具有薄层覆盖物的组件和其产生方法与流程

本发明涉及具有被薄层覆盖物覆盖的功能层的组件以及其产生方法。
背景技术：
：mems组件且尤其是微声学组件要求封装，其中以机械固定的方式保护组件的功能结构，并且优选地将所述功能结构包封于空腔中。已知多种用于产生此类封装的技术，所述技术可能已经在晶片级进行，并且因此，允许晶片级上的组件的具成本效益的并行处理。举例来说，在倒装芯片设计中，有可能将其上产生有组件芯片的晶片应用到载体例如层压体或多层陶瓷上，并且使用覆盖层紧贴所述载体密封所述晶片。还有可能将组件的功能结构布置在框架中并且使用此框架作为覆盖晶片的壳体壁和间隔件。另外致使组件具有小构造高度的具成本效益的方法是称为薄膜封装(tfp)的封装，其中借助于机械稳定薄层设计覆盖功能结构。借助于结构化牺牲层来提供空腔，所述空腔与功能结构一起被薄层覆盖物覆盖，从而在薄层覆盖物下方界定空腔，并且在后续方法步骤中通过薄层覆盖物中的结构开口再溶解掉所述空腔。在另一步骤中，再次密封住所述结构开口。然而，除了tfp的成本优点和小尺寸，此类组件还具有缺点。以此方式包封的组件的连接面布置于芯片表面上，即布置于载体的表面上的薄层覆盖物之间。为了将此类组件焊接到电路环境，例如电路板，则必须使用具有足够托脚(stand-off)的凸块，所述托脚必须至少具有薄层覆盖物的高度加公差值的高度。此外，不利的是，载体上的连接面的技术上最有利的布置未必与如标准化组件所惯用的所需占用面积一致。另外，凸块需要相对大面积，然而，面积在载体的表面上是有限的，在微型化组件的情况下尤其如此。如果载体上的连接面的分布适用于所需占用面积，那么为此目的所需的导体路径占用载体的表面上的额外空间，这进一步增加组件的大小。因此，本发明的任务是具体说明具有薄层覆盖物的组件，借此所述组件避免前述缺点。技术实现要素：根据本发明通过具有根据权利要求1所述的特征的组件达成此任务。将从额外权利要求得知本发明的有利实施例和用于产生所述组件的方法。具体说明一种组件，其中载体上的功能结构被跨越所述结构的薄层覆盖物覆盖。在薄层覆盖物上方应用平面化层，并且在所述平面化层上方应用电连接到所述功能结构的布线层级。以此方式，避免为连接目的牺牲载体的表面上的有价值空间，以便节省载体上为此目的所需的空间。另外，布线层级使得组件可借以连接到电路环境的连接、重新布线和接点的任何任意布置成为可能。另一优点是，可在布线层级内以最短路径导引用于连接功能结构所需的电连接，而此类连接到目前为止通常仅可能在围绕所述结构的迂回路径上。出于类似原因，本发明还增加了载体自身上的功能结构的设计自由度，这是由于导体路径的进程确实不再必须考虑载体上的电连接。因此还可节省载体上的表面空间，这构成成本优点，尤其是对于半导体衬底或其它晶态衬底上例如压电衬底上的作用表面，这是因为更多作用表面意味着单独产生组件的更多成本。提出的布线层级与所有薄层覆盖物兼容并且甚至可扩展并改进其功能性。这尤其适用于术语薄膜封装(tfp)和薄膜声学封装(tfap)下已知的薄层覆盖物。布线层级包括结构化导体路径，其连接到载体的表面上的至少一个连接面但优选地使载体的表面上的两个或更多个连接面连接到彼此。表面上的连接面构成载体上的功能结构的连接器，其中功能结构的不同连接器的连接实施于布线层级中。在一个实施例中，连接到布线层级的可焊接连接垫布置于布线层级中。在过程中，平面化层级允许所有连接垫能够布置于同一个层级中，这使得仅连接到电路环境例如电路板或pcb成为可能。连接垫可布置于组件的最高点处，使得不再需要如迄今为止薄层覆盖物的情况所需的托脚。这允许连接装置的最小大小，例如最小凸块大小。其具有如下额外优点：用于使连接垫连接到电路环境的托脚无须再考虑在先前薄层覆盖物与载体上的连接垫中的组件高度所需的托脚。构成用于一系列连接面的母线的可焊接连接垫因此可减少外部连接器的数目。此外，组件所需的所有可焊接连接垫可布置于布线层级中，使得载体上不再需要可焊接连接垫。由于连接垫与正常连接面相比需要更多表面，因此这使得本发明更节省作用表面。可使用简单连接连接载体上的连接面。布置在载体上的薄层覆盖物外部的连接面连接到功能结构并且经由穿通连接连接到布线层级。为此目的，金属化物仅与布线层级和连接面接触。因此，穿通连接可被实现为平面化层中的凹部，仅在侧壁上为其提供金属化物。然而，穿通连接还可被金属完全填充并且因此构成通孔。此外，对于平面化层和布置于其上的布线层级，有可能将较大连接垫放置于布线层级中的几乎任何任意位置中。这促进或允许针对组件的连接并且因此针对使功能结构的层级上的连接面的技术上所需的最优分布适应所要接脚模式或电路环境的所要占用面积，产生任何任意占用面积，即任何任意接脚模式。此外，将连接装置放置在较大接触垫上是更容易的，使得电路环境中的组件的较简单相互调整或组件与电路环境的较简单相互调整成为可能。在本发明的一个实施例中，薄层覆盖物包括数个部分层。部分层中的一个是机械稳定层，这可确保包封在其下的空腔至少对于接下来的方法步骤是稳定的。另一部分层充当用于密封结构开口的密封层，所述结构开口被导引穿过机械稳定层以便溶解掉薄层覆盖物下方的牺牲层。第一布线层级优选地布置于薄层覆盖物的两个部分层之间，即集成到传统的薄层覆盖物的结构中。连接面的数目和可焊接连接垫的的数目可为不同的，这是由于数个连接面可连接到同一连接垫。另外或替代地，连接面和连接垫具有不同分布或不同连接模式。本发明优选地用于在其功能结构上方要求空腔以便不受干扰地起作用的组件。因此，功能结构可有利地选自mems结构、微声学结构、saw结构、baw结构或gbaw结构。mems结构包括微结构化3d结构，其优选地由晶态半导体主体产生并且包括至少一个可移动部分，例如膜或接触突片。以适合换能器结构的形式，saw结构可直接应用于包括压电材料的载体上。所述载体可为压电晶片或从其分离的压电芯片。然而，载体还可包括非压电机械稳定材料，例如硅或玻璃，压电层或包括压电层的层系统应用到所述材料上。对于baw结构，层序列应用到载体上，借此所述层序列包括例如声学镜、其上方的第一电极、压电层和第二电极。声学镜包括分别具有相对高声学阻抗和相对低声学阻抗的至少一对层，借此所述层一方面由硬金属形成且另一方面由轻型材料例如sio2、聚合物或铝形成。gbaw结构包括电声换能器和声波导层，其可布置于换能器电极上方或下方。所述组件可包括多个功能结构，其利用声波工作并且连接于布线层级中以形成hf滤波器。所述功能结构可个别地被薄层覆盖物覆盖，但还可能在共同覆盖物下方布置数个功能结构。举例来说，此类微声学结构可为叉指式换能器和共振器。布线层级至少包括结构化导体路径，但可另外还包括连接到其上的电路组件，借此电路组件也可存在于平面化层的表面上。此类电路组件可为无源电路组件，例如电阻结构、电容或电感，其可由对应地结构化的导体路径段组成。此类电路组件可增补或扩展组件的功能。其可以集成到布线层级中的方式产生。薄层覆盖物可变化使用并且可用于覆盖功能结构的个别功能结构或整个群组。至关重要的是，薄层覆盖物在跨越具有功能结构的相对大区域的情况下仍保持充分机械稳定性。例如矩形或大致矩形薄层覆盖物的至少一个尺寸就此而言应不超过用于足够机械稳定性的限值。利用声波工作并且包括作为功能结构产生声波的换能器结构(最好是电声换能器)的组件通常包括彼此声学间隔开并且仅彼此电连接的数个功能结构。在此类情况下，可能有利的是，提供具有相应独立薄层覆盖物的个别功能结构。借助于本发明，现在有可能使平面化层级上方的布线层级中的个别功能结构连接到彼此。附图说明示范性实施例和附图说明在下文参考示范性实施例和相关各图解释用于产生根据本发明具有薄层覆盖物和布线层级的组件的方法。各图仅用于更好地理解本发明，并且因此，部分地仅为示意性的且并非按真实比例绘制。为更好地理解，可以放大或按比例缩小方式说明个别部分。所示有：图1a到1e是本身已知的产生薄层覆盖物的各个方法阶段；图2a到2j是产生根据本发明具有布线层级的组件的各个方法阶段；图3是根据本发明的组件的示意性俯视图。具体实施方式图1a到1e借助于各个示意性横截面图示出本身已知的用于产生具有传统的薄层覆盖物的已知组件的方法的各个方法阶段。为此目的，首先在载体tr上产生包含供应线和连接面af的功能结构fs。举例来说，功能结构fs构成声学组件(特定地，saw或baw组件)的换能器结构。在功能结构fs上方，现在应用并结构化牺牲层os，使得其界定用于薄层覆盖物dsa下方的后续腔的区域。牺牲层os优选地包括可容易结构化的材料，特定地漆层。现在将机械稳定层mss应用到结构化牺牲层os的整个表面上，例如借助于溅镀或cvd应用sio2层。图1a示出此方法阶段处的组件。随后，在机械稳定层mss中产生开口oe；通过这些开口，现在可溶解掉机械稳定层mss下方的牺牲层。可为每一提供的空腔或为每一薄层覆盖物dsa提供一或多个开口oe。图1b示出此方法阶段处的布置。在下一步骤中，使用密封层vs密封开口oe。密封层vs优选地应用到整个表面上并且随后进行结构化，从而如图1c中所示暴露连接面af。因此以气密方式密封所述空腔。密封层vs优选地为有机漆或聚合物。图1d示出在密封层vs上方产生气密层hs之后以及在载体tr的表面上的连接面af正上方产生可焊接连接垫ap之后的布置。也可切换用于产生连接垫ap和气密层hs的顺序。气密层hs优选地为厚电绝缘层，特定地氮化硅层。图1e示出借助于凸块bu为具备薄层覆盖物dsa的此类组件提供连接，所述凸块产生于可焊接连接垫ap上方并且与可焊接连接垫ap接触。凸块u可为柱状凸块(studbump)或焊料凸块。在此已知实施例中，凸块必须足够大且尤其足够高以使得其突出到高于薄层覆盖物dsa并且在焊接组件之后仍具有相对于电路环境的组件的足够托脚。在下文具体说明并且使用图2a到2j中所说明的不同方法阶段更详细地解释产生根据本发明具有薄层覆盖物的组件的方法。图2a示出具备如可在例如根据图1c的已知方法中获得的薄层覆盖物dsa的组件。在可能为多层的薄层覆盖物下方，组件的功能结构嵌入到空腔中。功能结构经由供应线(未示出)连接到载体的表面上的连接面af。连接面可由可用于组件上的正常连接线的传统金属化物组成。现在在此布置上方应用平面化层ps。此平面化层包括漆、聚合物，或不同的有机化合物。可使用不同方法，例如通过使用具有良好平面化性质的旋涂材料的旋涂，应用平面化层ps。还有可能层合有机材料，尤其是薄膜。这不一定必须直接产生平面表面。而是，有可能以任何方式将聚合物或漆应用到载体tr的表面上并且随后将其平面化。所述应用可通过压印、嵌花(appliquéing)，或甚至经由气相，例如借助于pecvd或pvd进行。可例如经由化学机械平面化(cmp)进行并非完全平面的有机层的平面化过程。平面化层优选地应用或平面化为使得其随后具有小于5μm的局部层厚度偏差。平面化层的厚度至少调整为对于薄层覆盖物dsa为足够高的以仍被足够层厚度覆盖。在下一步骤中，产生平面化层ps的凹部an。在凹部的底部，暴露载体tr的表面上的连接面af。可使用光刻法界定和产生所述凹部。举例来说，可能将光掩模应用到平面化层ps上并对其进行结构化。在平面化层ps的不被光掩模覆盖的区域中，可例如使用溶剂或借助于蚀刻移除平面化层以产生凹部an。在这样做时，湿式和干式蚀刻方法是可能的。可在任何任意横截面中产生凹部an，其必须具有足够大横断面面积以便稍后将此类凹部用作用于穿通连接的基体。图1c示出此方法阶段处的布置。有利的是使用用于平面化层ps的如下材料：可在固化过程中转化成更具抗性的结构，使其韧化以便使平面化层保持在组件上。在未固化状态中，进而还促进平面化层的结构化。在产生凹部之后，接着可例如通过例如使用uv光的热量和/或辐射效应，固化平面化层ps。随后，可任选地执行用等离子体进行的处理，以从凹部an移除平面化层ps的未被完全移除的残余物。为此目的，举例来说，含cf4和o2的等离子体是适合的。在下一步骤中，薄金属层m1应用到平面化层的整个表面上，使得其还接触凹部an的侧壁和暴露于其中的连接面af。此金属层m1应足够紧密以使得其可充当后续较厚金属化物的生长层。可使用含金属的晶种溶液蒸镀、溅镀或产生用于生长层的金属层m1。图2d示出此方法阶段处的布置。如图2e中所示，在下一步骤中，应用和结构化第一抗蚀剂层r1以使得执行布线层级所需的导体路径和其它金属结构所需的区域保持未被覆盖。此第一抗蚀剂层r1随后用以例如通过无电方法或电镀通过不被抗蚀剂层覆盖的暴露区域中的第二金属层m2增强第一金属化物m1。为此目的，可以电镀的方式应用铜层，其在必要时另外被镍层覆盖。方法进行到达成第二金属层m2的足够高层厚度为止，这确保布线层级内的足够导电性。在凹部中，由第一金属层m1和第二金属层m2组成的金属化物现在与连接面af电接触，继而连接到薄层覆盖物dsa下方的功能结构。在平面化层ps的表面上，现在由金属化物产生布线层级的导体路径以及任选地还有用于集成电路组件的结构。以此方式，举例来说，可实施呈曲折导体路径形式或呈螺旋结构形式的电感。可经由不电连接到彼此的相邻金属化物实施电容。可经由具有经适当调整的导体路径横截面的导体路径实施电阻。图2f示出此方法阶段处的布置。在下一步骤中，移除剩余的第一抗蚀剂层r1并且移除其下剩余的第一金属层m1，使得仅保持由第一抗蚀剂层r1界定的区域的区域中的金属化物。举例来说，可通过湿式蚀刻进行第一金属层m1的移除，其中在其它区域中确保保持厚金属化物的粘附。可进行蚀刻以使得在同一时间粗糙化第二金属化物的表面以便确保良好粘附到后续连接垫和第二金属化物m2上的后续第二抗蚀剂掩模r2。然而，还可能在两个不同的步骤中进行第一金属化物m1的移除和第二金属化物m2的粗糙化。图2g示出此方法阶段处的布置。在下一步骤中，产生第二抗蚀剂掩模r2以便界定可焊接连接垫ap。作为用于第二抗蚀剂层的抗蚀剂，使用焊料防护抗蚀剂，这是由于第二抗蚀剂层r2可保持在组件上。第二抗蚀剂层r2具有开口，其中在提供用于连接垫ap的区域中暴露第二金属层m2的表面。可用真空层压过程应用第二抗蚀剂层r2。使用光刻法发生结构化，其中抗蚀剂自身是光致抗蚀剂或用光致抗蚀剂层结构化的正常抗蚀剂。图2h示出此方法阶段处的布置。在下一步骤中，现在为第二抗蚀剂层r2的开口中暴露的第二金属层m2的表面提供可焊接层以获得可焊接连接垫ap。由于其仅要求小层厚度，可在此情况下使用无电方法。举例来说，可通过薄镍和/或金层增强暴露的第二金属层m2。图2j示出此方法阶段处的组件，所述组件现在经由其可焊接连接垫ap连接到外部电路环境并且可例如焊接到电路板上。可在晶片级上执行图2a到2j中示出的方法，使得可并行地处理具有可能地甚至更高数目的薄层覆盖物dsa的多个组件。在图2j中示出的方法阶段之后，可例如通过沿着锯切线的锯切隔开所述组件，其中在布线层级上或在载体tr的表面上不存在结构元件。图3示出具有应用到平面化层ps上的布线层级的组件的可能结构的示意性俯视图。在载体tr上，布置组件的功能结构(图中未示出)，借此所述结构被薄层覆盖物dsa覆盖。直接在载体上，功能结构连接到连接面af，所述连接面以载体表面上的适合金属化物的形式产生。通过平面化层ps在薄层覆盖物的整个表面上覆盖载体tr，仅移除连接面上方的凹部an中的平面化层。此处，至少部分地暴露连接面af。在同一时间在平面化层ps的表面上产生的金属化物m2用以接触凹部an中的连接面af。在旨在用于组件的外部连接的区域中，通过应用可焊接层以形成可焊接连接垫，完成金属化。图3仅示出布线层级的供应线，所述供应线通过金属化形成并且使凹部an底部的连接面连接到可焊接连接垫ap。然而，在真实组件中，在布线层级中产生多个此类线，其中个别连接垫ap可连接到多个连接面af并且因此连接到组件的多个功能结构。布线层级接着构成功能结构的互连并且不仅用以确保用于功能结构的可焊接连接。也未示出提及的无源电路组件，其可以集成到金属化物中的方式在布线层级中产生。使用图解释的方法步骤和组件细节仅具体说明本发明的实施方案的简单实例，使得根据本发明的组件不限于图中示出的实施例。术语和参考列表b组件tr载体fs功能结构ve1第一布线层级dsa薄层覆盖物结构化导体路径af可焊接连接面ap连接垫sk电路组件ts部分层mss机械稳定层vs密封层hs气密层hr空腔ve2第二布线层级filhf滤波器ms金属层pl电绝缘层ff自由区域ubm用于可焊接连接面的可焊接金属化物当前第1页12