微機械構(gòu)件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種微機械構(gòu)件（100），所述微機械構(gòu)件具有第一腔室（1）和第二腔室（3），在所述第一腔室中設(shè)置有第一傳感器（2），在所述第二腔室中設(shè)置有第二傳感器（4），其中，在所述第一腔室中和所述第二腔室中存在不同的壓力，其特征在于，所述兩個腔室（1，3）之一通過第三腔室（5）延伸至第一格柵結(jié)構(gòu)（6），所述第一格柵結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述構(gòu)件（100）的邊緣區(qū)域中并且基本上嚴密密封地封閉。
【專利說明】微機械構(gòu)件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種微機械構(gòu)件。本發(fā)明還涉及一種制造微機械構(gòu)件的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]已知在提高微機械的加速度傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器(慣性傳感器)的功能多樣性的過程中在一個唯一的晶片上制造所述微機械的加速度傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器。在設(shè)有傳感器的空腔的內(nèi)壓相同的情況下，必須考慮傳感器特征在傳感器的靈敏度或傳感器的機械穩(wěn)健性方面的顯著惡化。因此通常提出，在加速度和轉(zhuǎn)速傳感器的空腔中提供不同的壓力。
[0003]在此已知以下方法:在所述方法中將所謂的收氣劑施加到空腔之一中，所述吸氣劑在封裝工藝之后被激活并且剩余氣體可以在嚴密封閉的空腔中被化合(英語:gettern)。通過這種方式可能的是，在制造工藝中以不同的內(nèi)壓制造空腔。但所述方法在工藝技術(shù)方面是高要求的并且成本很高。
[0004]DElO 2009 045 385 Al公開一種用于封閉微機械的或電的構(gòu)件的至少一個溝道的方法，所述方法具有以下步驟:將格柵施加到構(gòu)件上待形成的溝道上方，在格柵下方構(gòu)造溝道，以及通過在所述格柵上沉積一個層來封閉溝道上方的格柵的開口。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的任務(wù)在于，提供用于傳感器的更簡單制造的微機械構(gòu)件。
[0006]根據(jù)第一方面，通過一種微機械構(gòu)件解決所述任務(wù)，所述微機械構(gòu)件具有第一腔室和第二腔室，在所述第一腔室中設(shè)置有第一傳感器，在所述第二腔室中設(shè)置有第二傳感器，其中在所述第一腔室和所述第二腔室中存在不同的壓力。所述微機械構(gòu)件的特征在于，所述兩個腔室之一通過第三腔室延伸至格柵結(jié)構(gòu)，所述格柵結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述構(gòu)件的邊緣區(qū)域中并且基本上嚴密密封地封閉。
[0007]根據(jù)第二方面，通過一種用于制造微機械構(gòu)件的方法解決所述任務(wù)，所述方法包括以下步驟:
[0008].在晶片層結(jié)構(gòu)中提供兩個腔室；
[0009].構(gòu)造具有至所述兩個腔室之一的連接區(qū)域的第三腔室，其中所述第三腔室通到所述構(gòu)件的邊緣區(qū)域中的格柵結(jié)構(gòu)；
[0010].以封閉層封閉所述格柵結(jié)構(gòu)，其中根據(jù)所述封閉層的沉積工藝調(diào)節(jié)所述腔室之一中的壓力。
[0011]通過這種方式通過本發(fā)明提供一種微機械構(gòu)件，其在兩個空腔中分別具有不同的內(nèi)壓和用于慣性傳感器的因此非常好的運行條件，所述慣性傳感器分別設(shè)置在一個空腔中。借助于格柵結(jié)構(gòu)能夠以刻蝕工藝構(gòu)造至兩個腔室之一的通風通道，從而通過所述通風通道可以提供與兩個空腔中的另一個不同的壓力。
[0012]微機械構(gòu)件的一種優(yōu)選實施方式在于，所述格柵結(jié)構(gòu)完全地并且所述構(gòu)件在上側(cè)上至少部分地以封閉層封閉。這有利地實現(xiàn)避免空氣、濕氣、灰塵、微粒等侵入具有傳感器結(jié)構(gòu)的空腔中。因此有利地支持傳感器的無干擾使用。
[0013]微機械構(gòu)件的一種優(yōu)選實施方式的特征在于，能夠借助于不同的沉積工藝來沉積所述封閉層。通過這種方式可以有利地通過選擇用于封閉層的沉積工藝調(diào)節(jié)空腔中所需的內(nèi)壓并且由此對于所述傳感器分別調(diào)節(jié)最優(yōu)的運行壓力。
[0014]微機械構(gòu)件的一種優(yōu)選實施方式的特征在于，在所述兩個腔室之一與所述第三腔室之間的連接區(qū)域縮窄。由此可以有利地最大程度地禁止外部微粒侵入功能性傳感器結(jié)構(gòu)中，從而由此支持傳感器的無干擾運行。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的微機械構(gòu)件的一種優(yōu)選實施方式提出，所述縮窄部借助于所述構(gòu)件的傳感器晶片和罩晶片的鍵合材料構(gòu)造。由此為了構(gòu)造空腔內(nèi)部腔室中的縮窄部有利地使用在傳感器晶片和罩晶片的制造工藝中存在的材料。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的微機械構(gòu)件的一種優(yōu)選實施方式提出，所述連接區(qū)域被構(gòu)造為基本上橫向的格柵結(jié)構(gòu)或被構(gòu)造為通道結(jié)構(gòu)。由此有利地提供用于構(gòu)造至所述空腔之一中的連接區(qū)域的不同可能性。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的微機械構(gòu)件的一種擴展方案提出，在所述封閉層的上側(cè)上至少部分地設(shè)置有鈍化層。這有利地提高了在無支承的膜片結(jié)構(gòu)的區(qū)域中封閉層的機械穩(wěn)定性，并且進一步提供防止?jié)駳馇秩胛挥谙旅娴挠衫缪趸鑼訕?gòu)成的層系統(tǒng)的保護。由此可以長期地盡可能地確保傳感器的運行特征。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的微機械構(gòu)件的一種有利擴展方案提出，構(gòu)造有至所述傳感器中的至少一個的導(dǎo)電連接，其中所述導(dǎo)電連接至少部分地由絕緣溝道限界，所述絕緣溝道能夠借助于所述格柵結(jié)構(gòu)制造，其中所述絕緣溝道基本上構(gòu)造所述第三腔室。通過這種方式可以在微機械構(gòu)件的制造工藝中借助于格柵結(jié)構(gòu)有利地不僅制造TSV (英語:through siliconvia:娃過孔)形式的電覆鍍通孔(Durchkontaktierung)而且制造至傳感器區(qū)域的通風和排風結(jié)構(gòu)。有利地可以由此使用絕緣溝道或者絕緣溝槽區(qū)域作為傳感器之一的空腔區(qū)域的通風或者排風。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的微機械構(gòu)件的一種有利擴展方案的特征在于，在電絕緣實施的格柵結(jié)構(gòu)上方設(shè)置有金屬。通過這種方式可以有利地還進一步改進濕氣保護并且可以有利地使空腔之一內(nèi)所包圍的壓力保持穩(wěn)定。
[0020]微機械構(gòu)件的一種優(yōu)選實施方式的特征在于，第三腔室基本上構(gòu)造在所述微機械構(gòu)件的基本上罩晶片中或基本上傳感器晶片中。這有利地提供或者由罩晶片一側(cè)或者由傳感器晶片一側(cè)構(gòu)造通風或者排風入口的可能性。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的方法的一種有利擴展方案提出，所述連接區(qū)域在所述第三腔室與所述兩個腔室之一之間縮窄地構(gòu)造。由此可以有利地通過縮窄部的設(shè)計盡可能地禁止干擾微粒侵入功能性傳感器結(jié)構(gòu)中。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的方法的一種優(yōu)選實施方式提出，將所述連接區(qū)域構(gòu)造為基本上橫向的格柵結(jié)構(gòu)或構(gòu)造為通道結(jié)構(gòu)。由此有利地提供用于傳感器空腔之一的通風或者微粒保護的多種替代可能性。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的方法的一種優(yōu)選實施方式提出，所述第三腔室的構(gòu)造和封閉構(gòu)造為電覆鍍通孔的絕緣溝道的構(gòu)造和封閉。由此可以有利地不單獨構(gòu)造空腔結(jié)構(gòu)的通風或排風，因為出于所述目的使用電覆鍍通孔的絕緣溝槽區(qū)域?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0024]在下文中根據(jù)多個附圖以其他特征和優(yōu)點詳細闡明本發(fā)明。在此，所有描述的或示出的特征自身或通過任意組合形成本發(fā)明的主題，不依賴于其在權(quán)利要求及其引用中的匯總以及不依賴于在說明或附圖中的表達或者表示。附圖首先考慮用于闡明本發(fā)明本質(zhì)上的原理并且通常沒有必要根據(jù)正確比例表示。在附圖中，相同或功能相同的元件具有相同的附圖標記。
[0025]附圖示出:
[0026]圖1:根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的微機械構(gòu)件；
[0027]圖2:在鍵合工藝之后根據(jù)本發(fā)明的微機械構(gòu)件的第一實施方式；
[0028]圖3:在進行封閉的涂覆之后根據(jù)本發(fā)明的微機械構(gòu)件的第一實施方式；
[0029]圖4:根據(jù)本發(fā)明的微機械構(gòu)件的第二實施方式；
[0030]圖5:根據(jù)本發(fā)明的微機械構(gòu)件的第三實施方式；
[0031]圖6:根據(jù)本發(fā)明的微機械構(gòu)件的第四實施方式；
[0032]圖6a:根據(jù)本發(fā)明的微機械構(gòu)件的第四實施方式的細節(jié)視圖；
[0033]圖6b:根據(jù)本發(fā)明的微機 械構(gòu)件的第四實施方式的另一細節(jié)視圖；
[0034]圖7:根據(jù)本發(fā)明的微機械構(gòu)件的第五實施方式；
[0035]圖7a:根據(jù)本發(fā)明的微機械構(gòu)件的第五實施方式的細節(jié)視圖；
[0036]圖8:根據(jù)本發(fā)明的微機械構(gòu)件的第六實施方式；
[0037]圖9:根據(jù)本發(fā)明的微機械構(gòu)件的第七實施方式；
[0038]圖10:在鍵合之后根據(jù)本發(fā)明的微機械構(gòu)件的第七實施方式；
[0039]圖11:在構(gòu)造通風或者排風通道之后根據(jù)本發(fā)明的微機械構(gòu)件的第七實施方式；
[0040]圖12:在完成之后根據(jù)本發(fā)明的微機械構(gòu)件的第七實施方式；
[0041]圖13:根據(jù)本發(fā)明的微機械構(gòu)件的第八實施方式；
[0042]圖14:在完成之后根據(jù)本發(fā)明的微機械構(gòu)件的第八實施方式；
[0043]圖15:根據(jù)本發(fā)明的微機械構(gòu)件的第九實施方式；
[0044]圖16:在完成之后根據(jù)本發(fā)明的微機械構(gòu)件的第九實施方式；
[0045]圖17:根據(jù)本發(fā)明的微機械構(gòu)件的第十實施方式；
[0046]圖17a:根據(jù)本發(fā)明的微機械構(gòu)件的第十實施方式的細節(jié)視圖；
[0047]圖18:在完成之后根據(jù)本發(fā)明的微機械構(gòu)件的第十實施方式；
[0048]圖18a:根據(jù)本發(fā)明的微機械構(gòu)件的第十實施方式的細節(jié)視圖；
[0049]圖19:根據(jù)本發(fā)明的微機械構(gòu)件的第十一實施方式；
[0050]圖20:在完成之后根據(jù)本發(fā)明的微機械構(gòu)件的第十一實施方式；
[0051]圖20a:根據(jù)本發(fā)明的微機械構(gòu)件的第十一實施方式的細節(jié)視圖；
[0052]圖21:根據(jù)本發(fā)明的微機械構(gòu)件的第十二實施方式；
[0053]圖22:在完成之后根據(jù)本發(fā)明的微機械構(gòu)件的第十二實施方式；
[0054]圖23:根據(jù)本發(fā)明的微機械構(gòu)件的第十三實施方式；
[0055]圖24:在完成之后根據(jù)本發(fā)明的微機械構(gòu)件的第十三實施方式；
[0056]圖25:根據(jù)本發(fā)明的微機械構(gòu)件的第十四實施方式?！揪唧w實施方式】
[0057]圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的微機械構(gòu)件的原理橫截面視圖。微機械構(gòu)件100具有自身已知的晶片堆疊結(jié)構(gòu)，其具有由高摻雜的硅構(gòu)成的罩晶片10和由硅構(gòu)成的傳感器晶片20，如其根據(jù)標準在半導(dǎo)體技術(shù)中使用的那樣。罩晶片10借助于共晶的鋁鍺連接形式的鍵合連接11與傳感器晶片20連接。氧化物材料12——例如以在兩個晶片10、20之間的由SiO2構(gòu)成的間距保持件的形式——用于將所述兩個晶片限定地相互間隔開地設(shè)置。在鍵合之后借助于自身已知的方法減薄晶片10并且使晶片10設(shè)有例如由二氧化硅構(gòu)成的掩蔽布局。
[0058]在微機械構(gòu)件100內(nèi)設(shè)置有第一空腔或者第一腔室I，在所述第一空腔或者第一腔室中設(shè)置有可移動的第一功能性傳感器結(jié)構(gòu)2。此外設(shè)有第二空腔或者第二腔室3，在所述第二空腔或者第二腔室中設(shè)置有可移動的第二功能性傳感器結(jié)構(gòu)4。借助于電線路13(例如由摻雜的聚合硅，其嵌入絕緣層中)向功能性傳感器結(jié)構(gòu)2、4饋電。溝槽終止部9 (例如鋁件)在第二腔室3內(nèi)設(shè)置在傳感器晶片20的上側(cè)上，以便限定地終止隨后應(yīng)用的開槽工藝。
[0059]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的微機械構(gòu)件的第一實施方式的橫截面視圖。為了在第二腔室3中提供不同的內(nèi)壓，借助于標準平版印刷和標準刻蝕方法在罩晶片10的(例如由SiO2構(gòu)成)掩蔽層中產(chǎn)生格柵結(jié)構(gòu)6。所述格柵結(jié)構(gòu)6用于借助于娃開槽工藝提供第三腔室5形式的通風通入口者排風入口?？梢钥吹綔喜劢K止部9 (例如鋁結(jié)構(gòu))，借助于所述溝槽終止部使用于在傳感器晶片20上制造通風和排風孔的開槽過程終止。在圖2的以A圖形強調(diào)的區(qū)域中可看到通風結(jié)構(gòu)，其具有至第二腔室3的連接區(qū)域16，通過所述連接區(qū)域應(yīng)在第二腔室3內(nèi)提供與第一腔室I不同的內(nèi)壓。
[0060]在圖2中以B圖形強調(diào)的區(qū)域使用另一格柵結(jié)構(gòu)6，以便產(chǎn)生絕緣的覆鍍通孔14(TSV區(qū)域或TSV凸模,英語:through silicon via (娃過孔)),其通過電線路13提供至傳感器2、4的導(dǎo)電連接。出于所述目的，借助于絕緣溝槽在罩晶片10中產(chǎn)生硅凸模并且同時在傳感器晶片20上結(jié)構(gòu)化外延生長的硅層(EPI硅)，其中構(gòu)造有傳感器2、4。
[0061]格柵結(jié)構(gòu)6構(gòu)造為細網(wǎng)孔的氧化物格柵掩蔽部并且如此設(shè)計，使得其可以在絕緣溝槽之后通過簡單的方式例如通過沉積另一氧化硅層重新封閉。這提供以下優(yōu)點:不必封閉整個絕緣溝槽并且還保留罩晶片10的平坦的表面，從而在隨后的工藝步驟一例如標準平版印刷方法中可用。
[0062]人們也看到，格柵結(jié)構(gòu)6可以不僅用于提供導(dǎo)電的覆鍍通孔14，而且也用于構(gòu)造至空腔結(jié)構(gòu)的通風和排風入口。
[0063]此外優(yōu)選地，格柵結(jié)構(gòu)6能夠?qū)崿F(xiàn)可以同時建立導(dǎo)電的覆鍍通孔14和通風和排風入口。
[0064]通過這種方式現(xiàn)在可以與在鍵合工藝中調(diào)節(jié)的空腔內(nèi)壓無關(guān)地調(diào)節(jié)第二腔室3中的壓力。可以根據(jù)用于封閉層的沉積方法的選擇調(diào)節(jié)內(nèi)壓，其可以由真空(例如通過蒸鍍的封閉)到達大氣壓(例如通過大氣壓化學氣相沉積工藝(英語:atmospheric pressurechemical vapor deposition)的封閉)。此外可以根據(jù)所使用的工藝氣體的選擇例如影響傳感器的阻尼性能和/或粘附性能。[0065]圖3示出在以封閉層7進行封閉的涂覆過程之后根據(jù)本發(fā)明的微機械構(gòu)件的第一實施方式，所述封閉層通過氧化硅沉積形成。在以封閉層7進行封閉之后，以標準工藝例如借助于鋁印制線路建立至覆鍍通孔14的外部電連接端15。通過適合地選擇氧化物材料12的層厚度和溝槽終止部9的鋁結(jié)構(gòu)能夠有目的地確定通風橫截面(鋁與罩晶片10之間的間距)的尺寸。由此可以有利地避免具有大于溝槽終止部9與罩晶片10之間的間距的直徑的微?？梢缘竭_第二腔室3中。
[0066]圖4示出根據(jù)本發(fā)明的微機械構(gòu)件100的第二實施方式的原理橫截面視圖。在所述變型方案中在第三腔室5 (通風或者排風橫截面)的區(qū)域中不在鋁結(jié)構(gòu)上而在傳感器晶片20中的氧化層上實現(xiàn)溝槽終止部9。
[0067]圖5以根據(jù)本發(fā)明的微機械構(gòu)件100的第三實施方式示出用于構(gòu)造第二腔室3與第三腔室5之間的連接區(qū)域16的變型方案。在此提出，通過鍺厚度與用于罩晶片10與傳感器晶片20之間的間距保持件的氧化物材料12的厚度的比例來調(diào)節(jié)連接區(qū)域16的橫截面縮窄部。通常，鍺位于罩晶片10的前側(cè)上并且在制造第三腔室5時被局部地共同蝕穿。在所述變型方案中再次在襯底晶片20中的氧化層上實現(xiàn)刻蝕停止。
[0068]圖6示出根據(jù)本發(fā)明的微機械構(gòu)件的第四實施方式。連同圖6a和圖6b可以看到用于構(gòu)造第二腔室3與第三腔室5之間的連接區(qū)域16的兩種不同的變型方案。在圖6a中可以看到，連接區(qū)域16構(gòu)造為基本上橫向的格柵結(jié)構(gòu)。在所述變型方案中有利的是，在罩晶片10的前側(cè)上在格柵結(jié)構(gòu)上方設(shè)有由氧化物材料構(gòu)成的間距保持件結(jié)構(gòu)，其在表面上封閉格柵結(jié)構(gòu)。通過這種方式方法穿過格柵結(jié)構(gòu)并且部分地在格柵結(jié)構(gòu)下方穿過地形成到第三腔室3中的通風和排風入口。用于產(chǎn)生通風和排風結(jié)構(gòu)的刻蝕工藝在所述變型方案中也在襯底晶片20中的氧化層上終止。
[0069]根據(jù)圖6b提出，第二腔室3中的入口區(qū)域16構(gòu)造為通道結(jié)構(gòu)。這通過以下方式形成:通過傳感器晶片20上的設(shè)計產(chǎn)生第二腔室3與第三腔室5之間的框架件，其在犧牲
氧化物刻蝕(OpferoxidStzen)時被掏蝕并且通過這種方式建立第二腔室3與第三腔室5之間的連接。
[0070]通過傳感器制造工藝中的各個層面的設(shè)計可以實現(xiàn):通道結(jié)構(gòu)的高度僅僅取決于傳感器晶片20中的聚合硅結(jié)構(gòu)上的最終氧化層的高度。所述的聚合硅結(jié)構(gòu)不一定電連接，而是可以僅僅用作用于位于其下方的氧化層的刻蝕保護掩蔽部。在通風和排風孔的開槽時至少部分地去除所述聚合硅結(jié)構(gòu)?？涛g工藝隨后在位于其下方的氧化層處終止。
[0071]而且在所述變型方案中可以在罩晶片10的側(cè)面上在入口通道上方設(shè)有由氧化物材料構(gòu)成的間距保持件結(jié)構(gòu)，其如此設(shè)計，使得入口可以僅僅穿過通道結(jié)構(gòu)到達第二腔室3中。在所述變型方案中也借助于通過EPI硅層的局部掏蝕的橫截面減小來構(gòu)造連接區(qū)域16。
[0072]圖7示出根據(jù)本發(fā)明的微機械構(gòu)件100的第五實施方式。在所述變型方案中提出，在封閉方法中附加地在層系統(tǒng)上施加至少一個、優(yōu)選多個鈍化層8。在鍵合盤的區(qū)域中去除鈍化層8，以便能夠例如對于每個引線鍵合實現(xiàn)電接通(未示出)。
[0073]借助于鈍化層8可以有利地阻止?jié)駳馇秩胛挥谙路降膶酉到y(tǒng)中、特別是侵入第三腔室5和與其連接的第二腔室3中。而且在這種情況下，如在圖7a中可見的那樣，第二腔室3與第三腔室5之間的連接區(qū)域16被構(gòu)造為EPI硅層中橫向格柵結(jié)構(gòu)形式的橫截面減小。人們看到，在不使用刻蝕終止部的情況下產(chǎn)生第三腔室5。
[0074]作為用于鈍化層8的材料，可以使用例如氧化硅、氮化硅、碳化硅、氮氧化硅或者這些材料的組合。此外，鈍化層8也可以用于鈍化或者用于保護外部的電印制線路。
[0075]圖8示出根據(jù)本發(fā)明的微機械構(gòu)件100的第六實施方式。在所述變型方案中在封閉層7上方設(shè)置有第三腔室5上方的金屬層17。通過這種方式可以將用于制造外部電接觸部15的金屬也用于避免濕氣侵入傳感器內(nèi)部的空腔中。僅僅示出了一種可能的實施方式，其中金屬層17也可以設(shè)置在封閉的絕緣溝槽結(jié)構(gòu)上方(未示出)，以便避免濕氣侵入絕緣溝槽區(qū)域中并且由此產(chǎn)生漏電流?？蛇x地，也可以在所述變型方案中附加地設(shè)有一個或多個鈍化層8，在它們之間也可以嵌入經(jīng)結(jié)構(gòu)化的金屬層，如其例如根據(jù)標準在半導(dǎo)體工藝中應(yīng)用的那樣。
[0076]根據(jù)本發(fā)明的微機械構(gòu)件100的至此描述的實施方式具有全部在罩晶片10 —側(cè)上的第三腔室5形式的通風或者排風結(jié)構(gòu)，其中電覆鍍通孔14僅僅設(shè)在鍵合框架區(qū)域以外。
[0077]但也可考慮，將電覆鍍通孔14設(shè)在第一腔室I內(nèi)或第二腔室3內(nèi)。但這導(dǎo)致較大的面積需求，這通常導(dǎo)致鍵合框架的增大以及因此空腔區(qū)域的增大。但空腔區(qū)域的橫向擴張也導(dǎo)致覆蓋空腔區(qū)域的更大的硅膜片，其機械穩(wěn)定性相對于例如在模制時可能出現(xiàn)的壓力負荷下降。通過膜片的增厚雖然可以抵消，但導(dǎo)致在TSV結(jié)構(gòu)和通風或者排風結(jié)構(gòu)的絕緣開槽時的更長工藝時間并且此外在制造在幾何結(jié)構(gòu)上盡可能緊湊的傳感器時是不利的。
[0078]在前述示例中，通過外部的電連接端15、電覆鍍通孔14、共晶鋁鍺鍵合連接和由聚合硅構(gòu)成的電印制線路13實現(xiàn)傳感器結(jié)構(gòu)的電接通。
[0079]為了現(xiàn)在也可以在鍵合框架的區(qū)域中放置電覆鍍通孔14，在下文中描述根據(jù)本發(fā)明的微機械構(gòu)件10的其他實施方式，這些其他實施方式能夠?qū)崿F(xiàn)這一點并且在這些其他實施方式中實現(xiàn)傳感器晶片20的背側(cè)的傳感器結(jié)構(gòu)的電連接。在這些變型方案中能夠?qū)崿F(xiàn)電覆鍍通孔14與由聚合硅構(gòu)成的印制線路13之間的直接電連接，由此在鍵合框架區(qū)域中也能夠?qū)崿F(xiàn)TSV結(jié)構(gòu)。為了可以在這些變型方案中使線路電阻盡可能小，傳感器晶片20理想地具有盡可能高的襯底摻雜，而罩晶片10可以由標準材料構(gòu)成。
[0080]圖9示出根據(jù)本發(fā)明的微機械構(gòu)件100的第七實施方式。可看到在鍵合工藝之前的罩晶片10和傳感器晶片20。出于所述目的，在傳感器晶片20上設(shè)置有第一鍵合元件Ila并且在罩晶片10上設(shè)置有第二鍵合元件11b，這些鍵合元件在鍵合過程中共晶地相互熔合。在傳感器晶片20上，在可移動的傳感器結(jié)構(gòu)2、4的結(jié)構(gòu)化工藝中在EPI硅層中也設(shè)置通風和排風孔。在犧牲氧化物刻蝕過程中，在所述的通風和排風孔中現(xiàn)在也去除氧化物，由此能夠?qū)崿F(xiàn)至傳感器晶片20的體硅的入口。這在圖9中以圖形強調(diào)C表示。
[0081]圖10示出在進行了共晶的鋁鍺鍵合之后圖9的微機械構(gòu)件100。
[0082]圖11示出在構(gòu)造通風或者排風通道之后根據(jù)本發(fā)明的微機械構(gòu)件100的第七實施方式。在傳感器背側(cè)上出于所述目的又沉積了掩蔽層(例如由氧化硅構(gòu)成)并且產(chǎn)生用于構(gòu)造電覆鍍通孔14的絕緣溝槽的格柵結(jié)構(gòu)6?？梢姷氖牵谶m合的設(shè)計中如此定位EPI硅層的通風或者排風孔，使得其設(shè)置在電覆鍍通孔14的絕緣溝槽的區(qū)域中。通過這種方式也可以有利地舍棄單獨的第三腔室5，由此可以更緊湊地構(gòu)造微機械構(gòu)件100。
[0083]由圖11也可看到，第三腔室5集成在電覆鍍通孔14的絕緣溝槽區(qū)域中。所述的絕緣溝槽區(qū)域的刻蝕工藝在氧化層處在足點中終止，而同時打開至第二腔室3中的連接區(qū)域16。第二腔室3的通風或者排風路徑借助于箭頭表明。可見的是，直至一定程度地也還刻蝕到罩晶片10中。
[0084]如從圖12中看見的那樣，格柵結(jié)構(gòu)6在所述變型方案中又以由氧化硅構(gòu)成的封閉層7封閉并且覆鍍通孔14的外部電連接端15例如借助于鋁印制線路實現(xiàn)。
[0085]為了構(gòu)造至第二腔室3中的連接區(qū)域16存在多種可能性。
[0086]圖13例如示出，這能夠借助于設(shè)置在傳感器晶片20的前側(cè)上的金屬格柵18 (例如由鋁構(gòu)成)實現(xiàn)。借助于格柵結(jié)構(gòu)6形成的絕緣溝槽部分地暴露所述金屬格柵18并且通過這種方式打開至第二腔室3中的入口。金屬格柵18可以有利地又承擔第二腔室3的過濾功能，以便濾除有害微粒。通過金屬格柵18的網(wǎng)孔尺寸或通過金屬格柵18的金屬層與罩晶片10之間的間距可以限定可以到達第二腔室3中的微粒的最大尺寸。
[0087]圖14原則上借助于虛線箭頭示出至第二腔室3中的通風或者排風入口。
[0088]圖15和圖16示出根據(jù)本發(fā)明的微機械構(gòu)件100的第九實施方式。在此借助于限制元件19限制罩晶片10與傳感器晶片20之間的通道高度。限制元件19可以例如由鍺(圖16)或由SiO2形成(圖15)。因為絕緣溝槽工藝沒有相對于鍺選擇性地進行蝕刻，所以局部地在第三腔室5的區(qū)域中去除鍺。保留的鍺環(huán)通過這種方式承擔至第二腔室3的通道高度的限定。對于通過比氧化物材料12更薄地構(gòu)造的氧化硅層代替鍺的情形，可以在所述氧化硅層上實現(xiàn)刻蝕終止部。
[0089]圖17和圖18示出根據(jù)本發(fā)明的微機械構(gòu)件100的第十實施方式。在所述變型方案中，與圖7中類似地，開槽的橫向格柵構(gòu)造為至第二腔室3中的連接區(qū)域。圖17a和圖18a在俯視圖中示出不同制造階段中的所述格柵。如果在格柵的區(qū)域中設(shè)置氧化物材料12，則可以實現(xiàn)格柵的表面封閉和用于第三腔室5的區(qū)域中的絕緣溝槽的刻蝕終止部。第二腔室3的通風/排風現(xiàn)在可以穿過基本上橫向的格柵實現(xiàn)。
[0090]圖19和圖20示出根據(jù)本發(fā)明的微機械構(gòu)件100的第十一實施方式，其中通過析取犧牲氧化物在EPI硅層下方產(chǎn)生通道結(jié)構(gòu)。電覆鍍通孔14或者第三腔室5的絕緣溝槽暴露所述通道并且在由罩晶片10的氧化物材料12 (氧化物間距保持結(jié)構(gòu))構(gòu)成的間距保持件上終止。圖20a在原理俯視圖中示出所述通道結(jié)構(gòu)的原理結(jié)構(gòu)。
[0091]在圖21和圖22中示出了根據(jù)本發(fā)明的微機械構(gòu)件100的第十二實施方式。在所述變型方案中通風/排風結(jié)構(gòu)或者產(chǎn)生第三腔室5的開槽過程在例如由鋁鍺構(gòu)成的共晶產(chǎn)生的鍵合連接11上終止。
[0092]在圖23和圖24中示出了根據(jù)本發(fā)明的微機械構(gòu)件100的第十三實施方式。在所述變型方案中在沉積EPI硅之前例如格柵狀地結(jié)構(gòu)化氧化物材料12。通過這種方式能夠在實施絕緣溝槽時也可以同時格柵狀地結(jié)構(gòu)化EPI硅。因此可以通過這種方式產(chǎn)生垂直構(gòu)造的格柵結(jié)構(gòu)，其有利地提供至第二腔室3的通風可能性并且是微粒侵入保護。
[0093]圖25示出根據(jù)本發(fā)明的微機械構(gòu)件100的第十四實施方式的另一原理示圖。在所述變型方案中以填充材料21填充第三腔室5。通過以上所述在EPI硅中構(gòu)造格柵結(jié)構(gòu)阻止填充材料21到達第二腔室3中。
[0094]以填充材料21填充第三腔室5原理上可考慮用于微機械構(gòu)件的所有前述變型方案，其中設(shè)有通道縮窄部，以便阻止來自第二腔室3的微粒。在以導(dǎo)電材料——例如金錫填充第三腔室5時必須注意，事先已經(jīng)在第三腔室5中沉積了連續(xù)的絕緣層，因為否則會發(fā)生覆鍍通孔14與傳感器晶片20的體硅之間的電短接。作為填充材料21也還考慮例如SiO2或苯并環(huán)丁烯(BCB)。
[0095]在所有所述變型方案中也可考慮，穿過第三腔室5有目的地將材料引入第二腔室3中，其避免可移動的指結(jié)構(gòu)的相互粘接(英語:antistiction coating:抗粘附涂層)。
[0096]總而言之，本發(fā)明提出一種方法，其有利地允許在一個唯一的晶片上同時制造一些慣性傳感器，其中可以任意改變空腔的內(nèi)壓，例如加速度傳感器位于這些空腔中。
[0097]但自然也可能的是，所述方法不僅可以用于晶片上的加速度傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器的制造。而是也可以通過這種方式制造任意的傳感器，例如紅外傳感器、壓力傳感器、磁場傳感器等等。有利地也可考慮，任意地相互組合在此描述的變型方案，從而本發(fā)明也包括在前面沒有描述或者僅僅部分描述的實施方式。
[0098]所述方法不限于罩晶片和傳感器晶片的特定共晶連接工藝。而是所述方法可以應(yīng)用在所有已知的鍵合方法中。
[0099]本領(lǐng)域技術(shù)人員也適合地修改或相互組合所描述的特征，而不偏離本發(fā)明的核心。
【權(quán)利要求】
1.一種微機械構(gòu)件(100)，所述微機械構(gòu)件具有第一腔室(I)和第二腔室(3),在所述第一腔室中設(shè)置有第一傳感器(2)，在所述第二腔室中設(shè)置有第二傳感器(4)，其中，在所述第一腔室中和所述第二腔室中存在不同的壓力，其特征在于，所述兩個腔室(1，3)之一通過第三腔室(5)延伸至格柵結(jié)構(gòu)(6)，所述格柵結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述構(gòu)件的邊緣區(qū)域中并且基本上嚴密密封地封閉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機械構(gòu)件(100)，其特征在于，所述格柵結(jié)構(gòu)(6)和所述構(gòu)件(100)在上側(cè)上至少部分地以封閉層(7)封閉。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微機械構(gòu)件(100)，其特征在于，所述封閉層(7)能夠借助于不同的沉積工藝沉積。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的微機械構(gòu)件(100)，其特征在于，所述兩個腔室(1，3)之一與所述第三腔室(5)之間的連接區(qū)域(16)縮窄。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微機械構(gòu)件(100)，其特征在于，縮窄部借助于所述構(gòu)件(100)的傳感器晶片(10)和罩晶片(20)的鍵合材料構(gòu)造。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的微機械構(gòu)件(100)，其特征在于，所述連接區(qū)域(16)被構(gòu)造為基本上橫向的格柵結(jié)構(gòu)和/或被構(gòu)造為通道結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的微機械構(gòu)件(100)，其特征在于，在所述封閉層(7)的上側(cè)上至少部分地設(shè)置有鈍化層(8 )。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的微機械構(gòu)件(100)，其特征在于，構(gòu)造有至所述傳感器(2，4)中的至少一個的導(dǎo)電連接(14)，其中，所述導(dǎo)電連接(14)至少部分地由絕緣溝道限界，所述絕緣溝道能夠借助于所述格柵結(jié)構(gòu)(6)制造，其中，所述絕緣溝道基本上構(gòu)造所述第三腔室(5)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的微`機械構(gòu)件(100)，其特征在于，在電絕緣地實施的格柵結(jié)構(gòu)(6)上方設(shè)置有金屬。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的微機械構(gòu)件(100)，其特征在于，所述第三腔室(5)基本上構(gòu)造在所述微機械構(gòu)件(100)的所述罩晶片(10)中或者基本上構(gòu)造在所述微機械構(gòu)件(100)的所述傳感器晶片(20)中。
11.一種用于制造微機械構(gòu)件(100)的方法，所述方法包括以下步驟: ?在晶片層結(jié)構(gòu)(10，20)中提供兩個腔室(2，3)； ?構(gòu)造具有至所述兩個腔室(I，3 )之一的連接區(qū)域(16 )的第三腔室(5 )，其中，所述第三腔室(5)通到所述構(gòu)件(100)的邊緣區(qū)域中的格柵結(jié)構(gòu)(6)； ?以封閉層(7)封閉所述格柵結(jié)構(gòu)(6)，其中，根據(jù)所述封閉層(7)的沉積工藝調(diào)節(jié)所述腔室(1，3)之一中的壓力。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，在所述第三腔室(5)與所述兩個腔室(1，3)之一之間縮窄地構(gòu)造所述連接區(qū)域(16)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，將所述連接區(qū)域(16)構(gòu)造為基本上橫向的格柵結(jié)構(gòu)或構(gòu)造為通道結(jié)構(gòu)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11至13之一所述的方法，其中，將所述第三腔室(5)的構(gòu)造和封閉構(gòu)造為電覆鍍通孔(14)的絕緣溝道的構(gòu)造和封閉。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至10之一所述的微機械構(gòu)件的應(yīng)用，其中，在第一腔室(I)中設(shè)置有轉(zhuǎn)速傳感器 并且在所述第二腔室(3)中設(shè)置有加速度傳感器。
【文檔編號】B81C1/00GK103787260SQ201310511826
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2013年10月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月26日
【發(fā)明者】J·貢斯卡, J·賴因穆特, K·古切, J·弗萊, H·韋伯 申請人:羅伯特·博世有限公司