[发明专利]微机械运动传感器的制造方法以及微机械运动传感器

说明书

发明领域

本发明关于用于测量物理量如加速度、角加速度或角速度的测量装置，更精确地是关于微机械运动传感器(micromechanical motionsensor)。本发明的目的是提供一种用于制造一种微机械运动传感器的改进的方法，以及尤其适用于小型微机械运动传感器方案的微机械运动传感器。

发明背景

在微机械运动传感器的基础上进行的测量证明是一种原理简单和具有可靠性的测量物理量如加速度、角加速度或压力的方法。在微机械运动传感器中，测量是在例如电容原理的基础上进行的，其中，传感器的运动状态的变化导致弹簧悬吊振荡块(seismic mass)的移位。该块的位置可通过一对电极之间的电容、表面之间电容以及表面之间的距离被检测，电容是表面的面积函数。在微机械运动传感器的基础上进行的测量即使在各种物理量非常小的测量范围内也能使用。

通常，小型微机械运动传感器是基于在硅上制造的微机械结构。体积微机械(bulk micromechanics)一词表示通过蚀刻晶片(wafer)材料形成的厚的微机械结构，通常厚度大于100μm。体积微机械传感器的优点是相对于表面面积的大块的结构，这样能够制造优良性能的惯性传感器。

目前制造专业性和消费性电子中使用的现有技术的连接和封装方法，以及消费性电子的小型化都导致与尺寸和尤其是元件(例如微机械运动传感器)高度相关的紧要需求。遗憾的是，在体积微机械中，尤其是在与晶片平面垂直方向上的传感器元件的高度通常很大并且难于控制，这是由于在密封的封闭晶片平面中，机械结构经常不得不在两侧都被封闭。因此，封闭晶片极大地增加了传感器元件的高度。

以下，将通过例证提及的附图描述现有技术，其中：

图1显示了现有技术在微机械运动传感器的制程中使用的的晶片结构，

图2显示了现有技术微机械运动传感器的制程中使用的从晶片结构切成方形的元件。

图1显示了现有技术在微机械运动传感器的制程中使用的的晶片结构。在现有技术的微机械运动传感器的制程中，形成在中央晶片1上的微系统的封闭通过使用例如阳极结合法在晶片的顶部和底部侧面上贴合两个密封封闭的晶片2和3。

图2显示了现有技术微机械运动传感器的制程中使用的从晶片结构切成方形的元件。现有技术从晶片结构切成方形的元件通常包括形成在中央硅晶片4上的微机械运动传感器的移动电极结构，该结构在两侧上通过组成微机械运动传感器的静态电极结构的两个玻璃/硅部件5和6的方式封闭。在切成方形后，元件的高度几乎不可避免地很大，这是由于晶片堆(wafer stack)1-3的厚度通常是1.5-2.5mm。

现有技术的运动传感器的一个问题是传感器元件过高的高度。传感器元件的高度能够通过使封闭的晶片更薄而降低。然而，使之变薄存在一个限制，并伴随有新的问题，如热应力的敏感性增加，扭扰或环境干扰。

在专业性和消费性电子的制程中，对微机械运动传感器有一个增长的需求是其低于现有的方案并且适用于各种物理量的可靠测量，如加速度、角加速度或压力。

发明内容

本发明的目的是一种微机械运动传感器的改进的制造方法，以及一种改进的微机械运动传感器。通过本发明，实现了电路板元件的高度的节省，并且尤其适于小型微机械运动传感器方案的使用。

根据本发明的第一特征，提供一种从晶片部件制造出微机械运动传感器的方法，该方法中微机械运动传感器元件从通过接合至少两个晶片获得的晶片堆中方形切成(diced)，以便：

在晶片表面的平面内，运动传感器元件的面积小于被方形切割且翻转90°的运动传感器元件的面积；以及

在接合方向上，被翻转90°的运动传感器元件的高度小于由接合的晶片形成的晶片堆的厚度。

优选地，在该方法中，微机械运动传感器的电性连接区域沉积在其方形切割的表面，该表面的面积最大。

优选地，在该方法中：

微机械运动传感器结构在一个晶片上被蚀刻；

至少两个晶片彼此接合形成晶片堆；

通过切割在晶片平面上窄且长的运动传感器元件，晶片堆被方形切割；

运动传感器元件被翻转90度到其中一个侧面上；以及

金属化连接区域到运动传感器元件的方形切割侧上。

优选地，在接合晶片之前，晶片中的至少一个被玻璃(glass)或氧化物覆盖。优选地，待被接合的晶片数量为三个，晶片每侧上的一个封闭晶片包括传感器结构。

根据本发明的第二个特性，提供一种从通过接合至少两个晶片获得的晶片堆中方形切出的微机械运动传感器，以便：