(57)【要約】【課題】慣性センサ構造体とダイヤフラムセンサ構造体、特にマイクロホンとが、１つの共通のシリコン基板に組み込まれていて、１回の共通のパッケージ封止により保護されているようなマイクロマシニング型のコンビ構成素子を提供することである。【解決手段】マイクロマシニング型のコンビ構成素子において表面ＶＳと裏面ＲＳとを備えた基板１と、その表面ＶＳに形成された少なくとも１つの曲げビーム４６ａ〜４６ｄを備えている慣性型の第１のセンサ装置４６ａ〜４６ｄと、基板１の表面ＶＳに形成された、少なくとも１つのダイヤフラム２５と、少なくとも１つの背極４７ａ，４７ｂとを備えたダイヤフラム型の第２のセンサ装置２５，４７ａ，４７ｂとが設けられており、第１のセンサ装置４６ａ〜４６ｄと第２のセンサ装置２５，４７ａ，４７ｂとが基板１の表面ＶＳに被着される共通のキャップ装置によりキャップ封止されている。【選択図】図１ｅ
2007259439.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロマシニング型のコンビ構成素子において、
表面（ＶＳ）と裏面（ＲＳ；ＲＳ′）とを備えた基板（１）と；
基板（１）の表面（ＶＳ）に形成されている、少なくとも１つの曲げビーム（４６ａ〜４６ｄ）を備えている慣性型の第１のセンサ装置（４６ａ〜４６ｄ）と；
基板（１）の表面（ＶＳ）に形成されている、少なくとも１つのダイヤフラム（２５）と、少なくとも１つの背極（４７ａ，４７ｂ；４７′ａ，４７′ｂ；４７ａ，４７ｂ，４７′ａ，４７′ｂ）とを備えているダイヤフラム型の第２のセンサ装置（２５，４７ａ，４７ｂ；２５，４７′ａ，４７′ｂ；２５，４７ａ，４７ｂ，４７′ａ，４７′ｂ）とが設けられており；
第１のセンサ装置（４６ａ〜４６ｄ）と第２のセンサ装置（２５，４７ａ，４７ｂ；２５，４７′ａ，４７′ｂ；２５，４７ａ，４７ｂ，４７′ａ，４７′ｂ）とが、基板（１）の表面（ＶＳ）に被着される共通のキャップ装置（７；７′；７″）によりキャップ封止されていることを特徴とする、マイクロマシニング型のコンビ構成素子。
【請求項２】
第２のセンサ装置（２５，４７ａ，４７ｂ；２５，４７′ａ，４７′ｂ；２５，４７ａ，４７ｂ，４７′ａ，４７′ｂ）が、基板（１）の裏面（ＲＳ；ＲＳ′）から空洞（１０；１０′）を通じて圧力によって負荷可能になっている、請求項１記載のマイクロマシニング型のコンビ構成素子。
【請求項３】
第２のセンサ装置（２５，４７ａ，４７ｂ；２５，４７′ａ，４７′ｂ；２５，４７ａ，４７ｂ，４７′ａ，４７′ｂ）が、基板（１）の表面（ＶＳ）からキャップ装置（７；７′；７″）における貫通開口（７３）を通じて圧力によって負荷可能になっている、請求項１記載のマイクロマシニング型のコンビ構成素子。
【請求項４】
キャップ装置（７；７′；７″）が、第１のセンサ装置（４６ａ〜４６ｄ）の上側に位置する第１の空洞（７１；７１′）と、第２のセンサ装置（２５，４７ａ，４７ｂ；２５，４７′ａ，４７′ｂ；２５，４７ａ，４７ｂ，４７′ａ，４７′ｂ）の上側に位置する第２の空洞（７２；７２′）とを有しており、第１の空洞（７１；７１′）と第２の空洞（７２；７２′）とが、互いに流体接続していない、請求項１記載のマイクロマシニング型のコンビ構成素子。
【請求項５】
基板（１）に、構造化された非導電性の第１の犠牲層（２１）と、該第１の犠牲層（２１）の上に位置する構造化された導電性の第１の層（３１）と、該第１の層（３１）の上に位置する構造化された非導電性の第２の犠牲層（２２）と、該第２の犠牲層（２２）の上に位置する構造化された導電性の第２の層（４）とが設けられており、曲げビーム（４６ａ〜４６ｄ）が、導電性の第２の層（４）から構造化されており、ダイヤフラム（２５）が、導電性の第１の層（３１）から構造化されている、請求項１から４までのいずれか１項記載のマイクロマシニング型のコンビ構成素子。
【請求項６】
非導電性の第１の犠牲層（２１）の内部に導電性の接触接続領域（３１′ａ〜３１′ｃ；３１′ａ〜３１′ｄ）が形成されており、該接触接続領域（３１′ａ〜３１′ｃ；３１′ａ〜３１′ｄ）が、構造化された導電性の第１の層（３１）の各領域（３１ａ，３１ｂ）を基板（１）に接続するようになっていて、基板（１）が、分離溝（４３′）により絶縁されたコンタクトプラグ（４５ｄ〜４５ｆ；４５ｄ〜４５ｇ）を有しており、該コンタクトプラグ（４５ｄ〜４５ｆ；４５ｄ〜４５ｇ）が、導電性の接触接続領域（３１′ａ〜３１′ｃ；３１′ａ〜３１′ｄ）を基板（１）の裏面（ＲＳ′）に電気的に接続するようになっている、請求項５記載のマイクロマシニング型のコンビ構成素子。
【請求項７】
評価ＩＣが、接触接続面（５′ａ〜５′ｃ）を介してコンタクトプラグ（４５ｄ〜４５ｆ；４５ｄ〜４５ｇ）にボンディングされている、請求項６記載のマイクロマシニング型のコンビ構成素子。
【請求項８】
背極（４７ａ，４７ｂ；４７′ａ，４７′ｂ；４７ａ，４７ｂ，４７′ａ，４７′ｂ）が、基板（１）から構造化されている、請求項１から７までのいずれか１項記載のマイクロマシニング型のコンビ構成素子。
【請求項９】
背極（４７ａ，４７ｂ；４７′ａ，４７′ｂ；４７ａ，４７ｂ，４７′ａ，４７′ｂ）が、導電性の第２の層（４）から構造化されている、請求項８記載のマイクロマシニング型のコンビ構成素子。
【請求項１０】
マイクロマシニング型のコンビ構成素子のための製造方法において、以下のステップ：
表面（ＶＳ）と裏面（ＲＳ；ＲＳ′）とを備えた基板（１）を準備し；
少なくとも１つの曲げビーム（４６ａ〜４６ｄ）を備えている慣性型の第１のセンサ装置（４６ａ〜４６ｄ）を、基板（１）の表面（ＶＳ）に形成し；
少なくとも１つのダイヤフラム（２５）と、少なくとも１つの背極（４７ａ，４７ｂ；４７′ａ，４７′ｂ；４７ａ，４７ｂ，４７′ａ，４７′ｂ）とを備えたダイヤフラム型の第２のセンサ装置（２５，４７ａ，４７ｂ；２５，４７′ａ，４７′ｂ；２５，４７ａ，４７ｂ，４７′ａ，４７′ｂ）を、基板（１）の表面（ＶＳ）に形成し；
第１のセンサ装置（４６ａ〜４６ｄ）と第２のセンサ装置（２５，４７ａ，４７ｂ；２５，４７′ａ，４７′ｂ；２５，４７ａ，４７ｂ，４７′ａ，４７′ｂ）とを、基板（１）の表面（ＶＳ）に共通のキャップ装置（７；７′；７″）を被着することにより、キャップ封止する；
を実施することを特徴とする、マイクロマシニング型のコンビ構成素子のための製造方法。
【請求項１１】
基板（１）に、構造化された非導電性の第１の犠牲層（２１）と、該第１の犠牲層（２１）の上に位置する構造化された導電性の第１の層（３１）と、該第１の層（３１）の上に位置する構造化された非導電性の第２の犠牲層（２２）と、該第２の犠牲層（２２）の上に位置する構造化された導電性の第２の層（４）とを設け、曲げビーム（４６ａ〜４６ｄ）を、導電性の第２の層（４）の溝エッチングおよび非導電性の第２の犠牲層（２２）の犠牲層エッチングにより導電性の第２の層（４）から構造化し、ダイヤフラム（２５）を、導電性の第２の層（４）の溝エッチングおよび非導電性の第１の犠牲層（２１）と非導電性の第２の犠牲層（２２）との犠牲層エッチングにより導電性の第１の層（３１）から構造化する、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
非導電性の第１の犠牲層（２１）の内部に導電性の接触接続領域（３１′ａ〜３１′ｃ；３１′ａ〜３１′ｄ）を形成し、該接触接続領域（３１′ａ〜３１′ｃ；３１′ａ〜３１′ｄ）を介して、構造化された導電性の第１の層（３１）の各領域（３１ａ，３１ｂ）を基板（１）に接続し、基板（１）に、分離溝（４３′）により絶縁されたコンタクトプラグ（４５ｄ〜４５ｆ；４５ｄ〜４５ｇ）を溝エッチングにより形成し、該コンタクトプラグ（４５ｄ〜４５ｆ；４５ｄ〜４５ｇ）を介して、導電性の接触接続領域（３１′ａ〜３１′ｃ；３１′ａ〜３１′ｄ）を基板（１）の裏面（ＲＳ′）に電気的に接続する、請求項１０または１１記載の方法。
【請求項１３】
評価ＩＣを、接触接続面（５′ａ〜５′ｃ）を介してコンタクトプラグ（４５ｄ〜４５ｆ；４５ｄ〜４５ｇ）にボンディングする、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
背極（４７ａ，４７ｂ；４７′ａ，４７′ｂ；４７ａ，４７ｂ，４７′ａ，４７′ｂ）を、基板（１）から構造化する、請求項１０から１３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１５】
背極（４７ａ，４７ｂ；４７′ａ，４７′ｂ；４７ａ，４７ｂ，４７′ａ，４７′ｂ）を、導電性の第２の層（４）から構造化する、請求項８記載の方法。
【請求項１６】
基板（１）がウェーハであり、該ウェーハを裏面（ＲＳ）から薄肉化する、請求項１０から１５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１７】
請求項１から９までのいずれか１項記載のマイクロマシニング型の構成素子を、移動式電話において位置に関連して表示制御するために使用する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマイクロマシニング型のコンビ構成素子に関する。本発明は同じく、当該コンビ構成素子のための製造方法に関する。
【０００２】
本発明は原理的には多種のマイクロマシニング型のコンビ構成素子に対して使用可能でもあるが、以下においては容量型のシリコンマイクロホンもしくは容量型の圧力センサにつき本発明ならびに本発明の根底を成す問題点を説明する。
【背景技術】
【０００３】
米国特許出願公告第６５２２７６２号明細書およびＵＳ６０８８４６３号明細書から、マイクロマシニングのプロセスによってシリコン基板に製造され得る容量型のマイクロホンが公知である。このような容量型のマイクロホンの音響的な機能のためにはバックチャンバが必要である。このバックチャンバは構造化された付加的なウェーハのボンディングにより実現することができる。一般的にマイクロホンは、たとえば携帯電話、ハイファイ装置等のような家電の領域、およびたとえば言語入力のための自動車領域においても極めて大きな個数（１３億〜１５億個／年）でますます必要とされている。
【０００４】
これまで公知であった、このような固体マイクロホンのための製造プロセスは、ただし非常に手間がかかる。固体マイクロホンの原則的な構造は、ウェーハ裏面のパーフォレーションを、ウェーハ表面のカンチレバ形のダイヤフラムの下側に備えている。この場合、ひとつにはパーフォレーションはガス緩衝機構のために提供されている。もうひとつにはパーフォレーションにより、たとえばフリップチップ接合技術による回路基板またはハイブリッド回路に対するフェイスダウン取付け時に、ウェーハ裏面からの音波反響時の音波貫通も可能になる。
【０００５】
容量型のマイクロホンの場合には、ダイヤフラムもしくはバルクウェーハの下側の対向板が、ダイヤフラムに対する電気的な背極として働く、すなわち、容量の変化はダイヤフラムと背極とから形成されているエアギャップコンデンサを介して適切に検出され、ダイヤフラム変位ひいては取り込んだ騒音レベルを再現する電気信号に変換される。
【０００６】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９９３８２０６号明細書および同第１９７１９０６１号明細書から、マイクロマシニング型の加速度センサもしくは回転加速度センサが公知である。これらのセンサは表面マイクロマシニングのプロセスによってシリコン基板に製造される。文献ではこのような構造体は慣性センサとも呼称される。このような構造体の脆弱な構成要素、特に基板の表面に対して水平に変位可能な容量型の測定フィンガは、一般的には構造化されたキャップウェーハのシールガラスボンディングにより損壊および汚染から保護されている。
【特許文献１】米国特許出願公告第６５２２７６２号明細書
【特許文献２】ＵＳ６０８８４６３号明細書
【特許文献３】ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９９３８２０６号明細書
【特許文献４】ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９７１９０６１号明細書
【特許文献５】ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９８４７４５５号明細書
【特許文献６】ドイツ連邦共和国特許出願公開第１００６５０１３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明の課題は、冒頭で述べた形式のマイクロマシニング型のコンビ構成素子を改良して、慣性センサ構造体とダイヤフラムセンサ構造体、特にマイクロホンとが、１つの共通のシリコン基板に組み込まれていて、１回の共通のパッケージ封止により保護されているようなマイクロマシニング型のコンビ構成素子を提供することである。
【０００８】
さらに本発明の課題は、このようなマイクロマシニング型のコンビ構成素子を製造するために適した、相応の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題を解決するために本発明の構成では、表面と裏面とを備えた基板と、この基板の表面に形成されている、少なくとも１つの曲げビームを備えている慣性型の第１のセンサ装置と、基板の表面に形成されている、少なくとも１つのダイヤフラムと少なくとも１つの背極とを備えているダイヤフラム型の第２のセンサ装置とが設けられていて、第１のセンサ装置と第２のセンサ装置とが、基板の表面に被着される共通のキャップ装置によりキャップ封止されているようにした。
【００１０】
さらに上記課題を解決するために本発明の方法では、以下のステップ：
表面と裏面とを備えた基板を準備し；
少なくとも１つの曲げビームを備えている慣性型の第１のセンサ装置を、基板の表面に形成し；
少なくとも１つのダイヤフラムと少なくとも１つの背極とを備えているダイヤフラム型の第２のセンサ装置を、基板の表面に形成し；
第１のセンサ装置と第２のセンサ装置とを、基板の表面に共通のキャップ装置を被着することによりキャップ封止する；
を実施するようにした。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の特徴を備えた本発明によるマイクロマシニング型のコンビ構成素子もしくは請求項１０記載の製造方法は、本発明によるマイクロマシニング型のコンビ構成素子によって、多数の物理量、特に音波、圧力、３方向の加速度、回転度等を同時に測定することができるという利点を有している。
【００１２】
これにより、僅かな所要面積および容易なプロセッシングと結び付いた有利な多機能性がもたらされる。僅かな構成高さおよびこの構成高さと結び付いたパッケージング利点、もしくは取付け利点は背部研削により達成される。チップスケールパッケージングにより追加パッケージングは必要ない。種々異なる機能性の実現のために、既に確立された同一のプロセスシーケンスを複数回にわたって繰り返すことができる。導電性の基板と、導電性のキャップとこれらに接合されているＡＳＩＣは、組み込まれたＥＭＶ保護をもたらす。加速度センサおよびマイクロホン用の単体のキャップ、有利にはキャップウェーハの使用により、面積利点および拡大されたバックチャンバの可能性がもたらされる。
【００１３】
本発明の根底にある思想は、慣性センサ構造体とダイヤフラムセンサ構造体、特にマイクロホンとが、１つの共通のシリコン基板に組み込まれていて、１回の共通のパッケージ封止により保護されているようなマイクロマシニング型のコンビ構成素子を提供することにある。
【００１４】
有利には、本発明によるマイクロマシニング型の構成素子は、一方の面でキャップ封止されており、他方の面でフリップチップ取付けによりＡＳＩＣに接合されている。電気的なコンタクト形成は、有利にはラテラルな導体路によってセンサ領域／ＡＳＩＣから導出されるか、またはセンサ基板を通じて鉛直に行われる。このようなマイクロマシニング型の構成素子の特に有利な使用は、移動電話にあり、移動電話の空間位置に関連したディスプレイ表示の自動的な調整にある。
【００１５】
請求項２から請求項９もしくは請求項１１から請求項１７には、それぞれ本発明の対象の有利な改良形および改善形が記載されている。
【００１６】
有利な構成によれば、第２のセンサ装置は、基板の裏面から空洞を通じて圧力によって負荷可能である。
【００１７】
別の有利な構成によれば、第２のセンサ装置は、基板の表面からキャップ装置にある貫通開口を通じて圧力によって負荷可能である。
【００１８】
さらに別の有利な構成によれば、キャップ装置は第１のセンサ装置の上側に位置する第１の空洞と、第２のセンサ装置の上側に位置する第２の空洞とを有している。この場合、第１の空洞と第２の空洞とは流体接続されてはいない。
【００１９】
さらに別の有利な構成によれば、基板には構造化された非導電性の第１の犠牲層と、この第１の犠牲層の上に位置する構造化された導電性の第１の層と、この第１の層の上に位置する構造化された非導電性の第２の犠牲層と、この第２の犠牲層の上に位置する構造化された導電性の第２の層とが設けられている。この場合、曲げビームは導電性の第２の層から構造化されていて、この場合、ダイヤフラムは導電性の第１の層から構造化されている。
【００２０】
さらに別の有利な構成によれば、非導電性の第１の犠牲層の内部に、導電性の接触接続領域が形成されていて、この接触接続領域を介して、構造化された導電性の第１の層の各領域を基板に接続し、この場合、基板は分離溝により絶縁されたコンタクトプラグを有している。これらのコンタクトプラグを介して、導電性の接触接続領域を基板の裏面に電気的に接続している。
【００２１】
さらに別の有利な構成によれば、評価ＩＣが、接触接続面を介してコンタクトプラグにボンディングされている。
【００２２】
さらに別の有利な構成によれば、背極が基板から構造化されている。
【００２３】
さらに別の有利な構成によれば、背極が導電性の第２の層から構造化されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面につき詳しく説明する。
【００２５】
図面には同一の構成要素または同一の機能を有する構成要素には同じ符号が付与されている。
【００２６】
図１ａ、図１ｂ、図１ｃ、図１ｄおよび図１ｅには、本発明の第１の実施例によるマイクロマシニング型のコンビ構成素子の主要製造ステップの概略的な縦断面図が示してある。
【００２７】
図１ａには表面ＶＳと裏面ＲＳとを有するシリコンウェーハ基板が符号１で示してある。シリコンウェーハ基板１の表面ＶＳには、シリコン酸化物から成る犠牲層２１が被着されていて、この犠牲層２１は本例では４μｍの厚さを有している。犠牲層２１の上側には、厚さ５μｍの導電性の層３１が被着され構造化される。この導電性の層３１は、後の慣性センサ構造体に対応配置されている第１の領域３１ａと、後のダイヤフラムセンサ構造体（ここでは容量型マイクロホン）に対応配置されている第２の領域３１ｂとを有している。図１ａから分かるように、導電性の層３１の第２の領域３１ｂは貫通孔３６を有していて、この貫通孔３６は後のマイクロホンのダイヤフラムにおいて圧力補償をもたらす。導電性の層３１として、ドーピングされたポリシリコンが特に有利である。
【００２８】
別の実施例（図示せず）では導電性の層３１が、たとえば誘電性の別の層にポリシリコンが埋め込まれている層スタックから成っていてよく、これにより層スタック内部の応力は有利には僅かな引張応力に調整することができるようになる。たとえばドイツ連邦共和国特許出願公開第１９８４７４５５号明細書および同第１００６５０１３号明細書から公知のように、択一的には犠牲層をたとえばＳｉＧｅから実現するか、または保護酸化物によって取り囲まれたシリコン層を導電性の単層もしくは導電性の複層として使用することができる。
【００２９】
さらに図１ｂに示したように、シリコン酸化物から成る別の犠牲層２２が、第１の犠牲層２１および構造化された導電性の層３１の上側に堆積され同様に構造化される。本例では、第２の犠牲層２２は１０μｍの厚さを有している。第２の犠牲層２２は、導電性の層３１の第１の領域３１ａの上側に３つの貫通孔３７ａ，３７ｂ，３７ｃを有していて、導電性の層３１の第２の領域３１ｂの上側にさらに１つの貫通孔３７ｄを有している。次のプロセス経過では、ポリシリコンから成る別の導電性の層４が、構造体にわたって堆積されドーピングされる。本例では、別の導電性の層４は１０μｍ以上、たとえば３０μｍの厚さを有している。この別の導電性の層４は、貫通孔３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄを介して機械的および電気的に導電性の層３１の第１の領域３１ａもしくは第２の領域３１ｂに接続されている。さらに次のプロセスステップでは、金属製のボンディング面５ａ，５ｂの被着および構造化が行われる。これらのボンディング面５ａ，５ｂは後にボンディングランドとしてワイヤボンディングに適するか、またはアンダバンプメタライジング部としてキャップウェーハであるキャップの共晶ボンディングに適する。これに相応して金属製のボンディング面５ａ，５ｂは、アンダバンプメタライジングのために、有利にはアルミニウムまたはプラチナもしくはたとえばＡｌ／Ｔｉ／Ｎｉ／Ａｕ等の他の標準金属層列から成っている。
【００３０】
次いで、さらに図１ｃに示したように、導電性の層４のいわゆるトレンチエッチング（または簡単にトレンチング）が、標準リソグラフィ技術を使って行われる。トレンチングにより金属製のボンディング面５ａ，５ｂを絶縁するための分離溝４３と、ボンディング面５ａ，５ｂの下側に位置する相応のコンタクトプラグ４５ａ；４５ｂとがもたらされる。これらのコンタクトプラグ４５ａ，４５ｂを介して金属製のボンディング面５ａ；５ｂは、その下側に位置する、導電性の層３１の相応の領域３１ａ；３１ｂに電気的に接続される。
【００３１】
さらに、後の慣性センサ構造体のビーム４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄを位置規定する分離溝４１がもたらされる。この場合、ビーム４６ａ，４６ｄは、慣性センサ構造体の定置のビームであって、これに対してビーム４６ｂ，４６ｃは、基板１の表面ＶＳに対して平行に変位可能な、慣性センサ構造体のビームである。さらに、後のダイヤフラムセンサ構造体の背極４７ａ，４７ｂ、すなわちマイクロホン緩衝、ひいてはダイヤフラムセンサ構造体の音響的な機能を規定する分離溝４２がもたらされる。最終的にはその次に、シリコンウェーハ基板１は、空洞１０がダイヤフラムセンサ構造体の裏面にもたらされるように裏面ＲＳから構造化される。
【００３２】
これに続いて、図１ｄに示したように、犠牲層２１，２２は、有利にはＳｉＧｅおよびＳｉに関して、たとえばＣｌＦ３，ＸｅＦ２等を使ったガスによるＨＦエッチングプロセスによりエッチングされる。このＨＦエッチングプロセスにより、慣性センサ構造体はサイドエッチングされ、表面ＶＳに対して水平に変位可能なビーム４６ｂ，４６ｃが形成される。これらのビーム４６ｂ，４６ｃは、定置のビーム４６ａ，４６ｄと一緒にコンデンサとして作用する。このコンデンサの容量は状況もしくは加速度に関連して可変である。ダイヤフラムセンサ構造体の領域では、エッチングプロセスによりカンチレバ形のダイヤフラム２５が形成される。このダイヤフラム２５は、表面ＶＳに対して垂直に変位可能で、音波信号を検出することを可能にする。既述したように、この場合、貫通孔３６は空洞圧と周囲圧との間の圧力補償のために働く。この貫通孔３６が設けられない場合、ダイヤフラムセンサ構造体は容量型圧力センサとして働くことができる。
【００３３】
次いで、図１ｅに示したように、慣性センサ構造体とダイヤフラムセンサ構造体を保護するために、第１の空洞７１と第２の空洞７２とを備えた予め構造化されたキャップウェーハ７が、シールガラス領域６によって導電性の層４にボンディングされる。この場合、キャップウェーハ７の構造化およびボンディングは、第１の空洞７１が気密に閉じられていて、この第１の空洞７１内で基準室（負）圧が調整されるように行われる。ダイヤフラムセンサ構造体の領域では、空洞７２がマイクロホンのバックチャンバ（Ｒｕｅｃｋｖｏｌｕｍｅｎ）として働く。汚染、湿分等から保護するために、シリコンウェーハ基板１の裏面ＲＳにシート１９を被着することができる。このシート１９は、必要な場合には構造化することもできる。
【００３４】
別の実施例（図示せず）の場合、空洞７１，７２を単に１つの空洞に形成することができる。そのために、キャップウェーハ７は先行技術から公知であるｚ形ストッパ（ｚ−Ａｎｓｃｈｌａｅｇｅｎ）（図示せず）を備えて設計されていてよい。このように製造されたマイクロマシニング型の構成素子は、音響的な開口を備えたプレートに位置固定され、金属製のボンディング面５ａ，５ｂを介して電気的に接触接続することができる。
【００３５】
図２ａ、図２ｂ、図２ｃおよび図２ｄには、本発明の第２の実施例によるマイクロマシニング型のコンビ構成素子の主要製造ステップの概略的な縦断面図が示してある。
【００３６】
図２ａによれば、導電性の層３１の領域３１ａ，３１ｂは、シリコンウェーハ基板１に対して導電性の領域３１′ａ，３１′ｂを介して電気的および機械的に接触接続している。これらの導電性の領域３１′ａ，３１′ｂは、別の導電性の層３１′から構造化されていて、第１の犠牲層２１内に埋め込まれている。さらに導電性の層４′が、第２の犠牲層２２を抜けて延び、導電性の層３１′の別の導電性の領域３１′ｃに当たるコンタクトプラグ４５ｃを有することにより、導電性の層４′は、半導体基板１に対して電気的および機械的に接触接続する。犠牲層２２は、ここでは犠牲層２１の前で表面ＶＳからエッチングされ、その後、キャップ封止が行われる。キャップウェーハ７′は、この第２の実施例ではシリコンウェーハ基板１とのより大きな面オーバラップ（図示の場合には完全なオーバラップ）を有している。
【００３７】
さらに図２ｂに示したように、シリコンウェーハ基板１の裏面ＲＳが薄肉化されるので、シリコンウェーハ基板１の最終的な厚さは２００μｍ以下、有利には１００μｍ以下である。続いて、このようにしてもたらされた薄肉化された裏面ＲＳ′に、金属製のボンディング面５′ａ，５′ｂ，５′ｃ，５′ｄが裏面ＲＳ′に堆積され構造化される。
【００３８】
次いで、さらに図２ｃに示したように、裏面のトレンチエッチングが、慣例のリソグラフ技術によって行われ、これにより空洞１０′と分離溝４３′とが、シリコンウェーハ基板１の裏面ＲＳ′から構造化される。これに続いて、犠牲層２１のエッチングが裏面から行われ、これによりダイヤフラム２５が露出する。分離溝４３′は、コンタクトプラグ４５ａ，４５ｅ，４５ｆを規定し、これらのコンタクトプラグ４５ａ，４５ｅ，４５ｆは、金属製のボンディング面５′ａ，５′ｂ，５′ｃを導電性の領域３１′ａ，３１′ｂ，３１′ｃに接続する。
【００３９】
次いで、図２ｄに示したように、反転された状態においてフリップチップ技術で評価ＩＣ（ＡＳＩＣ）８が、シリコンウェーハ基板１の裏面ＲＳ′に被着され、この場合、電気的および機械的な接触接続は、金属製のボンディング面５′ａ，５′ｂ，５′ｃを介して実現化される。金属製のボンディング面５′ｄは、全構成素子の電気的な接触接続（詳しく説明せず）のために働く。
【００４０】
本例では、３つのチップスタックの全高は、個々の高さ、すなわちキャップウェーハ７′の厚さ約３８０μｍと、裏面を薄肉化されたシリコンウェーハ基板１の厚さ約１２０μｍと、評価ＩＣチップ８（はんだ面を含む）の厚さ５００μｍ以下とから構成される。これにより、１０００μｍ以下の全厚さが実現可能であることが明らかになる。
【００４１】
図３には、本発明の第３の実施例によるマイクロマシニング型のコンビ構成素子の主要製造ステップの概略的な縦断面図が示してある。
【００４２】
図３の実施例では、評価ＩＣ８′のコンタクト形成を、裏面を薄肉化されたシリコンウェーハ基板１に対して側方にずらして行う。これによりラテラルな突出Ｄがもたらされる。評価ＩＣ８′の、シリコンウェーハ基板１に向いている側には、金属製の別のボンディング面５′ｅがあり、このボンディング面５′ｅはワイヤボンディングによる接続のために働くことができる。
【００４３】
図４には、本発明の第４の実施例によるマイクロマシニング型のコンビ構成素子の主要製造ステップの概略的な縦断面図が示してある。
【００４４】
図４の第４の実施例では、評価ＩＣ８″は、薄肉化されたシリコンウェーハ基板１の裏面ＲＳ′を全体的に覆っている。キャップウェーハ７″には貫通開口７３が備え付けられていて、この貫通開口７３はダイヤフラムセンサ構造体用の音響的な開口として働く。キャップウェーハ７″の別の開口７４により、金属製のボンディング面５ａの導電性の層４におけるコンタクト形成が可能になる。
【００４５】
図５には、本発明の第５の実施例によるマイクロマシニング型のコンビ構成素子の主要製造ステップの概略的な縦断面図が示してある。
【００４６】
図５の第５の実施例の記述は図１ｄの記述に相応する。図１ｄとは異なり図５では、電極４７′ａ，４７′ｂが導電性の層４に設けられているのではなく、シリコンウェーハ基板１から構造化されている。このことは、空洞１０のエッチングの際の相応なマスキングにより可能になる。
【００４７】
本発明の第６の実施例によるマイクロマシニング型のコンビ構成素子の主要製造ステップの概略的な縦断面図が示してある。
【００４８】
図６の第６の実施例は、図１ｄの第１の実施例と図５の第５の実施例との組合せとして解することができる。なぜならば第６の実施例は、ダイヤフラム２５と、電極４７ａ，４７ｂと、電極４７′ａ，４７′ｂとを既に有しているからである。したがって、ダイヤフラム変位の差分評価が可能である。
【００４９】
以上、本発明を有利な実施例につき説明したが、本発明はこれらの実施例に制限されるものではなく、種々多様に改良可能である。
【００５０】
発明の対象から逸脱せず、特に、個々のプロセスステップの順序を互いに入れ替えることもできる。すなわち、たとえばウェーハ裏面処理をウェーハ表面処理の前に行うか、またはウェーハ表面プロセッシングの前に完了しておくか、あるいはウェーハ表面プロセッシングを最初に行うか、または最初に完了しておき、その後にウェーハ裏面処理を行うことができる。しかし、ウェーハ表面およびウェーハ裏面における個々の方法ステップを全プロセス経過中に順次に互いに交互に行うことができ、すなわちまず一度ウェーハ表面を処理し、次いで再びウェーハ裏面を処理し、引き続きウェーハ表面とウェーハ裏面とが、それぞれ１つまたは複数のステップを経て処理されてゆく。上述したプロセス経過は、多くの点で有利であるとみなすことができるが、しかし本発明の意図において唯一の可能なプロセス経過ではない。特に、種々異なる実施例のプロセス部分もしくは構造体部分を互いに入れ替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１ａ】本発明の第１実施例によるマイクロマシニング型のコンビ構成素子の主な製造ステップのうちの第１の製造ステップを示す概略的な縦断面図である。
【図１ｂ】第１実施例における第２の製造ステップを示す概略的な縦断面図である。
【図１ｃ】第１実施例における第３の製造ステップを示す概略的な縦断面図である。
【図１ｄ】第１実施例における第４の製造ステップを示す概略的な縦断面図である。
【図１ｅ】第１実施例における第５の製造ステップを示す概略的な縦断面図である。
【図２ａ】本発明の第２実施例によるマイクロマシニング型のコンビ構成素子の主な製造ステップのうちの第１の製造ステップを示す概略的な縦断面図である。
【図２ｂ】第２実施例における第２の製造ステップを示す概略的な縦断面図である。
【図２ｃ】第２実施例における第３の製造ステップを示す概略的な縦断面図である。
【図２ｄ】第２実施例における第４の製造ステップを示す概略的な縦断面図である。
【図３】本発明の第３実施例によるマイクロマシニング型のコンビ構成素子の概略的な縦断面図である。
【図４】本発明の第４実施例によるマイクロマシニング型のコンビ構成素子の概略的な縦断面図である。
【図５】本発明の第５実施例によるマイクロマシニング型のコンビ構成素子の概略的な縦断面図である。
【図６】本発明の第６実施例によるマイクロマシニング型のコンビ構成素子の概略的な縦断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  シリコンウェーハ基板、  ＶＳ  表面、  ＲＳ  裏面、  ２１  第１の犠牲層、  ２２  第２の犠牲層、  ３１  第１の導電性の層、  ３１ａ  ３１の第１の領域、  ３１ｂ  ３１の第２の領域、  ４  導電性のポリシリコン層、  ３６  貫通孔、  ３７ａ〜３７ｂ  貫通孔、  ５ａ，５ｂ，５ａ′  金属製のボンディング面、  ４１，４２，４３  分離溝、  １０，１０′  空洞、  ４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄ  慣性センサ構造体のビーム、  ４７ａ，４７ｂ，４７′ａ，４７′ｂ  ダイヤフラムセンサ構造体の電極、  ２５  ダイヤフラム、  ４５ａ，４５ｂ  コンタクトプラグ、  ７，７′，７″  キャップウェーハ、  ７１，７２  空洞、  ６  シールガラス領域、  １９  シート、  ７１′，７２′  空洞、  ７３，７４  貫通開口、  ３１′  導電性の層、  ３１′ａ  ３１′の第１の領域、  ３１′ｂ  ３１′の第２の領域、  ３１′ｃ  ３１′の第３の領域、  ５′ａ，５′ｂ，５′ｃ，５′ｄ  金属製のボンディング面、  ＲＳ′  薄肉化された裏面、  ４５  ＤＥＦコンタクトプラグ、  ４５ｃ  コンタクトプラグ、  ８，８′  評価ＩＣ、  ４３′  分離溝、  ４５ｄ，４５ｇ  コンタクトプラグ、  ３１′ｄ  ３１′の第４の領域
【図１ａ】
2007259439.tif 000003
【図１ｂ】
2007259439.tif 000004
【図１ｃ】
2007259439.tif 000005
【図１ｄ】
2007259439.tif 000006
【図１ｅ】
2007259439.tif 000007
【図２ａ】
2007259439.tif 000008
【図２ｂ】
2007259439.tif 000009
【図２ｃ】
2007259439.tif 000010
【図２ｄ】
2007259439.tif 000011
【図３】
2007259439.tif 000012
【図４】
2007259439.tif 000013
【図５】
2007259439.tif 000014
【図６】
2007259439.tif 000015