[发明专利]封装MEMS-晶片的方法和MEMS-晶片

说明书

现有技术

本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分所述的MEMS-晶片，特别是传感器和/或动作器晶片的封装方法，以及一种按照权利要求15的前序部分所述的封装的MEMS-晶片，特别是一种传感器和/或动作器晶片。

当今可用不同的工艺方法制造硅技术的传感器。本申请人成功采用的工艺技术是一种所谓的表面微型机械。在这种工艺作业之后脆弱的和敏感的机械功能元件通过对晶片级平面的封装得到保护，防止环境的影响。其中一种成功使用的技术是具有第二个单独的晶片的封装。这个晶片通过一种密封—玻璃连接固定在传感器-晶片上。在使用封装晶片的情况下的已公开的封装技术的缺陷是，由两个晶片构成的系统的结构比较高。此外，还必须在传感器晶片上设置侧面凸起，为的是能在传感器-晶片和盖顶晶片之间实现密封玻璃连接。这增加了晶片-传感器的面积需求。

发明内容

技术任务

本发明的任务是建议一种用于MEMES-晶片的替代的、改进的封装方法。优选地本方法的最终产品的结构应比较低，并且面积需求比较小。此外，本发明的任务还建议一种相应最佳的封装的MEMS-晶片。

技术方案

这个任务在封装方法方面用权利要求1的特征得以完成，在MEMS-晶片方面用权利要求15的特征得以完成。在从属权利要求中对本发明的一些有利的改进方案进行了说明。由至少两个在说明书、权利要求书和/或附图中公开的特征所组成的所有组合都属于本发明的框架之列。为了避免重复，在方法方面公开的特征也应视为在设备方面的公开，并且要求予以保护，同样，在设备方面公开的特征也应视为在方法方面的公开，并且要求予以保护。

本发明的构思是通过消耗层工序(Opferschichtprozess)和盖顶层工序的组合实现MEMS-晶片级平面的封装，其中，盖顶层或者是直接施加到消耗层上，或者是施加到至少一个施加到消耗层上的中间层上，特别是外延生长。在实现外延生长的盖顶层时优选地将一个起始层或者是直接施加到消耗层上，或者是施加到一个设置在消耗层上的中间层上。所述起始层优选地由多晶硅构成，其用作用于优选地由硅形成的盖顶层的基础。其中，这个后来又要去掉的消耗层是用于在施加、优选地在生长盖顶层之前用于暂时地机械固定可运动的、脆弱的至少一个机械的功能元件。换句话说，在施加盖顶层之前暂时借助消耗层固定目前可运动的机械功能元件，其中，那些装满消耗层的区域在拿掉这个消耗层之后形成空腔室。这些功能元件可在这些空腔室中运动。按照本发明的方案形成的用于封装MEMS-晶片的方法能在封装之前，也就是在施加消耗层和盖顶层之前检查特别是除了金属化之外制成的MEMS-晶片，只要为此不需要金属化。当制晶片试件以金属化处理(prozessiert)时可在封装前进行全面的检查。用所建议的方法封装的MEMS-晶片的主要优点除了封装前的可检查性之外还有在竖直方向及在表面延伸方面的空间需求比较小。其原因一方面在于消耗层和盖顶层的组合比单独封装的晶片的结构要低。另一方面较小的表面延伸是由于不必设置用于密封-玻璃连接或者低共熔的连接框架的侧面凸起(Vorhalte)，因为封装直接和MEMS-晶片连接。

有利地在本发明的一个改进方案中规定，MEMS-晶片在施加消耗层和盖顶层之前是没有金属化的。如后面还将说明的，金属化部优选地是在施加了盖顶层之后直接施加到盖顶层上的，和/或施加到设置在盖顶层上的闭锁层上。在以后的金属化中应如此地设置金属，即特别是通过优选的导电的盖顶层MEMS-晶片的希望的区域，如基质平面和/或一种所谓的例如由多晶硅形成的接线平面被接触。

本发明的一个实施形式特别优选。在这个实施形式中所述至少一个可运动的机械功能元件在封装工序之前，也就是在施加消耗层之前对其进行功能能力的检查。因此可在MEMS-晶片封装之前识别出可能的缺陷。

有利地在本发明的一个改进方案中规定，在特别是制成的MEMS-晶片上施加一层由硅-锗层形成的消耗层。为此特别适合使用LPCVD方法，或者PECVD方法。其中，锗的成分是可调节的，并且根据各工序可在少量的和100原子百分比之间。若消耗层，例如借助CMP或者一种类似的平坦化工序，进行平坦化（整平），用于使粗糙度最小化，形貌平坦化（平整），则是特别优选的。

在本发明的一个改进方案中规定，优选地外延生长的盖顶层由硅形成，其中，也可使用替代的特别是可生长的物质。在这种情况中盖顶层特别是根据底部的情况可由单晶硅和/或多晶硅构成。可选地将多晶硅层用作起始层。