传感器芯片的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及传感器芯片以及用于制造传感器芯片的方法。
【背景技术】
[0002] 受制于应用，传感器往往被集成在半导体基板上。这类制造在以下方面是有益的： 与分立类传感器相比，传感器的大小可极大地降低，且这样的传感器可与集成在同一半导 体基板上的电子电路系统布置在一起，这些电路系统可包括操作由传感器递送的信号的功 能，如放大、评估，等等。
[0003] 包括传感器的集成芯片在下文中被称为传感器芯片。在这样的传感器芯片中，传 感器和可能的电子电路系统被布置在基板的前侧。电路系统可通过CMOS处理形成，且传感 器的感测元件在前侧上的构建和/或布置可以用兼容CMOS处理的方式来实现。在这样的 传感器芯片需要集成到处理系统时，传感器芯片通常将连接到驻留在不同电路板上的电路 系统，诸如例如印刷电路板。用于将传感器芯片安装到这样的电路板的优选方式是称为倒 装芯片安装的技术，其中传感器芯片被倒装，使得它的包含感测元件和电路系统的前侧面 向电路板且电连接到电路板。电连接通常是在布置于传感器芯片的前侧的接触焊盘与布置 于电路板上的接触焊盘之间实现的，并且其间有焊料。
[0004] 然而，现在感测元件面向电路板，这出于各种原因不是优选的：在传感器应当检测 在传感器的环境中的介质中的测量的量的情况下，这样的介质可能出于它面向电路板的布 置的原因而不具有对感测元件的足够接入。另外，且甚至更差，在处理期间，并且尤其是在 将传感器芯片安装/焊接到电路板时，例如，在施加焊接形成焊剂时，感测元件可被影响。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的问题因而是提供一种传感器芯片，其中传感器元件在处理该传感 器芯片期间较不暴露。
[0006] 这一问题通过根据独立权利要求1的各特征的传感器芯片并通过用于制造根据 独立权利要求13的各特征的传感器芯片的方法来解决。
[0007] 传感器芯片包括具有前侧和背侧的基板。接触焊盘被布置在基板的前侧处以用于 电接触传感器芯片。开口被提供在基板中，从其背侧穿透到其前侧。介电层和导电层的叠 层被布置在基板的前侧上，叠层的一部分跨越基板中的开口。感测元件被布置在叠层的跨 越开口的部分上，感测兀件被布置在该部分面向开口的一侧上。
[0008] -种用于制造传感器芯片的方法，包括提供具有前侧和背侧的基板以及布置在基 板的前侧上的介电层和导电层的叠层。在基板中从其背侧生成开口以暴露叠层的一部分。 穿过开口将感测元件施加在叠层的所暴露的部分上。
[0009] 传感器芯片现在可被安装到电路板，其前侧面向电路板，即布置电子电路系统 (如果有的话）和接触芯片的那一侧。安装的这样的取向也被称为倒装芯片安装。然而，感 测元件没有被布置在前侧，并且如此不面向电路板。因此，感测元件充分暴露到要被测量的 介质。感测元件在安装期间不被暴露和危及也不将传感器芯片焊接到电路板上。相反，传 感器元件被布置在由基板的开口以及叠层的由所述基板所暴露并跨越开口的那一部分来 生成的腔中。因此，感测元件在安装以及将传感器芯片焊接到电路板期间被保护免于污染。
[0010] 基板有利地是半导体基板，且优选地是硅基板。然而，基板也可被实现为陶瓷、玻 璃、聚合物或群体介电基板。在一个示例中，基板的厚度在500 μ m和800 μ m之间，这是常 见的晶片标准厚度。在另一实施例中，标准晶片可变薄且基板的厚度在200 μ m和400 μ m 之间。
[0011] 提供基板，且包括至少一个绝缘层和/或至少一个导电层（并且优选地包括一个 或多个绝缘层和一个或多个导电层）的叠层被沉积在基板的称为前侧的一侧上。优选地， 叠层是针对应用CMOS制造工艺所定义的CMOS层的叠层。在这样的CMOS处理中，导体和其 他电路系统（且优选地是有源电子电路系统）被处理，尤其是被处理到基板中，例如通过掺 杂。受制于传感器芯片的应用和功能范围，集成在传感器芯片中的电子电路系统可包含例 如用于评估或放大来自感测元件的信号的评估或放大电路系统。优选地，电子电路系统被 布置在基板的被保留用于开口的区域之外。
[0012] 这一处理也可包括在叠层中定义并制造接触焊盘以用于将传感器芯片电连接到 外部世界。接触焊盘可被从叠层的导电层处理，导电层可部分暴露以允许接触。在这一示 例中，在叠层中制造的接触焊盘充当传感器芯片的接触焊盘。在不同的实施例中，叠层被包 含称为重分布层的导电结构的绝缘层覆盖（具体地在它们之间没有布置任何层），重分布 层连接到叠层的接触焊盘并提供它自己的能从外部接入的接触焊盘。优选地，重分布层包 括一个或多个绝缘层和导电层。在这一上下文中且一般适用的，在元件被布置在基板前侧 处时，这样的布置应当涵盖这样的元件在基板的前侧上的沉积，但它还应当涵盖这样的元 件在沉积于基板前侧上的其他层上的沉积，使得元件不一定接触基板本身。这样的元件仍 然被布置在前侧处，因为它们没有布置在基板的背侧或横向侧。当然，对于背侧和任何其他 位置而言，这同样成立。
[0013] 优选地，用于与感测元件交互的电极被布置在叠层之上或之中，且具体地布置在 叠层的跨越开口的部分处。叠层可包含各导电层，导电层中的一者或多者可被准备用于与 感测元件交互。优选地，电极被形成在叠层的导电层中的一者或多者中，且可直接接触感测 元件或可与感测元件无接触地交互，例如在电容测量中。优选地，叠层包括在叠层的跨越开 口的部分中的面向开口的底部介电层。电极被布置在叠层的跨越开口的部分中的底部介电 层之中或之上。
[0014] 以与电极的构建相当的方式，用于加热感测元件的加热结构可被构建在叠层之中 或之上。在感测元件包括金属氧化物的情况下，例如，它可被应用以实现气体传感器，可能 需要加热感测元件以在提升的温度处操作感测元件。在另一实施例中，在感测元件是温度 传感器或湿度传感器的情况下，可能需要加热来唤起除环境温度之外的第二温度测量点， 例如用于测试目的。优选地，加热结构被形成在叠层的导电层中的一者或多者之中。优选 地，叠层包括在叠层的跨越开口的部分中的面向开口的底部介电层。加热结构被布置在叠 层的跨越开口的部分中的底部介电层之中或之上。优选地，加热结构被制造在与电极相同 的层中，且优选地通过相同的制造步骤来制造。
[0015] 在一个实施例中，电极或加热结构（在适用时）可以在电子电路系统（在适用时） 的处理期间制造。因此，其上沉积有叠层但尚未有开口的基板被处理以用于构建电子电路 系统、电极和/或加热结构。此后，在基板中从其背侧生成开口。具体而言，开口的蚀刻可 由到达叠层的各部分并且分别为电极或加热结构留下开口。
[0016] 在不同的实施例中，其上沉积有叠层的基板可被处理，例如用于集成电子电路系 统，然而尚未构建电极和/或加热结构。随后，可在基板中生成开口，且电极和/或加热结构 可穿过开口从基板的背侧制造在叠层的面向开口的部分之上或之中。在一个替换方案中， 这可包括穿过开口来添加沉积电极和/或加热结构。在另