ITTO20130247A1 - Metodo di incapsulamento di un dispositivo trasduttore mems e dispositivo trasduttore mems incapsulato - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

“METODO DI INCAPSULAMENTO DI UN DISPOSITIVO TRASDUTTORE MEMS E DISPOSITIVO TRASDUTTORE MEMS INCAPSULATOâ€

La presente invenzione à ̈ relativa ad un metodo di incapsulamento di un dispositivo trasduttore MEMS e ad un dispositivo trasduttore MEMS incapsulato. Il dispositivo trasduttore MEMS à ̈, in particolare, un altoparlante (“speaker†) basato su membrana.

La figura 1 mostra, in vista superiore, un altoparlante MEMS 1 comprendente una pluralità di membrane 2, le quali sono disposte in modo da formare una matrice planare 3. Ad esempio, l’altoparlante MEMS 1 à ̈ formato da 1024 membrane, disposte su trentadue righe e trentadue colonne. Ciascuna membrana 2 forma una unità altoparlante 10 (anche nota come “pixel†) comandabile selettivamente tramite rispettive piazzole (“pads†) conduttive 5.

La figura 2 mostra, secondo una vista in sezione presa lungo la linea di sezione II-II di figura 1, un trasduttore MEMS su membrana, ad esempio un altoparlante MEMS 1. Per semplicità di rappresentazione, la figura 2 mostra un corpo semiconduttore 9 includente una pluralità di membrane 2, ma non sono mostrati i mezzi di attuazione di tali membrane 2 per generare, in uso, onde sonore. Sono noti nello stato dell’arte altoparlanti MEMS provvisti di membrane 2 attuate mediante elettrodi opportunamente polarizzati (attuazione elettrostatica), oppure altoparlanti MEMS provvisti di attuatori piezoelettrici disposti solidali alle membrane 2 ed azionabili in modo da generare flessioni controllate delle membrane 2 stesse. Indipendentemente dal metodo di attuazione, il movimento controllato delle membrane 2 (lungo una direzione Z) genera onde sonore, secondo il funzionamento noto di un altoparlante. Ciascuna membrana 2 dell’altoparlante MEMS 1 à ̈ sospesa su una rispettiva cavità 14. Ciascuna cavità 14 à ̈ separata, da cavità 14 ad essa adiacenti, mediante pareti 12 del corpo semiconduttore 9. In uso, ciascuna cavità 14 ha la funzione di cavità acustica (o cavità risonante) dell’altoparlante MEMS 1. Risulta evidente che le dimensioni di ciascuna cavità 14 sono progettate in modo da ottimizzare le caratteristiche del suono generato dall’altoparlante MEMS 1 durante l’uso.

Al termine delle fasi di lavorazione del corpo semiconduttore 9 (in particolare, formazione delle membrane 2 e delle cavità 14), la struttura MEMS così realizzata viene alloggiata in un involucro di incapsulamento, o “package†16, in modo da sostenerla e proteggerla.

È opportuno che le fasi di accoppiamento del corpo semiconduttore 9 con il package 16 non modifichino il volume interno delle cavità 14 (in particolare, riducendolo). L’utilizzo di colle o resine a base epossidica, o poliammidica o acrilica, o altre colle tipicamente utilizzate per il bonding di substrati o fette (“wafer†) a semiconduttore, non soddisfa tale esigenza. Sempre con riferimento alla figura 2, à ̈ qui schematizzato l’effetto di riduzione del volume interno delle cavità 14 a causa dell’utilizzo di resine di tipo noto. La resina o colla utilizzata si estende in corrispondenza dell’interfaccia tra la porzione di package 16 a cui il corpo semiconduttore 9 viene accoppiato (regioni di interfaccia 18’) e anche lateralmente a tale interfaccia 18’, salendo parzialmente all’interno delle cavità 14 (regioni laterali 18†) e riempiendo parzialmente le cavità 14.

Una possibile soluzione a questo problema à ̈ l’utilizzo, in alternativa alle resine o colle, di nastri biadesivi, ad esempio pellicole di fissaggio di piastrine DAF (“Die Attach Films†). Tuttavia, i nastri biadesivi attualmente in commercio sono caratterizzati da un modulo di Young (o modulo elastico) di valore relativamente elevato (tipicamente tra circa 200 e 800 MPa, a seconda del tipo di nastro utilizzato), e causano deformazioni (“warpages†) dell’altoparlante MEMS 1, ed in particolare delle membrane 2, che non sono facilmente controllabili. Una deformazione delle membrane 2 compromette seriamente le caratteristiche acustiche dell’altoparlante MEMS 1 ed à ̈ pertanto un effetto fortemente indesiderato.

Scopo della presente invenzione à ̈ fornire un metodo di incapsulamento di un dispositivo trasduttore MEMS e un dispositivo trasduttore MEMS incapsulato che consentano di superare gli inconvenienti dell’arte nota.

Secondo la presente invenzione vengono forniti un metodo di incapsulamento di un trasduttore MEMS ed un trasduttore MEMS incapsulato, come definiti nelle rivendicazioni allegate.

Per una migliore comprensione della presente invenzione vengono ora descritte forme di realizzazione preferite, a puro titolo di esempi non limitativi, con riferimento ai disegni allegati, nei quali:

- la figura 1 mostra, in vista superiore, una piastrina (“die†) di un trasduttore di tipo noto;

- la figura 2 mostra, in vista in sezione, una porzione di un trasduttore di tipo noto;

- le figure 3-7 mostrano fasi di fabbricazione di una fetta includente una pluralità di trasduttori;

- la figura 8 mostra una rappresentazione schematica di una forma di realizzazione di mezzi di attuazione dei trasduttori di figura 7;

- le figure 9-12 mostrano fasi di taglio della fetta di figura 7 per isolare (“singulating†) una pluralità di piastrine, secondo un aspetto della presente invenzione;

- le figure 13-15 mostrano fasi di incapsulamento di una piastrina, in seguito alle fasi delle figure 9-12, secondo un aspetto della presente invenzione; e

- la figura 16 mostra una fetta secondo una ulteriore forma di realizzazione della presente invenzione.

Le figure 3-6 mostrano fasi di un metodo di lavorazione di una fetta 100 di materiale semiconduttore, per la fabbricazione di una pluralità di strutture MEMS che, in seguito a fasi di taglio e incapsulamento (packaging), formeranno rispettivi altoparlanti MEMS (o, in generale, trasduttori acustici). Le fasi delle figure 3-6 non sono parte della presente invenzione, e sono realizzate in modo noto. Sono tuttavia qui rapidamente descritte al fine di contestualizzare meglio la presente invenzione.

Con riferimento alla figura 3, si dispone la fetta 100, di materiale semiconduttore, ad esempio silicio, avente un lato fronte 100a ed un lato retro 100b, opposti tra loro lungo una direzione Z. La fetta 100 ha uno spessore compreso tra circa 400 µm e 700 µm, ad esempio pari a 550µm. La fetta 100 à ̈, ad esempio, di tipo precedentemente lavorato, e comprende uno o più strati di materiale semiconduttore e/o isolante e/o conduttivo, qui non mostrati in dettaglio.

In particolare, uno strato di isolamento 19, ad esempio ossido di silicio avente uno spessore compreso tra 1µm e 3µm, viene cresciuto sul (“over†) lato fronte 100a della fetta 100.

In seguito, figura 4, uno strato di membrana 20, ad esempio polisilicio, viene depositato sulla fetta 100 al di sopra (“over†) dello strato di isolamento 19. Poiché, come meglio descritto nel seguito, lo strato di membrana 20 forma membrane 22 sospese (analoghe alle membrane 2 di figura 2), il suo spessore à ̈ scelto in modo tale da ottenere valori desiderati di flessibilità e solidità meccanica delle membrane 22. Ad esempio, lo strato di membrana 20 può avere uno spessore compreso tra 1 e 5 µm, ad esempio pari a circa 3 µm. Secondo una forma di realizzazione, prima della fase di deposito dello strato di membrana 20, lo strato di isolamento 19 viene selettivamente rimosso in corrispondenza di regioni in cui si desidera formare porzioni di ancoraggio di membrana (tipicamente, in corrispondenza di regioni di bordo delle membrane 22). In questo modo, la fase di deposito dello strato di membrana 20 comprende la contestuale formazione degli ancoraggi attraverso lo strato di isolamento 19.

In seguito, figura 5, mediante fasi successive di litografia e attacco, ad esempio utilizzando un attacco secco, lo strato di membrana 20 viene selettivamente rimosso ad eccezione delle zone in cui si desidera formare le membrane 22, formando regioni intermedie di membrana 20’. Più in dettaglio, lo strato di membrana 20 viene rimosso in corrispondenza di linee di taglio (scribe lines) 101 della fetta 100, ed in corrispondenza di regioni superficiali 102 della fetta 100 in cui si desidera formare piazzole conduttive per alimentare, durante l’uso, segnali elettrici di comando di un rispettivo altoparlante MEMS.

Come mostrato in figura 6, per formare le piazzole conduttive, lo strato di isolamento 19 viene selettivamente attaccato in corrispondenza delle regioni superficiali 102 (e, nell’esempio mostrato, anche in corrispondenza delle scribe lines 101), esponendo rispettive porzioni del lato fronte 100a della fetta 100. Quindi, una fase di deposito e definizione di materiale conduttivo, ad esempio metallo, consente di formare piazzole conduttive 27 sulla fetta 100.

Quindi, figura 7, la fetta 100 viene attaccata (es., mediante tecnica DRIE) in corrispondenza del lato retro 100b, per rimuovere porzioni selettive della fetta 100 in corrispondenza delle regioni intermedie di membrana 20’. Si formano così una pluralità di cavità 24 nella fetta 100, estendentisi a partire dal lato retro 100b verso lo strato di isolamento 19. In questo esempio, lo strato di isolamento 19 funge da strato di interruzione dell’attacco. Un ulteriore attacco (es., attacco umido) sia in corrispondenza del lato fronte 100a che del lato retro 100b della fetta 100 permette di rimuovere completamente lo strato di isolamento 19 (ed eventuali altri strati di isolamento o strati sacrificali) circondanti le regioni intermedie di membrana 20, portando così alla formazione delle membrane 22, sospesa su rispettive cavità 24.

Con riferimento alle figure 3-7, non sono mostrate né descritte fasi di fabbricazione per formare mezzi attuatori per movimentare, in uso, le membrane 22. Tali fasi possono comprendere, nel caso di attuazione elettrostatica, la formazione di elettrodi superiori ed inferiori del tipo descritto in seguito con riferimento alla figura 8, e configurati per essere polarizzati in modo da movimentare le membrane 22 durante l’uso. Inoltre, altri tipi di attuazione delle membrane possono essere previsti, diversi da quanto descritto con riferimento alla figura 8. Ad esempio, ciascuna membrana può essere di tipo ad attuazione piezoelettrica e comprende, in alternativa agli elettrodi superiori ed inferiori estendentisi a distanza dalla rispettiva membrana 22, uno o più elementi piezoelettrici formati in contatto con ciascuna membrana, elettricamente accoppiati a rispettive piazzole 27, e attuati mediante segnali elettrici così da generare uno spostamento della rispettiva membrana 22.

Si fa notare che le fasi di fabbricazione delle membrane e degli attuatori delle membrane sono note nello stato dell’arte e non sono oggetto della presente invenzione; esse sono quindi qui descritte con ulteriore dettaglio.

La figura 8 mostra, in forma schematica, un trasduttore MEMS, in particolare un altoparlante MEMS, attuabile elettrostaticamente (ad esempio fabbricato seguendo il processo delineato con riferimento alle figure 2-7). A tal fine, l’altoparlante MEMS di figura 8 comprende per ciascuna membrana 22, un elettrodo superiore (“top electrode†) T ed un elettrodo inferiore (“bottom electrode†) B. Un circuito di pilotaggio di elettrodo superiore 4 ed un circuito di pilotaggio di elettrodo inferiore 6 possono essere realizzati in forma integrata nella fetta 100 o esterni ad essa, indifferentemente.

Il circuito di pilotaggio di elettrodo superiore 4 ed inferiore 6 sono configurati per polarizzare gli elettrodi superiore T ed inferiore B tra rispettive tensioni di alimentazione VDe rispettive tensioni di riferimento VREF(ad esempio, tensione di massa), ad esempio attraverso rispettive piazzole (pads) 27.

L’altoparlante MEMS di figura 8 comprende inoltre un elettrodo di membrana M, il quale à ̈ collegato alle membrane 22. In aggiunta, l’altoparlante MEMS comprende un circuito di pilotaggio di elettrodo di membrana 8.

Gli elettrodi superiori T e gli elettrodi inferiori B sono, secondo una forma di realizzazione, solidali con la fetta 100.

Ciascun elettrodo superiore T à ̈ formato da una pluralità di sottoregioni di elettrodo superiore SRT (o piastre superiori), ciascuna delle quali sovrasta, a distanza, una corrispondente membrana 22. Inoltre, ciascuna sottoregione di elettrodo superiore SRT à ̈ di materiale elettricamente conduttivo. Analogamente, ciascun elettrodo inferiore B à ̈ formato da una pluralità di sottoregioni di elettrodo inferiore SRB (o piastre inferiori), ciascuna delle quali à ̈ disposta al di sotto di una corrispondente membrana 22, a distanza da quest’ultima. Inoltre, ciascuna sottoregione di elettrodo inferiore SRB à ̈ di materiale elettricamente conduttivo.

Gli elettrodi superiore ed inferiore T, B e la rispettiva membrana 22 formano una colonna lungo una direzione Z ortogonale a X, e sono tra loro sostanzialmente allineati lungo la direzione Z. Ciascuna membrana 22 à ̈ mobile rispetto alla corrispondente sottoregione di elettrodo superiore SRT ed alla corrispondente sottoregione di elettrodo inferiore SRB, e dunque à ̈ mobile rispetto all’elettrodo inferiore B ed all’elettrodo superiore T della propria colonna. A tal fine, ciascuna membrana 22 à ̈ collegata al corrispondente elettrodo di membrana M attraverso una prima ed una seconda molla 11, 13, in modo noto. In questo modo, in uso, ciascuna membrana 22 può muoversi lungo la direzione Z alternativamente in avvicinamento/allontanamento dalle sottoregioni di elettrodo superiore SRT ed inferiore SRB, sotto la forza elettrostatica generata da una opportuna polarizzazione delle sottoregioni di elettrodo superiore SRT ed inferiore SRB.

Infatti, in uso, le tensioni degli elettrodi inferiori e superiori B, T e degli elettrodi di membrana M sono imposte in maniera tale per cui le membrane 2 sono soggette a forze elettrostatiche che ne causano il movimento lungo la direzione Z, alternativamente verso le corrispondenti piastre superiori SRT, oppure verso le corrispondenti piastre inferiori SRB.

In pratica, ciascuna membrana 22 Ã ̈ mobile tra:

(i) una prima posizione, in cui la membrana 22 à ̈ ad una distanza prossima alla sottoregione di elettrodo inferiore SRB (o, in altre parole, ad una distanza b1 dalla sottoregione di elettrodo inferiore SRB) ed à ̈ distanziata dalla corrispondente sottoregione di elettrodo superiore SRT (o, in altre parole, ad una distanza b2>b1 dalla sottoregione di elettrodo superiore SRT); e

(ii) una seconda posizione, in cui la membrana 22 à ̈ ad una distanza prossima alla sottoregione di elettrodo superiore SRT (o, in altre parole, ad una distanza t1 dalla sottoregione di elettrodo superiore SRT) ed à ̈ distanziata dalla corrispondente sottoregione di elettrodo inferiore SRB (o, in altre parole, ad una distanza t2>t1 dalla sottoregione di elettrodo inferiore SRB).

In uso, ciascuna membrana 22 viene dunque fatta oscillare tra le summenzionate prima e seconda posizione, in maniera tale per cui ciascuna membrana 22 genera un’onda acustica, la quale à ̈ percepibile da un ascoltatore. In pratica, ciascuna membrana 22, opportunamente attuata, à ̈ in grado di trasdurre segnali elettrici in una rispettiva onda acustica elementare, in cui l’insieme delle onde acustiche elementari generate dalla pluralità di membrane 22 formano l’onda acustica complessivamente emessa dall’altoparlante MEMS. Le membrane 22 di uno stesso altoparlante MEMS sono, ad esempio, organizzate secondo una disposizione a matrice, come rappresentato in figura 1, in cui le piazzole 5 di figura 1 corrispondono alle piazzole 27 di figura 7, e le membrane 2 di figura 1 corrispondono alle membrane 22 di figura 7.

Secondo un aspetto della presente invenzione, con riferimento alle figure 8-11, si procede con fasi di taglio della fetta 100 lungo le linee di taglio 101, per singolare (“singulate†) una pluralità di piastrine (“dies†), ciascuna delle quali forma un altoparlante MEMS indipendente.

In maggior dettaglio, figura 9, viene disposto un supporto 30, ad esempio un substrato di Bismalade (B) triazine (T), anche noto come substrato BT. Il supporto 30 ha una prima ed una seconda superficie 30a, 30b opposte tra loro, e area sul piano XY uguale o maggiore dell’area, sul piano XY, della fetta 100. Sulla prima superficie 30a del supporto 30 viene steso uno strato di sigillatura 32 di tipo biadesivo, in particolare un nastro adesivo DAF (“Die Attach Films†), di per sé noto e disponibile in commercio.

Quindi, la fetta 100 viene posizionata sullo strato di sigillatura 32, in contatto con quest’ultimo, in modo tale che la fetta 100 aderisca al supporto 30 tramite lo strato di sigillatura 32.

Lo strato di sigillatura 32 ha, ad esempio, uno spessore compreso tra circa 5 µm e 50 µm. L’utilizzo di un nastro DAF (“DAF tape†) come strato di sigillatura 32 consente di ottenere una copertura uniforme sull’intera prima superficie 30a. Il metodo di stesura dello strato di sigillatura 32 dipende, ovviamente, dal tipo di strato adesivo, o nastro DAF, utilizzato. Ad esempio, alcuni nastri DAF richiedono una fase di stesura mediante laminazione. Anche la temperatura di stesura dipende dal tipo di nastro DAF utilizzato.

Il procedimento di stesura di un nastro DAF, con finalità di favorire adesione tra una fetta da tagliare ed un substrato di supporto per il taglio, à ̈ noto nello stato dell’arte.

Quindi, figura 10, si procede con la fase di taglio della fetta 100 e dello strato di sigillatura 32, procedendo in profondità fino a raggiungere, ed incidere almeno parzialmente, il supporto 30. Il taglio à ̈ eseguito in corrispondenza delle linee di taglio 101 schematicamente mostrate in figura 7. Il taglio à ̈ eseguito, ad esempio, mediante LASER (processo di “LASER cutting†o “LASER beam dicing†). Altri metodi di taglio possono essere utilizzati, ad esempio il metodo di “Stealth Dicing†.

Si formano in questo modo una pluralità di piastrine (“dies†) 36 separate tra loro, ciascuna piastrina 36 includendo una rispettiva pluralità di membrane 22 del tipo precedentemente descritto e relative piazzole 27 di polarizzazione.

Si procede, figura 11, con una fase di esposizione a raggi UV, per ridurre la forza di adesione del nastro DAF 32 rispetto al supporto 30. Si facilita in questo modo la fase di prelievo di ciascuna piastrina 36, separandola dal supporto 30. A seconda del tipo di nastro DAF utilizzato, la fase di esposizione a raggi UV per ridurre la forza di adesione del nastro DAF 32 rispetto al supporto 30 può essere omessa, o sostituita da un’altra fase atta a ridurre la forza di adesione del nastro DAF 32 rispetto al supporto 30. Ad esempio, la fase di separazione del nastro DAF può essere eseguita mediante il metodo noto di “espansione a freddo†(“cool expansion†). A questo fine, il supporto 30 con la fetta 100 vengono disposte in una camera di raffreddamento a temperatura di circa 0 °C. Questa fase facilita il distaccamento del nastro DAF dal supporto 30. A temperatura ambiente, il nastro DAF recupera le sue proprietà elastiche originarie, aderendo al retro 100b del substrato 100 in modo da chiudere le cavità 24.

Il documento dal titolo “Advanced Solutions for Ultra-Thin Wafers and Packaging†, di Gerald Klug, DISCO HI-TEC EUROPEGmbH, Liebigstrasse 8 D-85551, Kirchheim b. MÃ1⁄4nchen descrive vari flussi di processo per implementare tecniche di taglio (dicing) di tipo noto, anche in presenza di nastri DAF.

La figura 12 mostra schematicamente una fase di presa (“pick†) di ciascuna piastrina 36, quest’ultima includendo una porzione (dopo il taglio) della fetta 100 ed una rispettiva porzione di strato di sigillatura 32 solidale alla piastrina 36.

Come mostrato in figura 12, lo strato di sigillatura 32 si estende sul retro della piastrina 36, chiudendo ciascuna cavità 24 in corrispondenza del lato retro della piastrina 36.

Si procede quindi, figure 13-15, con fasi di accoppiamento tra ciascuna piastrina 36 ed un relativo alloggiamento di una struttura di incapsulamento (“package†) 16.

In particolare, figura 13, si dispone una prima porzione 40 di un package 16, avente la funzione di alloggiare una piastrina 36 in corrispondenza di un recesso 41 formato nella prima porzione 40. Il package 16 à ̈ di tipo di per sé noto e comprende, ad esempio, la prima porzione 40 ed una seconda porzione 46 configurata per essere accoppiata (frecce 42) alla prima porzione 40 in modo da coprire e proteggere, da eventuali agenti esterni, la piastrina 36 alloggiata nel recesso 41.

Per favorire l’adesione tra la piastrina 36 e il fondo 41’ del recesso 41, si applica, in corrispondenza del fondo 41’ del recesso 41, uno o più strati di colla o resina o pasta adesiva (nel seguito si utilizza, senza limitazione della presente invenzione, il termine “pasta adesiva†, identificata dal numero di riferimento 43). Ad esempio, si utilizza una colla o resina o pasta adesiva a base epossidica, o poliammidica o acrilica, o di altro tipo ancora, secondo necessità e disponibilità, ad esempio depositata tramite siringa. Preferibilmente, la pasta adesiva, o colla, utilizzata ha un valore di modulo di Young (o modulo elastico) di valore basso, ad esempio compreso tra 0.1 MPa e 30 MPa quando misurato a temperatura ambiente (circa 25 °C), in particolare inferiore a circa 10 MPa, ancora più in particolare pari a circa 1 MPa. Un tale valore di modulo elastico non genera problemi di warpage delle membrane 22.

Quindi, figura 14, si dispone la piastrina 36 all’interno del recesso 41, in modo che il lato della piastrina 36 protetto dallo strato di sigillatura 32 sia affacciato al fondo 41’ del recesso 41. La piastrina 36 viene pressata verso il fondo 41’ del recesso 41, in modo da entrare in contatto con la pasta adesiva 43. La pasta adesiva 43 non penetra attraverso lo strato di sigillatura 32 e, dunque, non raggiunge l’interno delle cavità 24 della piastrina 36.

Si procede quindi con una fase di trattamento termico della pasta adesiva 43, per favorire l’indurimento della pasta adesiva 43 ed il fissaggio della piastrina 36 alla prima porzione 40 del package 16. La temperatura di trattamento termico dipende, ovviamente, dal tipo di pasta adesiva utilizzato. Risulta evidente che, nel caso di utilizzo di una pasta adesiva che non richiede un trattamento termico, questa fase può essere omessa.

Infine, figura 15, il processo à ̈ completato da una fase di “wire bonding†per formare collegamenti elettrici 49 tra le piazzole 27 della piastrina 36 e rispettive piazzole 45 del package 16. In seguito, le porzioni 40 e 46 del package vengono poste a contatto tra loro e sigillate. Le piazzole 45 del package 16 sono provviste di collegamenti elettrici verso l’esterno del package 16 così che, quando la prima e la seconda porzione 40, 46 sono accoppiate tra loro, le piazzole 27 della piastrina 36 possono essere polarizzate dall’esterno del package 16. L’altoparlante MEMS può così essere operato secondo necessità. La seconda porzione 46 include fori di accesso 46’, estendentisi attraverso la seconda porzione 46 per consentire alle onde sonore generate, in uso, dall’altoparlante MEMS, di propagarsi al di fuori del package 16.

Con riferimento alla figura 16, secondo una ulteriore forma di realizzazione della presente invenzione, lo strato di sigillatura 32 à ̈ uno strato di materiale semiconduttore, ad esempio silicio, accoppiato al lato retro 100b della fetta 100. L’accoppiamento tra uno strato di sigillatura 32 di materiale semiconduttore e la fetta 100 à ̈ effettuato, secondo un aspetto della presente invenzione, prima della fase di figura 9. In maggior dettaglio, in seguito alle fasi delle figure 3-7, si procede (figura 16) con una fase di accoppiamento tra la fetta 100 e una fetta 200 (la fetta 200 essendo ad esempio, come detto, di materiale semiconduttore, quale silicio). L’accoppiamento tra le fette 100 e 200 à ̈, ad esempio, ottenuto mediante tecnica di bonding di tipo “glass frit†(anche noto come saldatura a vetro – “glass soldering†- o “seal glass bonding†), come illustrato in figura 16 mediante le regioni di accoppiamento 201. L’accoppiamento ottenuto mediante “glass frit bonding†à ̈ di tipo ermetico, ed il coefficiente di espansione termica del vetro utilizzato secondo questa tecnica garantisce uno stress trasmesso alla fetta 100 molto basso, e comunque tale da non generare deformazioni delle membrane 22.

In seguito alla fase di figura 16, si procede con le fasi già descritte con riferimento alle figure 9-15. In particolare, la fase di figura 9 comprende accoppiare, ad esempio mediante un nastro DAF o un generico nastro biadesivo utilizzato per il “dicing†, l’insieme formato dalle fette 100 e 200 al supporto 30, per la successiva fase di taglio descritta con riferimento alla figura 10. Tuttavia, a differenza di quanto descritto con riferimento alla figura 13, secondo questa forma di realizzazione il nastro DAF non ha la funzione di strato di sigillatura 32 atto ad evitare, successivamente, l’afflusso della pasta adesiva nelle cavità 24, in quanto questa stessa funzione à ̈ già conseguita dalla fetta 200. Dunque, prima della fase di incollaggio di ciascuna piastrina 36 nel rispettivo package, il nastro DAF viene rimosso.

Secondo una ulteriore forma di realizzazione della presente invenzione, lo strato di sigillatura 32 à ̈ uno strato di resist secco (“dry resist†), steso in corrispondenza del lato retro 100b della fetta 100 ad esempio mediante tecnica, di per sé nota, di laminazione. La fase di laminazione dello strato di dry resist come strato di sigillatura 32 à ̈ eseguita, in particolare, sull’intero lato retro 100b della fetta 100, in seguito alla fase di fabbricazione di figura 7, e precede le fasi dedicate al taglio o “dicing†descritte con riferimento alle figure 9-12. Le fasi delle figure 9-12 sono eseguite come già descritto. In ogni caso, risulta evidente che il taglio (o “dicing†) della fetta 100 provvista dello strato di sigillatura 32 di dry resist, può essere eseguito utilizzando una tecnica diversa da quella descritta.

Indipendentemente da come avvengono le fasi di taglio della fetta 100, lo strato di dry resist, steso sul lato retro 100b della fetta 100, chiude le cavità 24 sottese da ciascuna singola membrana 22, ed ha la funzione di evitare il flusso, verso l’interno delle cavità 24 stesse, della pasta adesiva utilizzata per favorire l’adesione tra la piastrina 36 e il package 16 durante le fasi descritte con riferimento alle figura 13-15.

Risulta evidente che, secondo ulteriori forme di realizzazione, lo strato di sigillatura 32 può essere di un materiale diverso da quelli fin qui descritti, ad esempio ossido di silicio (SiO2), o vetro.

I vantaggi che il trovato secondo la presente invenzione consente di ottenere emergono chiaramente dalla precedente descrizione.

In particolare, la Richiedente ha verificato che utilizzando uno strato di sigillatura 32 come descritto i fenomeni di deformazione o incurvatura (“warpage†) delle membrane 22 sono significativamente ridotti rispetto all’utilizzo di un nastro adesivo DAF per accoppiare la piastrina al relativo package. Infatti, secondo un aspetto della presente invenzione, l’accoppiamento (incollaggio) della piastrina al package non avviene per mezzo del nastro DAF, il quale à ̈ utilizzato (in una forma di realizzazione) esclusivamente come strato di chiusura delle cavità 24 e non come strato di accoppiamento al package. L’accoppiamento tra la piastrina e il package avviene, infatti, per mezzo di pasta adesiva o colla, che non genera i summenzionati fenomeni di warpage. Inoltre, la colla non penetra entro le cavità 24, evitando il fenomeno indesiderato di riduzione del volume interno delle cavità 24. L’utilizzo del nastro DAF come strato di sigillatura 32 à ̈ altresì vantaggioso in quanto non necessità di ulteriori fasi di fabbricazione rispetto allo stato dell’arte attuale. Infatti, secondo l’arte nota, un nastro DAF (o analogo) à ̈ comunque utilizzato durante la fase di taglio della fetta (dicing), ma à ̈ rimosso prima dell’inserimento della piastrina nel package.

Gli stessi vantaggi sono ottenuti utilizzando uno strato di sigillatura 32 di altro tipo (ad esempio, come descritto, di silicio o dry resist). La forma di realizzazione che prevede l’utilizzo di uno strato semiconduttore come strato di sigillatura 32 à ̈, tuttavia, più costosa rispetto all’utilizzo di un nastro DAF o uno strato di dry resist.

Risulta infine chiaro che rispetto a quanto qui descritto ed illustrato possono essere apportate modifiche e varianti, senza per questo uscire dall’ambito protettivo della presente invenzione, come definito nelle rivendicazioni allegate.

Come detto, le fasi di lavorazione della fetta 100 per formare le strutture a membrana MEMS 22 e le rispettive cavità 24 sono solo esemplificative di una possibile forma di realizzazione. La presente invenzione, infatti, à ̈ applicabile ad una pluralità di trasduttori MEMS a membrana, indipendentemente dal tipo di trasduttore e dal processo di fabbricazione dello stesso. Anche le fasi di taglio (dicing) sono solo esemplificative di una possibile forma di realizzazione, e qualunque metodo di dicing può essere utilizzato.

Inoltre, seppure la presente invenzione à ̈ stata descritta con riferimento esplicito ad un altoparlante MEMS, essa si applica a microfoni, sensori di pressione o altri trasduttori in cui il fenomeno del warpage dovuto alla trasmissione degli stress in seguito a fasi di bonding di piastrine à ̈ un problema.

Claims (14)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo trasduttore MEMS incapsulato comprendente: - una piastrina (“die†) (36), includente: un corpo semiconduttore (100) avente un lato fronte (100a) e un lato retro (100b) opposti tra loro lungo una prima direzione (Z); almeno una cavità (24) estendentesi attraverso detto corpo semiconduttore tra il lato fronte e il retro; almeno una membrana (22) estendentesi in corrispondenza (“at†) del lato fronte, almeno parzialmente sospesa su detta cavità (24); e - un involucro (“package†) (40, 16) configurato per alloggiare detta piastrina (36) in corrispondenza di una sua superficie interna (41’), caratterizzato dal fatto che detta piastrina comprende inoltre uno strato di sigillatura (“sealing layer†) (32) estendentesi in corrispondenza del lato retro (100b) del corpo semiconduttore (100) per sigillare detta cavità (24), detto dispositivo trasduttore MEMS includendo inoltre uno strato di colla (“paste layer†) (43), estendentesi tra lo strato di sigillatura (32) e detta superficie interna (41’) di detto involucro (40, 16) per accoppiare la piastrina (36) all’involucro (40, 16).
2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui detto strato di sigillatura (32) à ̈ una pellicola di fissaggio di piastrine (“Die Attach Film†), o nastro DAF.
3. 3. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui detto strato di sigillatura (32) à ̈ scelto tra: uno strato di resist secco (“dry resist†), uno strato di materiale semiconduttore, uno strato di ossido di silicio, uno strato di vetro.
4. 4. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui lo strato di colla (43) include una colla a base epossidica, o poliammidica o acrilica.
5. 5. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto involucro (16) include un recesso (41), detto recesso essendo sagomato in modo da alloggiare detta piastrina (36), detto strato di colla (43) estendendosi in detto recesso (41).
6. 6. Metodo di incapsulamento di un dispositivo trasduttore MEMS comprendente le fasi di: - disporre (“provide†) una piastrina (“die†) (36), includente: un corpo semiconduttore avente un lato fronte e un lato retro, opposti tra loro lungo una prima direzione (Z); almeno una cavità (24) estendentesi attraverso detto corpo semiconduttore tra il lato fronte e il retro; almeno una membrana (22) estendentesi in corrispondenza (“at†) del lato fronte almeno parzialmente sospesa su detta cavità - disporre un involucro (“package†) (40, 16) atto ad alloggiare detta piastrina in corrispondenza di una sua superficie interna (41’), caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre le fasi di: - formare uno strato di sigillatura (“sealing layer†) (32) in corrispondenza del lato retro del corpo semiconduttore per sigillare detta cavità (24); - stendere una colla (“paste†) (43) in corrispondenza di una superficie interna (41’) dell’involucro (40, 16); e - portare a contatto lo strato di sigillatura (32) con la colla (43) così da accoppiare la piastrina (36) all’involucro (16).
7. 7. Metodo secondo la rivendicazione 6, in cui formare lo strato di sigillatura (32) include laminare una pellicola di fissaggio di piastrine (“Die Attach Films†), o nastro DAF.
8. 8. Metodo secondo la rivendicazione 6, in cui formare lo strato di sigillatura (32) include stendere uno strato di resist secco (“dry resist†).
9. 9. Metodo secondo la rivendicazione 7, in cui formare lo strato di sigillatura (32) include accoppiare, in corrispondenza del lato retro del corpo semiconduttore, una fetta di sigillatura (“sealing wafer†) scelta tra: fetta a semiconduttore, fetta di ossido di silicio, fetta in vetro.
10. 10. Metodo secondo la rivendicazione 9, in cui la fase di accoppiare la fetta di sigillatura (32) à ̈ eseguita per mezzo di una tecnica di tipo a saldatura a vetro (“glass soldering†).
11. 11. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 6-10, in cui la fase di disporre una piastrina (36) include: disporre una prima fetta a semiconduttore (“semiconductor wafer†) includente detto corpo semiconduttore; depositare e definire litograficamente uno strato di membrana sul lato fronte del corpo semiconduttore, formando la membrana (22); attaccare selettivamente detta prima fetta a semiconduttore in corrispondenza del lato retro del corpo semiconduttore fino a raggiungere la membrana (22), formando la cavità (24) e rendendo la membrana (22) parzialmente sospesa sulla cavità (24); e tagliare detta prima fetta a semiconduttore lungo linee di taglio della prima fetta a semiconduttore.
12. 12. Metodo secondo la rivendicazione 11, in cui la fase di formare lo strato di sigillatura (32) Ã ̈ eseguita prima di detta fase di tagliare la prima fetta a semiconduttore.
13. 13. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 6-12, in cui detta fase di disporre un involucro (16) include: disporre un seconda fetta a semiconduttore (40); e sagomare detta fetta a semiconduttore in modo da formare un recesso (41) configurato per alloggiare detta piastrina (36).
14. 14. Metodo secondo la rivendicazione 13, in cui la fase di stendere la colla (43) include stendere detta colla nel recesso (41).