KR101056612B1

KR101056612B1 - 마이크로메카닉 결합-구성 요소 및 상응하는 제조 방법

Info

Publication number: KR101056612B1
Application number: KR1020070024244A
Authority: KR
Inventors: 프랑크 라이헨바흐; 프랑크 피셔; 크리스토프 쉘링; 아르님 회흐스트; 슈테판 바이스
Original assignee: 로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date: 2006-03-14
Filing date: 2007-03-13
Publication date: 2011-08-11
Also published as: KR20070093837A; DE102006011545B4; JP2007259439A; SE0700501L; DE102006011545A1

Abstract

본 발명은 전방 측면(VS)과 후방 측면(RS; RS')을 구비한 기판(1); 상기 기판(1)의 전방 측면(VS)에 형성되며 적어도 하나의 굽힘 빔(46a 내지 46d)을 갖는 관성 타입의 제1 센서 장치(46a-d); 기판(1)의 전방 측면(VS)에 형성되며 적어도 하나의 격막(25)과 적어도 하나의 대응 전극(47a, 47b; 47'a, 47'b; 47a, 47b, 47'a, 47'b)을 갖는 격막 타입의 제2 센서 장치(25, 47a, 47b; 25, 47'a, 47'b; 25, 47a, 47b, 47'a, 47'b)를 구비한 마이크로메카닉 결합-구성 요소에 관한 것이다. 이 경우 상기 제1 센서 장치(46a 내지 46d)와 제2 센서 장치(25, 47a, 47b; 25, 47'a, 47'b; 25, 47a, 47b, 47'a, 47'b)는 기판(1)의 전방 측면(VS)에 설치된 공통의 캡 장치(7; 7', 7"), 바람직하게는 캡 웨이퍼를 통해서 패킹된다. 본 발명은 마찬가지로 상응하는 제조 방법에 관한 것이다.

전방 측면, 후방 측면, 센서 장치, 대응 전극, 격막, 캡 장치

Description

마이크로메카닉 결합-구성 요소 및 상응하는 제조 방법{MICROMECHANICAL COMBINED-ELEMENT AND CORRESPONDING MANUFACTURING METHOD}

도1a 내지 도1e는 본 발명의 제1 실시예에 따른 마이크로메카닉 결합-구성 요소의 실질적 제조 단계의 개략적 횡단면도.

도2a 내지 도2d는 본 발명의 제2 실시예의 마이크로메카닉 결합-구성 요소의 실질적 제조 단계의 개략적 횡단면도.

도3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 마이크로메카닉 결합-구성 요소의 개략적 횡단면도.

도4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 마이크로메카닉 결합-구성 요소의 개략적 횡단면도.

도5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 마이크로메카닉 결합-구성 요소의 개략적 횡단면도.

도6은 본 발명의 제6 실시예에 따른 마이크로메카닉 결합-구성 요소의 개략적 횡단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 실리콘 웨이퍼 기판

VS : 전방 측면

RS : 후방 측면

21 : 제1 희생층

22 : 제2 희생층

31 : 제1 도전층

31a, 31b : 31의 제1, 제2 영역

4 : 도전성 폴리실리콘층

36 : 관통홀

37a 내지 37d : 관통홀들

5a, 5b, 5'a : 금속 본딩면들

41, 42, 43 : 분리 트렌치

10, 10' : 공동들

46a 내지 46d : 관성 센서 구조의 빔들

47a, 47b, 47'a, 47'b : 격막 센서 구조의 전극들

25 : 격막

44a, 45b : 접촉 플러그

7, 7', 7" : 캡 웨이퍼

71, 72 : 공동들

6 : 씰 글라스 영역

19 : 박막

71', 72' : 공동

73, 74 : 관통구들

31' : 도전층

31'a, 31'b, 31'c : 제1, 제2, 제3 영역

5'a, 5'b, 5'c, 5'd : 금속 본딩면들

RS' : 얇아진 후방 측면

45 : DEF-접촉 플러그

45c : 접촉 플러그

8, 8' : 평가-IC

43' : 분리 트렌치

45d : 접촉 플러그

45g : 접촉 플러그

31'd : 31'의 제4 영역

본 발명은 마이크로메카닉 결합-구성 요소에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상응하는 제조 방법에 관한 것이다.

원리적으로는 많은 수의 다른 마이크로메카닉 결합-구성 요소들에 적용될 수 있을지라도, 본 발명 및 그 기초가 되는 문제들은 용량성 실리콘 마이크로폰 또는 용량성 압력 센서에 의해서 설명된다.

US 6,522,762 B1호와 US 6,088 463호에는 마이크로메카닉 공정으로 실리콘 기판 상에 제조될 수 있는 용량성 마이크로폰이 공지되어 있다. 상기 유형의 용량성 마이크로폰의 음향적 기능을 위해서는, 추가로 구조화된 웨이퍼의 베이스를 통해서 구현될 수 있는 후방 체적이 요구된다. 일반적으로 마이크로폰은 예컨대 이동 전화, 하이파이 장치 등과 같은 가전 제품의 분야에서, 또한 자동차 분야에서도 점점 증가하여, 예컨대 보이스 엔트리를 위해 매우 대량으로 요구된다(대략, 13억 내지 15억개의 부품/년).

상기 유형의 고체-마이크로폰을 위해 이제까지 공지된 제조 공정은 물론 매우 복잡하다. 고체-마이크로폰의 기본적인 구성은 웨이퍼 전방 측면의, 지지대 없는 격막 하에서 웨이퍼 후방 측면을 천공하는 것이며, 상기 천공은 한편으로는 가스 댐핑 메카니즘을 제공한다. 다른 한편으로 천공은 예컨대 플레이트 또는 하이브리드에서 플립-칩-연결 기술을 이용한 페이스-다운-조립의 경우 웨이퍼 후방 측면으로부터의 음향 조사(acoustic irradiation)일 때에도 음향 통과를 허용한다.

용량성 마이크로폰에서, 격막 또는 벌크 웨이퍼 하부에서 대응 플레이트는 격막에 대한 전기 대응 전극으로서 사용되며 즉, 격막과 대응 전극으로 형성된 에어갭-커패시터에 의한 커패시턴스의 변화는 적절한 방식으로 검출되어 전기 신호로 변환되며, 상기 신호는 격막 거동 및 수용된 음향 레벨을 재현한다.

DE 199 38 206 A1호 및 DE 197 19 601 A1호에는 표면 마이크로메카닉 공정으로 실리콘 기판에 제조되는 마이크로메카닉 가속 센서 또는 회전 가속 센서가 공지되어 있다. 상기 문헌에서, 상기 유형의 구조들은 관성 센서로서도 표현된다. 상기 유형의 구조의 취약한 부품들, 특히 기판의 표면에 대해서 수평으로 이동할 수 있는 용량성 측정 핑거는 일반적으로 구조화된 캡 웨이퍼의 씰 글라스 본딩을 통해서 손상과 오염에 대해서 보호된다.

본 발명에 따른, 제1항의 특징을 갖는 마이크로메카닉 결합-구성 요소 또는 제10항에 따른 제조 방법은 본 발명에 따른 마이크로메카닉 결합-구성 요소에 의해, 복수의 물리적 변수들, 특히 음향, 압력, 3개의 방향으로의 가속도, 회전율 등이 동시에 측정되는 장점을 갖는다.

따라서 적은 면적 요구 및 단순한 공정이 수반되는 바람직한 멀티 기능성이 제공된다. 낮은 구성 높이 및 이에 따른 패키지 장점 또는 조립 장점들은 후방 연마에 의해 달성된다. 칩-스케일-패키지는 외부 패키지를 필요로 하지 않는다. 상이한 기능성들을 구현하기 위해, 이미 성립된 많은 수의 동일한 공정 시퀀스에 의존한다. 도전성 기판, 도전성 캡 및 이에 접속된 ASIC는 집적된 EMV-보호부에 영향을 미친다. 가속 센서와 마이크로폰을 위한 단독의 캡, 바람직하게는 하나의 캡 웨이퍼의 사용은 면적의 장점 및 후방 체적의 확대 가능성을 가져온다.

본 발명의 기초가 되는 개념은 마이크로메카닉 결합-구성 요소의 제조에 있으며, 상기 구성 요소의 경우 관성 센서 구조 및 격막 센서 구조, 특히 마이크로폰이 공통의 실리콘 기판 상에 집적되어 공통의 패키지를 통해서 보호된다.

바람직하게 본 발명에 따른 마이크로메카닉 구성 요소는 하나의 측면 상에 패킹되며 다른 측면 상에서는 플립-칩-조립을 통해서 ASIC에 접속될 수 있다. 전기 접촉은 바람직하게 측방향 도체 레일에 의해 센서 영역/ASIC로부터 유도되거나 센서 기판을 통해서 수직으로 실행된다. 상기 유형의 마이크로메카닉 구성 요소의 특히 바람직한 적용예는 이동 전화이며, 이동 전화의 공간적 위치에 따라 디스플레이-장치의 자동 트래킹으로 구성된다.

종속항들에는 본 발명의 각각의 대상의 바람직한 변형예와 개선예가 제시된다.

바람직한 변형예에 따라 제2 센서 장치는 기판의 후방 측면으로부터 공동을 통해서 압력을 제공 받을 수 있다.

바람직한 다른 변형예에 따라 제2 센서 장치는 기판의 전방 측면으로부터 캡 장치의 관통구를 통해서 압력을 제공 받을 수 있다.

바람직한 다른 변형예에 따라 상기 캡 장치는 제1 센서 장치 위에 위치한 제1 공동, 제2 센서 장치 위에 위치한 제2 공동을 포함하며, 상기 제1 공동과 제2 공동은 서로 유체 연결되지 않는다.

바람직한 다른 변형예에 따라 상기 기판 상에는 구조화된 제1 비도전성 희생층, 그 위에 위치한 구조화된 제1 도전층, 그 위에 위치한 구조화된 제2 비도전성 희생층 및 그 위에 위치한 구조화된 제2 도전층이 제공되며, 굽힘 빔은 제2 도전층으로부터 구조화되고 격막은 제1 도전층으로부터 구조화된다.

바람직한 다른 변형예에 따라 제1 비도전성 희생층 내부에는 구조화된 제1 도전층의 해당 영역을 기판에 연결하는 도전성 접촉 영역이 형성되며, 상기 기판은 분리 트렌치를 통해서 절연된 접촉 플러그를 포함하며, 이는 도전성 접촉 영역을 기판의 후방 측면에 전기적으로 접속시킨다.

바람직한 다른 실시예에 따라 평가-IC는 접촉면을 통해서 접촉 플러그 상에 본딩된다.

바람직한 다른 실시예에 따라 대응 전극은 기판으로부터 구조화된다.

바람직한 다른 실시예에 따라 대응 전극은 제2 도전층으로부터 구조화된다.

본 발명의 실시예는 도면에 도시되며 이하의 상세한 설명에서 더 자세히 설명된다.

도면들에서 동일한 도면 부호들은 동일한 또는 동일한 기능의 부품들을 나타낸다.

도1a 내지 도1e는 본 발명의 제1 실시예에 따른 마이크로메카닉 결합-구성 요소의 실질적 제조 단계의 개략적 횡단면도들을 도시한다.

도1a에서 도면 부호 1은 전방 측면(VS)과 후방 측면(RS)을 갖는 실리콘 웨이퍼 기판을 나타낸다. 실리콘 웨이퍼 기판(1)의 전방 측면(VS) 상에는 실리콘 산화물로 이루어진 희생층(21)이 도포되며, 본 실시예에서 상기 희생층은 4㎛의 두께를 갖는다. 희생층(21)의 상부로 5㎛의 두께의 도전층(31)이 도포되어 구조화된다. 도전층(31)은 추후의 관성 센서 구조에 할당되는 제1 영역(31a) 및, 추후의 격막 센서 구조(여기서는 용량성 마이크로폰)에 할당되는 제2 영역(31b)을 포함한다. 도1a에 도시되는 바와 같이, 도전층(31)의 제2 영역(31b)은 추후의 마이크로폰의 격막에서 압력 보상을 위해 사용되는 관통홀(36)을 포함한다. 특히 도전층(31)으로서는 도핑된 폴리실리콘이 바람직하다.

(도시되지 않은) 다른 실시예에서, 도전층(31)은 층 스택으로 구성될 수 있으며, 예컨대 폴리실리콘이 다른 유전층 내에 매립됨으로써 층 스택 내의 응력은 바람직하게 낮은 인장 응력으로 설정될 수 있다. 선택적으로 희생층은 바람직하게 SiGe로 구현될 수 있거나, 보호 산화물을 둘러싸는 실리콘층과 함께 도전층으로서, 또는 도전층들로서 사용될 수 있으며 이는 DE 198 47 455 A1호 또는 DE 100 65 013 A1호에 공지된 바와 같다.

또한 도1b에서, 실리콘 산화물로 이루어진 추가의 희생층(22)은 제1 희생층(21) 및 구조화된 도전층(31) 위에 증착되어 마찬가지로 구조화된다. 본 실시예에서 제2 희생층(22)은 10㎛의 두께를 갖는다. 제2 희생층(22)은 도전층(31)의 제1 영역(31a) 상부에 3개의 관통홀들(37a, 37b, 37c)을 포함하며, 도전층(31)의 제2 영역(31b) 상부에 추가의 관통홀(37d)을 포함한다. 추가의 공정 과정에서, 폴리실리콘으로 이루어진 추가의 도전층(4)이 상기 구조물 위에 증착되어 도핑된다. 본 실시예에서 추가의 도전층(4)은 10㎛를 초과하는, 바람직하게는 30㎛의 두께를 갖는다. 관통홀들(37a, 37b, 37c, 37d)을 통해서, 추가의 도전층(4)은 도전층(31)의 제1 영역(31a) 또는 제2 영역(31b)에 기계적으로 또한 전기적으로 연결된다. 추가의 공정 단계에서 금속 본딩면들(5a, 5b)의 도포 및 구조화가 실행되며, 상기 본딩면은 추후에 와이어 본딩을 위한 본딩 랜드로서 또는 언더범프-금속층으로서 및/또는 캡 웨이퍼 형태로 캡을 공융(eutectic) 본딩하기 위해 적합하다. 이에 상응하게 금속 본딩면들은 바람직하게 알루미늄 또는 백금 또는, 예컨대 Al/Ti/Ni/Au와 같이 언더범프-금속화를 위한 다른 표준-금속층열로 구성된다.

도1c를 참조로, 도전층(4)은 표준-인쇄 기술의 사용 하에 언급한 바와 같이 트렌치 에칭(또는 짧은 트렌치)된다. 금속 본딩면들(5a, 5b)과 그 하부에 위치한 상응한 접촉 플러그(45a 또는 45b)를 절연하기 위해, 분리 트렌치(43)가 트렌치를 통해서 형성된다. 접촉 플러그(45a, 45b)를 통해서, 금속 본딩면들(5a 또는 5b)은 상응하게 그 하부에 위치한 도전층(31)의 영역(31a 또는 31b)에 전기 접속된다.

또한 추후의 관성 센서 구조의 빔(46a, 46b, 46c, 46d)을 정하는 분리 트렌치(41)가 형성된다. 빔(46a, 46d)은 관성 센서 구조의 고정된 빔들이며, 빔(46b, 46c)은 기판(1)의 전방 측면(VS)에 대해서 평행하게 이동할 수 있는, 관성 센서 구조의 빔이다. 또한 추후의 격막 센서 구조의 대응 전극(47a, 47b), 마이크로폰 댐핑 및 그 음향적 기능을 정하는 분리 트렌치(42)가 형성된다. 마지막으로 실리콘 웨이퍼 기판(1)은, 공동(10)이 격막 센서 구조의 후방 측면에 형성되도록 후방 측면(RS)으로부터 구조화된다.

도1d에 도시된 바와 같이, 희생층들(21, 22)은 바람직하게는 기체 형태의 HF-에칭 공정으로, SiGe 및 Si에 대해 예컨대 ClF₃, XeF₂ 등으로 에칭된다. 이러한 HF-에칭 공정을 통해서, 관성 센서 구조가 언더커팅되며 전방 측면(VS)에 대해서 수평으로 이동 가능한 빔(46b, 46c)이 발생되고 이들은 고정됨 빔(46a, 46d)과 함께 커패시터로서 작용하며 그 용량은 위치 또는 가속도에 따라서 달라진다. 격막 센서 구조의 영역에는, 지지대 없는 격막(25)이 에칭 공정을 통해서 발생되며, 이 격막은 전방 측면(VS)에 대해서 수직으로 이동 가능하며, 음향 신호의 측정을 가능하게 한다. 언급한 바와 같이, 관통홀(36)은 공동 압력과 주변 압력 사이의 압력 보상을 위해 사용된다. 상기 관통홀(36)이 제공되지 않으면, 격막 센서 구조가 용량성 압력 센서로서 사용된다.

도1e에 도시된 바와 같이, 관성 센서 구조와 격막 센서 구조를 보호하기 위해, 제1 공동(71)과 제2 공동(72)을 갖는 예비 구조화된 캡 웨이퍼(7)는 씰 글라스 영역(6)에 의해 도전층(4) 상에 본딩된다. 이 경우 캡 웨이퍼(7)의 구조화 및 본딩은, 제1 공동(71)이 밀폐식으로 폐쇄되고 상기 공동 내에서 기준 챔버(저)압이 설정되도록 실행될 수 있다. 격막 센서 구조의 영역 내에서, 공동(72)은 마이크로폰의 후방 체적으로서 사용된다. 오염, 습기 등에 대한 보호를 위해, 실리콘 웨이퍼 기판(1)의 후방 측면(RS)에는 경우에 따라서 구조화될 수도 있는 포일(19)이 도포될 수 있다.

(도시되지 않은) 추가의 실시예에서, 공동들(71, 72)은 하나의 개별 공동으로 통합될 수 있다. 또한 캡 웨이퍼(7)는 종래기술에 공지되어 있으나 여기에는 도시되지 않은 z-스토퍼와 함께 설계될 수 있다. 이와 같이 제조된 마이크로메카닉 구성 요소는 음향 개구를 갖는 하나의 플레이트 상에 고정될 수 있으며, 금속 본딩면들(5a, 5b)을 통해서 전기 접촉될 수 있다.

도2a 내지 도2d는 본 발명의 제2 실시예의 마이크로메카닉 결합-구성 요소의 실질적인 제조 단계의 개략적 횡단면도를 도시한다.

도2a에 따라, 도전층(31)의 영역들(31a, 31b)은 도전 영역들(31'a, 31'b)을 통해서 실리콘 웨이퍼 기판(1)에 대해서 전기 및 기계적으로 접촉하며, 상기 도전 영역들은 추가의 도전층(31')으로부터 구조화되어 제1 희생층(21) 내에 매립된다. 또한 도전층(4')은 접촉 플러그(45')를 포함함으로써 반도체 기판(1)에 대해서 전기 및 기계적으로 접촉하며, 상기 접촉 플러그는 제2 희생층(22)을 통해서 연장되어 도전층(31')의 추가의 도전 영역(31'c)과 만난다. 희생층(22)은 희생층(21) 전에, 전방 측면(VS)으로부터 에칭된 후, 패킹된다. 캡 웨이퍼(7')는 제2 실시예에서, 실리콘 웨이퍼 기판(1)과 면적이 크게 중첩되는데, 도시된 경우 완전히 중첩된다.

또한 도2b를 참조로, 실리콘 웨이퍼 기판(1)의 후방 측면(RS)이 얇아지므로, 그 최종 두께는 200㎛, 바람직하게는 100㎛ 미만이다. 이어서, 얇게 형성된 후방 측면(RS') 상에는 금속 본딩면들(5'a, 5'b, 5'c, 5'd)이 증착되어 구조화된다.

또한 도2c를 참조로, 실리콘 웨이퍼 기판(1)의 후방 측면(RS')으로부터 공동(10') 및 분리 트렌치(43')를 구조화하기 위해, 일반적인 인쇄 기술로 후방 측면의 트렌치 에칭이 실행된다. 이어서, 격막(25)을 노출시키기 위해 희생층(21)이 후방 측면으로부터 에칭된다. 분리 트렌치(43')는, 금속 본딩면들(5'a, 5'b, 5'c)을 도전 영역들(31'a, 31'c, 31'b)에 접속하는 접촉 플러그(45d, 45e, 45f)를 한정한다.

도2d에 따라, 거꾸로 뒤집한 상태에서 플립-칩-기술로 평가-IC(ASIC)(8)가 실리콘 웨이퍼 기판(1)의 후방 측면(RS')에 도포되며, 전기 및 기계적 접촉은 금속 본딩면들(5'a, 5'b, 5'c)을 통해서 구현된다. 금속 본딩면(5'd)은 전체 구성 요소의 (자세히 설명되지 않은) 전기 접촉에 사용된다.

상기 실시예에서, 3-칩-스택의 전체 높이는 이하의 개별 높이들로 구성된다: 캡 웨이퍼(7')의 두께는 대략 380㎛이며, 후방이 얇아진 실리콘 웨이퍼 기판(1)의 두께는 대략 120㎛이고, 평가-IC-칩(8)의 두께(납땜면을 포함하여)는 500㎛보다 작다. 이로부터, 전체 두께가 1000㎛보다 작게 실현될 수 있음을 알 수 있다.

도3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 마이크로메카닉 결합-구성 요소의 개략적 횡단면도를 도시한다.

도3에 따른 실시예에서, 후방이 얇아진 실리콘 웨이퍼 기판(1)에 대한 평가-IC(8')의 접촉이 측방향으로 오프셋되어 실행되므로, 측방향 돌출부(D)가 생긴다. 실리콘 웨이퍼 기판(1)을 향한 평가-IC(8')의 측면에는 추가의 금속 본딩면(5'e)이 위치하며, 이는 와이어 본딩에 의한 접속에 사용될 수 있다.

도4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 마이크로메카닉 결합-구성 요소의 개략적 횡단면도를 도시한다.

도4에 따른 제4 실시예에서, 평가-IC(8")는 얇아진 실리콘 웨이퍼 기판(1)의 전체 후방 측면(RS')을 커버한다. 캡 웨이퍼(7")에는 관통구(73)가 제공되며, 이는 격막 센서 구조를 위한 음향 개구로서 사용된다. 캡 웨이퍼(7")의 또 다른 개구(74)는 도전층(4) 상에서 금속 본딩면(5'a)의 접촉을 가능하게 한다.

도5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 마이크로메카닉 결합-구성 요소의 개략 적 횡단면도를 도시한다.

도5에 따른 제5 실시예의 도면은 도1d에 따른 도면에 상응한다. 도1d와 상이하게, 도5의 경우 전극들(47'a, 47'b)은 도전층(4) 내에 제공되는 것이 아니라, 실리콘 웨이퍼 기판(1)으로부터 구조화된다. 이는 공동(10)의 에칭 시 상응하는 마스킹을 통해서 가능하다.

도6은 본 발명의 제6 실시예에 따른 마이크로메카닉 결합-구성 요소의 개략적 횡단면도를 도시한다.

도6에 따른 제6 실시예는 도1d에 따른 제1 실시예와 도5에 따른 제5 실시예의 통합으로서 이해될 수 있는데, 왜냐하면 상기 실시예는 격막(25)의 양측면으로 전극들(47a, 47b 및 47'a, 47'b)을 포함하기 때문이다. 이로써 격막 거동(membrane deflection)의 미분적 평가가 가능하다.

본 발명이 앞서서, 바람직한 실시예에 의해 설명되었다 할지라도, 이에 국한되지 않으며 다양한 방식으로 변형될 수 있다.

특히 개별 공정 단계들은 본 발명의 대상을 벗어나지 않으면서, 그 순서가 서로 바뀔 수 있다. 따라서 웨이퍼 후방 측면 공정이 웨이퍼 전방 측면 공정 전에 실행될 수 있거나 상기 웨이퍼 후방 측면 공정만으로 충분할 수 있고 또는, 웨이퍼 전방 측면 공정이 먼저 실행될 수 있거나 상기 웨이퍼 전방 측면 공정만으로 충분해진 다음, 웨이퍼 후방 측면 공정이 실행될 수 있다. 그러나 웨이퍼 전방 측면 및 웨이퍼 후방 측면 상의 개별 방법 단계들도 전체 공정 순서 내에서 서로 연속적으로 교대될 수 있는데 즉, 각각 하나 또는 복수의 단계들에 의해, 한번은 웨이퍼 전방 측면이 공정된 다음 다시 웨이퍼 후방 측면이 공정될 수 있다. 앞서 설명한 공정 플로우는 여러 관점에서 볼 때 바람직하게 간주될 수 있으나, 본 발명의 의미에서 볼 때, 유일하게 가능한 공정 플로우는 아니다. 특히 다양한 실시예들의 공정 부품 또는 구조 부품들은 서로 교환될 수 있다.

본 발명에 따르면, 마이크로메카닉 결합-구성 요소 및 그 제조 방법에 의해, 복수의 물리적 변수들이 동시에 측정되는 장점이 제공될 수 있다.

Claims

전방 측면(VS)과 후방 측면(RS; RS')을 구비한 기판(1); 상기 기판(1)의 전방 측면(VS)에 형성되며 적어도 하나의 굽힘 빔(46a 내지 46d)을 갖는 관성 타입의 제1 센서 장치(46a 내지 46d); 기판(1)의 전방 측면(VS)에 형성되며 적어도 하나의 격막(25)과 적어도 하나의 대응 전극(47a, 47b; 47'a, 47'b; 47a, 47b, 47'a, 47'b)을 갖는 격막 타입의 제2 센서 장치(25, 47a, 47b; 25, 47'a, 47'b; 25, 47a, 47b, 47'a, 47'b)를 구비한 마이크로메카닉 결합-구성 요소에 있어서,

상기 제1 센서 장치(46a 내지 46d)와 제2 센서 장치(25, 47a, 47b; 25, 47'a, 47'b; 25, 47a, 47b, 47'a, 47'b)는 기판(1)의 전방 측면(VS)에 설치된 공통의 캡 장치(7; 7', 7")를 통해서 패킹되고,

상기 기판(1) 상에는 구조화된 제1 비도전성 희생층(21), 그 위에 위치한 구조화된 제1 도전층(31), 그 위에 위치한 구조화된 제2 비도전성 희생층(22) 및 그 위에 위치한 구조화된 제2 도전층(4)이 제공되며, 굽힘 빔(46a 내지 46d)은 상기 제2 도전층(4)으로부터 구조화되고 격막(25)은 상기 제1 도전층(31)으로부터 구조화되는 것을 특징으로 하는 마이크로메카닉 결합-구성 요소.
제1항에 있어서, 상기 제2 센서 장치(25, 47a, 47b; 25, 47'a, 47'b; 25, 47a, 47b, 47'a, 47'b)는 기판(1)의 후방 측면(RS; RS')으로부터 공동(10; 10')을 통해서 압력을 제공받을 수 있는 것을 특징으로 하는 마이크로메카닉 결합-구성 요소.
제1항에 있어서, 상기 제2 센서 장치(25, 47a, 47b; 25, 47'a, 47'b; 25, 47a, 47b, 47'a, 47'b)는 기판(1)의 전방 측면(VS)으로부터 캡 장치(7; 7'; 7") 내 의 관통구(73)를 통해서 압력을 제공받을 수 있는 것을 특징으로 하는 마이크로메카닉 결합-구성 요소.
제1항에 있어서, 상기 캡 장치(7; 7'; 7")는 제1 센서 장치(46a 내지 46d) 위에 위치한 제1 공동(71; 71') 및, 제2 센서 장치(25, 47a, 47b; 25, 47'a, 47'b; 25, 47a, 47b, 47'a, 47'b) 위에 위치한 제2 공동(72; 72')을 포함하며, 상기 제1 공동(71; 71')과 제2 공동(72; 72')은 서로 유체가 연통되지 않는 것을 특징으로 하는 마이크로메카닉 결합-구성 요소.
삭제
제1항에 있어서, 상기 제1 비도전성 희생층(21) 내부에는 구조화된 제1 도전층(31)의 해당 영역(31a, 31b)을 기판(1)에 연결하는 도전성 접촉 영역(31'a 내지 31'c; 31'a 내지 31'd)이 형성되며, 상기 기판(1)은 분리 트렌치(43')를 통해서 절연된 접촉 플러그(45d 내지 45f; 45d 내지 45g)를 포함하며, 접촉 플러그는 도전성 접촉 영역(31'a 내지 31'c; 31'a 내지 31'd)을 기판(1)의 후방 측면(RS')에 전기적으로 접속시키는 것을 특징으로 하는 마이크로메카닉 결합-구성 요소.
제6항에 있어서, 평가-IC는 접촉면(5'a 내지 5'c)을 통해서 접촉 플러그(45d 내지 45f; 45d 내지 45g) 상에 본딩되는 것을 특징으로 하는 마이크로메카닉 결합-구성 요소.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대응 전극들(47a, 47b; 47'a, 47'b; 47a, 47b, 47'a, 47'b)은 기판(1)으로부터 구조화되는 것을 특징으로 하는 마이크로메카닉 결합-구성 요소.
제8항에 있어서, 상기 대응 전극들(47a, 47b; 47'a, 47'b; 47a, 47b, 47'a, 47'b)은 제2 도전층(4)으로부터 구조화되는 것을 특징으로 하는 마이크로메카닉 결합-구성 요소.
마이크로메카닉 결합-구성 요소를 위한 제조 방법이며,

전방 측면(VS)과 후방 측면(RS; RS')을 구비한 기판(1)을 제조하는 단계와;

적어도 하나의 굽힘 빔(46a-d)을 갖는 관성 타입의 제1 센서 장치(46a 내지 46d)를 상기 기판(1)의 전방 측면(VS)에 형성하는 단계와;

적어도 하나의 격막(25)과 적어도 하나의 대응 전극(47a, 47b; 47'a, 47'b; 47a, 47b, 47'a, 47'b)을 갖는 격막 타입의 제2 센서 장치(25, 47a, 47b; 25, 47'a, 47'b; 25, 47a, 47b, 47'a, 47'b)를 기판(1)의 전방 측면(VS)에 형성하는 단계와;

공통의 캡 장치(7; 7', 7")를 기판(1)의 전방 측면(VS)에 설치함으로써, 상기 제1 센서 장치(46a 내지 46d)와 제2 센서 장치(25, 47a, 47b; 25, 47'a, 47'b; 25, 47a, 47b, 47'a, 47'b)를 패킹하는 단계를 포함하고,

상기 기판(1) 상에는 구조화된 제1 비도전성 희생층(21), 그 위에 위치한 구조화된 제1 도전층(31), 그 위에 위치한 구조화된 제2 비도전성 희생층(22) 및 그 위에 위치한 구조화된 제2 도전층(4)이 제공되며, 굽힘 빔(46a-d)은 제2 도전층(4)의 트렌치 에칭 및 제2 비도전성 희생층(22)의 희생층 에칭을 통해서 상기 제2 도전층(4)으로부터 구조화되고, 격막(25)은 제2 도전층(4)의 트렌치 에칭 및 제1 비도전성 희생층(21)과 제2 비도전성 희생층(22)의 희생층 에칭을 통해서 상기 제1 도전층(31)으로부터 구조화되는 것을 특징으로 하는, 마이크로메카닉 결합-구성 요소 제조 방법.
삭제
제10항에 있어서, 상기 제1 비도전성 희생층(21) 내부에는 구조화된 제1 도전층(31)의 해당 영역(31a, 31b)을 기판(1)에 연결하는 도전성 접촉 영역(31'a 내지 31'c; 31'a 내지 31'd)이 형성되며, 상기 기판(1) 내에는 분리 트렌치(43')를 통해서 절연된 접촉 플러그(45d 내지 45f; 45d 내지 45g)가 트렌치 에칭을 통해 형성되고, 접촉 플러그는 도전성 접촉 영역(31'a 내지 31'c; 31'a 내지 31'd)을 기판(1)의 후방 측면(RS')에 전기적으로 접속시키는 것을 특징으로 하는, 마이크로메카닉 결합-구성 요소 제조 방법.
제12항에 있어서, 평가-IC는 접촉면들(5'a-5'c)을 통해서 접촉 플러그(45d 내지 45f; 45d 내지 45g) 상에 본딩되는 것을 특징으로 하는, 마이크로메카닉 결합-구성 요소 제조 방법.
제10항에 있어서, 상기 대응 전극들(47a, 47b; 47'a, 47'b; 47a, 47b, 47'a, 47'b)은 기판(1)으로부터 구조화되는 것을 특징으로 하는, 마이크로메카닉 결합-구성 요소 제조 방법.
제14항에 있어서, 상기 대응 전극들(47a, 47b; 47'a, 47'b; 47a, 47b, 47'a, 47'b)은 제2 도전층(4)으로부터 구조화되는 것을 특징으로 하는, 마이크로메카닉 결합-구성 요소 제조 방법.
제10항에 있어서, 상기 기판(1)은 후방 측면(RS)이 얇아진 웨이퍼인 것을 특징으로 하는, 마이크로메카닉 결합-구성 요소 제조 방법.
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