[发明专利]混合集成的构件

说明书

技术领域

本发明涉及一种构件，具有至少一个MEMS（微机电系统）构造元件并且具有至少一个ASIC（专用集成电路）构造元件。MEMS构造元件的功能在半导体衬底上的层结构中实现。该层结构包括至少一个印制导线层面和至少一个功能层，在该功能层中构成具有至少一个可偏转结构元件的MEMS构造元件的微机械结构。印制导线层面一方面通过至少一个绝缘层相对于半导体衬底绝缘，另一方面通过至少一个绝缘层相对于功能层绝缘。ASIC构造元件面朝下安装在MEMS构造元件的层结构上并且对于MEMS构造元件的微机械结构起到盖的作用。

MEMS构造元件可涉及具有用于感测微机械结构元件的偏转的电路器件的传感器元件，或者涉及具有用于控制可偏转结构元件的电路器件的致动器元件。有利地，在ASIC构造元件上集成有用于MEMS构造元件的功能。即，在传感器元件情况下ASIC构造元件包括用于传感器信号的评估电路，而在致动器元件情况下ASIC构造元件包括用于激励微机械结构的控制电路。但当然，ASIC构造元件也可构造有与MEMS无关的电路功能。

背景技术

本发明的出发点是在德国文献DE102007048604A1中描述的构件方案。据此提供了一种具有层结构的MEMS晶片，其中，利用表面微机械方法产生了微机械结构。

为此，在实际中首先将第一绝缘层安装在半导体衬底上。此外将印制导线层面以掺杂的和结构化的多晶硅层的形式产生。最后，在此外用作牺牲层的另一绝缘层上再将一相对厚的Epi多晶硅层作为功能层沉积，在该功能层中实现MEMS构造元件的微机械结构。为此，首先结构化功能层，以限定微机械结构的几何尺寸。然后，在牺牲层过程中释放微机械结构，在该牺牲层过程中，去除微机械结构下方的另外的绝缘层。

在这样处理的MEMS晶片的层结构上安装ASIC晶片，也就是面朝下，使得ASIC晶片的设有电路功能的表面面向MEMS晶片。按这种方式，不仅MEMS构造元件的微机械元件、而且ASIC构造元件的电路功能都被封装。MEMS晶片和ASIC晶片之间的连接在这里以电键合方法制造。在此，除了两个晶片之间的气密密封的连接外，还可制造MEMS晶片和ASIC晶片之间的电连接。

该已公开的构件方案使得能够低成本地批量生产具有微机械传感器功能或致动器功能并且具有评估电路或者控制电路的鲁棒构件，因为在这里不仅各个构件组成部分—MEMS构造元件和ASIC构造元件—在晶片复合中制造，而且也实现了将它们组装成晶片层面上的一个构件。MEMS功能和ASIC功能可在晶片层面上测试，甚至各个构件的调整可在晶片层面上进行。此外，该公知的构件的堆叠结构有助于降低最终仪器的制造成本，因为这些构件在第二级安装中只需要相对小的安装面。

发明内容

通过本发明改进具有一MEMS构造元件和一ASIC构造元件的混合集成构件，其微机械功能基于电容式探测原理或激励原理。尤其提出为用于改善电容式信号感测或者控制的措施。

为此，MEMS构造元件的可偏转结构元件装备有电容装置的至少一个电极。该电容装置的至少一个固定的反电极构造在该MEMS构造元件的印制导线层面中。根据本发明，电容装置包括设置在ASIC构造元件上的至少一个另外的反电极。

因此，根据本发明的构件构造有差分电容装置，所述差值电容装置的固定的“层面外”电极一方面埋设MEMS构造元件的层结构中，另一方面在ASIC构造元件上实现。因此能够在相对小的芯片面积上获得MEMS功能的高灵敏度。这种电容装置使得能够实现具有更高抗振性的微机械回转率传感器。在微机械加速度传感器中可以获得大的偏置稳定性。