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。

此外，本发明还涉及一种mems传感器。

虽然本发明一般能够用于任意的mems传感器，但是本发明是参照mems压力传感器来说明的。

背景技术：

已知的压力传感器具有压敏层、例如膜片，该压敏层必须与环境接触，以便确保通向到这个压敏层的压力入口。这个压力入口以已知的方式借助于所谓的薄膜辅助模塑成型(film-assistedmolding)并且通过例如由在压力传感器的芯片侧上的小的进入孔组成的网栅来提供。通过薄膜辅助模塑成型，芯片通常从模具块中伸出来并且减小剩余的模具表面的面积。

de102016220077a1已公开了一种用于制造微机械压力传感器的方法，其具有下述步骤：

-提供mems晶片，其具有硅衬底和构造在硅衬底中的、在传感器膜片的下方的第一空腔；

-提供第二晶片；

-使mems晶片与第二晶片键合；和

-从后侧释放传感器芯，其中，在传感器芯与硅衬底的表面之间构造第二空腔，其中，借助于蚀刻过程构造第二空腔，该蚀刻过程以限定改变的蚀刻参数执行。

技术实现要素：

在一种实施方式中，本发明提供一种用于制造mems传感器的方法，其包括下述步骤：

-提供衬底，

-在衬底的后侧上施加承载层，

-在衬底中这样构造至少一个空腔，使得从前侧构成通至后侧的入口，

-将mems结构引入到至少一个空腔中，和

-将mems结构固定在承载层上。

在另一种实施方式中，本发明提供一种mems传感器，其利用根据权利要求1-11中任一项所述的方法制造。

由此实现的优点中的一个优点是，由此避免对进入结构、例如进入孔的损伤。除此之外，模具表面被增大，因为mems传感器不再从模具块中伸出。同样地，提供得到改善的操作，因为在模塑成型期间避免对进入结构的损伤。由此同样避免模塑成型工具中成本密集的和制造密集的卸载空腔。

在下文中，说明或者由此能够公开本发明的其他特征、优点和其他实施方式。

根据一种有利的扩展方案，承载层构造为自贴式薄膜层，该薄膜层借助于粘贴固定在衬底上。这能够简单地并且成本有利地将承载层固定在衬底上。

根据另一种有利的扩展方案，提供具有用于功能层的进入结构的mems结构，其中，如此布置该mems结构，使得在将mems结构固定在承载层上之后，闭锁该进入结构。由此，进入结构基本上指向下方，并且通过承载层保护并且密封该进入结构。由此，以简单的和成本有利的方式避免对mems结构的进入结构和功能层的损伤。

根据另一种有利的扩展方案，在固定mems结构之后，布置、尤其是借助于芯片粘结薄膜和/或液体粘合剂布置asic元件。因此，能够通过简单的方式布置asic元件。

根据另一种有利的扩展方案，asic元件布置在mems结构上。这能够实现mems结构和asic元件的紧凑的布置。

根据另一种有利的扩展方案，实现、尤其是借助于传递模塑成型或者压缩模塑成型实现衬底的和至少mems结构的包覆模塑成型这能够简单地并且可靠地保护mems传感器。

根据另一种有利的扩展方案，用于mems结构的和/或用于asic元件的触点接通部布置在衬底的前侧上，并且mems结构和/或asic元件借助于引线键合电触点接通。这能够简单地并且成本有利地电触电接通mems结构和/或asic元件。

根据另一种有利的扩展方案，在包覆模塑成型之后，移除承载层。因此，通过简单的方式能够将mems传感器放置在托盘中或者作为散装物放置在罐中，例如用于进一步的加工。

根据另一种有利的扩展方案，以紫外线(uv)范围中的光加载和/或热加所述承载层，用以移除承载层。其优点在于，能够使承载层更容易从衬底上脱离。

根据另一种有利的扩展方案，构成多个空腔，其中，在所述空腔中的每个空腔中引入至少一个mems结构，其中，在包覆模塑成型之后，通过对应于相应的空腔进行分离来制造、尤其是借助于在从衬底的前侧到后侧的方向上的机械的锯切来制造多个mems传感器。因此，通过简单的并且成本有利的方式制造多个mems传感器。

根据另一种有利的扩展方案，在asic元件中制造至少一个镀通孔，asic元件和mems结构如此相对于彼此布置，使得借助于asic元件的至少一个镀通孔电触点接通mems结构。这能够mems结构和asic元件的可靠的触点接通以及紧凑的布置。

由从属权利要求、绘图和相关的根据绘图的附图说明得到本发明的其他重要的特征和优点。

显而易见的是，上文提到的和下文待阐述的特征不仅能够按相应给出的组合使用，还能够按其他的组合来使用或者单独使用，而不偏离本发明的框架。

本发明的优选的实施方案和实施方式在绘图中示出并且在下面的说明书中更详细地阐述，其中，相同的附图标记指的是相同的或者类似的或者具有相同功能的构件或者元件。

附图说明

在此，以示意性方式示出

图1-7根据本发明的一种实施方式的方法的步骤；

图8根据本发明的一种实施方式的mems传感器的横截面；

图9根据本发明的一种实施方式的mems传感器的横截面

图10在执行根据本发明的一种实施方式的方法期间mems传感器的横截面；和

图11根据本发明的一种实施方式的方法的步骤。

具体实施方式

图1-7示出根据本发明的一种实施方式的方法的步骤。

详细地说，图1-7示出用于制造mems传感器1的方法的步骤。图1示出衬底2，该衬底在其后侧2b上具有临时布置的载带4。例如呈uv释放带(uv-release-tape)形式的载带4在此层压到衬底2的后侧2b上。载带4在面向衬底2的侧上具有粘结层，该粘结层能够实现载带4与衬底2之间的粘附。如图1所示，载带4从衬底的后侧2b来封闭衬底2中的空腔15。另外，衬底2在后侧2b上还具有用于电触点接通衬底2的触点接通部3b。这些触点接通部完全被载带4包围。

在图2中，现在将具有用于相应的mems结构5的功能层5b的入口5a的mems结构5引入到相应的空腔15中。这些mems结构能够例如利用所谓的粘片或者别的适合的接收与定位机(所谓的取放机)引入到载带4上的衬底2的空腔15中并且在那里粘贴在载带4上。通过在制造期间在衬底2上施加的适合的参考点(所谓的基准点)，能够以高的准确度实现mems结构5的用于这个过程的相应的定向。在此，用于mems传感器的mems结构5如此取向，使得入口5a指向下方并且因此临时被载带4闭锁。另外，在衬底2的前侧上布置用于后续电触点接通衬底2的键合点3a。在此，通过对应的晶片的从后侧施加的沟槽来暴露键合点3a。通过由载带4来闭锁入口5a，能够避免颗粒或者水的进入，例如在下文中进一步说明的锯切时那样。

在图3中示出借助于薄膜粘合剂8(也被称为芯片粘结薄膜，daf)粘贴到mems结构5上。在粘贴之后，同样例如借助于引线键合制造用于电触点接通mems结构5、asic元件7和衬底2的电连接结构6a、6b。mems结构5和asic元件7在此能够直接地连接，如图3所示。在另一种实施方式中，mems结构5和asic元件7也能够通过衬底2中的布线(routing)电连接。在另一种实施方式中，asic元件7也能够在空腔15旁边布置、尤其是粘贴在衬底2上，或者作为翻转缝合芯片(flip-stitch-chip)钎焊到衬底2上。

在图4中示出通过传递模塑成型或者压缩模塑成型借助模具块9包覆模塑成型(übermoldet)的衬底2。在此，指向下方的入口5a被载带4封闭，从而使得模具块9不能够到达下侧上并且因此不能够到达入口5a中。由于在模塑成型过程期间相同的压力作用到mems结构5的上侧和载带4的未被mems结构5遮盖的部分上，因此，载带4不仅在mems结构5的下方、还在mems结构5旁边发生相同程度的变形，并且mems结构5不被进一步挤压到载带4中。即，在mems结构5的后续待释放的下侧与周围的模具块9之间形成平坦的过渡部，也就是说，不产生所谓的底切(undercut)。

在图5中是例如通过从传感器上侧进行机械的锯切(锯切剖面10)对相应的mems传感器1的分离，其中示出已包覆模塑成型的衬底2。用于锯切的定向能够通过在未包覆模塑成型的衬底的边缘上的对应的标记来实现(未在附图中示出)。在此，载带4闭锁mems结构5的后侧并且密封该后侧。由此，阻止侵入到入口5a中的颗粒或者锯切水或者类似物对mems结构5造成污染。

在图6中，现在示出从载带4上抬起的被分离的mems传感器1，所述mems传感器因此能够被放置在例如托盘中或者作为散装物被放置在罐中，例如用于进一步的加工。在此，例如能够通过uv照射和/或热处理预先来减小载带4的粘附力，以便能够从衬底2的后侧2b上无残留地脱离。

现在，图7示例性地示出如何能够将mems传感器插入。

在这种情况下，mems传感器1通过所谓的回流钎焊连接结构钎焊到应用电路板12上。在此，在传感器下侧与应用电路板12之间保留具有大约20-50μm间隙高度的小的间隙19，通过该间隙实现压力进入20。但是，入口5a同时通过其指向下方朝向应用电路板12的定向并且通过间隙19的小的直径不仅机械地受到保护，还被保护免于颗粒的入侵。为了满足ip6x要求，附加地已经能够在晶片级上将疏水涂层施加在具有入口5a的mems结构5的下侧上。由于在封装制造中的所有等离子体步骤中——在此在引线键合之前并且在模塑成型之前进行等离子体处理——通过载带4对入口5a进行保护，因此，在晶片级上施加的疏水涂层的疏水效果在此保持直至得到最终产品。

图8示出根据本发明的一种实施方式的mems传感器的横截面。

详细地说，在图8中基本上示出根据图7的mems传感器1。与根据图7的mems传感器1不同的是，在根据图8的mems传感器1的情况下，asic元件7在晶片级通过共晶键合与mems结构5连接。共晶键合13b在此同样能够实现mems结构5与asic元件7的电触点接通。然后，通过键合线6a实现mems结构5通过触点13a与衬底2的触点接通。其优点在于，mems传感器1和应用电路板12的整体上的结构高度极其小。替代地，替代共晶键合也能够使用其他键合工艺，例如金金键合(gold-gold-bond)。

图9示出根据本发明的一种实施方式的mems传感器的横截面。

详细地说，在图9中基本上示出根据图8的mems传感器1。与根据图8的mems传感器1不同的是，在根据图9的mems传感器1的情况下，现在asic元件7设有镀通孔14，该镀通孔也被称为硅通孔(throughsiliconvia，tsv)。在这种情况下，asic元件7直接通过引线键合6b与衬底2电连接。

在制造根据图8和9的mems传感器1时，省去如图3所示的粘贴asic元件7的步骤和其对应的触点接通的步骤。

图10示出在根据本发明的一种实施方式的方法进行期间mems传感器的横截面。

在图10中在从上方的俯视图中示出衬底2。衬底2设有有规律地布置的并且在其形状方面规则的、在这里是正方形的空腔15。分别在空腔15的相同的侧上(在图10中分别在下方)施加对应的键合点3a，其用于后续的电触点接通。在沿着衬底2的通过施加空腔15产生的栅格形结构对应地分离之后，并且在执行根据图2-7的对应的步骤之后，能够制造多个mems传感器1。衬底2能够实现为具有玻璃纤维芯和铜导线的有机的标准层压衬底。空腔15例如能够通过冲压制造。

图11示出根据本发明的一种实施方式的方法的步骤。

在图11中示出用于制造mems传感器的方法的步骤。

在这种情况下，在第一步骤s1中提供衬底。

在另一步骤s2中，在衬底的后侧上施加承载层。

在另一步骤s3中，在衬底中这样构造至少一个空腔，使得从前侧构成通向到后侧的入口。

在另一步骤s4中，将mems结构引入到至少一个空腔中。

在另一步骤s5中，将mems结构固定在承载层上。

综上所述，本发明的实施方式中的至少一个实施方式具有下述优点中的至少一个优点：

·生产容差更高。

·制造成本更低。

·在制造多个mems传感器时产量更高。

·最终产品的便携性得到改善。

·在制造过程中对免受污染、尤其是颗粒和锯切水的污染的保护得到改善。

·对mems传感器的操作得到改善，尤其是避免折断棱边或者类似物。

·mems传感器的可利用的上侧更大。

·最终用户的操作更简单。

虽然已根据优选的实施例说明本发明，但是本发明不限于此，而是能够以有利的方式进行修改。