[發(fā)明專利]混合集成的部件和其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310410451.8
• 申請日: 2013-06-14
• 公開（公告）號: CN103523741B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: J·克拉森;P·法貝爾
• 申請（專利權(quán)）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: B81B7/02
• 分類號: B81B7/02;G01P15/00;G01C19/5733;B81C1/00;H01L43/06;H01L25/16;G01R33/06
• 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具有MEMS(micro?electro?mechanical?systems：微機(jī)電系統(tǒng))元件、具有用于MEMS元件的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的罩并且具有包括電路元件的ASIC(application?specific?integrated?Ccircuit：專用集成電路)元件，所述電路元件與MEMS元件的微機(jī)械結(jié)構(gòu)共同作用。MEMS元件裝配在ASIC元件上，從而MEMS元件的微機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述罩和所述ASIC元件之間的空腔中。

此外，本發(fā)明涉及一種用于制造這類混合集成部件的方法。

背景技術(shù)

具有MEMS元件的部件多年來對于最不同的應(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)電子領(lǐng)域內(nèi)將越來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)備本身變得越來越小。因此，對于各個部件，在應(yīng)用印刷電路板上越來越少的空間可供使用。

由實際中已知用于傳感器部件的不同微型化方案，其在部件中提供微機(jī)械實現(xiàn)的傳感器功能和傳感器信號的電路技術(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方案，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中說明。已知的方法規(guī)定，將用于MEMS元件的初始襯底鍵合在已經(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)，其包括至少一個可偏轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)元件。帽晶片被與此無關(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)被嚴(yán)密密封包圍。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來驅(qū)動、也即用于使可偏轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)元件運(yùn)動或也可以用于檢測結(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可偏轉(zhuǎn)的電極和固定的電極，所述至少一個可偏轉(zhuǎn)的電極在此位于MEMS元件的可偏轉(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。

已知的部件方案能夠?qū)崿F(xiàn)具有微機(jī)械功能和信號處理電路的穩(wěn)健部件的成本有利的大量生產(chǎn)，因為在此不僅各個部件組成部分——MEMS元件、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現(xiàn)。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(jìn)行各個部件的調(diào)諧。此外，已知的部件由于堆疊的結(jié)構(gòu)需要相對小的裝配表面，這有利地影響終端設(shè)備的制造成本。

發(fā)明內(nèi)容

借助本發(fā)明，提出一開始提到的類型的部件的功能范圍的有意義的擴(kuò)展，其中部件的補(bǔ)充功能不要求芯片面積的增大。

為此，部件的ASIC元件在預(yù)處理的范疇內(nèi)附加地還配備有磁傳感機(jī)構(gòu)的電路元件。通常，ASIC元件的預(yù)處理涉及一種CMOS處理，其中電路元件集成在ASIC襯底中。然后，為了電路元件的布線，在ASIC襯底上產(chǎn)生CMOS后端堆疊。根據(jù)要求保護(hù)的制造方法，在CMOS后端堆疊的層結(jié)構(gòu)中實現(xiàn)磁傳感機(jī)構(gòu)的電路元件。

根據(jù)本發(fā)明已經(jīng)看出，ASIC元件的電路功能在已知的部件變型方案的范疇內(nèi)不是必須限制于用于MEMS元件的信號處理，而是ASIC元件可以附加地配備有自己的傳感器功能。傳感器功能的實現(xiàn)在ASIC元件或ASIC襯底的預(yù)處理的范疇內(nèi)進(jìn)行并且因此必須在工藝技術(shù)上與部件的MEMS襯底的微機(jī)械處理和部件的AVT(建立技術(shù)和連接技術(shù))有條件地兼容。本發(fā)明充分利用：可以在層結(jié)構(gòu)中很好地實現(xiàn)磁傳感機(jī)構(gòu)。為此所需的沉積工藝和結(jié)構(gòu)化工藝能夠簡單地集成到用于在ASIC襯底上制造CMOS后端堆疊的工藝流程中。