微机械压力传感器装置以及相应的制造方法

微机械压力传感器装置以及相应的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种微机械压力传感器装置以及一种相应的制造方法。微机械压力传感器装置包括具有正面(VSa)和背面(RSa)的ASIC晶片(1a)以及在ASIC晶片(1a)正面(VSa)上形成的具有多个堆叠的印制导线层(LB0，LB1)和绝缘层(I)的再布线装置(25a)。微机械压力传感器还包括具有正面(VS)和背面(RS)的MEMS晶片(1)、在MEMS晶片(1)的正面(VS)形成的第一微机械功能层(3)和在第一微机械功能层(3)上形成的第二微机械功能层(5)。在第一和第二微机械功能层(3；5)之一中形成可偏移的第一压力探测电极的膜片区域(16；16a；16′)，该膜片区域可通过MEMS晶片(1)中的贯通开口(12；12′；12a′)加载压力。在第一和第二微机械功能层(3；5)之另一个中形成与膜片区域(16；16a；16′)隔开间距对置的固定的第二压力探测电极(11′；11″；11′″；11″″；11a′；111)。第二微机械功能层(5)通过键合连接(7；7，7a；7，7b)与再布线装置(25a)连接，使得固定的第二探测电极(11′；11″；11′″；11″″；11a′；111)被包围在空腔(9；9a)中。
【专利说明】
微机械压力传感器装置以及相应的制造方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种微机械压力传感器装置以及相应的制造方法。
【背景技术】
[0002]虽然也可使用任意的微机械元件，但是本发明和本发明所基于的问题借助基于硅的元件来阐述。
[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公知的并且以批量生产制造用于汽车领域和消费领域的不同应用。消费电子装置的趋势尤其是元件的微型化、功能的集成和有效的成本降低。
[0004]现在，加速度与转速传感器和加速度与磁场传感器均已制造为组合传感器(6d)，此外存在第一 9d模块，其中分别将三轴的加速度传感器、转速传感器和磁场传感器组合在唯一的一个传感器装置中。
[0005]与此相反，压力传感器现在与上述6d和9d模块分开地开发和制造。其根本原因是需要介质通道，压力传感器与惯性传感器和磁场传感器不同需要介质通道，而且所述介质通道显著增加压力传感器封装的花费和成本。将压力传感器分开的其他原因是不同的MEMS制造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式电阻进行分析处理，而惯性传感器优选进行电容的分析处理。
[0006]但是可预见的是，除了惯性参量外也可测量压力的传感器装置尤其在消费电子领域中展现出令人感兴趣的功能集成可能性扩展。这种集成的7d模块或者在集成三轴磁传感器时的1d模块可以用于例如导航应用(室内导航)。这种功能集成不仅实现成本的降低而且实现应用电路板位置需求的降低。
[0007]例如由US 7 250 353 B2或者US 7 442 570 B2公知所谓垂直集成或者混合集成或者3D集成方法，其中，将至少一个MEMS晶片和一个分析处理ASIC晶片通过晶片键合方法机械地并且电地相互连接。尤其吸引人的是这种垂直集成方法与硅敷镀通孔和倒装芯片技术相结合，由此，外部接触可作为“bare die_Modul(裸芯片模块)”或“chip scale package(芯片级封装)”进行，即没有塑料封装。
[0008]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，处理晶片通过绝缘层键合在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，如需要，可以将处理晶片通过蚀刻或背面磨削进行进一步加工。

【发明内容】

[0009]本发明提供一种根据权利要求1所述的微机械压力传感器装置和一种根据权利要求14所述的相应制造方法。
[0010]相应的从属权利要求的主题是优选的扩展方案。
[0011]根据本发明所基于的构思在于，提供一种具有微机械压力传感器装置的MEMS结构，该微机械压力传感器装置具有两个集成于其中的压力探测电极，该MEMS结构用ASIC结构封装。
[0012]由于两个压力探测电极都在MEMS结构中构造，因此，与公知的解决方案相比，根据本发明的结构提供了明显改善的应力脱耦。耦入到ASIC结构中的装配应力仅可通过键合连接耦入到MEMS结构中。因为所述键合连接和电接触能够良好地与膜片区域分开，使得可能的弯曲效应极大减弱。这导致在重要的基本参数方面的性能改善，例如压力传感器装置的灵敏度和偏移。焊接应力和温度效应明显降低，寿命稳定性得到改善。
[0013]根据一种优选扩展方案，膜片区域在第一微机械功能层中形成并且固定的第二压力探测电极在第二微机械功能层中形成。这种布置能够简单并且成本有利地实现。
[0014]根据另一种优选扩展方案，固定的第二压力探测电极具有固定区域，该固定区域一方面固定在第一微机械功能层上并且另一方面通过键合连接区域与最上面的印制导线层形成电连接。由此能够实现该固定区域的双重功能。
[0015]根据另一种优选扩展方案，固定的第二压力探测电极具有至少一个固定在第一微机械功能层上的固定区域，其中，第二微机械功能层具有接触区域，该接触区域一方面固定在第一微机械功能层上并且另一方面通过键合连接区域与最上面的印制导线层形成电连接，其中，固定区域和接触区域通过第一微机械功能层电连接。这种布置进一步减少应力耦入，因为固定区域没有和ASIC结构的再布线装置连接。
[0016]根据另一种优选扩展方案，在所述至少一个固定区域和所述固定的第二压力探测电极的其余部分之间设置一个弹簧元件。这也改善了应力脱耦。
[0017]根据另一种优选扩展方案，设置一个环形的固定区域。这种固定特别牢固。
[0018]根据另一种优选扩展方案，第二微机械功能层中的膜片区域和第一微机械功能层中的固定的第二压力探测电极构造成穿孔的，其中，膜片区域环形闭合地固定在第一微机械功能层上。由此能够实现厚的、稳定的膜片区域。
[0019]根据另一种优选扩展方案，在最上面的印制导线层中与膜片区域隔开间距对置地构成一个固定的第三压力探测电极。由此可对压力信号进行差分分析处理。
[0020]根据另一种优选扩展方案，第二微机械功能层具有一个接触区域，该接触区域一方面固定在第一微机械功能层上并且另一方面通过键合连接区域与最上面的印制导线层形成电连接，其中，固定的第二压力探测电极和所述接触区域通过第一微机械功能层电连接。由此改善了应力脱耦。
[0021]根据另一种优选扩展方案，在第一微机械功能层中形成参考膜片区域并且在第二微机械功能层中与所述参考膜片区域隔开间距对置地形成固定的参考电极，其中，该参考膜片区域不能被以压力加载。由此能够通过差分减少由应力耦入引起的漂移效应。
[0022]根据另一种优选扩展方案，在第一微机械功能层中形成另一膜片区域并且与该另一膜片区域隔开间距对置地在第二微机械功能层中形成一个固定的参考电极，其中，所述另一膜片区域构造为可偏移的湿度探测电极，该湿度探测电极由一个湿度敏感层覆盖，该湿度敏感层能够通过所述MEMS晶片中的另一贯通开口被加载以湿度。由此能够实现压力传感器和湿度传感器在膜片技术上的组合。
[0023]根据另一种优选扩展方案，在第二微机械功能层中形成另一传感器装置，并且，所述键合连接具有与再布线装置如此连接的区域:使得所述另一传感器装置被包围在与所述空腔气密地分隔开的另一空腔内。由此能够考虑不同的传感器类型需要不同的工作气氛的情况。
[0024]根据另一种优选扩展方案，所述膜片区域能够通过所述MEMS晶片中的通入到所述空腔中的另一贯通开口以背压加载。由此能够实现压力差传感器。
【附图说明】
[0025]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。
[0026]附图示出:
[0027]图1用于阐述根据本发明第一实施方式的微机械压力传感器装置和相应制造方法的示意性横剖面视图，
[0028]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剖面视图，
[0029]图3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剖面视图，
[0030]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剖面视图，
[0031]图5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剖面视图，
[0032]图6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剖面视图，
[0033]图7用于阐述根据本发明的第七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剖面视图，
[0034]图8用于阐述根据本发明的第八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剖面视图，
[0035]图9用于阐述根据本发明的第九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剖面视图，
[0036]图10用于阐述根据本发明的第十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剖面视图。
【具体实施方式】
[0037]在附图中，相同的参考标记表示相同或者功能相同的元件。
[0038]图1是用于阐述根据本发明一实施方式的微机械压力传感器装置和相应制造方法的示意性横剖面视图。
[0039]在图1中参考标记Ia表示具有多个CMOS电路100的ASIC晶片，所述CMOS电路例如包括用于要形成的微机械压力传感器装置的分析处理电路。
[0040]ASIC晶片Ia具有正面VSa和背面RSa。在ASIC晶片I的正面VSa上构造了再布线装置25a，该再布线装置具有多个印制导线层LB0、LB1和处于它们之间的绝缘层I。为了描述的简化未单独描述将印制导线层LB0、LB1嵌入其中的绝缘层I。印制导线层LB0、LB1的印制导线区段通过可导电的过孔K相互电连接。[0041 ] 此外，参考标记I表示具有正面VS和背面RS的MEMS晶片。在正面VS上覆盖了第一绝缘层4a，例如氧化层。在第一绝缘层4a上设置了例如由多晶硅组成的第一微机械功能层3，该功能层具有膜片区域16，该膜片区域构造为可偏移的第一压力探测电极，该第一压力探测电极可通过MEMS晶片I中的贯通开口 12被加载以压力，该贯通开口在本实施方式中是槽栅。膜片区域16因此被固定在第一绝缘层4a上。
[0042]作为贯通开口的这种槽栅典型地具有带隔板的蜂窝结构，这些隔板在两个垂直于晶片的法线方向上延伸。一方面可以通过槽栅结构的开口区域在大的面积上施加用于蚀刻第一绝缘层4a的氧化蚀刻工艺，同时，该槽栅结构的开口区域以后是用于压力传感器装置的介质进入通道。该槽栅用于保护膜片区域16防止例如较大颗粒的侵害，所述颗粒例如会在用于分割元件的锯切过程中产生并且不能通过小的开口区域。槽栅结构的优选几何尺寸是隔板宽度为5到50μπι并且孔洞大小为5到50μπι，其中，隔板宽度和孔洞大小不是必须一致。
[0043]在第一微机械功能层3上在膜片区域16之外设置有第二绝缘层4b，例如同样是氧化层，该第二绝缘层与第一绝缘层4a—样根据要达到的功能来结构化。
[0044]在第二绝缘层4b上有第二微机械功能层5，例如同样是多晶硅。在第二微机械功能层5中构造有固定的第二压力探测电极11'，其与膜片区域16隔开间距地对置。第二微机械功能层5中的该固定的第二压力探测电极11'具有穿孔P，因为这些穿孔要通过将第二绝缘层4b部分移除的牺牲层蚀刻工艺而现出。
[0045]此外，该固定的第二压力探测电极11'在第二微机械功能层5中具有固定区域5a，通过该固定区域，第二压力探测电极被固定在第一微机械功能层3上。
[0046]如此构造的具有MEMS晶片1、绝缘层4a、4b以及第一和第二微机械功能层3、5的MEMS结构通过键合连接7与具有ASIC晶片Ia和再布线装置25a的ASIC结构以这样的方式连接，使得键合连接7将第二微机械功能层5的一部分与再布线装置25a连接。在此，键合连接7的一个区域7a用于通过过孔K在所述固定的第二压力探测电极11'与所述再布线装置25a的最上层印制导线层LBO之间形成电连接。
[0047]键合连接7优选通过金属的键合方法来实现，例如铝和锗、铜和锡的共晶键合或者金属的热压缩键合(铝-铝，铜-铜，…)。通过键合连接7可设置其他的电接触，例如在图1右侧边缘区域中示出的。
[0048]在根据图1的第一实施方式中，不仅作为可偏移的第一压力探测电极的膜片区域16、而且固定的第二压力探测电极11'都设置在MEMS结构中，因此相对较好地与ASIC结构的可能的机械弯曲脱耦。
[0049]此外，ASIC结构除了电连接功能、例如分析处理功能外，还承担用于封闭空腔9的封装功能。
[0050]如此构造的压力传感器装置通过例如电的敷镀通孔26电附接到载体衬底30上，这些敷镀通孔延伸穿过ASIC晶片la，并且，出于阐述简单的原因在图1中只示出其中唯一一个敷镀通孔。在ASIC晶片Ia的背面RSa上有第三绝缘层27，例如氧化层、氮化层或者聚酰亚胺层，印制导线区段28a、28b嵌入或者安置在该绝缘层，这些印制导线区段中的印制导线区段28b与敷镀通孔26电连接。
[0051 ] 在印制导线28a、28b上设置有键合球29a及29b，例如钎焊小球，借助这些球建立与在载体衬底30内或上的印制导线区段30a、30b的电连接。
[0052]图2是用于阐述根据本发明第二实施方式的微机械压力传感器装置和相应制造方法的示意性横剖面视图。
[0053]在根据图2的第二实施方式中，第二微机械功能层5中的用参考标记11〃标记的第二压力探测电极的固定和电接触是分开的。为此，固定的第二压力探测电极11〃具有固定区域5Y，该固定区域仅固定在第一微机械功能层3上。
[0054]此外第二微机械功能层5具有接触区域5b'，该接触区域一方面固定在第一微机械功能层3上，另一方面通过键合连接7的区域7a具有与再布线装置25a的最上层印制导线层LBO的电连接。
[0055]固定区域5Y和接触区域51/通过第一微机械功能层3相互电连接。因此，通过区域7a从ASIC结构传递到MEMS结构中的应力导致固定的第二压力探测电极11〃的弯曲与第一实施方式相比更强地减小。
[0056]图3是用于阐述根据本发明第三实施方式的微机械压力传感器装置和相应制造方法的示意性横剖面视图。
[0057]在根据图3的第三实施方式中，固定的第二压力探测电极用参考标记11〃表示。固定的压力探测电极11〃在多个固定区域5a〃、5b 〃上与第一微机械功能层3连接。这种构造进一步减小了固定压力探测电极11〃的可能的弯曲并且改善了在高的机械过载情况下的机械稳固性。当然可以设置任意数量的固定区域，例如一个环形环绕的固定区域。
[0058]图4是用于阐述根据本发明第四实施方式的微机械压力传感器装置和相应制造方法的示意性横剖面视图。
[0059]在根据图4的第四实施方式中，与第三实施方式不同，设置了弹簧元件5(/、5(/〃，这些弹簧元件将固定区域5a 〃或5a'"与固定的第二压力探测电极11〃〃的其余部分连接起来。
[0060]图5是用于阐述根据本发明第五实施方式的微机械压力传感器装置和相应制造方法的示意性横剖面视图。
[0061]在根据图5的第五实施方式中，可被加载以压力的膜片区域16a被作为第一压力探测电极在第二微机械功能层5中结构化，而固定的第二压力探测电极Ila在第一微机械功能层3中被结构化。
[0062]固定的第二压力探测电极Ila具有穿孔K，以使得农耕实现从MEMS晶片I中的贯通开口 12到膜片区域16a的压力进入通道。此外，为了移除膜片区域16a和固定的压力探测电极Ila之间的两个绝缘层4a、4b并从而建立功能能力，穿孔P'也是必要的。该氧化蚀刻过程从MEMS晶片I的背面RS进行，更确切地说优选用气态氢氟酸(HF)进行。
[0063]为了确保相对于贯通开口 12的气密性，膜片区域16a的固定500、500a是环形实施的。所述固定500、500a具有至少一个绝缘的固定区域500a，该固定区域优选由氧化物形成，以通过第一微机械功能层3的印制导线区域3a向内到固定的压力探测电极Ila进行电的导入。当然该电绝缘的固定区域500a也必须气密地密封封闭。
[0064]图6是用于阐述根据本发明第六实施方式的微机械压力传感器装置和相应制造方法的示意性横剖面视图。
[0065]在根据图6的第六实施方式中，与第五实施方式相比，在再布线装置25a的最上层印制导线层LBO中附加设置有固定的第三压力探测电极lib。
[0066]因而在此涉及一种全差分的电极结构，其中可以直接读取两个固定的压力探测电极11a，Ilb之间的差分信号。这尤其有利于分析处理电路，因为对于具有高的信号-噪声比要求的分析处理电路优选在输入级使用差分放大器。此外，分析处理信号大致是单侧电极结构情况下的两倍大，这总会导致信噪比改善。视耦入的弯曲而定，该结构也会在应力影响方面是有利的。
[0067]图7是用于阐述根据本发明第七实施方式的微机械压力传感器装置和相应制造方法的示意性横剖面视图。
[0068]在第七实施方式中，参考标记16'表示作为可偏移的第一压力探测电极的膜片区域，该膜片区域可通过MEMS晶片中的贯通开口 12'被加载以压力。固定的第二压力探测电极111通过固定区域5Y固定在第一微机械功能层3上。
[0069]在第一微机械功能层3中形成了参考膜片区域16"，其中，固定的参考电极111'在第二微机械功能层5中与参考膜片区域16〃隔开间距对置地形成，并且通过固定区域5a'"固定在第一微机械功能层3中。
[0070]参考膜片区域16〃不能被加载以压力，而是用于补偿微机械压力传感器装置的漂移效应。该功能尤其在膜片区域16\16〃呈相同方式形式并且关于MEMS晶片I的主轴线对称布置的情况下能够可靠地实现。
[0071]在制造时，为了现出参考膜片区域16〃必须首先在MEMS晶片I中提供相应的贯通开口 12"，这里也被描述为槽栅。该贯通开口 12〃在参考膜片区域16〃现出后又被封闭，具体说例如借助氧化填充物18和在它上面可选地附加沉积在背面RS上的金属层19。为了使得用氧化层18进行的氧化物封闭功能更有效，至少在要封闭的贯通开口 12〃的区域中通过氧化物格栅结构进行穿过MEMS晶片I的沟槽。由此能够施加相对较宽的沟槽而仍可接着通过沉积薄的氧化层18而将沟槽气密地封闭，并且可以使MEMS晶片I背面RS上的表面结构最小化。
[0072]漂移效应，例如封装应力，应该以类似方式作用到两个膜片区域16\16〃上并且提供相等信号。而压力改变只在可被加载以压力的膜片区域16'处导致拱曲。通过分析处理两个膜片区域16\16〃的差分信号可消去由封装应力引起的所述相等信号，并且仅还余留希望的压力传感器信号作为测量值。
[0073]这种对电容信号进行的差分分析处理是有利的，因为大部分用于加速度传感器的前端分析处理电路也进行两个电容的差分分析处理，在这两个电容中一个在有加速时变大，而另一个变小。因此，当前存在的或仅略微改变的加速度传感器前端应该也能以有利方式用于压力传感器信号的分析处理，由此降低开发费用。
[0074]图8是用于阐述根据本发明第八实施方式的微机械压力传感器装置和相应制造方法的示意性横剖面视图。
[0075]在第八实施方式中，微机械压力传感器装置与微机械湿度传感器装置组合。
[0076]与以上阐述的七个实施方式类似，在第一微机械功能层3中构造已阐述的膜片区域16'和另一膜片区域16〃。在本实施例中，压力贯通开口 12a'不是槽栅，而是单个开口。另一贯通开口 12a〃用于现出另一膜片区域16〃，固定参考电极111'在第二微机械功能层5中隔开间距地与该另一膜片区域对置。
[0077]在现出膜片区域16^16'"后，在贯通开口12a〃中沉积并回蚀一个湿度敏感层17，该湿度敏感层覆盖贯通开口 12a〃的内部和所述另一膜片区域16'〃。在环境湿度改变时，湿度敏感层17吸收或释放附加的水分子。由此，湿度敏感层17的机械应力改变，该改变传递到所述另一膜片区域16〃上并可以又被进行电容的分析处理。在这种情况下，两个膜片区域16^16'"的总和信号或第一膜片区域16'独自的信号传递提供压力信息，而差分信号提供湿度信息。在膜片区域16^16'"的布置充分对称且结构相同的情况下，基于封装应力的效应至少在差分信号中应当又近似抵消。
[0078]图9是用于阐述根据本发明第九实施方式的微机械压力传感器装置和相应制造方法的示意性横剖面视图。
[0079]在第九实施方式中，已阐述的微机械压力传感器装置和一个转速传感器装置SD组合，该转速传感器装置在第二微机械功能层5中形成并且通过固定区域51/固定在第一微机械功能层3中。该转速传感器装置SD在运行中在有些情况下需要与压力传感器装置不同的环境压力。
[0080]键合连接7具有区域7b，该区域将再布线装置25a和第二微机械功能层5中的分隔区域50如此连接，使得转速传感器装置SD被围在分开的另一空腔9b中，该另一空腔与包围第二固定压力探测电极111的空腔9a气密地分隔开。
[0081 ]为了降低第二空腔9b中的内压力，可以在为了建立MEMS结构和AS IC结构之间的键合连接7而进行晶片键合后，通过相应的蚀刻工艺施加穿过MEMS晶片I的进入开口 15a以及穿过第一绝缘层4a和第一微机械功能层3的通道15b，以便通过进入开口 15a和通道15b对空腔9b进行栗吸，然后再类似于上述实施方式地通过氧化层18(选择组合以金属层19)来封闭。
[0082]替代方案也可以是，通过适宜的过程控制在封闭进入开口 15a时设定提高的内压力，以便例如在空腔9b中取代转速传感器而使加速度传感器运行。此时，提高的内压力用于加速度传感器的减振并且防止传感器结构由于振动激励而发生不希望的运动。
[0083]此外在图9的结构的意义上可能的是，在一个芯片上既布置压力传感器、也布置转速传感器和加速度传感器，因此实现7d元件。此时可以将压力传感器和转速传感器布置在一个共同的具有低内压力的空腔中，而将加速度传感器通过分隔区域50分开地布置在具有高内压力的空腔中。在这里省去对该布置的单独描述。
[0084]图10是用于阐述根据本发明第十实施方式的微机械压力传感器装置和相应制造方法的示意性横剖面视图。
[0085]在图10示出的第十实施方式中，MEMS晶片I具有不封闭的另一贯通开口15a，其通入空腔9中。通过该另一贯通开口 15a可以施加背压p2，该背压与通过贯通开口 12'作用的压力Pl反向。膜片区域16'因而根据压力差p2-pl发生拱曲。背压p2可以例如通过带有相应密封装置51的外部输入装置52施加到MEMS晶片I的背面RS上。
[0086]在该例中，第二微机械功能层5的用参考标记55标记的区域可以具有加速度传感器的功能，该传感器的性能仅受到P2的小的压力改变的微弱影响。
[0087]虽然根据优选实施例阐述了本发明，但本发明不限于此。尤其所述材料和拓扑结构只是举例而且不局限于所阐述的例子。
【主权项】
1.微机械压力传感器装置，具有: ASIC晶片(Ia)，该ASIC晶片具有正面(VSa)和背面(RSa); 在所述ASIC晶片(Ia)的正面(VSa)上形成的再布线装置(25a)，该再布线装置具有多个堆叠的印制导线层(LB0，LB1)和绝缘层(I); MEMS晶片(I)，所述MEMS晶片具有正面(VS)和背面(RS); 在所述MEMS晶片(I)的正面(VS)上形成的第一微机械功能层(3); 在所述第一微机械功能层(3)上形成的第二微机械功能层(5); 其中，在所述第一和第二微机械功能层(3;5)中的一个微机械功能层中形成膜片区域(16; 16a; 160作为可偏移的第一压力探测电极，所述膜片区域能够通过所述MEMS晶片(I)中的贯通开口(12; 12' !WaQ被加载以压力； 其中，在所述第一和第二微机械功能层(3;5)中的另一个微机械功能层中与所述膜片区域(16; 16a; 16')隔开间距对置地构成固定的第二压力探测电极(11' ; 11〃； 11〃； 11〃〃；lla;lll);并且， 所述第二微机械功能层(5)通过键合连接(7;7，7a;7，7b)与所述再布线装置(25a)如此连接，使得所述固定的第二压力探测电极(IV Jl^llM5IlM5Ila; 111)被包围在一空腔(9;9a)中。2.根据权利要求1所述的微机械压力传感器装置，其中，所述膜片区域(16;160在所述第一微机械功能层(3)中形成并且所述固定的第二压力探测电极(11' ; 11〃； 11'〃； 11〃〃；111)在所述第二微机械功能层(5)中形成。3.根据权利要求2所述的微机械压力传感器装置，其中，所述固定的第二压力探测电极(11')具有固定区域(5a)，该固定区域一方面固定在所述第一微机械功能层(3)上并且另一方面通过所述键合连接(7;7，7a;7，7b)的区域(7a)形成与最上面的印制导线层(LBO)的电连接。4.根据权利要求2所述的微机械压力传感器装置，其中，所述固定的第二压力探测电极(11/;11〃；11/〃；11〃〃)具有至少一个固定在第一微机械功能层(3)上的固定区域(5&/;5&〃；5a'")，其中，所述第二微机械功能层(5)具有接触区域(5b')，该接触区域一方面固定在所述第一微机械功能层(3)上并且另一方面通过键合连接(7;7，7a;7，7b)的区域(7a)形成与最上面的印制导线层(LBO)的电连接，其中，所述固定区域和所述接触区域(5b7 )通过所述第一微机械功能层(3)电连接。5.根据权利要求4所述的微机械压力传感器装置，其中，在所述至少一个固定区域 和所述固定的第二压力探测电极(11〃〃)的其余部分之间设置有弹簧元件(5c〃，5c,")。6.根据权利要求4所述的微机械压力传感器装置，其中，设置有环形的固定区域(5a〃；5a,")。7.根据权利要求1所述的微机械压力传感器装置，其中，所述第二微机械功能层(5)中的所述膜片区域(16a)和所述第一微机械功能层(3)中的所述固定的第二压力探测电极(Ila)构造成穿孔的，并且，所述膜片区域(16a)环形闭合地固定在所述第一微机械功能层(3)上。8.根据权利要求7所述的微机械压力传感器装置，其中，在最上面的印制导线层(LBO)中与所述膜片区域(16a)隔开间距对置地构成固定的第三压力探测电极(lib)。9.根据权利要求7或8所述的微机械压力传感器装置，其中，所述第二微机械功能层(5)具有接触区域(5K )，该接触区域一方面固定在所述第一微机械功能层(3)上并且另一方面通过所述键合连接(7; 7，7a; 7，7b)的区域(7b)形成与最上面的印制导线层(LBO)的电连接，并且，所述固定的第二压力探测电极(Ila)和所述接触区域(5K)通过所述第一微机械功能层(3)电连接。10.根据权利要求2所述的微机械压力传感器装置，其中，在所述第一微机械功能层(3)中形成一参考膜片区域(16〃)并且在所述第二微机械功能层(5)中与所述参考膜片区域(16〃)隔开间距对置地形成固定的参考电极(1110，其中，所述参考膜片区域(16〃)不能被加载以压力。11.根据权利要求2所述的微机械压力传感器装置，其中，在所述第一微机械功能层(3)中形成另外的膜片区域(16'")并且在所述第二微机械功能层(5)中与所述另外的膜片区域(16'")隔开间距对置地形成固定的参考电极(1110，其中，所述另外的膜片区域(16'")构造为可偏移的湿度探测电极，该湿度探测电极用湿度敏感层(17)覆盖，所述湿度敏感层能够通过所述MEMS晶片(I)中的另外的贯通开口(12a〃)被加载以湿度。12.根据权利要求1所述的微机械压力传感器装置，其中，在所述第二微机械功能层(5)中形成另外的传感器装置(SD)并且所述键合连接(7; 7，7a;7，7b)具有区域(7b)，该区域与所述再布线装置(25a)如此连接，使得所述另外的传感器装置(SD)被包围在与所述空腔(9;9a)气密地分隔开的另外的空腔(9b)中。13.根据权利要求1所述的微机械压力传感器装置，其中，所述膜片区域(16;16a; 160能够通过所述MEMS晶片(I)中的另外的贯通开口(15a)被加载以背压，所述另外的贯通开口通入所述空腔(9;9a)中。14.用于微机械压力传感器装置的制造方法，具有如下步骤: 提供具有正面(VSa)和背面(RSa)的ASIC晶片(Ia)以及在所述ASIC晶片(Ia)的正面(VSa)上形成的再布线装置(25a)，所述再布线装置具有多个印制导线层(LB0，LB1)和处于它们之间的绝缘层(I); 提供具有正面(VS)和背面(RS)的MEMS晶片(1)、在所述MEMS晶片(I)的正面(VS)上形成的第一微机械功能层(3)、在所述第一微机械功能层(3)上形成的第二微机械功能层(5)，其中，在所述第一和第二微机械功能层(3;5)中的一个微机械功能层中构成膜片区域(16;16a; 160作为可偏移的第一压力探测电极，该膜片区域能够通过所述MEMS晶片(I)中的贯通开口(12;12' ;12&0被加载以压力，并且，在所述第一和第二微机械功能层(3;5)中的另一个微机械功能层中与所述膜片区域(16; 16a; 160隔开间距对置地形成固定的第二压力探测电极(IV !IlMl7Ml77Mla7 ;111);并且 通过键合连接(7; 7，7a; 7，7b)将所述第二微机械功能层(5)和所述再布线装置(25a)如此连接，使得所述固定的第二探测电极(If;111)被包围在一空腔(9;9a)中。
【文档编号】G01L13/02GK105940287SQ201480073182
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2014年11月17日
【发明人】J·克拉森, J·赖因穆特, A·克尔布尔
【申请人】罗伯特·博世有限公司