机系统)类型的声换能器的组件。

背景技术

众所周知，例如电容式的MEMS麦克风之类的声换能器通常包括微机械感测结构，其被设计用于将声压波转换成电量(该示例中是电容变化)；以及读取电子装置，其被设计用于对该电量执行适当处理操作(例如放大操作和滤波操作)以供应电输出信号(例如电压)。

更详细地并且参见图1，已知类型的MEMS声换能器的微机械感测结构1包括半导体材料(例如硅)的结构层2，其中例如经由化学蚀刻从背侧获得空腔3。隔膜4或振动膜被耦合至结构层2并且在顶部封闭空腔3；隔膜4是柔性的，并且在使用时经受根据传入的声波的压力的变形。刚性板5(通常称为“背板”)被设置在隔膜4之上并经由介入的间隔物6(例如，由诸如氧化硅之类的绝缘材料制成)与隔膜4相对。刚性板5构成可变变容检测电容器的固定电极并且具有多个孔7，而该可变变容检测电容器的移动电极由隔膜4构成，多个孔7被设计为实现气体朝向相同隔膜4自由循环(从而使得刚性板5“声学上可穿透”)。微机械感测结构1还包括(以未示出的方式)隔膜和刚性板电接触，其用于偏置隔膜4和刚性板5并且用于收集由传入的声压波导致的隔膜4的变形所引起的电容变化信号。

通过已知方式，MEMS声换能器的敏感度取决于微机械感测结构1的隔膜4的机械特性(尤其取决于其所谓的机械“顺从性”)，以及隔膜4和刚性板5的组件类型。

此外，前声室(所谓的“前室”)的容积(即，使用时通过适当接入端口来自外部环境的声压波穿过的空间)，以及后声室(所谓的“后室”)的容积(即，位于前室关于隔膜4的相对侧上的空间，在使用时设置于参考压力)直接影响换能器的声学性能。

具体地，前室的容积确定声换能器的上限共振频率，因此确定其在高频处的性能(事实上，声换能器的操作频带必须低于空气振荡的共振频率)。通常，前室的容积越小，在空气振荡的共振频率移向更高频率的范围内换能器的上限截止频率越高。

后室反而表现为受到压缩的封闭容积，因此后室的容积越小，声换能器的敏感度越低(事实上，其看上去像隔膜的变形被高刚度弹簧的动作阻碍)。因此，通常期望提供大尺寸的后室从而改进声换能器的敏感度。

MEMS声换能器的前室和/或后室的容积不仅取决于微机械感测结构1的配置，还取决于相关封装的构造，即，全部或部分包围声换能器的半导体材料的裸片的、实现来自外部的电连接的容器、包装或涂层。封装被配置为不仅容纳微机械感测结构1本身，并且还容纳与其相关联的读取电子装置，该读取电子装置通常提供为集成在半导体材料的相应裸片中的ASIC(专用集成电路)。

图1通过示例方式示出了用于MEMS声换能器的已知封装解决方案，在这里由10指定为一个整体，其中容纳有第一裸片11，其集成有微电机感测结构1，并且还容纳有第二裸片12，其还包括集成有ASIC、电耦合至微电机结构1的半导体材料并且由13指定为一个整体。

在该解决方案中，第一裸片11和第二裸片12被并排耦合在封装的衬底14上。第一裸片11和第二裸片12之间的电连接15通过引线键合技术提供在对应的接触焊盘之间，由16指定为一个整体，同时适当的金属化层和过孔(未详细示出)在衬底14中提供用于向封装的外部路由电信号。通过引线键合技术获得的其它电连接17被提供在第二裸片12与衬底14的顶面之间，衬底14的顶面耦合至相同裸片11、12。

封装的帽18也被耦合至衬底14，从而将第一裸片11和第二裸片12封闭在其内部。帽18可以由金属或预先塑造的塑料制成，通过内部涂层金属化层18a以便防止外部电磁信号的干扰(通过提供一种法拉第笼)。帽18具有开口19以实现从外部引入空气流以及声压波。

电接触元件(未示出)例如以导电平面或凸块的形式被提供在衬底14的底部，用于键合以及电连接至外部印刷电路。

存在对MEMS声换能器的组件施加的若干约束，这尤其会在其设计中导致问题，具体地在需要非常紧凑尺寸的情况下，例如，在便携式应用的情况下。

为了减少横向障碍物，在2011年6月30日以本申请人的名义提交的专利申请No.TO2011A000577中，已经提出了竖直堆叠的封装结构，在图2中由20表示并指示，包括第一复合衬底21和第二复合衬底22，其彼此堆叠并固定，其中每个衬底承载有MEMS声换能器的相应裸片11、12。