本发明专利技术涉及在半导体基底（２）上的敏感的构件结构（３）的封装装置（４），包括遮盖所述构件结构（３）的薄膜（５）。按照本发明专利技术规定，在所述薄膜（５）内设置了用于所述构件结构（３）的型腔（８）。本发明专利技术还涉及ＭＥＭＳ（１）以及用于封装敏感的构件结构（３）的方法。
【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按权利要求1前序部分所述的封装装置、一种按权利要求18所述 的微机电系统(MEMS)以及一种按权利要求19所述的用于封装在半导体基底上的敏感的构 件结构的方法。
技术介绍
必须对MEMS的敏感的大多为机械的构件结构加以封装以保护其不受损伤。惯性 传感器如加速度计或陀螺仪在当前用氢氧化钾蚀刻的硅罩遮盖，其中，所述罩借助玻璃封 接连接在具有敏感构件结构的半导体基底上。另一种开创的用于封装半导体基底上敏感构 件结构的方法是三维结构玻璃晶片的阳极接合。此外，结构化的硅晶片作为封装装置用不 同的接合方法固定在半导体基底上。所有前述的方法都共同使用一种成本高昂、三维结构 化的硅制或玻璃制的罩。DE 100 06 446 Al记载了一种用于在晶片状态封装敏感构件结构的方法。所公开的封装装置包括一种用硬化的反应性树脂制成的包围构件结构的框架结 构以及一种平面的、遮盖框架性结构的以及与该框架性结构形成空腔的罩，该罩由平面的 (二维的)塑料薄膜和布置在其上的硬化的反应性树脂层构成。这种公知的封装装置的缺 陷在于，使用先待涂敷后又有待移除的辅助性薄膜造成了这种封装装置的生产方法过于麻 烦。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，建议一种用于在半导体基底上的构件结构的作为替代方案 的、简单的和成本低廉的封装装置。此外本专利技术的目的还在于给出一种带有至少一个这种 封装装置的MEMS以及一种用于制造得到封装的构件结构的方法。本专利技术基于的思想是，不像在现有技术中那样用二维的薄膜遮盖包围构件结构的 空腔，而是为保护构件结构不受外部影响而使用一种配设有至少一个型腔以遮盖构件结构 的薄膜。在此，型腔构成了保护构件结构的空腔。根据薄膜的特性，可以将薄膜或直接与半 导体基底接合，或与设置在半导体基底上的覆层，尤其是金属敷层接合。所以本专利技术的核心 思想在于，使用一种三维结构化的或三维成形的薄膜，用该薄膜来盖住以及因而保护构件 结构。在此特别优选的是，在制造MEMS时业已在晶片状态下就使用三维结构的、优选具有 多个型腔的薄膜，以便因此同时封装多个MEMS的多个敏感的，优选机械的构件结构。在此 特别优选的是封装装置的一种实施形式，在该实施形式中，构件结构涉及一种优选是惯性 传感器、麦克风(振荡膜)或压力传感器(压力膜)的机械的构件结构。所建议的封装装置基 于明显降低的制造成本而最佳地适用于在所谓的手提电子设备，如手机、掌上电脑之类的 小工具中的消费者惯性传感器。此外，按照本专利技术的设计理念设计的封装装置在减小厚度 和尺寸方面相比由现有技术公开的封装装置还具有巨大的潜能。鉴于三维结构的，亦即配设有至少一个型腔的薄膜的设计，存在不同的可能性。所以可以考虑的是，将薄膜设计成单层聚合物薄膜，亦即由唯一的金属层构成的薄膜。作为备 选，薄膜可以设计成多层薄膜，亦即设计成有至少两个相同或不同层的复合薄膜。在此特别 优选的是这样一种实施形式，在该实施形式中，多层薄膜的至少一层设计成聚合物层。当 然，也可以设多个相同或不同的聚合物层。单层聚合物薄膜或薄膜的至少一个聚合物层可以或直接与半导体基底例如通过 建立聚合物粘接接合，或与设置在半导体基底上的覆层，尤其是塑料覆层或将封装装置与 MEMS-基底化学连接起来的薄的膜片接合。在本专利技术的扩展设计中有利地规定，单层聚合物薄膜或多层薄膜的至少一个聚合 物层，优选所有的薄膜，在薄膜接合时的温度下具有不变形性。优选在温度超过230°C时仍 应确保热不变形性。在短期的温度负荷至例如230°C时，单层聚合物薄膜或聚合物层应尽量 不变形。在本专利技术的扩展设计中有利地规定，单层聚合物薄膜或薄膜的至少一个聚合物层 具有尽可能低的膨胀系数，以便即使在强烈的温度波动下，在之后使用配设有相应的封装 装置的MEMS时，避免了封装装置以及因而MEMS的不容许的变形。膨胀系数优选小于20 ppm/K，特别是优选小于10 ppm/K。理想地，单层聚合物薄膜或多层薄膜的聚合物层，特别优选是所有的薄膜，就其膨 胀系数而言，无论在X方向还是y方向都表现为各向同性。为此，单层聚合物薄膜或聚合物 层，特别优选的是所有的薄膜，都双轴地延伸。带所述特性的聚合物薄膜，尤其是为了形成聚合物层，例如以Ticona公司的 "Vectra 540i”或Dupont公司的"Zenite 6330 NC”为名进行销售。此外，Vectra类型(生 产商Kuraray)的双轴延伸的薄膜甚至得到低于5 ppm/K的在χ方向和y方向上各向同性 的膨胀系数。特别相宜的是，单层聚合物薄膜或至少一个聚合物层由液晶聚合物(LCP-液体聚 合物)组成或至少包括这种化合物。液晶聚合物在熔化(畏热)或溶解时(亲溶)具有液晶特 性。LCP极为温度稳定(不易变形)以及具有很低的膨胀系数。LCP的另一个优点在于，它 明显要厚于使用在现有技术公开的封装装置中的反应性树脂。此外，还可以用Ormocer(有 机改性陶瓷)构成单层聚合物薄膜或至少一个聚合物层。此外，还可能有利的是，单层聚合 物薄膜或至少一个聚合物层由聚醚醚酮(PEEK)构成。其熔化温度为335°C。聚醚醚酮的 特征尤其在于，相对于几乎所有的有机和无机化学剂是稳定的。也可以用下列化学的聚合 化合物构成单层聚合物薄膜或聚合物层聚酰亚胺(PAI)或聚苯并咪唑(PBI )，或聚苯硫醚 (PPS)或聚芳砜(PAS)。特别相宜的是，薄膜的厚度小于200 μπι，优选小于150 ym。特别优选的是，薄膜 厚度约为100 μπι 士 10 μπ ，或更小。为了使封装装置尤其在气体和/或湿气方面密封，优选采用这样一种实施形式， 即，至少一个聚合物层，优选是仅具有一个聚合物层的多层薄膜包括至少一个金属层。当金 属层设置在多层薄膜的面朝半导体基底的那一侧上时，金属层允许了薄膜优选经由钎焊工 艺、固液扩散钎焊工艺(SLID)或热压缩接合工艺与半导体基底或优选与设在半导体基底上 的覆层特别是金属敷层接合。基于SLID接合过程，设置在半导体基底上的接合框架(金属 敷层)设计得很小。SLID接合技术的特征在于，在由更高熔点的金属，例如铜构成的上层和下层之间，为一个层涂敷低熔点的金属，例如锌，并且在低温下熔化。更高熔点的金属现在 扩散进入上层和下层，其中，形成更高熔点的合金并凝固。因此在进一步的接合过程/钎焊 过程中可靠地防止了化合物重新熔化。当薄膜具有至少两个，优选仅两个金属层时，封装装置的密封性还可以得到进一 步改善，其中特别优选的是，两个金属层形成薄膜的两个最外部的层。特别优选的是，这两 个金属层之间夹心地容纳有聚合物层。特别优选的是，多层薄膜的金属层具有高延展性(断裂延伸性)。此外，金属层应具 有优选小于17 ppm/K的低膨胀系数并且/或者具有尤其是显著大于240°C，优选大于300°C 的熔点。优选具有所有上述特性的金属层，可以由多种金属，尤其是由可延展的铜、镍、铝 或优质钢等形成。例如由Rogers公司生产的涂敷有铜的LCP薄膜满足上述特性。这些薄膜迄今在 Dycormex公司中用于制造柔性的和多层的印制电路板。在本专利技术的扩展设计中，有利的是，不仅聚合物层，而且所有的薄膜都为了确保在 X方向和y方向的各向同性的膨胀系数而双轴地延伸。就型腔的成形而言，本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．在半导体基底（２）上的敏感的构件结构（３）的封装装置，包括遮盖所述构件结构（３）的薄膜（５），其特征在于，在所述薄膜（５）内设置了用于所述构件结构（３）的型腔（８）。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：P罗塔彻尔，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：DE
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