微机械压力传感器装置以及相应的制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种微机械压力传感器装置以及相应的制造方法。微机械压力传感器装置包括具有正面(VS)和背面(RS)的ASIC晶片(1)；在所述正面(VS)上形成的再布线装置(1a)，该再布线装置(1a)具有多个印制导线层(LB0，LB1，LB2)以及处在这些印制导线层(LB0，LB1，LB2)之间的绝缘层(I)；在所述多个印制导线层(LB0，LB1，LB2)中的最上面的印制导线层(LB0)上方形成的结构化的绝缘层(6)；在所述绝缘层(6)上形成的微机械功能层(2；2″)，所述微机械功能层(2；2″)在所述绝缘层(6)的槽口(A1；A1″)上方具有能够以压力加载的膜片区域(M；M'；M″)作为第一压力探测电极；在所述最上面的印制导线层(LB0)中、与所述膜片区域(M；M'；M″)隔开间距地在所述槽口(A1；A1″)中形成的第二压力探测电极(7；7″)，所述第二压力探测电极(7；7″)与所述膜片区域(M；M'；M″)电绝缘。所述膜片区域(M；M'；M″)通过一个或多个接触插塞(P1，P2；P1″，P2″)与所述最上面的印制导线层(LB0)电连接，所述接触插塞(P1，P2；P1″，P2″)被引导穿过所述膜片区域(M；M'；M″)且穿过所述绝缘层(6)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种微机械压力传感器装置以及相应的制造方法。
技术介绍
尽管可以使用任意的微机械结构元件，但是本专利技术以及本专利技术要解决的问题仅仅借助硅基底上的结构元件来阐述。用于测量例如加速度、转速、磁场和压力的微机械传感器装置是普遍公知的并且被大规模制造用于汽车领域和消费领域中的不同应用。在消费电子装置的趋势尤其是结构元件的小型化、功能集成以及有效的成本降低。目前，加速度传感器和转速传感器以及加速度传感器和磁场传感器已经被制造为组合式传感器(6d)，此外，存在第一9d模块，其中，分别将3轴的加速度传感器、转速传感器和磁场传感器组合在一个唯一的传感器装置中。反之，压力传感器目前与上述6d模块和9d模块分开开发和制造。对此的主要原因是必需的介质通道，与惯性传感器和磁场传感器相反，压力传感器需要介质通道，所述介质通道使得用于封装压力传感器的耗费和成本明显升高。将压力传感器分开的其他原因是不同的MEMS制造工艺以及不同的分析处理方法。例如，压力传感器经常使用压阻式电阻来分析处理，而惯性传感器优选被电容式地分析处理。但是可预见的是：除了惯性量以外也能够测量压力的传感器装置尤其在消费电子领域是令人感兴趣的功能集成可能性扩展。这类集成的7d模块或在集成3轴磁体传感器时的10d模块可例如用于导航应用(室内导航，In-door-Navigation)。所述功能集成既预示成本降低也预示在应用电路板上更低的空间需求。所谓的垂直集成或混合集成或3D集成的方法是已知的，其中，至少一个MEMS晶片和一个分析处理ASIC晶片通过晶片键合方法互相机械地且电地连接，例如由US 7 250 353 B2或US 7 442 570 B2已知。特别有吸引力的是这种垂直集成方法与硅敷镀通孔(Silizium-Durchkontaktierungen)和倒装芯片技术的组合，由此，外部连接可以作为“裸露晶粒模块(bare die-Modul)”或“芯片级封装”、即没有塑料外封装(Plastikumverpackung)地实现，例如由US 2012/0049299A1或US 2012/0235251A1已知。US 2013/0001710 A1公开用于形成MEMS传感器装置的方法和系统，其中，处理晶片(Handlingwafer)通过介电层键合到MEMS晶片上。在将MEMS晶片结构化以形成微机械传感器装置之后，将CMOS晶片键合到具有所述传感器装置的所述MEMS晶片上。在工艺结束时，如果必要，可以通过蚀刻或背面磨削进一步加工所述处理晶片。
技术实现思路
本专利技术提出一种根据权利要求1的微机械压力传感器装置以及根据权利要求8的相应的制造方法。优选的扩展方案是各个从属权利要求的主题。本专利技术的优点本专利技术的构思在于：将构成用于微机械功能层的初始点的晶片通过绝缘层与ASIC晶片、优选与CMOS晶片电绝缘地连接，其中，以后通过一个或多个导电的接触插塞实现到所述ASIC晶片的最上面的印制导线层的电连接。在为形成微机械功能层而将晶片薄化(Abdünnen)之后，在功能层中形成膜片区域作为第一压力探测电极，其中，在所述膜片区域下方在所述最上面的印制导线层中形成第二压力探测电极。这样形成的微机械压力传感器装置可以加罩地或不加罩地使用。有利地可能的是：除了所述微机械压力传感器装置以外在所述微机械功能层中还集成有一个或多个另外的微机械传感器装置。例如可能的是：在所述微机械功能层中附加于所述微机械压力传感器装置还设置有微机械惯性传感器装置。在此，仅仅需要在所述罩中设置有用于微机械压力传感器装置的压力通道。根据一种优选的扩展方案，设置有第一接触插塞，该第一接触插塞形成环绕的环。这有利于改善所述膜片区域的气密性。根据另一种优选的扩展方案，将罩晶片(Kappenwafer)键合到所述微机械功能层上，该罩晶片具有通向所述膜片区域的压力通道。这样能够在不影响功能性的情况下实现保护。根据另一种优选的扩展方案，将罩晶片键合到所述最上面的印制导线层上，该罩晶片具有通向所述膜片区域的压力通道。这样能够实现保护，其中，键合工艺是简化的。根据另一种优选的扩展方案，所述膜片区域具有所述微机械功能层的薄化区域。这样能够在更厚的功能层的情况下提高敏感度。根据另一种优选的扩展方案，在所述微机械功能层上方，在所述膜片区域之外形成键合球(Bondkugeln)，这些键合球通过一个或多个第二接触插塞与所述最上面的印制导线层电连接，这些第二接触插塞被引导穿过所述微机械功能层和穿过所述绝缘层。这样能够实现简单的正面组装可能性。根据另一种优选的扩展方案，在去除了所述微机械功能层的区域中，在所述绝缘层上方形成键合球，这些键合球通过过孔(Via)与所述最上面的印制导线层电连接。这样能够实现具有更小的组装高度的简单的正面组装可能性。附图说明以下借助实施方式参照附图阐述本专利技术的其他特征和优点。附图示出：图1a)-h)示出用于阐述根据本专利技术的第一实施方式的微机械压力传感器装置以及相应的制造方法的示意性横截面图；图2a)、b)示出用于阐述根据本专利技术的第二实施方式的微机械压力传感器装置以及相应的制造方法的示意性横截面图；图3a)、b)示出用于阐述根据本专利技术的第三实施方式的微机械压力传感器装置以及相应的制造方法的示意性横截面图；图4示出用于阐述根据本专利技术的第四实施方式的微机械压力传感器装置以及相应的制造方法的示意性横截面图；图5示出用于阐述根据本专利技术的第五实施方式的微机械压力传感器装置以及相应的制造方法的示意性横截面图；图6示出用于阐述根据本专利技术的第六实施方式的微机械压力传感器装置以及相应的制造方法的示意性横截面图；图7示出用于阐述根据本专利技术的第七实施方式的微机械压力传感器装置以及相应的制造方法的示意性横截面图；图8示出用于阐述根据本专利技术的第八实施方式的微机械压力传感器装置以及相应的制造方法的示意性横截面图。具体实施方式在附图中，相同的附图标记表示相同的或功能相同的元件。图1a)-h)示出根据本专利技术的第一实施方式的微机械压力传感器装置以及相应的制造方法的示意性横截面图。在图1a)中，附图标记1表示具有多个CMOS电路100的CMOS晶片，这些CMOS电路例如包括用于要形成的微机械压力传感器装置的分析处理电路。所述CMOS晶片具有正面VS和背面RS。在CMOS晶片1的正面VS上形成再布线装置1a，该再布线装置1a具有多个印制导线层LB0、LB1、LB2以及处在这些印制导线层LB0、LB1、LB2之间的绝缘层I。为了简化示图，未单独示出嵌入有印制导线层LB0、LB1、LB2的绝缘层I。印制导线层LB0、LB1、LB2的印制导线区段通过可导电的过孔(Vias)K互相电连接。在最上面的印制导线层LB0上方设置有结构化的绝缘层6，优选氧化层或者由氧化层和/或氮化层组成的堆叠。根据图1a)，在绝缘层6中形成槽口A1和A2，最上面的印制导线层LB0在所述槽口A1和A2中露出。也设置有接触孔L1、L2、L3，在这些接触孔L1、L2、L3中以后能够形成接触插塞。当然也能够在更靠后的工艺阶段才形成最后提到的接触孔L1、L2、L3。与最下面的印制导线层LB2电连接的敷镀通孔15从正面VS出发延伸到CMOS晶片1的内部中，以后通过背面磨削使该本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微机械压力传感器装置，具有：具有正面(VS)和背面(RS)的ASIC晶片(1)；在所述正面(VS)上形成的再布线装置(1a)，该再布线装置(1a)具有多个印制导线层(LB0，LB1，LB2)以及处在这些印制导线层(LB0，LB1，LB2)之间的绝缘层(I)；在所述多个印制导线层(LB0，LB1，LB2)中的最上面的印制导线层(LB0)上方形成的结构化的绝缘层(6)；在所述绝缘层(6)上形成的微机械功能层(2；2″)，所述微机械功能层(2；2″)在所述绝缘层(6)的槽口(A1；A1″)上方具有能够以压力加载的膜片区域(M；M′；M″)作为第一压力探测电极；在所述最上面的印制导线层(LB0)中、与所述膜片区域(M；M′；M″)隔开间距地在所述槽口(A1；A1″)中形成的第二压力探测电极(7；7″)，所述第二压力探测电极(7；7″)与所述膜片区域(M；M′；M″)电绝缘；其中，所述膜片区域(M；M′；M″)通过一个或多个接触插塞(P1，P2；P1″，P2″)与所述最上面的印制导线层(LB0)电连接，所述接触插塞(P1，P2；P1″，P2″)被引导穿过所述膜片区域(M；M′；M″)并且穿过所述绝缘层(6)。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.14 DE 102014200507.81.一种微机械压力传感器装置，具有：具有正面(VS)和背面(RS)的ASIC晶片(1)；在所述正面(VS)上形成的再布线装置(1a)，该再布线装置(1a)具有多个印制导线层(LB0，LB1，LB2)以及处在这些印制导线层(LB0，LB1，LB2)之间的绝缘层(I)；在所述多个印制导线层(LB0，LB1，LB2)中的最上面的印制导线层(LB0)上方形成的结构化的绝缘层(6)；在所述绝缘层(6)上形成的微机械功能层(2；2″)，所述微机械功能层(2；2″)在所述绝缘层(6)的槽口(A1；A1″)上方具有能够以压力加载的膜片区域(M；M′；M″)作为第一压力探测电极；在所述最上面的印制导线层(LB0)中、与所述膜片区域(M；M′；M″)隔开间距地在所述槽口(A1；A1″)中形成的第二压力探测电极(7；7″)，所述第二压力探测电极(7；7″)与所述膜片区域(M；M′；M″)电绝缘；其中，所述膜片区域(M；M′；M″)通过一个或多个接触插塞(P1，P2；P1″，P2″)与所述最上面的印制导线层(LB0)电连接，所述接触插塞(P1，P2；P1″，P2″)被引导穿过所述膜片区域(M；M′；M″)并且穿过所述绝缘层(6)。2.根据权利要求1所述的微机械压力传感器装置，其中，设置有第一接触插塞(P1，P2；P1″，P2″)，所述第一接触插塞(P1，P2；P1″，P2″)形成环绕的环。3.根据权利要求1或2所述的微机械压力传感器装置，其中，在所述微机械功能层(2)上键合有罩晶片(3)，该罩晶片(3)具有通向所述膜片区域(M；M′；M″)的压力进入通道(3a)。4.根据权利要求1或2所述的微机械压力传感器装置，其中，在所述最上面的印制导线层(LB0)上键合有罩晶片(3′；3″)，所述罩晶片(3′；3″)具有通向所述膜片区域(M；M′)的压力进入通道(3a′；3a″；3a″，3c)。5.根据以上权利要求中任一项所述的微机械压力传感器装置，其中，所述膜片区域(M′)具有所述微机械功能层(2；2″)的薄化区域(D)。6.根据权利要求1或2所述的微机械压力传感器装置，其中，在所述微机械功能层(2″)上方，在所述膜片区域(M″)之外形成键合球(K1″，K2″)，所述键合球(K1″，K2″)通过一个或多个接触插塞(P3″，P4″)与所述最上面的印制导线层(LB0)电连接，所述接触插塞(P3″，P4″)被引导穿过微机械功能层(2″)并且穿过所述绝缘层(6″)。7.根据权利要求1或2所述的微机械压力传感器装置，其中，在去除了所述微机械功能层(2″)的区域中，在所述绝缘层(6)上方形成键合球(K1″，K2″)，所述键合球(K1″，K2″)通过过孔(K′)与所述最上面的印制导线层(LB0)电连接。8.一种用于微机械压力传感器装置的制造方法，包括以下步骤：提供具有正面(VS)和背面(RS)的ASIC晶片(1)；在所述正面(V...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·克拉森，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE