專利名稱：加蓋的微機械構件的制造方法、相應的微機械構件以及用于微機械構件的蓋板的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種加蓋的微機械構件的制造方法、相應的微機械構件以及微機械構件的蓋板。
背景技術：
盡管可應用于任意的微機械構件，但在硅技術中的微機械構件方面闡述本發(fā)明和其所基于的背景。必須保護MEMS 構件(MEMS = Micro Electro Mechanical System 微機電系統(tǒng)) 以免損害性的外部環(huán)境影響——例如潮濕、侵蝕性介質(zhì)等。同樣需要保護以免機械接觸/ 損毀以及能夠通過鋸切由晶片復合結(jié)構分割成芯片。過去，MEMS構件的封裝借助由硅、玻璃或者由二者構成的復合結(jié)構制成的蓋晶片實現(xiàn)，所述蓋晶片具有空腔和通孔。為此，相對于具有MEMS結(jié)構的晶片來調(diào)整蓋晶片并且使所述蓋晶片與具有MEMS結(jié)構的晶片接合。不僅可以通過陽極鍵合(玻璃與硅之間的無接合劑的連接)、通過共晶接合層而且可以通過玻璃焊料或粘合劑來實現(xiàn)所述接合。MEMS 構件位于蓋晶片的空腔下方。用于將部件與薄的引線電連接的電鍵合盤是可通過蓋晶片中的通孔到達的。對于光學MEMS(MOEMS)，例如對于微鏡，不僅需要以上描述的保護、用于電連接的通孔而且需要空腔上方的相應光學窗，所述光學窗具有高品質(zhì)并且在必要時也具有專門的光學涂層。迄今的應用——例如用于測量加速度、轉(zhuǎn)速和壓力的微機械傳感器對封裝的密封性提出高要求。出于這一原因，主要實現(xiàn)借助玻璃和/或硅晶片通過陽極鍵合、玻璃焊料鍵合或者共晶鍵合的昂貴密封封裝方法。對于要求保護以免機械接觸/損毀以及能夠?qū)崿F(xiàn)通過鋸切的分割但對封裝的密封性沒有提出高要求的較新應用而言，已經(jīng)開發(fā)了用于保護蓋板的其他成本有利的材料或者其他接合方法。近年來，尤其開發(fā)了一種新的加蓋方法——薄層加蓋，其省去蓋晶片并且取代蓋晶片在需暴露的微機械結(jié)構與借助常用的沉積工藝產(chǎn)生的、作為蓋層的硅層之間形成空腔或者空洞。在DE 10 2006 049 259 Al中公開了一種用于制造具蓋層的微機械構件的方法， 其中，在填充層上沉積一個蓋層并且隨后在所述蓋層中產(chǎn)生微孔。隨后，通過借助引導穿過微孔的ClF3進行的氣相蝕刻去除所述填充層，其中，如此調(diào)節(jié)蝕刻混合物的選擇性和填充層的組分，使得相對于蓋層的選擇性足夠大，以便不侵蝕所述蓋層。在去除填充層之后通過沉積封閉層來密封微孔。DE 10 2007 022 509 Al公開了一種用于具有薄層加蓋的微機械部件的制造方
法，其中，在空洞中封閉了具有基于聚合物分解的非大氣組分的氣體。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)權利要求1所述的用于加蓋的微機械構件的根據(jù)本發(fā)明的制造方法以及根據(jù)權利要求12所述的相應微機械構件的特征在于低制造成本。光學窗或電敷鍍通孔和印制導線可集成到蓋襯底中。本發(fā)明的核心在于，在中間襯底(例如，塑料膜和兩個可選的附著層)中在后來的空腔的位置上例如通過沖制設有穿孔。隨后將中間襯底層壓到未沖制的蓋襯底(例如另一塑料膜)上。隨后，可以在可能期望的通孔的位置上沖制出復合結(jié)構中的兩個襯底(即蓋襯底和中間襯底)的材料。結(jié)果是得到的具有空腔和通孔的層壓板。最后，將得到的層壓板層壓到MEMS功能晶片上。例如雙軸定向的聚酯膜(boPET)——例如Mylar 、Melinex 、Teonex 適于
作為用于層壓板或蓋襯底和中間襯底的塑料膜，所述雙軸定向的聚酯膜即使在更高溫度下也具有高的形狀穩(wěn)定性。為了以所期望的程度減小濕氣和氣體的滲透率，可以在層壓板上或?qū)訅喊逯性O置金屬層。所述金屬層在不透明的和透明的實施方式中厚度為大約50 μ m至 1400 μ Hio在中間襯底或蓋襯底中，也可以在一側(cè)或者在兩側(cè)施加附著層或保護膜?？梢院翢o問題地一起在中間襯底中的附著層或保護膜中沖壓空腔。由于已施加到相應膜上的附著層，不需要用于施加接合層的附加處理。如果設置附加的保護膜，則可以實現(xiàn)簡化的處理。因為在用于柔性印刷電路板的電子裝置中使用這樣的一些層，所以這些層也可在具有不同涂層(漆、墨、光敏乳劑或用于電印制導線和敷鍍通孔的銅層)的可焊接實施方式中獲得。襯底膜材料不限于以上提到的材料。當然也可以使用其他的、例如適于印刷電路板的材料。除了已提到的優(yōu)點以外，本發(fā)明還提供了如下優(yōu)點能夠以非常小的厚度來實現(xiàn)蓋襯底或中間襯底。同樣可以實現(xiàn)簡單、快速且成本有利的鋸切或其他分割。同樣可以毫無問題地實現(xiàn)塑料膜與硅或玻璃或其他晶片材料的層壓板。在從屬權利要求中提到的特征涉及本發(fā)明相關主題的有利擴展方案和改進方案。


在附圖中示出并且在以下的描述中詳細闡述本發(fā)明的實施例。附圖示出圖la-h 用于闡述根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的用于加蓋的微機械構件的制造方法的示意性橫截面圖；以及圖加-e 用于闡述根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式的用于加蓋的微機械構件的制造方法的示意性橫截面圖。
具體實施例方式在附圖中，相同的附圖標記表示相同的或功能相同的元件。圖la-h示出用于闡述根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的加蓋的微機械構件的制造方法的示意性橫截面示圖。在圖Ia中附圖標記1表示中間襯底，所述中間襯底具有如下組件例如由 Mylar 、Melinex 或T^eonex 構成塑料膜KS ；濺鍍到所述塑料膜KS上的、由鋁構成的金屬層Ml ；設置在金屬層Ml上的、由塑料粘合材料構成的第一附著層Hl ；設置在塑料膜KS 下方的、由塑料粘合材料構成的第二附著層H2 ；第一附著層Hl上的第一保護膜Sl和第二附著層H2上的第二保護膜S2。在此，中間襯底1的核心組成部分是塑料膜KS，其中，其余的層是可選的。如圖Ib中示出的，隨后進行微沖制步驟，以在以后待加蓋的微機械構件的空腔所在的位置上產(chǎn)生穿孔K。繼續(xù)參照圖lc，去除中間襯底1的前側(cè)的襯底膜Sl并且在所述側(cè)面上將蓋襯底 KD層壓到暴露的、前側(cè)的第一附著層Hl上，所述蓋襯底由另一塑料膜或者晶片材料構成， 所述另一塑料膜例如由Mylar 、Melinex 或ΓΓeonex 構成。蓋襯底KD可選地在上側(cè)同樣承載保護膜，所述保護膜標有附圖標記S3。通過所述層壓，蓋襯底KD在從第一保護膜 Sl露出的中間襯底1’的前側(cè)VS上封閉穿孔K。如在圖Id示出的，隨后在中間襯底1’和具有保護膜S3的、層壓上的蓋襯底KD中設置通孔D，所述通孔相對于穿孔K在側(cè)向上錯開。通孔D隨后應使MEMS功能晶片3的接觸區(qū)域KP可到達(參見圖Ie)。如在圖Ie中示出的，在隨后的步驟中，使由從第二保護膜S2露出的中間襯底1” 和蓋襯底KD組成的層壓板關于具有多個構件的待加蓋的MEMS功能晶片3定向，更確切地說，如此定向，使得穿孔K (在圖1中僅僅示出其中一個穿孔)形成MEMS功能晶片3的相應功能區(qū)域FB的上方的相應空腔。同樣，使通孔D (在圖1中僅僅示出了其中一個通孔)如此定向，使得其設置在MEMS功能晶片3的相應接觸區(qū)域KP的上方。附加地，在當前實施例中，由玻璃制成的基座襯底SS相對于MEMS功能晶片的背側(cè)定向，以便從那里封閉分別具有一個膜片區(qū)域ME的、被掏空的功能區(qū)域FB，其中，所述基座襯底可選地涂覆由鋁制成的金屬層M2和位于所述金屬層M2上方的、由塑料粘合劑制成的附著層H3。這種功能區(qū)域FB例如可以具有微鏡的結(jié)構。在根據(jù)圖Ie的完全定向之后，如圖If中示出的，在壓力下并且在必要時在更高的溫度下將基座襯底ss、MEMS功能晶片3和與蓋襯底KD連接的中間襯底1”接合在一起，以便形成在圖If中示出的復合結(jié)構。隨后通過剝除將保護膜S3從蓋襯底KD的上側(cè)去除。繼續(xù)參照圖lg，隨后通過鋸切進行構件的分割，其中，在圖Ig中示意性地表示鋸切線 SL1、SL2。在鋸切之后得到在圖Ih中示出的加蓋的芯片C，其在當前示例中是微鏡芯片。圖加-e示出用于闡述根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式的加蓋的微機械構件的制造方法的示意性橫截面圖。圖加中示出的第二實施例的處理狀態(tài)相應于在圖Ic中示出的第一實施例的處理狀態(tài)。與第一實施例不同地，第二實施例的中間襯底2在其前側(cè)VS’上不具有金屬層，而是附著層ΗΓ施加在塑料膜KS’上。同樣在塑料膜KS’上施加背側(cè)的附著層H2’，所述背側(cè)的附著層具有位于其上方的保護膜S2’。層壓到中間襯底2上的蓋襯底KD’承載前側(cè)的保
6護膜S3’。此外，第二實施方式與第一實施方式的不同在于沒有設置通孔D，而是在中間襯底2中和在蓋襯底KD’中設有重新布線裝置DK1、DK2，其從附著層HS’的背側(cè)一直延伸到蓋襯底KD’的前側(cè)。在剝除背側(cè)的保護膜S2’之后，如在圖2b中示出的，在由中間襯底2’和蓋襯底 KD’構成的層壓板的背側(cè)上在敷鍍通孔DK1、DK2的暴露區(qū)域上施加導電粘合劑LK。這例如可以通過絲網(wǎng)印刷來實現(xiàn)。在圖2c中示出由從保護膜S2’露出的具有層壓上的蓋襯底KD’的中間襯底2’相對于MEMS功能晶片3’的定向，所述MEMS功能晶片具有功能區(qū)域FB’，所述功能區(qū)域FB’具有膜片區(qū)域ME’。在本實施方式中，在功能區(qū)域FB’旁，在MEMS功能晶片3’的上側(cè)上設有接觸區(qū)域KPl或KP2。所述布置類似于以上第一實施例穿孔K’形成具有MEMS功能晶片3’的膜片區(qū)域 ME’的相應功能區(qū)域FB’上方的相應空腔，并且重新布線裝置DKl、DK2設置在MEMS功能晶片3’的相應接觸區(qū)域KP1、KP2的上方。在完全定向之后，在壓力下并且在必要時在更高的溫度下進行層壓，這導致根據(jù)圖Id的處理狀態(tài)。在本實施例中不提供通過基座襯底的背側(cè)蓋板，但可選同樣是可能的。根據(jù)圖lg，在圖2d中設有鋸切線SL1’和SL2’，沿著所述鋸切線進行晶片的鋸切以分割成各個芯片C’，如在圖2e中示出的。盡管以上借助優(yōu)選的實施例描述了本發(fā)明，但本發(fā)明不限于此，而是可以通過多種方式進行修改。尤其是，材料僅僅是示例性的并且可由其他具有所要求的機械和/或光學特性的材料替代。盡管在以上描述的第一實施例中中間襯底上的金屬層是濺鍍的鋁層，但也可以設置例如光學有效的其他涂層，例如使用濾光涂層、抗反射涂層、偏振涂層等等。盡管在以上描述的實施方式中提到塑料膜一例如Mylar 、Melinex 或 Teonex 作為中間襯底和蓋襯底的示例或者用于基座襯底的玻璃，但也可以使用其他材料用于這些襯底。襯底KS、KD或SS原則上也可以都由金屬膜、玻璃、硅或其他合適的塑料構成。
權利要求
1.用于微機械構件的制造方法，所述制造方法具有如下步驟 形成具有多個穿孔(K;r )的中間襯底(1，1’，1”;2，2’ )；將蓋襯底(KD ；KD')層壓到所述中間襯底(1，1’，1”;2，2’ )的前側(cè)(VS ；VS')上，所述蓋襯底在所述前側(cè)(VS ；VS')上封閉所述穿孔(K ；K’ )；將MEMS功能晶片(3 ；3’ )層壓到所述中間襯底(1，1’，1”;2，2’ )的背側(cè)(RS，RS')上；其中，使所述MEMS功能晶片(3 ;3’)相對于所述中間襯底(1，1’，1”;2，2’)如此定向， 使得所述穿孔(K ；K’ )形成所述MEMS功能晶片(3 ；3’ )的相應功能區(qū)域(FB，F(xiàn)B’ )上方的相應空腔。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述中間襯底(1，1’，1”;2，2’)和/或所述蓋襯底(KD ；KD')具有塑料膜(KS ；KS')。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其中，所述中間襯底(1，1，，1”;2，2，)具有施加在所述中間襯底上的、前側(cè)的和背側(cè)的附著層(Hl，H2 ；Hl，，H2，)。
4.根據(jù)以上權利要求中任一項所述的方法，其中，所述中間襯底(1，1’，1”;2，2’)在所述前側(cè)(W)上具有金屬層(Ml)。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其中，所述中間襯底(1，1’，1”;2，2’)具有前側(cè)的和背側(cè)的保護膜(Si，S2 ；S2’)，在形成所述穿孔(K，K’ )之后去除所述保護膜以層壓所述蓋襯底(KD ；KD')和所述MEMS功能晶片(3 ；3，)。
6.根據(jù)以上權利要求中任一項所述的方法，其中，在層壓所述蓋襯底(KD)之后并且在層壓所述MEMS功能晶片(3)之前，相對于所述穿孔(K)在側(cè)向上錯開地形成穿過所述中間襯底(1，1’，1”)和層壓上的蓋襯底(KD)的通孔(D)，其中，在層壓時使所述MEMS功能晶片 (3)相對于所述中間襯底(1，1’，1”)如此定向，使得所述通孔⑶設置在所述MEMS功能晶片⑶的相應接觸區(qū)域(KP)的上方。
7.根據(jù)權利要求1至5中任一項所述的方法，其中，在所述中間襯底0，2’)中和在所述蓋襯底(KD’ )中設置重新布線裝置(DK1，DK2)，其中，在層壓時使所述MEMS功能晶片 (3’ )相對于所述中間襯底(2，2’ )如此定向，使得所述重新布線裝置(DK1，DK2)設置在所述MEMS功能晶片(3，)的相應接觸區(qū)域(KP1,KP2)的上方。
8.根據(jù)權利要求7所述的方法，其中，在層壓之前，在所述重新布線裝置(DK1，DK2)和所述MEMS功能晶片(3’ )的相應接觸區(qū)域(KP1，KP2)之間設置導電粘合劑(LK)。
9.根據(jù)以上權利要求中任一項所述的方法，其中，在所述蓋襯底(KD；KD')上設置上側(cè)的保護膜(S3 ；S3’)，所述保護膜在層壓所述MEMS功能晶片(3)之后被去除。
10.根據(jù)以上權利要求中任一項所述的方法，其中，將基座襯底(SQ層壓到所述MEMS 功能晶片(3 ；3’ )的與所述蓋襯底(KD ；KD')相對置的側(cè)面上。
11.根據(jù)以上權利要求中任一項所述的方法，其中，所述功能區(qū)域(FB；FB')具有相應的膜片區(qū)域(ME ；ME，)。
12.微機械構件，其具有具有多個穿孔(K;K’ )的中間襯底(1，1’，1”;2，2’ )；蓋襯底(KD ;KD，)，所述蓋襯底被層壓到所述中間襯底(1，1，，1”；2，2，)的前側(cè)(VS ； VS')上，所述蓋襯底在所述前側(cè)(VS ；VS')上封閉所述穿孔(K ；K，)；MEMS功能晶片(3 ;3’)，所述MEMS功能晶片被層壓到所述中間襯底(1，1’，1”；2，2’) 的背側(cè)(RS ；RS')上；其中，所述MEMS功能晶片(3 ;3’)相對于所述中間襯底(1，1’，1”;2，2’)如此定向，使得所述穿孔(K ；K，)形成所述MEMS功能晶片(3 ;3，)的相應功能區(qū)域(FB ；FB')上方的相應空腔。
13.根據(jù)權利要求12所述的微機械構件，其中，形成有穿過所述中間襯底(1，1’，1”)和層壓上的蓋襯底(KD)的穿孔(D)，其中，所述MEMS功能晶片(3)相對于所述中間襯底(1， 1’，1”)如此定向，使得所述通孔⑶設置在所述MEMS功能晶片(3)的相應接觸區(qū)域(KP) 的上方。
14.根據(jù)權利要求10所述的微機械構件，其中，在所述中間襯底0，2’)中和在所述蓋襯底(KD’ )中設有重新布線裝置(DK1，DK2)，其中，所述MEMS功能晶片(3’ )相對于所述中間襯底(2，2’ )如此定向，使得所述重新布線裝置(DK1，DK2)設置在所述MEMS功能晶片 (3，)的相應接觸區(qū)域(KP1,KP2)的上方。
15.用于微機械構件的蓋板，所述蓋板具有 具有多個穿孔(K;K’ )的中間襯底(1，1’，1”;2，2’ )；蓋襯底(KD ；KD，)，其被層壓到所述中間襯底(1，1，，1”；2，2，)的前側(cè)(VS ；VS')上， 所述蓋襯底在所述前側(cè)(VS ；VS')上封閉所述穿孔(K ；K’ )。
全文摘要
本發(fā)明提出用于加蓋的微機械構件的制造方法，相應的微機械構件和用于微機械構件的蓋板。所述方法具有如下步驟形成具有多個穿孔(K；K’)的中間襯底(1，1’，1”；2，2’)；將蓋襯底(KD；KD’)層壓到所述中間襯底(1，1’，1”；2，2’)的前側(cè)(VS；VS’)上，所述蓋襯底在所述前側(cè)(VS；VS’)上封閉所述穿孔(K；K’)；將MEMS功能晶片(3；3’)層壓到所述中間襯底(1，1’，1”；2，2’)的背側(cè)(RS，RS’)上；其中，使所述MEMS功能晶片(3；3’)相對于所述中間襯底(1，1’，1”；2，2’)如此定向，使得所述穿孔(K；K’)形成所述MEMS功能晶片(3；3’)的相應功能區(qū)域(FB，F(xiàn)B’)上方的相應空腔。
文檔編號B81C1/00GK102482074SQ201080039064
公開日2012年5月30日 申請日期2010年8月2日 優(yōu)先權日2009年9月3日
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