[發(fā)明專利]微機械的慣性傳感器及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310177524.3
• 申請日: 2013-05-14
• 公開（公告）號: CN103424107B
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: J·克拉森;M·哈塔斯;D·C·邁澤爾
• 申請（專利權(quán)）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: G01C19/56
• 分類號: G01C19/56;G01C25/00;B81C1/00
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 曾立

建議了用于提高微機械慣性傳感器的測量靈敏度的措施，所述慣性傳感器包括至少一個具有已處理的正面的ASIC構(gòu)件（10）、一個具有微機械的傳感器結(jié)構(gòu)的MEMS構(gòu)件（20）以及一個罩形晶片（31）。所述MEMS構(gòu)件（20）的傳感器結(jié)構(gòu)包括至少一個振動質(zhì)量（25）并且延伸在所述MEMS構(gòu)件（20）的整個厚度上。所述MEMS構(gòu)件（20）通過支座結(jié)構(gòu)（15）裝配在所述ASIC構(gòu)件（10）的已處理的正面上，并且通過在所述MEMS襯底（20）中以及在所述支座結(jié)構(gòu)的相鄰支架（15）中的穿通接觸件（22）與所述ASIC構(gòu)件（10）電連接。所述罩形晶片（31）裝配在所述MEMS構(gòu)件（20）的微機械傳感器結(jié)構(gòu)上方。根據(jù)本發(fā)明，至少在所述振動質(zhì)量（25）的區(qū)域中構(gòu)造至少一個在所述MEMS襯底（20）中的盲孔（23），所述盲孔用與所述穿通接觸件（22）相同的導電材料填充。這種導電的材料具有比所述MEMS襯底材料更高的密度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種微機械的慣性傳感器，至少包括具有已處理的正面的ASIC（專用集成電路）構(gòu)件、具有微機械的傳感器結(jié)構(gòu)的MEMS（微機電系統(tǒng)）構(gòu)件以及罩形晶片，所述傳感器結(jié)構(gòu)包括至少一個振動質(zhì)量并且延伸在MEMS襯底的整個厚度上，所述罩形晶片被裝配在MEMS構(gòu)件的微機械傳感器結(jié)構(gòu)上。MEMS構(gòu)件通過支座結(jié)構(gòu)（Standoff-Struktur）裝配在ASIC構(gòu)件的已處理的正面上，并且通過在MEMS襯底中以及在支座結(jié)構(gòu)的相鄰支架中的穿通接觸件（Durchkontakte）與ASIC構(gòu)件電連接。

此外，本發(fā)明涉及一種用于制造這類微機械的慣性傳感器的方法。

背景技術(shù)

微機械的慣性傳感器用于檢測平移和旋轉(zhuǎn)加速度。這些慣性傳感器這些年被批量生產(chǎn)用于完全不同的應(yīng)用領(lǐng)域，例如在汽車技術(shù)和消費電子產(chǎn)品領(lǐng)域中。在此，傳感器構(gòu)件的微型化越來越重要。一方面，微型化主要用于降低傳感器構(gòu)件的制造成本并且由此也降低終端設(shè)備的制造成本。另一方面，特別是在消費電子產(chǎn)品的范圍內(nèi)越來越多的功能-及由此構(gòu)件-應(yīng)被接收到終端設(shè)備中，而終端設(shè)備本身變得越來越小。結(jié)果是對于單個的構(gòu)件在應(yīng)用電路板上越來越少的位置可供使用。

在這里提到的這類微機械的慣性傳感器中，借助MEMS構(gòu)件的微機械傳感器結(jié)構(gòu)檢測加速度并且借助ASIC構(gòu)件分析。微機械的傳感器結(jié)構(gòu)為此包括至少一個被彈性懸掛的振動質(zhì)量，所述質(zhì)量由于加速度偏轉(zhuǎn)。這些加速度也可以通過離心力或者旋轉(zhuǎn)運動引起。借助合適的電路器件將振動質(zhì)量的偏移轉(zhuǎn)化成電信號，這些電信號被饋入ASIC構(gòu)件上的分析電路。振動質(zhì)量越大，則其偏轉(zhuǎn)也越大并且由此傳感器的測量靈敏度也越大。

在US2010/0109102A1中描述了用于制造開頭所述類型的微機械慣性傳感器的方法。這種公知的方法涉及一種具有待制造的慣性傳感器構(gòu)件的電路功能的、已處理的ASIC襯底。在ASIC襯底的已處理的正面上沉積并且結(jié)構(gòu)化一個絕緣層。在此，支座結(jié)構(gòu)的支架被制造用于裝配MEMS襯底。未結(jié)構(gòu)化的MEMS襯底被鍵合在支座結(jié)構(gòu)上并且然后使其變薄直至預(yù)給定的結(jié)構(gòu)高度。在此之后才結(jié)構(gòu)化該MEMS襯底。在第一結(jié)構(gòu)化步驟中，在MEMS襯底中產(chǎn)生通孔，這些通孔也延伸穿過支座結(jié)構(gòu)的支架直到ASIC襯底上。然后，這些通孔被以一種導電的材料填充并且形成到ASIC襯底的穿通接觸件。然后，在第二結(jié)構(gòu)化步驟中，具有振動質(zhì)量的微機械的傳感器結(jié)構(gòu)才被露出，所述振動質(zhì)量在MEMS襯底的整個厚度上延伸。然后，預(yù)結(jié)構(gòu)化的罩形晶片裝配在微機械的傳感器結(jié)構(gòu)上方，從而所述傳感器結(jié)構(gòu)被氣密密封地包封在ASIC襯底和罩形晶片之間。然后，這些構(gòu)件被從晶片復合體中脫開并且分離。

該已知的方法能夠?qū)崿F(xiàn)具有微機械功能和信號處理電路的穩(wěn)固部件的成本有利的大量生產(chǎn)，因為在此不僅僅制造晶片復合體中的各個部件組成部分-ASIC構(gòu)件、MEMS構(gòu)件和罩，而且也在晶片層面上實現(xiàn)了將它們組裝成一個構(gòu)件。可以在晶片層面上測試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行各個構(gòu)件的調(diào)諧。此外，已知構(gòu)件由于堆疊的結(jié)構(gòu)需要相對小的裝配面，這有利地影響終端設(shè)備的制造成本。

發(fā)明內(nèi)容