DE102017205244A1 - Mikromechanischer Drucksensor sowie Verfahren zur Herstellung des mikromechanischen Drucksensors - Google Patents
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Abstract
Mikromechanischer Drucksensor (10), aufweisend einen in einem Siliziumsubstrat (11) in einem drucksensitiven Bereich (A) ausgebildeten Sensorkern mit einer Sensormembran (12), wobei an der Sensormembran (12) eine erste Kavität (13) in dem Siliziumsubstrat (11) ausgebildet ist; eine zwischen einer rückseitigen Oberfläche des Siliziumsubstrat (11) und dem Sensorkern ausgebildete zweite Kavität (18), wobei von der rückseitigen Oberfläche des Siliziumsubstrats (11) ausgehende Zugangslöcher (17) mit der zweiten Kavität (18) verbunden sind; und mindestens eine von der rückseitigen Oberfläche ausgehende Verankerungsvertiefung (16) in einem den drucksensitiven Bereich umschließenden Verankerungsbereich (B) des Siliziumsubstrats (11) ausgebildet ist, wobei die Verankerungsvertiefung (16) so ausgebildet ist, dass eine Moldmasse in die Verankerungsvertiefung (16) fließen kann.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft einen mikromechanischen Drucksensor sowie ein Verfahren zur Herstellung des mikromechanischen Drucksensors.
- Stand der Technik
- Mikromechanische Drucksensoren, bei denen eine Druckdifferenz in Abhängigkeit von einer Verformung einer Sensormembran gemessen wird, sind beispielsweise aus
DE 10 2004 006 197 A1 bekannt. - Neuerdings findet für die Sensorkerne solcher Drucksensoren eine Stressentkopplung im MEMS statt, die den MEMS vom Stress des Packages und des PCBs entkoppelt. Wird hier eine geeignete Prozessführung mit nur kleinen Zugangslöchern auf einer Substratrückseite gewählt, so wird eine ganzflächige Öffnung der Substratrückseite vermieden, und eine Verkappung des Drucksensors kann unterbleiben.
- Die
DE 10 2015 116 353 A1 zeigt beispielsweise einen mikrointegrierten gekapselten MEMS mit mechanischer Entkopplung sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung. - Beim Molden eines solchen MEMS wird der MEMS zusammen mit einem ASIC und dem Substrat so eingemoldet, dass die Moldmasse auf einer vom ASIC abgewandten Seite des MEMS einen Moldüberstand aufweist, der den MEMS auf dem ASIC fixiert.
- Offenbarung der Erfindung
- Die vorliegende Erfindung offenbart einen mikromechanischen Drucksensor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und eine mikromechanische Drucksensoranordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Drucksensors gemäß Patentanspruch 12.
- Demgemäß sind vorgesehen:
- ein mikromechanischer Drucksensor, aufweisend einen in einem Siliziumsubstrat in einem drucksensitiven Bereich ausgebildeten Sensorkern mit einer Sensormembran, wobei an der Sensormembran eine erste Kavität in dem Siliziumsubstrat ausgebildet ist; eine zwischen einer rückseitigen Oberfläche des Siliziumsubstrat und dem Sensorkern ausgebildete zweite Kavität, wobei von der rückseitigen Oberfläche des Siliziumsubstrats ausgehende Zugangslöcher mit der zweiten Kavität verbunden sind; und mindestens eine von der rückseitigen Oberfläche ausgehende Verankerungsvertiefung in einem den drucksensitiven Bereich umschließenden Verankerungsbereich des Siliziumsubstrats ausgebildet ist, wobei die Verankerungsvertiefung so ausgebildet ist, dass eine Moldmasse in die Verankerungsvertiefung fließen kann;
- eine mikromechanischer Drucksensoranordnung umfassend einen mikromechanischen Drucksensor gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche; einen ASIC, wobei der ASIC in dem Verankerungsbereich an eine der rückseitigen Oberfläche gegenüberliegenden vorderseitigen Oberfläche des mikromechanischen Drucksensor gebondet ist; ein Package-Substrat und Mold, wobei der mikromechanische Drucksensor und der ASIC gemeinsam eingemoldet sind und die Moldmasse mittels der Verankerungsvertiefung mit dem mikromechanischen Drucksensor verzahnt ist;
- ein Verfahren zum Herstellen eines mikromechanischen Drucksensors, aufweisend die Schritte: Bereitstellen eines MEMS-Wafers mit einem Siliziumsubstrat und einem in dem Siliziumsubstrat in einem drucksensitiven Bereich des MEMS-Wafers ausgebildeten Sensorkern mit einer Sensormembran, wobei an der Sensormembran eine erste Kavität ausgebildet ist; Bereitstellen eines weiteren Wafers; Bonden des MEMS-Wafers mit dem weiteren Wafer an einer vorderseitigen Oberfläche des MEMS-Wafers in einem den drucksensitiven Bereich umschließenden Verankerungsbereich des MEMS-Wafers; Ätzen des MEMS-Wafers von einer der vorderseitigen Oberfläche gegenüberliegenden rückseitigen Oberfläche des MEMS-Wafers, wobei beim Ätzen eine zweite Kavität in dem drucksensitiven Bereich ausgebildet wird, die den Sensorkern freistellt, und wobei in dem Verankerungsbereich mindestens eine Verankerungsvertiefung ausgebildet wird; und Einmolden des MEMS-Wafers gemeinsam mit dem weiteren Wafer unter Verwendung eines Molds, wobei die Moldmasse in die Verankerungsvertiefung greift und so die Moldmasse mit dem MEMS-Wafer verzahnt.
- Vorteile der Erfindung
- Die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Erkenntnis besteht darin, dass es bei stressentkoppelten mikromechanischen Drucksensoranordnungen mit einem Moldüberstand auf einer rückseitigen Oberfläche eines mikromechanischen Drucksensors der mikromechanischen Drucksensoranordnung zu einer Delamination des Moldüberstands kommen kann, was zu Ausfällen bei den mikromechanischen Drucksensoranordnungen führen kann.
- Die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Idee besteht nun darin, dieser Erkenntnis Rechnung zu tragen und eine mikromechanische Drucksensoranordnung so zu gestalten, dass der Moldüberstand besser an dem mikromechanischen Drucksensor haftet und so eine Delamination verhindert wird. Dazu werden auf einer rückseitigen Oberfläche des mikromechanischen Drucksensors Verankerungsvertiefungen vorgesehen, die die Haftung des Moldmasse auf der rückseitigen Oberfläche erhöhen. Zusätzlichen Kosten entstehen durch das Ausbilden der Verankerungsvertiefungen nicht, da das Ausbilden der Verankerungsvertiefungen im gleichen Schritt wie das Ausbilden von Zugangslöchern zur Stressentkopplung der mikromechanischen Drucksensoren erfolgt.
- Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.
- Eine Ausführungsform umfasst mindestens zwei Verankerungsvertiefungen. Durch die Ausbildung einer Vielzahl von Verankerungsvertiefungen wird eine Verzahnung des Molds mit der rückseitigen Oberfläche verbessert, außerdem verhindern viele Verankerungsvertiefungen ein Fließen des Molds in die Zugangslöcher.
- In einer weiteren Ausführungsform sind benachbarte Verankerungsvertiefungen innerhalb des Siliziumsubstrats miteinander verbunden. Eine Verbindung der Verankerungsvertiefungen innerhalb des Siliziumsubstrats erhöht eine Haftung zwischen dem mikromechanischen Drucksensor und dem Mold.
- In einer weiteren Ausführungsform sind benachbarte Verankerungsvertiefungen innerhalb des Siliziumsubstrats nicht miteinander verbunden, wodurch eine mechanische Stabilität des mikromechanischen Drucksensors erhöht wird.
- In einer weiteren Ausführungsform reicht die Verankerungsvertiefung von der rückseitigen Oberfläche tiefer in das Siliziumsubstrat als die zweite Kavität, wodurch mehr Moldmasse in die Verankerungsvertiefungen fließen kann, was wiederum die Haftung zwischen dem mikromechanischen Drucksensor und dem Moldmasse erhöht.
- In einer weiteren Ausführungsform erstrecken sich die Verankerungsvertiefungen in der Tiefe lediglich bis in einen Bereich zwischen der rückseitigen Oberfläche und der zweiten Kavität. Beispielsweise bilden sie an der rückseitigen Oberfläche Mulden. Diese oberflächlich gebildet Mulden rauen die rückseitige Oberfläche an und erhöhen so eine Haftung zwischen dem mikromechanischen Drucksensor und dem Moldmasse gegenüber einer glatten rückseitigen Oberflächen und verhindern so ein Peal-Off des Molds von der rückseitigen Oberfläche.
- In einer weiteren Ausführungsform ist die Verankerungsvertiefung als um den drucksensitiven Bereich umlaufender Auffanggraben ausgebildet, wodurch ein Fließen des Molds in den drucksensitiven Bereich und damit in die Zuganglöcher verhindert wird.
- In einer weiteren Ausführungsform ist eine mikromechanische Drucksensoranordnung mit einem um den drucksensitiven Bereich umlaufenden Auffanggraben ausgebildet und auf der rückseitigen Oberfläche ist eine Film-Abdeckung vorgesehen. Die Film-Abdeckung und der Auffanggraben verhindert ein Fließen der Moldmasse in die Zugangslöcher, außerdem schützt die Film-Abdeckung die rückseitige Oberfläche mechanisch.
- In einer weiteren Ausführungsform ist die Moldmasse ein Spritzguss, der auf der rückseitigen Oberfläche zumindest teilweise im Verankerungsbereich vorgesehen ist und in dem drucksensitiven Bereich zumindest teilweise fehlt. Diese Ausführungsform erreicht eine verbesserte Sensitivität.
- In einer weiteren Ausführungsform reicht die Verankerungsvertiefung bis in den ASIC, dies erhöht die Haftung der Moldmasse auf dem mikromechanischen Sensor weiter.
- In einer weiteren Ausführungsform beinhaltet das Einmolden ein Aufbringen einer Film-Abdeckung auf der rückseitigen Oberfläche des MEMS-Wafers beinhalten. Durch die Verwendung einer Film-Abdeckung ist es nicht mehr notwendig, während des Moldens für jede Sensor-Einheit einen individuellen Stempel zur Verfügung zu stellen. Darüber benötigt ein Filmmolden einen niedrigeren Anpressdruck, weshalb ein Risiko eines Zerbrechens eines Gitters, das von den Zugangslöchern gebildet wird, verhindert.
- Figurenliste
- Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines mikromechanischen Drucksensors gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; -
2 eine schematische Darstellung eines mikromechanischen Drucksensors gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; -
3 eine schematische Darstellung eines mikromechanischen Drucksensors gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; -
4 eine schematische Darstellung einer mikromechanischen Drucksensoranordnung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; -
5 eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf eine rückseitige Oberfläche eines mikromechanischen Drucksensors gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; -
6 eine schematische Darstellung eines mikromechanischen Drucksensors gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; -
7 eine schematische Darstellung eines mikromechanischen Drucksensors gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und -
8 ein prinzipielles Ablaufdiagram eines Verfahrens zum Herstellen einer mikromechanischen Drucksensoranordnung gemäß einer der vorhergehenden Ausführungsformen. - In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen - sofern nichts anderes angegeben ist - mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Nummerierung von Verfahrensschritten dient der Übersichtlichkeit und soll insbesondere nicht, sofern nichts anderes angegeben ist, eine bestimmte zeitliche Reihenfolge implizieren. Insbesondere können auch mehrere Verfahrensschritte gleichzeitig durchgeführt werden.
- Beschreibung der Ausführungsbeispiele
-
1 zeigt eine Querschnittsansicht eines mikromechanischen Drucksensors10 , der über Bondbereiche20 an einer Metallisierung15 auf einen weiteren Wafer30 gebondet ist. Der weitere Wafer30 ist hier ein ASIC-Wafer mit einer elektronischen Funktionsschicht32 und einer Substratschicht31 , kann alternativ aber auch ein passiver Substratwafer sein. - Der mikromechanische Drucksensor
10 weist ein Siliziumsubstrat11 auf, in dem in einem drucksensitiven Bereich A ein Sensorkern ausgebildet ist. Der Sensorkern umfasst eine Sensormembran12 , sowie eine an der Sensormembran12 ausgebildete erste Kavität13 . Weiter weist der mikromechanische Drucksensor im drucksensitiven Bereich A eine zwischen einer rückseitigen Oberfläche und dem Sensorkern ausgebildete zweite Kavität18 auf, wobei von der rückseitigen Oberfläche ausgehende Zugangslöcher17 über Durchgänge14 , die um Substratbereiche19 herum gebildet sind, mit der Sensormembran12 fluidmäßig verbunden sind. - Weiter weist der mikromechanische Drucksensor
10 einen den drucksensitiven Bereich umschließenden Verankerungsbereich B auf. In dem Verankerungsbereich B sind Verankerungsvertiefungen16 ausgebildet. Die Verankerungsvertiefungen16 können z.B. aus einem oberen, z.B. linearen Abschnitt16A und einem unteren Kammerabschnitt16B bestehen. Ein Durchmesser d des linearen Abschnitts16A der Verankerungsvertiefungen16 wird so gewählt, dass eine Moldmasse50 in die linearen Abschnitte16A hineinfließen kann. Der Durchmesser d ist beispielsweise größer als 8 µm. Wird der Durchmesser d so gewählt, dass er größer ist als ein Durchmesser der Zugangslöcher17 , dann werden die Verankerungsvertiefungen16 tiefer getrencht als die Zugangslöcher17 , dies führt zu einer besseren Verzahnung der Moldmasse50 mit dem Siliziumsubstrat11 . Andererseits darf der Durchmesser d aber auch nicht zu groß gewählt werden, da die Verankerungsvertiefungen16 sonst zu schnell ätzen und so zu wenig Prozesszeit für das Ätzen der Zugangslöcher17 zur Verfügung stehen würde. - Ein Abstand a zwischen den Verankerungsvertiefungen
16 kann so gewählt werden, dass sich die in einem Freistellungsschritt zum Ausbilden der zweiten Kavität18 bildenden Kammerabschnitte16B benachbarter Verankerungsvertiefungen16A miteinander verbinden. So kann eine größere Menge an Moldmasse50 in die Verankerungsvertiefungen16 hineinfließen. Dies führt zu einer Erhöhung einer Haftung zwischen der Moldmasse50 und dem mikromechanischen Drucksensor10 , während andererseits eine mechanische Stabilität des mikromechanischen Drucksensors10 sinkt. Die Moldmasse50 kann zum Angleichen eines Ausdehnungskoeffizienten der Moldmasse50 an den Ausdehnungskoeffizienten des Siliziumsubstrats11 des mikromechanischen Drucksensors10 mit Kügelchen aus Siliziumoxid als Füllmasse versehen werden. - Alternativ kann der Abstand a zwischen den Verankerungsvertiefungen
16 auch so gewählt werden, dass die Kammerabschnitte16B sich beim Freistellungsschritt nicht verbinden. Dies erhöht eine mechanische Stabilität des Siliziumsubstrats11 des mikromechanischen Drucksensors10 . -
2 zeigt einen mikromechanischen Drucksensor10 gemäß einer zweiten Ausführungsform, in dem die Verankerungsvertiefungen16 tiefer in das Siliziumsubstrat11 reichen als die zweite Kavität18 . Darüber hinaus ist der Abstand a zwischen benachbarten Verankerungsvertiefungen16 so gewählt, dass sich die Kammerabschnitte16B der benachbarten Verankerungsvertiefungen16 nicht miteinander verbinden. -
3 zeigt eine dritte Ausführungsform des mikromechanischen Drucksensors10 . Hier wird ein Durchmesser d der oberen Abschnitte16A entweder so klein gewählt, dass die oberen Abschnitte16A nur sehr flach in das Siliziumsubstrat reichen und bei einem rückseitigen Dünnen des Siliziumsubstrats11 vollständig entfernt werden, oder, falls ein Dünnen nicht durchgeführt wird, werden die Kammerabschnitte16B ausgebildet, so dass in einem fertigen mikromechanischen Drucksensor gemäß der dritten Ausführungsform lediglich die Kammerabschnitte16B an der rückseitigen Oberfläche des Siliziumsubstrats11 ausgebildet sind und dort z.B. halbkugelförmige Mulden bilden. Die sich daraus ausbildende rückseitige Oberfläche stellt somit eine angeraute Oberfläche mit einer Vielzahl oberflächlichen Mulden dar. Die dritte Ausführungsform mit der angerauten Oberfläche erlaubt eine bessere Haftung des Molds50 gegenüber einer glatten rückseitigen Oberfläche. Darüber hinaus weist die dritte Ausführungsform gegenüber der ersten und der zweiten Ausführungsform eine erhöhte mechanische Stabilität auf. -
4 zeigt schematische Darstellung einer mikromechanische Drucksensoranordnung100 gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die mikromechanische Drucksensoranordnung weist neben dem mikromechanischen Drucksensor10 einen ASIC30 auf, der auf einem Packagesubstrat60 angeordnet ist. Ein Wirebonddraht40 ist mit einem Kontakt (nicht gezeichnet) auf dem Packagesubstrat60 verbunden. Der mikromechanische Drucksensor10 kann jeder der mikromechanischen Drucksensoren10 der vorherigen ersten bis dritten Ausführungsformen sein. Die Moldmasse50 ist mittels der Verankerungsvertiefungen16 mit dem mikromechanischen Drucksensor10 verzahnt. Die Verzahnung verhindert ein Peal-Off des Molds50 an der rückseitigen Oberfläche des mikromechanischen Drucksensors10 . Alternativ zur Ausführungsform in Figur4 können die Verankerungsvertiefungen16 auch bis in den ASIC30 reichen. -
5 zeigt eine Draufsicht auf eine rückseitige Oberfläche eines mikromechanischen Drucksensors10 gemäß einer fünften Ausführungsform. Im Gegensatz zu den ersten drei Ausführungsformen sind die Verankerungsvertiefungen16 nicht als Löcher, sondern als umlaufende Auffanggräben16 ausgebildet. In der dargestellten Ausführungsform sind in einer Richtung von innen nach außen zwei umlaufende Auffanggräben16 ausgebildet. Genauso gut kann aber auch nur ein Auffanggraben16 ausgebildet sein. -
6 zeigt einen Schnitt durch eine mikromechanische Drucksensoranordnung gemäß einer sechsten Ausführungsform mit einem mikromechanischen Drucksensor10 gemäß der vierten Ausführungsform. Auf die rückseitige Oberfläche des mikromechanischen Drucksensors wird eine Film-Abdeckung55 gepresst. Nachdem die Film-Abdeckung55 an die rückseitige Oberfläche gepresst wurde, wird die mikromechanische Drucksensoranordnung100 mit einer Moldmasse50 eingemoldet. Dabei verhindert die Film-Abdeckung55 ein Benetzen der rückseitigen Oberfläche mit dem Moldmasse50 . Lokal kann es beim Einmolden mit der Moldmasse50 am Rand des mikromechanischen Drucksensors10 zu einem Anheben der Film-Abdeckung55 kommen, wobei die Moldmasse50 dann in dem Verankerungsbereich in die Verankerungsvertiefungen16 fließt, die ein weiteres Fließen der Moldmasse z.B. bis zu den Zugangslöchern verhindern, wie in7 gezeigt. Nach dem Moldprozess kann die Film-Abdeckung55 entfernt werden. - Ist die Film-Abdeckung
55 eine wasserdichte, diffusionsoffene Membran, wie z.B. GoreTex oder DuPont ™ Tyvek ® Supro, kann die Film-Abdeckung vorteilhafterweise nach dem Molden über den Zugangslöchern17 verbleiben, so dass sie diese wasserdicht abdeckt, dabei aber weiterhin einen Luft(druck)austausch durch Zugangslöcher17 und durch die zweite Kaverne18 hin zur Sensormembran12 gewährleistet. - Alternativ zur sechsten Ausführungsform kann ein mikromechanischer Drucksensor
10 wie in4 gezeigt ohne Verwendung einer Film-Abdeckung und unter Verwendung eines Stempel eingemoldet werden. -
8 zeigt ein prinzipielles Ablaufdiagram eines Verfahrens zum Herstellen einer mikromechanischen Drucksensoranordnung100 gemäß einer der vorhergehenden Ausführungsformen. In einem Schritt200 wird ein MEMS-Wafer mit einem Siliziumsubstrat und einem in dem Siliziumsubstrat in einem drucksensitiven Bereich des MEMS-Wafers ausgebildeten Sensorkern mit einer Sensormembran bereitgestellt, wobei an der Sensormembran eine erste Kavität ausgebildet ist. In einem Schritt210 wird ein weiterer Wafer bereitgestellt, wobei der weitere Wafer beispielsweise ein ASIC-Wafer30 ist. - In einem Schritt
210 wird der MEMS-Wafer an einer vorderseitigen Oberfläche des MEMS-Wafers in einem den drucksensitiven Bereich umschließenden Verankerungsbereich des MEMS-Wafers an den weiteren Wafer gebondet. - In einem Schritt
220 wird der MEMS-Wafer von einer der vorderseitigen Oberfläche gegenüberliegenden rückseitigen Oberfläche des MEMS-Wafers20 geätzt, wobei beim Ätzen eine zweite Kavität in dem drucksensitiven Bereich ausgebildet wird, die den Sensorkern freistellt, und wobei in dem Verankerungsbereich mindestens eine Verankerungsvertiefung16 ausgebildet wird. Der Ätzprozess gemäß Schritt220 kann beispielsweise ein zweistufiger Ätzprozess sein, in dem zunächst in einem anisotropen Ätzprozess die linearen oberen Abschnitte16A und anschließend in einem isotropen Ätzprozess die Kammerabschnitte16B gebildet werden. Alternativ kann aber auch ein einstufiges Verfahren verwendet werden, in denen trapezförmige Vertiefungen gebildet werden, die dann in ausreichender Tiefe die zweite Kavität18 bilden. - In einem Schritt
230 wird der MEMS-Wafer gemeinsam mit dem weiteren Wafer und einem Packagesubstrat unter Verwendung eines Molds eingemoldet, wobei die Moldmasse in die Verankerungsvertiefungen greift und so die Moldmasse mit dem MEMS-Wafer verzahnt. Der Schritt230 kann zusätzlich noch ein Aufbringen einer Film-Abdeckung55 auf der rückseitigen Oberfläche des MEMS-Wafers beinhalten, wobei die Film-Abdeckung55 während des Schritts230 ein Fließen der Moldmasse50 in die Zuganglöcher17 verhindert. Alternativ kann der Schritt230 unter Verwendung eines Stempels durchgeführt werden, in diesem Fall verhindert der in dem drucksensitiven Bereich des MEMS-Wafers an der rückseitigen Oberfläche anliegender Stempel ein Fließen der Moldmasse in die Zugangslöcher17 . - Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere lässt sich die Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004006197 A1 [0002]
- DE 102015116353 A1 [0004]
Claims (14)
- Mikromechanischer Drucksensor (10), aufweisend: einen in einem Siliziumsubstrat (11) in einem drucksensitiven Bereich (A) ausgebildeten Sensorkern mit einer Sensormembran (12), wobei an der Sensormembran (12) eine erste Kavität (13) in dem Siliziumsubstrat (11) ausgebildet ist; eine zwischen einer rückseitigen Oberfläche des Siliziumsubstrat (11) und dem Sensorkern ausgebildete zweite Kavität (18), wobei von der rückseitigen Oberfläche des Siliziumsubstrats (11) ausgehende Zugangslöcher (17) mit der zweiten Kavität (18) verbunden sind; und mindestens eine von der rückseitigen Oberfläche ausgehende Verankerungsvertiefung (16) in einem den drucksensitiven Bereich umschließenden Verankerungsbereich (B) des Siliziumsubstrats (11) ausgebildet ist, wobei die Verankerungsvertiefung (16) so ausgebildet ist, dass eine Moldmasse in die Verankerungsvertiefung (16) fließen kann.
- Mikromechanischer Drucksensor (10) gemäß
Anspruch 1 , wobei der mikromechanische Drucksensor (10) mindestens zwei Verankerungsvertiefungen (16) umfasst. - Mikromechanischer Drucksensor (10) gemäß
Anspruch 2 , wobei benachbarte Verankerungsvertiefungen (16) innerhalb des Siliziumsubstrats (11) miteinander verbunden sind. - Mikromechanischer Drucksensor gemäß
Anspruch 2 , wobei benachbarte Verankerungsvertiefungen (16) innerhalb des Siliziumsubstrats (11) nicht miteinander verbunden sind. - Mikromechanischer Drucksensor (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verankerungsvertiefung (16) von der rückseitigen Oberfläche tiefer in das Siliziumsubstrat (11) reicht als die zweite Kavität (18).
- Mikromechanischer Drucksensor (10) gemäß
Anspruch 2 , wobei sich die Verankerungsvertiefungen (16) in der Tiefe lediglich bis in einen Bereich zwischen der rückseitigen Oberfläche und der zweiten Kavität erstrecken. - Mikromechanischer Drucksensor (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verankerungsvertiefung (16) als um den drucksensitiven Bereich (B) umlaufender Auffanggraben (16) ausgebildet ist.
- Mikromechanischer Drucksensoranordnung (100) umfassend: einen mikromechanischen Drucksensor (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche; einen ASIC (30), wobei der ASIC (30) in dem Verankerungsbereich (B) an eine der rückseitigen Oberfläche gegenüberliegenden vorderseitigen Oberfläche des mikromechanischen Drucksensor (10) gebondet ist; ein Package-Substrat (60) und Moldmasse (50), wobei der mikromechanische Drucksensor (10) und der ASIC (30) gemeinsam eingemoldet sind und die Moldmasse (50) mittels der Verankerungsvertiefung (16) mit dem mikromechanischen Drucksensor (10) verzahnt ist.
- Mikromechanische Drucksensoranordung (100) gemäß
Anspruch 8 , wobei der mikromechanische Drucksensor (10) ein mikromechanischer Drucksensor gemäßAnspruch 7 ist; wobei eine Film-Abdeckung (55) die rückseitige Oberfläche mindestens teilweise bedeckt, und wobei die Verbindungslöcher (17) frei von der Film-Abdeckung (55) sind. - Mikromechanische Drucksensoranordung (100) gemäß
Anspruch 8 , wobei der mikromechanische Drucksensor (10) ein mikromechanischer Drucksensor gemäßAnspruch 7 ist; wobei eine Film-Abdeckung (55) die rückseitige Oberfläche mindestens teilweise und die Verbindungslöcher (17) komplett bedeckt und die Film-Abdeckung (55) eine wasserdichte, diffusionsoffene Membran ist. - Mikromechanische Drucksensoranordnung gemäß
Anspruch 8 , wobei die Moldmasse (50) ein Spritzguss ist, der auf der rückseitigen Oberfläche zumindest teilweise im Verankerungsbereich (B) vorgesehen ist und in dem drucksensitiven Bereich (A) zumindest teilweise fehlt. - Mikromechanische Drucksensoranordnung gemäß einem der vorhergehenden
Ansprüche 8 bis10 , wobei die Verankerungsvertiefung (16) bis in den ASIC reicht. - Verfahren zum Herstellen eines mikromechanischen Drucksensors (10), aufweisend die Schritte: Bereitstellen eines MEMS-Wafers mit einem Siliziumsubstrat (11) und einem in dem Siliziumsubstrat (11) in einem drucksensitiven Bereich (A) des MEMS-Wafers ausgebildeten Sensorkern mit einer Sensormembran (12), wobei an der Sensormembran (12) eine erste Kavität (13) ausgebildet ist; Bereitstellen eines weiteren Wafers; Bonden des MEMS-Wafers mit dem weiteren Wafer an einer vorderseitigen Oberfläche des MEMS-Wafers in einem den drucksensitiven Bereich (A) umschließenden Verankerungsbereich (B) des MEMS-Wafers; Ätzen des MEMS-Wafers von einer der vorderseitigen Oberfläche gegenüberliegenden rückseitigen Oberfläche des MEMS-Wafers, wobei beim Ätzen eine zweite Kavität (18) in dem drucksensitiven Bereich (A) ausgebildet wird, die den Sensorkern freistellt, und wobei in dem Verankerungsbereich (B) mindestens eine Verankerungsvertiefung (A) ausgebildet wird; und Einmolden des MEMS-Wafers gemeinsam mit dem weiteren Wafer unter Verwendung eines Molds (50), wobei die Moldmasse (50) in die Verankerungsvertiefung greift und so die Moldmasse (50) mit dem MEMS-Wafer verzahnt.
- Verfahren zum Herstellen eines mikromechanischen Drucksensors gemäß
Anspruch 12 , wobei das Einmolden ein Aufbringen eines Filmmolds (55) auf der rückseitigen Oberfläche des MEMS-Wafers beinhaltet.
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