DE102012217979A1

DE102012217979A1 - Hybrid integriertes Drucksensor-Bauteil

Info

Publication number: DE102012217979A1
Application number: DE102012217979.8A
Authority: DE
Inventors: Heribert Weber
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-10-02
Filing date: 2012-10-02
Publication date: 2014-04-03
Also published as: US20140091405A1; US8779536B2

Abstract

Es werden Maßnahmen zur Realisierung eines hybrid integrierten Drucksensor-Bauteils mit einem weitgehend linearen Kennlinienverhalten und einer hohen Empfindlichkeit vorgeschlagen. Ein derartiges Drucksensor-Bauteil (101) umfasst ein MEMS-Bauelement (1) mit mindestens einem senkrecht zur Bauelementebene auslenkbaren Strukturelement, das mit mindestens einer Elektrode einer Messkondensatoranordnung ausgestattet ist, und ein ASIC-Bauelement (2) mit integrierten Schaltungselementen (25) und mindestens einem Backendstapel (20), wobei mindestens eine Gegenelektrode (21) der Messkondensatoranordnung in einer Metallisierungsebene des Backendstapels (20) ausgebildet ist. Das MEMS-Bauelement (1) ist auf dem Backendstapel (20) des ASIC-Bauelements (2) montiert. Erfindungsgemäß umfasst das MEMS-Bauelement (1) mindestens eine druckempfindliche Membranstruktur (10) und ist so auf dem ASIC-Bauelement (2) montiert, dass die druckempfindliche Membranstruktur (10) eine Kaverne (3) zwischen dem MEMS-Bauelement (1) und dem Backendstapel (20) des ASIC- Bauelements (2) überspannt. Die druckempfindliche Membranstruktur (10) umfasst ein Membranelement (11), das die Kaverne (3) MEMS-seitig abschließt, und mindestens einen Elektrodenträger (12), der innerhalb der Kaverne (3) angeordnet ist und mechanisch so an das Membranelement (11) gekoppelt ist, dass eine druckbedingte Deformation des Membranelements (11) lediglich eine Auslenkung des Elektrodenträgers (12) im Wesentlichen senkrecht zur Membranebene bewirkt.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein hybrid integriertes Drucksensor-Bauteil, mindestens umfassend ein MEMS(micro electro mechanical system)-Bauelement mit mindestens einem senkrecht zur Bauelementebene auslenkbaren Strukturelement, das mit mindestens einer Elektrode einer Messkondensatoranordnung ausgestattet ist, und ein ASIC(application specific integrated circuit)-Bauelement mit integrierten Schaltungselementen und mindestens einem Backendstapel, wobei mindestens eine Gegenelektrode der Messkondensatoranordnung in einer Metallisierungsebene des Backendstapels ausgebildet ist. Das MEMS-Bauelement ist auf dem Backendstapel des ASIC-Bauelements montiert.
In der US 2011/0049652 A1 wird ein vertikal integriertes Bauteil mit einem ASIC-Bauelement und einem MEMS-Bauelement beschrieben, das aufgrund der mikromechanischen Struktur des MEMS-Bauelements als Inertialsensor oder Aktor konzipiert ist. Die mikromechanische Struktur des MEMS-Bauelements umfasst hier nämlich eine federnd aufgehängte seismische Masse, die senkrecht zur Bauelementebene auslenkbar ist. Das MEMS-Bauelement ist so auf dem ASIC-Bauelement montiert, dass die „out-of-plane“-Bewegung der seismischen Masse nicht behindert wird. Das bekannte Bauteil ist mit einer Kondensatoranordnung zur Messsignalerfassung bzw. Ansteuerung der Aktorstruktur ausgestattet. Diese Kondensatoranordnung umfasst eine auslenkbare Elektrode auf der federnd gelagerten seismischen Masse und feststehende Gegenelektroden, die in einer strukturierten Metallschicht auf der Oberfläche des ASIC-Substrats ausgebildet sind.
Das bekannte Bauteilkonzept ermöglicht eine kostengünstige Massenproduktion von robusten Bauteilen mit einer mikromechanischen Funktion und einer Signalverarbeitungsschaltung. Dabei werden nicht nur die einzelnen Bauteilkomponenten – ASIC-Bauelement und MEMS-Bauelement – im Waferverbund hergestellt. Auch deren Montage zu einem Bauteil wird auf Waferebene realisiert. Zudem können die MEMS-Funktionen und die ASIC-Funktionen auf Waferebene getestet werden, und sogar der Abgleich der einzelnen Bauteile kann noch vor der Vereinzelung, auf Waferebene vorgenommen werden. Außerdem benötigen die bekannten Bauteile aufgrund des gestapelten Aufbaus eine vergleichsweise kleine Montagefläche, was sich auch günstig auf die Herstellungskosten der Endgeräte auswirkt.
Aus der Praxis sind Drucksensoren mit einer druckempfindlichen Membran bekannt, bei denen die druckbedingten Membranauslenkungen mit Hilfe einer Messkondensatoranordnung erfasst werden. Dazu ist die Membran mit mindestens einer Elektrode ausgestattet, die mit mindestens einer feststehenden Gegenelektrode der Messkondensatoranordnung zusammenwirkt. Bei Druckeinwirkung wird die Membranelektrode zusammen mit der Membran ausgelenkt, was als Kapazitätsänderungen der Messkondensatoranordnung erfasst wird. Da die Membran eines Drucksensors in der Regel geschlossen ist, d.h. am Membranumfang in den Sensoraufbau eingebunden ist, wird sie bei Druckeinwirkung nicht planparallel ausgelenkt sondern verwölbt. Aufgrund dieser Membranverwölbung führt ein linearer Druckanstieg – wenn überhaupt – nur in einem relativ eingeschränkten Druckbereich zu einer linearen Kapazitätsänderung, so dass das Messsignal häufig nachträglich im Rahmen der Messsignalauswertung linearisiert wird. Zudem sind die Größe des kapazitiven Messsignals und damit auch die Sensorempfindlichkeit abhängig von der Membrangröße und damit vom Druckbereich, für den der Sensor ausgelegt ist.
Offenbarung der Erfindung
Ausgehend von dem aus der US 2011/0049652 A1 bekannten Bauteilkonzept werden mit der vorliegenden Erfindung Maßnahmen zur Realisierung eines Drucksensor-Bauteils mit einem weitgehend linearen Kennlinienverhalten und einer hohen Empfindlichkeit vorgeschlagen.
Dazu umfasst das MEMS-Bauelement des erfindungsgemäßen Drucksensor-Bauteils eine druckempfindliche Membranstruktur als auslenkbares Strukturelement. Das MEMS-Bauelement ist so auf dem ASIC-Bauelement montiert, dass die druckempfindliche Membranstruktur eine Kaverne zwischen dem MEMS-Bauelement und dem Backendstapel des ASIC-Bauelements überspannt. Ein weitgehend lineares Kennlinienverhalten wird erfindungsgemäß dadurch erzielt, dass die druckempfindliche Membranstruktur ein Membranelement umfasst, das die Kaverne MEMS-seitig abschließt, und mindestens einen Elektrodenträger, der innerhalb der Kaverne angeordnet ist und mechanisch so an das Membranelement gekoppelt ist, dass eine druckbedingte Deformation des Membranelements eine Auslenkung des Elektrodenträgers im Wesentlichen senkrecht zur Membranebene bewirkt, der Elektrodenträger dabei aber nicht deformiert wird.
Erfindungsgemäß ist die mindestens eine auslenkbare Elektrode der Messkondensatoranordnung hier also nicht auf dem geschlossenen Membranelement positioniert, das durch den Messdruck verwölbt wird, sondern auf einem eigenen Elektrodenträger. Dieser wird bei Druckeinwirkung zusammen mit dem Membranelement ausgelenkt, und zwar im Wesentlichen senkrecht zur Membranebene und damit auch senkrecht zur Gegenelektrode der Messkondensatoranordnung. Die mechanische Verbindung zum Membranelement ist erfindungsgemäß so ausgelegt, dass der Elektrodenträger dabei nicht verwölbt wird. Dadurch wird der nichtlineare Einfluss einer Verwölbung des Membranelements auf das kapazitive Messsignal weitgehend eliminieren oder zumindest deutlich reduziert. Von besonderem Vorteil ist außerdem, dass das Membranelement und der Elektrodenträger der Membranstruktur nicht dieselbe flächige Ausdehnung haben müssen. Insbesondere kann die Elektrode auf dem Elektrodenträger auch größer als das Membranelement ausgelegt sein. Da die Messsignalgröße und damit auch die Messempfindlichkeit wesentlich von den Elektrodenflächen der Messkondensatoranordnung abhängt, kann so – zumindest in gewissen Grenzen – Einfluss auf die Messempfindlichkeit eines erfindungsgemäßen Drucksensor-Bauteils genommen werden, und zwar unabhängig von den Parametern, Größe und Dicke, des Membranelements, die den Druckbereich des Drucksensor-Bauteils bestimmen.
Da die Elektroden der Messkondensatoranordnung des erfindungsgemäßen Drucksensor-Bauteils innerhalb einer Kaverne zwischen MEMS-Bauelement und ASIC-Bauelement angeordnet sind und auch die übrigen Schaltungskomponenten auf der Oberseite des ASIC-Bauelements durch das MEMS-Bauelement vor Umwelteinflüssen geschützt werden, ist das erfindungsgemäße Drucksensor-Bauteil besonders robust und auch für den Einsatz in einer aggressiven Messumgebung geeignet.
Grundsätzlich gibt es verschiedene Möglichkeiten für die Realisierung eines erfindungsgemäßen Drucksensor-Bauteils, insbesondere was die Membranstruktur mit Membranelement und Elektrodenträger betrifft, aber auch im Hinblick auf den Einsatz als Absolutdruck- oder Differenzdrucksensor.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung handelt es sich bei dem Elektrodenträger um ein flächiges Strukturelement, das im Wesentlichen parallel zum Membranelement orientiert ist und dementsprechend zusammen mit dem Membranelement senkrecht zur Gegenelektrode aber im Wesentlichen planparallel ausgelenkt wird. Ein derartiger Elektrodenträger lässt sich sehr einfach mit Standardverfahren der Mikromechanik im Schichtaufbau des MEMS-Bauelements realisieren. Zudem ermöglicht er die Realisierung von großflächigen Kondensatorelektroden in der Bauelementebene, so dass das MEMS-Bauelement auch in Form eines Dünnchips, also mit einer sehr geringen Bauhöhe, gefertigt werden kann.
Wie bereits erwähnt, ist der Elektrodenträger erfindungsgemäß so mit dem Membranelement der Membranstruktur verbunden, dass er bei Auslenkung und Verwölbung des Membranelements senkrecht zur Membranebene ausgelenkt, dabei aber nicht verwölbt wird. Dies lässt sich insbesondere bei einem flächigen Elektrodenträger einfach durch eine punktuelle Verbindung zwischen Membranelement und Elektrodenträger erreichen. Vorteilhafterweise ist die Verbindungsstelle im Mittelbereich des Membranelements ausgebildet. Bei Druckeinwirkung erfährt das Membranelement in diesem Bereich seine größte Auslenkung. Da die Auslenkung der Verbindungsstelle direkt auf den Elektrodenträger übertragen wird, wird so bei gegebenem Messdruck das größte Messsignal erzeugt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Elektrodenträger über mehrere Verbindungsstellen an das Membranelement gekoppelt. Damit der Elektrodenträger auch in diesem Fall möglichst senkrecht zur Membranebene ausgelenkt wird, sind die Verbindungsstellen hier auf der gleichen Höhenlinie des ausgelenkten Membranelements angeordnet. Diese Ausführungsform zeichnet sich durch eine sehr stabile Membranstruktur insbesondere im Hinblick auf Querbeschleunigungen aus. An dieser Stelle sei noch erwähnt, dass die Verbindung zwischen Elektrodenträger und Membranelement auch über einen flächigen Verbindungsbereich hergestellt sein kann, um eine Verbiegung der Membranstruktur aufgrund von Querbeschleunigungen zu vermeiden.
Je nach Messdruckbereich kann es sinnvoll sein, den Mittelbereich des Membranelements, an den der Elektrodenträger gekoppelt ist, zu versteifen, um so eine Verwölbung des Mittelbereichs zu verhindern. In diesem Fall ist das Membranelement in Form einer Ringmembran realisiert, über deren geometrische Form sich die Federsteifigkeit des Membranelements und somit die Auslenkung des Elektrodenträgers beeinflussen lässt.
Die voranstehend genannten Ausführungsvarianten der Erfindung zielen auf eine Reduzierung des Einflusses von Querbeschleunigungen auf das Messsignal durch geeignete Auslegung der Membranstruktur ab. In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Kondensatoranordnung des Drucksensor-Bauteils so konzipiert, dass der Einfluss von Querbeschleunigungen auf das Messsignal erfassbar und somit auch eliminierbar ist. Dazu müssen mindesten zwei Kondensatorstrukturen im Bereich der Kaverne, d.h. auf dem Elektrodenträger und dem ASIC-Backendstapel, angeordnet sein, um zusätzlich zu einer Auslenkung senkrecht zur Membranebene auch eine Verkippung oder Verbiegung des Elektrodenträgers zu erkennen.
Das erfindungsgemäße Drucksensor-Bauteil kann als Absolutdrucksensor ausgelegt sein. In diesem Fall muss die Kaverne zwischen dem MEMS-Bauelement und dem ASIC-Bauelement druckdicht abgeschlossen sein. Dies kann einfach durch eine geeignete Montagetechnik, wie z.B. Sealglasbonden, Fusionsbonden oder eutektisches Bonden, erreicht werden.
Ebenso kann das erfindungsgemäße Drucksensor-Bauteil auch als Relativdrucksensor konzipiert werden. In diesem Fall muss im Bauteil mindestens eine Anschlussöffnung zur Kaverne ausgebildet sein, die als Druckanschluss dient. Der Druckanschluss erstreckt sich vorteilhafterweise durch das ASIC-Bauelement mit dem Backendstapel, da dann in mindestens einer Metallisierungsebene des Backendstapels eine Siebstruktur als Filter für den Druckanschluss ausgebildet werden kann. Auf diese Weise kann zumindest das Eindringen von Partikeln aus der Messumgebung in die Kaverne und damit in die Messkondensatoranordnung verhindert werden.
Das erfindungsgemäße Bauteilkonzept ermöglicht außerdem die Realisierung eines Doppel-Drucksensor-Bauteils. Dazu wird das ASIC-Bauelement auch rückseitig mit einem Backendstapel versehen. Auf diesem rückseitigen Backendstapel wird dann ein zweites MEMS-Bauelement mit einer druckempfindlichen Membranstruktur montiert, so dass die druckempfindliche Membranstruktur eine Kaverne zwischen dem zweiten MEMS-Bauelement und dem rückseitigen Backendstapel überspannt. Wie die Membranstruktur des ersten MEMS-Bauelements, so ist auch die Membranstruktur des zweiten MEMS-Bauelements mit mindestens einer Elektrode ausgestattet, die mit mindestens einer Gegenelektrode in einer Metallisierungsebene des rückseitigen Backendstapels eine Messkondensatoranordnung bildet. Das ASIC-Bauelement mit dem vorderseitigen und dem rückseitigen Backendstapel ist hier also sandwichartig zwischen zwei MEMS-Bauelementen angeordnet. Wenn die vorderseitige und die rückseitige Kaverne jeweils druckdicht abgeschlossen sind, dann können mit Hilfe eines derartigen Doppel-Drucksensor-Bauteils zwei Messdrücke unabhängig voneinander erfasst und im Rahmen der Messsignalauswertung miteinander verglichen werden oder die Drucksensoren überwachen sich bei sicherheitskritischen Anwendungen gegenseitig und zeigen Fehlmessungen oder den Ausfall eines Sensors an.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung dieses Doppel-Drucksensor-Bauteils erfolgt die Differenzdruckbildung bereits bei der Messsignalerfassung. Dazu besteht eine Druckverbindung zwischen der vorderseitigen und der rückseitigen Kaverne des Bauteils. Vorteilhafterweise sind die Membranstrukturen der beiden MEMS-Bauelemente zudem mechanisch gekoppelt.
Monokristalline Halbleitermembranen besitzen besonders gute mechanische Eigenschaften. Außerdem lassen sich monokristalline Siliziumwafer und SOI-Wafer sehr gut mit bekannten Verfahren der Mikromechanik strukturieren. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist deshalb zumindest das Membranelement der Membranstruktur im monokristallinen Silizium eines Siliziumwafers oder eines SOI-Wafers ausgebildet. Da die mechanischen Eigenschaften des Elektrodenträgers hier keine Rolle bei der Messsignalerfassung spielen, kann der Elektrodenträger auch aus einem polykristallinen Halbleitermaterial, also beispielsweise aus Polysilizium, aufgebaut sein. Die mindestens eine Elektrode kann in diesem Fall einfach in Form eines dotierten Bereichs oder durch ganzheitliche Dotierung des Elektrodenträgers realisiert werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Wie bereits voranstehend erörtert, gibt es verschiedene Möglichkeiten, die vorliegende Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird einerseits auf die den unabhängigen Patentansprüchen nachgeordneten Patentansprüche verwiesen und andererseits auf die nachfolgende Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren.
1a, 1b veranschaulichen anhand von schematischen Schnittdarstellungen zwei Montagevarianten 101, 102 eines erfindungsgemäßen Drucksensor-Bauteils,
2a zeigt die schematische Schnittdarstellung eines Drucksensor-Bauteils 200, bei dem die Fläche des Membranelements von der des Elektrodenträgers abweicht, und
2b zeigt ein Ersatzschaltbild der Kondensatoranordnung des Drucksensor-Bauteils 200,
3 zeigt die schematische Schnittdarstellung eines Drucksensor-Bauteils 300, bei dem das Membranelement als Ringmembran ausgebildet ist,
4 zeigt die schematische Schnittdarstellung eines Drucksensor-Bauteils 400 mit einer Dreifach-Kondensatoranordnung,
5 veranschaulicht die interne und externe Kontaktierung eines erfindungsgemäßen Drucksensor-Bauteils 500 anhand einer schematischen Schnittdarstellung,
6 zeigt die schematische Schnittdarstellung eines Drucksensor-Bauteils 600, das als Differenzdrucksensor konzipiert ist, und
7 zeigt die schematische Schnittdarstellung eines Doppel-Drucksensor-Bauteils 700, das ebenfalls als Differenzdrucksensor konzipiert ist.
Ausführungsformen der Erfindung
Die beiden in den 1a und 1b dargestellten Drucksensor-Bauteile 101 und 102 umfassen jeweils ein MEMS-Bauelement 1 mit einer druckempfindlichen Membranstruktur 10 und ein ASIC-Bauelement 2 mit integrierten Schaltungselementen 25, die über eine Mehrlagenmetallisierung auf der ASIC-Oberseite verdrahtet sind. Diese Mehrlagenmetallisierung wird im Folgenden stets als Backendstapel 20 bezeichnet. Das MEMS-Bauelement 1 ist auf dem Backendstapel 20 des ASIC-Bauelements 2 montiert, und zwar so dass die Membranstruktur 10 eine Kaverne 3 zwischen dem MEMS-Bauelement 1 und dem Backendstapel 20 des ASIC-Bauelements 2 überspannt.
Die Messsignalerfassung erfolgt kapazitiv mit Hilfe einer Messkondensatoranordnung. Dazu umfasst die Membranstruktur 10 ein Membranelement 11 und einen Elektrodenträger 12 mit mindestens einer Elektrode der Messkondensatoranordnung. Das Membranelement 11 schließt die Kaverne 3 MEMS-seitig ab. Sie wird bei Einwirkung eines Messdrucks verwölbt und dadurch senkrecht zur Bauelementebene ausgelenkt. Der Elektrodenträger 12 ist innerhalb der Kaverne 3 angeordnet und mechanisch so an das Membranelement 11 gekoppelt, dass er bei einer druckbedingten Deformation des Membranelements 11 ebenfalls im Wesentlichen senkrecht zur Membranebene ausgelenkt wird, dabei aber nicht verwölbt wird. Mindestens eine Gegenelektrode 21 der Messkondensatoranordnung ist in einer Metallisierungsebene des Backendstapels 20 im Bereich der Kaverne 3 ausgebildet, so dass sie dem Elektrodenträger 12 gegenüberliegt.
Das ASIC-Bauelement 2 und das MEMS-Bauelement 1 wurden unabhängig voneinander im Waferverbund hergestellt.
Der ASIC-Wafer wurde mit Hilfe von Standardverfahren prozessiert, um die Schaltungselemente 25 einer Auswerteschaltung in die Waferoberfläche zu integrieren und den Schichtaufbau des Backendstapels 20 zu erzeugen. Dabei wurde in der obersten Metallisierungsebene u.a. eine Gegenelektrode 21 pro Kondensatoranordnung angelegt. Diese Gegenelektrode 21 ist über Durchkontakte 22 und tieferliegende Metallisierungsebenen des Backendstapels 20 mit den Schaltungselementen 25 elektrisch verbunden. Im Übrigen wurde bei der Maskenauslegung der einzelnen Schichten des Backendstapels 20 darauf geachtet, dass eine möglichst ebene Backendstapeloberfläche entsteht. Im Fall des Bauteils 101 wurde der Backendstapel 20 schließlich noch mit einer Abschlussschicht 23 aus SiO2 und/oder Si3N4 versehen, die zum einen als elektrische Isolation zwischen Backendstapel 20 und dem darauf montierten MEMS-Bauelement 1 dient und zum anderen einen Abstand zwischen der Membranstruktur 10 des MEMS-Bauelements 1 und dem Backendstapel 20 gewährleistet. Dazu wurde die Abschlussschicht 23 im Bereich der Gegenelektrode 21, wo die Membranstruktur 10 des MEMS-Bauelements 1 positioniert ist, entfernt. Bei der Strukturierung der Abschlussschicht 23 wurde außerdem neben dem Membranbereich eine metallisierte Kontaktöffnung 24 zur elektrischen Anbindung des MEMS-Bauelements 1 an das ASIC-Bauelement 2 erzeugt. Im Fall des Bauteils 102 befindet sich die Gegenelektrode 21 auf der Oberfläche des Backendstapels 20. Der Abstand zwischen der Membranstruktur 10 des MEMS-Bauelements 1 und dem Backendstapel 20 wird hier durch eine Standoff-Struktur 26 aus einem elektrisch isolierenden Material, wie z.B. SiO2, gewährleistet.
Als Ausgangssubstrat für das MEMS-Bauelement 1 wurde bei beiden in den 1a und 1b dargestellten Drucksensor-Bauteilen 101 und 102 jeweils ein SOI-Wafer verwendet. Die Membranstruktur 10 wurde in einem Schichtaufbau auf der monokristallinen Siliziumschicht über der Oxidschicht 4 des SOI-Wafers erzeugt, so dass das Membranelement 11 in der monokristallinen Siliziumschicht ausgebildet ist. Der flächige Elektrodenträger 12 sowie die mittig angeordnete, punktuelle Verbindungsstelle 13 zwischen dem Elektrodenträger 12 und dem Membranelement 11 wurden aus einer Polysiliziumschicht des Schichtaufbaus herausstrukturiert. Die mindestens eine Elektrode auf dem Elektrodenträger wurde in Form einer Dotierung realisiert und ist hier nicht gesondert dargestellt.
Bei der Herstellung des Schichtaufbaus für den Elektrodenträger 12 wurde zunächst eine SiO2-Schicht auf der monokristallinen Siliziumschicht über der Oxidschicht 4 des SOI-Wafers abgeschieden und strukturiert, um Oxidinseln mit Kontaktlöchern zur darunter liegenden monokristallinen Siliziumschicht zu erzeugen. Im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde jeweils nur ein einziges Kontaktloch im Zentrum jeder Oxidinsel ausgebildet. Über der so strukturierten Oxidschicht wurde dann eine Polysiliziumschicht als Startschicht für eine epitaktisch aufgewachsene Siliziumschicht aufgebracht. Diese Epi-Siliziumschicht wurde dann noch planarisiert, beispielsweise mit Hilfe eines CMP-Schrittes optional gefolgt von einem Plasmaätzprozess. Auf der Polysiliziumstartschicht wächst das Epi-Silizium eher polykristallin als monokristallin auf. Wird die Polysiliziumstartschicht strukturiert und dabei außerhalb der Oxidinsel-Bereiche von der monokristallinen Siliziumschicht des SOI-Wafers entfernt, so kann das Epi-Silizium dort monokristallin auf dem SOI-Wafer aufwachsen, während es auf der Polysiliziumstartschicht insbesondere über den Oxidinsel-Bereichen polykristallin aufwächst. Auf diese Weise können die mechanischen Eigenschaften einzelner Bereiche der Epi-Siliziumschicht beeinflusst oder monokristalline Schichtbereiche zur Integration von elektronischen Schaltungskomponenten angelegt werden. Das Ergebnis dieser Prozessierung ist ein Schichtaufbau auf der monokristallinen Siliziumschicht des SOI-Wafers, der vergrabene SiO2-Bereiche unter einer Epi-Siliziumschicht umfasst. Aufgrund der Strukturierung der SiO2-Bereiche befindet sich in deren Mitte jeweils eine stegartige Siliziumverbindung zwischen der Epi-Siliziumschicht und der monokristallinen Siliziumschicht des SOI-Wafers. Anschließend wurde die Epi-Siliziumschicht mit Hilfe von Standardlithografie- und anisotropen Ätzverfahren strukturiert. Dabei wurden die Lage und Fläche der Elektrodenträger 12 über den SiO2-Bereichen durch Ätzgräben definiert, und zwar so dass jeder Elektrodenträger 12 über die stegartige Siliziumverbindung 13 in der Mitte des entsprechenden SiO2-Bereichs zentral an die monokristalline Siliziumschicht des SOI-Wafers angebunden ist. Soll der Elektrodenträger nicht in der Oberfläche der Epi-Siliziumschicht ausgebildet werden, sondern bezüglich dieser Oberfläche zurückgesetzt sein, so kann der Bereich des Elektrodenträgers, z.B. vor der Strukturierung der Epi-Siliziumschicht, mit Hilfe eines zeitgesteuerten Ätzprozesses noch selektiv abgedünnt werden. Alternativ dazu können weitere Schichten auf der Epi-Siliziumschicht abgeschieden und entsprechend strukturiert werden. Erst danach wurden die Elektrodenträger 12 in einem weiteren Ätzschritt freigelegt, bei dem das SiO2 der vergrabenen SiO2-Bereiche über die Ätzgräben in der Epi-Siliziumschicht entfernt wurde. Dies geschieht in der Regel mit Hilfe eines HF-Gasphasenätzprozesses, um Sticking des Elektrodenträgers 12 am Membranelement 11 vermeiden zu können. Die Elektrodenträger können im Rahmen der Strukturierung der Epi-Siliziumschicht auch flächig mit Perforationsöffnungen versehen werden. Dadurch verringert sich die Unterätzweite beim Entfernen des SiO2 und somit auch die dafür erforderliche Ätzzeit deutlich. Des Weiteren können im Rahmen der Strukturierung der Epi-Siliziumschicht Isolationsgräben zur elektrischen Entkopplung der Membranstruktur 10 erzeugt werden. Solche Isolationsgräben werden außerhalb des Membranbereichs und dessen elektrischer Kontaktierung angeordnet und erstrecken sich bis zur oder auch in die Oxidschicht 4 des SOI-Wafers. Um eine gute elektrische Leitfähigkeit und Kontaktierung des Elektrodenträgers 12 zu erzielen, können sowohl die monokristalline Siliziumschicht des SOI-Wafers als auch die darauf abgeschiedene bzw. aufgewachsene Epi-Siliziumschicht hochdotiert sein. Die Art der Dotierung, d.h. ob p- oder n-dotiert, wird so gewählt, dass bei der elektrischen Kontaktierung der Schichten möglichst ein ohmscher Kontakt entsteht.
Zur Realisierung der Drucksensor-Bauteile 101 und 102 wurde der so prozessierte MEMS-Wafer jeweils face-down, also mit der strukturierten Epi-Siliziumschicht, auf dem Backendstapel 20 des ASIC-Wafers montiert, wobei die beiden Wafer so zueinander ausgerichtet wurden, dass sich jeweils ein Elektrodenträger 12 des MEMS-Wafers und eine Gegenelektrode 21 des Backendstapels 20 gegenüberliegen. Im Fall des in 1a dargestellten Bauteils 101 erfolgte die Montage mittels Fusionsbondtechnik. Dabei wurde nicht nur eine hermetisch dichte Verbindung zwischen der strukturierten SiO2-Abschlussschicht 23 auf dem Backendstapel 20 des ASIC-Wafers und dem Epi-Silizium auf dem MEMS-Wafer hergestellt, sondern auch eine elektrische Kontaktierung der MEMS-seitigen Elektrode über die metallisierte Kontaktöffnung 24 in der SiO2-Abschlussschicht 23 des Backendstapels 20. Da die SiO2-Abschlussschicht 23 vorab von den Gegenelektroden 21 entfernt wurde, besteht zwischen der Membranstruktur 10 und der Gegenelektrode 21 jeweils ein Hohlraum 3, der die Bewegungsfreiheit der Membranstruktur 10 senkrecht zur Bauelementebene gewährleistet. Der Abstand zwischen Membranstruktur 10 bzw. Elektrodenträger 12 und Gegenelektrode 21 lässt sich bei dieser Ausführungsform sehr genau über die Schichtdicke der SiO2-Abschlussschicht 23 einstellen. Im Fall des in 1b dargestellten Bauteils 102 wurde eine andere Bondtechnik für die Montage des MEMS-Wafers auf dem ASIC-Wafer eingesetzt, und zwar eutektisches Bonden mit z.B. Al und Ge. Da eine eutektische AlGe-Bondverbindung 5 elektrisch leitfähig ist, dient diese nicht nur der mechanischen Verbindung der beiden Wafer sondern auch jeweils der elektrischen Kontaktierung zwischen den zugeordneten MEMS- und ASIC-Bauelementen. Die eutektische Bondverbindung 5 wurde hier zwischen der obersten AlSiCu-Metallisierung des Backendstapels 20 und einer als Bondrahmen auf die Epi-Siliziumschicht des MEMS-Wafers aufgebrachten Ge-Schicht hergestellt und so ausgelegt, dass die Kondensatoranordnung im Membranbereich umlaufend hermetisch dicht abgeschlossen ist. Mit Hilfe der umlaufenden Standoff-Struktur 26 zwischen dem Backendstapel 20 des ASIC-Wafers und der strukturierten Epi-Siliziumschicht auf dem MEMS-Wafer wurde sowohl die horizontale als auch die vertikale Verquetschweite des Bondmaterials 5 kontrolliert und damit auch der Elektrodenabstand der Kondensatoranordnung.
Nach der Montage des MEMS-Wafers auf dem ASIC-Wafer wurde der MEMS-Wafer rückseitig rückgedünnt. Ein SOI-Wafer kann grundsätzlich bis auf die Oxidschicht 4 rückgedünnt werden, die dabei optional ebenfalls entfernt werden kann. Die Restdicke des MEMS-Wafers sollte in Abhängigkeit von der Aufbauund Verbindungstechnik (AVT) des Drucksensorbauteils gewählt werden. Soll das Bauteil beispielsweise über das MEMS-Bauelement auf einem Träger montiert werden, so empfiehlt sich aus Gründen der Stabilität und Stressentkopplung eine größere Restdicke.
Auch der ASIC-Wafer kann nach der Montage des MEMS-Wafers rückgedünnt werden, um die Bauhöhe des Drucksensor-Bauteils weiter zu reduzieren.
Bei den in den 1a und 1b dargestellten Drucksensor-Bauteilen 101 und 102 wurden die MEMS-Wafer jeweils nach dem Rückdünnen auf eine definierte Restdicke rückseitig strukturiert, um das Membranelement 11 der Membranstruktur 10 freizulegen und einen Druckanschluss 14 zu schaffen. Dazu wurden Standardlithographie- und Ätzverfahren eingesetzt, wobei die Oxidschicht 4 des SOI-Wafers als Ätzstoppschicht genutzt wurde. In beiden Fällen wurde dann auch noch die Oxidschicht 4 vom Membranelement 11 entfernt, was nicht zwingend erforderlich ist.
Alle voranstehend beschriebenen Verfahrensschritte zur Herstellung der mechanischen und elektrischen Funktionen eines erfindungsgemäßen Drucksensor-Bauteils wurden im Waferverbund vorgenommen. Vorteilhafterweise können diese Funktionen auch noch vor dem Vereinzeln der Drucksensor-Bauteile, also auf Waferebene getestet werden.
An dieser Stelle sei angemerkt, dass anstelle eines SOI-Wafers auch ein Standard-Siliziumwafer als Ausgangssubstrat für das MEMS-Bauelement genutzt werden kann. In diesem Fall wird das Membranelement in einem zeitgesteuerten Ätzprozess freigestellt. Dies bringt zwar kostenmäßige Vorteile, führt aber zu größeren Prozesstoleranzen bei der Dicke des Membranelements. An Stelle eines SOI-Wafers mit der Schichtenfolge mono-Si / SiO2 / mono-Si kann auch ein SOI-Wafer mit der Schichtenfolge mono-Si / SiO2 / poly-Si als Ausgangssubstrat für das MEMS-Bauelement verwendet werden. In diesem Fall wird dann auch das Membranelement der Membranstruktur aus einer polykristallinen Schicht herausstrukturiert.
Das voranstehend beschriebene Herstellungsverfahren liefert Drucksensor-Bauteile 101 bzw. 102 mit einem druckempfindlichen monokristallinen Membranelement 11, das MEMS-seitig eine Kaverne 3 zwischen MEMS-Bauelement 1 und Backendstapel 20 des ASIC-Bauelements 2 abschließt. Mittig an dem Membranelement 11 ist ein flächiger Elektrodenträger 12 aus polykristallinem Silizium aufgehängt, so dass er innerhalb der Kaverne 3 parallel zur Gegenelektrode 21 auf dem Backendstapel 20 des ASIC-Bauelements 2 angeordnet ist. Wird das Membranelement 11 mit einem Messdruck beaufschlagt, so verbiegt sich das Membranelement 11. Dabei wird der Mittelbereich des Membranelements 11 zusammen mit dem Elektrodenträger 12 ausgelenkt. Da der Elektrodenträger 12 lediglich punktuell mit dem Membranelement 11 verbunden ist, wird er dabei nicht verwölbt sondern im Wesentlichen nur planparallel, senkrecht zur Gegenelektrode 21 verschoben. Dies führt zu einer Änderung der Kapazität zwischen Elektrodenträger 12 und Gegenelektrode 21, die im Wesentlichen proportional zum Messdruck ist.
Bei der Beschreibung der 2 bis 7 werden im Folgenden lediglich die Unterschiede zu den in den 1a und 1b dargestellten Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert. Für identische Komponenten werden jeweils die entsprechenden Bezugszeichen der 1a und 1b verwendet. Zur Erörterung dieser Komponenten wird auf die Beschreibung der 1a und 1b verwiesen.
Das in 2a dargestellte Drucksensor-Bauteil 200 unterscheidet sich in zwei Aspekten vom Drucksensor-Bauteil 101, das in 1a dargestellt ist. Zum einen ist die Gegenelektrode 221 auf dem Backendstapel 20 des ASIC-Bauelements 2 hier als Doppelelektrode ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass die MEMS-seitige Elektrode auf dem Elektrodenträger 212 nicht zwingend elektrisch kontaktiert werden muss. Die Auslenkung der Membranstruktur 210 kann hier mit Hilfe zweier über die MEMS-seitige Elektrode 212 in Reihe geschaltete Kondensatorstrukturen erfasst werden, was durch das Ersatzschaltbild der 2b veranschaulicht wird. Zum anderen ist die Fläche des Membranelements 211 hier deutlich kleiner als die Fläche des Elektrodenträgers 212. Dadurch weist das Drucksensor-Bauteil 200 eine höhere Druckfestigkeit auf als das Drucksensorbauteil 101. Die verkleinerte Fläche des Membranelements 211 wirkt sich jedoch nicht direkt auf die Messempfindlichkeit des Drucksensor-Bauteils 200 aus, da die Fläche des Elektrodenträgers 212 im Vergleich zum Drucksensor-Bauteil 101 nicht reduziert wurde. 2a veranschaulicht, dass ein erfindungsgemäßes Drucksensor-Bauteil durch Variation der Fläche des Membranelements an verschiedene Druckbereiche adaptiert werden kann, ohne dass sich dies unmittelbar auf die Messempfindlichkeit auswirkt, da die Fläche des Elektrodenträgers weitgehend unabhängig vom Membranelement gewählt werden kann.
Auch bei dem in 3 dargestellten Drucksensor-Bauteil 300 ist die Gegenelektrode 321 auf dem Backendstapel 20 des ASIC-Bauelements 2 als Doppelelektrode ausgebildet. Der Wesentliche Unterschied zwischen dem in 1a dargestellten Drucksensor-Bauteil 101 und dem Drucksensor-Bauteil 300 besteht jedoch in der Membranstruktur 310. Das Membranelement 311 ist hier als Ringmembran bzw. als im Mittelbereich versteifte Membran ausgebildet. Außerdem wurde die Stegbreite der zentralen Aufhängung 313 des Elektrodenträgers 312 deutlich vergrößert. Dadurch wird zum einen verhindert, dass sich der Mittelbereich des Membranelements 311 verwölbt. Zum anderen wird dadurch der Mittelbereich der Membranstruktur 310 insgesamt stabilisiert, um eine Verbiegung des Elektrodenträgers 312 aufgrund von Querbeschleunigungen zu verhindern.
Der Einfluss von Querbeschleunigungen auf das Sensorsignal kann aber auch im Rahmen der Messsignalauswertung eliminiert oder zumindest reduziert werden. Dazu ist die in 4 dargestellte Bauteilvariante, Drucksensor-Bauteil 400, mit einer Kondensatoranordnung ausgestattet, die drei parallel geschaltete Kondensatoren C0, C1 und C2 umfasst. Eine durch Querbeschleunigungen bedingte Verbiegung des Elektrodenträgers 12 führt hier zu unterschiedlichen Kapazitätsänderungen der Kondensatoren C1 und C2 und kann so detektiert und mit Hilfe des Kondensators C0 auch quantitativ ermittelt werden. Dies eröffnet die Möglichkeit, das Drucksensorsignal im Rahmen der Messsignalauswertung auch entsprechend zu korrigieren. Bei dem Drucksensor-Bauteil 400 handelt es sich streng genommen also um einen Kombi-Sensor, der sowohl Druck als auch Beschleunigung oder Vibrationen messen kann.
Die elektrische Kontaktierung der in den 1a, 1b, 2a, 3 und 4 dargestellten Drucksensor-Bauteile 101, 102, 200, 300 und 400 erfolgt mittels Drahtbondung über eine Bondpadöffnung 9 auf der Rückseite des ASIC-Bauelements 2. Die ASIC-Rückseite kann zu diesem Zweck auch definiert rückgedünnt werden. Bei dieser Art der externen Bauteilkontaktierung können auch Drücke von aggressiven Medien gemessen werden, ohne dass die elektrische Kontaktierung durch das Messmedium angegriffen wird. Außerdem kann das MEMS-Bauelement des Drucksensor-Bauteils in diesem Fall direkt an eine Gehäusewand angeflanscht werden.
Das in 5 dargestellte Drucksensor-Bauteil 500 unterscheidet sich von dem in 1a dargestellten Drucksensor-Bauteil 101 in der Art der elektrischen Kontaktierung der MEMS-seitigen Elektrode 12 und in der Ausbildung einer externen Bauteilkontaktierung 6. Hier wurden mit Hilfe von CVD- und Plasmaätzverfahren elektrisch isolierte Kontaktlöcher im ASIC-Bauelement 2 erzeugt, die auf eine MEMS-seitige Kontaktstelle und eine untere Metallisierungsebene des Backenstapels 20 münden. Die Kontaktlöcher wurden mit einem leitfähigen Material, wie z.B. Wolfram oder einer Silberpaste, verfüllt und nach Planarisierung der ASIC-Rückseite mit Bondpads 61 versehen bzw. über Leiterbahnen 62 auf der ASIC-Rückseite verdrahtet. Alternativ können die Kontaktlöcher auch mit einem leitfähigen Material beschichtet und anschließend beispielsweise mit einem Polymer verfüllt werden. Bondpadstrukturen auf der ASIC-Rückseite zur externen elektrischen Bauteilkontaktierung ermöglichen den Einsatz der Flip-Chip Technik bei der Montage des Drucksensor-Bauteils z.B. auf Leiterplatten.
An dieser Stelle sei auch auf die Möglichkeit hingewiesen, ein erfindungsgemäßes Drucksensor-Bauteil mit Hilfe von Drahtbonds elektrisch zu kontaktieren. Dazu werden bei der rückseitigen Strukturierung des montierten MEMS-Wafers, welche die Schritte umfasst, Rückdünnen bis zur Oxidschicht 4, optionales Entfernen der Oxidschicht 4, Strukturieren des Membranelements 11 mit Ätzstopp auf der Abschlussschicht 23 des ASIC-Bauelements 2 und Strukturieren der Abschlussschicht 23, die Bondpadbereiche in der Oberfläche des ASIC-Backendstapels freigelegt.
Bei den in den 1 bis 5 dargestellten Drucksensor-Bauteilen handelt es sich um Absolutdrucksensoren, bei denen die Membranstruktur jeweils eine abgeschlossene Kaverne überspannt, die Membranstruktur also lediglich einseitig mit einem Messdruck beaufschlagt werden kann. Im Unterschied dazu ist das in 6 dargestellte Drucksensor-Bauteil 600 als Differenzdrucksensor ausgelegt und dementsprechend mit einem zweiten Druckanschluss 614 ausgestattet. Dieser erstreckt sich von der ASIC-Rückseite durch den Backendstapel 620 bis in die Kaverne 3. Im Bereich des ASIC-seitigen Druckanschlusses 614 befindet sich eine siebartig strukturierte Metallisierungsebene. Durch diese Siebstruktur 7 wird die Kaverne 3 und damit die Kondensatoranordnung partikelfrei gehalten. Alternativ kann der zweite Druckanschluss auch MEMS-seitig ausgebildet sein, als Durchgangsöffnung im MEMS-Bauelement, die in die Kaverne mündet.
Die in 7 dargestellte Variante eines Differenzdrucksensor-Bauteils ist nicht nur unempfindlich gegen Partikel in der Messumgebung, sondern zeichnet sich auch durch eine besonders hohe Medienresistenz und Feuchtestabilität aus. Dieses Drucksensor-Bauteil 700 umfasst ein ASIC-Bauelement 702 mit integrierten Schaltungselementen 25 einer Auswerteschaltung und einem vorderseitigen Backendstapel 20 zur Verdrahtung dieser Schaltungselemente 25. In der Oberseite des vorderseitigen Backendstapels 20 ist eine Doppel- oder Ringelektrode 21 als Gegenelektrode einer ersten Messkondensatoranordnung ausgebildet sowie ein Bondpad 706 zur externen Kontaktierung des Bauteils 700. Auf dem vorderseitigen Backendstapel 20 ist ein erstes MEMS-Bauelement 1 mit einer Membranstruktur 10 montiert, so dass der Elektrodenträger 12 der Membranstruktur 10 innerhalb einer Kaverne 3 zwischen MEMS-Bauelement 1 und vorderseitigem Backendstapel 20 und gegenüber der Doppel- oder Ringelektrode 21 angeordnet ist. Zudem wurde die rückgedünnte Rückseite des ASIC-Bauelements 702 mit einem rückseitigen Backendstapel 720 versehen, der über Durchkontakte 722 elektrisch mit dem vorderseitigen Backendstapel 20 verbunden ist. In der Oberseite des rückseitigen Backendstapels 720 ist eine Doppel- oder Ringelektrode 721 als Gegenelektrode einer zweiten Messkondensatoranordnung ausgebildet. Auf dem rückseitigen Backendstapel 720 ist ein zweites MEMS-Bauelement 701 mit einer Membranstruktur 710 montiert, so dass der Elektrodenträger 712 der Membranstruktur 710 innerhalb einer Kaverne 703 zwischen dem zweiten MEMS-Bauelement 701 und dem rückseitigen Backendstapel 720 und gegenüber der Doppel- oder Ringelektrode 721 angeordnet ist. Zwischen der vorderseitigen und der rückseitigen Kavernen 3 und 703 besteht eine Druckverbindung in Form eines Durchgangskanals 8, der sich durch den gesamten Schichtaufbau des ASIC-Bauelements 702 erstreckt. Innerhalb des Durchgangskanals 8 ist ein Verbindungssteg 81 ausgebildet, der die Membranstrukturen 10 und 710 der beiden MEMS-Bauelemente 1 und 701 miteinander verbindet. Der Steg 81 ist innerhalb des Durchgangskanals 8 frei beweglich, so dass er zwar als mechanische Kopplung der beiden Membranstrukturen 10 und 710 fungiert, die Membranbewegungen aber nicht behindert.
Dieser Aufbau ermöglicht einen differenzialkapazitiven Vergleich von zwei Messdrücken, wobei keine der beiden Kondensatoranordnungen in unmittelbaren Kontakt mit den Messmedien kommt, da die Elektroden jeweils innerhalb einer Kaverne 3 und 703 ohne Medienzugangsöffnung angeordnet sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2011/0049652 A1 [0002, 0005]

Claims

Hybrid integriertes Drucksensor-Bauteil (101), mindestens umfassend • ein MEMS-Bauelement (1) mit mindestens einem senkrecht zur Bauelementebene auslenkbaren Strukturelement, das mit mindestens einer Elektrode einer Messkondensatoranordnung ausgestattet ist, und • ein ASIC-Bauelement (2) mit integrierten Schaltungselementen (25) und mindestens einem Backendstapel (20), wobei mindestens eine Gegenelektrode (21) der Messkondensatoranordnung in einer Metallisierungsebene des Backendstapels (20) ausgebildet ist, wobei das MEMS-Bauelement (1) auf dem Backendstapel (20) des ASIC-Bauelements (2) montiert ist; dadurch gekennzeichnet, • dass das MEMS-Bauelement (1) mindestens eine druckempfindliche Membranstruktur (10) umfasst, • dass das MEMS-Bauelement (1) so auf dem ASIC-Bauelement (2) montiert ist, dass die druckempfindliche Membranstruktur (10) eine Kaverne (3) zwischen dem MEMS-Bauelement (1) und dem Backendstapel (20) des ASIC-Bauelements (2) überspannt, und • dass die druckempfindliche Membranstruktur (10) ein Membranelement (11) umfasst, das die Kaverne (3) MEMS-seitig abschließt, und mindestens einen Elektrodenträger (12), der innerhalb der Kaverne (3) angeordnet ist und mechanisch so an das Membranelement (11) gekoppelt ist, dass eine druckbedingte Deformation des Membranelements (11) eine Auslenkung des Elektrodenträgers (12) im Wesentlichen senkrecht zur Membranebene, jedoch keine Deformation des Elektrodenträgers (12) selbst, bewirkt.
Drucksensor-Bauteil (101) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Elektrodenträger (12) in Form eines flächigen Strukturelements realisiert ist, das im Wesentlichen parallel zum Membranelement (11) orientiert ist.
Drucksensor-Bauteil (101) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrodenträger (12) punktuell mit dem Membranelement (11) verbunden ist und dass die mindestens eine Verbindungsstelle (13) im Mittelbereich des Membranelements (11) ausgebildet ist.
Drucksensor-Bauteil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrodenträger über mehrere Verbindungsstellen an das Membranelement gekoppelt ist und dass diese Verbindungsstellen im Wesentlichen auf der gleichen Höhenlinie des ausgelenkten Membranelements angeordnet sind.
Drucksensor-Bauteil (300) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelbereich des Membranelements (311) versteift ist.
Drucksensor-Bauteil (400) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindesten zwei Kondensatoranordnungen (C0, C1, C2) im Bereich der Kaverne (3) auf dem Elektrodenträger (12) und dem Backendstapel (20) ausgebildet sind, so dass zusätzlich zu einer Auslenkung senkrecht zur Membranebene auch eine Verkippung oder Verbiegung des Elektrodenträgers (12) erkannt wird.
Drucksensor-Bauteil (600) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaverne (3) mindestens einen Druckanschluss (614) aufweist.
Drucksensor-Bauteil (600) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im ASIC-Bauelement (2) mindestens ein Druckanschluss (614) zur Kaverne (3) ausgebildet ist und dass in mindestens einer Metallisierungsebene des Backendstapels (620) im Bereich des Druckanschlusses (614) eine Siebstruktur (7) ausgebildet ist.
Drucksensor-Bauteil (700) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das ASIC-Bauelement (702) auch rückseitig mit einem Backendstapel (720) versehen ist, dass ein zweites MEMS-Bauelement (701) mit einer druckempfindlichen Membranstruktur (710) so auf dem rückseitigen Backendstapel (720) des ASIC-Bauelements (702) montiert ist, dass die druckempfindliche Membranstruktur (710) eine Kaverne (703) zwischen dem zweiten MEMS-Bauelement (701) und dem rückseitigen Backendstapel (720) überspannt, wobei die Membranstruktur (710) des zweiten MEMS-Bauelements (701) mit mindestens einer Elektrode einer Messkondensatoranordnung ausgestattet ist und dass mindestens eine Gegenelektrode (721) dieser Messkondensatoranordnung in einer Metallisierungsebene des rückseitigen Backendstapels (720) des ASIC-Bauelements (702) ausgebildet ist.
Drucksensor-Bauteil (700) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckverbindung (8) zwischen den beiden Kavernen (3, 703) besteht und dass die Membranstrukturen (10, 710) der beiden MEMS-Bauelemente (1, 701) mechanisch gekoppelt sind.
Drucksensor-Bauteil (101) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das Membranelement (11) der Membranstruktur (10) im monokristallinen Silizium eines Siliziumwafers oder eines SOI-Wafers ausgebildet ist und dass die mindestens eine Elektrode der Membranstruktur (10) in Form eines dotierten Bereichs des Elektrodenträgers (11) realisiert ist.