用于制造混合集成的构件的方法技术

本发明专利技术提出了用于混合集成的构件的制造方法。混合集成的构件应当包括至少两个MEMS结构元件(120、220)，至少两个MEMS结构元件分别配置有至少一个ASIC结构元件(110、210)。根据本发明专利技术，彼此无关地产生两个MEMS/ASIC晶圆堆叠(100、200)，其方式是，彼此无关地处理两个ASIC基底(110、210)；在两个ASIC基底中的每个ASIC基底的经处理的表面上装配一半导体基底(120、220)；然后在两个半导体基底(120、220)中的每个上产生一微机械结构。然后，两个MEMS/ASIC晶圆堆叠(100、200)以MEMS对MEMS的方式相叠地装配。然后才分离出多个构件。

【技术实现步骤摘要】
用于制造混合集成的构件的方法
本专利技术涉及一种用于制造具有至少两个MEMS(microelectromechanicalsystems：微电子机械系统)结构元件的、混合集成的构件的方法，所述至少两个MEMS结构元件分别配置有至少一个ASIC结构元件。
技术介绍
具有MEMS结构元件的构件多年来例如在汽车技术和消费电子的领域中，在批量生产中被制造用于不同的应用。在此，构件的微型化正赢得了越来越重要的意义。一方面，构件的微型化大大地有助于制造成本的降低。另一方面，尤其是在消费电子领域中，越来越多的功能进而构件应当被接收在一最终设备内，而所述最终设备本身则总是变得越来越小。结果，在应用电路板上提供给单个构件的空间越来越少。由实践中已知用于传感器构件的各种不同的微型化方案，这些微型化方案设置了以微机械方式实现的传感器功能和传感器信号的电路技术上的加工和评价在一个构件内的集成。除了MEMS功能和ASIC功能横向集成在一共同的芯片上以外，还存在用于所谓的竖直混合集成的方案，按照所述方案形成了一由ASIC、MEMS和一罩晶圆构成的芯片堆叠。这类竖直集成的构件以及用于其制造的方法在US2011/0049652A1中被描述。这种已知的方法设置：将用于MEMS结构元件的初始基底键合到一已经被处理过和必要时也已结构化的ASIC基底上。然后，才在MEMS基底上产生一微机械的结构。与此无关地，将一罩晶圆结构化并且准备用于装配在MEMS基底的微机械结构上以及ASIC基底上。在MEMS基底的结构化之后，将这样被处理的罩晶圆键合到ASIC基底上，从而使得所述微机械结构在ASIC基底与罩晶圆之间气密密封地被围住。该已知的方法能够实现具有微机械的传感器功能和评价电路的耐用的结构元件的成本低廉的批量生产，这是因为这里不仅各个构件部件、即MEMS结构元件、罩和ASIC在所述晶圆复合物中产生，而且实现了使它们装配成一在晶圆级(Waferebene)上的传感器构件。可在晶圆级上对MEMS功能和ASIC功能进行测试，并且甚至可在晶圆级上进行各个传感器构件的校准。已知构件的经堆叠的构型同样有助于缩减制造成本，这是因为这些构件在第二级装配时仅需要相对少的装配面。
技术实现思路
由从US2011/0049652A1已知的构件构型出发，通过本专利技术提出了用于实现混合集成的构件的措施，通过这些措施能够简单且成本低廉地达到还要更高的微型化程度。通过根据本专利技术的方法来制造混合集成的、具有至少两个MEMS结构元件的构件，所述至少两个MEMS结构元件分别配置有至少一个ASIC结构元件。为此，首先彼此无关地产生两个MEMS/ASIC晶片堆叠，其方式是，彼此无关地对两个ASIC基底进行处理，在所述两个ASIC基底中的每个ASIC基底的经处理的表面上装配有一半导体基底，并且然后，在这两个半导体基底中的每个半导体基底上产生一微机械结构。然后，将所述两个MEMS/ASIC晶片堆叠叠置地进行装配，更确切地说是以MEMS对MEMS的方式。然后才由晶圆复合物中分解和分离多个所述构件。根据本专利技术，相应地产生一包括至少四个结构元件的晶圆堆叠。仅仅由此，根据本专利技术所制造的构件在每个装配面上配备有非常高的功能性。有利地，各一个MEMS结构元件和一个ASIC结构元件形成了一功能单元，例如以微机械传感器元件的形式，该传感器元件的信号处理和评价电路集成在所配置的ASIC结构元件上。当这些结构元件应当满足类似功能时，一构件的两个MEMS结构元件的微机械结构可以是相同或者相似的。然而，在根据本专利技术的方法的范畴中，也可以在一个构件内组合具有完全不同功能的多个MEMS结构元件并且相应地也组合完全不同的多个微机械结构。根据本专利技术的构型尤其适用于实现非接触式工作的传感器，例如加速度传感器、偏转率传感器(Drehratensensoren)和其他惯性传感器。在一惯性传感器的情况下，所述微机械结构包括至少一个弹性悬挂的、振动的质量，所述振动质量基于加速被偏转。也可通过离心力或者旋转运动来引起这些加速。所述振动质量的偏转被检测和评价。这类传感器元件的微机械结构应当被封罩，以便最小化对测量信号的环境影响并且防止传感器结构受到污染、湿度和颗粒的影响。此外，通过这种方式能为传感器结构提供受限定的压力关系，这些压力关系显著地连带确定了传感器的阻尼性能。根据本专利技术，这类封罩或者封装通过MEMS结构元件在所配置的ASIC结构元件之间的三明治式的布置来实现，为此将不需要单独的罩结构。根据本专利技术的制造方法能够以多种多样的方式进行改动，这尤其是涉及到四重晶圆堆叠的各个部件之间的机械连接和电连接以及所形成的构件的外部电接触。在此，必须要考虑到待完成的构件的功能、规定和装配地点。如已提到的那样，在所述ASIC结构元件上，优选集成了用于所配置的MEMS结构元件的信号处理和评价电路。然而，ASIC结构元件当然也可配备有其他的电路功能。此外，在ASIC基底的处理的范畴中可进行表面的结构化，在所述表面上应当装配所述MEMS基底。在此，不仅可在ASIC表面中产生凹陷部，而且可以产生用于装配MEMS基底的插座结构(Sockelstruktur)。由此例如能够确保结构元件在所配置的MEMS结构元件内的可运动性。优选在一键合过程中建立MEMS基底与ASIC基底之间的连接，这是因为通过这种方式不仅能够在MEMS结构元件与ASIC结构元件之间实现气密密封的机械连接，而且能够实现可靠的电连接。对此，有一系列已知的且已经过实践检验的过程变型以供使用。微机械惯性传感器的灵敏度主要依赖于振动质量的尺寸。根据本专利技术的制造方法的一变型方案特别适用于实现具有相对大的振动质量的MEMS结构元件。在此，所述振动质量在一个结构化过程中被限定并露出，所述振动质量在所述MEMS基底的整个厚度上延伸。在此，可制造具有最大厚度、即具有MEMS基底厚度的振动质量。为此，首先将所述MEMS基底减薄直至一预先给定的结构高度。在该减薄和抛光过程的范畴中，MEMS结构元件产生的表面能够已经为与其他MEMS结构元件的连接做好准备，至少这涉及它们的粗糙度。优选在一开槽过程(Trenchprozess)中产生所述MEMS结构，这是因为通过该工艺能够产生出具有特别高的高宽比的沟结构。在尽可能紧凑的构件构型和所述构件的各个部件之间的可靠的内部电接触方面已证实为有利的是，在所述两个MEMS基底中的至少一个MEMS基底内产生过孔(Durchkontakte)，该过孔在所配置的ASIC基底和MEMS基底的背离该ASIC基底的表面之间建立电连接。如MEMS基底在所配置的ASIC基底上的装配那样，也优选在一键合过程中进行多个MEMS/ASIC晶圆堆叠的装配，这是因为通过这种方式可以在两个MEMS/ASIC晶圆堆叠之间建立起简单可靠的且持久的机械连接和电连接。在任何情况下，根据本专利技术的方法的最终产品都是一种具有至少两个MEMS结构元件的构件，所述至少两个MEMS结构元件分别配置有至少一个ASIC结构元件，其中，所述两个MEMS结构元件相叠地并且三明治式地装配在所述两个ASIC结构元件之间，从而使得通过所述两个ASIC结构元件封罩所述两个MEMS结构元件的微机械结构。有利地，微机械结构分别在所述两个MEMS本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于制造具有至少两个MEMS结构元件的、混合集成的构件(40；50)的方法，所述至少两个MEMS结构元件分别配置有至少一个ASIC结构元件，·在所述方法中，首先彼此无关地产生两个MEMS/ASIC晶圆堆叠(100、200)，其方式是，?彼此无关地处理两个ASIC基底(110、210)；?在所述两个ASIC基底中的每个ASIC基底的经处理的表面上装配一半导体基底(120、220)；以及?然后在所述两个半导体基底(120、220)中的每个半导体基底上产生一微机械结构，·在所述方法中，所述两个MEMS/ASIC晶圆堆叠(100、200)以MEMS对MEMS的方式叠置地进行装配；并且·在所述方法中，然后才分离出多个所述构件。

【技术特征摘要】
2012.04.25 DE 102012206875.91.用于制造具有至少两个MEMS结构元件的、混合集成的构件(40；50)的方法，所述至少两个MEMS结构元件分别配置有至少一个ASIC结构元件，·在所述方法中，首先彼此无关地产生两个MEMS/ASIC晶圆堆叠(100、200)，其方式是，-彼此无关地处理两个ASIC基底(110、210)；-在所述两个ASIC基底中的每个ASIC基底的经处理的表面上装配一半导体基底；以及-然后在所述两个半导体基底中的每个半导体基底上产生一微机械结构，·在所述方法中，所述两个MEMS/ASIC晶圆堆叠(100、200)以MEMS对MEMS的方式叠置地进行装配；并且·在所述方法中，然后才分离出多个所述构件。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述两个ASIC基底(110、210)中的至少一个ASIC基底的经处理的表面被结构化，其方式是，在所述MEMS结构元件的待产生的微机械结构下方的区域内产生至少一个凹陷部和/或产生一用于装配所配置的MEMS基底(120、220)的插座结构(14)。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述两个MEMS基底(120、220)中的至少一个MEMS基底被键合到所配置的所述ASIC基底(110、210)上。4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述两个MEMS基底(120、220)中的至少一个MEMS基底被减薄直到待产生的微机械结构的预先给定的结构高度，从而使得一微机械结构然后被产生，所述微机械结构在所述MEMS基底(120、220)的整个厚度上延伸。5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述微机械结构在所述两个MEMS基底(120、220)中的至少一个MEMS基底中在一开槽过程中被产...

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