[發明專利]具有帶有不同大氣內壓力的空腔的微機械裝置

有效

• 申請號: 200910161124.7
• 申請日: 2009-08-04
• 公開（公告）號: CN101643193A
• 公開（公告）日: 2010-02-10
• 發明（設計）人: J·貢斯卡;R·豪斯納
• 申請（專利權）人: 羅伯特.博世有限公司
• 主分類號: B81B7/02
• 分類號: B81B7/02;B81C1/00
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司
• 代理人: 曾 立

技術領域

本發明涉及一種具有基底晶片的微機械裝置，該微機械裝置至少具有 一個第一空腔(Kaverne)和一個第二空腔，其中這些空腔密封地彼此分離， 其中所述第一空腔具有不同于所述第二空腔的另一大氣內壓力。

背景技術

為了對用于微機械裝置的空腔進行封閉，在現有技術中公知的是將兩 個基底晶片進行鍵合。通常在晶片鍵合時，所述兩個基底晶片中的一個包 括微機械機構，例如傳感器結構。另一基底晶片，即罩形晶片，具有空槽。 對所述罩形晶片的空槽以及所述傳感器晶片的傳感器結構進行布置，以使 在通過一晶片鍵合方法組合這些晶片時在每個傳感器結構上方構成一空 洞，即所謂的空腔。該空腔相對于環境密封，并且因此保護了所述微機械 的傳感器結構免受例如濕度和顆粒等環境影響。為了確保這一點，必須如 此設計所述兩個晶片之間的結合面，以使即使在將晶片分割為單獨的傳感 器芯片之后，在各個單獨的芯片周圍仍保留了密封的鍵合連接。

在晶片鍵合過程中所使用的設備尤其是允許對過程壓力進行設定。由 于在晶片鍵合期間封閉了所述空腔，因而在該設備中所調節的過程壓力在 密閉溫度下被封閉在復合晶片的每一個空腔中。在室溫下，該壓力按照理 想的氣體定律下降。在所述空腔內的壓力對于許多應用而言是一個非常重 要的參數。因此，例如在微機械的加速度傳感器中必須封入相對較高的壓 力，以便確保傳感器元件的足夠的阻尼。與之相反，在諧振地運轉的微機 械的橫擺速率傳感器中，通常選擇較低的內壓力，以便確保較高的質量和 較低的驅動電壓。

微機械朝著越來越小的傳感器元件發展。日益增長的小型化允許在一 個傳感器芯片上集成多個傳感器元件。目前，例如同時在所有三個空間方 向上對加速度進行檢測的傳感器芯片是公知的。由于上述晶片鍵合方法的 過程控制，迄今為止尚不能毫不費力地將具有不同內壓力的不同傳感器元 件(例如微機械的加速度傳感器和橫擺速率傳感器)集成在一個傳感器芯 片上。

刊物DE?10?2004給出了一個具有帶有不同內壓力的多個空腔的微機 械元件。借助于晶片封裝來封閉所述空腔。一個空腔被再次打開，并且隨 后在不同的大氣內壓力時采用氧化層再次將該空腔封閉起來。

發明內容

本發明涉及一種具有一基底晶片的微機械裝置，該微機械裝置至少具 有一個第一空腔和一個第二空腔，其中這些空腔密封地彼此分離，其中所 述第一空腔具有不同于所述第二空腔的另一大氣內壓力。本發明的核心在 于，采用一薄層罩來封裝這些空腔。

有利地，根據本發明的具有帶有不同內壓力的空腔的微機械裝置具有 一基底晶片和一薄層罩并且因此具有一與現有技術中的微機械裝置相比減 小了的結構高度。有利地，在基底晶片和罩子之間的密閉的結合面僅須更 小的表面積要求，因為節省了耗費的鍵合連接。有利地，由于所述薄層封 裝允許更精確地確定空腔的尺寸，因而所述空腔在尺寸上可以做得更小。

有利地，所述薄層罩至少具有一個第一薄層、一個第二薄層和一個第 三薄層。本發明的一個特別有利的構型方案提出，所述第一薄層直接布置 在所述第一和第二空腔上并且具有用于該第一空腔的第一入口和用于該第 二空腔的第二入口，所述第二薄層封閉這些第二入口，所述第三薄層封閉 這些第一入口。有利地，由所述第一薄層來限定所述空腔。有利地，可以 通過構造第二和第三薄層將不同的大氣壓力封入所述空腔中。同樣有利地， 所述第一入口具有比所述第二入口更大的直徑。有利地，盡管所述第二和 第三薄層均勻地位于所述第一薄層上，但是可以借助該第二和第三薄層來 選擇性地封閉這些入口。

有利地，在所述空腔的至少兩個中設置傳感器結構。特別有利地，所 述傳感器結構涉及至少一個微機械的橫擺速率傳感器和至少一個微機械的 加速度傳感器。有利地，將所述橫擺速率傳感器布置在一個比所述加速度 傳感器具有更小大氣內壓力的空腔中，該加速度傳感器布置在另外一個空 腔中。這樣有利地，所述橫擺速率傳感器的一活動結構要比所述加速度傳 感器的一活動結構更小地被阻尼。

此外，本發明還涉及用于制造具有薄層封裝及具有帶有不同大氣內壓 力的空腔的微機械裝置的方法。有利地，根據本發明的方法允許將多個具 有不同內壓力要求的微機械傳感器元件集成在一塊傳感器芯片上。與現有 技術不同，也不需要用于封裝的第二芯片或晶片。因此，通過此方法可以 減少所消耗的硅面積并且減小殼體尺寸。