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具有增强的保护特性的紧凑且可易于生产的MEMS封装件的制作方法

具有增强的保护特性的紧凑且可易于生产的mems封装件
技术领域
1.优选地，本发明涉及一种具有用于保护mems(微机电系统)元件的至少一个层的mems封装件，其中，mems元件具有在基底上的至少一个mems交互区域，并且mems元件的表面保形涂覆部(surface conformal coating)施加有电介质层。特别优选地，本发明涉及mems换能器封装件(mems transducer package)，其中，例如具有mems膜和处理器(优选为集成电路)的mems元件存在于基底上。为了保护，电介质的表面保形涂覆部优选地首先施加于mems元件，例如通过喷涂、雾涂覆和/或气相涂覆施加。然后，优选地，施加电传导层。根据配置，这些层可以在mems元件的mems交互区域上方的区域中被去除，例如对于mems膜的声音端口。

背景技术：

2.今天，微系统技术被用于生产紧凑的机电设备的应用的许多领域中。可以以这种方式生产的微系统(微机电系统，microelectromechanical system，简称mems)是非常紧凑的(微米范围)、具有极好的功能和更低的生产成本。
3.mems技术的应用包括基于mems的光发射器或接收器、滤波器、电化学传感器、气体传感器，或甚至是mems声学换能器。
4.mems换能器优选为mems声音换能器，并且例如可以被设计为mems麦克风或mems扬声器。这两种功能也可以通过一个mems换能器来实现。例如，这种mems换能器被用于现代智能手机。
5.mems换能器优选地包括具有可振动膜的mems设备(例如mems芯片)，该可振动膜的振动例如通过膜上或膜处的压电部件或压阻部件来生成和/或读出。同样地，用于生成和/或测量膜的振动的电容式方法是已知的。
6.mems换能器通常与用于控制和/或评估振荡的集成电路(ic)一起被布置在基底上，并且经由电连接件与这些换能器接触，这些电连接件例如通过线接合部形成和/或例如通过传导件迹线被施加在基底中。基底特别地用作承载件，并且可以被设计为例如印刷电路板(pcb)或陶瓷。除了承载件功能之外，该基底还可以优选地实现电气功能，例如为单独的部件提供电气连接。
7.ic优选地为是电子部件，控制单元或调节单元通过该电子元件来实现。具体地，ic是电子芯片。例如，ic可以具有专用集成电路(asic)，该专用集成电路特别适合于大规模生产。然而，ic也可以是可编程逻辑设备(pld)，例如现场可编程门阵列(fpga)，尤其用于个别应用。
8.mems元件，比如mems换能器，对外部影响最敏感，并且因此受到所谓的封装件的保护。
9.在这方面，mems元件的封装件履行了若干任务。这些任务包括保护部件免受灰尘、湿气和液体、以及免受esd(静电放电)的影响。然而，与此同时，应该保留mems元件的功能特性，例如声学mems换能器的声学特性。
10.封装件优选地履行mems元件的壳体功能。在mems元件的底侧上，基底自身可以履行这个功能。此外，还需要在基底上方对布置在该基底上的部件进行保护。
11.一个或更多个mems设备可以常规地被布置在基底上，或被布置在所谓的倒装芯片组件中，由此，芯片以有源接触侧面向下朝向基底的进行安装，而没有另外的连接线。为此目的，基底自身优选地具有接触凸块。这有利地导致了壳体的小尺寸和电传导件的短长度。
12.mems设备和/或mems膜可以以多种方式存在于mems声学换能器中的基底上。
13.如从mems膜看到的要被测量和/或生成声波的体积优选地被称为前部体积。另一侧优选地被称为背部体积。该背部体积优选是封闭的，并且除了可能经由膜上的开口外，与前部体积没有直接连接。根据布置，背部体积可以位于例如膜与基底之间。在这种情况下，前部体积位于mems设备和基底的上方。位于此处的在顶部处对封装件进行封闭的壳体部件(例如覆盖件)优选地在该区域中具有声音端口。
14.然而，背部体积也可以位于膜与布置在mems设备和基底上方的壳体部件之间。然后该背部体积优选是完全封闭的。因此，前部体积优选地位于膜与基底中的声音端口之间。这些体积的尺寸和几何形状以及这些体积的尺寸比率会影响mems换能器的声学特性。mems膜可以优选地存在于在mems设备的高度内的两个所描述的系列(constellation)中，或被布置在朝向基底的上端部处或下端部处。
15.在mems换能器的情况下，mems设备自身的电子部件，例如电容式mems换能器的电极优选地存在于背部体积中或朝向背部体积布置(例如在膜的朝向背部体积定向的侧部上)，以例如能够通过膜来测量某些液体，而使这些部件不短路或污染。优选地，这允许流体与膜直接接触。通过这种方式，也实现了对由湿气引起的短路进行的一般保护。然而，这样做的先决条件是，该封装件可以防止湿气/液体经由声音端口进入mems换能器的其他区域。因此，封装件中的声音端口应该只是对膜的开口，而不是对mems换能器的其他区域的开口。
16.mems换能器的现有技术封装件(参见例如deh
é
等人2013年)具有金属覆盖件。这些覆盖件对明显比mems换能器的底层部件所需的体积大的体积进行围封。这样做的主要原因是为了保持覆盖件与部件之间的距离，部件中的一些是导电的(例如，线接合部、电容式mems换能器的电极等)，以避免短路。同时，金属作为这些覆盖件的起始材料是期望的，因为金属是机械稳定且不透气地密封的，尤其是对水和空气。不透气地密封特别是指在换能器的通常操作条件下(即，优选地也在相当高于大气压力的压力下)的不渗透性。此外，敏感部件还可以被电磁屏蔽。以此方式，可以避免负面影响和静电放电(esd)。然而，这些覆盖件抵消了现代mems换能器的紧凑设计。
17.金属覆盖件可以针对声音设置有开口。然而，即使这样，mems膜与要测量的材料(固体、气体、液体)的直接接触也是困难的，因为开口位于膜上方的一段距离处(参见上文)，并且必须克服该距离。此外，由于覆盖件和开口与换能器部件不齐平，液体可以进入到覆盖件与mems设备之间的空间中，这可能导致mems设备的导电区域之间的短路，并且促进污垢和其他有害物质的进入。
18.通过基底的声音端口(也参见deh
é
等人)具体地具有下述缺点：由于至少由基底的厚度预先确定的孔径的尺寸和孔径的长度，产生了声音频率的低通滤波器，该低通滤波器特别阻碍了超声波换能器的可用性。
19.所谓的倒装芯片封装件(feiertag等，2010)可以降低覆盖件的高度，因为倒装芯
片封装件不再需要为线接合部而设计。然而，这里的小型化效应也很小。
20.feiertag等人也知道使用金属化聚合物膜作为外封装层。为此目的，聚合物膜被层压到mems换能器的上侧部上，并且然后设置有金属层。然而，这个过程是昂贵的。此外，为此目的，膜必须进行热变形和/或在后处理/结构化期间通过激光烧蚀进行加热，这将温度引入mems换能器中。
21.加热使热塑性塑料更容易形成，这用于类似的吹塑模制或热成型的聚合物中。然而，在所有这些过程中，额外的应力都施加在部件上。这可能会将应力引入到部件中或造成其他损坏以及不必要的放气。也难以将膜在全部侧部上放齐平且紧密地放置在mems换能器上，因此可能会发生封装件环境的泄漏，并且影响紧凑的设计。
22.us 6,956,283 b1公开了一种以“先封装、后释放(release)”的方法来保护mems传感器的部件免受外部影响的方法。微镜的矩阵阵列被放置在硅芯片上，而硅芯片又被放置在基底上。在所提出的方法中，对传感器的大量部件应用了保护层。各种方法可以用于进行涂覆，比如喷涂或真空涂覆。在沉积以后，保护层在有源区域上被去除。最后，覆盖件被应用为保护壳体。
23.us 2019/0148566 a1涉及一种半导体传感器元件的生产方法，其中该半导体传感器元件可以是压力传感器、气体传感器或电容式传感器。半导体传感器元件包括位于半导体元件上的基底，该基底经由接合线连接至基底。经由蒸发过程在半导体传感器元件上沉积电介质层。激光束可以被用于部分地去除电介质层。覆盖件被用于保护半导体元件免受外力的影响。
24.us 2019/0311961 a1公开了一种包括基底的半导体传感器，该基底具有位于该基底上的芯片。在半导体传感器的部件上沉积膜层，以保护半导体传感器例如免受外部气体、液体等的影响。膜层优选地经由气相沉积而被应用并且位于在封装件内定位的传感器的所有部件之上。壳体包括开口，并且被用于保护和支撑半导体传感器的部件。
25.在现有技术中还不知道可以在没有刚性盖或封装件情况下工作的mems封装件。
26.鉴于现有技术的缺点，因此需要对mems元件、特别是mems换能器进行封装的替代或改进的封装件以及生产方法。

技术实现要素：

27.本发明的目的
28.本发明的目的是提供一种不具有现有技术的缺点的mems封装件以及生产这种mems封装件的方法。具体地，本发明的一个目的是提供一种非常紧凑的mems封装件，同时提供mems元件，例如mems换能器、对灰尘、水分、液体和esd的高水平保护并且确保所需的功能特性，例如在mems换能器的情况下的声学特性。由于较少且简单的步骤，该封装件也被认为对于生产而言是特别容易的且成本经济的以及适合大规模生产。
29.本发明的内容
30.该目的通过独立权利要求的特征解决。在从属权利要求中描述了本发明的优选实施方式。
31.本发明优选地涉及一种用于mems封装件的生产方法，该mems封装件具有用于保护mems元件的至少一个层，该生产方法包括以下步骤：
[0032]-在基底上提供mems元件，该mems元件包括至少一个mems交互区域，
[0033]-利用电介质层来提供mems元件的表面保形涂覆部。
[0034]
优选地，mems交互区域是mems元件的基本功能部件，该基本功能部件优选地以期望的方式与介质交互。
[0035]
表面保形涂覆部特别是与底层结构基本上直接且形状保持紧密接触的涂覆部。
[0036]
基本上直接且形状保持优选意味着大部分涂覆部直接接触，但包括在某些区域，例如在角落区域或线接合部下方的未被部件填充的体积。
[0037]
表面保形涂覆部优选地为完全表面保形的。这特别意味着，该涂覆部几乎是完全紧密配合的或表面保形的，并且即使是最小的结构也可以以紧密配合的方式进行涂覆。最小的结构优选地是具有最大10纳米(nm)、最大100nm、最大1微米(μm)、最大10μm或最大100μm量级的尺寸的结构。
[0038]
电介质层优选地包括至少一种聚合物。这是价格便宜的，而且易于加工。也可以优选地应用氧化物层或氮化物层作为电介质层。对于表面保形涂覆部，物理或化学气相沉积(pvd和cvd)特别适用于此目的。
[0039]
在优选的实施方式中，聚合物是光结构聚合物，例如通过光敏部件的适当混合物。特别是，聚合物是光致抗蚀剂。
[0040]
有利地，聚合物的特性可以适用于mems元件的功能。例如，在mems换能器作为mems元件的情况下，可以优选地将聚合物的相对介电常数εr适应于mems换能器的高频应用。例如，可以选择εr来衰减高频电磁场。
[0041]
这种具有电介质的功能涂覆部在现有技术工艺中是不可能的，并且有利地提供了极其紧凑的保护层，该保护层提供了mems元件的电气绝缘和机械保护。
[0042]
在优选的实施方式中，mems元件选自：光学mems换能器、声学mems换能器、mems传感器，该mems传感器特别是mems气体传感器和/或mems滤波器。发明人认识到，所提出的封装件可以借助于电介质涂覆部、优选地用聚合物来为许多不同的mems元件提供可靠的保护。
[0043]
一方面，气密的、空间优化的保护层可以通过表面保形涂覆部，例如通过用聚合物的喷涂工艺来被非常经济有效地应用。另一方面，表面保形涂覆部，例如使用光结构聚合物，允许关于mems元件的交互区域中的保护层的计划开口或凹部的高度灵活性。
[0044]
mems交互区域优选地是指以期望的方式与外部介质交互的mems元件的功能部件。例如，在声学mems换能器的情况下，mems交互区域是mems膜。例如，在光学mems换能器的情况下，mems交互区域是光学发射器。
[0045]
在这两种情况下，优选的是，一方面，不在mems元件的交互区域中直接应用保护层，从而减少mems元件与环境的交互(声音发射或接收、光学信号的传输或接收)，同时确保敏感电子部件的保护。根据本发明的方法借助于优选地通过应用聚合物的表面形式的涂覆部来以简单和高效的方式实现这一点。
[0046]
在优选的实施方式中，mems元件是光学mems换能器，其中mems交互区域包括光学发射器和/或光学接收器。
[0047]
光学发射器可以包括，例如，表面发射器或vcsel(竖向腔表面发射激光器)或led。光学接收器例如是光电二极管或图像传感器。
[0048]
在优选的实施方式中，光学发射器可以是可调制的mems发射器。例如，光学发射器的强度的调制可以使用孔结构和mems致动器来完成，mems致动器比如静电致动器、压电致动器、电磁致动器和/或热致动器。
[0049]
在优选的实施方式中，mems元件是mems声学换能器，其中mems交互区域包括mems膜。
[0050]
在优选的实施方式中，mems换能器是mems扬声器、mems麦克风和/或mems超声波换能器。优选地，mems膜是可振动的。膜优选为薄的平面结构，例如具有呈大致圆形和/或多边形配置的周圈。膜优选可以至少沿周圈中的一个周圈进行区域性地振动。
[0051]
术语比如基本上、大约、约等优选地描述小于
±
20％、优选小于
±
10％、甚至更优选小于
±
5％、且特别是小于
±
1％的公差范围。基本上、大约、约等的指示也总是公开和包括所提到的确切值。
[0052]
mems扬声器或mems麦克风优选指基于mems技术的扬声器或麦克风，并且其声音生成或声音接收结构至少部分具有微米范围(1μm至1000μm)内的尺寸。优选地，可振动膜的宽度、高度和/或厚度可以具有小于1000μm的范围内的尺寸。
[0053]
术语mems换能器是指mems麦克风和mems扬声器。一般地，mems换能器是指与流体的体积流交互的换能器，该换能器基于mems技术，并且该换能器的与体积流交互或接收或生成流体压力波的结构具有在微米范围(1μm至1000μm)内的尺寸。流体可以是气态流体以及液态流体。mems换能器的结构，特别是可振动的膜，被设计成生成或接收流体的压力波。
[0054]
例如，如在mems扬声器或mems麦克风的情况下，流体的压力波可以是声音压力波。然而，mems换能器可以同样适合作为其他压力波的致动器或传感器。因此，mems换能器优选是将压力波(例如，作为声音压力波的声学信号)换能为电信号或反之亦然(将电信号换能为压力波，比如声学信号)的设备。
[0055]
mems换能器优选包括具有可振动膜的mems设备(例如，mems芯片)，该可振动膜的振动例如通过膜上或膜处的压电部件或压阻部件生成和/或读出。
[0056]
在优选的实施方式中，mems换能器是压电mems换能器。
[0057]
类似地，用于生成和/或测量膜振动的电容式方法也是已知的。
[0058]
在优选的实施方式中，mems换能器是电容式mems换能器。
[0059]
在优选的实施方式中，mems换能器也可以是适用于发射和/或接收超声波的mems超声波换能器。
[0060]
具体地，这些传感器是电容式微机械超声波换能器(cmut)、压电微机械超声波换能器(pmut)或组合超声波换能器(压电复合超声波换能器，pc-mut)。
[0061]
超声波覆盖从1千赫兹(khz)、通常主要从16khz开始的频率。紧凑型超声波换能器的应用包括成像方法，例如在医学上的成像方法，但也包括在其他物体的测量。对于超声波密度测量，对于混凝土、石膏和水泥的强度测量，对于不同黏稠度和表面特性的液态和固态介质的液位测量，或对于超声波显微镜的应用也是可以想到的。这里，通常期望换能器的膜(即，mems交互区域的膜)与要测量的物体/液体直接接触。
[0062]
使用根据本发明的用于电介质保护层的表面保形涂覆部的方法，可以在不损害保护功能的情况下有利地实现。相反，以简单的方式，可以以目标的方式去除交互区域中的电介质保护层，同时该层与剩余的结构保持紧密接触。特别是关于声学mems换能器——比如
mems麦克风或mems扬声器——可以通过这种方式避免对声学行为的影响，并可以获得良好的检测或声音结果。
[0063]
在另一优选的实施方式中，mems元件是mems气体传感器，其中mems交互区域包括mems膜和/或mems电化学感测区域。
[0064]
例如，mems元件可以是带有mems传感器的光声光谱仪。
[0065]
在光声光谱学中，强度调制的红外辐射优选与气体中要检测的分子的吸收光谱中的频率一起使用。如果这个分子存在于光束路径中，会发生调制吸收，从而导致加热过程和冷却过程，该加热过程和冷却过程的时间尺度反映了辐射的调制频率。加热过程和冷却过程导致气体的膨胀和收缩，从而引起调制频率下的声波。这些可以通过比如声音检测器或流量传感器等的传感器来测量。
[0066]
优选地，声波的功率与吸收气体的浓度直接成正比。因此，光声光谱仪优选地包括至少一个发射器、检测器和单元。在mems气体传感器中，检测器优选地被实现为mems传感器。
[0067]
例如，mems传感器可以包括电容式或光学可读式的压电光束、压阻光束和/或磁光束以及/或者电容麦克风或膜、压电麦克风或膜、压阻麦克风或膜和/或光学的麦克风或膜。
[0068]
就本发明而言，光声光谱仪的mems传感器可以优选地被理解为该mems传感器的mems交互区域，因为该mems交互区域优选地与介质直接接触。
[0069]
在另一优选的实施方式中，mems元件是mems滤波器，优选地，mems滤波器是mems频率滤波器，特别是saw滤波器或baw滤波器，其中mems交互区域包括mems滤波器结构，特别是mems电极和/或mems块体区域。
[0070]
saw滤波器优选是声学表面波滤波器(同样是aow滤波器)，该滤波器特别是用于电信号的带通滤波器。
[0071]
这些优选地基于不同传输时间的信号的干扰，并优选地使用压电效应。优选地，每个压电单晶体包括一对梳状互锁电极，这些电极优选地形成交互区域。
[0072]
baw滤波器(块体声波)优选为具有带通特性的类似电子滤波器。然而，与saw滤波器相比，baw滤波器优选具有其中发生声波的传播的基底(块体)。该基底或块体区域优选地形成mems交互区域。
[0073]
在本发明的优选实施方式中，表面保形涂覆部是通过电介质涂覆工艺来执行的，其中涂覆工艺选自：喷涂涂覆、雾涂覆、电镀和/或气相涂覆。
[0074]
喷涂优选是指电介质层的二维应用，其中电介质优选地在喷涂前被加压(例如高于当前环境压力，例如在大气压优选大于1巴，更优选大于2巴，特别是2巴至6巴的情况下)，使得形成电介质和/或泡沫的细颗粒/气溶胶。通过这种方式，可以实现对所有喷涂区域进行覆盖的特别精细的涂覆部，即使例如，这些区域具有与喷涂方向成不利角度的表面。因此，甚至相对于彼此成角度的表面/区域也可以优选地被直接覆盖。然而，当使用像已知的现有技术中的膜时，在不创建未覆盖体积的情况下直接覆盖这些区域是非常难的。这是由于，例如，膜是连续的且处于张力下的事实。
[0075]
优选地，对于涂覆工艺，液体电介质在比环境更大的压力下被雾化并施加在表面上。
[0076]
喷涂涂覆部优选为喷漆。
[0077]
喷涂涂覆部和/或表面保形涂覆部也可以是气相沉积，特别是如果电介质层包括可以来自气相沉积和/或液相沉积的聚合物，例如正硅酸四乙酯(teos)和/或对二甲苯。通过这种方式，可以在换能器部件上实现特别紧密配合或表面保形的涂覆部。
[0078]
雾涂覆部优选地包括由电介质的细液滴构成的涂覆部，这些细液滴精细地分散在大气(优选为气体)中。雾涂覆部优选地允许实现完全表面保形的涂覆部。
[0079]
气相涂覆部优选地由以气相形式或气体形式的电介质来施加。例如，气相涂覆部可以包括pvd(物理气相沉积)或cvd(化学气相沉积)。气相沉积有利地使电介质的完全表面保形涂覆部能够完全表面保形。
[0080]
在优选的实施方式中，通过使用物理气相沉积(pvd)或化学气相沉积(cvd)过程沉积电介质层来施加表面保形涂覆部。
[0081]
在优选的实施方式中，电介质层是氧化物或氮化物层，该氧化物或氮化物层优选地通过物理或化学气相沉积(cvd)来沉积。
[0082]
例如，氧化物层或氮化物层可以是金属氧化物层或半金属氧化物层、或者金属氮化物层或半金属氮化物层。
[0083]
在优选的实施方式中，电介质层是包括氮化铝、氮化硅、氧化铝、二氧化硅、二氧化钛和/或氧化钽的层。电镀涂覆部也可以被包括在表面保形涂覆部中。电镀优选指基底(在这种情况下为mems元件)上的涂覆部的电化学沉积。
[0084]
在优选的实施方式中，表面保形涂覆部由使mems元件至少在某些区域中润湿的涂覆部提供。
[0085]
润湿优选是指完全润湿或基本上完全润湿。完全润湿优选指优选以液体形式施加的电介质以平坦盘的形式在表面上扩散。具体地，没有宏观的接触角。优选地，是接触角为零的基本上接近单分子的膜。
[0086]
优选地，扩展参数s描述了基底的表面张力(gs)、液体的表面张力(gl)、以及基底与液体之间的界面张力(gsl)之间的差异。优选地，这可用于区分完全润湿与部分润湿：
[0087]
s＝gs-gl-gsl
[0088]
如果s》0，则电介质完全润湿基底。情况s《0的特征是部分润湿。
[0089]
优选的是指完全润湿s》0。
[0090]
在优选的实施方式中，mems元件的电介质、涂覆方法和/或表面被配置成(至少区域地)用于润湿涂覆部。
[0091]
如何精确地选择材料、电介质的液滴尺寸、表面的粗糙度等以获得所需的润湿是本领域技术人员已知的。例如，可以遵循等(2012年)的方法来计算相关变量。
[0092]
在优选的实施方式中，表面保形涂覆部通过至少在区域中去湿mems元件来执行，这些区域优选地包括mems交互区域。
[0093]
特别优选地，表面保形涂覆部借助于至少在特定区域中使mems元件润湿的涂覆部来进行，其中润湿涂覆部被施加在mems交互区域中。
[0094]
去湿优选是指电介质在表面上收缩以形成大致球形的液滴和/或具有大于90
°
的接触角。随着表面的轻微倾斜，液滴优选地向下滑动，而没有任何液体残留物，特别是液体(电介质)珠掉落。优选地，电介质在施加至表面时具有基本上180
°
的接触角，并且液滴仅在基本上的一个点处接触固体。这使得在涂覆以后将电介质从mems交互区域去除是特别容易
的。
[0095]
在本发明的优选实施方式中，mems元件的电介质、涂覆方法和/或表面的区域(优选是mems交互区域)，被配置成用于对涂覆部进行润湿。
[0096]
优选地，同样的考虑发挥与润湿涂覆部的情况相同的作用。关于电介质的液滴尺寸、表面粗糙度等的选择，本领域技术人员可以通过技术文献中已知的方法来进行指导(参见等，2012)。
[0097]
在优选的实施方式中，电介质层和/或电介质包括聚合物或聚合物混合物。
[0098]
聚合物优选地表示包括包括链分子或支链分子(大分子)的化合物，该链分子或支链分子由相同或相似的单位(所谓的单体)组成。
[0099]
聚合物的非限制性示例是聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚(甲基丙烯酸甲酯-共-甲基丙烯酸)(pmmaco ma)、聚(α-甲基苯乙烯-共-氯甲基丙烯酸甲酯)(pms co cl-mma)、聚苯乙烯(ps)、聚羟基苯乙烯(psoh)、聚(羟基苯乙烯-共-甲基丙烯酸甲酯)(psoh co mma)、酚醛树脂，特别是聚酰亚胺(pi)或聚对二甲苯。
[0100]
聚合物由于其易于加工和形式配合涂覆的能力，而特别适用于电介质涂覆。
[0101]
在优选的实施方式中，用于将mems元件涂覆有电介质层的聚合物是光结构聚合物或光结构聚合物共混物。光结构优选地指可以由光、电子和/或离子辐照构造。
[0102]
电介质层可以特别容易地通过聚合物涂覆部形成，优选地借助于光结构聚合物或光结构聚合物共混物形成。光结构聚合物或聚合物共混物优选地指下述涂覆部：可以通过曝光(用电磁辐射照射)改性，以通过随后根据已经发生的照射来溶解掉某些区域而获得结构。
[0103]
聚合物共混物可以保持光结构，例如通过适当的感光部件的混合来保持光结构。特别优选地，光结构聚合物或光结构聚合物共混物是光致抗蚀剂。
[0104]
这有利地允许随后使用光学方法去除电介质层，例如在mems交互区域中的电介质层。如果光结构聚合物被包括在电介质层中并使用光刻方法，则电介质层的特定区域去除是特别容易的。
[0105]
在本发明的优选实施方式中，具有电介质层的mems元件的表面保形涂覆部由具有光致抗蚀剂的表面保形涂覆部执行。
[0106]
光致抗蚀剂和光致抗蚀剂组合物是本领域技术人员众所周知的，并且特别是用于光刻技术。
[0107]
构造光致抗蚀剂通常涉及几个步骤，包括：通过合适的掩模将光致抗蚀剂曝光于选定的光源以记录掩模的潜像，然后显影和去除光致抗蚀剂的选定区域。在“正性”光致抗蚀剂中，曝光区域被变形，以使区域选择性地可去除；而在“负性”光致抗蚀剂中，曝光区域是稳定的，而未曝光区域是可去除的。
[0108]
负性光致抗蚀剂可以优选地通过曝光和随后的烘烤步骤而被聚合，使得该区域变得不溶于光致抗蚀剂显影剂。因此，在一次显影之后，只剩下曝光的区域。另一方面，未曝光的区域被光致抗蚀剂显影剂溶解。
[0109]
相比之下，正性光致抗蚀剂的特征是被照射的区域变得可溶于光致抗蚀剂显影剂。另一方面，光致抗蚀剂的未曝光区域保持不溶性，因此即使在显影后仍然存在。
[0110]
正性光致抗蚀剂可以包括例如聚合物树脂(例如酚醛清漆)以及光活性成分(例如
聚合物重氮化合物)和溶剂。酚醛清漆优选是具有甲醛-苯酚比小于1：1的酚醛树脂，该酚醛树脂可以通过甲酚和苯酚的酸缩合得到。在涂覆之后，优选作为液体的正性光致抗蚀剂可以预先烘烤。在此过程中，溶剂优选地逸出并且光致抗蚀剂固化。当光致抗蚀剂曝光于例如uv光时，光致抗蚀剂可以通过在被照射的区域破坏光致抗蚀剂中的材料接合部来构造。涂覆部在曝光区域处变得可溶解的。在曝光以后，这些区域用合适的光致抗蚀剂显影剂溶液洗掉，留下光致抗蚀剂未曝光的部分。光致抗蚀剂掩模可以通过另一烘烤(硬烘烤)来附加地稳定。
[0111]
例如，可以借助于照射来激活的聚合物树脂材料被称为光致抗蚀剂。
[0112]
聚合物树脂材料通常包含可溶于水碱的一种或更多种聚合物(参见上面所述的诸如pmma或pi等的聚合物)。聚合物树脂的一个示例是酚醛清漆。
[0113]
为了获得光结构性，优选地向光致抗蚀剂添加比如萘醌重氮的光敏成分或比如重氮萘醌(dnq)聚合重氮化合物。
[0114]
光致抗蚀剂作为溶液处理，并且本领域技术人员已知合适的溶剂，并且例如可以包括1-甲氧基-2-醋酸丙酯(pma)、乳酸乙酯、丁内酯醚、乙二醇醚、芳烃、酮、酯和其他类似溶剂。
[0115]
此外，光致抗蚀剂还可以包括诸如表面活性剂、碱、成酸物质或交联剂等成分。具体地，负性光致抗蚀剂的结构基于使用交联剂稳定曝光的区域。自由基引发剂，比如偶氮二(异)(aibn)或过氧化二苯甲酰(dbdo)，通过加热或照射(优选短波光《300nm)形成反应性自由基，其由于触发链反应而引起聚合物基体的交联。
[0116]
这导致了所使用的有机光致抗蚀剂显影剂(如mibk显影剂)的溶解度降低。因此，曝光区域在显影后仍然存在。成酸物质可以通过与添加的氨基成分(cymel)反应而活化后发生交联。
[0117]
在优选的实施方式中，光致抗蚀剂可以包括聚合物和自由选择的佐剂，以赋予所需的功能。可选的佐剂的示例包括光化学产酸剂、热产酸剂、酸增强剂、光化学产碱剂、热产碱剂、光可降解碱、表面活性剂、有机溶剂、碱塞剂、增敏剂、以及上述佐剂的组合。
[0118]
这种光致抗蚀剂在现有技术中是充分已已知的。然而，根据本发明，认识到的是，如所描述的，表面保形涂覆部作为mems封装件的电介质保护层是特别适合的。
[0119]
在优选的实施方式中，电介质层和/或电介质包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰亚胺(pi)、酚醛清漆、聚甲基戊二酰亚胺、可从气相和/或液相沉积的聚合物，该可从气相和/或液相沉积的聚合物特别是正硅酸四乙酯(teos)和/或对二甲苯和/或环氧树脂，该环氧树脂特别是su-8。
[0120]
使用聚合物借助于涂覆工艺提供电介质保护层，有利地使涂覆部与表面特别保形，并且允许所有部件以形状配合的方式被涂覆。例如，这里可以使用喷涂沉积或气相沉积。
[0121]
有利地，即使是mems元件的最小结构也可以可靠地被气密地覆盖。在常规芯片设计的情况下，可以省略对例如接合线的附加保护。也不需要进一步的工艺来填充倒装芯片部件。
[0122]
此外，聚合物涂覆部可以被用于对mems元件专门制作电介质层的功能。
[0123]
例如，可以优选地将聚合物的相对介电常数εr适应于mems换能器的高频应用。这
里，εr可以优选地被选择成使得高频电磁场可靠地衰减。
[0124]
也可以优选将不同的聚合物沉积在彼此的顶部上，例如，以创建高频部件的介电常数梯度，或就光学特性而言优化电介质层，尤其是如果mems设备包括微光机电(moems)部件或由微光机电(moems)部件组成。
[0125]
借助于表面保形涂覆工艺，特别是使用聚合物，可以很容易地提供功能强大且极其紧凑的mems封装件，同时为mems元件(例如mems换能器)的敏感结构供给全面保护。
[0126]
在优选的实施方式中，生产方法附加地包括以下步骤：
[0127]-至少在某些区域中将电传导层施加到电介质层。
[0128]
至少在某些区域中将电传导层施加到电介质层具有下述优点：产生的层系统基本上紧密配合并保护mems换能器免受短路和静电放电的影响，并且对mems换能器进行密封以防止液体和/或空气进入。机械保护也优选地得到改进。
[0129]
具体地，电传导层是金属，该金属为mems元件提供机械保护，并防止空气、水分、液体、灰尘渗透到封装件的内部。具体地，金属涂覆部是气密的。
[0130]
通过在电介质层上施加电传导层(优选地是金属层)，还可以确保机械稳定的封闭，其不仅可以抵抗空气、水分和液体的渗透，而且还可以抵抗外力。因此包括电介质层上的金属层的层系统具有特别有效的壳体功能，使得可以去掉单独的覆盖件或壳体。有利地，该层系统还确保了良好的声学密封，并且在使用mems扬声器或mems麦克风的情况下，可以导致非常好的检测或声音结果。
[0131]
在优选的实施方式中，电传导层包括金属，该金属优选地为铝和/或贵金属，该贵金属优选地为金、铂、铱、钯、锇、银、铑和/或钌。
[0132]
电传导层优选地被应用或沉积。电传导层优选地为金属层，特别优选地为金属膜，尤其是金属薄膜。
[0133]
在优选的实施方式中，电传导层是通过涂覆工艺来施加的，特别是通过pvd、cvd和/或溅射工艺来施加的。
[0134]
优选地，电介质层在电介质层的外边缘处叠置。这样的外边缘例如位于电介质层结束的基底的上侧部。在那里，电传导层优选地对所有侧部的边缘区域进行覆盖并且延伸到基底上。这种叠置可以提高封装件的不渗透性。
[0135]
以这种方式产生的层系统是非常紧凑的且对于生产是简单的，但提供了mems元件(例如mems换能器)的全面保护。表面保形涂覆部，例如喷涂涂覆部，可以被用于实现在所有侧部的紧密配合的涂覆部，这有助于对封装环境的致密性和不渗透性。
[0136]
这种紧密配合无法通过膜来实现。此外，与膜相比，不需要附加且昂贵的步骤，这也可能影响mems元件。
[0137]
有利地，可以将电传导层直接施加至电介质层。层系统可以从视觉上与膜封装件明显地区分开，例如通过层的精细度(可测量的粗糙度)和与下面的部件的直接接触。此外，与基于膜的封装件相比，喷涂涂覆部也允许线接合部被覆盖，因为喷涂层有利地简单地覆盖(一个或更多个)线接合部，而不会对线接合部施加可能会破坏线接合部的任何显著的力。
[0138]
在优选的实施方式中，mems元件包括在基底上的mems设备和处理器(优选是集成电路)，和/或包括在mems设备与处理器(优选是集成电路)之间的电连接部。这里，特别优选
的是，电介质层以及可选的电传导层(优选是金属层)在mems元件和处理器之上延伸，和/或在mems设备与处理器之间的电连接部之上延伸。因此，层系统可以优选地同时实现对敏感的微机械部件以及电子部件或处理器的完全保护。不需要单独的壳体来围封和保护处理器和mems设备。
[0139]
为了本发明的目的，术语处理器优选地是指能够传输、接收和处理数据或电信号的逻辑电路。优选的处理器包括，但不限于，集成电路(ic)、应用专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)、微处理器、微计算机、可编程逻辑控制器和/或其他电子的(优选为可编程的)电路。
[0140]
例如，基底可以选自：硅、单晶硅、多晶硅、二氧化硅、碳化硅、锗硅、氮化硅、氮化硅、锗、碳、砷化镓、氮化镓和/或磷化铟。
[0141]
在优选的实施方式中，mems元件和/或处理器以倒装芯片设计进行安装，并且优选地，电连接部通过基底制成，特别是通过基底中的导电迹线制成。
[0142]
表面保形涂覆部可以优选地应用成使得该涂覆部将mems元件至少在特定区域中围封在mems元件自身与基底之间，因此mems元件优选地用电介质涂覆部来进行电绝缘和/或化学保护，但优选地同时mems元件(在mems元件下方)与基底之间的间隙不填充有具有高εr的电介质。这对于高频应用是特别有利的。
[0143]
在本发明的优选实施方式中，mems元件和/或处理器(优选为集成电路)不以倒装芯片设计进行安装，并且电连接部优选地经由至少一个线接合部制成。
[0144]
此外，与基于膜的封装件不同，表面保形涂覆部，比如具有聚合物的喷涂涂覆部，也允许线接合部被覆盖，因为涂覆部有利地直接放置在(一个或更多个)线接合部上，而不会对线接合部施加破坏该线接合部的任何显著的力。
[0145]
另一方面，张紧的膜经常会破坏线接合部，使得这种类型的封装件通常只能被用于倒装芯片封装件。另一方面，由这里描述的过程创建的封装件被形状配合至封装结构，而不会将封装结构置于显著的张力下。这是在使用线接合部时本文中所描述的封装件可以与其他封装件区分开的另一种方式。例如，线接合部从外部仍然是可见的，尽管线接合部被层系统围封和保护。通常，对于这些封装件，mems元件的结构也可以从外部通过封装件层看到。
[0146]
在本发明的优选实施方式中，生产方法包括以下步骤：
[0147]-在基底上提供mems元件，该mems元件包括mems交互区域，
[0148]-提供mems元件的表面保形涂覆部，特别是喷涂涂覆部，使得mems元件完全封闭在电介质层与基底之间，
[0149]-优选地，至少在电介质层上的某些区域中施加电传导层，该电传导层优选地与电介质层形成层系统，
[0150]-可选地，通过至少在某些区域中去除交互区域上方的电介质层和/或层系统，在交互区域上方布置有开口。
[0151]
在本发明的优选实施方式中，mems元件的电介质层、层系统和/或mems交互区域的布置使得，在去除电介质层或层系统之后，没有导电区域与封装环境直接接触。具体地，这些是密封以防空气和/或液体进入。
[0152]
通过在特定区域中去除电介质层和/或包括电介质层和电传导层的层系统，可以
改善交互区域与所需介质的交互，特别是与封装环境的交互。
[0153]
例如，在声学mems换能器的情况下，mems交互区域是mems膜，该mems膜与封装环境交互，以拾取或生成声压力波。
[0154]
在光学mems换能器的情况下，mems交互区域可以例如是通过发射或接收电磁辐照与封装环境交互的光发射器或光接收器。
[0155]
在这两种情况下，优选的是，首先，直接在mems元件的交互区域中，没有电介质层或电传导层减少mems元件与环境的交互(声发射、光信号)。
[0156]
通过在某些区域中去除层系统和/或电介质层，例如使用光结构聚合物，可以实现mems元件在其功能区域内的不受阻碍的交互，同时可以可靠地确保整个电子系统的保护。
[0157]
mems元件优选地包括具有用于mems换能器的mems膜的mems设备。以这种方式生产的mems封装件也可以优选地称为mems换能器封装件。优选的mems换能器是声学mems换能器，特别是pmut、cmut和/或pc-mut。
[0158]
优选地，层系统是相对于mems元件的涂覆部件的表面保形层系统(例如：mems设备，集成电路，并且优选地是电互连部(尤其是线接合部)的集成电路)。
[0159]
喷涂涂覆部优选地实现成使得mems元件完全封闭在电介质层与基底之间。具体地，mems元件的导电和/或电功能区域都不应暴露于封装环境，从而特别是避免短路。所有电子部件或导电部件应优选地被覆盖。
[0160]
具体地，应该覆盖处理器、优选地是集成电路(ic)、暴露的电线、以及mems元件的电功能或传导区域。这种电介质层有利地为随后的电传导层提供了基部。电介质层可以防止电传导层引起mems元件上的短路。相反，电传导层本身提供了mems元件的电屏蔽。此外，电传导层，如果例如由金属形成，可以提供附加的机械保护，并且防止空气、水分、液体、灰尘进入封装件的内部。
[0161]
因此，层系统代表了特别可靠的屏障，除了机械保护外，该屏障还可以防止潜在的有害的外部影响(比如水蒸汽、灰尘等)的渗透。
[0162]
电传导层优选地至少在某些区域中施加于电介质层。优选地，电传导层完全覆盖电介质层。然而，电传导层已经可以在施加期间被预先构造，使得稍后要创建声音端口的区域已经凹陷。然后，稍后只需要去除电介质层。如果电介质层包括光结构聚合物并且使用了光刻工艺，则去除电介质层是特别容易的。
[0163]
例如，电传导层(例如金属层)可以用阴影掩模预先构造，并且优选地将其用作后续光刻的硬掩模(例如创建声音孔)。
[0164]
至少在电介质层的顶部上的某些区域施加电传导层有利地意味着所产生的层系统基本上紧密配合并保护mems元件免受短路和静电放电，并且密封层系统以防液体和/或空气的影响。基本上紧密配合优选地意味着大部分涂覆部是直接接触的，但包括在某些区域、比如在角落区域或线接合部下方的部件未填充的体积。如果喷涂涂覆部是气相沉积，则至少电介质层，优选地是两个层，是完全紧密配合或表面保形的。
[0165]
有利地，喷涂/或气相沉积使部件的涂覆部能够形状配合。不需要进一步的填充倒装芯片部件的过程，也不需要例如接合线的附加的保护。
[0166]
在本发明的优选实施方式中，层系统或电介质层的去除是通过光刻工艺进行的，特别是通过光结构聚合物的适当曝光来预先结构化电介质层。
[0167]
优选地，可以执行光刻、电子束光刻和/或离子束光刻。
[0168]
优选地，这种去除是逐层进行的。特别是对于电介质层，如果包含光结构聚合物，该过程可以被简化。
[0169]
蚀刻过程可以例如通过湿蚀刻或湿化学蚀刻来执行。
[0170]
这样的过程是特别容易、快速和经济有效的。
[0171]
在本发明的另一优选实施方式中，层系统的去除通过剥离工艺进行，其中特别是电介质层的预结构化是通过光结构聚合物的适当曝光来进行的。具体地，剥离方法用于去除声音端口区域内的整个层系统。例如，可以预构造层使得在一个剥离步骤中去除金属和聚合物层，例如，如果剥离涂层(特别是电介质层)比要去除的位置处的其他区域中足够厚或厚。
[0172]
在优选的实施方式中，电介质层的厚度在10nm与1mm之间。上述范围的中间范围也可以是优选的，比如10nm至100nm、100nm至200nm、200nm至500nm、500nm至1μm、1μm至5μm、5μm至10μm、10μm至50μm、50μm至100μm、100μm至500μm、甚至500μm至1mm。技术人员将认识到，上述范围限制也可以组合以获得其他优选范围，比如100nm至1μm、500nm至5μm、或200nm至10μm。
[0173]
在优选的实施方式中，电传导层的厚度在10nm与20μm之间。上述范围的中间范围也可以是优选的，比如10nm至100nm、100nm至200nm、200nm至500nm、500nm至1μm、1μm至5μm、5μm至10μm，甚至10μm至20μm。本领域技术人员将认识到，上述范围限制也可以组合以获得其他优选范围，比如200nm至1μm、100nm至5μm、或500nm至10μm。
[0174]
电介质层和电传导层的优选厚度导致了对mems元件的极好保护，同时保持了紧凑的设计和强大的功能。
[0175]
在优选的实施方式中，本发明涉及一种用于mems换能器封装件的生产方法，该mems换能器封装件具有用于保护mems换能器的层系统，该方法包括以下步骤：
[0176]-在基底上提供mems设备，该mems设备包括mems膜，
[0177]-在基底上提供集成电路，该集成电路具有电连接至mems设备的电连接部，
[0178]-利用电介质层提供mems设备、集成电路的喷涂涂覆部，优选地利用电介质层提供mems设备、集成电路、以及电互连部的喷涂涂覆部，使得mems设备、集成电路、以及电互连部被完全地封装在电介质层与基底之间，
[0179]-至少在某些区域将电介质层施加于电传导层。
[0180]
具有mems膜以及在基底上的集成电路并且包括电连接部的mems设备优选地包括mems换能器。具体地，mems换能器是pmut、cmut或pc-mut。优选地，电连接部是至少一个线接合部。
[0181]
对mems封装件的优选实施方式和所描述的优点同样且特别地适用于优选的mems换能器封装件。
[0182]
所生产的包括电介质层和电传导层的层系统非常紧凑和易于生产，提供了mems换能器的全面保护。特别有利的是，mems换能器的声学特性在该过程中没有降低。
[0183]
在本发明的优选实施方式中，存在设置在基底与mems膜之间的mems换能器的背部体积，并且包括以下步骤：
[0184]-通过至少在某些区域中去除膜上方的层或层系统，在膜上方布置声音端口。
[0185]
例如，可以通过物理处理(一个或更多个)层的蚀刻工艺来实现去除。
[0186]
如果电传导层最初没有施加在该区域中，则必须只去除电介质层。否则，必须同时去除电介质层和电传导层。具体地，这是被执行成使得至少在某些区域中未覆盖膜之后，以便保持mems换能器的声学特性，或者至少在某些区域中，在膜与声音介质之间存在直接接触。由于层系统直接齐平地位于mems换能器上，因此可以在膜与声音介质之间建立直接接触，而声音介质不能到达mems换能器的其他区域。因此，可以在保持声学特性的同时，实现对水分和液体的综合保护。声音端口和膜的齐平密封也改善了mems换能器的声学性能。
[0187]
特别优选地，该步骤在喷涂涂覆部与电传导层的应用之间进行。例如，然后可以通过光刻工艺来去除喷涂涂覆部。如果电传导层，特别是金属层，直到去除电介质层之后才施加，则可以确保电传导层对与mems设备齐平的声音孔的边缘区域进行密封，这意味着可此时以保证封装件是不渗透的，特别是对于气体(特别是空气)、水分和/或液体是不渗透的。
[0188]
具体地，cmut优选地包括两个mems膜。在本实施方式中，在层系统中具有声音端口，如果下部膜对封装环境是气密的，则可以有利地足够了。
[0189]
在本发明的优选实施方式中，电介质层、层系统、mems设备和/或mems膜的布置使得：在去除该层或层系统之后，没有导电区域与封装环境直接接触。具体地，这些被密封以防空气和/或液体。
[0190]
在本发明的另一优选实施方式中，电容式mems换能器的电极，特别是电容式微机械超声波换能器的电极，被布置在背部体积内或面向背部体积。例如，所述电极位于背部体积或面向背部体积的膜的侧部。以此方式，可以避免由水分、液体或污染引起的短路。
[0191]
在优选的实施方式中，只有在电介质层或层系统被沉积或去除之后，优选地通过释放工艺，特别是通过去除牺牲层，才能将mems交互区域置于移动状态。
[0192]
具体地，这确保了封装方法的步骤不会对机械敏感且精细构造的mems交互区域的功能产生负面影响。相反，mems交互区域的优选释放工艺作为最后的工艺步骤之一发生，仅在施加电介质层或层系统之后，并且如果必要，则在mems交互区域进行目标去除。
[0193]
在mems换能器作为mems元件的情况下，机械敏感且精细构造的mems交互区域的示例是mems膜。
[0194]
在优选的实施方式中，仅在施加或去除层或层系统之后，优选地通过释放工艺，特别是通过去除牺牲层，才将mems膜进入振动状态。
[0195]
mems膜是mems换能器的重要部件。同时，这种膜特别精细地构造且是敏感的，以达到所需的声学特性。因此，层系统的应用或为声音端口去除层或层系统的过程可能会影响甚至破坏膜。
[0196]
出于这个原因，膜优选地仅在之后进入振动状态，特别是通过去除适当构造的牺牲层来达到此目的，该牺牲层例如存在于膜与其他换能器部件之间，从而阻断和保护膜。这可以通过蚀刻工艺来实现，优选地从封装件中去除牺牲层的多余材料。优选地，牺牲层可以被定位成与膜相对且朝向前部体积。然后，可以通过声音端口去除材料。如果牺牲层存在于背部体积中，则优选通过合适的小通道或开口去除材料。这些优选可以在之后关闭。
[0197]
这种释放与cmut、pmut和pc-mut特别相关。这些优点同样可以转移到其他mems元件。
[0198]
在另一方面，本发明涉及一种通过所述生产方法来能够生产或生产的mems封装
件。
[0199]
具体地，本发明涉及一种mems封装件，该mems封装件包括：
[0200]-基底，
[0201]-设置在基底上的mems元件，该mems元件包括mems交互区域，
[0202]-用于保护mems元件的电介质层，该电介质层通过电介质涂覆工艺由mems元件的表面保形涂覆部生产。
[0203]
本领域的技术人员认识到，所描述的对mems封装件的生产方法的优选实施方式的技术特征、定义和优点同样适用于所获得的mems封装件，反之亦然。
[0204]
特别优选的，如前所述，是本发明的封装方法对mems换能器的应用。
[0205]
因此，在优选的实施方式中，本发明还涉及一种mems封装件，该mems封装件是mems换能器封装件，该mems换能器封装件包括：
[0206]-基底，
[0207]-被布置在基底上的mems设备，该mems设备包括mems膜，其中，mems换能器的背部体积优选地被布置在基底与mems膜之间，
[0208]-处理器，优选地是集成电路，被布置在基底上，该处理器具有与mems设备电连接的电连接部，
[0209]-用于保护mems换能器的层系统，该层系统由以下步骤产生：
[0210]
a.用电介质层(特别是光结构聚合物)提供mems设备、处理器以及优选地电互连部的表面保形涂覆部(优选地为喷涂涂覆部)，使得mems设备、处理器(优选地为集成电路)和电互连部完全被包含在电介质层与基底之间，
[0211]
b.至少在电介质层上的区域中施加电传导层，
[0212]
c.可选地，通过在某些区域中去除膜上方的电介质层或层系统，特别是通过光刻和/或剥离工艺去除膜上方的电介质层或层系统，在mems膜上方布置声音端口。
[0213]
优选地，层系统、mems设备和/或mems膜的布置可以使得在去除电介质层或层系统之后，没有导电区域与封装环境直接接触和/或mems换能器的背部体积和导电区域被空气和/或液体密封，其中，mems换能器的背部体积优选地被布置在基底与mems膜之间并且mems换能器封装件具有在膜上方的声音端口。
附图说明
[0214]
下面将参照另外的附图和示例来解释本发明。这些示例和附图用于说明本发明的优选实施方式而不限于所述优选实施方式。
[0215]
图1至图4使用mems换能器封装件14作为示例，示出了mems封装件的生产方法的优选实施方式。
具体实施方式
[0216]
图1示出了没有完成的封装件14的mems换能器1。具有mems膜3的mems设备2(也称为mems设备)存在于基底4上。同样地，ic 5(这里呈asic的形式)被布置在基底4上。这里，mems设备2和ic 5经由线接合部6进行电连接。
[0217]
图2示意性地示出了涂覆系统16对保护mems换能器1的应用。首先，用电介质施加
表面保形涂覆部(例如喷涂涂覆部)7，这种施加用电介质层8对存在于基底上的所有部件进行涂覆。因此，该层将这些部件、即这里的mems设备2、ic 5和线接合部6围封在层自身与基底4之间，并且基本上是紧密配合的。接下来，向电介质层8施加电传导层9，该电传导层8还对电介质层8的外边缘区域进行覆盖，并且优选地在涂覆部的外边缘处与基底4齐平，以在涂覆部的外边缘处获得良好的密封。
[0218]
图3示出了mems换能器封装件14，该mems换能器封装件将mems换能器1与封装环境17分开，并且因此对该mems换能器进行保护。mems设备2被布置成使得背部体积13位于膜3与基底4之间。因此，声音端口11被引入到膜上方的层系统16中，其中两个层8、9例如通过光刻工艺在膜3上方被去除。膜3在这里作为未释放的膜存在，该膜暂时受到牺牲层12保护。
[0219]
在图4中，通过去除牺牲层12，产生了释放的膜15。
[0220]
图5示出了优选为完全表面保形的封装件，其中借助于聚合物(例如对二甲苯)的气相沉积来产生完全表面保形的涂覆系统18。图5示出了以这种方式产生的层系统是多么紧密配合，其中甚至在封装件14中涂覆以后保留了线接合部6的结构。
[0221]
附图标记列表
[0222]
1 mems元件，例如mems换能器
[0223]
2 mems设备
[0224]
3 mems交互区域，例如mems膜
[0225]
4 基底
[0226]
5 处理器，优选为集成电路(ic)
[0227]
6 电气连接部，优选为线接合部
[0228]
7 表面保形涂覆部(例如喷涂涂覆部)
[0229]
8 电介质层
[0230]
9 电传导层
[0231]
10 涂覆部的外边缘
[0232]
11 在mems交互区域的前部的开口，优选为声音端口
[0233]
12 非释放的交互区域的牺牲层，例如，未暴露膜的牺牲层
[0234]
13 背部体积
[0235]
14 mems封装件，例如mems换能器封装件
[0236]
15 释放的mems交互区域，例如，释放的mems膜
[0237]
16 层系统
[0238]
17 封装环境
[0239]
18 表面保形层系统。
[0240]
参考文献
[0241]
alfons deh
é
,martin wurzer,marc f
ü
ldner and ulrich krumbein,the infineon silicon mems microphone,ama conferences 2013-sensor 2013,opto 2013,irs 2 2013。
[0242]
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。
[0243]
m.d.w.schubert,simple approach for spreading dynamics of polymeric fluids.in:macromol.chem.phys.213,no.6,march 2012,pp.654-665。

技术特征：

1.一种mems封装件(14)的生产方法，所述mems封装件具有用于保护mems设备(1)的至少一个层，所述生产方法包括以下步骤：-在基底(4)上提供mems设备(1)，所述mems设备包括至少一个mems交互区域(3)，-利用电介质层(8)来提供所述mems设备的表面保形涂覆部。2.根据前一权利要求所述的生产方法，其特征在于，所述mems元件(1)选自：声学mems换能器、光学mems换能器、mems传感器，所述mems传感器特别是mems气体传感器和/或mems滤波器。3.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的生产方法，其特征在于，所述表面保形涂覆部是通过用电介质的涂覆工艺来实现的，所述涂覆工艺选自：喷涂涂覆、雾涂覆、气相涂覆和/或电镀。4.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的生产方法，其特征在于，所述表面保形涂覆部是通过至少在区域中使所述mems元件(1)润湿的涂覆部来实现的，其中，能够优选的是，在所述mems交互区域(3)中实现润湿涂覆部。5.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的生产方法，其特征在于，所述电介质层和/或所述电介质(8)包括聚合物，优选地，所述电介质层和/或所述电介质(8)包括光结构聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰亚胺、酚醛清漆、聚甲基戊二酰亚胺、能够从气相和/或液相沉积的聚合物，能够从气相和/或液相沉积的聚合物特别地是正硅酸四乙酯(teos)、对二甲苯和/或环氧树脂，所述环氧树脂特别地是su-8。6.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的生产方法，其特征在于，所述生产方法附加地包括以下步骤：-至少在所述电介质层(8)上的区域中施加电传导层(9)。7.根据前一权利要求所述的生产方法，其特征在于，所述电传导层(9)包括金属，所述金属优选地为铝和/或贵金属，所述贵金属优选地是金、铂、铱、钯、锇、银、铑和/或钌，以及/或者，所述电传导层(9)是通过涂覆工艺来施加的，特别地，所述电传导层(9)是通过pvd、cvd和/或工艺过程来施加的。8.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的生产方法，其特征在于，所述mems元件(1)包括在所述基底(4)上的mems设备(2)和处理器(5)，并且电连接部(6)存在于所述mems设备(2)与所述处理器(5)之间，其中，所述mems元件(1)和/或所述处理器(5)以倒装芯片设计进行安装，并且优选地，所述电连接部(6)经由所述基底(4)制成，以及/或者，其中，所述mems元件(1)和/或所述处理器(5)存在于传统设计中，而不存在于倒装芯片
设计中，并且优选地，所述电连接部(6)经由至少一个线接合部制成。9.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的生产方法，所述生产方法用于mems封装件(14)，所述mems封装件(14)优选地具有用于保护所述mems元件(1)的层系统(16)，所述生产方法包括以下步骤：-在所述基底(4)上提供所述mems元件(1)，所述mems元件包括mems交互区域(3)，-提供所述mems元件(1)的表面保形涂覆部，所述表面保形涂覆部特别是喷涂涂覆部(7)，使得所述mems元件(1)被完全地封闭在电介质层(8)与基底(4)之间，-优选地，至少在所述电介质层(8)上的区域中施加电传导层(9)，所述电传导层(9)与所述电介质层(8)形成层系统(16)，-可选地，通过至少在所述mems交互区域(3)上方的一些区域中去除所述电介质层(8)和/或所述层系统(16)，来在所述mems交互区域(3)上方布置有开口(11)。10.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的生产方法，其特征在于，通过光刻工艺或剥离来执行所述电介质层(8)的去除，其中优选地，所述电介质层(8)是由光结构聚合物形成的，并且所述电介质层(8)的预结构化是通过所述光结构聚合物对光的对应曝光来执行的。11.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的生产方法，其特征在于，所述电介质层(8)的层厚度在10nm与1mm之间，以及/或者电传导层(9)的层厚度在10nm与20μm之间。12.根据前述权利要求中的任一项所述的生产方法，其特征在于，所述mems元件(1)是光学mems换能器，并且所述mems交互区域(3)包括光学发射器和/或光学接收器，其中，所述mems元件(1)是声学mems换能器，并且所述mems交互区域(3)包括mems膜，其中，所述mems元件(1)是mems气体传感器，并且所述mems交互区域(3)包括mems膜和/或电化学mems传感器区域，其中，所述mems元件(1)是mems滤波器，优选地，所述mems滤波器是mems频率滤波器，特别地，所述mems元件(1)是saw滤波器或baw滤波器，以及其中，所述mems交互区域(3)包括mems滤波器结构，特别地，所述mems交互区域(3)包括mems电极和/或mems块体区域。13.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的生产方法，其特征在于，所述mems元件(1)是mems声学换能器，并且所述mems元件(1)包括mems设备和处理器(5)，并且所述生产方法包括以下步骤：-在基底(4)上提供所述mems设备(2)，所述mems设备包括mems膜(3)，-在所述基底(4)上提供所述处理器(5)，所述处理器具有连接至所述mems设备(2)的电连接部(6)，-利用所述电介质层(8)提供mems设备(2)、处理器(5)的表面保形涂覆部，所述表面保
形涂覆部特别地是喷涂涂覆部(7)，并且优选地，利用所述电介质层(8)提供mems设备(2)、处理器(5)以及电连接部(6)的表面保形涂覆部，使得mems设备(2)、处理器(5)以及电连接部(6)被完全地封闭在电介质层(8)与基底(4)之间，-可选地至少在所述电介质层(8)上的一些区域中施加电传导层(9)，所述电传导层(9)与所述电介质层(8)形成层系统(16)，-通过至少在所述膜(3)上方的一些区域中去除所述电介质层(8)或所述层系统(16)，可选地在所述mems膜(3)上方布置有声音端口(11)。14.一种mems封装件，所述mems封装件能够通过根据前述权利要求中的一项或更多项所述的生产方法来制造。15.一种mems封装件，包括：-基底(4)，-mems元件(1)，所述mems元件(1)被布置在所述基底(4)上，所述mems元件(1)包括mems交互区域(3)，-电介质层(8)，所述电介质层(8)用于保护所述mems元件(1)，所述电介质层通过电介质涂覆工艺由所述mems元件(1)的表面保形涂覆部而生产。

技术总结

优选地，本发明涉及具有用于保护MEMS元件的至少一个层的MEMS封装件，其中，MEMS元件具有在基底上的至少一个MEMS交互区域，并且MEMS元件的表面保形涂覆部施加有电介质层。特别优选地，本发明涉及MEMS换能器封装件，其中例如具有MEMS膜和处理器(优选为集成电路)的MEMS元件被布置在基底上。为了提供保护，电介质的表面保形涂覆部优选地首先施加于MEMS元件，例如通过喷涂涂覆、雾涂覆和/或气相涂覆。然后，优选地，施加电传导层。根据配置，这些层可以在MEMS元件的MEMS交互区域上方的某些区域被去除，例如以用于MEMS膜的声音开口。例如以用于MEMS膜的声音开口。例如以用于MEMS膜的声音开口。