具有透气罩的传感器装置及所属的制造方法制造方法及图纸

本公开的实施例涉及具有透气罩的传感器装置及所属的制造方法。传感器装置包括具有MEMS结构的传感器芯片以及透气罩，其中MEMS结构布置在传感器芯片的主表面处，透气罩布置在传感器芯片的主表面上方，透气罩覆盖MEMS结构并在MEMS结构上方形成空腔。并在MEMS结构上方形成空腔。并在MEMS结构上方形成空腔。

【技术实现步骤摘要】
具有透气罩的传感器装置及所属的制造方法


[0001]本公开涉及具有透气罩的传感器装置及所属的制造方法。

技术介绍

[0002]传感器装置可以具有MEMS(微机电系统)结构，以检测物理量，例如压力、加速度、光、气体等。由传感器装置提供的测量结果可能以多种方式失真，例如由于在敏感的MEMS结构上有污物颗粒、或传感器装置的组件之间有热机械应力。传感器装置制造商一直致力于改善其产品。特别地，期望开发一种考虑到上述问题并提供改进的测量结果的传感器装置。还可能期望提供一种用于制造这种传感器装置的方法。

技术实现思路

[0003]多个不同方面涉及传感器装置。传感器装置包括具有MEMS结构的传感器芯片，其中MEMS结构布置在传感器芯片的主表面处。传感器装置还包括透气罩，其布置在传感器芯片的主表面上方，透气罩覆盖MEMS结构并在MEMS结构上方形成空腔。
[0004]多个不同方面涉及用于制造传感器装置的方法。方法包括产生具有多个传感器芯片的半导体晶圆，其中每个传感器芯片都具有布置在半导体晶圆的主表面处的MEMS结构。方法还包括在半导体晶圆的主表面上方形成多个透气罩，其中每个透气罩覆盖MEMS结构中的一个MEMS结构，并且在MEMS结构上方形成空腔。该方法还包括将半导体晶圆分隔成多个传感器装置。
附图说明
[0005]下面借助于附图更详细地解释根据本公开的装置和方法。附图中示出的元件未必是相对彼此按比例绘制的。相同的附图标记可以标识相同的组件。
[0006]图1包含图1A至1F，其示意性地示出了用于制造根据本公开的传感器装置100的方法。
[0007]图2示出了根据本公开的传感器装置200的侧视截面图。
[0008]图3示出了根据本公开的传感器装置300的侧视截面图。
[0009]图4示出了根据本公开的传感器装置400的侧视截面图。
[0010]图5示出了根据本公开的传感器装置500的侧视截面图。
[0011]图6示出了根据本公开的传感器装置600的侧视截面图。
[0012]图7示出了根据本公开的传感器装置700的侧视截面图。
[0013]图8包含图8A至8E，其示意性地示出了用于制造根据本公开的传感器装置800的方法。
[0014]图9示出了根据本公开的用于制造传感器装置的方法的流程图。
具体实施方式
[0015]下面描述的附图示出了根据本专利技术的传感器装置和用于制造传感器装置的方法。在此，可以以一般方式呈现所描述的设备和方法，以便定性地描述本公开的方面。所描述的设备和方法可以具有其他方面，为了简单起见，在相应的附图中可能不会示出这些方面。然而，相应的示例可以以结合根据本公开的其他示例所描述的方面进行扩展。因此，针对特定附图的实施方案可以同样地适用于其他附图的示例。
[0016]在图1A的侧视截面图中，可以提供具有上主表面4和相对置的下主表面6的传感器芯片2。在上主表面4上可以布置有一个或多个MEMS结构8。此外，在上主表面4处，可以布置有传感器芯片2的电触点12和钝化层10。MEMS结构8可以被一个或多个沟槽14围绕。
[0017]传感器芯片2可以是例如可能由硅制造的半导体芯片。MEMS结构8可以集成到传感器芯片2中，并且也可以被称为MEMS单元。特别地，MEMS结构8可以集成到传感器芯片2的半导体材料中。在图1A中，示例性地示出了膜形式的MEMS结构8。更一般地，MEMS结构8可以包括以下一项或多项：桥、膜、悬臂、杆、舌状结构、梳状结构等。传感器芯片2可以被设计为检测一个或多个物理量，例如压力、加速度、温度、湿度等。传感器的示例是压力传感器、轮胎压力传感器、加速度传感器、气体传感器、空气湿度传感器等。
[0018]钝化层10可以被设计为保护传感器芯片2的布置在钝化层下方的部分不受外部影响。例如，钝化层10可以由以下一项或多项制造而成：氮化物、酰亚胺或聚酰亚胺。钝化层10可以被视为传感器芯片2的一部分，也可以不被视为传感器芯片的一部分。电触点12可以与传感器芯片2的内部电子结构电耦连，并且提供电子结构的触点接通。为了简单起见，在图1A中未示出电触点12与传感器芯片2的电子结构之间的电连接。在图1A的示例性图示中，电触点12可以布置在钝化层10上。在另外的示例中，电触点12可以至少部分地嵌入到钝化层10中。
[0019]沟槽14可以分别从传感器芯片2的上主表面4延伸到传感器芯片2的半导体材料中。沟槽14在x方向和/或y方向上的宽度可以分别在大约5微米至大约20微米的范围内。沟槽14在z方向上的深度可以在大约80微米至大约120微米的范围内。在z方向上观察，沟槽14可以至少部分地围绕MEMS结构8。在此，在z方向上观察，各个沟槽14可以分别L形地形成。沟槽14的L形状可以彼此交错并且形成可以包围MEMS结构8的交错的整体结构。在此，特别地，各个L形状不能彼此接触，即，交错的整体结构尤其不能形成闭合曲线。
[0020]在待生产的传感器装置的制造过程中或以后的操作过程中，热机械应力可能会在装置的组件之间出现。例如，这种应力可能在热循环过程(thermal cycling)中发生。沟槽14可以吸收热机械应力或由此产生的弯曲，使得应力敏感的MEMS结构8基本上摆脱了机械应力。因此，可以通过沟槽14避免或至少减少由于热机械应力而导致的测量结果失真。
[0021]在图1B的侧视截面图中，可以在MEMS结构8上方布置或沉积牺牲层16。例如，牺牲层16可以由以下至少一项制造而成：光致抗蚀剂、PMGI(聚甲基戊二酰亚胺)等。牺牲层16在z方向上的厚度可以在大约0.5微米至大约50微米的范围中。在牺牲层16上面可以布置或沉积有材料层18。通常，材料层18可以由可结构化的材料制造而成。更准确地说，材料层18可以由可光形成化的材料制造、尤其是可基于光刻工艺来结构化的材料制造而成。例如，材料层18可以由以下至少一项制造而成：光致抗蚀剂、聚酰亚胺、PBO(聚苯并恶唑)等。首先，可以在牺牲层16上方均匀地沉积材料层18，并且在此，材料层机械地接触牺牲层16和钝化层
10。然后可以通过合适的工艺，、特别是通过光刻工艺，使沉积的材料层18结构化。
[0022]在图1C的侧视截面图中，可以例如通过以下至少一项来移除牺牲层16：湿化学工艺、湿化学洗涤工艺、灰化工艺等。在移除牺牲层16之后，结构化的材料层18可以形成布置在传感器芯片2的上主表面4上方的透气罩20。术语“罩”可以可选地被术语“薄膜”或“隔膜”替换。透气罩20能覆盖MEMS结构8并在MEMS结构8上方形成空腔22。在图1C的示例中，在z方向上观察，沟槽14可以布置在透气罩20的轮廓之外。根据以上内容，罩20可以由以下至少一项制造而成：光致抗蚀剂、聚酰亚胺、聚苯并恶唑等。
[0023]作为图1B中的材料层18的上述结构化的结果，透气罩20可具有多个开口24。在此，各个开口24的最大尺寸可以分别小于约5微米。在一个示例中，最小尺寸可以为约0.1微米。透气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种传感器装置，包括：传感器芯片(2)，具有MEMS结构(8)，其中所述MEMS结构(8)被布置在所述传感器芯片(2)的主表面(4)处；以及透气的罩(20)，被布置在所述传感器芯片(2)的所述主表面(4)上方，透气的所述罩覆盖所述MEMS结构(8)并在所述MEMS结构(8)上方形成空腔(22)。2.根据权利要求1所述的传感器装置，其中透气的所述罩(20)具有多个开口(24)，并且每个开口(24)的最大尺寸小于5微米。3.根据权利要求1或2所述的传感器装置，其中透气的所述罩(20)由以下至少一项制造而成：光致抗蚀剂、聚酰亚胺或聚苯并恶唑。4.根据权利要求1或2所述的传感器装置，其中透气的所述罩(20)由以下至少一项制造而成：半导体材料、玻璃材料或陶瓷材料。5.根据前述权利要求中任一项所述的传感器装置，其中在所述传感器芯片(2)的所述主表面(4)的俯视图中，所述传感器芯片(2)的轮廓与所述传感器装置的轮廓基本相同。6.根据前述权利要求中任一项所述的传感器装置，所述传感器装置还包括：多个沟槽(14)，所述沟槽分别从所述传感器芯片(2)的所述主表面(4)延伸到所述传感器芯片(2)的半导体材料中，并且在所述传感器芯片(2)的所述主表面(4)的俯视图中，所述沟槽围绕所述MEMS结构(8)。7.根据权利要求6所述的传感器装置，其中在所述传感器芯片(2)的所述主表面(4)的俯视图中，所述沟槽(14)被布置在透气的所述罩(20)的轮廓之外。8.根据权利要求6所述的传感器装置，其中在所述传感器芯片(2)的所述主表面(4)的俯视图中，所述沟槽(14)被布置在透气的所述罩(20)的轮廓之内。9.根据前述权利要求中任一项所述的传感器装置，所述传感器装置还包括：重新布线层(26)，所述重新布线层将所述传感器芯片(2)的电触点(12)与所述传感器装置的外围连接元件(34)电耦连，其中所述重新布线层(26)被布置在所述传感器芯片(2)的所述主表面(4)上方、在所述传感器芯片(2)的与所述传感器芯片(2)的所述主表面(4)相对置的主表面(6)上方、或在所述罩(20)的主表面上方。10.根据权利要求9所述的传感器装置，其中透气的所述罩(20)由所述重新布线层(26)的一部分制造而成。11.根据前述权利要求中任一项所述的传感器装置，所述传感器装置还包括：延伸穿过所述传感器芯片(2)的导电通孔(36)，所述导电通孔将所述传感器芯片(2)的电触点(12)与所述传感器装置的外围连接元件(34)电耦连。12.根据前述权利要求中任一项所述的传感器装置，所述传感器装置还包括：延伸穿过透气的所述罩(20)的导电通孔(38)，所述导电通孔将所述传感器芯片(2)的电触点(12)与所述传感器装置的外围连接元件(34)电耦连。13.根据前述权利要求中任一项所述的传感器装置，所述传感器装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：