[發(fā)明專利]混合集成的部件和用于其制造的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310146970.8
• 申請(qǐng)日: 2013-04-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103373697B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J·克拉森
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號(hào): B81B7/02
• 分類號(hào): B81B7/02;B81B3/00;B81C1/00;H01L23/488
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司72002
• 代理人: 曾立

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種混合集成的部件，所述混合集成的部件包括具有微機(jī)械的結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)MEMS（微電子機(jī)械系統(tǒng)）構(gòu)件，該結(jié)構(gòu)延伸在MEMS襯底的整個(gè)厚度上。所述微機(jī)械結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)結(jié)構(gòu)元件可偏轉(zhuǎn)并且與電容器裝置作用連接，所述電容器裝置包括至少一個(gè)可運(yùn)動(dòng)的電極和至少一個(gè)固定的電極。此外，所述部件還包括具有所述電容器裝置的至少一個(gè)電極的ASIC構(gòu)件。MEMS構(gòu)件裝配在ASIC構(gòu)件上，從而在微機(jī)械結(jié)構(gòu)和ASIC構(gòu)件的表面之間存在間隙。

此外，本發(fā)明還涉及用于制造這類混合集成的部件的方法。

背景技術(shù)

具有MEMS構(gòu)件的部件多年來(lái)對(duì)于最不同的應(yīng)用、例如在汽車技術(shù)和消費(fèi)者電子的領(lǐng)域內(nèi)被批量加工制造。在此，部件的微型化越來(lái)越有意義。一方面，微型化有助于大大降低部件的制造成本并且因此有助于降低終端設(shè)備的制造成本。另一方面，尤其應(yīng)在消費(fèi)者電子領(lǐng)域內(nèi)將越來(lái)越多的功能并且因此將部件容納進(jìn)終端設(shè)備中，而終端設(shè)備本身變得越來(lái)越小。因此，對(duì)于各個(gè)部件，在應(yīng)用印刷電路板上越來(lái)越少的空間可供使用。

由實(shí)際中已知用于傳感器部件的不同微型化概念，其在部件中提供微機(jī)械實(shí)現(xiàn)的傳感器功能和傳感器信號(hào)的電路技術(shù)的處理和分析處理的集成。除了MEMS功能和ASIC功能在共同的芯片上的橫向集成之外，也已經(jīng)有用于所謂的垂直混合集成的概念，據(jù)此，芯片堆疊由ASIC、MEMS和帽晶片構(gòu)成。

這類垂直集成部件以及用于其制造的方法在US2011/0049652A1中說(shuō)明。已知的方法規(guī)定，將用于MEMS部件的初始襯底鍵合在經(jīng)處理的ASIC襯底上。此后才在MEMS襯底中產(chǎn)生微機(jī)械的結(jié)構(gòu)，其包括至少一個(gè)可偏轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)元件。帽晶片被與此無(wú)關(guān)地結(jié)構(gòu)化并且被預(yù)先準(zhǔn)備用于在MEMS襯底的微機(jī)械結(jié)構(gòu)上和在ASIC襯底上的裝配。如此處理的帽晶片在MEMS襯底的結(jié)構(gòu)化之后鍵合在ASIC襯底上，從而在ASIC襯底和在帽晶片之間的微機(jī)械結(jié)構(gòu)被密封包圍。

在US2011/0049652A1中描述的部件配備有電容器裝置，根據(jù)MEMS功能，所述電容器裝置可以被用作驅(qū)動(dòng)裝置用于使可偏轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)元件運(yùn)動(dòng)或也可以用于檢測(cè)結(jié)構(gòu)元件的由外部引起的偏轉(zhuǎn)。為此，電容器裝置包括至少一個(gè)可偏轉(zhuǎn)的電極和固定的電極，所述至少一個(gè)可偏轉(zhuǎn)的電極在此位于MEMS構(gòu)件的可偏轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)元件上，所述固定的電極在此被構(gòu)造在ASIC襯底的表面上的結(jié)構(gòu)化的金屬層中。

已知的部件概念能夠?qū)崿F(xiàn)具有微機(jī)械功能和信號(hào)處理電路的穩(wěn)固部件的成本有利的大量生產(chǎn)，因?yàn)樵诖瞬粌H各個(gè)部件組成部分——MEMS構(gòu)件、帽和ASIC在晶片復(fù)合體中被建立，而且其到部件的裝配在晶片層面上實(shí)現(xiàn)。可以在晶片層面上測(cè)試MEMS功能和ASIC功能，并且甚至還可以在分離之前在晶片層面上進(jìn)行各個(gè)部件的調(diào)諧。此外，已知的部件由于堆疊的結(jié)構(gòu)需要相對(duì)小的裝配表面，這有利地影響終端設(shè)備的制造成本。

電容器裝置的電極一方面在MEMS構(gòu)件的下側(cè)上并且另一方面在ASIC構(gòu)件的最上面的金屬層面上的定位被證明是有問(wèn)題的。因?yàn)檫@樣的電容器裝置與相對(duì)置的電極之間的間距成反比并且兩個(gè)構(gòu)件之間的間隙通常相對(duì)大，因此，電容器裝置的電容在此在給定的電極表面的情況下相對(duì)小。與此相應(yīng)，當(dāng)電容器裝置被用于測(cè)量目的時(shí)，測(cè)量靈敏度相對(duì)小。如果電容器裝置被用于控制可運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)元件，則必須施加相對(duì)高的電壓，以便實(shí)現(xiàn)預(yù)先規(guī)定的偏轉(zhuǎn)。

此外，已知部件的電容器裝置不能夠容易地通過(guò)第三電極層面補(bǔ)充用于全差分的信號(hào)檢測(cè)或控制。它在此必須在帽的下側(cè)上、因此同樣以相對(duì)大的間距設(shè)置。

發(fā)明內(nèi)容

借助本發(fā)明，提出用于實(shí)現(xiàn)開(kāi)頭所述類型的混合集成的部件，其電容器裝置不僅能夠?qū)崿F(xiàn)具有相對(duì)高靈敏度的信號(hào)檢測(cè)而且能夠?qū)崿F(xiàn)MEMS構(gòu)件的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的靈敏控制。

為此，根據(jù)本發(fā)明，電容器裝置的至少一個(gè)電極從ASIC構(gòu)件的層結(jié)構(gòu)中脫離出并且替代地機(jī)械和電地連接在MEMS構(gòu)件的可偏轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)元件上，從而所述電極作為電容器裝置的可運(yùn)動(dòng)的電極起作用。