ITTO20130889A1

ITTO20130889A1 - Metodo di fabbricazione di un assemblaggio di piastrine avente spessore ridotto e relativo assemblaggio di piastrine

Info

Publication number: ITTO20130889A1
Application number: IT000889A
Authority: IT
Inventors: Giorgio Allegato; Lorenzo Corso; Marco Ferrera; Matteo Garavaglia
Original assignee: St Microelectronics Srl
Priority date: 2013-10-31
Filing date: 2013-10-31
Publication date: 2015-05-01
Also published as: US9327964B2; US20150115378A1

Description

DESCRIZIONE

“METODO DI FABBRICAZIONE DI UN ASSEMBLAGGIO DI PIASTRINE AVENTE SPESSORE RIDOTTO E RELATIVO ASSEMBLAGGIO DI PIASTRINE”

La presente invenzione è relativa ad un metodo di fabbricazione di un assemblaggio di piastrine (“dice”) e all’assemblaggio di piastrine così ottenuto.

Come è noto, oggigiorno sono disponibili i cosiddetti sensori microelettromeccanici (“micro-electromechanical”, MEMS), un cui esempio è mostrato in figura 1.

In particolare, la figura 1 mostra un sensore MEMS 1, il quale è formato da un incapsulamento 2, al cui interno sono disposte una prima, una seconda ed una terza piastrina 4, 6, 8.

La prima piastrina 4 forma una cosiddetta struttura sensibile 10 di tipo MEMS, anche nota come struttura di rilevamento, la quale comprende uno o più elementi mobili, o comunque deformabili, in seguito all’azione di forze che agiscono sul sensore MEMS 1; la struttura sensibile 10 è quindi atta a generare un segnale elettrico di rilevazione, indicativo di tali forze.

La prima piastrina 4 è sovrastata dalla seconda piastrina 6, la quale funge da cappuccio (“cap”) della struttura sensibile 10 e, in quanto tale, può essere priva di funzioni elettriche.

A sua volta, la seconda piastrina 6 è sovrastata dalla terza piastrina 8, al cui interno è formato un circuito integrato per un’applicazione specifica (“application specific integrated circuit”, ASIC), anche noto come circuito di lettura, il quale è atto a ricevere e a elaborare il segnale elettrico di rilevazione, in modo da generare un segnale di uscita. La prima e la terza piastrina 4, 8 sono collegate tipicamente attraverso giunzioni a filo (“wire bonding”) 14 interposte tra piazzole 16 della prima piastrina 4 e piazzole 18 della terza piastrina 8.

La prima, la seconda e la terza piastrina 4, 6, 8 formano dunque un assemblaggio 20, il quale è portato da uno strato di supporto 22 ed è rivestito da un rivestimento 24, quale ad esempio un rivestimento in resina noto come “molding compound”. Lo strato di supporto 22 è delimitato da una prima superficie S1, al di sopra della quale è disposto l’assemblaggio 20, e da una seconda superficie S2. Sulla prima e, nel caso di incapsulamento del tipo cosiddetto “land grid array” (LGA), anche sulla seconda superficie S1, S2dello strato di supporto 22 sono disposte piazzole (non mostrate), collegate tra loro ad esempio mediante vie o metallizzazioni che si estendono attraverso lo strato di supporto 22.

La terza piastrina 8 è collegata elettricamente ad una o più tra le piazzole disposte sulla prima superficie S1, mediante corrispondenti giunzioni a filo 26; pertanto, la terza piastrina 8 è collegata elettricamente alle piazzole disposte sulla seconda superficie S2e può quindi essere collegata elettricamente al mondo esterno.

L’assemblaggio 20 è oggigiorno molto diffuso, dal momento che esso può essere fabbricato in modo semplice ed affidabile. A tal fine, infatti, è possibile fissare (“bond”) una prima ed una seconda fetta (“wafer”) di materiale semiconduttore, le quali formano rispettivamente la prima e la seconda piastrina 4, 6, e singolare (“singulate”) la struttura a due fette così formata, in modo da formare un sottoassemblaggio includente appunto la prima e la seconda piastrina 4, 6; in seguito, la terza piastrina 8, precedentemente singolata, viene fissata al sottoassemblaggio. Tuttavia, l’assemblaggio 20 si caratterizza per uno spessore non particolarmente ridotto, dal momento che le operazioni di fissaggio tra piastrine richiedono che queste ultime abbiano spessori non inferiori a (circa) 100 µm, onde evitare che le piastrine si fratturino durante le fasi di lavorazione. Inoltre, l’utilizzo piastrine con spessori ridotti comporta una degradazione delle prestazioni della struttura sensibile, a causa di una maggiore sensibilità della medesima agli stress causati dalle fasi di lavorazione, nonché agli stress che si verificano durante l’uso (ad esempio, stress termici).

Scopo della presente invenzione è dunque fornire un metodo di fabbricazione di un assemblaggio di piastrine, il quale consenta di risolvere almeno in parte gli inconvenienti dell’arte nota.

Secondo l'invenzione, vengono forniti un metodo di fabbricazione di un assemblaggio di piastrine ed un assemblaggio di piastrine come definiti, rispettivamente, nelle rivendicazioni 1 e 14.

Per una migliore comprensione dell’invenzione, ne vengono ora descritte forme di realizzazione, a puro titolo di esempio non limitativo e con riferimento ai disegni allegati, nei quali:

- la figura 1 mostra in modo schematico una sezione trasversale di un assemblaggio di tipo noto;

- la figura 2 mostra in modo schematico una sezione trasversale di un assemblaggio secondo una forma di realizzazione della presente invenzione; e

- le figure 3-15 mostrano in modo schematico sezioni trasversali di un assemblaggio, durante fasi del presente metodo di fabbricazione.

Il presente metodo di fabbricazione viene descritto nel seguito con riferimento, a titolo puramente esemplificativo, alla fabbricazione del sensore elettronico mostrato in figura 2. In particolare, la figura 2 mostra un sensore elettronico 30, il quale include un assemblaggio 32 formato da una prima, da una seconda e da una terza piastrina 34, 36, 38, le quali sono impilate verticalmente.

La prima piastrina 34 è interposta tra la seconda e la terza piastrina 36, 38 ed è formata da un primo corpo 40 di materiale semiconduttore (ad esempio, silicio), al quale ci si riferisce in seguito come al primo corpo di piastrina 40. Il primo corpo di piastrina 40 è delimitato da una prima ed una seconda superficie di corpo Sc1, Sc2ed include un substrato di materiale semiconduttore, nonché, eventualmente, uno o più strati epitassiali (non mostrati); inoltre, il primo corpo di piastrina 40 ha uno spessore compreso ad esempio nell’intervallo 50µm - 150µm.

La prima piastrina 34 comprende inoltre una regione di passivazione 42, alla quale ci si riferisce come alla regione di passivazione di piastrina 42. La regione di passivazione di piastrina 42 è disposta al di sopra del primo corpo di piastrina 40, con cui è a contatto diretto, ed è formata da materiale dielettrico. In modo di per sé noto, all’interno della regione di passivazione di piastrina 42 si estendono metallizzazioni 44; inoltre, la regione di passivazione di piastrina 42 è delimitata da una prima e da una seconda superficie di passivazione Sp1, Sp2, la prima superficie di passivazione Sp1essendo disposta a contatto con il primo corpo di piastrina 40, ed in particolare con la seconda superficie di corpo Sc2.

Al di sopra della seconda superficie di passivazione Sp2si estendono una prima ed una seconda pluralità di piazzole 46, 48 di materiale conduttivo, sebbene in figura 1, per semplicità, venga mostrata, per ciascuna di tali prima e seconda pluralità di piazzole, solo una corrispondente piazzola. In particolare, le piazzole della prima e della seconda pluralità di piazzole 46, 48 si estendono, ciascuna, all’interno di un corrispondente recesso formato dalla seconda superficie di passivazione Sp2, tale recesso essendo aperto ed estendendosi al di sotto di un inviluppo definito dalla seconda superficie di passivazione Sp2, tale inviluppo essendo planare e coincidendo con la stessa seconda superficie di passivazione Sp2, a meno dei recessi.

All’interno del primo corpo di piastrina 40 è formato un circuito elettronico 50, di tipo di per sé noto, al quale ci si riferisce in seguito come al circuito di elaborazione 50. Il circuito di elaborazione 50 è elettricamente collegato alla prima ed alla seconda pluralità di piazzole 46, 48 mediante le metallizzazioni 44.

La seconda piastrina 36 è fissata alla regione di passivazione di piastrina 42, mediante interposizione di un primo strato di fissaggio 54, di tipo di per sé noto e formato, ad esempio, da un materiale a scelta tra: poliimmide, un vetro, una lega metallica, un resist secco (“dry resist”), oppure un qualsiasi altro materiale adesivo. Il primo strato di fissaggio 54 è disposto al di sopra della seconda superficie di passivazione Sp2.

La seconda piastrina 36 è dunque fissata al lato anteriore (“frontside”) della prima piastrina 34. Inoltre, la seconda piastrina 36 ha uno spessore particolarmente ridotto, compreso ad esempio nell’intervallo 20µm - 100µm.

Operativamente, la seconda piastrina 36 è priva di funzionalità elettriche, dunque non forma alcuna giunzione PN, è priva di una propria regione di passivazione ed è elettricamente disaccoppiata dalla prima e dalla terza piastrina 34, 38, nel senso che non può scambiare segnali elettrici con queste ultime. In altre parole, la seconda piastrina 36 assolve una funzione esclusivamente meccanica; infatti, la seconda piastrina 36 fornisce rigidità all’assemblaggio 32 e consente, per i motivi che saranno chiariti in seguito, di fissare la prima piastrina 34 alla terza piastrina 38, nonostante il primo corpo di piastrina 40 abbia uno spessore ridotto.

La terza piastrina 38 include un secondo corpo 62 di materiale semiconduttore, al quale ci si riferisce in seguito come al secondo corpo di piastrina 62. Il secondo corpo di piastrina 62 è formato da un rispettivo substrato e può includere uno o più strati epitassiali. Inoltre, la terza piastrina 38 forma una struttura di rilevamento 74, la quale include, senza alcuna perdita di generalità, un elemento mobile atto a muoversi, o comunque a deformarsi, in seguito all’azione di una forza, non necessariamente reale, agente sul sensore elettronico 30.

A titolo puramente esemplificativo, nella forma di realizzazione mostrata in figura 2, l’elemento mobile è formato da uno strato strutturale, al quale ci si riferisce come allo strato funzionale 64, il quale è formato ad esempio da materiale semiconduttore ed include una porzione centrale 66 ed una porzione periferica 68. La porzione periferica 68 è fissata, attraverso uno o più ancoraggi 70, al sottostante secondo corpo di piastrina 62, mentre la porzione centrale 66 sovrasta, a distanza, il secondo corpo di piastrina 62.

La porzione centrale 66 forma il summenzionato elemento mobile ed è sospesa tra una prima cavità C1, delimitata dalla porzione centrale 66 e dal primo corpo di piastrina 40, ed una seconda cavità C2, delimitata dalla porzione centrale 66 e dal secondo corpo di piastrina 62.

In maggior dettaglio, lo strato funzionale 64 è delimitato da una prima superficie di strato Ss1, rivolta verso il secondo corpo di piastrina 62, e da una seconda superficie di strato Ss2, rivolta verso la prima piastrina 34. Inoltre, la prima piastrina 34 è fissata alla terza piastrina 38 mediante un secondo strato di fissaggio 71, disposto al di sopra della porzione periferica 68 dello strato funzionale 64 e formato ad esempio da un materiale a scelta tra: poliimmide, un vetro, una lega metallica, un resist secco, oppure un qualsiasi altro materiale adesivo. In pratica, il lato posteriore (“back side”) della prima piastrina 34 è fissato al lato anteriore della terza piastrina 38. Inoltre, il secondo strato di fissaggio 71, lo strato funzionale 64 e gli ancoraggi 70 possono formare un ambiente ermeticamente chiuso, al cui interno è presente la summenzionata porzione centrale 66.

Senza alcuna perdita di generalità, la prima superficie di corpo Sc1forma un incavo di cappuccio 72, avente ad esempio la forma di un parallelepipedo ed affacciato sulla porzione centrale 66 dello strato funzionale 64. In altre parole, l’incavo di cappuccio 72 è parte integrante della prima cavità C1. Inoltre, sempre senza alcuna perdita di generalità, la struttura di rilevamento 74 è del tipo presente, ad esempio, negli accelerometri e/o giroscopi e/o risonatori MEMS di tipo noto, oppure in un qualsivoglia dispositivo MEMS interfacciabile ad una elettronica di controllo; pertanto, la struttura di rilevamento 74 include la porzione centrale 66 dello strato funzionale 64, nonché uno o più elettrodi (non mostrati).

Al di sopra della seconda superficie di strato Ss2si estende una terza pluralità di piazzole 76 di materiale conduttivo, le quali sono collegate a corrispondenti piazzole della prima pluralità di piazzole 46 mediante corrispondenti giunzioni a filo 80 (in figura 2 è mostrata solo una di tali giunzioni); inoltre, le piazzole della terza pluralità di piazzole 76 sono collegate agli elettrodi della struttura di rilevamento 74. In tal modo, il circuito di elaborazione 50 può polarizzare la struttura di rilevamento 74, la quale genera, in uso, un segnale elettrico di rilevazione, indicativo della forza agente sul sensore elettronico 30. Inoltre, il circuito di elaborazione 50 riceve il segnale elettrico di rilevazione, sulla cui base genera un segnale elettrico di uscita.

Il sensore elettronico 30 comprende inoltre una struttura di supporto 82, formata di materiale dielettrico e delimitata da una prima ed una seconda superficie di supporto Sb1, Sb2, la seconda superficie di supporto Sb2essendo rivolta verso la terza piastrina 38. La terza piastrina 38 è fissata alla struttura di supporto 82, mediante interposizione di un terzo strato di fissaggio 84, formato da un film adesivo.

Al di sopra della seconda superficie di supporto Sb2ed al di sotto della prima superficie di supporto Sb1si estendono rispettivamente una quarta ed una quinta pluralità di piazzole 86, 88, sebbene in figura 2, per semplicità, si sia mostrata, per ciascuna di tali pluralità, solo una corrispondente piazzola.

Le piazzole della quarta e della quinta pluralità di piazzole 86, 88 sono collegate elettricamente tra loro, ad esempio attraverso metallizzazioni (non mostrate) che si estendono attraverso la struttura di supporto 82. Inoltre, le piazzole delle seconda e della quarta pluralità di piazzole 48, 86 sono collegate tra loro mediante corrispondenti giunzioni a filo 90. In tal modo, il segnale elettrico di uscita viene reso disponibile su una o più delle piazzole della quinta pluralità di piazzole 88.

Il sensore elettronico 30 comprende inoltre un rivestimento 94, di tipo noto e formato ad esempio di resina, il quale riveste l’assemblaggio 32 e forma, insieme alla struttura di supporto 82, un incapsulamento 96.

Tutto ciò premesso, l’assemblaggio 32 può essere formato mediante il metodo di fabbricazione che verrà descritto nel seguito, con riferimento alle figure 3-15, nelle quali sono indicate in tratteggio le posizioni di due linee di taglio WL; le dimensioni degli elementi mostrati nelle figure 3-15 non sono in scala con le dimensioni dei medesimi elementi, come mostrati in figura 2. Inoltre, per semplicità, il metodo di fabbricazione viene descritto con riferimento a porzioni limitate delle fette (“wafer”) coinvolte nel metodo stesso.

Come mostrato in figura 3, inizialmente viene predisposta una prima fetta 100 di materiale semiconduttore, la quale è priva di funzionalità elettriche ed è delimitata da una superficie superiore di prima fetta Sw1_upe da una superficie inferiore di prima fetta Sw1_dw. La prima fetta 100 ha un primo spessore iniziale h1, ad esempio pari a 725µm. A tal proposito, nella presente descrizione i termini “superiore/inferiore” e “soprastante/sottostante” sono impiegati, fatto salvo dove specificato diversamente, con riferimento alla disposizione mostrata in figura 2, dunque indipendentemente dal fatto che, durante le operazioni di fabbricazione, le fette e le relative superfici assumano temporaneamente orientamenti differenti rispetto quanto mostrato in figura 2.

Successivamente, come mostrato in figura 4, vengono rimosse selettivamente porzioni della prima fetta 100, ad esempio mediante un attacco di tipo “dry” o “wet”, il quale viene effettuato a partire dalla superficie inferiore di prima fetta Sw1_dw. In tal modo, si formano un primo ed un secondo incavo 102a, 102b, ai quali ci si riferisce in seguito come al primo ed al secondo incavo di processo 102a, 102b. Il primo ed il secondo incavo di processo 102a, 102b si estendono a partire dalla superficie inferiore di prima fetta Sw1_dw.

In seguito, come mostrato in figura 5, a contatto con la superficie inferiore di prima fetta Sw1_dwviene formato il primo strato di fissaggio 54. A tal fine, è possibile che il primo strato di fissaggio 54 sia inizialmente deposto al di sopra della superficie inferiore di prima fetta Sw1_dw, e successivamente ne vengano rimosse selettivamente porzioni; alternativamente, è possibile che il primo strato di fissaggio 54 venga formato già sagomato al di sopra della superficie inferiore di prima fetta Sw1_dw, ad esempio nel caso in cui il primo strato di fissaggio 54 sia formato da un resist, da una fritta di vetro o da una metallizzazione (“metal”).

Successivamente, come mostrato in figura 6, viene effettuato un fissaggio permanente di tipo fetta a fetta (“wafer-to-wafer”) tra la prima fetta 100 ed una seconda fetta 106, mediante il primo strato di fissaggio 54, in modo da formare un sottoassemblaggio. Tale fissaggio è di tipo di per sé noto e può essere, ad esempio, un fissaggio a fritta di vetro (“glass frit bonding”), oppure un fissaggio basato sull’impiego di una pasta saldante, una lega metallica o un resist, oppure, ancora a titolo esemplificativo, un fissaggio per termocompressione, a seconda del materiale o dei materiali che formano il primo strato di fissaggio 54. Inoltre, durante le operazioni di fissaggio possono avvenire, in modo di per sé noto, trattamenti termici, ed il primo strato di fissaggio 54 può subire modificazioni.

La seconda fetta 106 comprende un rispettivo corpo 108 di materiale semiconduttore ed una rispettiva regione di passivazione 110, ai quali ci si riferisce rispettivamente come al primo corpo di fetta 108 ed alla regione di passivazione di fetta 110.

La regione di passivazione di fetta 110 è delimitata superiormente da una superficie superiore di seconda fetta Sw2_up, include la regione di passivazione di piastrina 42 e definisce pertanto anche la seconda superficie di passivazione Sp2. Inoltre, al di sopra della superficie superiore di seconda fetta Sw2_upsono già presenti le summenzionate prima e seconda pluralità di piazzole 46, 48; in aggiunta, all’interno del primo corpo di fetta 108 è già presente il circuito di elaborazione 50. Il primo corpo di fetta 108 ha uno spessore h2compreso ad esempio tra 300µm e 725µm.

In seguito, come mostrato in figura 7, lo spessore h2del primo corpo di fetta 108 viene ridotto, ad esempio mediante un’operazione di molatura posteriore (“backside grinding”). In tal modo, il primo corpo di fetta 108 assume uno spessore h3compreso ad esempio tra 50µm e 150µm. Inoltre, il primo corpo di fetta 108 forma il primo corpo di piastrina 40, a meno dell’incavo di cappuccio 72, ed è delimitato da una superficie intermedia di seconda fetta Sw2_int, disposta a contatto con la regione di passivazione di fetta 110, e da una superficie inferiore di seconda fetta Sw2_dw.

Successivamente, come mostrato in figura 8, vengono rimosse selettivamente, ad esempio mediante un attacco di tipo “dry” o “wet”, porzioni del primo corpo di fetta 108, a partire dalla superficie inferiore di seconda fetta Sw2_dw. In tal modo, viene formato l’incavo di cappuccio 72, nonché, un terzo incavo di processo 122a, il quale è lateralmente sfalsato rispetto all’incavo di cappuccio 72 ed è sovrastato dal primo incavo di processo 102a. Inoltre, il terzo incavo di processo 122a è lateralmente sfalsato rispetto alle piazzole della prima pluralità di piazzole 46; in particolare, in vista dall’alto, le piazzole della prima pluralità di piazzole 46 sono interposte tra l’incavo di cappuccio 72 ed il terzo incavo di processo 122a.

In seguito, come mostrato in figura 9, viene formato il secondo strato di fissaggio 71, al di sotto del primo corpo di fetta 108. Il secondo strato di fissaggio 71 è formato a contatto con il primo corpo di fetta 108, ed in particolare con porzioni del primo corpo di fetta 108 che formano la prima superficie di corpo Sc1.

Successivamente, come mostrato in figura 10, viene effettuato un fissaggio permanente di tipo fetta a fetta tra la seconda fetta 106 ed una terza fetta 130, mediante il secondo strato di fissaggio 71. Tale fissaggio è di tipo di per sé noto e può essere, ad esempio, un fissaggio a fritta di vetro, oppure un fissaggio basato sull’impiego di una pasta saldante, una lega metallica, un resist, oppure, ancora a titolo esemplificativo, un fissaggio per termocompressione, a seconda del materiale o dei materiali che formano il secondo strato di fissaggio 71. Inoltre, durante le operazioni di fissaggio possono avvenire, in modo di per sé noto, trattamenti termici, ed il secondo strato di fissaggio 71 può subire modificazioni.

La terza fetta 130 è formata in modo di per sé noto e comprende un rispettivo corpo 132 di materiale semiconduttore, al quale ci si riferisce in seguito come al secondo corpo di fetta 132; il secondo corpo di fetta 132 ha uno spessore h4compreso ad esempio tra 300µm e 725µm e forma il secondo corpo di piastrina 62. La terza fetta 130 comprende inoltre lo strato funzionale 64, gli ancoraggi 70 e le piazzole della summenzionata terza pluralità di piazzole 76, le quali sono affacciate sul terzo incavo di processo 122a.

In seguito, come mostrato in figura 11, viene eseguita una levigatura posteriore (“backlapping”) della terza fetta 130, in maniera tale per cui il secondo corpo di fetta 132 assume uno spessore h5, compreso ad esempio tra 100µm e 300µm.

Successivamente, come mostrato in figura 12, viene eseguita un’operazione di levigatura della prima fetta 100, cioè una riduzione uniforme dello spessore della prima fetta 100, in maniera tale da formare, isolandola, la seconda piastrina 36. In tal modo, le piazzole della prima e della seconda pluralità di piazzole 46, 48 vengono esposte, come peraltro anche una parte della regione di passivazione 110 della seconda fetta 106, tale parte essendo lateralmente sfalsata rispetto alle piazzole della prima pluralità di piazzole 46 ed essendo sovrapposta al terzo incavo di processo 122a.

In seguito, come mostrato in figura 13, viene eseguito un processo di taglio (“sawing”), in modo da rimuovere selettivamente porzioni del primo corpo di fetta 108, nonché le sovrastanti porzioni della regione di passivazione di fetta 110. In particolare, il processo di taglio comporta la rimozione di una porzione della parte esposta della regione di passivazione 110, tale porzione essendo disposta al di sopra del terzo incavo di processo 122a, nonché la rimozione di una sottostante porzione del primo corpo di fetta 108. Ad esempio, il processo di taglio può essere sostanzialmente allineato con le pareti laterali del terzo incavo di processo 122a.

In pratica, il processo di taglio comporta la formazione di una cavità passante 140, la quale attraversa completamente sia la regione di passivazione di fetta 110 che il primo corpo di fetta 108, in maniera tale per cui è ad esempio possibile collegare le piazzole della terza pluralità di piazzole 76 a corrispondenti piazzole della prima pluralità di piazzole 46, mediante corrispondenti giunzioni a filo che si estendono attraverso la cavità passante 140.

In modo di per sé noto, vengono infine eseguite le operazioni (non mostrate) che conducono alla formazione del sensore elettronico 30 mostrato in figura 2; tali operazioni comprendono, tra l’altro, operazioni di taglio lungo le linee di taglio WL.

Il metodo di fabbricazione descritto consente altresì di formare sensori elettronici di tipo differente rispetto al sensore elettronico 30, quali ad esempio sensori elettronici in cui le giunzioni a filo 90 sono assenti, ma all’interno del secondo corpo di piastrina 62 sono presenti vie (“vias”) conduttive (non mostrate). In tal caso, il segnale elettrico di uscita viene inviato dalla prima alla terza piastrina 34, 38 attraverso alcune delle giunzioni a filo 80 interposte tra piazzole della prima e della terza pluralità di piazzole 76; successivamente, il segnale elettrico di uscita passa attraverso una o più delle summenzionate vie.

Il presente metodo di fabbricazione può altresì essere impiegato per formare un sensore elettronico in cui le giunzioni a filo 90 sono assenti, ed in cui il collegamento elettrico tra il circuito di elaborazione 50 e la struttura di rilevamento 74 è ottenuto mediante una o più vie conduttive che si estendono attraverso il primo corpo di piastrina 40. In tal caso, anche le summenzionate piazzole della prima e della seconda pluralità di piazzole 46, 48 possono essere assenti. Infatti, il segnale elettrico di rilevazione viene fornito al circuito di elaborazione 50 attraverso una o più delle vie che si estendono attraverso il primo corpo di piastrina 40, ed il segnale elettrico di uscita viene fornito alla terza piastrina 38 attraverso una o più delle vie che si estendono attraverso il primo corpo di piastrina 40; inoltre, il segnale elettrico di uscita viene successivamente reso disponibile all’esterno dell’assemblaggio attraverso una o più giunzioni a filo che si estendono a partire da piazzole formate nella terza piastrina 38, oppure attraverso una o più vie conduttive che si estendono attraverso il secondo corpo di piastrina 62.

I vantaggi che il presente metodo di fabbricazione consente di ottenere emergono chiaramente dalla descrizione precedente. Infatti, il presente metodo di fabbricazione consente di formare in modo affidabile assemblaggi aventi spessore ridotto ed includenti strutture di rilevamento MEMS, le quali, grazie alla rigidità di tali assemblaggi, si caratterizzano per un’elevata stabilità delle prestazioni.

In particolare, il presente metodo di fabbricazione consente di formare un assemblaggio includente tre piastrine ed avente uno spessore complessivo fino a 100µm inferiore rispetto all’arte nota. Ciò è dovuto al fatto che la prima piastrina 34 può essere fissata alla terza piastrina 38 pur avendo uno spessore ridotto, grazie al precedente fissaggio della stessa prima piastrina 34 alla seconda piastrina 36, o meglio grazie al precedente fissaggio delle corrispondenti fette.

Il presente metodo di fabbricazione consente inoltre di formare un assemblaggio in cui la presenza della seconda piastrina 36 non influisce sull’altezza complessiva dell’assemblaggio 32, misurata ad esempio a partire dalla seconda superficie di supporto Sb2. Infatti, l’altezza massima della seconda piastrina 36 può essere impostata in modo da essere non superiore all’altezza massima delle giunzioni a filo 80 che collegano la prima piastrina 34 alla terza piastrina 38, nonché delle giunzioni a filo 90 che collegano la prima piastrina 34 al mondo esterno.

In aggiunta, la presenza della seconda piastrina 36 consente di aumentare la rigidità dell’assemblaggio 32, ed in particolare del secondo corpo 62, senza aumentare lo spessore totale dell’assemblaggio 32. In tal modo, la struttura sensibile 74 risulta meno sensibile agli stress meccanici cui è sottoposta durante il processo di fabbricazione, nonché durante il normale utilizzo, tali stress potendo causare derive (“drift”) dei segnali elettrici generati all’interno della stessa struttura sensibile 74.

Il presente metodo di fabbricazione consente altresì di proteggere il lato anteriore della prima piastrina 34 durante le cosiddette operazioni di “back-end”, quali ad esempio le operazioni di “pick and place” e di stampaggio (“molding”).

Risulta infine evidente che al metodo di fabbricazione descritto ed all’assemblaggio così formato possono essere apportate modifiche e varianti, senza uscire dall’ambito della presente invenzione.

Ad esempio, la seconda piastrina 36 può essere polarizzata ad un potenziale di riferimento dalla prima piastrina 34. Inoltre, la struttura di rilevamento formata dalla terza piastrina 38 può essere differente da quanto mostrato e descritto.

E’ inoltre possibile che le fasi di levigatura della terza fetta 130 e della prima fetta 100, mostrate rispettivamente nelle figure 11 e 12, avvengano in ordine inverso. Inoltre, la levigatura della prima fetta 100 può avvenire prima del fissaggio della seconda e della terza fetta 106, 130.

In aggiunta, è possibile che le piazzole della prima e della seconda pluralità di piazzole 46, 48 vengano esposte mediante una rimozione selettiva di porzioni della prima fetta 100, ad esempio mediante un’operazione di litografia e di successivo attacco, anziché durante le operazioni di levigatura della prima fetta 100. In tal caso, il primo ed il secondo incavo 102a, 102b possono non essere formati; pertanto, come mostrato in figura 14, durante la fabbricazione si verifica una situazione in cui la prima fetta 100, dopo essere stata levigata, presenta uno spessore uniforme compreso tra 20µm e 100µm, è priva di incavi e sovrasta la regione di passivazione di fetta 110.

Successivamente, mediante un attacco “dry”, vengono esposte le piazzole della prima pluralità di piazzole 46 ed una parte della regione di passivazione 110 della seconda fetta 106, in modo da ottenere quanto mostrato in figura 12; una porzione della parte esposta della regione di passivazione 110 viene poi rimossa, insieme alla sottostante porzione del primo corpo di fetta 108, durante il processo di taglio mostrato in figura 13. A tal proposito, inoltre, la molatura posteriore del primo corpo di fetta 108 può avvenire sia prima dell’esposizione della prima pluralità di piazzole 46, che dopo di essa (caso non mostrato). Inoltre, in generale l'esposizione delle piazzole della prima pluralità di piazzole 46 e della parte della regione di passivazione 110 della seconda fetta 106 può avvenire prima che la seconda fetta 106 sia fissata alla terza fetta 130.

Relativamente alla cavità passante 140, essa può essere formata con un attacco, ad esempio di tipo “dry”, della seconda fetta 106, anziché con il processo di taglio; in tal caso, il terzo incavo di processo 122a può non essere formato, dal momento che esso assolve la funzione di distanziare, durante le operazioni taglio, la terza pluralità di piazzole 76 dal primo corpo di fetta 108, e quindi dalla lama. Peraltro, il terzo incavo di processo 122a è opzionale anche nel caso in cui si adotti il processo di taglio, dal momento che è comunque possibile distanziare la terza pluralità di piazzole 76 dal primo corpo di fetta 108 incrementando lo spessore del secondo strato di fissaggio 71.

L’attacco della seconda fetta 106 può essere eseguito dopo aver esposto le piazzole della prima pluralità di piazzole 46 e la summenzionata parte della regione di passivazione 110, non necessariamente dopo aver fissato tra loro la seconda e la terza fetta 106, 130; in tal caso, l’attacco può essere eseguito a partire dalla superficie superiore di seconda fetta Sw2_up.

Alternativamente, l’attacco può essere eseguito dopo aver fissato tra loro la prima e la seconda fetta 100, 106 (eventualmente, anche prima di aver ridotto lo spessore h2del primo corpo di fetta 108), ma prima di fissare tra loro la seconda e la terza fetta 106, 130. In tal caso, l’attacco viene effettuato a partire dalla superficie inferiore di seconda fetta Sw2_dwe può precedere l’esposizione della prima pluralità di piazzole 46 e della summenzionata parte della regione di passivazione 110, come mostrato in figura 15, in cui si è assunto inoltre, a titolo di esempio, che tale attacco preceda la formazione dell’incavo di cappuccio 72.

Infine, sebbene nella presente descrizione si sia fatto riferimento ad un incapsulamento di tipo cosiddetto “land grid array” (LGA), cioè ad un incapsulamento in cui, al di sotto della struttura di supporto, sono presenti una o più piazzole, è possibile applicare il presente metodo di fabbricazione anche ad incapsulamenti di tipo differente, quali ad esempio incapsulamenti di tipo “ball grid array” (BGA), “quad-flat no-leads” (QFN) o “chipscale”(CSP).

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Metodo di fabbricazione di un assemblaggio di piastrine (32), comprendente le fasi di: - fissare una prima fetta (100) di materiale semiconduttore ad una seconda fetta (106), la seconda fetta (106) includendo un rispettivo corpo semiconduttore (108) avente un rispettivo spessore iniziale (h2), la seconda fetta (106) formando inoltre un circuito elettronico integrato (50); e successivamente - ridurre lo spessore iniziale del corpo semiconduttore (108) della seconda fetta (106); e successivamente - fissare la seconda fetta (106) ad una terza fetta (130), la terza fetta (130) formando una struttura di rilevamento microelettromeccanica (74).
2. Metodo di fabbricazione secondo la rivendicazione 1, in cui la prima fetta (100) ha un rispettivo spessore iniziale (h1), detto metodo comprendendo inoltre la fase di ridurre lo spessore iniziale della prima fetta (100), successivamente alla fase di fissare la prima fetta (100) alla seconda fetta (106).
3. Metodo di fabbricazione secondo la rivendicazione 2, in cui la terza fetta (130) include un rispettivo corpo semiconduttore (132) avente un rispettivo spessore iniziale (h4), detto metodo comprendendo inoltre la fase di ridurre lo spessore iniziale del corpo semiconduttore (132) della terza fetta (130), successivamente alla fase di fissare la seconda fetta (106) alla terza fetta (130).
4. Metodo di fabbricazione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la seconda fetta (106) comprende inoltre una rispettiva regione di passivazione (110), formata almeno in parte di materiale dielettrico e disposta a contatto con il corpo semiconduttore (108) della seconda fetta (106), ed in cui detta fase di fissare la prima fetta (100) alla seconda fetta (106) comprende disporre la prima e la seconda fetta (100, 106) in modo che la regione di passivazione (110) della seconda fetta (106) sia interposta tra la prima fetta (100) ed il corpo semiconduttore (108) della seconda fetta (106).
5. Metodo di fabbricazione secondo la rivendicazione 4, in cui la fase di fissare la seconda fetta (106) alla terza fetta (130) comprende fissare il corpo semiconduttore (108) della seconda fetta (106) alla terza fetta (130).
6. Metodo di fabbricazione secondo la rivendicazione 4 o 5, in cui la seconda fetta (106) comprende almeno una prima piazzola (46) di materiale conduttivo, disposta sulla regione di passivazione (110), detto metodo comprendendo inoltre la fase di: - in seguito al fissaggio della prima e della seconda fetta (100,106), rimuovere una porzione della regione di passivazione (110) della seconda fetta (106), lateralmente sfalsata rispetto alla prima piazzola (46), ed una sottostante porzione del corpo semiconduttore (108) della seconda fetta (106), in modo da formare una cavità (140) che attraversa la regione di passivazione (110) ed il corpo semiconduttore (108) della seconda fetta (106).
7. Metodo di fabbricazione secondo la rivendicazione 6, in cui la terza fetta (130) comprende almeno una seconda piazzola (76) di materiale conduttivo, detto metodo comprendendo inoltre la fase di disporre la terza fetta (130) in modo che la seconda piazzola (76) si affacci alla cavità (140), dopo aver formato la cavità (140).
8. Metodo di fabbricazione secondo la rivendicazione 6, in cui la terza fetta (130) comprende almeno una seconda piazzola (76) di materiale conduttivo; ed in cui detta fase di rimuovere una porzione della regione di passivazione (110) ed una sottostante porzione del corpo semiconduttore (108) della seconda fetta (106) comprende rimuovere porzioni della regione di passivazione (110) e del corpo semiconduttore (108) della seconda fetta (106) disposte al di sopra della seconda piazzola (76), dopo aver fissato la seconda fetta (106) alla terza fetta (130).
9. Metodo di fabbricazione secondo la rivendicazione 7 o 8, comprendente inoltre la fase di: - in seguito al fissaggio della prima fetta (100) alla seconda fetta (106), rimuovere una porzione della prima fetta (100), in modo da esporre la prima piazzola (46) ed una parte della regione di passivazione (110) della seconda fetta (106), detta parte esposta essendo lateralmente sfalsata rispetto alla prima piazzola (46).
10. Metodo di fabbricazione secondo la rivendicazione 9, comprendente inoltre la fase di: - prima di fissare la prima fetta (100) alla seconda fetta (106), rimuovere selettivamente almeno una porzione della prima fetta (100), in modo da formare almeno un incavo di prima fetta (102a); ed in cui la fase di fissare la prima fetta (100) alla seconda fetta (106) comprende disporre la prima e la seconda fetta (100, 106) in modo che la prima piazzola (46) si affacci sull’incavo di prima fetta (102a); ed in cui detta fase di rimuovere una porzione della prima fetta (100), in modo da esporre la prima piazzola (46) ed una parte della regione di passivazione (110) della seconda fetta (106), è eseguita mediante la riduzione dello spessore iniziale della prima fetta (100).
11. Metodo di fabbricazione secondo la rivendicazione 10, in cui detta fase di rimuovere una porzione della regione di passivazione (110) della seconda fetta (106) comprende rimuovere una porzione della parte esposta della regione di passivazione (110) della seconda fetta (106).
12. Metodo di fabbricazione secondo la rivendicazione 8, comprendente inoltre le fasi di: - prima di fissare la prima fetta (100) alla seconda fetta (106), rimuovere selettivamente almeno una porzione della prima fetta (100), in modo da formare almeno un incavo di prima fetta (102a); e - in seguito al fissaggio della prima fetta (100) alla seconda fetta (106), rimuovere una porzione della prima fetta (100), in modo da esporre la prima piazzola (46) ed una parte della regione di passivazione (110) della seconda fetta (106), detta parte esposta essendo lateralmente sfalsata rispetto alla prima piazzola (46); ed in cui la fase di fissare la prima fetta (100) alla seconda fetta (106) comprende disporre la prima e la seconda fetta (100, 106) in modo che la prima piazzola (46) si affacci sull’incavo di prima fetta (102a); ed in cui detta fase di rimuovere una porzione della prima fetta (100), in modo da esporre la prima piazzola (46) ed una parte della regione di passivazione (110) della seconda fetta (106), è eseguita mediante la riduzione dello spessore iniziale della prima fetta (100); detto metodo comprendendo inoltre la fase di, prima di fissare la seconda fetta (106) alla terza fetta (130), rimuovere selettivamente almeno una porzione del corpo semiconduttore (108) della seconda fetta (106), in modo da formare almeno un incavo di seconda fetta (122a) sottostante all’incavo di prima fetta (102a) e lateralmente sfalsato rispetto alla prima piazzola (46); ed in cui la fase di fissare la seconda fetta (106) alla terza fetta (130) comprende disporre la terza fetta (130) in modo che la seconda piazzola (76) si affacci sull’incavo di seconda fetta (122a); ed in cui la fase di rimuovere una porzione della regione di passivazione (110) ed una sottostante porzione del corpo semiconduttore (108) della seconda fetta (106) comprende eseguire un’operazione di taglio.
13. Metodo di fabbricazione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre una fase di formare una prima, una seconda ed una terza piastrina (34,36,38), rispettivamente a partire dalla seconda fetta (106), dalla prima fetta (100) e dalla terza fetta (130).
14. Assemblaggio di piastrine comprendente: - una prima piastrina (34) comprendente un rispettivo corpo semiconduttore (40) e formante un circuito elettronico integrato (50); - una seconda piastrina (36) formata di materiale semiconduttore, fissata alla prima piastrina (34) e priva di funzionalità elettriche; e - una terza piastrina (38) fissata alla prima piastrina (34), la prima piastrina (34) essendo interposta tra la seconda e la terza piastrina (36,38), la terza piastrina (38) formando una struttura di rilevamento microelettromeccanica (74).
15. Assemblaggio secondo la rivendicazione 14, in cui il circuito elettronico integrato (50) è elettricamente collegato alla struttura di rilevamento microelettromeccanica (74), la seconda piastrina (36) essendo accoppiata alla prima ed alla terza piastrina (34,38) in maniera tale da prevenire la ricezione, da parte della seconda piastrina (36), di segnali elettrici generati dalla prima piastrina (34) o dalla terza piastrina (38).
16. Assemblaggio secondo la rivendicazione 15, in cui la seconda piastrina (36) è elettricamente disaccoppiata dalla prima e dalla terza piastrina (34,38).
17. Assemblaggio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 14 a 16, in cui la seconda piastrina (36) ha uno spessore compreso tra 20 micrometri e 100 micrometri.
18. Assemblaggio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 14 a 17, in cui il corpo semiconduttore (40) della prima piastrina (34) ha uno spessore compreso tra 50 micrometri e 150 micrometri.
19. Assemblaggio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 14 a 18, in cui la seconda piastrina (36) è formata interamente da materiale semiconduttore.
20. Assemblaggio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 14 a 19, in cui la prima piastrina (34) comprende almeno una prima piazzola (46) di materiale conduttivo, ed in cui la terza piastrina (38) comprende almeno una seconda piazzola (76) di materiale conduttivo; ed in cui la prima e la seconda piazzola (46,76) sono collegate elettricamente da una prima giunzione a filo (80) avente un’altezza massima non inferiore all’altezza massima della seconda piastrina (36).
21. Incapsulamento comprendente un assemblaggio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 14 a 20, in cui la prima piastrina (34) comprende una terza piazzola (48), detto incapsulamento comprendendo inoltre una struttura di supporto (82) ed una quarta piazzola (86) disposta sulla struttura di supporto (82), la terza piastrina (38) essendo fissata alla struttura di supporto (82); ed in cui la terza e la quarta piazzola (48,86) sono collegate elettricamente da una seconda giunzione a filo (90) avente un’altezza massima non inferiore all’altezza massima della seconda piastrina (36).