包含流体路径的mems器件及设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及包含流体路径的MEMS器件及设备。更具体而言，在不失普遍性的前提下，下面的描述参考封装类型的MEMS压力传感器的组装。
【背景技术】
[0002]已知传感器包括至少部分地由半导体材料制成并且使用MEMS (微机电系统)技术的微机械结构。具体地，使用MEMS技术制成的压力传感器通常在医疗领域、在家庭用具、在电子消费品(蜂窝电话、个人数字助理-PDA)以及在汽车领域中使用。尤其在后面的行业中，压力传感器常规用于检测交通工具的轮胎压力，并且供用于信号传输警报的控制单元使用。压力传感器也用于监测气囊的压力、用于控制ABS系统的故障压力以及用于监测引擎油压、燃料注入压力等。
[0003]MEMS传感器通常包括:微机械检测结构，其将待检测的机械量(例如一组声波、压力等)转换成电学量(例如与电容变化相关联)；以及电子读取电路，通常被制作为ASIC (专用集成电路)，其执行电学量的处理操作(包括放大和滤波)并且供应模拟类型(例如电压)或数字类型(例如PDM(脉冲密度调制))的电学输出信号。电学信号可能由电子接口电路进一步处理，并且继而可供例如包含传感器的电子设备的微处理器控制电路之类的外部电子系统使用。
[0004]为了检测机械量，MEMS结构包括在半导体裸片中或裸片上形成并且在空腔之上悬置的薄膜。此外，薄膜面向外部环境或通过流体路径与后者连通，例如以本申请人名义提交的US 8，049，287中所示，其公开了包括差分电容类型的MEMS压力传感器的检测结构。具体而言，在US8，049，287中，薄膜面向在保护帽体中形成的室，该保护帽体在其顶部固定至裸片，或者面向从裸片背部蚀刻并且通过孔与外部连接的空腔，该孔延伸通过支撑体元件。
[0005]专用于检测差分压力的已知MEMS结构可以被修改用于检测绝对压力，并且还可以经受关于简化制造的改进。实际上，帽体中存在的孔通常涉及封装区域的复杂模制，该封装区域必须形成为与帽体平齐以便防止其中的孔被闭塞，并且因此总体由预成形的帽体的键合替代。此外，面向背侧空腔的薄膜的形成难于获得，这是因为对于通过从衬底背部深蚀刻形成的薄膜的厚度的控制是复杂的。
【实用新型内容】
[0006]本公开的一个或多个实施例旨在解决现有技术中的上述问题，例如帽体中存在的孔通常涉及封装区域的复杂模制，该封装区域必须形成为与帽体平齐以便防止其中的孔被闭塞，并且因此总体由预成形的帽体的键合替代。。
[0007]根据本公开的一个方面，提供了一种MEMS器件，包括:
[0008]第一半导体裸片，具有第一面和第二面；
[0009]薄膜，形成在所述第一半导体裸片中或形成在所述第一半导体裸片上，并且面向所述第一面；
[0010]帽体，耦合至所述第一半导体裸片，所述帽体具有面向所述第一半导体裸片的所述第一面并且与所述薄膜间隔开一定空间的内表面，所述帽体具有与所述内表面相对的外表面，；
[0011]支撑体，耦合至所述第一半导体裸片并且面向所述第一半导体裸片的所述第二面；
[0012]封装材料，包封所述帽体的所述外表面和部分所述第一半导体裸片；以及
[0013]流体路径，延伸通过所述支撑体和所述第一半导体裸片，并且将所述薄膜流体耦合至所述MEMS器件外部的环境。
[0014]优选地，还包括弹性元件，其中所述第一半导体裸片包括由沟槽彼此隔开的悬置区域和外围区域，所述悬置区域支撑所述薄膜并且通过所述弹性元件耦合至所述外围区域，其中所述弹性元件延伸进入所述沟槽并且与所述悬置区域和所述外围区域单片形成。
[0015]优选地，所述流体路径包括所述沟槽、延伸通过所述支撑体的第一孔、以及在所述薄膜和所述帽体之间的所述空间。
[0016]优选地，还包括第二半导体裸片，所述第二半导体裸片位于所述第一半导体裸片和所述支撑体之间，所述第二半导体裸片具有第二孔，所述第二孔是所述流体路径的一部分，所述第二裸片包括处理电路。
[0017]优选地，所述悬置区域具有第一厚度并且所述外围区域具有第二厚度，所述第一厚度小于所述第二厚度，所述MEMS器件还包括位于所述悬置区域之下并且在所述流体路径中的空气间隙。
[0018]优选地，所述悬置区域和所述外围区域具有相同厚度，所述MEMS器件还包括位于所述第一半导体裸片的所述第二面的至少一部分之上以形成间隙的间隔体层，所述间隙是所述流体路径的一部分。
[0019]优选地，所述第一半导体裸片和所述薄膜一起形成压力传感器、湿度传感器、流量传感器、环境传感器、气体传感器、微流体器件和微型化麦克风中的至少一个。
[0020]优选地，所述帽体并不包括任何通孔，并且所述薄膜仅通过所述流体路径流体耦合所述MEMS器件外部的环境。
[0021]根据本公开的另一方面，提供了一种设备，包括:
[0022]处理单元；
[0023]输入/输出接口，耦合至所述处理单元；
[0024]存储器器件，耦合至所述处理单元；
[0025]电路板；以及
[0026]多个粘合区域；
[0027]MEMS器件，通过所述多个粘合区域固定至所述电路板，所述多个粘合区域彼此间隔开并且形成间隙，所述MEMS器件包括:
[0028]第一半导体裸片，具有第一面和第二面以及从所述第一面延伸至所述第二面的沟槽；
[0029]薄膜，形成在所述第一半导体裸片中或形成在所述第一半导体裸片上，并且面向所述第一面；
[0030]帽体，耦合至所述第一半导体裸片，所述帽体具有内表面以及与所述内表面相对的外表面，所述内表面面向所述薄膜并且与所述薄膜间隔开一定空间；
[0031]支撑体，具有耦合至所述第一半导体裸片的通孔并且面向所述第一半导体裸片的所述第二面，所述支撑体的所述通孔与所述第一半导体裸片的所述沟槽流体连通；
[0032]封装材料，在所述帽体的整个外表面和部分所述第一半导体裸片上；以及
[0033]流体路径，包括所述支撑体的所述通孔、所述第一半导体裸片的所述沟槽、所述MEMS器件和所述电路板之间的所述间隙，所述流体路径将所述薄膜布置为与所述MEMS器件外部的环境流体连通。
[0034]优选地，所述多个粘合区域是导电粘合区域。
[0035]优选地，还包括第二半导体裸片，所述第二半导体裸片位于所述支撑体和所述第一半导体裸片之间，所述第二半导体裸片电耦合至所述第一半导体裸片并且包括集成电路。
[0036]优选地，还包括导电接线，其中所述第二半导体通过所述导电接线电耦合至所述第一半导体裸片。
[0037]由于存在由孔、沟槽、以及可能的空气间隙、以及间隙形成的流体路径，因此可以将薄膜暴露至外部环境，即使在帽体中不存在前部孔的情形下。这显著有利于封装的模制操作，这是因为不再需要在模制期间保护前部孔。在此之后，可以使用标准全模制工艺执行模制，这廉价得多并且确保高的产率。
【附图说明】
[0038]为了更好地理解本公开，现在仅通过非限制性示例的方式参考所附附图来描述本公开的实施例，其中:
[0039]图1是本MEMS器件的一个实施例的截面图；
[0040]图2是本MEMS器件的不同实施例的截面图；
[0041]图3是本MEMS器件的另一实施例的截面图；
[0042]图4-6和图8-12显示图1和图2的MEMS器件的相继制造步骤期间的截面图；
[0043]图7是图4的结构的俯视平面图；
[0044]图13是不同类型的MEMS传感器的截面图；以及
[0045]图14显示了一种使用本器件的设备。
【具体实施方式】
[0046]图1显示了在支撑主体101上固定的MEMS器件100，诸如封装的绝对压力传感器，支撑主体101例如由印刷电路板形成。MEMS器件100通过诸如(例如Au、Cu或Sn的)导电粘合区域102之类的粘合区域固定至支撑主体101，该粘合区域保持MEMS器件100相对于支撑主体101升起，因此在MEMS器件100和支撑主体101之间创建空隙103。粘合区域102彼此间隔开，使得空隙103与MEMS器件100外的环境流体连通。粘合区域102的数目和间隔可以