DE102020215021A1 - Mikromechanische Vorrichtung mit elektrisch kontaktierter Kappe - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung geht aus von einer mikromechanischen Vorrichtung mit einem MEMS-Substrat (10) und einem Kappensubstrat (20), welche an einem Bondrahmen (40) mittels eines eutektischen Bondmaterials (60) miteinander verbunden sind.Der Kern der Erfindung besteht darin, dass in dem MEMS-Substrat und/oder in dem Kappensubstrat eine Kontaktausnehmung (50) ausgebildet ist, welche an den Bondrahmen angrenzt und wenigstens teilweise mit dem Bondmaterial gefüllt ist, derart, dass eine elektrisch leitfähige Verbindung (55) zwischen einem ersten Bereich (15) des MEMS-Substrats und einem zweiten Bereich (25) des Kappensubstrats gebildet ist.
Description
- Stand der Technik
- Die Erfindung geht aus von einer mikromechanischen Vorrichtung mit einem MEMS-Substrat und einem Kappensubstrat, welche an einem Bondrahmen mittels eines eutektischen Bondmaterials miteinander verbunden sind.
- Bei mikromechanischen Sensoren ist ein Schutz des Sensors nötig, der oft in Form einer Kappe realisiert wird. Bei aktuellen Produkten ist die Verbindung zwischen Kappe und Sensor oft eine eutektische Bondverbindung, meist aus Aluminium/Germanium.
Im Fall von MEMS-TSVs sitzt das MEMS Element direkt auf dem ASIC. Dies ermöglicht nicht nur kleinere Bauteile, sondern erhöht das Signal-Rausch Verhältnis und erlaubt einfache Mold-Verpackungen. Für eine ausreichende Störstrahlungsfestigkeit, also elektromagnetische Verträglichkeit (EMV), ist eine Abschirmung der MEMS-Strukturen und der Zuleitungen erforderlich. In SOIC Gehäusen wird dies über ein „inverted leadframe“ realisiert. In Chips mit Durchkontakten durch das MEMS-Substrat (MEMS-TSVs) entfallen die Bonddrähte, was neue Gehäuse ermöglicht. Dabei muss aber die Kappe die MEMS-Struktur elektrisch abschirmen und auf Substratpotential liegen. Die Bondverbindung zwischen Kappe und Sensor des mikromechanischen Chips zeigt jedoch zu hohe Übergangswiderstände, sodass die EMV unzureichend ist. Bekannte Lösungen, wie einen Bonddraht auf die Kappe zu führen, sind aufwändig und teuer. - Aufgabe der Erfindung
- Es ist die Aufgabe der Erfindung eine mikromechanische Vorrichtung mit verbesserter Abschirmung zu schaffen.
- Vorteile der Erfindung
- Die Erfindung geht aus von einer mikromechanischen Vorrichtung mit einem MEMS-Substrat und einem Kappensubstrat, welche an einem Bondrahmen mittels eines eutektischen Bondmaterials miteinander verbunden sind.
Der Kern der Erfindung besteht darin, dass in dem MEMS-Substrat und/oder in dem Kappensubstrat eine Kontaktausnehmung ausgebildet ist, welche an den Bondrahmen angrenzt und wenigstens teilweise mit dem Bondmaterial gefüllt ist, derart, dass eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen einem ersten Bereich (15) des MEMS-Substrats und einem zweiten Bereich des Kappensubstrats gebildet ist. - Die Erfindung ermöglicht einen hinreichend leitfähigen elektrischen Kontakt zwischen Kappe und Sensorsubstrat eines MEMS-Sensors, so dass die Störstrahlfestigkeit (EMV) die Anforderungen erfüllt.
- Die Kontaktausnehmung ermöglicht es, eine größere Oberfläche für eine elektrisch leitfähige Verbindung zur Verfügung zu stellen und so den Übergangswiderstand zu verringern. Außerdem können durch die Kontaktausnehmung tiefer gelegene Schichten oder Strukturen mit besserer Leitfähigkeit im MEMS-Substrat oder auch Kappensubstrat elektrisch kontaktiert werden. Grabenförmige Kontaktausnehmungen mit lateraler Ausdehnung ermöglichen es zusätzlich auch in dieser Richtung eine leitfähige Verbindung herzustellen.
- Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der erste Bereich (15) ein Durchkontakt durch das MEMS-Substrat (10) ist. Vorteilhaft kann so eine elektrische Verbindung durch das MEMS-Substrat hindurch bis in das Kappensubstrat geschaffen werden.
- Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der zweite Bereich eine Abschirmung ist. Vorteilhaft kann so eine Potentialanbindung der Kappe an das MEMS-Substrat geschaffen werden, ohne einen Bonddraht auf die Kappe zu führen.
- Figurenliste
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- Die
1 a und b zeigen eine erfindungsgemäße mikromechanische Vorrichtung mit elektrisch kontaktierter Kappe. - Beschreibung
- Die Erfindung beinhaltet eine zusätzliche Struktur an der Kappe oder der MEMS Seite einer Kavität für mikromechanische Vorrichtungen, insbesondere MEMS-Sensoren, wie Beschleunigungs- oder Drehratensensoren. Dabei werden, beispielsweise im Prozessschritt der Formung der Kaverne, durch einen Trench-Prozess zusätzlich Kontaktausnehmungen im Bereich des Bondrahmens in den Kappenwafer eingebracht, die im Bondprozess mit Eutektikum gefüllt werden. Diese Ausnehmungen können sowohl in Form von Sacklöchern, aber auch aus Gräben mit lateraler Ausdehnung bestehen, die vom Bondrahmen nach außen führen, damit sie durch den Fluss des Eutektikums durchströmt werden können. Derartige Kontaktausnehmungen sind im bestehenden Herstellungsprozess der mikromechanischen Vorrichtung ohne großen Zusatzaufwand gut herstellbar.
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1 a zeigt in Draufsicht eine MEMS Kaverne 30, welche von einem Bondrahmen 40 umgeben ist. An den Bondrahmen angrenzend sind Kontaktausnehmungen 50 angeordnet, die beispielsweise die Gestalt von Löchern oder Gräben haben und sich in ein MEMS-Substrat oder auch in ein Kappensubstrat erstrecken, wobei die Substrate selbst hier nicht dargestellt sind. Grabenförmige Kontaktausnehmungen mit lateraler Ausdehnung können sich beispielsweise entlang des Bondrahmens, vom Bondrahmen in den Bereich der Kaverne oder auch vom Bondrahmen in einen Bereich außerhalb der Kaverne erstrecken. - Durch eine der Kontaktausnehmungen ist ein Schnitt A-A' gelegt.
-
1 b zeigt ausschnittsweise in einer Schnittdarstellung (A-A') eine erfindungsgemäße mikromechanische Vorrichtung mit elektrisch kontaktierter Kappe. Dargestellt ist ausschnittsweise ein MEMS-Substrat 10 und ein Kappensubstrat 20, welche an einem Bondrahmen 40 mittels eines eutektischen Bondmaterials 60 miteinander verbunden sind. Das MEMS-Substrat und das Kappensubstrat umgeben eine Kaverne 30. In dem MEMS-Substrat und in dem Kappensubstrat ist eine Kontaktausnehmung 50 ausgebildet, welche an den Bondrahmen angrenzt und mit dem Bondmaterial gefüllt ist. Das eutektische Bondmaterial ist elektrisch leitend, sodass eine elektrisch leitfähige Verbindung 55 zwischen einem ersten Bereich 15 des MEMS-Substrats und einem zweiten Bereich 25 des Kappensubstrats gebildet ist. - Bezugszeichenliste
-
- 10
- MEMS-Substrat
- 15
- erster Bereich des MEMS-Substrats
- 20
- Kappensubstrat
- 25
- zweiter Bereich des Kappensubstrats
- 30
- Kaverne
- 40
- Bondrahmen
- 50
- Kontaktausnehmung
- 55
- elektrisch leitfähige Verbindung
- 60
- eutektisches Bondmaterial
Claims (3)
- Mikromechanische Vorrichtung mit einem MEMS-Substrat (10) und einem Kappensubstrat (20), welche an einem Bondrahmen (40) mittels eines eutektischen Bondmaterials (60) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass in dem MEMS-Substrat und/oder in dem Kappensubstrat eine Kontaktausnehmung (50) ausgebildet ist, welche an den Bondrahmen angrenzt und wenigstens teilweise mit dem Bondmaterial gefüllt ist, derart, dass eine elektrisch leitfähige Verbindung (55) zwischen einem ersten Bereich (15) des MEMS-Substrats und einem zweiten Bereich (25) des Kappensubstrats gebildet ist.
- Mikromechanische Vorrichtung nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich (15) ein Durchkontakt durch das MEMS-Substrat (10) ist. - Mikromechanische Vorrichtung nach
Anspruch 1 oder2 , dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bereich eine Abschirmung ist.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE102020215021.4A DE102020215021A1 (de) | 2020-11-30 | 2020-11-30 | Mikromechanische Vorrichtung mit elektrisch kontaktierter Kappe |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102020215021.4A DE102020215021A1 (de) | 2020-11-30 | 2020-11-30 | Mikromechanische Vorrichtung mit elektrisch kontaktierter Kappe |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102020215021A1 true DE102020215021A1 (de) | 2022-06-02 |
Family
ID=81586056
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE102020215021.4A Pending DE102020215021A1 (de) | 2020-11-30 | 2020-11-30 | Mikromechanische Vorrichtung mit elektrisch kontaktierter Kappe |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102020215021A1 (de) |
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-
2020
- 2020-11-30 DE DE102020215021.4A patent/DE102020215021A1/de active Pending
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