微机械压力传感器装置以及相应的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及微机械压力传感器装置以及相应的制造方法。
【背景技术】
[0002]虽然也可应用任意的微机械构件，但是根据基于硅的构件阐述本发明和本发明所基于的问题。
[0003]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已知的并且以批量生产制造用于车辆领域和消费领域中的不同应用。消费电子中的趋势尤其是构件的微型化、功能集成和有效的成本降低。
[0004]现今，加速度与转速传感器和同样加速度与磁场传感器已经制造为组合传感器(6d)，此外存在第一 9d模块，其中在一个唯一的传感器装置中分别组合三轴的加速度传感器、转速传感器和磁场传感器。
[0005]与此相反，压力传感器现今与以上所述的6d模块和9d模块分开开发和生产。其重要原因是需要的介质进入(Medienzugang)，压力传感器与惯性传感器和磁场传感器相比需要所述介质进入，并且所述介质进入显著增加封装压力传感器的开销和成本。分离压力传感器的其他原因是不同的MEMS生产工艺以及不同的分析处理方法。例如，压力传感器经常利用压阻电阻来分析处理，与此相反优选容性地分析处理惯性传感器。
[0006]但可看出的是，除惯性参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中体现用于功能集成的可能性的令人感兴趣的扩展。这种集成的7d模块或在集成3轴磁场传感器时的1d模块例如可以用于导航应用(室内导航)。功能集成不仅允许成本降低而且允许应用印制电路板上的降低的空间需求。
[0007]由DE 10 011 545 Al和US /0256282 Al已知具有压力传感器和惯性传感器的微机械组合构件。所有这些构件共同的是容性的分析处理原理的使用，其中施加压力的膜片隆起并且用作可移动的电极面。在其上方或在其下方间隔开地存在平面的固定电极作为对应电极。在所述布置中，膜片隆起在中央膜片区域中高并且向外显著降低，以便最终在膜片区域的边缘处变成O。因此，当分析处理在膜片面上积分的电容变化时，边缘区域中的基本膜片区域几乎不为信号幅度做贡献，而具有大的偏移(Auslenkung)的中央膜片区域构成整个面的仅仅一小部分。
[0008]例如由US 7 250 353 B2或US 7 442 570 B2已知所谓的垂直集成或混合集成或3D集成的方法，其中至少一个MEMS晶片和分析处理ASIC晶片通过晶片键合方法机械地并且电地相互连接。结合硅贯通接触和倒装芯片技术的所述垂直集成方法是特别有吸引力的，由此外部接通可以实现为“bare die-Modul (裸芯片模块)”或“chipscale package (芯片尺寸封装)”、即没有塑料封装，例如由US /0049299 Al或者US/0235251 Al已知的那样。
[0009]US /0001710 Al公开了用于构造MEMS传感器装置的方法和系统，其中处理晶片通过介质层键合在MEMS晶片上。在结构化MEMS晶片以便构造微机械传感器装置之后，借助传感器装置将CMOS晶片键合到MEMS晶片上。在工艺结束时，如果需要，则可以通过蚀刻或背侧磨削(RUckschleifen)进一步加工该处理晶片。
【发明内容】
[0010]本发明实现一种根据权利要求1所述的微机械压力传感器装置和一种根据权利要求14所述的相应的制造方法。
[0011]相应的从属权利要求的主题是优选的扩展方案。
[0012]本发明的优点
[0013]根据本发明的微机械压力传感器装置和相应的制造方法实现容性压力传感器装置的更高的信号灵敏度。所述制造方法能够实现在同一芯片上同时制造容性的加速度传感器、转速传感器和/或磁场传感器并且因此实现7D集成或1D集成。
[0014]本发明的核心是可偏移的平面的压力探测电极的布置，所述压力探测电极通过塞状或销状的连接区域与弹性可偏移的膜片区域连接。因此，可偏转的压力探测电极能够近似点状地悬挂并且因此可完全随膜片区域偏移。
[0015]通过可偏移的压力探测电极在可移动的膜片区域的中央的悬挂，膜片区域将其最大偏移振幅传递到整个平面的可偏移的压力探测电极上。由此得到与膜片区域自身用作可移动的压力探测电极的布置相比大得多的信号幅度(Signalhub)(通常大因数3以上)。
[0016]替代与已知的布置相比增大信号灵敏度以外，通过本发明可以显著减小膜片区域的空间需求，即实现更高的集成化。
[0017]根据一种优选的扩展方案，在膜片区域上在中央构造有塞状的连接区域，使得第一压力探测电极可基本非倾斜地偏移。因此，能够实现最大的信号幅度。
[0018]根据另一种优选的扩展方案，膜片区域构造在第三微机械功能层中，所述第三微机械功能层构造在第一微机械功能层下方在MEMS晶片的正侧上方。因此，能够实现通过第三微机械功能层的电连接。
[0019]根据另一种优选的扩展方案，可偏移的第一压力探测电极构造在第一微机械功能层中，其中固定的第二压力探测电极构造在第二微机械功能层中。
[0020]根据另一种优选的扩展方案，可偏移的第一压力探测电极构造在第二微机械功能层中，其中固定的第二压力探测电极构造在第一微机械功能层中。
[0021]根据另一种优选的扩展方案，可偏移的第一压力探测电极构造在第二微机械功能层中，其中固定的第二压力探测电极构造在封盖装置中，所述封盖装置键合在MEMS晶片上。可非常容易制造这种结构。
[0022]根据另一种优选的扩展方案，非中央地在膜片区域上构造塞状的连接区域，从而第一压力探测电极可倾斜地偏移，其中与可偏移的第一压力探测电极相对置地间隔开地构造两个相互电绝缘的固定的第二压力探测电极，第一压力探测电极可相对于所述第二压力探测电极不同地偏移。因此，能够制造差分布置。
[0023]根据另一种优选的扩展方案，可偏移的第一压力探测电极构造在第一微机械功能层中，其中固定的第二压力探测电极构造在第二微机械功能层中，其中在第三微机械功能层中构造另一个固定的第二压力探测电极，所述第三微机械功能层构造在第一微机械功能层下方在MEMS晶片的正侧的上方。因此，能够制造替代的差分布置。
[0024]根据另一种优选的扩展方案，可偏移的第一压力探测电极通过构造在所属的微机械功能层中的弹簧装置电连接。因此，可以独立地电连接可偏移的第一压力探测电极。
[0025]根据另一种优选的扩展方案，设有封盖装置，所述封盖装置键合到第二微机械功能层上以封闭具有所包含的预先确定的压力的空腔。因此，可以调节任意的参考压力。
[0026]根据另一种优选的扩展方案，封盖装置是分析处理晶片。这导致非常紧凑的布置。
[0027]根据另一种优选的扩展方案，进入开口是MEMS晶片中的贯通开口，通过所述贯通开口膜片区域可从背侧施加压力。
[0028]根据另一种优选的扩展方案，进入开口是MEMS晶片的正侧上的侧面进入开口。
【附图说明】
[0029]以下根据实施方式参考附图阐述本发明的其他特征和优点。
[0030]附图示出:
[0031]图la)，b):用于阐述根据本发明的第一实施方式的微机械压力传感器装置和相应的制造方法的示意性横截面视图；
[0032]图2:用于阐述根据本发明的第二实施方式的微机械压力传感器装置和相应的制造方法的示意性横截面视图；
[0033]图3a)，b):用于阐述根据本发明的第三实施方式的微机械压力传感器装置和相应的制造方法的示意性横截面视图；
[0034]图4:用于阐述根据本发明的第四实施方式的微机械压力传感器装置和相应的制造方法的示意性横截面视图；
[0035]图5a)，b):用于阐述根据本发明的第五实施方式的微机械压力传感器装置和相应的制造方法的示意性横截面视图；
[0036]图6a)，b):用于阐述根据本发明的第六实施方式的微机械压力传感器装置和相应的制造方法的示意性横截面视图；
[0037]图7:用于阐述根据本发明的第七实施方式的微机械压力传感器装置和相应的制造方法的示意性横截面视图；
[0038]图8:用于阐述根据本发明的第八实施方式的微机械压力传感器装置和相应的制造方法的示意性横截面视图；
[0039]图9:用于阐述根据本发明的第九实施方式的微机械压力传感器装置和相应的制造方法的示意性横截面视图；
[0040]图10:用于阐述根据本发明的第十实施方式的微机械压力传感器装置和相应的制造方法的示意性横截面视图；
[0041]图11:用于阐述根据本发明的第十一实施方式的微机械压力传感器装置和相应的制造方法的示意性横截面视图。
【具体实施方式】
[0042]在附图中，相同的参考标记表示相同或者功能相同的元素。
[0043]图la)、b)是用于阐述根据本发明的第一实施方式的微机械压力传感器装置和相应的制造方法的示意性横截面视图。
[0044]在图la)、b)中，参考标记I表示由硅构成的MEMS晶片，其具有正侧VS和背侧RS。在MEMS晶片I的正侧VS上施加强烈掺杂的覆盖层22，在所述覆盖层上从背侧RS进行的用于形成进入开口 24—一以下也称作贯通开口的KOH蚀刻步骤(Κ0Η:氢氧化钾)停止。因此能够实现从背侧RS暴露具有覆盖层22的厚度的膜片区域26。
[0045]从正侧VS，借助表面微机械的标准方法结构化以及暴露分别由硅制造的第一微机械功能层40和第二微机械功能层50。在覆盖层22和第一微机械功能层40之间设有例如由二氧化硅构成的第一绝缘层3a。在第一微机械功能层40和第二微机械功能层50之间设有例如同样由二氧化硅构成的第二绝缘层3b。
[0046]在针对硅的各向异性蚀刻过程和针对二氧化硅的各向同性的蚀刻过程中，其中在后者中蚀刻介质扩散经过蚀刻通道L，能够在第一微机械功能层40中形成可偏移的第一压力探测电极44而在第二微机械功能层50中形成固定的第二压力探测电极52。
[0047]可偏移的第一压力探测电极通过由二氧化硅构成的第一绝缘层3a的塞状或销状的连接区域38与膜片区域26的中央电绝缘地连接。通过弹簧装置45实现可偏移的第一压力探测电极44的电连接，所述弹簧装置是相对较软的并且尤其允许在z方向上一一即垂直于芯片层面的偏移。
[0048]固定的第二压力探测电极通过固定区域51与第一微机械功能层40连接并且由此也能够电接通。
[0049]在具有在膜片区域26上方可偏移的第一压力探测电极44和固定的第二压力探测电极52的压力探测电极结构上方，借助盖晶片70构成封盖，所述盖晶片通过键合区域60严密密封地施加在第二微机械功能层50上。
[0050]通过在经封盖的区域之外与第一微机械功能层40连接的示例性的连接区域A，能够借助探测电极结构向外引导来自通过封盖形成的空腔K的电信号。
[0051]通过这种布置能够实现膜片区域26通过外部压力P引起的偏移的容性分析处理，如在图1b)中示出的那样，其中膜片区域26的最大偏移传递到可偏移的第一压力探测电极44的整个面上，而后者不倾斜。因此，信号幅度明显大于在如已知方法中那样将膜片区域直接用作可偏移的第一压力探测电极时的信号幅度。
[0052]用于在图la)、b)中示出的第一实施方式的制造方法设置仅仅由微机械学已知的以下步骤:尤其在MEMS晶片I的正侧VS上沉积覆盖层22，沉积、结构化以及暴露由二氧化硅构成的绝缘层3a、3b和微机械功能层40、50以制造压力探测电极结构。键合盖晶片60、从MEMS晶片I的背侧RS进行KOH蚀刻以形成贯通开口 24、暴露连接区域A以及开槽盖侧面以暴露连接区域A同样也是标准过程。
[0053]图2是用于阐述根据本发明的第二实施方式的微机械压力传感器装置和相应的制造方法的示意性横截面视图。
[0054]在第二实施方式中，与以上所描述的第一实施方式不同地，设有由硅构成的第三微机械功能层80，所述第三微机械功能层通过由二氧化硅构成的第三绝缘层3c与MEMS晶片I的正侧VS电脱耦。在所述实施方式中，膜片区域86构造在第三微机械功能层80中。在所述情形中，通过各向异性的开槽工艺和随后的氧化物蚀刻步骤实现暴露膜片区域86以及从MEMS晶片I的背侧RS形成贯通开口 24’，在所述氧化物蚀刻步骤中在膜片区域86中去除由氧化物构成的第三绝缘层。二氧化硅和硅具有不同的内应力和不同的热膨胀系数。通过二氧化硅的去除，使膜片区域86根据温度的不期望的变形保持得较低，这引起压力传感器装置的偏置和灵敏度的温度稳定的值。
[0055]在第二实施方式中，通过由第一绝缘层3a的二氧化硅构成的塞状的窄的连接区域38实现膜片区域86与可偏移的第一压力探测电极44的连接。
[0056]图3a)、b)是用于阐述根据本发明的第三实施方式的微机械压力传感器装置和相应的制造方法的示意性横截面视图。
[0057]第三实施方式考虑:由于二氧化硅和硅之间所说明的热失配，第一和第二实施方式的塞状的连接区域在压力传感器装置的温度稳定性方面示出一定的风险。此外，在前两种实施方式中，由二氧化硅构成的塞状的连接区域的大小通过时间控制的蚀刻方法、优选借助气体状HF的蚀刻来确定，所述蚀刻方法经受一定的制造离散。因此，在前两种实施方式中，由氧化物构成的连接区域的面积和由此造成的膜片区域的柔性经受一定的波动。
[0058]在第三实施方式中，与第二实施方式不同地，由第一微机械功能层40的硅制造塞状的连接区域48，这在沉积第一微机械功能层40之前能够简单地通过第一绝缘层3a的相应开口实现。
[0059]通过由硅构成的这种塞状的连接区域，不仅消除热失配的风险而且也消除通过弹簧装置45的电连接的必要性。因此，在这种情形中，可偏移的第一压力探测电极44通过由硅构成的塞状的连接区域48与膜片区域86中的第三微机械功能层80电连接。
[0060]图3b)示出在施加外部压力P时的已偏移的状态。
[0061]图4是用于阐述根据本发明的第四实施方式的微机械压力传感器装置和相应的制造方法的示意性横截面视图。
[0062]在第四实施方式中，与第三实施方式不同地，可偏移的第一压力探测电极52’构造在第二微机械功能层50中，而固定的第二压力探测电极44’构造在第一微机械功能层40中。
[0063]通过塞状的连接区域48、57实现由硅构成的第三微机械功能层80的膜片区域86与第二微机械功能层50中的可偏移的第一压力探测电极52’的连接，所述连接区域通过开口 O构造在第一微机械功能层40的固定的第二压力探测电极中。塞状的连接区域48、57具有由第一微机械功能层40的硅构成的第一部分区域48和由第二微机械功能层50的硅构成的第二部分区域57。塞状的连接区域48、57的分级的形状基于:为了考虑第二绝缘层3b的蚀刻工艺中的公差，必须在下方的部分区域48中设置一定的预留量(Vorhalt)。
[0064]以上所描述的第一至第四实施方式具有单个有效电容。高敏感的容性分析处理方法通常基于所谓的差分分析处理方法，在所述差分分析处理方法中分析处理原来相同的电容之间的电容差。特别优选地，在这些方法中第一电容的信号在如同第二电容的信号变小的范围内变大。在一种略微更简单的布置中，参考电容保持恒定，而真正的感测电容变化。优选地，在后一种情形中，参考电容同样设置在MEMS晶片I上，因为然后可由技术决定地实现有效电容和参考电容之间的特别良好的匹配。与此相反，在使用附加的ASIC芯中的参考电容的情况下，有效电容和参考电容可以相互独立地变化，因为两个构件相互独立地制造并且因此经受不同的工艺波动。
[0065]因此可能有利的是，在以上所描述的第一至第四实施方式中，除可偏移的第一压力探测电极以外施加具有相同电容的、但不可移动的(在附图中未示出的)另一电极作为参考电容。由此，这例如可以实现在MEMS晶片I的正侧上构造相同的第二电容器装置，在所述第二电容器装置中然而从背侧RS没有施加压力传感器膜片。
[0066]图5a)、b)是用于阐述根据本发明的第五实施方式的微机械压力传感器装置和相应的制造方法的示意性横截面视图。
[0067]在第五实施方式中示出可能的差分信号分析处理的另一种形式。在此与第三实施方式不同地，不在膜片区域86的中央而是非中央地通过由第一微机械功能层40的硅构成的塞状的连接区域48实现可偏移的第一压力探测电极44”的连接。此外，在所述实施方式中，设有两个电相互分离的固定的第二压力探测电极52a、52b，它们通过相应的固定部51a或51b与第一微机械功能层40连接。
[0068]如在图5b中示出的那样，在膜片86偏移时由于所施加的外部压力P可偏移的第一压力探测电极44”相对于MEMS晶片I的法线倾斜。通过所述倾斜，第一个固定的第二压力探测电极52a的区域中的电容变小，而第二个固定的第二压力探测电极52b的区域中的电容变大。因此，能够实现两个有效电极区域的差分分析处理。当然同样能够实现，取代单个没有在中央设置的可偏移的第一压力探测电极44”，在膜片区域86上非中央地在不同位置设置多个可偏移的第一压力探测电极，以便最优地充分利用膜片区域86的全部面积。
[0069]图6a)、b)是用于阐述根据本发明的第六实施方式的微机械压力传感器装置和相应的制造方法的示意性横截面视图。
[0070]在第六实施方式中，设有由硅构成的附加的第四微机械功能层90，其通过由二氧化硅构成的第四绝缘层3d与第三微机械功能层80分离并且通过由二氧化硅构成的第三绝缘层3c与MEMS晶片I的正侧VS分离。
[0071]在所述实施方式中，与第二实施方式类似地，从第四微机械功能层90结构化膜片区域86。
[0072]在第六实施方式中，第一个固定的第二压力探测电极52设置在可偏移的第一压力探测电极44上方。
[0073]在第三微机械功能层80中，与第四实施方式类似地，设有第二个固定的第二压力探测电极44”’，其具有开口 O，塞状的连接区域38、38a、39穿过所述开口，所述塞状的连接区域使膜片区域86与可偏移的第一压力探测电极44连接。在所述实施方式中，塞状的连接区域38、38a、39具有三个部分区域并且同样由工艺决定地分级。
[0074]第一部分区域38由第四绝缘层3d的二氧化硅构成。第二部分区域38a由第三微机械功能层80的硅构成，而第三部分区域39由第一微机械功能层40的硅构成。
[0075]在所述第六实施方式中，也通过不妨碍z方向上的偏移的软的弹簧装置45实现可偏移的第一压力探测电极44的电连接。
[0076]这种布置的优点在于，固定的第二压力探测电极52、44”’不仅可以构造在可偏移的第一压力探测电极44上方而且可以构造在可偏移的第一压力探测电极44下方。因此，能够在无需用于在MEMS晶片I或在(没有示出的)ASIC晶片中实现参考电容的另外的面积耗费的情况下实现电容信号的差分分析处理。
[0077]图6b)示出在施加外部压力P时的已偏移的状态，其在此也非倾斜地实现，因为塞状的连接区域38、39a、39设置在膜片区域86的中央。
[0078]图7是用于阐述根据本发明的第七实施方式的微机械压力传感器装置和相应的制造方法的示意性横截面视图。
[0079]在第七实施方式中，取代在第六实施方式中由氧化物构成的部分区域38，构造有单纯由硅构成的塞状的连接区域39a，所述连接区域在所述实施方式中由第一微机械功能层40和第三微机械功能层80的硅构成。在此没有示出由工艺决定的分级。
[0080]然而，在第七实施方式中必须考虑，膜片区域86相对于下方的固定的第二压力探测电极44”’产生用于可偏移的第一压力探测电极44的反向信号。这例如可以通过氧化物层3a至d的厚度的适当选择和/或压力探测电极44、44”’的面积的适当选择来考虑。
[0081]因为膜片区域86与可偏移的第一压力探测电极44电绝缘，所以在第六实施方式中不出现所述问题。
[0082]图8是用于阐述根据本发明的第八实施方式的微机械压力传感器装置和相应的制造方法的示意性横截面视图。
[0083]第八实施方式示出第三实施方式在具有随后装配的封盖方面的变型方案。
[0084]取代第三实施方式的盖晶片70，在所述实施方式中考虑用于封盖的分析处理晶片la、优选CMOS晶片，其具有多个集成CMOS电路100。在分析处理晶片Ia的正侧VA上设有再布线装置U，所述分析处理晶片包括多个印制导线层LE，它们通过其间的过孔V相互连接。印制导线层LE嵌入多个绝缘层中，所述多个绝缘层为了简化称作单个绝缘层I。
[0085]分析处理晶片Ia通过再布线装置借助键合连接60a键合到第二微机械功能层50上，以便由此一方面构成用于实现空腔K的封盖而另一方面通过再布线装置U在所期望的位置处实现电接通。
[0086]电信号能够通过从印制导线层LE延伸至分析处理晶片Ia的背侧RA的贯通接触装置DK穿过分析处理晶片la，从而能够实现在分析处理晶片Ia的背侧RA上的装配。
[0087]为了装配，在分析处理晶片Ia上设有背侧绝缘层I’，连接盘P1’、P2’嵌入所述背侧绝缘层中。所述连接盘Ρ1’、Ρ2’例如能够通过焊球L1、L2与承载衬底110的相应连接盘P1、P2连接。
[0088]键合连接60a例如可以是共晶铝锗键合连接，其中再布线装置的最上方的印制导线层LE由铝构成，而在第二微机械功能层50上设有锗。
[0089]这种键合连接60a是导电的，以便电信号从第二微机械功能层50通过再布线装置U传导到分析处理晶片Ia中。
[0090]所述第八实施方式的优点同样在于非常紧凑的结构、MEMS和ASIC的低成本装配以及用于压力传感器装置的自动存在的介质进入。
[0091]当然，第一至第七实施方式的全部其他实施方式也与由垂直集成和芯片尺寸封装的所述组合兼容。
[0092]图9是用于阐述根据本发明的第九实施方式的微机械压力传感器装置和相应的制造方法的示意性横截面视图。
[0093]在第九实施方式中，封盖和装配相应于第八实施方式，然而在此在第一微机械功能层40中构造膜片区域86并且在第二微机械功能层50中构造可偏移的第一压力探测电极52”。在再布线装置U的最上方的印制导线层LE中构造有固定的第二压力探测电极L0。这种布置的优点在于MEMS工艺的简单和与此相关联的低制造成本，因为在此仅须使用两个由娃构成的微机械功能层40、50。
[0094]然而，在这种布置中可能出现增大的应力灵敏度，因为应用印制电路板的弯曲直接导致固定的压力探测电极LO的变形，而在第八实施方式中这样的应力通过键合框60a截获。此外，可偏移的压力探测电极和固定的压力探测电极LO之间的有用缝隙经受更大的制造公差，因为其通过键合工艺限定而不通过层沉积限定。
[0095]图10是用于阐述根据本发明的第十实施方式的微机械压力传感器装置和相应的制造方法的示意性横截面视图。
[0096]在第十实施方式中，出发点同样是第三实施方式，其中附加地设有从正侧VS至背侧RS穿过MEMS晶片I的贯通接触部DK’。贯通接触部DK’与由硅构成的第三微机械功能层80连接并且因此适合将传感器信号引导至背侧RS。在背侧RS上设有背侧绝缘层IR，在所述背侧绝缘层中嵌入连接盘Pla、Plb，在所述连接盘上设有焊球Lla、Llb。如在图10中示出的那样，第十实施方式因此同样能够键合到承载衬底110上，例如在图9中示出的那样。
[0097]图11是用于阐述根据本发明的第十一实施方式的微机械压力传感器装置和相应的制造方法的示意性横截面视图。
[0098]第^^一实施方式组合第九和第十实施方式。在此，使用分析处理晶片Ia来封盖，所述分析处理晶片Ia然而不具有贯通接触部。
[0099]如在第十实施方式中的那样，在MEMS晶片I中设有贯通接触部DK’，在所述MEMS晶片的背侧上设置绝缘层IR，所述绝缘层具有嵌入的连接盘Pla、Plb和在所述连接盘上施加的焊球Lla、Llb。
[0100]在压力传感器装置的功能方面，第十一实施方式与第三实施方式类似。
[0101]替代MEMS晶片中从背侧RS的贯通开口 24、24’，也可以通过侧面的进入开口实现压力进入。在此，例如在MEMS晶片的正侧VS上施加侧面的蚀刻通道，所述蚀刻通道建立从芯片外缘至压力传感器膜片的透气连接。所述通道或者可以施加在MEMS晶片的正侧VS上的硅中和/或施加在MEMS晶片和压力传感器膜片之间的氧化层中。在此没有单独示出。
[0102]尽管已借助优选的实施例描述本发明，但本发明不局限于此。特别地，所描述的材料和拓扑是仅仅示例性的并且不局限于所阐述的示例。
[0103]容性的压力传感器装置的根据本发明的所有实现方式共同的是，在微机械功能层中除压力传感器装置以外也能够非常容易地实现惯性传感器装置，即能够实现7D构件或1D构件。特别地，使用第一和第二微机械功能层作为机械可移动的元件，附加地可能还使用第三和/或第四微机械功能层作为布线层。可能的附加的惯性传感器装置是优选的，其与压力传感器装置横向相邻地施加。
[0104]此外能够实现，通过键合接板(Bondstege)分离集成构件中的不同区域，从而能够在分离的空腔中包含不同的内压力，例如通过栅材料的使用或者通过空腔的依次敞开、压力调节和再次封闭。
【主权项】
1.一种微机械压力传感器装置，其具有: 具有正侧(VS)和背侧(RS)的MEMS晶片(I)； 在所述MEMS晶片(I)的正侧(VS)上方形成的第一微机械功能层(40); 在所述第一微机械功能层(40)上方形成的第二微机械功能层(50); 其中，在所述第一微机械功能层和所述第二微机械功能层(40 ;50)之一中构造有可偏移的第一压力探测电极(44 ;52’ ；44”;52”)； 其中，与所述可偏移的第一压力探测电极(44;52’ ；44”；52”)相对置地间隔开地构造有固定的第二压力探测电极(52 ;44’ ;52a，52b ;44，，，52 ；L0)； 其中，在所述MEMS晶片(I)的正侧(VS)上方构造有弹性可偏移的膜片区域(26;86)，所述膜片区域能够通过所述MEMS晶片⑴中的进入开口(24;24’)施加以外部压力⑵并且所述膜片区域通过塞状的连接区域(38 ；48 ;48，57 ;38，38a，39 ；39a ;57’)与所述可偏移的第一压力探测电极(44 ;52’ ；44”;52”)连接。
2.根据权利要求1所述的微机械压力传感器装置，其中，所述塞状的连接区域(38;48 ;48，57 ;38，38a，39 ；39a)在中央构造在所述膜片区域(26 ；86)上，使得所述第一压力探测电极(44 ;52’ ；44”;52”)能够基本不倾斜地偏移。
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，所述膜片区域(86)构造在第三微机械功能层(80 ；90)中，所述第三微机械功能层构造在所述第一微机械功能层(40)下方在所述MEMS晶片(I)的正侧(VS)上方。
4.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，所述可偏移的第一压力探测电极(44;44”)构造在所述第一微机械功能层(40)中，其中，所述固定的第二压力探测电极(52 ;52a，52b)构造在所述第二微机械功能层(50)中。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的微机械压力传感器装置，其中，所述可偏移的第一压力探测电极(52’ )构造在所述第二微机械功能层(50)中，其中，所述固定的第二压力探测电极(44’ ；44”’ )构造在所述第一微机械功能层(40)中。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的微机械压力传感器装置，其中，所述可偏移的第一压力探测电极(52”)构造在所述第二微机械功能层(50)中，其中，所述固定的第二压力探测电极(LO)构造在封盖装置(Ia)中，所述封盖装置键合在所述MEMS晶片(I)上。
7.根据权利要求1所述的微机械压力传感器装置，其中，所述塞状的连接区域(48)非中央地构造在所述膜片区域(86)上，使得所述第一压力探测电极(44”)能够倾斜地偏移，其中，与所述可偏移的第一压力探测电极(44”)相对置地间隔开地构造有两个相互电绝缘的固定的第二压力探测电极(52a，52b)，所述第一压力探测电极(44”)能够相对于所述第二压力探测电极不同地偏移。
8.根据权利要求1所述的微机械压力传感器装置，其中，所述可偏移的第一压力探测电极(44)构造在所述第一微机械功能层(40)中，其中，所述固定的第二压力探测电极(52)构造在所述第二微机械功能层(50)中，其中，另一个固定的第二压力探测电极(44”’)构造在第三微机械功能层(80)中，所述第三微机械功能层构造在所述第一微机械功能层(40)下方在所述MEMS晶片(I)的正侧(VS)上方。
9.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，所述可偏移的第一压力探测电极(44;52’;44”;52”)通过在所属的微机械功能层(40，50)中构造的弹簧装置(45)电连接。
10.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，设有封盖装置(70，Ia)，所述封盖装置键合到所述第二微机械功能层(5)上以封闭具有所包含的预先确定的压力的空腔(K)。
11.根据权利要求10所述的微机械压力传感器装置，其中，所述封盖装置(70;la)是分析处理晶片(Ia)。
12.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，所述进入开口(24 ;24’ )是所述MEMS晶片(I)中的贯通开口，所述膜片区域(26 ;86)能够通过所述贯通开口从所述背侧(RS)施加以压力。
13.根据权利要求1至11中任一项所述的微机械压力传感器装置，其中，所述进入开口是所述MEMS晶片(I)的正侧(VS)上的侧面进入开口。
14.一种用于微机械压力传感器装置的制造方法，所述制造方法具有以下步骤: 提供具有正侧(VS)和背侧(RS)的MEMS晶片(I)； 在所述MEMS晶片(I)的正侧(VS)上方形成第一微机械功能层(40); 在所述第一微机械功能层(40)上方形成第二微机械功能层(50); 在所述第一微机械功能层和所述第二微机械功能层(40 ;50)之一中形成可偏移的第一压力探测电极(44 ;52’ ；44”;52”)； 与所述可偏移的第一压力探测电极(44;52’；44”;52”)相对置地间隔开地形成固定的第二压力探测电极(52 ;44’ ;52a，52b ;44，，，52 ；L0)； 在所述MEMS晶片(I)的正侧(VS)上方形成弹性可偏移的膜片区域(26;86)，所述膜片区域能够通过所述MEMS晶片⑴中的进入开口(24 ;24’ )施加以外部压力⑵； 将所述弹性可偏移的膜片区域(26 ；86)通过塞状的连接区域(38 ；48 ;48，57 ;38，38a，39 ；39a ;57’ )与所述可偏移的第一压力探测电极(44 ;52’ ；44”；52”)连接。
【专利摘要】本发明实现一种微机械压力传感器装置以及一种相应的制造方法。所述微机械压力传感器装置包括：具有正侧和背侧的MEMS晶片；在所述MEMS晶片的正侧上方形成的第一微机械功能层；在所述第一微机械功能层上方形成的第二微机械功能层。在所述第一微机械功能层和所述第二微机械功能层之一中构造有可偏移的第一压力探测电极。与所述可偏移的第一压力探测电极相对置地间隔开地构造有固定的第二压力探测电极。在所述MEMS晶片的正侧上方构造有弹性可偏移的膜片区域，所述膜片区域能够通过所述MEMS晶片中的进入开口施加以外部压力并且所述膜片区域通过塞状的连接区域与所述可偏移的第一压力探测电极连接。
【IPC分类】G01P15-125, B81C1-00, G01L9-12, B81B7-02, B81B3-00
【公开号】CN104773705
【申请号】CN10016397
【发明人】A·克尔布尔, J·赖因穆特, J·克拉森
【申请人】罗伯特·博世有限公司
【公开日】7月15日
【申请日】1月13日
【公告号】DE1000A1, US0198493
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