[发明专利]具有遮盖的键合框的微机械设备

说明书

本发明涉及一种微机械设备，该微机械设备具有平行于主延伸平面(40)彼此相叠地布置的衬底(10)、功能层(20)和罩(30)，其中，在所述功能层(20)中构造有腔(50)，该腔由键合框(60)围绕，该键合框平行于所述主延伸平面(40)地走向，其中，所述罩(30)与所述键合框(60)连接。本发明的核心在于，所述腔(50)在垂直于所述主延伸平面(40)的方向(45)上部分地布置在键合框(60)和衬底(10)之间。本发明还涉及一种用于制造微机械设备的方法。

技术领域

本发明涉及一种具有平行于主延伸平面彼此相叠地布置的衬底、功能层和罩的微机械设备，其中，在功能层中构造有腔，该腔由键合框围绕，该键合框平行于主延伸平面地走向，其中，罩与键合框连接。

背景技术

MEMS元件需要用于针对不希望的环境影响、例如颗粒、湿气屏蔽敏感的测量结构的封罩部。罩与MEMS元件(传感器)的连接根据现有技术通过键合连接实现。典型的方法是密封玻璃键合和共晶键合。但也使用针对该连接的另外的键合方法。

所有的键合方法共同的是，围绕传感器必须保持空出一区域，在该区域中发生罩和MEMS元件之间的键合连接。该区域被称为键合框。采取巨大的努力来减小键合框的宽度并且由此降低所需的芯片面积并且因此降低费用。

在保持键合框宽度的情况下减小芯片面积时得出，键合框关于整个芯片面积的面积分量按百分比增大。因此，用于传感器元件的芯片面积必须比例过大地减小，以便以期望的百分比量值减小整个芯片面积。

但是键合框的宽度不能任意地减小，因为键合连接部的多个特性不同于罩和MEMS元件的固有特性。这样键合连接部的强度、化学稳定性和密度大部分小于罩和MEMS元件的这些特性。因此，键合框宽度大部分受键合连接部的特性限制。因此，通常将许多花费用在键合连接部的特性的优化上。本发明示出如何能够在保持键合框宽度和键合特性并且同时最小化地减小用于传感器元件的面积的情况下减小整个芯片尺寸的可能性。此外在现有技术中不利的是，对于可运动的MEMS结构大部分使用针对从衬底平面中出来的运动的止挡设计，该止挡设计将止挡部设置在罩中。在此可能的间距、间距的改变和这些止挡部的位置与键合连接部有关并且因此受到非常多的限制。

此外在现有技术中不利的是，需要昂贵地结构化的罩。

发明内容

本发明允许在保持键合框宽度并且同时最小化地减小传感器元件的面积的情况下减小芯片面积。

本发明涉及一种具有平行于主延伸平面彼此相叠地布置的衬底、功能层和罩的微机械设备，其中，在功能层中构造有腔，该腔由键合框围绕，该键合框平行于主延伸平面地走向，其中，罩与键合框连接。本发明的核心在于，腔在垂直于主延伸平面的方向上部分地布置在键合框和衬底之间。

根据本发明的设备的有利构型设置为，在功能层中构造有微机械结构，该微机械结构布置在腔中并且微机械结构在垂直于主延伸平面的方向上部分地布置在键合框和衬底之间。有利地，由此可以使芯片面积最大化地用于微机械结构。根据本发明的设备的有利构型设置为，在功能层上方、在键合框下方布置有中间层、尤其是多晶硅层。有利地，在该中间层上可以施加键合框。

本发明也涉及一种用于制造微机械设备的方法，所述方法具有以下步骤：

(A)提供衬底；

(B)在衬底上制造功能层；

(C)将氧化物层沉积在功能层上；

(D)将中间层沉积在氧化物层上；

(E)移除中间层的一些部分，其中，中间层至少在键合框的区域中保留；

(F)移除氧化物层，其中，产生腔，该腔部分地在键合框的区域中的中间层和功能层之间延伸；

(G)将罩键合到键合框上。