微机械压力传感器装置以及相应的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及微机械压力传感器装置以及相应的制造方法。
【背景技术】
[0002]虽然也可应用任意的微机械构件，但是根据基于硅的构件阐述本发明和本发明所基于的问题。
[0003]用于测量例如加速度、转速、磁场和压力的微机械传感器装置是普遍已知的并且以批量生产制造用于车辆领域和消费领域中的不同应用。消费电子中的趋势尤其是构件的微型化、功能集成和有效的成本降低。
[0004]现今，加速度与转速传感器和同样加速度与磁场传感器已经制造为组合传感器(6d)，此外存在第一 9d模块，其中在一个唯一的传感器装置中分别组合三轴的加速度传感器、转速传感器和磁场传感器。
[0005]与此相反，压力传感器现今与以上所述的6d模块和9d模块分开开发和生产。其重要原因是需要的介质进入(Medienzugang)，压力传感器与惯性传感器和磁场传感器相比需要所述介质进入，并且所述介质进入显著增加封装压力传感器的开销和成本。分离压力传感器的其他原因是不同的MEMS生产工艺以及不同的分析处理方法。例如，压力传感器经常利用压阻电阻来分析处理，与此相反优选容性地分析处理惯性传感器。
[0006]但可看出的是，除惯性参量以外也能够测量压力的传感器装置尤其在消费电子领域中体现用于功能集成的可能性的令人感兴趣的扩展。这种集成的7d模块或在集成3轴磁场传感器时的1d模块例如可以用于导航应用(室内导航)。功能集成不仅允许成本降低而且允许应用印制电路板上的降低的空间需求。
[0007]由DE 10 2006 011 545 Al和US 2012/0256282 Al已知具有压力传感器和惯性传感器的微机械组合构件。所有这些构件共同的是容性的分析处理原理的使用，其中施加压力的膜片隆起并且用作可移动的电极面。在其上方或在其下方间隔开地存在平面的固定电极作为对应电极。在所述布置中，膜片隆起在中央膜片区域中高并且向外显著降低，以便最终在膜片区域的边缘处变成O。因此，当分析处理在膜片面上积分的电容变化时，边缘区域中的基本膜片区域几乎不为信号幅度做贡献，而具有大的偏移(Auslenkung)的中央膜片区域构成整个面的仅仅一小部分。
[0008]例如由US 7 250 353 B2或US 7 442 570 B2已知所谓的垂直集成或混合集成或3D集成的方法，其中至少一个MEMS晶片和分析处理ASIC晶片通过晶片键合方法机械地并且电地相互连接。结合硅贯通接触和倒装芯片技术的所述垂直集成方法是特别有吸引力的，由此外部接通可以实现为“bare die-Modul (裸芯片模块)”或“chipscale package (芯片尺寸封装)”、即没有塑料封装，例如由US 2012/0049299 Al或者US2012/0235251 Al已知的那样。
[0009]US 2013/0001710 Al公开了用于构造MEMS传感器装置的方法和系统，其中处理晶片通过介质层键合在MEMS晶片上。在结构化MEMS晶片以便构造微机械传感器装置之后，借助传感器装置将CMOS晶片键合到MEMS晶片上。在工艺结束时，如果需要，则可以通过蚀刻或背侧磨削(RUckschleifen)进一步加工该处理晶片。
【发明内容】
[0010]本发明实现一种根据权利要求1所述的微机械压力传感器装置和一种根据权利要求14所述的相应的制造方法。
[0011]相应的从属权利要求的主题是优选的扩展方案。
[0012]本发明的优点
[0013]根据本发明的微机械压力传感器装置和相应的制造方法实现容性压力传感器装置的更高的信号灵敏度。所述制造方法能够实现在同一芯片上同时制造容性的加速度传感器、转速传感器和/或磁场传感器并且因此实现7D集成或1D集成。
[0014]本发明的核心是可偏移的平面的压力探测电极的布置，所述压力探测电极通过塞状或销状的连接区域与弹性可偏移的膜片区域连接。因此，可偏转的压力探测电极能够近似点状地悬挂并且因此可完全随膜片区域偏移。
[0015]通过可偏移的压力探测电极在可移动的膜片区域的中央的悬挂，膜片区域将其最大偏移振幅传递到整个平面的可偏移的压力探测电极上。由此得到与膜片区域自身用作可移动的压力探测电极的布置相比大得多的信号幅度(Signalhub)(通常大因数3以上)。
[0016]替代与已知的布置相比增大信号灵敏度以外，通过本发明可以显著减小膜片区域的空间需求，即实现更高的集成化。
[0017]根据一种优选的扩展方案，在膜片区域上在中央构造有塞状的连接区域，使得第一压力探测电极可基本非倾斜地偏移。因此，能够实现最大的信号幅度。
[0018]根据另一种优选的扩展方案，膜片区域构造在第三微机械功能层中，所述第三微机械功能层构造在第一微机械功能层下方在MEMS晶片的正侧上方。因此，能够实现通过第三微机械功能层的电连接。
[0019]根据另一种优选的扩展方案，可偏移的第一压力探测电极构造在第一微机械功能层中，其中固定的第二压力探测电极构造在第二微机械功能层中。
[0020]根据另一种优选的扩展方案，可偏移的第一压力探测电极构造在第二微机械功能层中，其中固定的第二压力探测电极构造在第一微机械功能层中。
[0021]根据另一种优选的扩展方案，可偏移的第一压力探测电极构造在第二微机械功能层中，其中固定的第二压力探测电极构造在封盖装置中，所述封盖装置键合在MEMS晶片上。可非常容易制造这种结构。
[0022]根据另一种优选的扩展方案，非中央地在膜片区域上构造塞状的连接区域，从而第一压力探测电极可倾斜地偏移，其中与可偏移的第一压力探测电极相对置地间隔开地构造两个相互电绝缘的固定的第二压力探测电极，第一压力探测电极可相对于所述第二压力探测电极不同地偏移。因此，能够制造差分布置。
[0023]根据另一种优选的扩展方案，可偏移的第一压力探测电极构造在第一微机械功能层中，其中固定的第二压力探测电极构造在第二微机械功能层中，其中在第三微机械功能层中构造另一个固定的第二压力探测电极，所述第三微机械功能层构造在第一微机械功能层下方在MEMS晶片的正侧的上方。因此，能够制造替代的差分布置。
[0024]根据另一种优选的扩展方案，可偏移的第一压力探测电极通过构造在所属的微机械功能层中的弹簧装置电连接。因此，可以独立地电连接可偏移的第一压力探测电极。
[0025]根据另一种优选的扩展方案，设有封盖装置，所述封盖装置键合到第二微机械功能层上以封闭具有所包含的预先确定的压力的空腔。因此，可以调节任意的参考压力。
[0026]根据另一种优选的扩展方案，封盖装置是分析处理晶片。这导致非常紧凑的布置。
[0027]根据另一种优选的扩展方案，进入开口是MEMS晶片中的贯通开口，通过所述贯通开口膜片区域可从背侧施加压力。
[0028]根据另一种优选的扩展方案，进入开口是MEMS晶片的正侧上的侧面进入开口。
【附图说明】
[0029]以下根据实施方式参考附图阐述本发明的其他特征和优点。
[0030]附图示出:
[0031]图la)，b):用于阐述根据本发明的第一实施方式的微机械压力传感器装置和相应的制造方法的示意性横截面视图；
[0032]图2:用于阐述根据本发明的第二实施方式的微机械压力传感器装置和相应的制造方法的示意性横截面视图；
[0033]图3a)，b):用于阐述根据本发明的第三实施方式的微机械压力传感器装置和相应的制造方法的示意性横截面视图；
[0034]图4:用于阐述根据本发明的第四实施方式的微机械压力传感器装置和相应的制造方法的示意性横截面视图；
[0035]图5a)，b):用于阐述根据本发明的第五实施方式的微机械压力传感器装置和相应的制造方法的示意性横截面视图；
[0036]图6a)，b):用于阐述根据本发明的第六实施方式的微机械压力传感器装置和相应的制造方法的示意性横截面视图；
[0037]