用于调设在腔中的压力的方法和半导体系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于调设借助于衬底和衬底罩构造的腔中的压力的方法，其中，腔是半导体系统、尤其晶片系统的部分，其中，半导体系统包括借助于衬底和衬底罩构造的另外的腔，其中，在腔中布置有微机电系统，其中，在另外的腔中布置有另外的微机电系统，其中，在衬底和/或衬底罩中布置有扩散区域，其中，方法至少包括以下扩散步骤：在扩散步骤中气体借助于扩散区域从环境扩散到腔中，其中，在扩散步骤期间，气体从环境到腔中的扩散性和/或扩散流量高于气体从环境到另外的腔中的另外的扩散性和/或另外的扩散流量，和/或，在扩散步骤期间，另外的腔至少基本上受保护以防止气体侵入到另外的腔中。

Method and semiconductor system for adjusting the pressure in the cavity

【技术实现步骤摘要】
用于调设在腔中的压力的方法和半导体系统
本专利技术涉及一种用于调设在借助于衬底和衬底罩构造的腔中的压力的方法，其中，所述腔是半导体系统、尤其是晶片系统的部分。此外，本专利技术涉及一种半导体系统、尤其是晶片系统，其包括借助于衬底和衬底罩构造的腔。
技术介绍
在半导体技术中，在腔或者说空心室中布置有微机电系统(MEMS)、尤其是传感器。在此的目标是，在腔中建立用于MEMS的工作压力或运行压力，该压力确保相应MEMS的尽可能优化的运行。这种MEMS例如可以构造用于测量加速度、转速、磁场或可能的压力并且针对汽车和消费领域中的不同应用以大批量制造。为了调设用于确定传感器的腔中的压力，已知各种技术。在再密封技术中，在晶片键合(或借助于薄层封盖技术的封闭)之后使腔敞开，调设出合适的内压，并且随后又将腔封闭。所述封闭例如可以通过薄层沉积或通过激光再密封(DE102014202801A1)进行，其中，围绕入口孔的靠近表面的环境区域通过借助于激光的局部热量引入而局部地熔化。此外已知，气体微粒可以具有通过材料层的一定的渗透性，即所述气体微粒可以穿过确定的固体扩散。扩散效果或泄露气体流与分压差、加载以气体的面的横截面积成正比并且与材料层的厚度成反比。此外，所述扩散效果或泄露气体流与温度强烈相关(尤其是指数相关)，即在高温时比在室温时明显更突出。与此相关地，DE102005001449B3描述了，在具有在半导体构件的空心室和外表面之间的半导体氧化物区域的半导体构件中，半导体氧化物区域可以用作为一种用于使确定惰性气体通过的阀，以便实现预给定的内压。为了改善MEMS的经济性和功能性，在消费电子部件中构件的成本减小和进一步的微型化尤其是重要的。因此，MEMS传感器的集成密度的增大(即在相同的结构空间上实现更多的功能性)是值得努力的。为此，在最近的时间内更多地将转速和加速度传感器布置同一个芯片上。在不同传感器在同一个芯片上的组合中、例如在转速和加速度传感器的组合中的要求之一在于传感器的不同的最佳的运行压力。
技术实现思路
本专利技术的任务是提供一种用于调设在借助于衬底和衬底罩构造的腔中的压力的方法，其中，腔是半导体系统、尤其是晶片系统的部分，该方法能够实现集成密度的有效的、灵活的和/或成本有利的增大。用于调设在借助于衬底和衬底罩构造的腔中的压力的根据本专利技术的方法相对于现有技术具有以下优点：借助于扩散步骤可以在半导体系统的一个腔和一个另外的腔中建立不同的压力或者说内压。根据本专利技术，相对于到所述另外的腔中的扩散而言，可以借助于扩散区域进行到所述腔中的增加的气体扩散。由此能够实现针对不同的MEMS的成本有效的和可靠的压力调设，由此可以特别有利地增大集成密度。根据本专利技术，有利地仅需要非常小的或不需要芯片的附加面积来构造扩散入口。此外，可以取消可能的侵入性技术(invasiveTechnik)、如激光再密封。由此可以减小浓烟危险。此外，不出现不希望的形貌，其如在激光再密封过程中是典型情况。根据本专利技术，所述另外的腔在扩散步骤期间至少基本上受保护以防止气体侵入到所述另外的腔中，这尤其理解为，不发生到所述另外的腔中的扩散，或者相比于到所述腔中的扩散发生明显较小的到所述另外的腔中的扩散。优选地，到所述腔中的扩散性(或扩散流量或扩散速率)至少是到所述另外的腔中的另外的扩散性(或另外的扩散流量或另外的扩散速率)的至少25倍大、特别优选至少50倍大。因此，例如在扩散速率的比例为1：100时，在所述另外的腔中的内压调设为0.5mbar并且在所述腔中的内压调设为50mbar。根据本专利技术，可以有利地考虑，微机电系统和所述另外的微机电系统构造为不同类型的MEMS。MEMS和所述另外的MEMS尤其具有不同的最佳的工作压力。所述微机电系统例如可以是加速度传感器，并且所述另外的微机电系统例如可以是转速传感器。理想地，转速传感器在充分的真空中、典型地在0.1mbar和2mbar之间运行，而加速度传感器至少应在很大程度上受减振。因此，加速度传感器典型地在100mbar或者一般30mbar至1000mbar的数量级的内压的情况下运行。因此，对于转速和加速度传感器在一个芯片上的同时运行有利的是，在严密封盖的芯片中形成具有不同内压的两个分开的腔容积。根据本专利技术，气体优选可以是氖气。但也可以考虑其他气体种类如氦气或氢气或气体混合物。有利地，所述气体应该是具有穿过扩散区域的材料、尤其穿过氧化物的相对高的渗透性的气体或气体混合物。在使用氖气时，由于高粘性，仅须有利地在所述腔中调设出相对较低的内压，以便实现好的减震效果。在扩散步骤期间，半导体系统在温度升高到几百℃(并且优选在压力升高)的情况下尤其暴露给气体气氛、尤其是氖气气氛。在这种条件下，气体原子借助于扩散区域扩散到所述腔的内部中。此外，本专利技术的任务通过用于调设在借助于衬底和衬底罩构造的腔中的压力的方法来解决，其中，腔是半导体系统、尤其是晶片系统的部分，其中，半导体系统包括借助于衬底和衬底罩构造的另外的腔，其中，在所述腔中布置有微机电系统，其中，在所述另外的腔中布置有另外的微机电系统，其中，扩散区域布置在衬底和/或衬底罩中，其中，所述方法至少包括以下扩散步骤：--在扩散步骤中，气体借助于扩散区域从所述腔扩散到环境中，其中，--在扩散步骤期间，气体从所述腔到环境中的扩散性和/或扩散流量高于气体从所述另外的腔到环境中的另外的扩散性和/或另外的扩散流量，和/或，--在扩散步骤期间，所述另外的腔至少受保护以防止气体排出到环境中。所述方法具有以下优点：借助于扩散步骤可以在半导体系统的所述腔和所述另外的腔中建立不同的压力或者说内压。根据本专利技术，相对于从所述另外的腔的扩散，借助于扩散区域尤其可以进行从所述腔的增加的扩散。由此对于不同的MEMS能够实现成本有效的和可靠的压力调设，由此可以特别有利地增大集成密度。尤其可以有利地取消可能的侵入性技术、如激光再密封。有利的扩展方案和实施方式由下面得出。扩散区域具有氧化物，其中，扩散区域尤其由氧化物组成，由此根据本专利技术的实施方式以有利的方式能够实现气体借助于扩散区域到所述腔中的有效扩散。扩散区域至少在扩散步骤期间将所述腔与面向环境的衬底表面和/或面向环境的衬底罩表面连续地连接起来，由此根据本专利技术的实施方式能够提供用于所述腔的具有可以特别精确限定的特性的扩散区域。在此，扩散特性尤其可以通过扩散区域的几何形状来调节。在扩散步骤之前的前置步骤中，在衬底中在面向环境的衬底表面上和/或在衬底罩中在面向环境的衬底罩表面上产生槽，其中，槽延伸至扩散区域并且尤其使扩散区域露出，由此根据本专利技术的实施方式能够特别精确地并且可重复地调设扩散特性。借助于槽尤其可以限定扩散区域的边界面，在该边界面上能够使气体原子进入。该边界面的尺寸在扩散步骤期间对于扩散流量具有直接影响。在用于产生硅贯通接触部、即硅通孔(TSV)的蚀刻步骤期间进行前置步骤，其中，在用于产生硅贯通接触部的蚀刻步骤期间尤其产生槽，由此根据本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于调设借助于衬底(1)和衬底罩(2)构造的腔(10)中的压力的方法，其中，所述腔(10)是半导体系统、尤其晶片系统的部分，其中，所述半导体系统包括借助于所述衬底(1)和所述衬底罩(2)构造的另外的腔(6)，其中，在所述腔(10)中布置有微机电系统(3)，其中，在所述另外的腔(6)中布置有另外的微机电系统(7)，其中，在所述衬底(1)和/或所述衬底罩(2)中布置有扩散区域，其中，所述方法至少包括以下扩散步骤：/n--在所述扩散步骤中气体借助于所述扩散区域(20)从环境(21)扩散到所述腔(10)中，其中，/n--在所述扩散步骤期间，气体从所述环境(21)到所述腔(10)中的扩散性和/或扩散流量高于气体从所述环境(21)到所述另外的腔(6)中的另外的扩散性和/或另外的扩散流量，和/或，/n--在所述扩散步骤期间，所述另外的腔(6)至少基本上受保护以防止气体侵入到所述另外的腔(6)中。/n

【技术特征摘要】
20181206 DE 102018221108.61.用于调设借助于衬底(1)和衬底罩(2)构造的腔(10)中的压力的方法，其中，所述腔(10)是半导体系统、尤其晶片系统的部分，其中，所述半导体系统包括借助于所述衬底(1)和所述衬底罩(2)构造的另外的腔(6)，其中，在所述腔(10)中布置有微机电系统(3)，其中，在所述另外的腔(6)中布置有另外的微机电系统(7)，其中，在所述衬底(1)和/或所述衬底罩(2)中布置有扩散区域，其中，所述方法至少包括以下扩散步骤：
--在所述扩散步骤中气体借助于所述扩散区域(20)从环境(21)扩散到所述腔(10)中，其中，
--在所述扩散步骤期间，气体从所述环境(21)到所述腔(10)中的扩散性和/或扩散流量高于气体从所述环境(21)到所述另外的腔(6)中的另外的扩散性和/或另外的扩散流量，和/或，
--在所述扩散步骤期间，所述另外的腔(6)至少基本上受保护以防止气体侵入到所述另外的腔(6)中。


2.用于调设借助于衬底(1)和衬底罩(2)构造的腔(10)中的压力的方法，其中，所述腔(10)是半导体系统、尤其晶片系统的部分，其中，所述半导体系统包括借助于所述衬底(1)和所述衬底罩(2)构造的另外的腔(6)，其中，在所述腔(10)中布置有微机电系统(3)，其中，在所述另外的腔(6)中布置有另外的微机电系统(7)，其中，在所述衬底(1)和/或所述衬底罩(2)中布置有扩散区域，其中，所述方法至少包括以下扩散步骤：
--在所述扩散步骤中，气体借助于所述扩散区域(20)从所述腔(10)扩散到环境(21)中，其中，
--在所述扩散步骤期间，气体从所述腔(10)到所述环境(21)中的扩散性和/或扩散流量高于气体从所述另外的腔(6)到所述环境(21)中的另外的扩散性和/或另外的扩散流量，和/或，
--在所述扩散步骤期间，所述另外的腔(6)至少基本上受保护以防止气体排出到所述环境(21)中。


3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述扩散区域(20)具有氧化物，其中，所述扩散区域(20)尤其由氧化物组成。


4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述扩散区域(20)至少在所述扩散步骤期间将所述腔(10)与面向所述环境(21)的衬底表面(1’)和/或面向所述环境(21)的衬底罩表面(2’)连续地连接。


5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述扩散步骤之前的前置步骤中，在所述衬底(1)中在面向所述环境(21)的衬底表面(1’)上和/或在所述衬底罩(2)中在面向所述环境(21)的衬底罩表面(2’)上产生槽(22)，其中，所述槽(22)延伸至所述扩散区域(20)并且尤其使所述扩散区域(20)露出。


6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述前置步骤在用于产生硅贯通接触部，即ThroughSiliconVias，(TSV)(24)的蚀刻步骤期间发生，其中尤其是，所述槽(22)在用于产生硅贯通接触部(24)的所述蚀刻步骤期间产生。


7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，所述硅贯通接触部(24)的电绝缘借助于所述槽(22)构成。


8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，邻接于所述扩散区域(20)地，在所...

【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