[發(fā)明專利]微機(jī)械傳感器裝置和相應(yīng)制造方法以及相應(yīng)的應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310061342.X
• 申請(qǐng)日: 2013-02-27
• 公開（公告）號(hào): CN103288037A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: G.比肖平克;C.舍林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號(hào): B81B7/00
• 分類號(hào): B81B7/00;B81B7/02;B81C1/00;B81C3/00
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 丁永凡;王忠忠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種微機(jī)械傳感器裝置和一種相應(yīng)的制造方法以及相應(yīng)的應(yīng)用。

背景技術(shù)

目前，微機(jī)械傳感器裝置要么制造為專用芯片上的分立傳感器要么與相關(guān)的分析電路一起制造為集成傳感器。在集成傳感器中要么垂直集成，其中傳感器布置在分析電路之上，要么橫向集成，其中傳感器布置在分析電路旁。

在橫向集成時(shí)，傳感器芯片和ASIC分析電路芯片的并排安裝要求增高的橫向空間，并且必須在芯片之間創(chuàng)建成本高昂的電連接。在傳感器芯片和ASIC分析電路芯片的垂直集成或相反時(shí)，在設(shè)計(jì)自由度方面存在限制，并且結(jié)構(gòu)的總高度同樣不可忽視。

芯片的為分析電路設(shè)置的面部分必須經(jīng)歷復(fù)雜的并且由許多步驟構(gòu)成的半導(dǎo)體工藝并且接著還經(jīng)歷傳感器工藝。這減小了總產(chǎn)出量并且通常由于電路面必須經(jīng)歷傳感器工藝步驟而相反傳感器面必須經(jīng)歷半導(dǎo)體工藝而導(dǎo)致額外成本。

該方案只有當(dāng)例如能夠利用高工藝協(xié)同并且相應(yīng)工藝產(chǎn)出非常高時(shí)才變得成本低廉。ASIC電路芯片的模塊化更換并不能容易地實(shí)現(xiàn)。

在US?7,213,465?B2中公開了傳感器元件在ASIC電路芯片的背側(cè)上的集成。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)械傳感器裝置和一種根據(jù)權(quán)利要求6所述的相應(yīng)制造方法以及一種根據(jù)權(quán)利要求10所述的相應(yīng)的應(yīng)用。

優(yōu)選的改進(jìn)方案是從屬權(quán)利要求的主題。

根據(jù)本發(fā)明的微機(jī)械傳感器裝置和相應(yīng)的制造方法允許成本非常低廉地制造傳感器并且能夠?qū)崿F(xiàn)用于傳感器和/或執(zhí)行器的特別位置節(jié)約或空間節(jié)約的小型結(jié)構(gòu)方式。同時(shí)，該裝置實(shí)現(xiàn)了模塊化結(jié)構(gòu)，其允許在無(wú)需高開發(fā)開銷的情況下將各芯片通過其他芯片替代。

本發(fā)明所基于的構(gòu)思在于，在唯一的襯底上單片地集成至少兩個(gè)功能MEMS區(qū)，其中這些功能MEMS區(qū)集成在襯底的對(duì)置的表面上。在功能MEMS區(qū)中分別實(shí)現(xiàn)傳感器和/或執(zhí)行器，其優(yōu)選對(duì)彼此無(wú)關(guān)的不同外部刺激敏感或起反應(yīng)。

可選地，至少另一個(gè)經(jīng)結(jié)構(gòu)化的襯底可以與一個(gè)功能MEMS區(qū)連接或作為保護(hù)而在兩個(gè)表面中的至少一個(gè)上通過接合方法與襯底連接。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施形式中，磁性傳感器區(qū)和一個(gè)或多個(gè)慣性傳感器區(qū)被設(shè)置在同一襯底的對(duì)置的表面上。

在另一優(yōu)選的實(shí)施形式中，壓力傳感器區(qū)和一個(gè)或多個(gè)慣性傳感器區(qū)被設(shè)置在同一襯底的對(duì)置的表面上。

可選地，襯底的兩個(gè)對(duì)置的表面可以借助一個(gè)或多個(gè)壓力接觸部彼此連接。

根據(jù)本發(fā)明的微機(jī)械傳感器裝置的一個(gè)特別優(yōu)選的應(yīng)用可能性在于應(yīng)用在移動(dòng)終端設(shè)備中的導(dǎo)航中。

因此，本發(fā)明能夠以與成本低廉的垂直集成方案結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)多個(gè)MEMS功能在一個(gè)襯底上的集成，其中硅面僅經(jīng)歷兩個(gè)較為不復(fù)雜的傳感器工藝。同樣，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)技術(shù)和連接技術(shù)。

原則上，通過各種MEMS功能在一個(gè)襯底上的單片集成可以提高配對(duì)密度（Paarungsdichte）并且由此實(shí)現(xiàn)更小的器件。然而在集成具有不同作用原理和功能層（磁性/容性）的MEMS功能時(shí)通常需要不同的功能層。如果在襯底的唯一表面上制造根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不同的MEMS功能，則通常僅得到非常低的工藝協(xié)同，并且同時(shí)形成對(duì)MEMS功能的設(shè)計(jì)的幾何結(jié)構(gòu)限制。在許多情況下，必須采取極端措施來(lái)避免不利的工藝相互作用，例如施加臨時(shí)的保護(hù)層。針對(duì)不同的MEMS功能的MEMS工藝的產(chǎn)出彼此增加，這導(dǎo)致工藝成本比其實(shí)際應(yīng)有的工藝成本更高。

本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)MEMS功能、尤其是具有多個(gè)作用原理和功能層的MEMS功能在襯底的不同側(cè)上的集成，由此實(shí)際上完全消除了MENS功能設(shè)計(jì)方面的幾何結(jié)構(gòu)限制。如果兩個(gè)MEMS工藝可以以高產(chǎn)出運(yùn)行，則形成了相對(duì)于分離的、橫向和垂直集成方案的成本優(yōu)勢(shì)。。

如果襯底的兩個(gè)對(duì)置的表面借助穿通接觸孔（Durchkontakten）彼此連接，則必須創(chuàng)建僅至表面之一的電連接，以便能夠?qū)鞲衅餍盘?hào)向外部引導(dǎo)。封裝工藝由此更為有利。用于產(chǎn)生穿通接觸孔的工藝步驟針對(duì)在襯底上的所有器件同時(shí)進(jìn)行，并且其因此可以（尤其在多個(gè)穿通接觸孔的情況下）總體上比在封裝在兩個(gè)表面上的電連接時(shí)的串行接觸化工藝步驟更為有利地創(chuàng)建。

附圖說(shuō)明

以下借助在視圖的示意性圖示中說(shuō)明的實(shí)施例更為詳細(xì)地闡述本發(fā)明。其中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施形式的微機(jī)械傳感器裝置的示意性橫截面圖；

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施形式的微機(jī)械傳感器裝置的示意性橫截面圖；

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施形式的微機(jī)械傳感器裝置的示意性橫截面圖；