TW201416313A - 混合整合構件及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

一種混合整合構件(100)，該構件包括至少一具有若干內置式電路元件(12)及一後端疊層(13)的ASIC元件(10)、一具有一微機械結構的MEMS元件(20)，該微機械結構在該MEMS基板(20)的整個厚度上延伸，以及一罩蓋晶圓(30)，本發明為該混合整合構件新增一微機械功能。其中，該MEMS元件(20)安裝於該ASIC元件(10)上，使得在該微機械結構與該ASIC元件(10)的後端疊層(13)之間存在一間隙(21)該罩蓋晶圓(30)安裝於該MEMS元件(20)之該微機械結構上。在該ASIC元件(10)之後端疊層(13)中構建一包含一電容器機構的至少一可偏轉電極的壓敏膜片結構(16)。該膜片結構(16)將該ASIC元件(10)之背面內的一壓力連接(17)張緊。

Description

混合整合構件及其製造方法
本發明係有關於一種混合整合構件，該構件包括一具有若干內置式電路元件及一後端疊層的ASIC(特定應用積體電路)元件、一具有一微機械結構的MEMS(微機電系統)元件以及一罩蓋晶圓，該微機械結構在該MEMS基板的整個厚度上延伸。該MEMS元件安裝於該ASIC元件上，使得在該微機械結構與該ASIC元件的後端疊層之間存在一間隙且該罩蓋晶圓安裝於該MEMS元件之該微機械結構上。
本發明亦有關於一種製造此種混合整合構件的方法。
US 2011/0049652 A1描述一種包括一ASIC元件、一MEMS元件及一罩蓋晶圓的豎向整合構件及其製造方法。根據該習知方法，先對一ASIC基板進行處理，再將用於MEMS元件之基礎基板接合此ASIC基板。隨後再於該MEMS基板中製造一微機械結構。US 2011/0049652 A1中的此微機械結構包括一彈性懸掛的感震質量。以與上述工藝無關的方式對一罩蓋晶圓實施結構化，且對其實施預處理以便將其安裝於MEMS基板之微機械結構上及ASIC基板上。MEMS基板之結構化處理完畢後，將經過上述處理之罩蓋晶圓接合ASIC基板，使得該微機械結構被封閉於ASIC基板與罩蓋晶圓之間。
此種習知構件具有一電容器機構，其包括一設置於彈性佈置之感震質量上的可偏轉電極以及若干構建於ASIC基板之表面上的一結構化 金屬層中的靜止式對應電極。該電容器機構的作用是偵測測量信號或者控制感震質量，具體視該構件用作慣量感測器還是用作致動器而定。
該習知構件方案能夠對具微機械感測器功能及信號處理電路之堅固構件進行低成本量產。該方法不僅能晶圓複合體中製造各構件組成部分-ASIC元件、MEMS元件及罩蓋。該方法還能將此等組成部分安裝為一晶圓級構件。此外，可對MEMS功能及ASIC功能進行晶圓級測試，甚至在實施晶圓級分離前便能對各感測器構件進行補償。此外，此等習知構件採用堆疊結構，其安裝面相對較小，故能降低終端設備之製造成本。
本發明之目的在於為該習知構件方案新增一MEMS功能，且毋需為此而顯著增大構件“佔據面積”。透過該經擴展的構件方案還能實現具有多層微機械結構的構件，如麥克風構件或揚聲器構件。
本發明用以達成上述目的之解決方案為，在該ASIC元件之後端疊層中構建一包含一電容器機構的至少一可偏轉電極的壓敏膜片結構，其中，該膜片結構將該ASIC元件之背面內的一壓力連接張緊。
亦即，本發明透過對ASIC元件之後端疊層實施結構化來擴展習知構件方案，該結構化過程中除-如先前技術般-在後端疊層中製成一間隔結構外，還製成一具自有感測器功能或致動器功能之微機械膜片結構。由於構件結構中還包括一具獨立MEMS功能之MEMS元件，故而透過上述舉措便能例如以非常簡單而低成本的方式實現具壓力感測器功能及另一與此無關之MEMS功能的堅固構件。舉例而言，例如可將本發明構件之ASIC膜片結構的壓力感測器功能與一將於MEMS元件之微機械結構中實現並被罩蓋晶圓封裝的慣量感測器功能相結合。本發明之構件結構還特別適用於實現具多層微機械結構的構件，例如實現電容式麥克風構件及揚聲器構件。此時，位於ASIC元件之後端疊層中的膜片結構用作聲學主動(acoustic active)膜片，而後板、即具有靜止式對應電極之對應的透聲元件則構建於MEMS元件之微機械結構中。該罩蓋晶圓在此場合下用來定義背面容積。無論何種情形，較佳在該ASIC元件上整合用於該構件之MEMS功能的一信號處理電路的至少部分。
本發明之製造此種混合整合構件的方法，首先對一ASIC基板進行處理，其中，將若干電路元件整合入該ASIC基板。再在該ASIC基板上製成一用於對該等電路元件進行佈線的後端疊層。其中，本發明在該後端疊層中設置一具有至少一可偏轉電極的膜片結構。再往該ASIC基板之後端疊層上安裝一MEMS基板，使得該MEMS基板與該ASIC基板之後端疊層之間存在一間隙。將該MEMS基板安裝於該ASIC基板上後，在該MEMS基板的整個厚度上實施結構化處理。其中，可在設置於該後端疊層中的膜片結構之上方區域內構建一靜止式對應元件，其用作針對該膜片結構之可偏轉電極的至少一對應電極的載體。本發明無論何種情形皆於該MEMS基板之結構化處理完畢後將該後端疊層中的膜片結構曝露。在此過程中亦於該ASIC基板之背面內製成一壓力連接。該MEMS基板之結構化處理完畢後，該罩蓋晶圓要麼在該ASIC基板之結構化處理之前要麼在其後安裝。
根據本發明的一種較佳實施方式，僅透過佈局技術(layouttechnisch)在該後端疊層中設置該膜片結構，其中，透過相應方式將該後端疊層之隔離層及金屬化平面堆疊式沈積並實施結構化。此時，該膜片結構由該等金屬化平面以及位於各金屬化平面之間的貫穿接點定義，因為透過非等向性及/或等向性蝕刻將位於膜片區域內的隔離層材料去除後，該膜片結構將被曝露。其中，該等金屬化平面及該等貫穿接點用作豎向及橫向之蝕刻中止層即蝕刻掩膜。根據該方法方案，至少在該後端疊層中設置膜片結構的過程中毋需採用專門的層材料、沈積方法及/或結構化方法，故設置該膜片結構時不會產生任何附加製造費用。透過位於該MEMS基板 之微機械結構中的通孔以及/或者自該ASIC基板之背面出發使該等隔離層之材料脫離該膜片區域。較佳可採用半導體結構化之標準方法。在此過程中，該後端疊層之金屬化平面用作豎向蝕刻中止層，位於各金屬化平面之間的貫穿接點用作橫向蝕刻中止層，因此，該膜片結構的表面分別由一可用作電容器電極之金屬化平面構成。
亦可實現某種膜片結構，其表面由多層金屬化層之隔離平面構成。該方案適用於以下情形：ASIC基板的上金屬化平面在膜片區域內位於某個隔離層平面下方，且壓力連接之製造過程雖中止於一金屬化平面，但該金屬化平面事後將藉由一電漿蝕刻工藝而被去除。
本發明之製造方法能夠在後端疊層中實現各種膜片結構，因此，膜片特性能夠實現與本發明之構件的相應用途或應用的極佳匹配。
根據本發明的一種最簡單的實施方式，該膜片結構係簡單地構建於該後端疊層的一金屬化平面內。其中，大體上可自由選擇該金屬化平面在該後端疊層內的位置從而可自由選擇該膜片結構與該MEMS元件之微機械結構的距離。該膜片結構亦可將該後端疊層的多個先後沈積之金屬化平面包括在內，具體視期望厚度及剛度而定。此時，可簡單地將該膜片結構本身用作可偏轉電極。
需要增大膜片剛度時，該膜片結構亦可在該後端疊層的多個金屬化平面及位於該等金屬化平面之間的隔離層上延伸。若該膜片結構的該二外層皆為該後端疊層之金屬化平面，則亦可簡單地構建該電容器機構的一或多個可偏轉電極。
根據上述方案的一種有利改良方案，該膜片結構之中央區域的厚度大於該膜片結構之邊緣區域，從而僅將該中央區域增強。例如可透過以下方式實現此點：往該後端疊層內施加包含僅具一金屬化平面之層結構的膜片區域或者一厚度較小的層結構。受到壓力作用時，此類膜片結構 較佳在其較薄的邊緣區域內發生變形，而設有電極之有所增強的中央區域則以與該等靜止式對應電極平面平行的方式發生偏轉。應用為感測器時，上述情形會導致感測器信號之線性化。應用為致動器時，藉此可實現對膜片結構進行控制。
本發明的另一有利實施方式之目的同樣在於，使得膜片結構的電極以與電容器機構之靜止式對應電極儘可能平面平行的方式發生偏轉。該方案中的膜片結構包括一壓敏膜片元件及一電極元件。該壓敏膜片元件之邊緣區域伸入該後端疊層之層結構，而該電極元件僅透過一貫穿接點與該壓敏膜片元件點連接，該電極元件除此之外與該後端疊層之層結構分離。在此情況下，該壓敏膜片元件之壓力相關變形會造成該電極元件進行平面平行型移動。
1‧‧‧電路平面，金屬化平面，上金屬化平面
2‧‧‧電路平面，金屬化平面，第二金屬化平面
3‧‧‧電路平面，金屬化平面
4‧‧‧電路平面，金屬化平面，下金屬化平面
5‧‧‧中央區域
6‧‧‧邊緣區域
10‧‧‧MEMS基板
11‧‧‧基礎基板
12‧‧‧電路元件
13‧‧‧層結構，後端疊層
14‧‧‧隔離層
15‧‧‧貫穿接點
16‧‧‧膜片結構，金屬膜片，膜片
17‧‧‧壓力連接
18‧‧‧接合墊區域
19‧‧‧隔離層
20‧‧‧MEMS基板，MEMS元件
21‧‧‧間隙
22‧‧‧間隔件，間隔結構
23‧‧‧Ge層
24‧‧‧機械連接，連接層
25‧‧‧對應元件
26‧‧‧通孔
27‧‧‧貫穿接點
30‧‧‧罩蓋晶圓
31‧‧‧背面容積
32‧‧‧接合墊，接合墊結構
33‧‧‧引線接合
34‧‧‧焊料凸塊
35‧‧‧貫穿接點
41‧‧‧膜片元件
42‧‧‧電極元件
43‧‧‧通孔
44‧‧‧膜片元件
45‧‧‧電極元件
100‧‧‧麥克風構件，構件
141‧‧‧隔離層
201‧‧‧麥克風構件
202‧‧‧麥克風構件
261‧‧‧金屬膜片，膜片結構
262‧‧‧金屬膜片，膜片結構
301‧‧‧麥克風構件
302‧‧‧麥克風構件
361‧‧‧膜片結構
362‧‧‧膜片結構
401‧‧‧構件，麥克風構件
402‧‧‧構件，麥克風構件
461‧‧‧膜片結構
462‧‧‧膜片結構
圖1a-1f為本發明之麥克風構件100之製造過程的剖視圖；圖2a、2b為另兩個具有金屬膜片之麥克風構件201及202的剖視圖；圖3a、3b為兩具有至少局部多層之膜片結構的麥克風構件301及302的剖視圖，及圖4a、4b為兩採用特別之膜片設計及電極設計的麥克風構件401及402的剖視圖。
如前所述，本發明具有多種較佳設計方案及改良方案。該等方案一方面可參閱附屬項，另一方面可參閱下文中利用附圖對本發明之多個實施例所作的說明。
製造本發明之構件時，首先對一ASIC基板10進行處理。其中，將若干電路元件12整合入基礎基板11，該基礎基板例如可指矽晶圓 或SOI晶圓。若是SOI晶圓，則將該等電路元件整合入該SOI晶圓之Si功能層。該等電路元件12較佳構成用於該待製造構件之MEMS功能的一信號處理及評價電路的至少部分。此外還可實現MEMS無關的電路功能。對該等電路元件12進行佈線時，在基礎基板11上製成一包括多個電路平面1至4的層結構13。該等電路平面1至4實施為結構化之金屬化平面，該等金屬化平面間以及該等金屬化平面與基礎基板11間被相應隔離層隔開且絕緣。本實施例中的各隔離層皆為氧化層，故不加以區分。確切言之，該等隔離層共同構成單獨一隔離層14。透過所謂“貫穿接點”15為各金屬化平面1至4間建立電連接。該等貫穿接點係指位於該等金屬化平面間的隔離層內之充填金屬的接觸孔。
該等金屬化平面1至4例如可實施為AlSiCu層或者採用Cu技術構建。亦可實施為多層金屬化層，其中，該AlSiCu層下方設有其他例如由TiN、Ti、TiW及/或由該等物質之組合所構成的層，以便增強附著效果或者在接觸孔中形成一擴散障壁。
圖1a所示ASIC基板10中，隔離層14上接合有一結構化之金屬化平面1。其他金屬化平面2至4嵌入隔離層14。下文中總是將該層結構稱作ASIC基板10之後端疊層13。此處所示之後端疊層包括四個金屬化平面，當然，本發明之混合整合構件之ASIC元件之後端疊層所包括的金屬化平面亦可多於或少於四個。
本發明在後端疊層13中設置一具有至少一可偏轉電極的膜片結構16。為此，本實施例中透過相應方式對層結構13中的各隔離層14及金屬化平面1至4實施結構化並實施疊加沈積。膜片結構16由金屬化平面1至4的結構定義，因為金屬化平面1至4連同貫穿接點15一起構成一豎向且橫向之蝕刻中止層，即構成將膜片結構16曝露之結構化工藝的蝕刻掩膜。本實施例中將後端疊層13之上金屬化平面1的一連貫區域設置為膜 片16。位於該區域內的其他金屬化平面2至4皆處曝露狀態，以便藉由一背面蝕刻作用將隔離層14之處於該膜片16下方的材料去除。該蝕刻作用橫向僅被位於該等金屬化平面1至4之間之環繞該膜片區域的貫穿接點15限制。此處需要指出的是，該麥克風膜片並非一定要實施為閉合面。其亦可設有較細的穿孔。
圖1a中的ASIC基板10上示出一MEMS基板20，該MEMS基板以某種方式安裝於後端疊層13上，使得後端疊層13與MEMS基板20之間至少在膜片結構16之區域內存在一間隙21。因此，本實施例係透過預處理工藝為MEMS基板20之安裝側設置一實施為間隔件22之間隔結構。該等間隔件例如可從一氧化層中經結構化處理而形成，亦可由矽構成。該等間隔件22採用某種佈置方案，使其於MEMS基板20安裝完畢後放置於該後端疊層之隔離層14上。該等間隔件22亦可採用某種佈置方案，使其放置於後端疊層13之上金屬化平面1上。此外，作為將間隔件22佈置於MEMS基板20之安裝側的替代或補充方案，亦可在ASIC基板10之後端疊層13上製成一包含相應間隔件的間隔結構。
本實施例中利用接合工藝，即共晶接合工藝為MEMS基板20與後端疊層13建立機械連接。為此，在MEMS基板20之安裝側上的連接區上鍍覆一Ge層23，該Ge層在接合過程中與上金屬層平面1之AlSiCu結合為一共熔物。在此過程中不僅產生一將該間隙21密封於MEMS基板20與後端疊層13之間的框架狀環繞的機械連接24，還為MEMS基板20與後端疊層13建立電連接。此處需要再次指出，設置於MEMS基板20之安裝表面內的中止溝槽能阻止該共熔物不受控制地橫向擴展至膜片區域。
此時，例如利用CMP工藝或者電漿蝕刻步驟對該相對較厚之MEMS基板20進行薄化處理，直至其厚度大致等於MEMS元件之期望結構高度。而後再利用一溝槽工藝對MEMS基板20實施結構化，在此過程 中，後端疊層13的隔離層14及上金屬化平面1用作蝕刻中止層。本實施例中透過習知方式製成一用作金屬膜片16之對應電極的對應元件25。為該對應元件25設置若干通孔26以實現透聲。其中，通孔26採用能實現最佳麥克風傳聲特性曲線的幾何尺寸。圖1b為ASIC基板10之後端疊層13於安裝了MEMS基板20後的示意圖，且該MEMS基板經結構化處理而形成了對應元件25。圖中亦示出了間隔件22對連接層24所起的輔助作用。
本實施例中，MEMS基板20之結構化處理完畢後，將一結構化之罩蓋晶圓30安裝於MEMS基板20上的對應元件25上，參閱圖1c。罩蓋晶圓30構成該麥克風構件的背面容積31，作為替代方案，該罩蓋晶圓亦可安裝於ASIC基板之後端疊層上，從而既將對應元件又將整個MEMS元件封閉於後端疊層與罩蓋晶圓之間。較佳同樣選用晶圓接合法來安裝罩蓋晶圓30，因為該法能簡單而低成本地建立密封且長久的機械連接及電連接。可於接合工藝結束後進一步對罩蓋晶圓30進行薄化處理，以減小其結構高度。在此過程中可設置一規定的表面粗糙度。需要將麥克風構件可靠固定於某個基材上時，上述舉措特別有利於對構件實施二級安裝。
隨後採用研磨、CMP及電漿蝕刻等習知方法對ASIC基板10進行背面薄化處理。在此過程中需注意不使內置式電路元件12受損。作為壓力連接17之框架以及作為位於壓力連接17上的尚處曝露狀態之膜片結構16的張緊件，該經薄化處理後的ASIC基板10此外還必須具有某種最低穩定性。因此，ASIC基礎基板較佳採用SOI晶圓，因為可在薄化過程中將位於功能層下方之氧化層用作規定的蝕刻中止層，並特別是在電路元件12之區域內確保規定的剩餘矽厚度。
本發明隨後將膜片結構16曝露。為此，首先對ASIC基板10之背面實施遮蔽，以便定義該背面壓力連接17之曝露面及一接合墊區域18。再用該蝕刻遮罩對基礎基板11實施結構化，以便將壓力連接17及接合 墊區域18曝露。後端疊層13之隔離層14構成該第一蝕刻工藝之蝕刻中止界線。之後，利用一電漿蝕刻工藝透過藉由上述方式在基礎基板11中所製成之孔口將該隔離層14之材料去除。該第二蝕刻工藝中，金屬化平面1及4以及實施為環形接點之貫穿接點15用作蝕刻中止層或者用作蝕刻遮罩。圖1d所示麥克風構件100中，上金屬化平面1內設有一曝露之膜片16。透過壓力連接17為該膜片16施加聲波，該膜片與MEMS基板20之靜止式對應元件25一起構成一麥克風電容器機構。以該電容器機構之電容變化的形式偵測聲波。
如圖1e所示，較佳透過罩蓋晶圓30對麥克風構件100實施二級安裝。本實施例係在位於ASIC基板10之背面上的接合墊區域18內設置引線接合33來對構件100進行外部電接觸。此處之接合墊區域18佈置於接合框架之區域內，以便為引線接合提供足夠穩定的基座。
作為替代方案，亦可透過倒裝晶片技術對麥克風構件100實施二級安裝。但此時需要將電性接合墊32設置於ASIC基板10的背面並為其配設焊料凸塊34。圖1f示出相關技術實施方案。ASIC基板10之背面薄化處理完畢後，利用習知方法在ASIC基板10之背面表面上製成一例如由SiO2構成之隔離層19、絕緣貫穿接點35以及例如由Cu構成之接合墊結構32。此時，平面沈積另一例如由SiO2、氮化矽、氮氧化矽、SiC或由該等物質之組合所構成的隔離層19、將接合墊32之區域內的接合墊窗曝露並製成壓力連接17。可往該接合墊窗內放入例如由Pb/Sn所構成的焊料凸塊34，藉由該等焊料凸塊便能實施倒裝晶片安裝。作為替代方案，亦可於製成壓力連接17前便將焊料凸塊34放入接合墊窗。
圖1d、1e及1f所示麥克風構件100的膜片結構16構建於ASIC後端疊層13的上金屬化平面1內。圖2a及2b所示麥克風構件201及202同樣配設有金屬膜片261及262。與構件100的唯一主要區別在於該等 金屬膜片261及262的佈置方案及厚度。因此，以下之附圖描述僅限於構件結構的上述態樣。其他構件組成部分方面的描述參閱圖1a至1e的相關說明。
圖2a所示麥克風構件201的金屬膜片261的厚度遠高於麥克風構件100之膜片16。為此，以某種方式對後端疊層13之若干最上層實施結構化，使得金屬化平面1與2在該膜片區域內以上下堆疊的方式受到沈積。亦即，此處之金屬膜片261實施為一由兩個上下疊置之金屬化平面1、2所構成的疊層。
圖2b所示麥克風元件202中的金屬膜片262構建於ASIC後端疊層13的下金屬化平面4內。為此而將金屬化平面4上方之位於該膜片區域內的金屬化平面1至3曝露。此外還需採用另一蝕刻作用來將位於膜片結構262上的隔離層14之材料去除。在安裝MEMS基板20前就透過該對應元件中的通孔26實施上述蝕刻作用。此處同樣於罩蓋晶圓30安裝完畢後再在ASIC基板10之背面上製成壓力連接17。在此過程中同樣將隔離層14之位於膜片結構262下方的材料去除。將膜片結構構建於下金屬化平面內或者後端疊層13之下層區域內後，可針對性地增大與MEMS基板20中的對應元件25的距離且毋需為此而增加構件結構高度。
圖3a及3b所示麥克風構件301及302同樣僅在膜片結構方面與圖1d及1e所示麥克風構件100有所不同。
圖3a所示麥克風構件301之膜片結構361自上金屬化平面1出發經過下方之隔離層141延伸至第二金屬化平面2，該膜片結構361之剛度相應大於構件100、201及202之膜片結構16、261及262。採用圖3b所示構件302時，此種增強方案用來實現一種僅在其中央區域5有所增強的膜片結構362。該膜片結構362僅透過下金屬化平面4伸入後端疊層13之層結構，但其中央區域5在該後端疊層的所有四個金屬化平面1至4上延伸。為此，在各金屬化平面1至4之間製成環繞之圓形貫穿接點15，其在膜片 結構362正面曝露的情況下用作橫向蝕刻中止層。可透過對該等隔離層14加以選擇並將其組合為具有張應力或壓應力的層來對膜片結構362之膜片應力施加影響。受到壓力作用時，膜片結構362大體僅在其邊緣區域發生變形，而有所增強之中央區域5發生平面平行型偏轉。此種結構性措施有助於麥克風信號之線性化。此處需要進一步指出，對後端疊層的各金屬化平面相應實施結構化時亦可製成相應之膜片結構，其中央區域有所加強且其邊緣區域在該後端疊層的多個層上以及在構件301之膜片結構361上延伸。透過此種方式可對膜片張緊件的剛度施加影響。
圖4a及4b所示構件401及402中的罩蓋晶圓30皆直接安裝於ASIC基板10之後端疊層13上，從而將整個MEMS元件20封閉於位於罩蓋晶圓30與ASIC基板10之間的背面容積31內。從該二圖亦可看出，MEMS元件20與ASIC基板10間存在電連接。透過位於MEMS元件10中的貫穿接點27建立該電連接，圖中示出其中一佈置於後端疊層13之上金屬化平面1上的貫穿接點。
罩蓋晶圓30與ASIC基板10間亦可存在電連接，以便將罩蓋晶圓30設置於一規定電位上。
構件401之膜片結構461包括一壓敏膜片元件41，及一連同該膜片元件41偏轉的電極元件42。此處之膜片元件41係構建於第二金屬化平面2內的閉合式金屬膜片。電極元件42係從鄰接之金屬化平面1中經結構化處理而形成且設有若干通孔43。該電極元件僅透過一居中佈置的貫穿接點15與膜片元件41點連接。該電極元件42除此之外並未伸入後端疊層13之層結構。此種設計方案亦有助於麥克風信號之線性化，因為膜片元件41之壓力相關變形會造成電極元件41發生平面平行型偏轉。
若所有懸掛點在膜片元件41之偏轉過程中處於同一等高線上，則電極元件42亦可採用多點式懸掛而非中央懸掛方案。
圖4b所示構件方案402中的膜片結構462亦包括一構建於第二金屬化平面2內的膜片元件44及一構建於鄰接之金屬化平面1內的電極元件45。與採用構件401時相同，電極元件45僅透過一居中佈置的貫穿接點15與膜片元件44點連接，且除此之外並未伸入後端疊層13之層結構。與構件401之不同之處在於，構件402上的膜片元件44經打孔處理，而電極元件45實施為閉合式金屬電極。利用對膜片元件44實施打孔處理可針對性地對麥克風構件402的特性曲線及動力學特性施加影響。此構件方案中，膜片元件44之壓力相關變形同樣會造成電極元件45發生平面平行型偏轉。
本實施例中，若所有懸掛點在膜片元件44之偏轉過程中處於同一等高線上，則電極元件45同樣亦可採用多點式懸掛而非中央懸掛方案。
最後需要進一步指出，所有前述實施例中皆可在膜片結構上沈積更多的層以便對膜片應力施加影響。
10‧‧‧MEMS基板
11‧‧‧基礎基板
12‧‧‧電路元件
13‧‧‧層結構，後端疊層
14‧‧‧隔離層
15‧‧‧貫穿接點
16‧‧‧膜片結構，金屬膜片，膜片
17‧‧‧壓力連接
18‧‧‧接合墊區域
20‧‧‧MEMS基板，MEMS元件
21‧‧‧間隙
22‧‧‧間隔件，間隔結構
24‧‧‧機械連接，連接層
25‧‧‧對應元件
26‧‧‧通孔
30‧‧‧罩蓋晶圓
31‧‧‧背面容積
100‧‧‧麥克風構件，構件

Claims (13)

  1. 一種混合整合構件(100)，至少包括一具有若干內置式電路元件(12)及一後端疊層(13)的ASIC元件(10)，一具有一微機械結構的MEMS元件(20)，該微機械結構在該MEMS基板(20)的整個厚度上延伸，及一罩蓋晶圓(30)，其中，該MEMS元件(20)安裝於該ASIC元件(10)上，使得在該微機械結構與該ASIC元件(10)的後端疊層(13)之間存在一間隙(21)，且該罩蓋晶圓(30)安裝於該MEMS元件(20)之該微機械結構上；其特徵在於，在該ASIC元件(10)之後端疊層(13)中構建有一包含一電容器機構的至少一可偏轉電極的壓敏膜片結構(16)，該膜片結構(16)將該ASIC元件(10)之背面內的一壓力連接(17)張緊。
  2. 如申請專利範圍第1項之混合整合構件(100)，其特徵在於，該具該可偏轉電極之膜片結構(16)係構建於該後端疊層(13)的至少一金屬化平面(1)內。
  3. 如申請專利範圍第1或第2項之混合整合構件(301)，其特徵在於，該膜片結構(361)具有一包括多個金屬化平面(1，2)及隔離層(141)的層結構。
  4. 如申請專利範圍第3項之混合整合構件(301)，其特徵在於，該膜片結構(361)的該二外層分別為該後端疊層(13)之金屬化平面(1，2)。
  5. 如申請專利範圍第1或第2項之混合整合構件(302)，其特徵在於，該膜片結構(362)之中央區域(5)的厚度大於該膜片結構(362)之邊緣區域(6)，故該中央區域有所增強。
  6. 如申請專利範圍第1或第2項之混合整合構件(401)，其特徵在於，該膜片結構(461)包括一壓敏膜片元件(41)及至少一電極元件(42)，該壓敏膜片元件(41)之邊緣區域伸入該後端疊層(13)之層結構，及，該電極元件(42)僅透過至少一貫穿接點(15)與該壓敏膜片元件(41)點連接，該電極元件除此之外與該後端疊層(13)之層結構分離。
  7. 如申請專利範圍第1或第2項之混合整合構件(100)，其特徵在於，該MEMS元件(20)之微機械結構中設有至少一靜止式對應元件(25)，其用作該電容器機構的至少一靜止式對應電極的載體。
  8. 如申請專利範圍第1或第2項之混合整合構件，其特徵在於，該MEMS元件之微機械結構包括至少一用於壓力無關之感測器功能或致動器功能的結構元件。
  9. 如申請專利範圍第1或第2項之混合整合構件(100)，其特徵在於，該MEMS元件(20)透過一間隔結構(22)安裝於該ASIC元件(10)上，該間隔結構(22)實施為至少一位於該MEMS基板(20)上及/或該ASIC基板上的結構化層。
  10. 如申請專利範圍第1或第2項之混合整合構件(100；401)，其特徵在於，該罩蓋晶圓(30)安裝於該MEMS元件(20)上或者該ASIC元件(10)上。
  11. 如申請專利範圍第1或第2項之混合整合構件，其係為電容式麥克風構件、揚聲器構件、壓力感測器構件或壓力開關構件。
  12. 一種製造混合整合構件(100)的方法，該構件包括一ASIC元件(10)、一MEMS元件(20)及一罩蓋晶圓(30)，該方法特定言之用於製造如申請專利範圍第1至10項中任一項之構件，其中，將若干電路元件(22)整合入一ASIC基板(10)並在該ASIC基板(10) 上製成一後端疊層(13)，其中，在該後端疊層(13)中設置一具有至少一可偏轉電極的膜片結構(16)，往該ASIC基板(10)之後端疊層(13)上安裝一MEMS基板(20)，使得該MEMS基板(20)與該ASIC基板(10)之後端疊層(13)之間存在一間隙(21)，在該安裝後的MEMS基板(20)的整個厚度上實施結構化處理，將該後端疊層(13)中的膜片結構(16)曝露，其中，在該ASIC基板(10)之背面內製成一壓力連接(17)，及，將該罩蓋晶圓(30)安裝於該MEMS基板(20)之微機械結構上。
  13. 如申請專利範圍第12項之方法，其特徵在於，在該後端疊層(13)中設置該膜片結構(16)，具體方式為透過相應方式將該後端疊層(13)之隔離層(14)及金屬化平面(1-4)堆疊式沈積並實施結構化，以及，將該膜片結構(16)曝露，具體方式為：利用非等向性及/或等向性蝕刻工藝並透過位於該MEMS基板(20)之微機械結構(25)中的通孔(26)以及/或者自該ASIC基板(10)之背面出發將位於膜片區域內的隔離層(14)之材料去除，其中，該後端疊層(13)之金屬化平面(1-4)用作豎向蝕刻中止層，位於該等金屬化平面(1-4)之間的貫穿接點(15)用作橫向蝕刻中止層。
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