JP2023532887A - 強化された保護特性を有するコンパクトで容易に製造可能なｍｅｍｓパッケージ - Google Patents

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Abstract

好ましくは、本発明は、ＭＥＭＳ素子を保護するための少なくとも１つの層を有するＭＥＭＳパッケージに関し、ＭＥＭＳ素子は、基板上に少なくとも１つのＭＥＭＳ相互作用領域を有し、誘電体層によりＭＥＭＳ素子の表面コンフォーマルコーティングが適用される。特に好ましくは、本発明は、例えばＭＥＭＳ膜を有するＭＥＭＳ素子およびプロセッサ、好ましくは集積回路が基板上に存在するＭＥＭＳトランスデューサパッケージに関する。保護のために、例えばスプレーコーティング、ミストコーティング、および／または蒸気コーティングによって、誘電体の表面コンフォーマルコーティングが最初にＭＥＭＳ素子に適用されることが好ましい。そして、好ましくは、導電層が適用される。構成に応じて、例えばＭＥＭＳ膜の音響ポートのために、ＭＥＭＳ素子のＭＥＭＳ相互作用領域の上方のいくつかの領域において層を除去することができる。

Description

好ましくは、本発明は、ＭＥＭＳ素子を保護するための少なくとも１つの層を有するＭＥＭＳパッケージに関し、ＭＥＭＳ素子は、基板上に少なくとも１つのＭＥＭＳ相互作用領域を有し、誘電体層によりＭＥＭＳ素子の表面コンフォーマルコーティングが適用される。特に好ましくは、本発明は、例えばＭＥＭＳ膜を有するＭＥＭＳ素子およびプロセッサ、好ましくは集積回路が基板上に存在するＭＥＭＳトランスデューサパッケージに関する。保護のために、例えばスプレーコーティング、ミストコーティング、および／または蒸気コーティングによって、誘電体の表面コンフォーマルコーティングが最初にＭＥＭＳ素子に適用されることが好ましい。そして、好ましくは、導電層が適用される。構成に応じて、例えばＭＥＭＳ膜の音響ポートのために、ＭＥＭＳ素子のＭＥＭＳ相互作用領域の上方の領域において層を除去することができる。
今日、マイクロシステム技術は、コンパクトな機械電子デバイスの製造のために多くの応用分野で使用されている。このようにして製造することができるマイクロシステム（微小電気機械システム、略してＭＥＭＳ）は、非常にコンパクト（マイクロメートル範囲）であり、優れた機能性を有し、さらに低い製造コストを有する。
ＭＥＭＳ技術の用途には、ＭＥＭＳベースの光エミッタまたはレシーバ、フィルタ、電気化学センサ、ガスセンサ、またはＭＥＭＳ音響トランスデューサさえも含まれる。
ＭＥＭＳトランスデューサは、好ましくはＭＥＭＳ音響トランスデューサであり、例えばＭＥＭＳマイクロフォンまたはＭＥＭＳスピーカとして設計することができる。両方の機能は、１つのＭＥＭＳトランスデューサによっても実現することができる。そのようなＭＥＭＳトランスデューサは、例えば、現代のスマートフォンで使用されている。
ＭＥＭＳトランスデューサは、好ましくは、振動可能な膜を有するＭＥＭＳデバイス（例えば、ＭＥＭＳチップ）を含み、その振動は、例えば、膜上または膜において圧電部品またはピエゾ抵抗部品によって生成および／または読み出される。同様に、膜の振動を生成および／または測定するための容量性方法が知られている。
ＭＥＭＳトランスデューサは、振動を制御および／または評価するための集積回路（ＩＣ）とともに基板上に配置されることが多く、例えばワイヤボンドによって形成される、および／または例えば導体トラックによって基板内に適用される電気的接続を介してこれらと接触する。基板は、特にキャリアとして機能し、例えばプリント回路基板（ＰＣＢ）またはセラミックとして設計することができる。キャリア機能に加えて、好ましくは、電気的機能を実施することもでき、例えば、個々の構成要素に電気的接続を提供することもできる。
ＩＣは、好ましくは、制御ユニットまたは調整ユニットが実現される電子部品である。特に、電子チップである。これは、例えば、大量生産に特に適した特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を有することができる。しかしながら、それはまた、特に個々の用途のためのプログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）、例えばフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）であってもよい。
ＭＥＭＳトランスデューサなどのＭＥＭＳ素子は、ほとんどが外部の影響を受けやすいため、いわゆるパッケージングによって保護されている。
この点において、ＭＥＭＳ素子のパッケージングはいくつかのタスクを果たす。これらは、ダスト、水分および液体から、ならびにＥＳＤ（静電放電）から構成要素を保護することを含む。しかしながら、同時に、ＭＥＭＳ素子の機能特性、例えば音響ＭＥＭＳトランスデューサの音響特性は保存されるべきである。
パッケージは、好ましくは、ＭＥＭＳ素子のハウジング機能を果たす。ＭＥＭＳ素子の底面側では、基板自体がこの機能を果たすことができる。さらに、基板上に配置された構成要素のために、基板の上方に保護が必要である。
ＭＥＭＳデバイスまたはＭＥＭＳデバイスは、従来通りにまたはいわゆるフリップチップアセンブリで基板上に配置することができ、それによって、チップは、基板に向かって下向きの能動接触面を有し、さらなる接続ワイヤなしで実装される。この目的のために、基板自体がコンタクトバンプを有することが好ましい。これにより、有利には、ハウジングの寸法が小さくなり、導電体の長さが短くなる。
ＭＥＭＳデバイスおよび／またはＭＥＭＳ膜は、ＭＥＭＳ音響トランスデューサ内の基板上に様々な方法で存在することができる。
ＭＥＭＳ膜から見て音波が測定および／または生成されるボリュームは、好ましくはフロントボリュームと呼ばれる。他方の側は、好ましくはバックボリュームと呼ばれる。これは、好ましくは閉鎖されており、場合によっては膜の開口部を介することを除いてフロントボリュームへの直接接続を有しない。配置に応じて、バックボリュームは、例えば、膜と基板との間に配置することができる。この場合、フロントボリュームは、ＭＥＭＳデバイスおよび基板の上方に位置する。パッケージを上部で閉じる、ここに配置されたハウジング部品（例えば、カバー）は、この領域に音響ポートを有することが好ましい。
しかしながら、バックボリュームは、膜と、ＭＥＭＳデバイスおよび基板の上方に配置されたハウジング部品との間に配置することもできる。次いで、これを好ましくは完全に閉じる。その場合、フロントボリュームは、好ましくは、膜と基板内の音響ポートとの間に配置される。これらのボリュームの寸法および幾何学的形状ならびにそれらのサイズ比は、ＭＥＭＳトランスデューサの音響特性に影響を及ぼす。ＭＥＭＳ膜は、好ましくは、上端または下端のいずれかに基板に向かって配置された、ＭＥＭＳデバイスの高さ内の両方の記載されたコンスタレーション内に存在することができる。
ＭＥＭＳトランスデューサの場合、ＭＥＭＳデバイス自体の電気部品、例えば容量性ＭＥＭＳトランスデューサの電極は、好ましくは、例えば、これらの部品を短絡または汚染することなく、膜による一部の液体の測定を可能にするために、バックボリューム内に存在するか、またはバックボリュームに向かって（例えば、バックボリュームに向かって配向された膜の側に）配置される。好ましくは、これにより、流体を膜と直接接触させることができる。水分によって引き起こされる短絡に対する一般的な保護も、このようにして達成される。しかしながら、これの前提条件は、パッケージが、音響ポートを介してＭＥＭＳトランスデューサの他の領域に水分／液体が入るのを防止することである。したがって、パッケージ内の音響ポートは、ＭＥＭＳトランスデューサの他の領域ではなく、膜のみに対する開口部でなければならない。
ＭＥＭＳトランスデューサ用の従来技術のパッケージ（例えば、Ｄｅｈｅ ｅｔ ａｌ．２０１３を参照されたい）は金属カバーを有する。これらのカバーは、ＭＥＭＳトランスデューサの基礎となる構成要素に理論的に必要とされるボリュームよりも大幅に大きいボリュームを囲む。これの主な理由は、短絡を回避するために、カバーと構成要素（例えば、ワイヤボンド、容量性ＭＥＭＳトランスデューサの電極など）との間の距離を維持することである。同時に、金属は、機械的に安定であり、特に水および空気に対して密閉されているので、これらのカバーの出発材料として望ましい。密封とは、特に、トランスデューサの通常の動作条件下、すなわち好ましくは大気圧よりもかなり高い圧力下での不透過性を指す。さらに、敏感な構成要素を電磁的に遮蔽することができる。このようにして、負の影響および静電気放電（ＥＳＤ）を回避することができる。しかしながら、これらのカバーは、最新のＭＥＭＳトランスデューサのコンパクトな設計を妨げる。
金属カバーには、音響用の開口部を設けることができる。しかしながら、その場合であっても、ＭＥＭＳ膜と測定されるべき材料（固体、気体、液体）との直接接触は、開口部が膜の上方にある距離に位置し（上記参照）、この距離を克服しなければならないため困難である。さらに、カバーおよび開口部はトランスデューサ構成要素と同一平面上にないため、液体がカバーとＭＥＭＳデバイスとの間の空間に侵入する可能性があり、これにより、それらの導電性領域間に短絡が発生し、汚れおよび他の有害物質の侵入を促進する可能性がある。
基板（Ｄｅｈｅ ｅｔ ａｌ．も参照されたい）を通る音響ポートは、特に、少なくとも基板の厚さによって予め決定される開口部の寸法および開口部の長さに起因して、特に超音波トランスデューサの有用性に対抗する、音響周波数のためのローパスフィルタが生成されるという欠点を有する。
いわゆるフリップチップパッケージ（Ｆｅｉｅｒｔａｇ ｅｔ ａｌ．、２０１０）は、もはやワイヤボンド用に設計される必要がないため、カバーの高さを低減することができる。しかし、ここでも小型化の効果は小さい。
外装層としての金属化ポリマーフィルムの使用は、Ｆｅｉｅｒｔａｇ ｅｔ ａｌ．からも知られている。この目的のために、ポリマーフィルムがＭＥＭＳトランスデューサの上側に積層され、次いで金属層が設けられる。しかしながら、このプロセスは費用がかかる。さらに、膜は、この目的のために熱変形されなければならず、および／または、温度をＭＥＭＳトランスデューサに導入する後処理／構造化中にレーザアブレーションによって加熱されなければならない。
加熱は、熱可塑性物質の形成をより容易にし、これは、ポリマーの同等のブロー成形または熱成形に使用される。しかしながら、これらのプロセスのすべてにおいて、追加の応力が構成要素に及ぼされる。これは、構成要素に応力を導入するか、または他の損傷ならびに望ましくないガス放出を引き起こす可能性がある。また、フィルムをすべての側面でＭＥＭＳトランスデューサ上にぴったりと同一平面に配置することは困難であるため、パッケージ環境からの漏れが発生する可能性があり、コンパクトな設計が損なわれる。
米国特許第６，９５６，２８３号明細書は、「最初にパッケージ化し、後でリリースする」手法でＭＥＭＳセンサの構成要素を外部の影響から保護するための方法を開示している。マイクロミラーのマトリックスアレイがシリコンチップ上に配置され、シリコンチップは基板上に配置される。提案された方法では、センサの実質的な構成要素に保護層が適用される。スプレーまたは真空コーティングなどの様々な方法をコーティングに使用することができる。堆積後に、保護層は活性領域上で除去される。最後に、カバーが保護ハウジングとして適用される。
米国特許出願公開第２０１９／０１４８５６６号明細書は、圧力センサ、ガスセンサ、または静電容量センサとすることができる半導体センサ素子の製造方法に関する。半導体センサ素子は、半導体素子が配置され、ボンディングワイヤを介して基板に接続された基板を含む。誘電体層は、蒸着プロセスを介して半導体センサ素子上に堆積される。レーザビームを使用して、誘電体層を部分的に除去することができる。カバーは、半導体素子を外力から保護するために用いられる。
米国特許出願公開第２０１９／０３１１９６１号明細書は、その上にチップを有する基板を含む半導体センサを開示している。フィルム層は、半導体センサの構成要素を、例えば外部のガス、液体などから保護するために、半導体センサの構成要素上に堆積される。フィルム層は、好ましくは、蒸着によって、パッケージ内に位置するセンサのすべての構成要素にわたって適用される。ハウジングは、開口部を含み、半導体センサの構成要素を保護および支持するために使用される。
剛性の蓋またはパッケージなしで機能することができるＭＥＭＳパッケージは、従来技術では知られていない。
したがって、従来技術の欠点に照らして、ＭＥＭＳ素子、特にＭＥＭＳトランスデューサ用のパッケージのための代替または改善されたパッケージならびに製造方法が必要とされている。
米国特許第６，９５６，２８３号明細書 米国特許出願公開第２０１９／０１４８５６６号明細書 米国特許出願公開第２０１９／０３１１９６１号明細書
本発明の目的は、従来技術の欠点を有さないＭＥＭＳパッケージおよびそのようなＭＥＭＳパッケージを製造するための方法を提供することである。特に、本発明の１つの目的は、非常にコンパクトであると同時に、ＭＥＭＳ素子、例えばＭＥＭＳトランスデューサ、塵埃、水分、液体およびＥＳＤに対する高レベルの保護を提供し、所望の機能特性、例えばＭＥＭＳトランスデューサの場合には音響特性を保証するＭＥＭＳパッケージを提供することであった。パッケージはまた、製造するのが特に容易で費用効果が高く、より少ない単純なステップのために大量生産に適していると言われている。
目的は、独立請求項の特徴によって解決される。本発明の好ましい実施形態は、従属請求項に記載されている。
本発明は、好ましくは、ＭＥＭＳ素子を保護するための少なくとも１つの層を有するＭＥＭＳパッケージのための製造方法に関し、製造方法は、
基板上に少なくとも１つのＭＥＭＳ相互作用領域を含むＭＥＭＳ素子を設けるステップと、
誘電体層によりＭＥＭＳ素子の表面コンフォーマルコーティングをするステップと、
を含む。
好ましくは、ＭＥＭＳ相互作用領域は、好ましくは所望の方法で媒体と相互作用するＭＥＭＳ素子の必須の機能的構成要素である。
表面コンフォーマルコーティングは、特に、下地の構造と実質的に直接かつ形状を保持して密着したコーティングである。
実質的に直接かつ形状を保持とは、好ましくは、コーティングの大部分が直接接触しているが、一部の領域、例えば角領域またはワイヤボンドの下の構成要素によって充填されていないボリュームを含むことを意味する。
表面コンフォーマルコーティングは、好ましくは完全に表面コンフォーマルである。これは、特に、コーティングがほぼ完全に密着しているか、または表面が等角であり、最小の構造でさえも密着してコーティングすることができることを意味する。最小構造は、好ましくは、最大１０ナノメートル（ｎｍ）、最大１００ｎｍ、最大１マイクロメートル（μｍ）、最大１０μｍまたは最大１００μｍ程度の寸法を有する構造である。
誘電体層は、好ましくは少なくとも１つのポリマーを含む。これらは安価で処理が容易である。また、誘電体層として、酸化物または窒化物層を適用することが好ましい場合がある。表面コンフォーマルコーティングの場合、物理的または化学的気相成長（ＰＶＤおよびＣＶＤ）がこの目的に特に適している。
好ましい実施形態では、ポリマーは、例えば感光性成分の適切な混合物による光構造化可能ポリマーである。特に、フォトレジストである。
有利には、ポリマーの特性は、ＭＥＭＳ素子の機能性に適合させることができる。例えば、ＭＥＭＳ素子としてのＭＥＭＳトランスデューサの場合、ポリマーの比誘電率εｒをＭＥＭＳトランスデューサの高周波用途に適合させることが好ましい場合がある。例えば、εｒは、高周波電磁場を減衰させるように選択することができる。
このような誘電体による機能的コーティングは、従来技術のプロセスでは不可能であり、ＭＥＭＳ素子の電気的絶縁および機械的保護を提供する非常にコンパクトな保護層を有利に提供する。
好ましい実施形態では、ＭＥＭＳ素子は、光ＭＥＭＳトランスデューサ、音響ＭＥＭＳトランスデューサ、ＭＥＭＳセンサ、特にＭＥＭＳガスセンサおよび／またはＭＥＭＳフィルタの群から選択される。本発明者らは、提案されたパッケージングが、好ましくはポリマーによる誘電体コーティングによって、いくつかの異なるＭＥＭＳ素子の信頼できる保護を提供することができることを認識した。
一方では、気密で空間最適化された保護層は、表面コンフォーマルコーティングによって、例えばポリマーを用いたスプレープロセスによって極めて費用効果的に適用することができる。一方、例えば光構造化可能ポリマーを使用する表面コンフォーマルコーティングは、ＭＥＭＳ素子の相互作用領域における保護層の計画された開口部または凹部に関して高度の柔軟性を可能にする。
ＭＥＭＳ相互作用領域は、好ましくは、所望の方法で外部媒体と相互作用するＭＥＭＳ素子の機能的構成要素を意味する。音響ＭＥＭＳトランスデューサの場合、例えば、ＭＥＭＳ膜である。例えば、光ＭＥＭＳトランスデューサの場合、光エミッタである。
どちらの場合も、一方では、ＭＥＭＳ素子と環境との相互作用（音の発信または受信、光信号の送信または受信）を低減させる保護層がＭＥＭＳ素子の相互作用領域に直接適用されないが、他方では、感受性の高い電子部品の保護が保証されることが好ましい。本発明による方法は、好ましくはポリマーを適用することによって、表面形態のコーティングによって簡単かつ高効率な方法でこれを達成する。
好ましい実施形態では、ＭＥＭＳ素子は光ＭＥＭＳトランスデューサであり、ＭＥＭＳ相互作用領域は光エミッタおよび／または光レシーバを含む。
光エミッタは、例えば、面エミッタまたはＶＣＳＥＬ（垂直キャビティ面発光レーザ）またはＬＥＤを含むことができる。光レシーバは、例えば、フォトダイオードまたは画像センサである。
好ましい実施形態では、光エミッタは、変調可能なＭＥＭＳエミッタであってもよい。例えば、光エミッタの強度の変調は、静電アクチュエータ、圧電アクチュエータ、電磁アクチュエータ、および／または熱アクチュエータなどの開口構造およびＭＥＭＳアクチュエータを使用して達成することができる。
好ましい実施形態では、ＭＥＭＳ素子はＭＥＭＳ音響トランスデューサであり、ＭＥＭＳ相互作用領域はＭＥＭＳ膜を含む。
好ましい実施形態では、ＭＥＭＳトランスデューサは、ＭＥＭＳスピーカ、ＭＥＭＳマイクロフォン、および／またはＭＥＭＳ超音波トランスデューサである。好ましくは、ＭＥＭＳ膜は振動可能である。膜は、好ましくは、例えば、実質的に円形および／または多角形の構成の外周を有する薄い平面構造である。膜は、好ましくは、外周のうちの１つに沿って少なくとも部分的に振動可能である。
実質的に、ほぼ、約などの用語は、好ましくは±２０％未満、好ましくは±１０％未満、さらにより好ましくは±５％未満、特に±１％未満の許容範囲を記載する。実質的に、ほぼ、約などの指示は、言及された正確な値も常に開示し、含む。
ＭＥＭＳスピーカまたはＭＥＭＳマイクロフォンは、好ましくは、ＭＥＭＳ技術に基づいており、その音響発生または音響受信構造が少なくとも部分的にマイクロメートル範囲（１μｍ～１０００μｍ）の寸法を有するスピーカまたはマイクロフォンを指す。好ましくは、振動可能な膜は、幅、高さおよび／または厚さが１０００μｍ未満の範囲の寸法を有してもよい。
ＭＥＭＳトランスデューサという用語は、ＭＥＭＳマイクロフォンとＭＥＭＳスピーカの両方を指す。一般に、ＭＥＭＳトランスデューサは、流体の体積流と相互作用するためのトランスデューサを指し、ＭＥＭＳ技術に基づき、体積流と相互作用するための、または流体の圧力波を受信もしくは生成するための構造は、マイクロメートル範囲（１μｍ～１０００μｍ）の寸法を有する。流体は、気体流体ならびに液体流体であり得る。ＭＥＭＳトランスデューサの構造、特に振動可能な膜は、流体の圧力波を生成または受信するように設計されている。
例えば、ＭＥＭＳスピーカやＭＥＭＳマイクロフォンのように、音圧波であってもよい。しかしながら、ＭＥＭＳトランスデューサは、他の圧力波のためのアクチュエータまたはセンサとして等しく好適であり得る。したがって、ＭＥＭＳトランスデューサは、好ましくは、圧力波（例えば、音圧波としての音響信号）を電気信号に、またはその逆に変換する（電気信号を音響信号などの圧力波に変換する）デバイスである。
ＭＥＭＳトランスデューサは、好ましくは、例えば膜上または膜において圧電部品またはピエゾ抵抗部品によって振動が生成および／または読み出される振動可能な膜を有するＭＥＭＳデバイス（例えば、ＭＥＭＳチップ）を含む。
好ましい実施形態では、ＭＥＭＳトランスデューサは圧電ＭＥＭＳトランスデューサである。
同様に、膜の振動を生成および／または測定するための容量性方法が知られている。
好ましい実施形態では、ＭＥＭＳトランスデューサは容量性ＭＥＭＳトランスデューサである。
好ましい実施形態では、ＭＥＭＳトランスデューサはまた、超音波を送信および／または受信するのに適したＭＥＭＳ超音波トランスデューサであってもよい。
特に、これらは、容量性微小機械超音波トランスデューサ（ＣＭＵＴ）、圧電微小機械超音波トランスデューサ（ＰＭＵＴ）、または複合超音波トランスデューサ（圧電複合超音波トランスデューサ、ＰＣ－ＭＵＴ）である。
超音波は、１キロヘルツ（ｋＨｚ）、典型的には主に１６ｋＨｚの周波数をカバーする。小型超音波トランスデューサの用途には、例えば医学における撮像方法が含まれるが、他の対象物の測定においても撮像方法が含まれる。超音波密度測定、コンクリート、石膏およびセメントの強度測定、異なる粘度および表面特性の液体および固体媒体のレベル測定、または超音波顕微鏡の用途も考えられる。ここで、トランスデューサの膜（すなわち、ＭＥＭＳ相互作用領域の）は、測定される物体／液体と直接接触していることがしばしば望ましい。
誘電体保護層の表面コンフォーマルコーティングのための本発明による方法では、これは、保護機能を損なうことなく有利に達成することができる。代わりに、簡単な方法で、相互作用領域内の誘電体保護層を標的化された方法で除去することができるが、層は残りの構造と密接に接触したままである。特に、ＭＥＭＳマイクロフォンまたはＭＥＭＳスピーカなどの音響ＭＥＭＳトランスデューサに関して、このようにして音響挙動への影響を回避することができ、優れた検出または音響結果を達成することができる。
別の好ましい実施形態では、ＭＥＭＳ素子はＭＥＭＳガスセンサであり、ＭＥＭＳ相互作用領域はＭＥＭＳ膜および／またはＭＥＭＳ電気化学的検出領域を含む。
例えば、ＭＥＭＳセンサを備えた光音響分光器であってもよい。
光音響分光法では、ガス中の被検出分子の吸収スペクトルの周波数で強度変調赤外線を用いることが好ましい。この分子がビーム経路内に存在する場合、変調吸収が起こり、そのタイムスケールが放射線の変調周波数を反映する加熱および冷却プロセスをもたらす。加熱および冷却プロセスは、ガスの膨張および収縮をもたらし、変調周波数における音波を引き起こす。これらは、音響検出器または流量センサなどのセンサによって測定することができる。
好ましくは、音波のパワーは、吸収ガスの濃度に正比例する。したがって、光音響分光器は、好ましくは、少なくとも１つのエミッタ、検出器、およびセルを含む。ＭＥＭＳガスセンサにおいて、検出器は好ましくはＭＥＭＳセンサとして実装される。
例えば、ＭＥＭＳセンサは、容量性または光学的に読み取り可能な圧電、ピエゾ抵抗、および／または磁気ビーム、および／または容量性、圧電、ピエゾ抵抗、および／または光学マイクロフォンもしくは膜を含むことができる。
本発明に関して、光音響分光器のＭＥＭＳセンサは、好ましくは媒体と直接接触しているため、好ましくはそのＭＥＭＳ相互作用領域として理解することができる。
別の好ましい実施形態では、ＭＥＭＳ素子は、ＭＥＭＳフィルタ、好ましくはＭＥＭＳ周波数フィルタ、特にＳＡＷまたはＢＡＷフィルタであり、ＭＥＭＳ相互作用領域は、ＭＥＭＳフィルタ構造、特にＭＥＭＳ電極および／またはＭＥＭＳバルク領域を含む。
ＳＡＷフィルタは、好ましくは音響表面波フィルタ（同様にＡＯＷフィルタ）であり、特に電気信号用のバンドパスフィルタである。
これらは、好ましくは、異なる通過時間の信号の干渉に基づいており、好ましくは圧電効果を使用する。好ましくは、各圧電単結晶は、好ましくは相互作用領域を形成する一対の櫛形インターロック電極を含む。
ＢＡＷフィルタ（バルク音響波）は、好ましくは、バンドパス特性を有する同様の電子フィルタである。しかしながら、ＳＡＷフィルタとは対照的に、弾性波の伝播が起こる基板（バルク）を有することが好ましい。この基板またはバルク領域は、好ましくは、ＭＥＭＳ相互作用領域を形成する。
本発明の好ましい実施形態では、表面コンフォーマルコーティングは、誘電体コーティングプロセスによって実施され、コーティングプロセスは、スプレーコーティング、ミストコーティング、電気めっき、および／または蒸気コーティングからなる群から選択される。
スプレーコーティングは、好ましくは、誘電体および／または発泡体の微粒子／エアロゾルが形成されるように、誘電体が好ましくはスプレー前に加圧される（例えば、一般的な周囲圧力よりも高く、例えば大気圧の場合、好ましくは１バールを超える、より好ましくは２バールを超える、特に２～６バール）、誘電体層の２次元適用を指す。このようにして、例えば、噴霧方向に対して好ましくない角度にある表面を有する場合でも、すべての噴霧領域を覆う特に微細なコーティングを達成することができる。したがって、互いに対して傾斜した表面／領域であっても、好ましくは直接覆うことができる。しかしながら、既知の従来技術のようにフィルムを使用する場合、覆われていないボリュームを作り出すことなくそのような領域を直接覆うことは極めて困難である。これは、例えば、フィルムが連続的であり、張力下にあるという事実に起因する。
好ましくは、コーティングプロセスのために、液体誘電体は、環境と比較して高い圧力下で霧化され、表面上に適用される。
スプレーコーティングは、好ましくはスプレー塗料である。
特に誘電体層が気相および／または液相から堆積され得るポリマー、例えばテトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）および／またはパリレンを含む場合、スプレーコーティングおよび／または表面コンフォーマルコーティングは気相堆積であってもよい。このようにして、トランスデューサ構成要素上に特に密着または表面コンフォーマルコーティングを達成することができる。
ミストコーティングは、好ましくは、雰囲気（好ましくはガス）中に微細に分散された誘電体の微細な液滴によるコーティングを含む。ミストコーティングは、好ましくは、完全表面コンフォーマルコーティングを達成することを可能にする。
蒸気コーティングは、好ましくは、蒸気形態または気体形態の誘電体によって適用される。蒸気コーティングは、例えば、ＰＶＤ（物理蒸着）またはＣＶＤ（化学蒸着）を含むことができる。蒸着は、誘電体の完全な表面のコンフォーマルコーティングを有利に可能にする。
好ましい実施形態では、表面コンフォーマルコーティングは、物理蒸着（ＰＶＤ）または化学蒸着（ＣＶＤ）プロセスを使用して誘電体層を堆積させることによって適用される。
好ましい実施形態では、誘電体層は酸化物または窒化物層であり、これは好ましくは物理蒸着または化学蒸着（ＣＶＤ）によって堆積された。
酸化物または窒化物層は、例えば、金属もしくは半金属酸化物または金属もしくは半金属窒化物の層であってもよい。
好ましい実施形態では、誘電体層は、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素、二酸化チタン、および／または酸化タンタルを含む層である。電気めっきコーティングはまた、表面コンフォーマルコーティングに含まれてもよい。電気めっきは、好ましくは、基板（この場合はＭＥＭＳ素子）上のコーティングの電気化学的堆積を指す。
好ましい実施形態では、表面コンフォーマルコーティングは、少なくともいくつかの領域においてＭＥＭＳ素子を湿潤させるコーティングによって提供される。
濡れとは、完全に濡れていること、または実質的に完全に濡れていることを意味することが好ましい。完全湿潤とは、好ましくは、好ましくは液体形態で適用される誘電体が、平坦なディスクの形態で表面上に広がることを意味する。特に、巨視的な接触角はない。好ましくは、接触角が０のほぼ単分子膜である。
好ましくは、拡開パラメータＳは、基板の表面張力（ＧＳ）、液体の表面張力（ＧＬ）、および基板と液体との間の界面張力（ＧＳＬ）の間の差を記述する。好ましくは、これは、完全な濡れと部分的な濡れとを区別するために使用することができる。
Ｓ＝ＧＳ－ＧＬ－ＧＳＬ
Ｓ＞０の場合、誘電体は基板を完全に濡らす。Ｓ＜０の場合は、部分的な濡れを特徴とする。
好ましいとは、Ｓ＞０の完全に濡らすことを意味する。
好ましい実施形態では、誘電体、コーティング方法、および／またはＭＥＭＳ素子の表面は、湿潤コーティングのために（少なくとも部分的に）構成される。
所望の濡れを得るために、材料、誘電体の液滴サイズ、表面の粗さなどをどのように正確に選択しなければならないかは、当業者に知られている。関連する変数を計算するために、例えば、Ｈａｒｔｈ ｅｔ ａｌ．、２０１２による手法に従うことができる。
好ましい実施形態では、表面コンフォーマルコーティングは、少なくとも複数の領域でＭＥＭＳ素子をデウェットすることによって行われ、領域は好ましくはＭＥＭＳ相互作用領域を含む。
特に好ましくは、表面コンフォーマルコーティングは、少なくとも特定の領域においてＭＥＭＳ素子を湿潤させるコーティングによって実行され、湿潤コーティングがＭＥＭＳ相互作用領域に適用される。
脱水は、好ましくは、誘電体が表面上で収縮して実質的に球形の液滴を形成すること、および／または９０°を超える接触角を有することを意味する。表面をわずかに傾斜させると、液滴は、液体残留物、特に液体（誘電体）がビーズ状に剥がれることなく滑り落ちることが好ましい。好ましくは、誘電体は、表面に適用されたときに実質的に１８０°の接触角を有し、液滴は、実質的に一点のみで固体と接触する。これにより、コーティング後にＭＥＭＳ相互作用領域から誘電体を除去することが特に容易になる。
本発明の好ましい実施形態では、誘電体、コーティング方法、および／またはＭＥＭＳ素子の表面の領域、好ましくはＭＥＭＳ相互作用領域は、湿潤コーティングのために構成される。
好ましくは、湿潤コーティングの場合と同じ考慮事項が役割を果たす。誘電体の液滴サイズ、表面の粗さなどの選択に関して、当業者は、技術文献（とりわけ、Ｈａｒｔｈ ｅｔ ａｌ．、２０１２を参照されたい）の周知の手法によって導くことができる。
好ましい実施形態では、誘電体層および／または誘電体は、ポリマーまたはポリマーブレンドを含む。
ポリマーは、好ましくは、同一または類似の単位（いわゆるモノマー）で構成される鎖状または分枝状分子（高分子）からなる化学化合物を示す。
ポリマーの非限定的な例は、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリ（メチルメタクリレート－コ－メタクリル酸）（ＰＭＭＡ ｃｏ ＭＡ）、ポリ（α－メチルスチレン－コ－クロロメタクリル酸メチルエステル）（ＰＭＳ ｃｏ Ｃｌ－ＭＭＡ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリヒドロキシスチレン（ＰＳＯＨ）、ポリ（ヒドロキシスチレン－コ－メチルメタクリレート）（ＰＳＯＨ ｃｏ ＭＭＡ）、フェノール樹脂、特に好ましくはポリイミド（ＰＩ）またはパリレンである。
ポリマーは、その加工の容易さおよび形状適合コーティング能力のために誘電体コーティングに特に適している。
好ましい実施形態では、ＭＥＭＳ素子を誘電体層でコーティングするためのポリマーは、光構造化可能ポリマーまたは光構造化可能ポリマーブレンドである。光構造化可能とは、好ましくは、光、電子および／またはイオン放射によって構造化可能であることを意味する。
誘電体層は、ポリマーコーティングによって、好ましくは光構造化可能ポリマーまたは光構造化可能ポリマーブレンドによって、特に容易に形成することができる。光構造化可能ポリマーまたはポリマーブレンドは、好ましくは、続いて行われた照射に応じて特定の領域を溶解することによって構造を得るために、露光（電磁放射線の照射）によって改変することができるコーティングを指す。
ポリマーブレンドは、例えば、感光性成分の適切な混合物によって、光構造化可能に保つことができる。特に好ましくは、光構造化可能ポリマーまたは光構造化可能ポリマーブレンドはフォトレジストである。
これは、有利には、光学的方法を使用して、例えばＭＥＭＳ相互作用領域内の誘電体層のその後の除去を可能にする。誘電体層の領域特異的除去は、光構造化性ポリマーがそれに含まれ、リソグラフィ法が使用される場合に特に容易である。
本発明の好ましい実施形態では、ＭＥＭＳ素子の誘電体層による表面コンフォーマルコーティングは、フォトレジストによる表面コンフォーマルコーティングによって実施される。
フォトレジストおよびフォトレジスト組成物は当業者に周知であり、特にフォトリソグラフィに使用される。
フォトレジストを構造化することは、典型的には、マスクの潜像を記録するために適切なマスクを介して選択された光源にフォトレジストを露光することと、次いでフォトレジストの選択された領域を現像および除去することとを含む、いくつかのステップを含む。「ポジ型」フォトレジストでは、露光領域を変換して、領域を選択的に除去可能にし、一方、「ネガ型」フォトレジストでは、露光領域は安定化されるが、非露光領域は除去可能である。
ネガ型フォトレジストは、好ましくは、露光およびその後のベーク工程によって重合されて、その領域がフォトレジスト現像液に対して不溶性になるようにすることができる。したがって、現像の１つの後に、露光領域のみが残る。一方、未露光領域は、フォトレジスト現像液によって溶解される。
対照的に、ポジ型フォトレジストは、照射領域がフォトレジスト現像液に可溶になることを特徴とする。他方、フォトレジストの未露光領域は不溶性のままであり、したがって現像後も持続する。
ポジ型フォトレジストは、例えば、光活性成分（例えば、高分子ジアゾ化合物）および溶媒とともにポリマー樹脂（例えばノボラック）を含んでもよい。ノボラックは、好ましくは、メタナールとフェノールとの酸縮合によって得られる、ホルムアルデヒド－フェノール比が１：１未満のフェノール樹脂である。コーティング後に、好ましくは液体として、ポジ型フォトレジストをプリベークすることができる。このプロセス中、溶媒は好ましくは逃げ、フォトレジストは硬化する。フォトレジストが光、例えばＵＶ光に露光されると、光活性成分が照射領域でレジスト内の材料結合を破壊することによってレジストを構造化することができる。コーティングは、露出領域で可溶性になる。露光後に、これらの領域を適切なフォトレジスト現像液で洗い流し、フォトレジストの未露光部分を残す。フォトレジストマスクは、別のベーク（ハードベーク）によってさらに安定化することができる。
例えば、照射によって活性化され得るポリマー樹脂材料は、フォトレジストとして知られている。
ポリマー樹脂材料は、典型的には、水性塩基に可溶な１つまたは複数のポリマーを含有する（上記のＰＭＭＡまたはＰＩなどのポリマーを参照）。高分子樹脂の一例は、ノボラックである。
光構造化性を得るために、ナフトキノンジアジドまたはジアゾナフトキノン（ＤＮＱ）などの高分子ジアゾ化合物などの感光性成分をフォトレジストに添加することが好ましい。
フォトレジストは溶液として処理され、適切な溶媒は当業者に公知であり、例として、１－メトキシ－２－プロピルアセテート（ＰＭＡ）、乳酸エチル、ブチロラクトンエーテル、グリコールエーテル、芳香族炭化水素、ケトン、エステルおよび他の同様の溶媒を含み得る。
さらに、フォトレジストは、界面活性剤、塩基、酸形成剤または架橋剤などの成分をさらに含むことができる。特に、ネガ型レジストの構造化は、架橋剤を使用した露光領域の安定化に基づく。アゾ－ビス（イソブチロニトリル）（ＡＩＢＮ）またはジベンゾイルペルオキシド（ＤＢＤＯ）などのラジカル開始剤は、加熱または照射（好ましくは３００ｎｍ未満の短波光）によって反応性ラジカルを形成し、これは、引き起こされた連鎖反応の結果としてポリマーマトリックスの架橋を引き起こす。
これは、使用される有機フォトレジスト現像剤（例えば、ＭＩＢＫ現像剤）における溶解度の低下をもたらす。したがって、露光領域は現像後も残る。酸形成剤は、添加されたアミン成分（Ｃｙｍｅｌ）との反応による活性化後に架橋することができる。
好ましい実施形態では、フォトレジストは、所望の機能を付与するために、ポリマーおよび自由に選択された補助剤を含み得る。任意のアジュバントの例としては、光化学酸発生剤、熱酸発生剤、酸増強剤、光化学塩基発生剤、熱塩基発生剤、光分解性塩基、界面活性剤、有機溶媒、塩基停止剤、増感剤、および上記アジュバントの組み合わせが挙げられる。
そのようなフォトレジストは、従来技術において十分に知られている。しかしながら、本発明によれば、それらは、説明したように、ＭＥＭＳパッケージのための誘電体保護層としての表面コンフォーマルコーティングに有利に適していることが認識された。
好ましい実施形態では、誘電体層および／または誘電体は、ポリメチルメタクリレート、ポリイミド（ＰＩ）、ノボラック、ポリメチルグルタルイミド、気相および／または液相から堆積可能なポリマー、特にテトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）および／またはパリレンおよび／またはエポキシ樹脂、特にＳＵ－８を含む。
コーティングプロセスによって誘電体保護層を提供するためのポリマーの使用は、有利には、表面に対して特にコンフォーマルであり、すべての構成要素をぴったりとコーティングすることを可能にするコーティングを可能にする。例えば、噴霧堆積または気相堆積をここで使用することができる。
有利には、ＭＥＭＳ素子の最小構造でさえ、確実に気密に覆うことができる。例えば、従来のチップ設計の場合のボンディングワイヤの追加の保護を省略することができる。フリップチップ構成要素をアンダーフィルするためのさらなるプロセスも必要とされない。
さらに、ポリマーコーティングを使用して、誘電体層の機能性をＭＥＭＳ素子に合わせることができる。
例えば、ポリマーの比誘電率εｒをＭＥＭＳトランスデューサの高周波用途に適合させることが好ましい場合がある。ここで、εｒは高周波電磁場を確実に減衰させるように選択することが好ましい。
特にＭＥＭＳデバイスが微小光電気機械（ＭＯＥＭＳ）部品を含むかまたはそれからなる場合、例えば、高周波部品の誘電率の勾配を作成するために、または光学特性に関して誘電体層を最適化するために、異なるポリマーを互いの上に堆積させることも好ましい場合がある。
特にポリマーを使用する表面コンフォーマルコーティングプロセスによって、高機能で非常にコンパクトなＭＥＭＳパッケージを容易に提供することができ、それは同時に、ＭＥＭＳ素子、例えばＭＥＭＳトランスデューサの感応構造の完全な保護を提供する。
好ましい実施形態では、製造方法は、
少なくともいくつかの領域で導電層を誘電体層に適用するステップをさらに含む。
少なくとも特定の領域において、導電層を誘電体層に適用することは、結果として得られる層システムが実質的に密着し、ＭＥＭＳトランスデューサを短絡および静電放電から保護し、液体および／または空気に対してＭＥＭＳトランスデューサを密封するという利点を有する。機械的保護も改善されることが好ましい。
特に、導電層は、ＭＥＭＳ素子に機械的保護を提供し、パッケージの内部への空気、水分、液体、塵埃の侵入を防ぐ金属である。特に、金属コーティングは気密である。
誘電体層の上に導電層、好ましくは金属層を適用することによって、空気、水分および液体の浸透だけでなく外力にも耐えることができる機械的に安定した閉鎖を確実にすることも可能である。したがって、誘電体層上の金属層からなる層システムは、別個のカバーまたはハウジングを省くことができるように、特に効果的なハウジング機能を有する。有利には、層システムはまた、良好な音響シールを保証し、ＭＥＭＳスピーカまたはＭＥＭＳマイクロフォンとともに使用する場合、非常に良好な検出または音の結果をもたらす。
好ましい実施形態では、導電層は、金属、好ましくはアルミニウムおよび／または貴金属、好ましくは金、白金、イリジウム、パラジウム、オスミウム、銀、ロジウムおよび／またはルテニウムを含む。
導電層は、好ましくは適用または堆積される。導電層は、好ましくは金属層、特に好ましくは金属膜、特に金属薄膜である。
好ましい実施形態では、導電層は、コーティングプロセス、特にＰＶＤ、ＣＶＤおよび／またはスパッタリングプロセスによって適用される。
好ましくは、誘電体層は、誘電体層の外縁において重なる。このような外縁は、例えば、誘電体層が終端する基板の上側に位置する。そこでは、導電層は、好ましくは、すべての側面の縁部領域を覆い、基板上に延在する。このようなオーバーラップは、パッケージの不透過性を改善することができる。
このようにして製造された層システムは、非常にコンパクトで製造が簡単であるが、ＭＥＭＳ素子、例えばＭＥＭＳトランスデューサの完全な保護を提供する。表面コンフォーマルコーティング、例えばスプレーコーティングを使用して、すべての側面にぴったりとしたコーティングを達成することができ、これはパッケージ環境のコンパクトさおよび不透過性に寄与する。
このような密着はフィルムでは達成できない。さらに、膜とは対照的に、ＭＥＭＳ素子にも影響を及ぼし得る追加の高価なステップは必要ない。
有利には、導電層を誘電体層に直接適用することができる。層システムは、例えば、層の細かさ（測定可能な粗さ）および下地の構成要素との直接接触によって、フィルムパッケージから視覚的に明確に区別することができる。また、フィルムベースのパッケージとは対照的に、スプレーコーティングは、ワイヤボンドを破壊する可能性があるワイヤボンドに大きな力を及ぼすことなく、スプレー層がワイヤボンドを有利に単に覆うので、ワイヤボンドを覆うことも可能にする。
好ましい実施形態では、ＭＥＭＳ素子は、ＭＥＭＳデバイスおよびプロセッサ、好ましくは基板上の集積回路、および／またはＭＥＭＳデバイスとプロセッサ、好ましくは集積回路との間の電気的接続を含む。ここで、誘電体層ならびに任意選択的に導電層（好ましくは金属層）が、ＭＥＭＳ素子およびプロセッサ、ならびに／またはＭＥＭＳデバイスとプロセッサとの間の電気的接続の上に延在することが特に好ましい。したがって、層システムは、好ましくは、敏感な微小機械部品および電子部品またはプロセッサの両方の完全な保護を同時に達成することができる。プロセッサおよびＭＥＭＳデバイスを囲んで保護する別個のハウジングは必要ではない。
本発明の目的のために、プロセッサという用語は、好ましくは、データまたは電気信号を送信、受信、および処理することができる論理回路を指す。好ましいプロセッサは、限定はしないが、集積回路（ＩＣ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プログラマブルロジックコントローラ、および／または他の電子回路、好ましくはプログラマブル回路を含む。
例えば、基板は、シリコン、単結晶シリコン、ポリシリコン、二酸化シリコン、炭化シリコン、シリコンゲルマニウム、窒化シリコン、窒化物、ゲルマニウム、炭素、ヒ化ガリウム、窒化ガリウム、および／またはリン化インジウムを含む群から選択されてもよい。
好ましい実施形態では、ＭＥＭＳ素子および／またはプロセッサはフリップチップ設計で実装され、好ましくは、電気的接続は基板、特に基板内の導電性トレースを介して行われる。
表面コンフォーマルコーティングは、好ましくは、少なくとも特定の領域においてそれ自体と基板との間にＭＥＭＳ素子を封入し、したがって、ＭＥＭＳ素子は好ましくは誘電体コーティングによって電気的に絶縁および／または化学的に保護されるが、好ましくは同時に、ＭＥＭＳ素子（ＭＥＭＳ素子の下）と基板との間のギャップは、高いεｒを有する誘電体で充填されないように適用することができる。これは、高周波用途に特に有利であり得る。
本発明の好ましい実施形態では、ＭＥＭＳ素子および／またはプロセッサ、好ましくは集積回路は、フリップチップ設計では実装されず、好ましくは、電気的接続は、少なくとも１つのワイヤボンドを介して行われる。
また、フィルムベースのパッケージとは異なり、ポリマーを用いたスプレーコーティングなどの表面コンフォーマルコーティングもまた、ワイヤボンドを覆うことを可能にし、なぜなら、コーティングは、ワイヤボンドを破壊する可能性のあるワイヤボンドに大きな力を及ぼすことなく、ワイヤボンドの上に直接置かれることが有利であるからである。
一方、張力をかけられたフィルムは、ワイヤボンドを破壊することが多く、その結果、このタイプのパッケージは、一般に、フリップチップパッケージにのみ使用することができる。一方、本明細書に記載のプロセスによって作成されたパッケージは、パッケージ構造に大きな張力をかけることなく形状嵌合される。これは、ワイヤボンドが使用される場合に、本明細書に記載のパッケージを他のパッケージと区別することができる別の方法である。例えば、ワイヤボンドは、層システムによって囲まれて保護されているが、外部から依然として見える。一般に、これらのパッケージでは、ＭＥＭＳ素子の構造もパッケージ層を介して外部から視認可能である。
本発明の好ましい実施形態では、製造方法は、
ＭＥＭＳ相互作用領域を含むＭＥＭＳ素子を基板上に設けるステップと、
ＭＥＭＳ素子が誘電体層と基板との間に完全に封入されるように、表面コンフォーマルコーティング、特にＭＥＭＳ素子のスプレーコーティングをするステップと、
好ましくは、誘電体層上の少なくともいくつかの領域に導電層を適用するステップであって、好ましくは誘電体層とともに層システムを形成する、ステップと、
を含む。
任意選択的に、少なくともいくつかの領域において相互作用領域の上方の誘電体層および／または層システムを除去することによって、相互作用領域の上方に開口部を配置するステップ。
本発明の好ましい実施形態では、誘電体層、ＭＥＭＳ素子の層システム、および／またはＭＥＭＳ相互作用領域の配置は、誘電体層または層システムの除去後に、導電性領域がパッケージ環境と直接接触しないようなものである。特に、これらは空気および／または液体に対してシールされる。
特定の領域内の誘電体層および／または誘電体層および導電層を含む層システムを除去することによって、相互作用領域と所望の媒体との、特にパッケージ環境との相互作用を改善することができる。
例えば、音響ＭＥＭＳトランスデューサの場合、ＭＥＭＳ相互作用領域は、パッケージ環境と相互作用して音圧波をピックアップまたは生成するＭＥＭＳ膜である。
光ＭＥＭＳトランスデューサの場合、ＭＥＭＳ相互作用領域は、例えば、電磁放射を放射または受信することによってパッケージ環境と相互作用する光エミッタまたはレシーバであってもよい。
両方の場合において、第１に、ＭＥＭＳ素子の相互作用領域において直接、誘電体層または導電層がＭＥＭＳ素子と環境（音の発信、光信号）との相互作用を低減しないことが好ましい。
例えば光構造化可能ポリマーを使用して、いくつかの領域において層システムおよび／または誘電体層を除去することによって、その機能領域におけるＭＥＭＳ素子の妨げられない相互作用を達成することができる一方で、電子システム全体の保護を確実に保証することができる。
ＭＥＭＳ素子は、好ましくは、ＭＥＭＳトランスデューサ用のＭＥＭＳ膜を有するＭＥＭＳデバイスを含む。このようにして製造されたＭＥＭＳパッケージは、好ましくはＭＥＭＳトランスデューサパッケージとも呼ばれ得る。好ましいＭＥＭＳトランスデューサは、音響ＭＥＭＳトランスデューサ、特にＰＭＵＴ、ＣＭＵＴおよび／またはＰＣ－ＭＵＴである。
好ましくは、層システムは、ＭＥＭＳ素子のコーティングされた構成要素（例えば、ＭＥＭＳデバイス、集積回路、および好ましくは電気的相互接続（特にワイヤボンド））に対する表面コンフォーマル層システムである。
スプレーコーティングは、好ましくは、ＭＥＭＳ素子が誘電体層と基板との間に完全に封入されるように行われる。特に、ＭＥＭＳ素子の導電性および／または電気的機能領域は、特に短絡が回避されるように、パッケージ環境に曝されるべきではない。すべての電気または導電性構成要素は、好ましくは覆われるものとする。
特に、プロセッサ、好ましくは集積回路（ＩＣ）、露出した電線、およびＭＥＭＳ素子の電気機能または導電領域が覆われるべきである。そのような誘電体層は、有利には、後続の導電層のためのベースを提供する。誘電体層は、導電層がＭＥＭＳ素子上で短絡を引き起こすことを防止する。次に、導電層自体がＭＥＭＳ素子の電気的遮蔽を提供する。さらに、導電層は、例えば金属によって形成される場合、追加の機械的保護を提供し、空気、水分、液体、塵埃がパッケージの内部に入るのを防ぐことができる。
したがって、層システムは、機械的保護に加えて、水蒸気、ダストなどの潜在的に損傷を与える外部の影響の透過を防止する特に信頼性の高いバリアを表す。
導電層は、好ましくは、少なくとも特定の領域において誘電体層に適用される。好ましくは、導電層は、誘電体層を完全に覆う。しかしながら、導電層は、後で音響ポートが形成される領域が既に陥凹しているように、適用中に既に予め構造化することができる。その後に、誘電体層のみを除去すればよい。誘電体層の除去は、それが光構造化可能ポリマーを含み、リソグラフィプロセスが使用される場合に特に容易である。
例えば、導電層（例えば、金属層）は、シャドウマスクを用いて事前に構造化することができ、（例えば、音響開口部を形成するために）その後のリソグラフィのためのハードマスクとして使用することが好ましい。
誘電体層の上の少なくともいくつかの領域に導電層を適用することは、結果として得られる層システムが実質的に密着し、ＭＥＭＳ素子を短絡および静電放電から保護し、液体および／または空気に対してＭＥＭＳ素子を密封することを有利に意味する。実質的に密接な嵌合は、好ましくは、コーティングの大部分が直接接触しているが、角領域またはワイヤボンドの下などのいくつかの領域の構成要素によって充填されていないボリュームを含むことを意味する。スプレーコーティングが気相堆積である場合、少なくとも誘電体層、好ましくは両方の層は、完全に密着しているか、または表面がコンフォーマルである。
有利には、スプレー／または気相堆積は、構成要素の形状適合コーティングを可能にする。フリップチップ構成要素をアンダーフィルするためのさらなるプロセスおよび例えばボンディングワイヤの追加の保護は必要とされない。
本発明の好ましい実施形態では、層システムまたは誘電体層の除去は、リソグラフィプロセスによって、特に光構造化可能ポリマーの適切な露光によって誘電体層を事前構造化することによって行われる。
好ましくは、フォトリソグラフィ、電子ビームリソグラフィおよび／またはイオンビームリソグラフィを行うことができる。
好ましくは、このような除去は層ごとに行われる。特に誘電体層の場合、このプロセスは、光構造化可能ポリマーが含まれる場合に単純化することができる。
エッチングプロセスは、例えば、ドライエッチングまたは湿式化学エッチングによって行うことができる。
そのようなプロセスは、実施するのが特に容易であり、迅速であり、費用効果が高い。
本発明のさらに好ましい実施形態では、層システムの除去は、リフトオフプロセスによって行われ、特に、誘電体層の事前構造化は、光構造化可能ポリマーの適切な露光によって行われる。特に、リフトオフ法は、音響ポートの領域内の層システム全体を除去するために使用される。例えば、リフトオフコーティング層（特に誘電体層）が除去される位置で他の領域よりも十分に厚いかまたは厚い場合、１つのリフトオフステップで金属層とポリマー層の両方を除去できるように層を事前構造化することが可能である。
好ましい実施形態では、誘電体層の厚さは１０ｎｍ～１ｍｍである。１０ｎｍ～１００ｎｍ、１００ｎｍ～２００ｎｍ、２００ｎｍ～５００ｎｍ、５００ｎｍ～１μｍ、１μｍ～５μｍ、５μｍ～１０μｍ、１０μｍ～５０μｍ、５０μｍ～１００μｍ、１００μｍ～５００μｍ、さらには５００μｍ～１ｍｍなど、上述の範囲からの中間範囲も好ましい場合がある。当業者は、上述の範囲限界を組み合わせて、１００ｎｍ～１μｍ、５００ｎｍ～５μｍ、または２００ｎｍ～１０μｍなどの他の好ましい範囲を得ることもできることを認識するであろう。
好ましい実施形態では、導電層の厚さは１０ｎｍ～２０μｍである。１０ｎｍ～１００ｎｍ、１００ｎｍ～２００ｎｍ、２００ｎｍ～５００ｎｍ、５００ｎｍ～１μｍ、１μｍ～５μｍ、５μｍ～１０μｍ、さらには１０μｍ～２０μｍなど、上述の範囲の中間範囲も好ましい場合がある。当業者は、上述の範囲限界を組み合わせて、２００ｎｍ～１μｍ、１００ｎｍ～５μｍ、または５００ｎｍ～１０μｍなどの他の好ましい範囲を得ることもできることを認識するであろう。
誘電体および導電層の好ましい厚さは、コンパクトな設計および高い機能性を維持しながら、ＭＥＭＳ素子の優れた保護をもたらす。
好ましい実施形態では、本発明は、ＭＥＭＳトランスデューサを保護するための層システムを有するＭＥＭＳトランスデューサパッケージのための製造方法に関し、製造方法は、
基板上にＭＥＭＳ膜を含むＭＥＭＳデバイスを設けるステップと、
ＭＥＭＳデバイスへの電気的接続を有する集積回路を基板上に設けるステップと、
ＭＥＭＳデバイス、集積回路、および電気的相互接続が誘電体層と基板との間に完全に封入されるように、ＭＥＭＳデバイス、集積回路、および好ましくは誘電体層との電気的相互接続のスプレーコーティングをするステップと、
少なくともいくつかの領域で導電層を誘電体層に適用するステップと、
を含む。
ＭＥＭＳ膜を有するＭＥＭＳデバイス、ならびに電気的接続を含む基板上の集積回路は、好ましくはＭＥＭＳトランスデューサを含む。特に、ＭＥＭＳトランスデューサは、ＰＭＵＴ、ＣＭＵＴまたはＰＣ－ＭＵＴである。好ましくは、電気的接続は少なくとも１つのワイヤボンドである。
ＭＥＭＳパッケージの好ましい実施形態および記載された利点は、同様に、特に好ましいＭＥＭＳトランスデューサパッケージに適用可能である。
誘電体層および導電層を含む製造された層システムは、極めてコンパクトで製造が容易であり、ＭＥＭＳトランスデューサの完全な保護を提供する。特に有利には、ＭＥＭＳトランスデューサの音響特性は、プロセスにおいて低下しない。
本発明の好ましい実施形態では、ＭＥＭＳトランスデューサのバックボリュームが基板とＭＥＭＳ膜との間に配置され、
少なくとも特定の領域内で膜の上方の層または層システムを除去することによって、膜の上方に音響ポートを配置するステップが含まれる。
除去は、例えば、層の物理的処理によるエッチングプロセスによって実施することができる。
導電層が既にこの領域に最初に適用されていない場合、誘電体層のみを除去しなければならない。そうでなければ、誘電層および導電層の両方を除去しなければならない。特に、これは、ＭＥＭＳトランスデューサの音響特性を維持するために、少なくともいくつかの領域では膜がその後覆われないように、または少なくともいくつかの領域では膜と音響媒体との間に直接接触があるように行われる。層システムはＭＥＭＳトランスデューサ上に直接面一にあるため、膜と音響媒体との間の直接接触は、音響媒体がＭＥＭＳトランスデューサの他の領域に到達することなく確立され得る。したがって、音響特性を維持しながら、水分および液体からの包括的な保護を達成することができる。音響ポートおよび膜のフラッシュシールはまた、ＭＥＭＳトランスデューサの音響特性を改善する。
この工程は、スプレーコーティングと導電層の適用との間に実施されることが特に好ましい。次いで、スプレーコーティングは、例えばリソグラフィプロセスによって除去することができる。導電層、特に金属層が、誘電体層が除去されるまで適用されない場合、導電層が、ＭＥＭＳデバイスと同一平面にある音響開口部の縁部領域をシールすることを保証することができ、これは、パッケージが、この時点で、特にガス（特に空気）、水分および／または液体に対して不透過性であることを保証することができることを意味する。
特に、ＣＭＵＴは、好ましくは２つのＭＥＭＳ膜を含む。層システムに音響ポートを有するこの実施形態では、下部膜がパッケージ環境に対して気密であれば有利に十分であり得る。
本発明の好ましい実施形態では、誘電体層、層システム、ＭＥＭＳデバイスおよび／またはＭＥＭＳ膜の配置は、層または層システムの除去後に導電性領域がパッケージ環境と直接接触しないようなものである。特に、これらは空気および／または液体に対してシールされる。
本発明のさらに好ましい実施形態では、容量性ＭＥＭＳトランスデューサ、特に容量性微小機械超音波トランスデューサの電極は、バックボリューム内に配置されるか、またはバックボリュームに面して配置される。例えば、それらは、バックボリューム内またはバックボリュームに面する膜の側面に配置される。このようにして、水分および液体によって引き起こされる短絡または汚染を回避することができる。
好ましい実施形態では、ＭＥＭＳ相互作用領域は、好ましくは剥離プロセスによって、特に犠牲層を除去することによって、誘電体層または層システムが堆積または除去された後にのみ移動状態に置かれてもよい。
特に、これにより、パッケージング方法のステップが、機械的に敏感で微細に構造化されたＭＥＭＳ相互作用領域の機能性に悪影響を及ぼさないことが保証される。代わりに、ＭＥＭＳ相互作用領域の好ましい解放プロセスは、最後のプロセスステップの１つとして、誘電体層または層システムの適用、および必要に応じてＭＥＭＳ相互作用領域内の標的除去の後にのみ行われる。
機械的に敏感で微細構造化されたＭＥＭＳ相互作用領域の例は、ＭＥＭＳ素子としてのＭＥＭＳトランスデューサの場合のＭＥＭＳ膜である。
好ましい実施形態では、ＭＥＭＳ膜は、好ましくは剥離プロセスによって、特に犠牲層を除去することによって、層または層システムが適用または除去された後にのみ振動状態になる。
ＭＥＭＳ膜は、ＭＥＭＳトランスデューサの重要な構成要素である。同時に、そのような膜は、所望の音響特性を達成するために、特に微細に構造化され、高感度である。したがって、音響ポートのための層システムの適用または層もしくは層システムを除去するプロセスは、膜に影響を及ぼすか、または破壊さえする可能性がある。
このため、膜は、好ましくは、後に、特に、例えば膜と他のトランスデューサ構成要素との間に存在し、したがって膜をブロックおよび保護する、この目的のために意図された適切に構造化された犠牲層を除去することによってのみ振動状態にされる。これは、例えば、エッチングプロセス、好ましくはパッケージから犠牲層の余分な材料を除去することによって行うことができる。好ましくは、犠牲層は、フロントボリュームに向かって膜の反対側に配置することができる。次いで、音響ポートを介して材料を除去することが可能である。犠牲層がバックボリューム内に存在する場合、材料は、好適な小さなチャネルまたは開口部を通して除去されることが好ましい。これらは、好ましくは後で閉じることができる。
そのような剥離は、ＣＭＵＴ、ＰＭＵＴおよびＰＣ－ＭＵＴに特に関連する。利点は、他のＭＥＭＳ素子にも等しく伝達される。
別の態様において、本発明は、記載された製造方法によって製造可能または製造されるＭＥＭＳパッケージに関する。
特に、本発明は、
基板と、
ＭＥＭＳ相互作用領域を含む基板上に配置されたＭＥＭＳ素子と、
誘電体コーティングプロセスによるＭＥＭＳ素子の表面コンフォーマルコーティングによって製造された、ＭＥＭＳ素子を保護するための誘電体層と、
を含むＭＥＭＳパッケージに関する。
当業者は、ＭＥＭＳパッケージのための記載された製造方法の好ましい実施形態の技術的特徴、定義および利点が、得られたＭＥＭＳパッケージに等しく適用され、逆もまた同様であることを認識する。
説明したように、特に好ましいのは、本発明のパッケージング方法のＭＥＭＳトランスデューサへの適用である。
好ましい実施形態では、したがって、本発明はまた、ＭＥＭＳトランスデューサパッケージを含むＭＥＭＳパッケージに関し、ＭＥＭＳトランスデューサパッケージは、
基板と、
ＭＥＭＳ膜を含む基板上に配置されたＭＥＭＳデバイスであって、ＭＥＭＳトランスデューサのバックボリュームが、好ましくは、基板とＭＥＭＳ膜との間に配置される、ＭＥＭＳデバイスと、
ＭＥＭＳデバイスへの電気的接続を有する、基板上に配置されたプロセッサ、好ましくは集積回路と、
ＭＥＭＳトランスデューサを保護するための層システムであって、
ａ．ＭＥＭＳデバイス、プロセッサ、好ましくは集積回路、および電気的相互接続が誘電体層と基板との間に完全に包含されるように、ＭＥＭＳデバイス、プロセッサ、および好ましくは誘電体層、特に光構造化可能ポリマーとの電気的相互接続の表面コンフォーマルコーティング、好ましくはスプレーコーティングをするステップと、
ｂ．誘電体層上の少なくとも複数の領域に導電層を適用するステップと、
ｃ．特にリソグラフィおよび／またはリフトオフプロセスによって、いくつかの領域で膜の上方の誘電体層または層システムを除去することによって、ＭＥＭＳ膜の上方に音響ポートを任意選択的に配置するステップと、によって生成される、層システムと、
を含む。
好ましくは、層システム、ＭＥＭＳデバイスおよび／またはＭＥＭＳ膜の配置は、誘電体層または層システムの除去後に、導電性領域がパッケージ環境と直接接触せず、ならびに／あるいはＭＥＭＳトランスデューサのバックボリュームおよび導電性領域が空気および／または液体からシールされ、ＭＥＭＳトランスデューサのバックボリュームが基板とＭＥＭＳ膜との間に配置され、ＭＥＭＳトランスデューサパッケージが膜の上方に音響ポートを有するようなものであってもよい。
本発明を、さらなる図および実施例を参照して以下に説明する。実施例および図は、本発明の好ましい実施形態を限定することなく説明するのに役立つ。
図１～図４は、一例としてＭＥＭＳトランスデューサパッケージ１４を使用するＭＥＭＳパッケージの製造方法の好ましい実施形態を示す。
図１は、完成したパッケージ１４のないＭＥＭＳトランスデューサ１を示す。ＭＥＭＳ膜３を有するＭＥＭＳデバイス２（ＭＥＭＳデバイスとも呼ばれる）が基板４上に存在する。同様に、ＩＣ５（ここではＡＳＩＣの形態）が基板４上に配置される。ＭＥＭＳデバイス２およびＩＣ５は、ここではワイヤボンド６を介して電気的に接続されている。 図２は、ＭＥＭＳトランスデューサ１を保護するためのコーティングシステム１６の適用を概略的に示す。まず、表面コンフォーマルコーティング（例えば、スプレーコーティング）７に誘電体が適用され、これは基板上に存在するすべての構成要素を誘電体層８で被覆する。したがって、この層は、これらの構成要素、すなわちここではＭＥＭＳデバイス２、ＩＣ５、およびそれ自体と基板４との間のワイヤボンド６を囲み、実質的に密着している。次に、導電層９が誘電体層８に適用され、誘電体層８は誘電体層８の外縁領域も覆い、良好なシールを得るためにコーティングの外縁で基板４と面一であることが好ましい。 図３は、ＭＥＭＳトランスデューサ１をパッケージ環境１７から分離し、したがってそれを保護するＭＥＭＳトランスデューサパッケージ１４を示す。ＭＥＭＳデバイス２は、バックボリューム１３が膜３と基板４との間に位置するように配置される。したがって、音響ポート１１が膜の上方の層システム１６に導入され、ここでは、例えばリソグラフィプロセスによって両方の層８、９が膜３の上方で除去される。膜３は、ここでは未剥離膜として存在し、犠牲層１２によってしばらくの間保護される。 図４では、犠牲層１２を除去することによって、剥離膜１５を製造した。 図５は、好ましくは完全表面コンフォーマルであるパッケージを示し、完全表面コンフォーマルコーティングシステム１８は、ポリマー（例えばパリレン）の気相堆積によって製造される。これは、このようにして製造された層システムがどのように密着しているかを示し、ワイヤボンド６の構造さえもパッケージ１４内にコーティング後に保持される。
１ ＭＥＭＳ素子、例えばＭＥＭＳトランスデューサ
２ ＭＥＭＳデバイス
３ ＭＥＭＳ相互作用領域、例えばＭＥＭＳ膜
４ 基板
５ プロセッサ、好ましくは集積回路（ＩＣ）
６ 電気的接続、好ましくはワイヤボンド
７ 表面コンフォーマルコーティング（例えば、スプレーコーティング）
８ 誘電体層
９ 導電層
１０ コーティングの外縁
１１ ＭＥＭＳ相互作用領域の前方の開口部、好ましくは音響ポート
１２ 非剥離相互作用領域、例えば非露出膜の犠牲層
１３ バックボリューム
１４ ＭＥＭＳパッケージ、例えばＭＥＭＳトランスデューサパッケージ
１５ 剥離されたＭＥＭＳ相互作用領域、例えば剥離されたＭＥＭＳ膜
１６ 層システム
１７ パッケージ環境
１８ 表面コンフォーマル層システム
文献
Ａｌｆｏｎｓ Ｄｅｈｅ，Ｍａｒｔｉｎ Ｗｕｒｚｅｒ，Ｍａｒｃ Ｆｕｌｄｎｅｒ ａｎｄ Ｕｌｒｉｃｈ Ｋｒｕｍｂｅｉｎ，Ｔｈｅ Ｉｎｆｉｎｅｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ ＭＥＭＳ Ｍｉｃｒｏｐｈｏｎｅ，ＡＭＡ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅｓ ２０１３－ＳＥＮＳＯＲ ２０１３，ＯＰＴＯ ２０１３，ＩＲＳ ２ ２０１３．
Ｇｒｅｇｏｒ Ｆｅｉｅｒｔａｇ，Ｗｏｌｆｇａｎｇ Ｐａｈｌ，Ｍａｔｔｈｉａｓ Ｗｉｎｔｅｒ，Ａｎｔｏｎ Ｌｅｉｄｌ，Ｓｔｅｆａｎ Ｓｅｉｔｚ，Ｃｈｒｉｓｔｉａｎ Ｓｉｅｇｅｌ，Ａｎｄｒｅａｓ Ｂｅｅｒ，Ｆｌｉｐ ｃｈｉｐ ＭＥＭＳ ｍｉｃｒｏｐｈｏｎｅ ｐａｃｋａｇｅ ｗｉｔｈ ｌａｒｇｅ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｖｏｌｕｍｅ，Ｐｒｏｃ．Ｅｕｒｏｓｅｎｓｏｒｓ ＸＸＩＶ，Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ ５－８，２０１０，Ｌｉｎｚ，Ａｕｓｔｒｉａ．
Ｍ．Ｈａｒｔｈ，Ｄ．Ｗ．Ｓｃｈｕｂｅｒｔ，Ｓｉｍｐｌｅ Ａｐｐｒｏａｃｈ ｆｏｒ Ｓｐｒｅａｄｉｎｇ Ｄｙｎａｍｉｃｓ ｏｆ Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ Ｆｌｕｉｄｓ．Ｉｎ：Ｍａｃｒｏｍｏｌ．Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．２１３，ｎｏ．６，Ｍａｒｃｈ ２０１２，ｐｐ．６５４－６６５．

Claims (15)

  1. ＭＥＭＳデバイス（１）を保護するための少なくとも１つの層を有するＭＥＭＳパッケージ（１４）の製造方法であって、
    基板（４）上に少なくとも１つのＭＥＭＳ相互作用領域（３）を含むＭＥＭＳデバイス（１）を設けるステップと、
    誘電体層（８）により前記ＭＥＭＳデバイス（１）の表面コンフォーマルコーティングをするステップと、
    を含む製造方法。
  2. 前記ＭＥＭＳ素子（１）が、音響ＭＥＭＳトランスデューサ、光ＭＥＭＳトランスデューサ、ＭＥＭＳセンサ、特にＭＥＭＳガスセンサおよび／またはＭＥＭＳフィルタの群から選択される
    ことを特徴とする、
    請求項１に記載の製造方法。
  3. 前記表面コンフォーマルコーティングが、スプレーコーティング、ミストコーティング、蒸気コーティングおよび／または電気めっきの群から選択される誘電体によるコーティングプロセスによって実施される
    ことを特徴とする、
    請求項１または２に記載の製造方法。
  4. 前記表面コンフォーマルコーティングが、前記ＭＥＭＳ素子（１）を少なくとも複数の領域において湿潤させるコーティングによって実施され、湿潤コーティングが前記ＭＥＭＳ相互作用領域（３）において実施されることが好ましい場合がある
    ことを特徴とする、
    請求項１～３のいずれか一項に記載の製造方法。
  5. 前記誘電体層および／または前記誘電体（８）が、ポリマー、好ましくは光構造化可能ポリマー、ポリメチルメタクリレート、ポリイミド、ノボラック、ポリメチルグルタルイミド、気相および／または液相から堆積可能なポリマー、特にテトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）、パリレンおよび／またはエポキシ樹脂、特にＳＵ－８を含む
    ことを特徴とする、
    請求項１～４のいずれか一項に記載の製造方法。
  6. 前記製造方法が、
    前記誘電体層（８）上の少なくとも複数の領域に導電層（９）を適用するステップをさらに含む
    ことを特徴とする、
    請求項１～５のいずれか一項に記載の製造方法。
  7. 前記導電層（９）が、金属、好ましくはアルミニウムおよび／または貴金属、好ましくは金、白金、イリジウム、パラジウム、オスミウム、銀、ロジウムおよび／またはルテニウムを含み、ならびに／あるいは
    前記導電層（９）が、コーティングプロセス、特にＰＶＤ、ＣＶＤおよび／またはスパッタリングプロセスによって適用される
    ことを特徴とする、
    請求項６に記載の製造方法。
  8. 前記ＭＥＭＳ素子（１）が、前記基板（４）上にＭＥＭＳデバイス（２）およびプロセッサ（５）を含み、前記ＭＥＭＳデバイス（２）と前記プロセッサ（５）との間に電気的接続（６）が存在し、
    前記ＭＥＭＳ素子（１）および／または前記プロセッサ（５）がフリップチップ設計で実装され、好ましくは前記電気的接続（６）が前記基板（４）を介して行われ、ならびに／あるいは
    前記ＭＥＭＳ素子（１）および／または前記プロセッサ（５）が、フリップチップ設計ではなく従来の設計で存在し、好ましくは、前記電気的接続（６）が、少なくとも１つのワイヤボンドを介して行われる
    ことを特徴とする、
    請求項１～７のいずれか一項に記載の製造方法。
  9. 前記基板（４）上にＭＥＭＳ相互作用領域（３）を含む前記ＭＥＭＳ素子（１）を設けるステップと、
    前記ＭＥＭＳ素子（１）が前記誘電体層（８）と前記基板（４）との間に完全に封入されるように、表面コンフォーマルコーティング、特に前記ＭＥＭＳ素子（１）のスプレーコーティング（７）をするステップと、
    好ましくは、導電層（９）を少なくとも複数の領域内で前記誘電体層（８）上に適用するステップであって、前記導電層（９）が前記誘電体層（８）とともに層システム（１６）を形成する、ステップと、
    前記ＭＥＭＳ相互作用領域（３）の上方の少なくともいくつかの領域内で前記誘電体層（８）および／または前記層システム（１６）を除去することによって、前記ＭＥＭＳ相互作用領域（３）の上方に開口部（１１）を任意選択的に配置するステップと、
    を含む、
    前記ＭＥＭＳ素子（１）を保護するための好ましくは前記層システム（１６）を有するＭＥＭＳパッケージ（１４）のための請求項１～８のいずれか一項に記載の製造方法。
  10. 前記誘電体層（８）の除去が、リソグラフィプロセスまたはリフトオフによって行われ、好ましくは、前記誘電体層（８）が、光構造化可能ポリマーによって形成され、前記誘電体層（８）の事前構造化が、前記光構造化可能ポリマーの光への対応する露光によって行われる
    ことを特徴とする、
    請求項１～９のいずれか一項に記載の製造方法。
  11. 前記誘電体層（８）の層厚が、１０ｎｍと１ｍｍとの間であり
    および／または
    前記導電層（９）の層厚が１０ｎｍと２０μｍとの間である
    ことを特徴とする、
    請求項１～１０のいずれか一項に記載の製造方法。
  12. 前記ＭＥＭＳ素子（１）が光ＭＥＭＳトランスデューサであり、前記ＭＥＭＳ相互作用領域（３）が光エミッタおよび／または光レシーバを含み、
    前記ＭＥＭＳ素子（１）が音響ＭＥＭＳトランスデューサであり、前記ＭＥＭＳ相互作用領域（３）がＭＥＭＳ膜を含み、
    前記ＭＥＭＳ素子（１）がＭＥＭＳガスセンサであり、前記ＭＥＭＳ相互作用領域（３）がＭＥＭＳ膜および／または電気化学的ＭＥＭＳセンサ領域を含み、
    前記ＭＥＭＳ素子（１）が、ＭＥＭＳフィルタ、好ましくはＭＥＭＳ周波数フィルタ、特にＳＡＷまたはＢＡＷフィルタであり、前記ＭＥＭＳ相互作用領域（３）が、ＭＥＭＳフィルタ構造、特にＭＥＭＳ電極および／またはＭＥＭＳバルク領域を含む
    ことを特徴とする、
    請求項１～１１のいずれか一項に記載の製造方法。
  13. 前記ＭＥＭＳ素子（１）がＭＥＭＳ音響トランスデューサであり、ＭＥＭＳデバイスおよびプロセッサ（５）を含み、前記製造方法が、
    基板（４）上にＭＥＭＳ膜（３）を含む前記ＭＥＭＳデバイス（２）を設けるステップと、
    前記ＭＥＭＳデバイス（２）への電気的接続（６）を有する前記プロセッサ（５）を前記基板（４）上に設けるステップと、
    前記ＭＥＭＳデバイス（２）、前記プロセッサ（５）、および前記電気的接続（６）が前記誘電体層（８）と前記基板（４）との間に完全に封入されるように、前記ＭＥＭＳデバイス（２）、前記プロセッサ（５）、および好ましくは前記誘電体層（８）との電気的接続（６）の表面コンフォーマルコーティング、特にスプレーコーティング（７）をするステップと、
    導電層（９）を少なくともいくつかの領域内で前記誘電体層（８）上に任意選択的に適用するステップであって、前記導電層（９）が前記誘電体層（８）とともに層システム（１６）を形成する、ステップと、
    前記膜（３）の上方の少なくともいくつかの領域内で前記誘電体層（８）または前記層システム（１６）を除去することによって、前記ＭＥＭＳ膜（３）の上方に音響ポート（１１）を任意選択的に配置するステップと、
    を含む
    ことを特徴とする、
    請求項１～１２のいずれか一項に記載の製造方法。
  14. 請求項１～１３のいずれか一項に記載の製造方法によって製造可能なＭＥＭＳパッケージ。
  15. 基板（４）と、
    ＭＥＭＳ相互作用領域（３）を含む前記基板（４）上に配置されたＭＥＭＳ素子（１）と、
    誘電体コーティングプロセスによる前記ＭＥＭＳ素子（１）の表面コンフォーマルコーティングによって製造された、前記ＭＥＭＳ素子（１）を保護するための誘電体層（８）と、
    を含む、ＭＥＭＳパッケージ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023180376A1 (de) 2022-03-25 2023-09-28 Hahn-Schickard-Gesellschaft Für Angewandte Forschung E. V. Verwendung von mems-packages als antennensubstrat

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6956283B1 (en) * 2000-05-16 2005-10-18 Peterson Kenneth A Encapsulants for protecting MEMS devices during post-packaging release etch
US8674462B2 (en) * 2007-07-25 2014-03-18 Infineon Technologies Ag Sensor package
DE102017220258B4 (de) * 2017-11-14 2023-11-30 Infineon Technologies Ag Halbleitersensorbauelement und Verfahren zum Herstellen desselben
CN112262101A (zh) * 2018-04-09 2021-01-22 应美盛股份有限公司 环境保护的传感设备

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