DE112013007109B4 - Gehäuse für mikroelektromechanische Systemvorrichtungen und Verfahren zur Herstellung des Gehäuses für mikroelektromechanische Systemvorrichtungen - Google Patents

Gehäuse für mikroelektromechanische Systemvorrichtungen und Verfahren zur Herstellung des Gehäuses für mikroelektromechanische Systemvorrichtungen Download PDF

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Abstract

Gehäuse (11) für mikroelektromechanische Systemvorrichtungen, umfassend:
- ein Substrat (12) mit einer ersten Substratebene (13) und einer zweiten Substratebene (14), welche auf der der ersten Substratebene (13) gegenüberliegenden Seite des Substrats (12) angeordnet ist, und mit einem ersten (15) und einem zweiten (15') Anschlusskontakt, die auf der ersten Substratebene (13) angeordnet sind,
- eine MEMS-Vorrichtung (18) mit einer ersten (19) und einer zweiten (19') Kontaktstelle, die auf einer Vorderseite der MEMS-Vorrichtung angeordnet sind, wobei die MEMS-Vorrichtung (18) mittels Flipchip-Technologie auf der ersten Substratebene (13) montiert ist, die Vorderseite der ersten Substratebene (13) gegenüberliegt und die erste (19) und zweite (19') Kontaktstelle mit dem ersten (15) und zweiten (15') Anschlusskontakt elektrisch verbunden sind, wodurch ein Zwischenraum (21) zwischen der MEMS-Vorrichtung (18) und der ersten Substratebene (13) ausgebildet ist,
- einen Film aus einem nicht verdampfbaren Getter-Material (22), der auf der ersten Substratebene (13) zumindest teilweise in dem Zwischenraum (21) angeordnet ist,
- eine Deckstruktur (23), welche die MEMS-Vorrichtung (18) kapselt, indem sie mit der ersten Substratebene (13) versiegelt ist und die MEMS-Vorrichtung (18) zwischen der ersten Substratebene (13) und der Deckstruktur (23) einschließt,
- einen dritten (16) und einen vierten (16') Anschlusskontakt, die auf der zweiten Substratebene (14) angeordnet sind, wobei der dritte (16) Anschlusskontakt mit dem ersten (15) Anschlusskontakt elektrisch verbunden ist und der vierte (16') Anschlusskontakt mit dem zweiten (15') Anschlusskontakt elektrisch verbunden ist, und
- das Substrat (12) ferner einen fünften (28) und einen sechsten (28') Anschlusskontakt, die auf der ersten Substratebene (13) angeordnet sind, einen siebenten (29) und einen achten (29') Anschlusskontakt umfasst, die auf der zweiten Substratebene (14) angeordnet sind, wobei der siebente (29) Anschlusskontakt mit dem fünften (28) Anschlusskontakt und der achte (29') Anschlusskontakt mit dem sechsten (28') Anschlusskontakt elektrisch verbunden ist und wobei der Film aus nicht verdampfbarem Getter-Material (22) mit dem fünften (28) und sechsten (28') Anschlusskontakt verbunden ist.

Description

  • Diese Erfindung betrifft mikroelektromechanische Systeme (MEMS), wie z.B. SAW-Vorrichtungen und BAW/FBAR-Resonatoren oder -Filter, oder Sensoren. Insbesondere betrifft diese Erfindung Gehäuse für MEMS-Vorrichtungen und Verfahren zur Herstellung derselben.
  • Mikroelektromechanische Systeme (MEMS) umfassen üblicherweise mikromechanische Elemente, Aktuatoren und elektronische Bauteile. Nach der Fertigung kann eine MEMS-Vorrichtung in einer Kammer zum Schutz der mechanischen Struktur vor Schäden und der Kontamination mit Verunreinigungen, welche eine Leistungsminderung, Verhaltensabweichungen oder einen Ausfall der MEMS-Vorrichtung verursachen können, untergebracht werden.
  • Zum Beispiel offenbart JP 2029017 A ein Verfahren zur Einhausung für eine akustische Oberflächenwellenvorrichtung, wobei eine drahtgebondete SAW-Vorrichtung und ein drahtgebondeter, leitungsaktiver Halbleiter-Getter unter Vakuum in einem Gehäuse versiegelt werden.
  • CN 102040186 A betrifft ein Hochvakuum-Gehäusungsverfahren für Keramikchipträger ohne Anschlüssen (LCC), wobei eine MEMS-Vorrichtung mittels der Schritte der Plasmareinigung, der eutektischen Oberflächenmontage, der Kontaktverbindung, der Getter-Aktivierung und der eutektischen Versiegelung eingehaust wird.
  • Die US-Patentanmeldung US 2011/0290552 A1 offenbart eine Gehäusestruktur für MEMS-Vorrichtungen, welche eine interferometrische Modulatoranordnung umfasst, die auf einem Substrat ausgebildet und zwischen dem Substrat und einer rückseitigen Ebene gekapselt ist, wobei ein chemisch aktives Getter-Material in einem Hohlraum zwischen der rückseitigen Ebene und dem Substrat oberhalb der interferometrischen Modulatoranordnung positioniert ist.
  • Die US-Patentanmeldung US 2011/0165718 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von mikroelektromechanischen Systemen mit mechanischen Strukturen, die unter Verwendung von Dünnfilm-Waferlevel-Kapselungstechniken in einer Kammer gekapselt sind, worin eine integrierter Getter-Bereich und/oder ein erweitertes Volumen der Kammer bereitgestellt wird, indem Spalte, Gräben und/oder Scheiben in einem Randbereich der MEMS-Vorrichtung ausgebildet werden.
  • Die DE 102 38 523 A1 betrifft ein verkapseltes Bauelement, bei dem zwischen einem Trägersubstrat und der aktiven Fläche eines Chips ein Spalt vorgesehen ist und das einen auf der Oberseite des Trägersubstrats angeordneten und mit diesem mittels Bumps oder anderer elektrisch leitender Verbindungen elektrisch und mechanisch verbundenen Chip enthält.
  • Die JP H10- 163 798 A offenbart die Bereitstellung eines akustischen Oberflächenwellen-(SAW-) Elements und preiswerter elektronischer Bauteile unter Verwendung desselben, sodass nicht nur Versiegelungsarbeiten in einem Inertgas überflüssig sind, sondern auch stabile Eigenschaften unter Verwendung der Prozesstechnik der gewöhnlichen Halbleiterproduktion bereitgestellt werden können.
  • Die Verfahren zur Herstellung dieser Arten von MEMS-Gehäuse sind relativ komplex und teuer. Darüber hinaus führen herkömmliche MEMS-Gehäuse im Vergleich zu den Dimensionen des MEMS selbst üblicherweise zu einer relativ großen Gesamtgröße des Gehäuses und erfüllen daher den derzeitigen Bedarf an kleineren MEMS-Komponenten, die in miniaturisierten Schaltungen und Vorrichtungen mit höherer Komponentendichte benötigt werden, nicht.
  • Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Gehäuse für mikroelektromechanische Systemvorrichtungen bereitzustellen, das einige der Nachteile des oben genannten Standes der Technik überwindet oder zumindest reduziert.
  • Die unabhängigen Produkt- und Verfahrensansprüche stellen eine Lösung für die oben genannten Probleme bereit. Die abhängigen Ansprüche stellen weitere bevorzugte Ausführungsformen bereit.
  • Die Erfindung stellt ein Gehäuse für mikroelektromechanische Systemvorrichtungen bereit, welches ein Substrat mit einer ersten Substratebene und einer zweiten, auf der der ersten Substratebene entgegengesetzten Seite des Substrats liegenden Substratebene umfasst, und mit einem ersten und einem zweiten Anschlusskontakt, die auf der ersten Substratebene angeordnet sind. Eine MEMS-Vorrichtung mit einer ersten und einer zweiten Kontaktstelle, die auf einer Vorderseite der MEMS-Vorrichtung angeordnet sind, wird mittels Flipchip-Technologie auf der ersten Substratebene montiert, sodass die Vorderseite der MEMS-Vorrichtung der ersten Substratebene gegenüberliegt und die erste und zweite Kontaktstelle elektrisch mit dem ersten und zweiten Anschlusskontakt verbunden sind, wodurch ein Zwischenraum zwischen der MEMS-Vorrichtung und der ersten Substratebene gebildet wird. Ein Film aus einem nicht verdampfbaren Getter-Material wird auf der ersten Substratebene zumindest teilweise im Zwischenraum angeordnet. Eine Deckstruktur kapselt die MEMS-Vorrichtung, indem sie mit der ersten Substratebene versiegelt ist und die MEMS-Vorrichtung zwischen der ersten Substratebene und der Deckstruktur einschließt. Es sind eine dritter und ein vierter Anschlusskontakt auf der zweiten Substratebene angeordnet, wobei der dritte Anschlusskontakt mit dem ersten Anschlusskontakt elektrisch verbunden ist und der vierte Anschlusskontakt mit dem zweiten Anschlusskontakt elektrisch verbunden ist. Ferner umfasst das Substrat einen fünften und ein sechster Anschlusskontakt, die auf der ersten Substratebene angeordnet sind und einen siebenten und einen achten Anschlusskontakt, die auf der zweiten Substratebene angeordnet sind, wobei der siebente Anschlusskontakt mit dem fünften Anschlusskontakt und der achte Anschlusskontakt mit dem sechsten Anschlusskontakt elektrisch verbunden ist und wobei der Film aus nicht verdampfbarem Getter-Material mit dem fünften und sechsten Anschlusskontakt verbunden ist.
  • Wie hier verwendet bedeutet das nicht verdampfbare Getter- (NEG-) Material ein reaktives Material, welches die Fähigkeit hat, sich chemisch oder durch Absorption mit Gasmolekülen zu verbinden. Insbesondere ist zu verstehen, dass der Begriff „nicht verdampfbarer Getter“ hier zur Unterscheidung von „verdampfbaren Gettern“ verwendet wird, d.h. das nicht verdampfbare Getter-Material bleibt während der Abscheidung oder Aktivierung in einem festen Zustand, anstatt verdampft und auf einer Oberfläche kondensiert zu werden.
  • MEMS-Vorrichtungen wie z.B. BAW- oder FBAR-Resonatoren oder -Filter können sehr empfindlich gegenüber der Absorption oder Adsorption von Gas oder Feuchtigkeit auf einer ihrer Oberflächen sein. Dieses Phänomen kann als Massenbelastungseffekt fungieren, der zum Beispiel eine Frequenzverschiebung der Vorrichtung zur Folge hat. Ferner kann dies die Korrosion dünner Leiterbahnen von z.B. SAW-Vorrichtungen und damit einen Leistungsverlust oder Ausfall der Vorrichtung bewirken. Während Gehäuse für MEMS-Vorrichtungen unter Vakuum versiegelt werden können, haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung bemerkt, dass dies nicht die Adsorption oder Absorption von Molekülen verhindert, die aus im Gehäuse enthaltenen Materialien ausgasen oder desorbiert werden oder von außen in ein nicht hermetisch versiegeltes Gehäuse diffundieren. Durch das Anordnen eines Films aus einem nicht verdampfbaren Getter-Material in dem MEMS-Gehäuse, erreichen die Erfinder der vorliegenden Erfindung die Erhaltung eines hohen Vakuums innerhalb des Gehäuses, wodurch die nachteilige Wirkung von Gasverunreinigungen auf der MEMS-Vorrichtung vorteilhaft reduziert oder verhindert wird. Auf diese Weise können eine höhere Genauigkeit der elektrischen und mechanischen Eigenschaften der MEMS-Vorrichtung und eine verbesserte Langzeitleistung erzielt werden. Gleichzeitig ist die Gehäuseanordnung der vorliegenden Erfindung viel kleiner als herkömmliche Gehäuseanordnungen, die zum Beispiel Drahtbonden verwenden, um die MEMS-Vorrichtung mit einer externen Schaltung zu verbinden.
  • In der erfindungsgemäßen Ausführungsform umfasst das Gehäuse für MEMS-Vorrichtungen ferner einen dritten und einen vierten Anschlusskontakt, die auf der zweiten Substratebene angeordnet sind. Der dritte Anschlusskontakt ist mit dem ersten Anschlusskontakt elektrisch verbunden, und der vierte Anschlusskontakt ist mit dem zweiten Anschlusskontakt elektrisch verbunden. Zum Beispiel können der dritte und vierte Anschlusskontakt dazu geeignet sein, das Gehäuse für MEMS-Vorrichtungen mit einer externen Schaltung zu verbinden. Insbesondere können der dritte und vierte Anschlusskontakt zur Oberflächenmontage des Gehäuses für MEMS-Vorrichtungen auf einer Leiterplatte geeignet sein. Auf diese Weise können die Platzanforderungen des Vorrichtungsgehäuses signifikant reduziert werden, was wiederum die Miniaturisierung von Schaltungen und Vorrichtungen erlaubt und auch die Herstellungskosten reduziert.
  • Die MEMS-Vorrichtung kann auch weitere Kontaktstellen umfassen. Zum Beispiel können Kontaktstellen für eine elektrische Masseverbindung, eine Antennenverbindung, eine Signaleingabe und/oder Signalausgabe vorhanden sein.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Substrat zumindest eine keramische Schicht. Vorzugsweise umfasst das Substrat eine keramische Vorrichtung mit einem Stapel aus zumindest zwei keramischen Schichten und zumindest einer Elektrodenschicht, die zwischen den keramischen Schichten im Stapel angeordnet ist. Das Substrat kann ferner vertikale elektrische Verbindungen umfassen, welche die Anschlusskontakte auf der ersten Substratebene mit den Anschlusskontakten auf der zweiten Substratebene und/oder der zumindest einen Elektrodenschicht verbindet. Auf diese Weise kann eine besonders verlässliche elektrische Verbindung des Vorrichtungsgehäuses mit einer externen Schaltung erreicht werden.
  • Die keramische Vorrichtung kann auch eine Vielzahl von keramischen Schichten und zwischen den keramischen Schichten angeordnete Elektrodenschichten umfassen. Darüber hinaus kann die keramische Vorrichtung ferner passive elektrische Elemente umfassen, zum Beispiel Widerstände, Kondensatoren und/oder Induktivitäten. Auf diese Weise kann durch das Gehäuse eine hohe Integration und Funktionalität der Vorrichtung erreicht werden, während gleichzeitig die Gesamtdimensionen des Gehäuses vorteilhaft klein gehalten werden.
  • Vorzugsweise ist die keramische Vorrichtung eine monolithische Vielschichtkomponente mit einem Stapel aus gemeinsam gesinterten keramischen Schichten und zumindest einer Elektrodenschicht zwischen den keramischen Schichten. Zum Beispiel kann die monolithische, keramische Vielschichtkomponente eine Hochtemperatur-Einbrand-Keramik (HTCC) sein, die bei einer Sintertemperatur von circa 1.600 °C ausgebildet wird. Vorzugsweise ist die monolithische Vielschichtkomponente eine Niedrigtemperatur-Einbrand-Keramik, die bei einer Sintertemperatur von etwa 1.000°C oder weniger ausgebildet wird. Die Elektrodenschichten und Anschlusskontakte können zum Beispiel Kupfer, Gold und/oder Silber umfassen.
  • In der erfindungsgemäßen Ausführungsform umfasst das Gehäuse für MEMS-Vorrichtungen ferner einen fünften und einen sechsten Anschlusskontakt, die auf der ersten Substratebene angeordnet sind, und einen siebenten und achten Anschlusskontakt, die auf der zweiten Substratebene angeordnet sind. Der siebente Anschlusskontakt ist mit dem fünften Anschlusskontakt elektrisch verbunden; der achte Anschlusskontakt ist mit dem sechsten Anschlusskontakt elektrisch verbunden. Der Film aus nicht verdampfbarem Getter-Material ist mit dem fünften und sechsten Anschlusskontakt elektrisch verbunden. Diese Anordnung erlaubt es zum Beispiel, über die Anschlusskontakte einen elektrischen Strom an den Film aus nicht verdampfbarem Getter-Material anzulegen. Zum Beispiel kann der elektrische Strom dazu verwendet werden, den NEG-Film lokal zu erwärmen, um den NEG mittels Joulscher Erwärmung zu aktivieren. In einer alternativen Ausführungsform kann eine Heizkomponente, die elektrischen Strom in Wärme umwandelt, mit dem fünften und sechsten Anschlusskontakt elektrisch verbunden sein, und das nicht verdampfbare Getter-Material kann in wärmeleitendem Kontakt mit der Heizkomponente angeordnet sein.
  • Auf diese Weise kann das NEG-Material indirekt wärmeaktiviert werden, indem über die Anschlusskontakte ein elektrischer Strom an die Heizkomponente angelegt wird. Derartige Anordnungen können zum Beispiel in Ausführungsformen verwendet werden, worin das NEG-Material nicht elektrisch leitfähig ist.
  • Die Deckstruktur kann mit der ersten Substratebene hermetisch versiegelt sein oder mit der ersten Substratebene nichthermetisch versiegelt sein. Vorzugsweise versiegelt die Deckstruktur mit der ersten Substratebene hermetisch.
  • In einer Ausführungsform umfasst die Deckstruktur eine erste Beschichtung mit einem Polymerfilm, der die erste Substratebene in einem ersten Randbereich versiegelt und die MEMS-Vorrichtung zwischen der ersten Substratebene und dem Polymerfilm einschließt. Der Polymerfilm kann zum Beispiel einen Polyimidfilm umfassen. Ein geeignetes Beispiel ist ein Poly(4,4'-oxydiphenylen-pyromellitimid)-Film wie z.B. Kapton.
  • In einer Ausführungsform umfasst die Deckstruktur zumindest eine weitere Beschichtung, die über dem Polymerfilm angeordnet und mit der ersten Substratebene in einem zweiten Randbereich rund um den ersten Randbereich versiegelt ist und die MEMS-Vorrichtung zwischen der ersten Substratebene, dem Polymerfilm und der zumindest einen weiteren Beschichtung aus einer anorganischen Materialschicht einschließt. Zum Beispiel kann die zumindest eine weitere Beschichtung eine metallische Beschichtung, eine Siliziumoxidbeschichtung, eine Siliziumnitridbeschichtung oder Kombinationen daraus umfassen.
  • In einer Ausführungsform umfasst das nicht verdampfbare Getter-Material Zr, V, Ti, Fe oder Kombinationen daraus. In bestimmten Beispielen kann eine Zirconium-Vanadium-Titan-Legierung oder eine Zirconium-Vanadium-Eisen-Legierung vorhanden sein. Mit diesen Materialien kann die Aktivierung des NEG-Materials bei relativ niedrigen Temperaturen erzielt werden, sodass die thermische Zersetzung des Gehäuses während der Wärmeaktivierung des NEG effektiv verhindert wird, wenn die NEG-Aktivierung innerhalb des Gehäuses stattfindet.
  • In einer Ausführungsform wird die MEMS-Vorrichtung aus einer Gruppe bestehend aus einer SAW-Vorrichtung, einem BAW-Resonator und einem FBAR-Resonator ausgewählt. Insbesondere ist die MEMS-Vorrichtung ein BAW-Resonator oder ein FBAR-Resonator.
  • In einem zweiten Aspekt stellt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des Gehäuses für mikroelektromechanische Systemvorrichtungen bereit. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
    1. A) das Bereitstellen des oben beschriebenen Gehäuses für mikroelektromechanische Systemvorrichtungen,
    2. B) das Versiegeln des Gehäuses,
    3. C) das Aktivieren des nicht verdampfbaren Getter-Materials.
  • In einer Ausführungsform umfasst der Verfahrensschritt A) die folgenden Unterschritte:
    • A1) das Bereitstellen des Substrats,
    • A2) das Anordnen des Films aus dem nicht verdampfbaren Getter-Material auf der ersten Substratebene.
  • Der Verfahrensschritt A2) kann zum Beispiel die Sputter-Abscheidung des, die physikalische Dampfabscheidung des, das Aufdrucken des, die Tauchbeschichtung mit dem oder die Rotationsbeschichtung mit dem nicht verdampfbaren Getter-Material(s) auf der ersten Substratschicht umfassen.
  • In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren A2) ferner den Unterschritt A2') der Strukturierung des Films aus dem nicht verdampfbaren Getter-Material. Um die Strukturierung des Films aus dem nicht verdampfbaren Getter-Material zu erzielen kann eine strukturierte Maskierungsschicht auf der ersten Substratebene angeordnet werden, bevor der Film aus dem nicht verdampfbaren Getter-Material auf der ersten Substratebene angeordnet wird. Die Maskierungsschicht kann Öffnungen aufweisen, welche die erste Substratebene für den Film aus dem nicht verdampfbaren Getter-Material während der Abscheidung freistellen. Die Maskierungsschicht wird nach der Abscheidung des Films aus dem nicht verdampfbaren Getter-Material von der ersten Substratebene entfernt, wodurch derjenige Teil des NEG-Materials entfernt wird, der auf der Maskierungsschicht angeordnet wurde. Die Strukturierung des Films aus dem nicht verdampfbaren Getter-Material kann auch erzielt werden, indem der Film aus dem verdampfbaren Getter-Material nach der Abscheidung geätzt wird. Alternativ dazu kann eine Kombination aus einer Maskierungsschicht und dem Ätzen des Films aus dem nicht verdampfbaren Getter-Material nach der Abscheidung verwendet werden.
  • In einer Ausführungsform wird ein Vakuum im Verfahrensschritt B) und/oder im Verfahrensschritt C) aufrechterhalten. Geeignete Vakuumbedingungen umfassen zum Beispiel Hochvakuumbedingungen mit einem Druck von max. 10-3 mbar (10-3 hPa) oder niedriger. Noch bevorzugter ist ein Druck von max. 10-4 mbar (10-4 hPa) oder niedriger.
  • In einer weiteren Ausführungsform umfasst der Verfahrensschritt C) das Wärmeaktivieren des Films aus dem nicht verdampfbaren Getter-Material bei einer Temperatur zwischen 150°C und 500°C, vorzugsweise zwischen 200°C und 400°C.
  • Wenn der fünfte, sechste, siebente und achte Anschlusskontakt vorhanden sind, kann das Wärmeaktivieren des Films aus dem nicht verdampfbaren Getter-Material unter Verwendung der Ohmschen Erwärmung erreicht werden, indem ein elektrischer Strom über den fünften bis achten Anschlusskontakt an den Film aus dem nicht verdampfbaren Getter-Material angelegt wird. Auf diese Weise wird eine im Wesentlichen selektive Erwärmung des NEG-Films erzielt, sodass die thermische Zersetzung von stärker temperaturempfindlichen Komponenten des Gehäuses der MEMS-Vorrichtung wie z.B. der Deckstruktur vorteilhaft verhindert wird. In Ausführungsformen, in denen der fünfte, sechste, siebente und achte Anschlusskontakt nicht vorhanden sind, kann die Wärmeaktivierung des Films aus dem nicht verdampfbaren Getter-Material auch dadurch erzielt werden, dass das Gehäuse der MEMS-Vorrichtung bis auf eine Temperatur erwärmt wird, welche den Film aus dem nicht verdampfbaren Getter-Material aktiviert, das Gehäuse jedoch nicht zersetzt. Diese Art der Aktivierung kann zum Beispiel in einem Ofen erfolgen.
  • Figurenliste
  • In den folgenden schematischen Figuren werden Beispiele von Gehäusen für mikroelektromechanische Systemvorrichtungen gezeigt. Die Beispiele in den Figuren sollen lediglich veranschaulichend verstanden werden und sollen den Schutzumfang der Erfindung nicht auf spezielle Details beschränken. Einzelne Elemente in den Figuren können mit Bezugszahlen gekennzeichnet sein. Aus Gründen der Klarheit können wiederkehrende Elemente jedoch nicht mehrfach gekennzeichnet sein.
    • 1 zeigt einen Querschnitt eines grundlegenden Beispiels eines Gehäuses für MEMS-Vorrichtungen,
    • 2 zeigt einen Querschnitt eines Gehäuses für MEMS-Vorrichtungen mit einer Deckstruktur, welche eine erste und zweite Beschichtung umfasst,
    • 3 zeigt einen Querschnitt einer Weiterentwicklung des Gehäuses für MEMS-Vorrichtungen aus 2 mit einem elektrisch verbundenen Film aus nicht verdampfbarem Getter-Material gemäß der Erfindung.
  • 1 zeigt ein Beispiel eines grundlegenden Gehäuses 11 für MEMS-Systemvorrichtungen der vorliegenden Erfindung. Das Gehäuse umfasst das Substrat 12 mit einer ersten Substratebene 13 und einer zweiten Substratebene 14, die der ersten Substratebene entgegengesetzt ist. Ein erster und zweiter Anschlusskontakt 15, 15' sind auf der ersten Substratebene angeordnet, und ein dritter und vierter Anschlusskontakt 16, 16' sind auf der zweiten Substratebene angeordnet. Das Substrat umfasst eine keramische Vorrichtung mit einem Stapel aus zwei keramischen Schichten und einer Elektrodenschicht, welche zwischen den keramischen Schichten angeordnet ist. Vertikale elektrische Verbindungen 17,17' gehen durch die keramischen Schichten und verbinden die Anschlusskontakte auf der ersten Substratebene mit den Elektrodenschichten und den Anschlusskontakten auf der zweiten Substratebene elektrisch. Die MEMS-Vorrichtung 18 mit einer ersten und einer zweiten Kontaktstelle 19,19', die auf einer Vorderseite der MEMS-Vorrichtungen angeordnet sind, ist mittels Flipchip-Technologie auf der ersten Substratebene montiert, sodass die Vorderseite der ersten Substratebene gegenüberliegt. Die erste und zweite Kontaktstelle sind elektrisch mit dem ersten und zweiten Anschlusskontakt verbunden. Zum Beispiel können Lötzinnkugeln 20,20' verwendet werden, um die Verbindung der Kontaktstellen und der Anschlusskontakte durchzuführen. Ein Zwischenraum 21 ist zwischen der MEMS-Vorrichtung und der ersten Substratebene vorhanden. Ein Film aus nicht verdampfbarem Getter-Material 22 wird zumindest teilweise in dem Zwischenraum angeordnet. Die MEMS-Vorrichtung ist zwischen dem Substrat und einer Deckstruktur 23 gekapselt, welche über der und rund um die MEMS-Vorrichtung angeordnet ist und mit der ersten Substratebene 13 versiegelt ist.
  • 2 zeigt im Wesentlichen das Gehäuse der MEMS-Vorrichtung aus 1 in einer weiteren Ausführungsform, in der die Deckstruktur eine erste Beschichtung, die ein Polymerfilm 24 ist, und eine zweite Beschichtung 25 umfasst, welche über dem Polymerfilm angeordnet ist. Der Polymerfilm versiegelt die erste Substratebene 13 in einem ersten Randbereich 26 und schließt die MEMS-Vorrichtung zwischen der ersten Substratebene und dem Polymerfilm ein. Die zweite Beschichtung 25 ist mit der ersten Substratebene 13 in einem zweiten Randbereich 27 versiegelt und schließt die MEMS-Vorrichtung zwischen der ersten Substratebene 13, dem Polymerfilm 24 und der zweiten Beschichtung 25 ein.
  • 3 zeigt einen Querschnitt eines Gehäuses für MEMS-Vorrichtungen gemäß der Erfindung, wobei das Substrat 12 einen fünften und sechsten Anschlusskontakt 28, 28', die auf der ersten Substratebene 13 angeordnet sind, und einen siebenten und achten Anschlusskontakt 29, 29' umfasst, die auf der zweiten Substratebene 14 angeordnet wind, wobei der Film aus dem nicht verdampfbaren Getter-Material 22 mit dem fünften und sechsten Anschlusskontakt 28, 28' und über vertikale elektrische Verbindungen 30, 30' mit dem siebenten und achten Anschlusskontakt 29, 29', welche auf der zweiten Substratebene 14 angeordnet sind, elektrisch verbunden ist. In diesem Beispiel kann über die Anschlusskontakte und vertikalen elektrischen Verbindungen ein elektrischer Strom selektiv an den NEG-Film 22 angelegt werden, um den NEG-Film lokal zu erwärmen, um diesen zu aktivieren, ohne das Risiko einer thermischen Zersetzung anderer Komponenten des Gehäuses der Vorrichtung.
  • Bezugszeichenliste
    • 11
    Gehäuse für MEMS-Vorrichtungen
    12
    Substrat
    13
    erste Substratebene
    14
    zweite Substratebene
    15, 15'
    erster Anschlusskontakt, zweiter Anschlusskontakt
    16, 16'
    dritter Anschlusskontakt, vierter Anschlusskontakt
    17,17'
    vertikale elektrische Verbindungen
    18
    MEMS-Vorrichtung
    19, 19'
    erste Kontaktstelle, zweite Kontaktstelle
    20,20'
    Lötzinnkugel
    21
    Zwischenraum
    22
    Film aus nicht verdampfbarem Getter-Material
    23
    Deckstruktur
    24
    Polymerfilm
    25
    zweite Beschichtung
    26
    erster Randbereich
    27
    zweiter Randbereich
    28,28'
    fünfter Anschlusskontakt, sechster Anschlusskontakt
    29,29'
    siebenter Anschlusskontakt, achter Anschlusskontakt
    30,30'
    vertikale elektrische Verbindungen

Claims (17)

  1. Gehäuse (11) für mikroelektromechanische Systemvorrichtungen, umfassend: - ein Substrat (12) mit einer ersten Substratebene (13) und einer zweiten Substratebene (14), welche auf der der ersten Substratebene (13) gegenüberliegenden Seite des Substrats (12) angeordnet ist, und mit einem ersten (15) und einem zweiten (15') Anschlusskontakt, die auf der ersten Substratebene (13) angeordnet sind, - eine MEMS-Vorrichtung (18) mit einer ersten (19) und einer zweiten (19') Kontaktstelle, die auf einer Vorderseite der MEMS-Vorrichtung angeordnet sind, wobei die MEMS-Vorrichtung (18) mittels Flipchip-Technologie auf der ersten Substratebene (13) montiert ist, die Vorderseite der ersten Substratebene (13) gegenüberliegt und die erste (19) und zweite (19') Kontaktstelle mit dem ersten (15) und zweiten (15') Anschlusskontakt elektrisch verbunden sind, wodurch ein Zwischenraum (21) zwischen der MEMS-Vorrichtung (18) und der ersten Substratebene (13) ausgebildet ist, - einen Film aus einem nicht verdampfbaren Getter-Material (22), der auf der ersten Substratebene (13) zumindest teilweise in dem Zwischenraum (21) angeordnet ist, - eine Deckstruktur (23), welche die MEMS-Vorrichtung (18) kapselt, indem sie mit der ersten Substratebene (13) versiegelt ist und die MEMS-Vorrichtung (18) zwischen der ersten Substratebene (13) und der Deckstruktur (23) einschließt, - einen dritten (16) und einen vierten (16') Anschlusskontakt, die auf der zweiten Substratebene (14) angeordnet sind, wobei der dritte (16) Anschlusskontakt mit dem ersten (15) Anschlusskontakt elektrisch verbunden ist und der vierte (16') Anschlusskontakt mit dem zweiten (15') Anschlusskontakt elektrisch verbunden ist, und - das Substrat (12) ferner einen fünften (28) und einen sechsten (28') Anschlusskontakt, die auf der ersten Substratebene (13) angeordnet sind, einen siebenten (29) und einen achten (29') Anschlusskontakt umfasst, die auf der zweiten Substratebene (14) angeordnet sind, wobei der siebente (29) Anschlusskontakt mit dem fünften (28) Anschlusskontakt und der achte (29') Anschlusskontakt mit dem sechsten (28') Anschlusskontakt elektrisch verbunden ist und wobei der Film aus nicht verdampfbarem Getter-Material (22) mit dem fünften (28) und sechsten (28') Anschlusskontakt verbunden ist.
  2. Gehäuse (11) für MEMS-Vorrichtungen (18) nach dem vorangehenden Anspruch, wobei das Substrat (12) zumindest eine keramische Schicht umfasst.
  3. Gehäuse (11) für MEMS-Vorrichtungen (18) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Substrat (12) eine keramische Vorrichtung mit einem Stapel aus zumindest zwei keramischen Schichten und zumindest einer Elektrodenschicht umfasst, welche zwischen den keramischen Schichten im Stapel angeordnet ist.
  4. Gehäuse (11) für MEMS-Vorrichtungen (18) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Deckstruktur (23) mit der ersten Substratebene (13) hermetisch versiegelt ist.
  5. Gehäuse (11) für MEMS-Vorrichtungen (18) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Deckstruktur (23) eine erste Beschichtung mit einem Polymerfilm (24) umfasst, der mit der ersten Substratebene (13) in einem ersten Randbereich (26) versiegelt ist und die MEMS-Vorrichtung (18) zwischen der ersten Substratebene (13) und dem Polymerfilm (24) einschließt.
  6. Gehäuse (11) für MEMS-Vorrichtungen (18) nach dem vorangehenden Anspruch, wobei die Deckstruktur (23) zumindest eine weitere Beschichtung umfasst, die über dem Polymerfilm (24) angeordnet ist und mit der ersten Substratebene (13) in einem zweiten Randbereich (27) rund um den ersten Randbereich (26) versiegelt ist und die MEMS-Vorrichtung (18) zwischen der ersten Substratebene (13), dem Polymerfilm (24) und der zumindest einen weiteren Beschichtung einschließt.
  7. Gehäuse (11) für MEMS-Vorrichtungen (18) nach Anspruch 6, wobei die zumindest eine weitere Beschichtung eine metallische Beschichtung, eine Siliziumoxidbeschichtung, eine Siliziumnitridbeschichtung oder Kombinationen daraus umfasst.
  8. Gehäuse (11) für MEMS-Vorrichtungen (18) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das nicht verdampfbare Getter-Material Zr, V, Ti, Fe oder Kombinationen daraus umfasst.
  9. Gehäuse (11) für MEMS-Vorrichtungen (18) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die MEMS-Vorrichtung (18) aus einer Gruppe bestehend aus einer SAW-Vorrichtung, einem BAW-Resonator und einem FBAR-Resonator ausgewählt ist.
  10. Verfahren zur Herstellung des Gehäuses (11) für mikroelektromechanische Systemvorrichtungen, welches die folgenden Verfahrensschritte umfasst: A) das Bereitstellen des Gehäuses (11) für mikroelektromechanische Systemvorrichtungen nach einem der Ansprüche 1-9, B) das Versiegeln des Gehäuses (11), C) das Aktivieren des nicht verdampfbaren Getter-Materials.
  11. Verfahren nach dem vorangehenden Anspruch, wobei der Verfahrensschritt A, die folgenden Unterschritte umfasst: A1) das Bereitstellen des Substrats (12), A2) das Anordnen des Films aus dem nicht verdampfbaren Getter-Material auf der ersten Substratebene (13).
  12. Verfahren nach dem vorangehenden Anspruch, wobei der Verfahrensschritt A2) die Sputter-Abscheidung des, die physikalische Dampfabscheidung des, das Aufdrucken des, die Tauchbeschichtung mit dem oder die Rotationsbeschichtung mit dem nicht verdampfbaren Getter-Material(s) umfasst.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei der Verfahrensschritt A2) ferner den Unterschritt A2') der Strukturierung des Films aus dem nicht verdampfbaren Getter-Material (22) umfasst.
  14. Verfahren nach dem vorangehenden Anspruch, wobei der Unterschritt A2') ferner zumindest einen der folgenden Unterschritte umfasst: A2'') das Anordnen einer Maskierungsschicht auf der ersten Substratebene (13), wobei die Maskierungsschicht Öffnungen aufweist, welche die erste Substratebene (13) freistellen, sowie das Entfernen der Maskierungsschicht nach dem Anordnen des Films aus dem nicht verdampfbaren Getter-Material (22); A2''') das Strukturieren des Films aus dem nicht verdampfbaren Getter-Material (22) durch das Ätzen des Films aus dem nicht verdampfbaren Getter-Material (22) nach dem Anordnen.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10-14, wobei im Verfahrensschritt B) und/oder im Verfahrensschritt C) ein Vakuum aufrechterhalten wird.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 10-15, wobei der Verfahrensschritt C) die Wärmeaktivierung des Films aus dem nicht verdampfbaren Getter-Material (22) bei einer Temperatur zwischen 150°C und 500°C, vorzugweise zwischen 200°C und 400 °C, umfasst.
  17. Verfahren nach dem vorangehenden Anspruch, wobei der fünfte (28), sechste (28'), siebente (29) und achte (29') Anschlusskontakt vorhanden sind und wobei das Wärmeaktivieren des Films aus dem nicht verdampfbaren Getter-Material (22) das Anlegen eines elektrischen Stroms über die Anschlusskontakte an den Film aus dem nicht verdampfbaren Getter-Material (22) umfasst.
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