用于制造电触点接通部的方法；电触点接通部

技术领域

本发明从一种用于制造电触点接通部(Kontaktierung)的方法出发。

本发明还从一种导电的衬底与导电的层之间的电触点接通部出发。

背景技术

通常，在微机电系统(MEMS)中，存在对不同层或晶片区域的电触点接通部的需求，所述不同层或晶片区域通过绝缘体(或者绝缘层)在很大程度上彼此电绝缘。这方面的例子例如是，绝缘体上硅(SOI)晶片或空腔绝缘体上硅(CSOI)晶片或者衬底，其在微机电系统(MEMS)中使用以实现例如机动车中的传感器、尤其是转速传感器和加速度传感器。为了例如确保在这种SOI中制造的构件的功能性，例如在衬底与功能层之间需要电触点接通部，在所述功能层中例如可以构造加速度传感器或者其他传感器。

另外可能需要在两个晶片衬底或晶片系统的层或区域之间实现电触点接通部，其中，例如第一SOI衬底用作盖晶片，第二SOI衬底用作设备晶片(Devicewafer)。在此，通常盖晶片和设备晶片通过介电材料键合、即相互连接，尤其借助作为电介质的密封玻璃膏。如果在两个晶片之间或在两个晶片系统的区域之间需要电触点，则需要在后来的过程步骤的框架中制造这种电触点接通部，因为电介质是电绝缘的。

电触点可以例如借助深反应离子刻蚀(英语：deep reactive ion etching，简称：DRIE)来制造。在此，可以通过各向异性的蚀刻过程使功能层结构化，将绝缘层移除，并且使衬底与功能层之间的电触点接触部在功能层上生长。然而，这种方法的缺点一方面在于，电触点接通部的生长由于微结构的原因不总是可能的。缺点另一方面在于在这种方法的情况下所需要的、大约1000℃左右的高温，因为在功能层上可能构造有金属垫，所述金属垫的熔化温度可能被超过。

发明内容

本发明的任务在于，提供一种用于制造衬底与功能层之间或者两个衬底晶片之间的电触点接通部的方法，该方法避免现有技术的缺点且尤其仅需要较低的温度预算。

根据本发明，该任务通过一种用于制造导电的衬底与导电的层之间的电触点接通部的方法来解决，其中，该衬底和该层相互连接并且在该衬底与该层之间至少部分地布置有电绝缘层，其中，该层在待制造的电触点接通部的区域中具有至少一个贯通开口，该贯通开口具有裸露的绝缘层，其特征在于，在第一步骤中，在贯通开口的区域中使激光射束对准到绝缘层上，其中，在第二步骤中，至少部分地移除绝缘层，其中，在第三步骤中，至少部分地熔化衬底和/或层，使得在衬底与层之间构造电触点接通部。

根据并列权利要求所述的根据本发明的用于制造导电的层或衬底晶片之间的电触点接通部的方法与现有技术相比具有以下优点：使用激光方法来制造该电触点接通部，由此通过激光射束输入的能量和由此引起的升温仅局部地发生并且所述层的别的区域或别的晶片区域保持被保护以免受到高温影响。根据本发明的方法的另一优点在于，为了产生电触点接通部需要相对较少的空间，例如与引线键合相比。

本发明的有利的构型和扩展方案能够由从属权利要求以及参考附图的描述获得。

根据本发明的一种优选实施方式设置，仅使用一个晶片系统或衬底，在该晶片系统或衬底内，所述层配置为功能层、尤其是微机电结构元件的功能层。尤其是，所述层是SOI衬底的、即绝缘体上硅衬底的一部分，其中，尤其是所述层、所述绝缘层和所述导电的层都是SOI衬底的一部分。例如以下层可以考虑作为功能层：在所述层内实现诸如传感器和执行器等机械结构元件或者光学结构元件，所述机械结构元件或者光学结构元件例如与在衬底中实现的微电子电路组合，由此需要触点接通部。

此外，根据本发明的另一种优选实施方式还设置，使用两个晶片系统或两个相互连接的衬底；在此，衬底是衬底晶片的一部分，并且所述层构造为另外的衬底晶片的一部分，其中，所述另外的衬底晶片与所述衬底晶片借助连接层连接。例如使用这种类型的系统，以便借助盖晶片来封闭设备晶片，在所述设备晶片上布置有至少一个微机电元件(然而优选两个这样的元件)。因此，有利地可能的是，将根据本发明的方法也用于制造两个衬底系统或者晶片系统之间的触点接通部。

根据本发明的一种优选实施方式设置，在衬底中构造有空腔，其中，该空腔平行于衬底的主延伸平面具有第一横向尺寸，并且其中，该贯通开口平行于主延伸方向具有第二横向尺寸，其中，第一横向尺寸小于第二横向尺寸。由于激光射束穿过贯通开口且对准到布置在衬底与层之间的绝缘层上，因此，可以将绝缘层——尤其是绝缘的氧化硅层、尤其是在SOI衬底的情况下的隐埋氧化物(BOX)——剥蚀、尤其是熔化和/或蒸发，并且因此或由此将该绝缘层至少部分地移除。由于通过激光射束进行的能量输入，衬底的和层的直接环绕的区域熔化，使得由此在空腔中形成电触点接通部，其中，在此产生的电触点接通部或在激光的作用下熔化的材料在贯通开口的区域中的材料区域可以至少部分地伸出超过在该贯通开口的区域中的、通过该层的上侧形成的平面(尖端形成，tip formation)。在此，特别优选的是以下空腔横截面：所述空腔横截面小于贯通开口横截面，其中，尤其是两个横截面圆形地且同中心地布置。由于——与贯通开口的横截面相比——较小的空腔横截面，尤其还由于小的空腔深度，因此还由于尽可能小的空腔容积，产生以下优点：更快速地通过先前由于能量输入而熔化的材料填满该空腔，因此，更快速地且在较小的材料使用和/或较小的能量输入的情况下构造该电触点接触部。

根据本发明的一种优选实施方式设置，该贯通开口的横截面在垂直于主延伸平面的方向上的投影和空腔的横截面在垂直于主延伸平面的方向上的投影部分地重叠且部分地不重叠，其中，该贯通开口的横截面尤其圆形地构造。特别优选地，由于激光射束几何形状，贯通开口具有圆形横截面，该圆形横截面具有大约10μm的直径。然而，特定于应用地，同样能够实现环形的或者线形的贯通开口，或者也能够实现例如梯形、平行四边形等等的贯通开口型廓。与贯通开口类似地，能够实现具有不同几何形状和尺寸的空腔，其中，空腔的和贯通开口的经投影的横截面的几何形状可以是相同的或者不同的。

根据本发明的另一种优选实施方式设置，该贯通开口的横截面在垂直于主延伸平面的方向上的投影和空腔的横截面在垂直于主延伸平面的方向上的投影这样完全重叠，使得该空腔的横截面的投影大于该贯通开口的横截面的投影。较大的空腔横截面能够实现：在空腔的上方布置多个贯通开口并且因此在单个空腔中——如果出于技术原因或者设计原因期望的话——构造多个电触点接通部。

本发明的另一主题是电触点接通部，该电触点接通部根据上文描述的方法来制造。

根据本发明的一种优选实施方式设置，电触点接通部主要垂直于衬底的主延伸平面构造。触点接通部的该定向能够实现衬底与布置在其上方的功能层之间的最短的连接。此外，通过该实施方式，在制造触点接通部时节省材料和能量。

结合根据本发明的方法、根据本发明的电触点接触部或者结合根据本发明的方法的或者根据本发明的电触点接通部的实施方式所描述的特征、构型和优点可以用于根据本发明的系统。

本发明的实施例在附图中示出并且在以下描述中更详细地阐述。

附图说明

图1示意性地示出根据本发明的四种不同实施方式。

图2示意性地示出根据本发明的电触点接通部的四种实施方式。

具体实施方式

在不同附图中，相同部件始终设有相同附图标记并且因此通常也分别仅命名或提及一次。

在图1中，在示意性图示中在制造系统中的电触点接通部1之前的侧视图中示出在四个实施方案中的触点接通部的可能的部位，其中，该示意图是示意性的，因为通常并非全部四种类型或者变型的这样的触点接通部位在相同的一个或多个衬底上实现，其中，然而另一方面也不排除这一点。在硅衬底3中构造有具有不同几何尺寸的两个空腔14，该硅衬底用作载体并且为系统确保机械稳定性。两个空腔14具有横向尺寸16，其中，在附图中布置在左侧的第一空腔14的横向尺寸16小于在附图中布置在右侧的第二空腔14的横向尺寸。在衬底3的上方布置有层5，所述层例如用作传感器(或在该层中实现传感器)。在图1中，层5具有四个贯通开口9(即对于触点接通部位的每个示出的变型具有一个贯通开口9)。贯通开口9具有横向尺寸18。不仅空腔14的横向尺寸16、而且贯通开口9的横向尺寸18平行于衬底3的主延伸平面100布置。衬底3与传感器5通过绝缘层7电分离，其中，连同两个空腔14在内的整个衬底3被作为绝缘层或钝化层7的氧化硅层(SiO

在图1a)中示出本发明的第一变型；贯通开口9的横截面在平行于衬底3的主延伸平面100布置的平面中尤其圆形地构造，即横向尺寸18相应于直径18。直接在贯通开口9下方，在衬底3中构造有空腔14，该空腔的横截面在平行于衬底3的主延伸平面100布置的另外的平面中同样尤其圆形地构造，其中，空腔14的横向尺寸16相应于直径14并且尤其小于贯通开口9的直径18。贯通开口9的圆形横截面的投影和空腔14的圆形横截面的投影尤其彼此同中心地布置。

在图1b)中，传感器5中的贯通开口9与布置在其下方的衬底3仅通过电绝缘层7分离。贯通开口9在平行于衬底3的主延伸平面100布置的平面中的横截面同样圆形地构造。

在图1c)中，在传感器5中构造有贯通开口9，该贯通开口的横向尺寸18小于布置在其下方的空腔14的横向尺寸16，其中，横向尺寸18沿垂直于主延伸平面100的方向的投影与空腔14的横向尺寸16完全形成剖面线。换言之，横向尺寸16沿两个箭头方向的延展尺度比横向尺寸18的延展尺度更明显。

在图1d)中，贯通开口9的平行于主延伸平面100布置的横截面的投影部分地与且部分地不与空腔14的横截面的投影重叠，该空腔的横截面同样布置在平行于主延伸平面布置的平面中。

在图2中示意性地示出根据本发明的电触点接通部1的四种实施方式。在示出的全部实施方式中，电触点接通部1的尖端在贯通开口9的区域中至少部分地伸出超过通过层5的上侧形成的平面(尖端形成，tip formation)。此外，在全部四种实施方案中，电触点接通部1主要垂直于主延伸平面100构造。图2中的尺寸在此不是按比例的。

在图2a)中示出，由于通过在图1中示出的激光射束10进行的能量输入，首先绝缘层或氧化层7已被烧蚀(ablatiert)。随后，如此剥蚀的、尤其是熔化或者蒸发的绝缘层7可以通过布置在空腔14上方的贯通开口9泄漏。布置在氧化层7下方的且这样裸露的衬底3由于激光射束10的能量输入进一步熔化。此外，由于激光射束10的重新定位，至少部分地也使层5熔化。两个硅熔体填满空腔14，其中，由于贯通开口9的与空腔14的横向尺寸16相比较小的横向尺寸18，构造的触点接通部1在贯通开口9的方向上缩窄或逐渐变成锥形。层5的进一步熔化产生凸出部，该凸出部特征性地具有尖端(尖端形成，tip formation)。

在图2b)中，绝缘层7已被烧蚀，而衬底3未被明显熔化。电触点接通部1由层5的熔化而形成，并且同样具有尖端。

在图2c)和2d)中，电触点接通部1——与图2a)中的触点接通部类似——主要沿垂直于衬底3的主延伸平面100的方向构造。然而，与图2a)中的触点接通部1区分，图2c)和2d)中的触点接通部1不是锥形地在未示出的贯通开口9的方向上延伸，而是基本上柱形地或棱镜形地延伸。在贯通开口9的区域中，触点接通部1至少部分地逐渐变成锥形。

附图标记列表

1    电触点接通部

3    衬底

5    层，传感器

7    电绝缘层

9    贯通开口

10   激光射束

12   衬底晶片

14   空腔

16   空腔的横向尺寸

18   贯通开口的横向尺寸

100  衬底的主延伸平面