本發(fā)明涉及一種用于制造具有罩結(jié)構(gòu)的微機(jī)械元件的方法以及一種用這種方法制造的微機(jī)械元件。

背景技術(shù)：

微機(jī)械傳感器，例如壓力傳感器，為了傳感器感測(cè)而需要從周?chē)h(huán)境通向傳感器元件的介質(zhì)進(jìn)入口。所需的這種介質(zhì)進(jìn)入口通常通過(guò)對(duì)罩進(jìn)行穿孔來(lái)實(shí)現(xiàn)，該罩為了保護(hù)傳感器元件而布置在傳感器上方。

當(dāng)使用很大的穿孔時(shí)，在使用傳感器時(shí)存在灰塵和水侵入的危險(xiǎn)，使得在有些情況下威脅到傳感器參量的符合規(guī)定的感測(cè)。此時(shí)可以產(chǎn)生用于介質(zhì)通過(guò)的很小的開(kāi)口來(lái)提供幫助。但這種小開(kāi)口一般通過(guò)微機(jī)械蝕刻方法來(lái)產(chǎn)生，當(dāng)在封裝后產(chǎn)生這些開(kāi)口時(shí)存在這樣的危險(xiǎn)：傳感器元件受到為此所需的蝕刻過(guò)程的損害。然而在封裝前產(chǎn)生這些小開(kāi)口也不容易實(shí)現(xiàn)，因?yàn)榘惭b時(shí)的操作和隨后的模制過(guò)程在封裝時(shí)可能使罩中的如此產(chǎn)生的精密結(jié)構(gòu)被損害并從而不可用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明，提出一種解決方案，產(chǎn)生具有多個(gè)小開(kāi)口的罩，但在該過(guò)程中不出現(xiàn)對(duì)被覆蓋的傳感器元件和/或介質(zhì)進(jìn)入口的損害。

根據(jù)本發(fā)明，提出一種用于制造微機(jī)械元件的方法以及用此方法制造的微機(jī)械元件。在此，所述微機(jī)械元件具有傳感器襯底和安裝在傳感器襯底上的罩。為了產(chǎn)生該罩，在罩襯底中在正面的表面上的一個(gè)被限制的區(qū)域中加工多個(gè)開(kāi)口，例如呈微孔的形式(直徑幾個(gè)微米)。然而在產(chǎn)生這些開(kāi)口時(shí)應(yīng)注意，這些開(kāi)口在罩襯底內(nèi)終止，即不完全穿過(guò)罩襯底并從而具有較小的深度。接著將如此加工的罩襯底安裝到傳感器襯底上，其中，帶有多個(gè)開(kāi)口的罩襯底正面朝向傳感器襯底取向。最后從罩襯底的背面將罩襯底的一部分去除，例如通過(guò)背面減薄(Rückdünnung)、磨削工藝或者其他適合于此的半導(dǎo)體工藝。通過(guò)從背面去除罩襯底材料，產(chǎn)生通向所述開(kāi)口的進(jìn)入口。

因此，通過(guò)這樣制造，可以產(chǎn)生具有用于介質(zhì)進(jìn)入口的開(kāi)口的傳感器襯底罩，而這些開(kāi)口不會(huì)在安裝過(guò)程中被損害或堵塞。此外，通過(guò)起初封閉的開(kāi)口可以在制造過(guò)程中保護(hù)被罩蓋住的、處于傳感器襯底上的傳感器結(jié)構(gòu)。

該方法使得尤其在模制過(guò)程中(罩和傳感器襯底首先在模制過(guò)程中模制成型)具有更高的制造安全性，其方式是，既不會(huì)損害被蓋住的傳感器元件，也不會(huì)使孔封閉。

此外，后續(xù)的對(duì)罩襯底背面的背面減薄或者磨削使得能夠產(chǎn)生非常薄的罩。

在本發(fā)明的擴(kuò)展方案中可設(shè)置為，在被限制的區(qū)域中(在該區(qū)域中產(chǎn)生所述多個(gè)開(kāi)口)首先通過(guò)分離出罩襯底材料而產(chǎn)生凹槽。這樣具有的優(yōu)點(diǎn)是，所述開(kāi)口相對(duì)于一個(gè)框架略微向后縮回。這樣的構(gòu)型在加工過(guò)程中是有優(yōu)點(diǎn)的，其方式是，由于所述開(kāi)口而脆弱的、被限制的區(qū)域受到保護(hù)，避免與傳感器襯底直接機(jī)械接觸。此外可以通過(guò)突出的框架而在罩和傳感器襯底之間產(chǎn)生一個(gè)空腔。開(kāi)口和傳感器襯底之間的該空腔或者說(shuō)間距也可被利用，其方式是，直接在傳感器襯底上在空腔內(nèi)部安置元件。

然而這樣的空腔也可以通過(guò)傳感器襯底中的凹槽來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如在產(chǎn)生傳感器結(jié)構(gòu)時(shí)。

尤其有利的是，罩襯底中的被限制的區(qū)域布置于在傳感器襯底中產(chǎn)生的傳感器結(jié)構(gòu)的上方。在此可以例如在傳感器襯底中形成一個(gè)膜片或者一個(gè)可振動(dòng)的組織。

如前面所述，為了將罩襯底安裝到傳感器襯底上，設(shè)置一個(gè)框架，該框架將被限制的區(qū)域框在內(nèi)部。即使沒(méi)有被限制的區(qū)域的凹槽、即凹下，也可以將該框架用于建立與傳感器襯底的連接。這可以例如借助鍵合方法或者粘結(jié)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。

為了產(chǎn)生所述開(kāi)口，使用如蝕刻方法那樣的半導(dǎo)體工藝，例如溝槽蝕刻方法。借助此種方法能夠以可接受的費(fèi)用產(chǎn)生具有直徑極小的開(kāi)口。因?yàn)檫@些開(kāi)口對(duì)于處于其下的傳感器元件應(yīng)起到介質(zhì)進(jìn)入口的作用，因此在選擇合適的直徑時(shí)應(yīng)根據(jù)計(jì)劃用途來(lái)安排。但這些開(kāi)口首先應(yīng)使灰塵、污物和液體例如水保持遠(yuǎn)離傳感器元件而氣態(tài)介質(zhì)可以不受阻地通過(guò)。

通過(guò)使用多個(gè)開(kāi)口，單個(gè)開(kāi)口的堵塞對(duì)于介質(zhì)通過(guò)功能沒(méi)有決定性的影響。

其他的優(yōu)點(diǎn)由下面對(duì)實(shí)施例的說(shuō)明中以及由從屬權(quán)利要求中得知。

附圖說(shuō)明

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的方法，此外

圖2示出各個(gè)方法步驟。

具體實(shí)施方式

為了制造根據(jù)本發(fā)明的元件，在方法步驟120(見(jiàn)圖1)中，在例如由硅組成的罩襯底200(見(jiàn)圖2a)中從正面300限定一個(gè)第一區(qū)域280(見(jiàn)圖2b)，在該區(qū)域中設(shè)置多個(gè)開(kāi)口220。在此，開(kāi)口220的深度這樣協(xié)調(diào)于罩襯底200的厚度，使得所述開(kāi)口220在罩襯底200內(nèi)部終止。此外可以設(shè)置，該被限制的區(qū)域280具有框架230，借助該框架在下一方法步驟160中產(chǎn)生與處于下方的傳感器襯底260的連接。

如此設(shè)置有開(kāi)口220的罩襯底210接下來(lái)在方法步驟160中被安裝到傳感器襯底260上(見(jiàn)圖2c)。為此，框架230用作連接元件，必要時(shí)通過(guò)粘結(jié)劑或鍵合材料250連接。在傳感器襯底240和罩襯底210之間可以在開(kāi)口220的區(qū)域中，即在被限制的區(qū)域280中，設(shè)置空腔260?？涨?60可通過(guò)將罩襯底210與傳感器襯底240借助粘結(jié)劑、鍵合材料250或者插入物分隔開(kāi)來(lái)實(shí)現(xiàn)。然而替換地，也可以在在方法步驟120中產(chǎn)生這些開(kāi)口之前，通過(guò)附加方法步驟100在被限制的區(qū)域280中產(chǎn)生凹槽，使得開(kāi)口220相對(duì)于框架230而言往后縮回。在另一替換方案中可以為了形成空腔260而在傳感器襯底240中在被限制的區(qū)域280對(duì)面產(chǎn)生凹槽。

在接下來(lái)的方法步驟180中，將罩襯底210從其背面310磨削或者說(shuō)從背面減薄。通過(guò)這種材料去除使開(kāi)口朝向背面敞開(kāi)，使得介質(zhì)進(jìn)入口能夠從周?chē)h(huán)境一直通到空腔260和/或通到位于傳感器襯底240中的傳感器元件(見(jiàn)圖2d)。

圖2b僅示出罩襯底210的橫截面，帶有位于其中的開(kāi)口220。然而顯然應(yīng)當(dāng)指出，開(kāi)口220不是只能成一排地產(chǎn)生。取而代之，開(kāi)口220的造型也可以呈陣列形式，即這些開(kāi)口可以在兩個(gè)橫向方向上相互成排地布置。在此，開(kāi)口220不僅可以設(shè)置成一個(gè)幾何圖案，也可以設(shè)置成隨機(jī)生成的圖案。

如前面已經(jīng)提到的那樣，可以在步驟160中附加地在傳感器襯底240中產(chǎn)生傳感器元件或者說(shuō)傳感器結(jié)構(gòu)。適合于此的例如是用于膜片傳感器如壓力傳感器或者氣體傳感器的膜片，或者是可運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)，例如加速度傳感器和/或轉(zhuǎn)速傳感器。在另一設(shè)計(jì)方案中，傳感器襯底240中的傳感器元件也可以從傳感器襯底的表面出發(fā)凹下地設(shè)置。其優(yōu)點(diǎn)是，帶有框架230和開(kāi)口220的罩270不需要其他措施而與傳感器襯底形成空腔260。