微机械传感器单元和用于制造微机械传感器单元的方法
【技术领域】
[0001]本发明基于一种根据权利要求1的前序部分的微机械传感器单元。
【背景技术】
[0002]这样的微机械传感器单元例如由文献DElO 2006 016 260A1已知并且允许在微机械传感器单元中集中多个不同的传感器元件，所述多个不同的传感器元件对环绕其的大气具有不同要求。在此，不同的传感器元件，通常是加速度传感器和转速传感器设置在不同的腔中并且优选包括振动质量(Seismische Masse)。对于这样的微机械装置通常设定，同时、也就是在一个方法步骤中在衬底上制造不同的传感器元件，由此在单个微机械传感器单元中可实现不同的传感器系统的特别小的和成本有利的组合。对于涉及的微机械传感器单元在此存在以下技术挑战:在对于传感器元件分别设定和大多不同的压力下运行传感器元件。也就是例如对于转速传感器尽可能小的压力(例如I毫巴)是值得期望的，以便转速传感器的共振运行的振动质量仅仅经历微不足道的阻尼，而加速度传感器优选在大约大500倍压力的情况下运行。现有技术通常利用吸气材料以调节期望的由腔到腔的不同的压力。所述吸气材料通常引入到设有低压的腔中并且在活化的状态下能够俘获气体分子，由此腔中的气压降低。通常活化吸气材料，其方式是，温度超过一个阈值。附加的并由此与额外成本有关的吸气材料在微机械传感器单元的生产中的应用在此证实为不利的。本发明所基于的任务是，提供一种微机械传感器单元，其中，一方面在具有不同压力的不同腔中集中传感器元件并且另一方面可成本有利地并且没有大的耗费地实现这些微机械传感器单元。
【发明内容】
[0003]所述任务通过一种用于制造微机械传感器单元的方法解决，微机械传感器单元包括衬底和封闭罩。根据本发明设定，在第一方法步骤中如此接合衬底和封闭罩，使得形成第一腔和第二腔。在具有第一压力的第一腔中设置第一传感器元件，例如加速度传感器，而在具有第二压力的第二腔中设置第二传感器元件，例如转速传感器。典型地直接在第一方法步骤之后在第一腔和第二腔中存在相同的压力。根据本发明设定，随后在第二方法步骤中制造引导到第一腔中的可封闭的通道。例如将通道集成到衬底中和/或封闭罩中。随后在第三方法步骤中通过可封闭的通道改变第一腔中的第一压力，其中，第一压力是可调节的，所述第一压力与第二腔中的第二压力不同。
[0004]本发明相对于现有技术的优点在于，在本发明中对于具有两个腔的微机械传感器单元的制造可以省去应用吸气材料并且尽管如此可以在两个腔中实现不同的压力。特别有利的是，腔中的压力可匹配于集成到腔中的传感器元件的要求。尤其在根据本发明的方法中可能的是，省去对于吸气材料的活化必要的温度升高。由此可以有利地避免损害，所述损害否则可能通过所述温度升高产生。此外，本发明提供一种尽可能简单的途径，以便改变腔中的压力，其中，本发明的突出之处也在于，在连接衬底和封闭罩之后可以在几乎每个任意时刻实施压力变化。结果有利地可能的是，使得在制造链期间在对于制造有意义的或有利的时刻实现在第一腔中压力的变化。在此可能的是，衬底包括分析处理晶片。这样的分析处理晶片优选具有印制导线、电极和分析处理装置，通过它们第一和第二传感器元件与电路板或芯片电通信连接。此外可以考虑，第一传感器元件和/或第二传感器元件集成在衬底中和/或封闭罩中或者是中间晶片的组成部分，所述中间晶片设置在衬底与封闭罩之间。此外可以考虑，衬底和封闭罩经由连接机构例如以胶粘物质的形式连接。优选地，衬底和封闭罩借助于铝锗共晶键合方法或密封气体键合方法相互连接。也可以考虑，第二方法步骤包括第二通道的制造并且在第三方法步骤中也通过第二通道确定在第二腔中的压力。
[0005]本发明的有利的构型和扩展方案可从属权利要求以及参照附图的说明书得知。
[0006]在本发明的另一实施方式中设定，在第四方法步骤中以第一封闭机构和/或第二封闭机构封闭可封闭的通道。尤其第一封闭机构、尤其其粘性如此选择，使得第一封闭机构虽然部分地侵入可封闭的通道中，然而在其硬化或变干之前没有流经可封闭的通道。第二封闭机构的应用适合于当存在在微机械传感器单元与第一传感器单元之间的接触区域中的气体能够持久地进入到第一腔中或从第一腔出来的危险时。由此可以有利地实现特别稳定和稳健的封闭，并且将在第一腔中的第一压力尽可能长时间地保持恒定。
[0007]在本发明的另一实施方式中设定，在补充的方法步骤中实现用于容纳第一封闭机构的凹部。尤其设定，用于容纳第一封闭机构的凹部集成到衬底中和/或封闭罩中。所述凹部有利地实现了，第一封闭机构连同微机械传感器单元形成尽可能齐平的终止并且由此第一封闭机构特别节省空间地并且稳定地封闭可封闭的通道。在此可以考虑，补充的方法步骤在时间上在第一方法步骤之后或之前实施。
[0008]在本发明的另一实施方式中设定，
[0009]将第一封闭机构如此设置在用于容纳第一封闭机构的凹部中，使得用于容纳第二封闭机构的另一凹部通过第一封闭机构的容纳来实现；和/或
[0010]将第二封闭机构如此设置在第一封闭机构上，使得第一封闭机构由第二封闭机构和微机械传感器单元完全包围。由此可以有利地实现可封闭的通道的特别稳定和空气密封的封闭。
[0011]在本发明的另一实施方式中设定，在第二方法步骤中:
[0012]以蚀刻方法实现可封闭的通道和/或用于容纳第一封闭机构的凹部；和/或
[0013]通过用于实现通道的蚀刻方法仅仅蚀刻第一腔的以下区域:所述区域不是第一传感器元件的组成部分。可封闭的通道的蚀刻具有的优点在于，可以使用由半导体技术已知的技术并且不必设计新的方法。此外可以考虑，用于蚀刻的蚀刻方法可以利用蚀刻装置，所述蚀刻装置已经用于制造衬底或封闭罩。因此不必制造用于制造可封闭的通道的新的装置，由此可以有利地节省用于购置这样的装置的资金。尤其有利的是，如此选择用于蚀刻方法的位置，使得第一传感器元件不受蚀刻方法损坏。此外有利的是，蚀刻方法实现尽可能窄的可封闭的通道，因为随后有利地对第一封闭机构的材料需要下降并且该封闭相比于用于具有更大直径的通道可更简单地实现。
[0014]在本发明的另一实施方式中设定，微机械传感器单元包括用于第二方法步骤的保护装置，其中，所述保护装置包括:蚀刻终止层、牺牲蚀刻区域和/或接片。所述保护装置有利地用于基本上保护第一传感器元件免于由于蚀刻方法的损坏。尤其使所述保护装置或由所述保护装置的组合匹配于相应的蚀刻方法。
[0015]在本发明的另一实施方式中设定，第一封闭机构至少部分地具有聚合物，而第二封闭机构至少部分地具有金属。例如聚合物是光刻胶。通过材料选择可以有利地实现可封闭的通道的尽可能空气密封的或气体密封的封闭。
[0016]在本发明的另一实施方式中，在第五方法步骤中结构化第二封闭机构。例如剪裁第二封闭机构并且由此微机械装置的扩展减小。也可以考虑，磨削第二封闭机构并且由此能够实现用于微机械传感器单元的尽可能平的表面。
[0017]本发明的另一主题是微机械传感器单元，其中，微机械传感器单元包括第一和第二腔。根据本发明设定:在第一腔中在第一压力下设置第一传感器元件，而在第二腔中在第二压力下设置第二传感器元件。此外，微机械传感器单元具有至少一个引导到第一腔中的可封闭的通道，所述通道用于确定第一腔中的第一压力。
[0018]通过可封闭的通道，微机械传感器单元具有特别稳定和稳健的用于确定第一腔中的第一压力的装置。典型地微机械装置包括主延伸平面并且可封闭的通道沿垂直于主延伸平面的方向延伸。此外可以考虑，可封闭的通道如此设置在衬底和/或封闭罩上，使得衬底和/或封闭罩的部分在没有通道的情况下沿垂直于主延伸平面的方向完全覆盖第一传感器元件和/或第二传感器元件。由此有利地保护第一传感器元件基本上免于污物或蚀刻气体，它们可能通过可封闭的通道进入。
[0019]在本发明的另一实施方式中，以第一封闭机构和/或第二封闭机构封闭可封闭的通道。在此涉及特别