集成的旋转速率与加速度传感器和用于制造集成的旋转速率与加速度传感器的方法_3

文档序号:9650023阅读:来源:国知局
二连接步骤之后在与中间晶片相对置的一侧上薄地磨削分析处理晶片。
【附图说明】
[0023]图1:根据第一实施方式的微机械装置的示意图;
[0024]图2:根据第二实施方式的微机械装置的示意图;
[0025]图3:根据第三实施方式的微机械装置的示意图;
[0026]图4至7:用于制造微机械装置的方法。
【具体实施方式】
[0027]在不同附图中,相同的部分始终标有相同的参考标记并且因此通常分别也仅命名或提及一次。
[0028]图1示出微机械装置100的根据本发明的第一实施方式。所述微机械装置包括中间晶片1、分析处理晶片11和传感器晶片5,它们具有一个共同的主延伸面并且重叠地布置,其中中间晶片1布置在分析处理晶片11和传感器晶片5之间。在所示出的实施方式中,第一传感器元件2和第二传感器元件3是传感器晶片5的组成部分。优选地,第一传感器元件2和第二传感器元件3涉及振动质量,所述振动质量分别是传感器系统的一部分,其中所述微机械装置100可以包括多个(在所述实施方式中两个)传感器元件3。特别地,第一传感器元件2是加速度传感器的一部分而第二传感器元件3是旋转速率传感器的一部分。根据本发明,包含第一传感器元件2的第一腔体120具有与包括第二传感器元件3的第二腔体130的压力不同的压力。替代地,第一腔体120中的第一大气也可以不同于第二腔体130中的第二大气。优选地,第一和/或第二腔体120和/或130包括一个或多个止档部16,所述一个或多个止档部例如设置用于避免在过载时振动质量的弹簧断裂。在微机械装置100的所示出的根据本发明的实施方式中,中间晶片1包括开口或中断部140,所述开口或中断部如此布置,使得它们此外是第二腔体130的组成部分。附加地,可以通过开口或中断部140构成彼此隔离的连接件6,所述连接件连接分析处理晶片11和传感器晶片5。在此,所述连接件也可以布置在第二腔体内。如果中间晶片1由导电材料构成,则只要电接通部27设置用于中间晶片1和分析处理晶片11或传感器晶片5之间的电连接,所述连接件6就构成以下线路路径:通过所述线路路径分析处理晶片11和传感器晶片5相互导电连接。线路路径6尤其也可以将设置在分析处理晶片11或传感器晶片5中的印制导线23相互导电连接,其中传感器晶片5中的一个或多个印制导线23与传感器系统导电连接而分析处理晶片11中的一个或多个印制导线23与专用集成电路导电连接,所述专用集成电路是分析处理晶片11的组成部分。
[0029]借助导电的线路路径6和印制导线23,电信号可以从传感器系统传输至专用集成电路。为了将微机械装置100与用于微机械装置的印制电路板或承载部导电连接,在分析处理晶片上设置键合盘30。
[0030]根据本发明的第二和第三实施方式的在图2和图3中示出的微机械装置具有基本上与根据第一实施方式的微机械装置的特征相同的特征。因此,避免或简化地示出已经在图1中描述了的部分的描述。
[0031]图2示出微机械装置100的根据本发明的第二实施方式。所述微机械装置与本发明的第一实施方式相比具有以下特征:在中间晶片上传感器单元13布置在面向分析处理晶片的一侧上。传感器单元13可以是另一传感器系统、尤其传感器单元13或者是无源构件。传感器单元13优选涉及磁场传感器。与所述传感器单元13无关地,微机械装置100根据第二实施方式具有蚀刻停止层18,所述蚀刻停止层设置在所述传感器晶片5上,从而在微机械装置100的制造过程中避免传感器晶片5的蚀刻。对此,通常涉及包括铝的层。
[0032]图3示出微机械装置100的根据本发明的第二实施方式。在所述实施方式中,将微机械装置100例如与印制电路板导电连接的电连接端是焊球34,所述焊球布置在分析处理晶片11上在背向于中间晶片1的一侧上。为了将焊球34与印制导线23或针对分析处理的电路导电连接,在分析处理晶片11上设置一个或多个硅贯通接通部(TSV)32,所述一个或多个硅贯通接通部通过布线层与焊球34连接。所述实施方式具有以下优点:微机械装置100可以在裸露模具构造的意义上直接布置在印制电路板上,其中可以放弃微机械装置100的与更多成本相连的封装。所述贯通接通部32优选金属地填充或部分填充并且通过隔离层与分析处理晶片的硅隔离。
[0033]图4至7示出用于制造根据本发明的微机械装置100的各个制造步骤。图4示出在其在第一连接步骤中相互连接之前的传感器晶片5和中间晶片1。在此,传感器晶片5包括第一传感器元件2和第二传感器元件3。此外,传感器晶片5具有印制导线23,所述印制导线与传感器系统导电连接,其中传感器系统包括第一传感器元件2或第三传感器元件3。设置了,电信号从传感器系统通过印制导线23输送至电接通部,所述电接通部应当将中间晶片1与传感器晶片5导电连接。为此目的,传感器晶片5在设置用于电接通部的位置处优选具有第一铝(A1)层17。附加地,传感器晶片5在所述位置处优选装配有第一 A1层17,在所述位置处规划有中间晶片1和传感器晶片5之间的另一可能纯机械的连接,例如用于中间晶片与传感器晶片的严密密封。因此,在传感器晶片5上,在指向中间晶片1的一侧上构造第一涂层图案。中间晶片1具有第二涂层图案,所述第二涂层图案与第一涂层图案重合地或几乎重合地布置在指向传感器晶片5的一侧上并且优选由第一锗(Ge)层19组成。尤其可能的是,中间晶片1是经结构化的,其中所述结构化部相应于第二涂层图案并且由中间晶片的指向传感器晶片5的突起部组成。在所示出的实施方式中,中间晶片1除第二涂层图案以外还具有其他突起部。在随后的图5至7中,以其他部件或其他特征来补充在先前的附图中所描述的特征或部件。因此,在图5至7中,不再次详细描述微机械装置的已经由先前的附图已知的那些特征或部件。图5示出,在第一连接步骤之后中间晶片1和分析处理晶片5如何通过第一 AlGe连接4相互连接,其中在第一涂层图案与第二涂层图案重合的位置处能够发现所述连接。如果中间晶片在所述位置处具有结构化部,则所述结构化部以下称作第一类型的突起部14。在中间晶片的指向传感器晶片的一侧上的所有其他结构化部以下称作第二类型的突起部并且通常构成止档部16,所述止档部优选设置用于避免在过载时振动质量的弹簧断裂。通过第一连接步骤构成第一腔体120和第二腔体130,所述两个腔体具有第一气压。
[0034]图6示出在第二连接步骤之前的分析处理晶片11和中间晶片/传感器晶片叠堆
10。中间晶片/传感器晶片叠堆10在其(即中间晶片/传感器晶片叠堆10)结构化之后包括中间晶片1和传感器晶片5。为了结构化,通常设置各向异性的蚀刻方法,所述各向异性的蚀刻方法在中间晶片中引起开口或中断部,由此中间晶片具有单个的隔离的位置、即棒/柱,它们通过AlGe连接4与传感器晶片5连接。在一种优选的实施方式中,各向异性的蚀刻方法也蚀刻进传感器晶片中,借此使可能布置在传感器晶片中的印制导线暴露。根据本发明还设置,例如通过所述蚀刻方法引起的开口或中断部中的一个构成小的通道7。第二腔体中的第二气压则通常不再与第一腔体中的第一气压一致,对于所述第一腔体没有设置小的通道。
[0035]在进行第二连接步骤之前,可以在其指向分析处理晶片11的一侧上结构化中间晶片1,由此形成例如凹槽20。在所述凹槽中例如可以布置传感器单元。
[0036]为了进行第二连接步骤,中间晶片在远离传感器晶片5的一侧上具有第三涂层图案,所述第三涂层图案优选由第二锗(Ge)层29组成。在此,在中间晶片的棒中的每一个上发现Ge层29。第三涂层图案与施加在分析处理晶片上的第四涂层图案重合或者几乎重合,其中所述涂层图案由第二铝(A1)层组成。分析处理晶片11附加地包括键合盘30,所述微机械装置优选可以通过所述键合盘建立与印制电路板的电接通。
[0037]图7示出在第二连接步骤之后的微机械装置,其中中间晶片1和分析处理晶片11通过第二 AlGe连接部9
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