[发明专利]用于制造包括第一和第二微机电元件的系统的方法和系统

说明书

本发明涉及一种用于制造包括第一微机电元件(10)和第二微机电元件(20)的系统(1)的方法，在第一步骤中提供基底(2)和罩元件(3)，其中，在基底(2)上在第一微机电元件的周围环境内的第一区域(11)中和/或在罩元件(3)上在第一对应区域(12)中布置吸气剂材料(4)，在第二步骤中将罩元件(3)借助晶片键合技术布置在基底(2)上，使得构成封闭的第一腔室(13)和第二腔室(23)，第一腔室包括第一微机电元件(10)以及第一区域(11)和/或第一对应区域(12)，第二腔室包括第二微机电元件(20)，在第三步骤中在第二腔室(23)中产生开口(30)，在第四步骤中在第一周围环境压力下封闭将开口(30)。本发明还涉及一种相应的系统。

技术领域

本发明涉及一种用于制造包括第一微机电元件和第二微机电元件的系统的方法。

背景技术

用于测量例如加速度、转速磁场或压力的微机电传感器是已知的，并且在晶片级大量制造，以用于汽车领域和消费领域中的各种应用。在该领域中的发展决定性地受到元件进一步小型化的驱动，由此可以节省空间和成本。相应地，至少两个不同的微机电系统布置在一个芯片上的系统变得越来越重要，由此可以在相同安装空间上实现更多功能，并且集成密度(即在相同安装空间上实现更多功能)得以提高。这种布置需要特殊的制造方法，其允许将类型的传感器，例如转速传感器和加速度传感器，布置在狭窄的安装空间中。然而，这种系统的问题在于，不同类型的传感器对于它们各自的最佳功能需要不同的周围环境压力。相应地，需要这样的制造方法：其能够在一个芯片上提供具有不同腔室压力的不同传感器。

从现有技术中已知各种用于对两个空腔设定不同内压力的方法。例如从EP2004542 B1中已知，两个腔中的具有微机电(MEMS)构件的第一腔设置有吸气剂材料，并且基底和罩的键合在具有可被第一吸气剂材料吸收的至少一种气体种类的气体气氛中进行。由此可以基于吸气剂材料的吸收性能在吸气剂材料激活之后在第一腔中实现比在第二腔中低的内压力。

然而，这种方法的问题在于，晶片键合工艺中经常需要高温。例如，在最常见的金属键合方法中，即在晶片与铝和锗的共晶合金键合时，需要430℃以上的温度以形成共晶相。然而，对于大多数常见的吸气剂材料，在明显低于该温度(在300℃以上的范围内)时已经开始激活。相应地发生，在吸气剂激活时，尽管在晶片上具有高的挤压力，但所形成的腔/空腔的键合框尚未完全气密地密封。因此，一方面可能发生一个传感器(例如转速传感器)的含吸气剂材料空腔与另一个传感器(例如加速度传感器)的无吸气剂材料空腔之间的气体交换。另一方面可能发生芯片相互间和芯片之间在外部晶片边缘和键合室处的气体扩散。在第一种情况下，加速度传感器的空腔会间接地并且不希望地被转速传感器空腔中的吸气剂部分抽抽空。在另一种情况下，在晶片边缘始终会有新鲜气体补充扩散进入芯片中，直到转速传感器空腔中的吸气剂的吸收能力耗尽。总之，因而可能发生加速度传感器的腔室中的内压力太小而转速传感器的腔室中的内压力太大。

从US 2012 0326248 A1中已知另一种方法。在这里，在将空腔封闭之后打开其中一个空腔，设定合适的压力并且然后再将该空腔封闭。这里的缺点是，在事后对元件施加以较高温度(例如在后续工艺步骤中，如在对晶片进行进一步处理时或者也在将各个构件焊接到应用电路板上时的回火步骤)时会从晶片的不同部分(例如从CMOS后端的氧化物层(metal-oxide stack，金属氧化物堆叠))释放出吸着的工艺气体如H₂或者可能氩，这可能导致空腔内压的不期望的巨大提高。即使通过进一步使制造过程复杂化地施加附加的排气障碍(例如金属层或电介质层)，也不能在所有情况下可靠地防止这些问题。

发明内容

本发明的目的是，提供一种用于制造包括第一微机电元件和第二微机电元件的系统的方法，利用该方法可以特别鲁棒地提供用于微机电元件的内压力/运行压力。

根据本发明，提出一种用于制造包括第一微机电元件和第二微机电元件的系统的方法，该方法包括以下步骤：