具有氢排出层的微机械装置的制作方法

本发明从一种微机械装置出发，所述微机械装置具有mems芯片和ic芯片，所述mems芯片具有空穴，所述ic芯片具有ic基底和至少一个ic功能层，其中，ic芯片与mems芯片如此连接，使得ic功能层布置在ic基底和空穴之间。

背景技术：

1、微机械传感器通过晶圆键合工艺与周围大气密封地封闭，以便一方面使该微机械传感器相对于环境影响不敏感，另一方面有针对性地包围某些气体，这对于传感器的功能是至关重要的。微机械机构本身在制成的状态下处于一个空腔、即空穴中。如果盖晶圆由微结构化的硅晶片构成，则该盖晶圆形成有抵抗力的封闭件。替代地，该盖晶圆被微结构化的ic芯片代替，这减小了微机械装置的尺寸并且降低了总成本。ic芯片由不同金属层、半导体层和介电层构成，这些层由制造引起地可能含有高的氢含量。在高温下或在足够长的时间段内，氢从ic芯片扩散出，优选朝传感器元件的方向。

2、进入到传感器空穴中的氢改变在那里的内部压力，这在制造时导致最终构件特性的变化以及在使用时导致故障零件和缺乏长期稳定性。为了防止氢扩散，例如可以将阻隔层施加到ic芯片上，该阻隔层防止氢进入到空穴中。当然，该空穴必须被结构化，以便露出键合框架或芯片到芯片触点(chip-to-chip-kontakte)，由此强制性地形成可透过的面。与一些其他技术组合地，氢阻隔也不会整面地施加并且然后本身不足以保证内部压力的稳定性。

3、sio2是一种适用于氢扩散的材料。这例如在wolfgang?reinert的出版物《用于预测谐振微传感器的真空守恒的氖超精细泄漏测试》(neon?ultra-feinlecktest?zurvorhersage?der?vakuumerhaltung?resonanter?mikrosensoren)-基尔理工大学论文，2006年和marlene?kopf的《相邻的硅基mems传感器的空穴的内部压力的长期稳定性》(der?innendrücke?von?kavernen?benachbarter?mems-sensoren?aufsiliziumbasis)-卡尔斯鲁厄技术学院的论文，2020年中已经被研究。

技术实现思路

1、本发明的任务是减少或完全防止氢进入到mems空穴中。

2、本发明从一种微机械装置出发，该微机械装置具有mems芯片和ic芯片，所述mems芯片具有空穴，所述ic芯片具有ic基底和至少一个ic功能层，其中，ic芯片与mems芯片如此连接，使得ic功能层布置在ic基底和空穴之间。本发明的核心在于，ic芯片具有氢排出层(wasserstoff-drainage-schicht)，该氢排出层布置在ic功能层和空穴之间。

3、有利地，本发明允许将从ic芯片释放的氢借助氢透过层(排出层，drainage-schicht)导出到周围大气中。在这种情况下，氢不但可以朝空穴的方向扩散，而且优选地向外被导出。这导致空穴中的提高的内部压力稳定性。特别是确保在空穴中具有mems构件并且依赖于确定的大气内部压力的微机械传感器的功能。因此，通过本发明解决了由于氢进入到空穴中而导致传感器的功能损失和缺乏长期稳定性的问题。

4、本发明的有利构型设置，ic芯片具有氢阻隔层，该氢阻隔层布置在氢排出层和空穴之间。有利地，由此进一步减少氢输入到空穴中。如果使用氢阻隔，则氢的事先导出引起作用到阻隔部上的负载显著降低，这也导致空穴中的压力的提高的长期稳定性。

5、本发明的有利构型设置，在ic功能层中布置有至少一个密封环，尤其由金属制成的密封环，该密封环将ic功能层的内部区域相对于外部区域密封。有利地，因此?；c功能免受环境影响。然而，通过根据本发明的氢排出层仍然导出足够的氢，使得朝向空穴的扩散压力被充分减少。

6、在此，特别有利的是，密封环也穿过氢排出层延伸至mems芯片，其中，氢排出层中的密封环在部分部位被冲破、即具有穿孔，该穿孔将内部区域与外部区域以传导氢的方式连接。通过穿孔的类型和尺寸可以在氢排出层中引起足够的氢透过性。

技术特征：

1.一种微机械装置，具有：

2.根据权利要求1所述的微机械装置，其特征在于，所述ic芯片(200)具有氢阻隔层(220)，所述氢阻隔层布置在所述氢排出层(230)和所述空穴(120)之间。

3.根据权利要求1或2所述的微机械装置，其特征在于，至少在所述ic功能层(240)中布置有至少一个密封环(250)，尤其是由金属制成的密封环，所述密封环将所述ic功能层的内部区域(242)相对于外部区域(244)密封。

4.根据权利要求3所述的微机械装置，其特征在于，所述密封环(250)穿过所述氢排出层(230)延伸并且在所述氢排出层中具有穿孔(252)。

技术总结
本发明涉及一种微机械装置，具有MEMS芯片(100)，所述MEMS芯片具有空穴(120)；具有IC芯片(200)，所述IC芯片具有IC基底(210)和至少一个IC功能层(240)，其中，所述IC芯片与所述MEMS芯片连接，使得所述IC功能层布置在所述IC基底和所述空穴之间。本发明的核心在于，所述IC芯片具有氢排出层(230)，所述氢排出层布置在所述IC功能层和所述空穴之间。

技术研发人员：J·博伊,L·里齐
受?；さ募际跏褂谜撸?/b>罗伯特·博世有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/22