[发明专利]混合集成的部件和其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种混合集成的部件，所述混合集成的部件具有MEMS(micro electro mechanical systems：微机电系统)元件、具有用于MEMS元件的微机械结构的罩并且具有包括电路元件的ASIC(application specific integrated Ccircuit：专用集成电路)元件，所述电路元件与MEMS元件的微机械结构共同作用。MEMS元件装配在ASIC元件上，从而MEMS元件的微机械结构设置在所述罩和所述ASIC元件之间的空腔中。

此外，本发明涉及一种用于制造这类混合集成部件的方法。

背景技术

具有MEMS元件的部件多年来对于最不同的应用、例如在汽车技术和消费者电子的领域内被批量加工制造。在此，部件的微型化越来越有意义。一方面，微型化有助于大大降低部件的制造成本并且因此有助于降低终端设备的制造成本。另一方面，尤其应在消费电子领域内将越来越多的功能并且因此将部件容纳进终端设备中，而终端设备本身变得越来越小。因此，对于各个部件，在应用印刷电路板上越来越少的空间可供使用。

由实际中已知用于传感器部件的不同微型化方案，其在部件中提供微机械实现的传感器功能和传感器信号的电路技术的处理和分析处理的集成。除了MEMS功能和ASIC功能在共同的芯片上的横向集成之外，也已经有用于所谓的垂直混合集成的方案，据此，芯片堆叠由ASIC、MEMS和帽晶片构成。

这类垂直集成部件以及用于其制造的方法在US2011/0049652A1中说明。已知的方法规定，将用于MEMS元件的初始衬底键合在已经处理的ASIC衬底上。此后才在MEMS衬底中产生微机械的结构，其包括至少一个可偏转的结构元件。帽晶片被与此无关地结构化并且被预先准备用于在MEMS衬底的微机械结构上和在ASIC衬底上的装配。如此处理的帽晶片在MEMS衬底的结构化之后键合在ASIC衬底上，从而在ASIC衬底和在帽晶片之间的微机械结构被严密密封包围。在US2011/0049652A1中描述的部件配备有电容器装置，根据MEMS功能，所述电容器装置可以被用来驱动、也即用于使可偏转的结构元件运动或也可以用于检测结构元件的由外部引起的偏转。为此，电容器装置包括至少一个可偏转的电极和固定的电极，所述至少一个可偏转的电极在此位于MEMS元件的可偏转的结构元件上，所述固定的电极在此被构造在ASIC衬底的表面上的结构化的金属层中。

已知的部件方案能够实现具有微机械功能和信号处理电路的稳健部件的成本有利的大量生产，因为在此不仅各个部件组成部分——MEMS元件、帽和ASIC在晶片复合体中被建立，而且其到部件的装配在晶片层面上实现。可以在晶片层面上测试MEMS功能和ASIC功能，并且甚至还可以在分离之前在晶片层面上进行各个部件的调谐。此外，已知的部件由于堆叠的结构需要相对小的装配表面，这有利地影响终端设备的制造成本。

发明内容

借助本发明，提出一开始提到的类型的部件的功能范围的有意义的扩展，其中部件的补充功能不要求芯片面积的增大。

为此，部件的ASIC元件在预处理的范畴内附加地还配备有磁传感机构的电路元件。通常，ASIC元件的预处理涉及一种CMOS处理，其中电路元件集成在ASIC衬底中。然后，为了电路元件的布线，在ASIC衬底上产生CMOS后端堆叠。根据要求保护的制造方法，在CMOS后端堆叠的层结构中实现磁传感机构的电路元件。

根据本发明已经看出，ASIC元件的电路功能在已知的部件变型方案的范畴内不是必须限制于用于MEMS元件的信号处理，而是ASIC元件可以附加地配备有自己的传感器功能。传感器功能的实现在ASIC元件或ASIC衬底的预处理的范畴内进行并且因此必须在工艺技术上与部件的MEMS衬底的微机械处理和部件的AVT(建立技术和连接技术)有条件地兼容。本发明充分利用：可以在层结构中很好地实现磁传感机构。为此所需的沉积工艺和结构化工艺能够简单地集成到用于在ASIC衬底上制造CMOS后端堆叠的工艺流程中。