具有用于使mems結(jié)構(gòu)應(yīng)力脫耦合的內(nèi)插器的垂直混合集成部件及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種用于W忍片堆疊形式的具有MEMS構(gòu)件的垂直混合集成部件的結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)，所述MEMS構(gòu)件的MEMS結(jié)構(gòu)至少部分地構(gòu)造在構(gòu)件前側(cè)中并且可W通過構(gòu)件前側(cè) 上的至少一個(gè)連接盤電接觸所述MEMS構(gòu)件。所述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)能夠?qū)崿F(xiàn)MEMS結(jié)構(gòu)在忍片 堆疊內(nèi)的盡可能沒有應(yīng)力的布置。
【背景技術(shù)】
[0002] 用于在此所描述的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一種優(yōu)選的應(yīng)用是例如用于檢測加速度、轉(zhuǎn)速、磁 場或者壓力的傳感器部件的實(shí)現(xiàn)。構(gòu)件檢測運(yùn)些測量參量借助MEMS并且將其轉(zhuǎn)換成電信 號。傳感器部件大多還包括至少一個(gè)用于處理并且分析處理測量信號的ASIC構(gòu)件。所述 部件可W用于不同的應(yīng)用，例如在車輛領(lǐng)域和消費(fèi)領(lǐng)域中。在此，特別重要的是在高的功能 集成時(shí)的部件小型化。因?yàn)樵诖朔艞壢唐闹匦路庋b，所W垂直混合集成部件在所述小型 化方面證實(shí)為特別有利。替代地，在第二層安裝（2nd-Level-Montage)的范疇中忍片堆疊 作為所謂的忍片尺寸封裝直接安裝在應(yīng)用印制電路板上。
[0003] MEMS構(gòu)件應(yīng)當(dāng)盡可能如此安裝在垂直混合集成部件的忍片堆疊中，使得保護(hù) MEMS結(jié)構(gòu)免受干擾感器功能的所述周圍環(huán)境影響。運(yùn)尤其適合于敏感的MEMS結(jié)構(gòu)，例如壓 力傳感器構(gòu)件的膜片。此外，在構(gòu)造忍片堆疊時(shí)要注意，盡可能不將由安裝決定的使測量信 號錯(cuò)誤的機(jī)械應(yīng)力引入到MEMS結(jié)構(gòu)中。此外，必須保證各個(gè)構(gòu)件元件的電接觸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 借助本發(fā)明提出一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，所述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠簡單且低成本地實(shí)現(xiàn)并且能夠 實(shí)現(xiàn)MEMS結(jié)構(gòu)在垂直混合集成部件的忍片堆疊內(nèi)的盡可能沒有應(yīng)力的布置W及確保MEMS 構(gòu)件與所述部件的其他構(gòu)件元件的可靠電連接。
[0005] 為此，根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)置，MEMS構(gòu)件通過內(nèi)插器頭朝下地安裝在忍片堆 疊的另一構(gòu)件上并且通過內(nèi)插器中的至少一個(gè)貫通接觸部值urchkontakt)與所述另一構(gòu) 件電連接。根據(jù)本發(fā)明，W金屬填充的貫通接觸開口（Durchkontak巧佈ung)的形式實(shí)現(xiàn) 所述貫通接觸部，其中貫通接觸部的金屬填充生長（aufwachsen)到MEMS構(gòu)件的連接盤上 并且延伸穿過整個(gè)內(nèi)插器。
[0006] 根據(jù)所要求保護(hù)的制造方法來結(jié)構(gòu)化內(nèi)插器，其中產(chǎn)生至少一個(gè)從所述內(nèi)插器的 前側(cè)延伸至背側(cè)的貫通接觸開口。在填充貫通接觸開口之前，將內(nèi)插器與MEMS構(gòu)件的構(gòu)件 前側(cè)機(jī)械連接，使得在MEMS結(jié)構(gòu)和內(nèi)插器之間保留一間距。在此，將內(nèi)插器中的貫通接觸 開口與MEMS構(gòu)件的構(gòu)件前側(cè)上的連接盤對齊地布置。僅僅在此之后才至少部分地W金屬 材料電鍛地填充所述貫通接觸開口，W便所述金屬材料也在MEMS構(gòu)件的連接盤上出現(xiàn)。然 后，將所述結(jié)構(gòu)（具有內(nèi)插器的MEMS構(gòu)件）通過內(nèi)插器安裝在另一構(gòu)件上。 陽007] 由于MEMS構(gòu)件的頭朝下安裝，保護(hù)構(gòu)件前側(cè)上的敏感的MEMS結(jié)構(gòu)免受不利的周 圍環(huán)境影響、例如損害和污染。為了盡可能低地保持對MEMS結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響的由安裝決定的 應(yīng)力，MEMS構(gòu)件不直接W倒裝忍片技術(shù)而是通過應(yīng)力脫禪合的內(nèi)插器安裝在另一構(gòu)件上， 所述內(nèi)插器僅僅在MEMS結(jié)構(gòu)的區(qū)域之外與構(gòu)件前側(cè)連接。MEMS構(gòu)件的電接觸通過內(nèi)插器 中的貫通接觸部實(shí)現(xiàn)，所述貫通接觸部同樣布置在MEMS結(jié)構(gòu)的區(qū)域之外。所述貫通接觸部 W金屬填充的貫通接觸開口的形式實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明，在MEMS構(gòu)件和內(nèi)插器連接之后才進(jìn) 行所述金屬化。在所述過程步驟中，也建立MEMS構(gòu)件和內(nèi)插器中的貫通接觸部之間的電連 接，其方式是，使貫通接觸部金屬化直接生長到MEMS構(gòu)件的前側(cè)上的連接盤上。
[0008] 為此，在根據(jù)本發(fā)明的制造方法的一種特別有利的變形方案中利用金屬化過程， 借助所述金屬化過程通常產(chǎn)生用于在內(nèi)插器的背側(cè)上的另一構(gòu)件上安裝的凸部。在此，通 常設(shè)及電鍛過程。在運(yùn)種變形方案中，所述凸部不構(gòu)造在內(nèi)插器的背側(cè)上的連接盤上而是 構(gòu)造為金屬柱，所述金屬柱生長到MEMS構(gòu)件的連接盤上，生長經(jīng)過內(nèi)插器中的貫通接觸開 口并且終止于內(nèi)插器的背側(cè)上的凸部中。在此在一個(gè)過程步驟中，與安裝凸部一起產(chǎn)生內(nèi) 插器中的貫通接觸部，運(yùn)是非常合理且低成本的。
[0009] 內(nèi)插器應(yīng)當(dāng)盡可能地由在其熱膨脹系數(shù)方面與MEMS構(gòu)件的材料匹配的且能夠容 易結(jié)構(gòu)化的材料組成。在MEMS構(gòu)件在娃基上的情形中，由玻璃、娃或者陶瓷的內(nèi)插器證實(shí) 為特別適合。
[0010] 尤其可W低成本地在粘合步驟中建立MEMS構(gòu)件和內(nèi)插器之間的機(jī)械連接。為此， 但也考慮鍵合方法、例如共晶鍵合。
【附圖說明】
[0011] 如W上已經(jīng)闡述的那樣，存在實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不同可能性。對此，一 方面參考獨(dú)立權(quán)利要求隨后的權(quán)利要求，而另一方面參考本發(fā)明的實(shí)施例根據(jù)附圖的隨后 描述。
[0012] 圖1示出實(shí)現(xiàn)了根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的垂直混合集成部件100的示意性剖面 圖；
[0013] 圖2示出在貫通接觸部23的區(qū)域中所述部件100的MEMS構(gòu)件10和內(nèi)插器20之 間的連接區(qū)域的細(xì)節(jié)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 在圖1中所示出的部件100W忍片堆疊的形式構(gòu)造并且包括MEMS構(gòu)件10,所述 MEMS構(gòu)件通過內(nèi)插器20安裝在另一構(gòu)件30、在此ASIC構(gòu)件上。因?yàn)閮蓚€(gè)構(gòu)件10和30設(shè) 及娃忍片，所W在此使用玻璃載體、娃載體或者陶瓷載體作為內(nèi)插器20。
[0015] 在本實(shí)施例中，MEMS構(gòu)件10用作壓力傳感器構(gòu)件。在此，在構(gòu)件前側(cè)上通過跨越 空腔12的傳感器膜片11構(gòu)造MEMS結(jié)構(gòu)。傳感器膜片11的偏移例如借助膜片區(qū)域中的壓 阻來檢測并且將其轉(zhuǎn)換成電信號。MEMS構(gòu)件10的電接觸通過構(gòu)件前側(cè)上的設(shè)置在所述傳 感器膜片11的側(cè)邊的連接盤13實(shí)現(xiàn)。
[0016] 通過內(nèi)插器20中的通孔21W測量壓力施加傳感器膜片11。所述壓力連接開口 21構(gòu)造在傳感器膜片11下方的內(nèi)插器