[發明專利]具有機械去耦的微集成封裝MEMS傳感器及其制造方法

在審

• 申請號: 201910111877.0
• 申請日: 2015-09-24
• 公開（公告）號: CN110040677A
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發明（設計）人: A·皮科
• 申請（專利權）人: 意法半導體股份有限公司
• 主分類號: B81B7/00
• 分類號: B81B7/00;B81C1/00;G01L9/00
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華

本公開的實施例涉及具有機械去耦的微集成封裝MEMS傳感器及其制造方法。微集成傳感器包括由半導體材料的傳感器層、半導體材料的蓋帽層、以及絕緣層形成的堆疊。傳感器層和蓋帽層具有圍繞中心部分的相應外周部分，以及絕緣層延伸在傳感器層和蓋帽層的外周部分之間。氣隙延伸在傳感器層和保護層的中心部分之間。穿通溝槽延伸進入傳感器層的中心部分中直至氣隙，并且圍繞了容納敏感元件的平臺。蓋帽層具有在絕緣層中的穿通孔，從氣隙延伸并且形成了與氣隙和穿通溝槽的流體路徑。

本申請是國家申請號為201510617061.7、發明名稱為“具有機械去耦的微集成封裝MEMS傳感器及其制造方法”的專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及一種具有機械去耦的微集成封裝MEMS傳感器及其制造方法。

背景技術

如已知的那樣，使用MEMS(微機電系統)技術獲得的微集成傳感器由于它們不斷提高的可靠性、低成本和非常小尺寸而廣泛用于市場上。例如，美國專利No.6,131,466描述了一種壓阻類型的微集成MEMS壓力傳感器及其制造方法。美國專利No.8,173,513中描述了另一種壓阻類型和電容類型的微集成壓力傳感器。

微集成傳感器通常具有設計用于保護傳感器內部結構免受外部環境影響的封裝，例如用以減少由于溫度、適度、顆粒、或防止其工作或惡化其性能的元素引起的干擾，和/或用于提高其機械強度。

另一方面，封裝的制造可以引起應力，其可以不利地影響傳感器的性能、穩定性和可靠性的特性。

這對于基于硅的壓阻特性的傳感器是特別正確的，其中在還能機制中直接包含了應力。在這些情形中，隨后特別地需要封裝的精確設計以便于限制由封裝和由組裝工藝引起的應力的效果，特別關注涉及所使用的材料以及在傳感器和封裝之間機械耦合期間引起的效應。

例如，由于其低成本和高產量，可以不簡單地采用最普遍用于微電子器件的通過模塑而封裝的工藝，因為其在樹脂注入和冷卻期間產生了高應力。

上述不希望的效應隨著裸片和封裝尺寸增大變得越來越重要，并且限制了3D封裝技術的使用。

在過去，已經提出并采用了各種低應力封裝解決方案。在它們的一些中，封裝包括設計用于也將傳感器從周圍環境去耦的機械結構。然而，也可以改進這些解決方案。

發明內容

本發明的一個或多個實施例涉及一種可以克服現有技術中一個或多個缺點的微集成封裝MEMS傳感器。

根據本發明的一個實施例，提供了一種微集成封裝MEMS傳感器。微集成封裝MEMS傳感器包括具有第一主表面和第二主表面的層堆疊。層堆疊包括傳感器層、蓋帽層和絕緣層。傳感器層和蓋帽層具有圍繞了相應中心部分的相應外周部分。絕緣層延伸在傳感器層和蓋帽層的外周部分之間。氣隙延伸在傳感器層和蓋帽層的中心部分之間。多個穿通溝槽延伸進入傳感器層的中心部分中并且共同地圍繞了容納敏感元件的平臺。蓋帽層包括多個穿通孔，沿著氣隙和多個穿通溝槽形成了去往敏感元件的流體路徑。

附圖說明

為了更好地理解本發明，現在純粹參照附圖借由非限定性示例的方式描述其優選實施例，其中：

圖1－圖4示出了根據本方法的一個實施例的在微集成傳感器的后續制造步驟中穿過半導體材料晶片的截面圖；

圖5示出了圖4步驟中使用的掩模的版圖；

圖6－圖8示出了在其他制造步驟中圖1－圖4的穿過半導體材料晶片的截面圖；

圖9是圖8的晶片的傳感器區域的頂視平面圖；

圖10示出了穿過采用圖1－圖10方法獲得的封裝傳感器的截面圖；

圖11示出了穿過采用圖1－圖8獲得的另一封裝傳感器的截面圖；以及