用于制造MEMS传感器的方法与流程

本发明涉及一种用于制造mems传感器的方法。

本发明还涉及一种mems传感器。

虽然本发明通常可应用于任意的mems传感器，但本发明基于具有膜片的mems传感器进行描述。

背景技术：

已知的是，具有膜片的传感器以下列方式制造：首先将由小的进入孔组成的格栅通过各向异性蚀刻、即所谓的“挖沟(trenchen)”施加在具有膜片的衬底的背侧上。然后，在第二过程步骤中，作为膜片载体的、由硅制成的所谓的“岛(insel)”通过形成空腔的背侧露出通过各项同性的蚀刻实现。此外，“岛”还仅通过侧面的硅弹簧耦合到衬底晶片上(示例性地参见us9,643,837b1)。基于可操作性和可加工性要求，由此晶片能够以约>300μm的最小厚度制造。“岛”的背侧露出的垂直直径限制于约<25μm。耐介质的mems压力传感器模块可以通过mems芯片的封装以合适的凝胶、即所谓的“胶合(vergeln)”实现。通过已知的方法最小可实现的约300μm的晶片厚度对于在许多消费电子部件(ce)应用、尤其是“可穿戴的”消费电子部件中的传感器模块高度的要求而言是不足的。因此，mems晶片首先以已知的方式从背侧以如下程度磨削减薄、即所谓的“backgrinding”，使得剥露在晶片表面上的空腔。在将薄膜粘接剂层压到晶片背侧上并且随后机械锯开晶片之后，这样制造具有约150-200μm的减小厚度的应力解耦的压力传感器芯片。然后将这样准备的芯片通过薄膜粘接剂粘接到载体衬底上。对于应力解耦的保持而言必要的是，仅将外传感器框架粘在衬底上，而薄膜粘接剂不粘附在“岛”上，这意味着在“岛”和衬底之间不建立机械接触。

技术实现要素：

在实施方式中，本发明提出用于制造mems传感器的方法，所述方法包括以下步骤：

-提供在载体层组件的前侧上的功能层，

-制造沟以使功能层和载体层组件的布置在功能层下面的部分在侧面部分地露出以实现机械解耦，

-移除载体层组件的背侧的部分，其中，形成侧面的载体框架，

-构造载体层组件的背侧的在所述移除之后的剩余部分的表面以排出和/或挤出介质。

在另外的实施方式中，本发明提出mems传感器，该mems传感器包括载体框架、载体层组件、用于将载体层组件固定在载体框架上的弹簧装置，其中，在载体层组件的前侧上布置有功能层，其中，载体层组件在其背离功能层的一侧上构造用于排出和/或挤出介质。

由此实现的优点是，由此基本上任意地调节所露出的功能层/载体层组件和载体框架的垂直距离并且因此防止薄膜粘接剂在露出的功能层/载体层组件的背侧上的粘附。此外，能够实现相应区域凝胶或油或者说通常粘性介质的简单的和同时可靠的无气泡的灌充。另一优点是，用于mems传感器的相应晶片能够被加工有大的厚度、尤其是大于400μm的厚度。由此避免在处理晶片时的问题，尤其是晶片的折断。此外能够实现较小的晶片厚度、尤其小于100μm。

本发明的其他特征、优点和另外的实施方式在下面描述或由此公开。

根据另外的有利扩展方案，表面无表面形貌(topographiefrei)地构造。对此的优点是，由此避免或减少例如在胶合时气泡在功能层/载体层组件上的俘获。

根据另外的有利扩展方案，表面关于功能层凸形地构造。由此实现的优点是，例如在胶合时产生的空气泡或空气泡夹杂可以通过静升力沿着拱形的背侧上升并且可以通过侧面的弹簧结构从胶合的容积中导出。由此能够实现无“空洞”的传感器胶合。

根据另外的有利扩展方案，借助于磨削和抛光减小载体层组件的厚度。由此能够以简单的和可靠的方式调节载体层组件的厚度。

根据另外的有利扩展方案，将保护层在制造沟之前施加在功能层上和/或施加在载体层组件的背侧的剩余部分上。借助于保护层一方面可以在蚀刻沟时保护功能层，另一方面在将保护层施加到载体层组件的背侧上的情况下该保护层用作为用于借助蚀刻制造沟的蚀刻停止层并且这样防止沟穿通至晶片的背侧。

根据另外的有利扩展方案，借助于喷射将保护层施加到载体层组件的背侧的剩余部分上。由此能够通过保护层实现载体层组件的背侧的特别可靠和均匀的覆盖。

根据另外的有利扩展方案，提供具有可运动的膜片的功能层。以该方式可以提供mems压力传感器。

根据另外的有利扩展方案，建立在载体框架的下边缘和载体层组件的背侧的剩余部分之间的、至少200μm、尤其至少250μm、优选至少300μm的距离。由此能够实现特别简单的晶片处理。

根据另外的有利扩展方案，从前侧制造沟。这能够实现功能层和载体层组件的布置在功能层下方的部分的简单的侧面露出。

根据另外的有利扩展方案，借助于横向上不同的蚀刻速率移除载体层组件的背侧的部分。由此能够以特别简单的方式制造载体层组件的背侧的凸形的拱曲部，这例如简化在之后灌充凝胶或油时的空气泡的导出。

附图说明

本发明的其他重要特征和优点由附图和参照附图的相应附图说明得出。

当然，前面提到的和后面还要阐释的特征不仅能够以相应说明的组合、而且也能够以另外的组合或单独地使用，而不背离本发明的框架。

本发明的优选实施方案和实施方式在附图中示出并且在下面的说明书中详细阐释，其中，相同的附图标记涉及相同的或类似的或功能相同的构件或元件。

在此，以示意性形式在横截面中示出：

图1根据本发明的实施方式的mems传感器；

图2在制造期间的根据本发明的实施方式的mems传感器；

图3根据本发明的实施方式的在至少一个另外的制造步骤之后的根据图2的mems传感器；和

图4根据本发明的实施方式的方法的步骤。

具体实施方式

图1以示意性方式并且以横截面示出根据本发明的实施方式的mems传感器。

在图1中示出mems传感器1，该mems传感器具有传感器框架2。通过呈硅弹簧形式的弹簧装置5将在载体层组件3上的功能层4(下面共同称为岛34)弹动地悬挂在传感器框架2上。在此，功能层4布置在载体层组件3的上侧3a上。在此，载体层组件3的背侧3b关于功能层4凸形地构造并且具有表面3b’，该表面无表面形貌地构造。传感器框架2的垂直延伸尺寸在图1的实施方式中为400μm，包括功能层4和载体层组件3的岛34的厚度11为80μm。

图2示出在制造期间的根据本发明的实施方式的mems传感器。

在根据图2的mems传感器1中已经移除载体层组件3的背侧的一部分以形成传感器框架2。同样地，背侧3b已经关于功能层4凸形地构造。在传感器框架2的背侧上还布置有结构化的漆掩膜6b并且在前侧3a上布置有保护漆层6a。岛34的侧面露出还未进行。

图3示出根据本发明的实施方式的在至少一个另外的制造步骤之后的根据图2的mems传感器。

在图3中示出在岛34的背侧3b上已施加了保护漆层6c之后的传感器1。然后已经从前侧3a蚀刻出沟7以使岛34侧面露出。在此，保护漆层6c用作为用于从前侧3a施加的、尤其蚀刻的沟7的蚀刻停止部。

在附图2和3中施加的保护层6a、6b、6c例如可以包括保护漆，借助于旋压涂覆施加该保护漆。为了达到期望的晶片厚度，传感器框架2的背侧3b和下侧可以借助于磨削和抛光去除。背侧3b和前侧3a相应地设有保护漆，例如通过喷射涂覆。然后使该保护层结构化并且针对蚀刻做准备。在蚀刻之后又移除相应的保护层6a、6b、6c。在这里，当传感器框架2和载体层组件3的下侧3b之间形成的空腔具有大于1:1的宽高比时，在背侧3b上的保护层6c可以保持被施加。然后，可以借助于薄膜粘接剂将传感器施加并且胶合到衬底上。

图4示出根据本发明的实施方式的方法的步骤。

图4示出用于制造mems传感器的方法的步骤。

在此，在第一步骤s1中提供在载体层组件的前侧上的功能层。

此外，在第二步骤s2中制造沟以使功能层和载体层组件的布置在功能层下面的部分在侧面部分地露出以实现机械应力解耦。

然后在第三步骤s3中移除载体层组件的背侧的部分，其中，形成侧面的载体框架。

此外，在第四步骤s4中构造载体层组件的背侧的在所述移除之后的剩余部分的表面以排出和/或挤出介质。

然后在另外的步骤中进行如上所述的胶合，该步骤也进行油的灌充，以便形成耐介质的mems传感器。

总结而言，本发明具有以下优点：

·避免粘接剂在露出的岛的背侧上的粘附。

·能够实现介质的无气泡的灌充。

·更简单的晶片处理。

·能够实现更小的芯片厚度。

·能够在加工时实现大晶片厚度。

虽然已经参照优选实施例描述本发明，但本发明不局限于此，而是能够以多种方式改型。