DE102017216907A1

DE102017216907A1 - Micromechanical sensor device and method for producing the same

Info

Publication number: DE102017216907A1
Application number: DE102017216907.9A
Authority: DE
Inventors: Thomas Buck; Kerrin DOESSEL; Fabian Purkl; Daniel PANTEL; Christoph Schelling
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-09-25
Filing date: 2017-09-25
Publication date: 2019-03-28
Anticipated expiration: 2037-09-26
Also published as: DE102017216907B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer mikromechanischen Sensorvorrichtung, insbesondere eines mikromechanischen Mikrophons, umfassend die Schritte- Bereitstellen einer MEMS-Einrichtung mit einer einseitig eingespannten Schicht, insbesondere eine piezoelektrische Schicht, die einen freien Endbereich aufweist, welcher entlang zumindest einer Auslenkrichtung auslenkbar ist, und die einen eingespannten Endbereich aufweist, der festgelegt ist,- Bereitstellen eines ASIC-Elements,- Verbinden des ASIC-Elements mit der MEMS-Einrichtung,- Anordnen des ASIC-Elements und der MEMS-Einrichtung derart zueinander, dass sich ein Endbereich des ASIC-Elements und der freie Endbereich der einseitig eingespannten Schicht im Wesentlichen in einer Ebene senkrecht zur Auslenkungsrichtung in einem Überlappungsbereich überlappen, wobei die Größe des Überlappungsbereichs höchstens 1/3, insbesondere weniger als 25%, vorzugsweise weniger als 20%, insbesondere weniger als 10%, insbesondere weniger als 5%, vorzugsweise zwischen 1% und 2% der senkrecht zur Auslenkungsrichtung orientierten Fläche der einseitig eingespannten Schicht entspricht.The invention relates to a method for producing a micromechanical sensor device, in particular a micromechanical microphone, comprising the steps of providing a MEMS device with a cantilevered layer, in particular a piezoelectric layer having a free end region, which is deflectable along at least one deflection direction, and having a clamped end region that is fixed, providing an ASIC element, connecting the ASIC element to the MEMS device, arranging the ASIC element and the MEMS device relative to one another such that an end region of the ASIC Elements and the free end region of the unilaterally clamped layer substantially overlap in a plane perpendicular to the deflection direction in an overlap region, the size of the overlapping region being at most 1/3, in particular less than 25%, preferably less than 20%, in particular less than 10%. , especially e is less than 5%, preferably between 1% and 2% of the perpendicular to the deflection direction oriented surface of the cantilevered layer corresponds.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer mikromechanischen Sensorvorrichtung, insbesondere eines mikromechanischen Mikrofons.The invention relates to a method for producing a micromechanical sensor device, in particular a micromechanical microphone.

Die Erfindung betrifft weiter eine mikromechanische Sensorvorrichtung, insbesondere in Form eines mikromechanischen Mikrofons.The invention further relates to a micromechanical sensor device, in particular in the form of a micromechanical microphone.

Obwohl auf beliebige mikromechanische Sensorvorrichtungen anwendbar, wird die vorliegende Erfindung in Bezug auf mikromechanische Mikrofone, MEMS-Mikrofone, erläutert.Although applicable to any micromechanical sensor devices, the present invention will be explained in relation to micromechanical microphones, MEMS microphones.

Bekannte MEMS-Mikrofone umfassen eine freistehende Struktur, die einem Umgebungsdruck ausgesetzt ist und sich entsprechend einem auf sie einwirkenden Schalldruck bewegt. In Endkunden-Anwendungen werden üblicherweise kapazitive MEMS-Mikrofone verwendet. Dabei wird die Bewegung oder Auslenkung einer Membran bei einem auf sie wirkenden Schalldruck detektiert, in dem die Kapazität beziehungsweise deren Änderung zwischen der Membran und einer perforierten Gegenelektrode vor oder hinter der Membran gemessen wird.Known MEMS microphones include a freestanding structure which is exposed to ambient pressure and moves in response to a sound pressure applied thereto. In consumer applications, capacitive MEMS microphones are commonly used. In this case, the movement or deflection of a membrane is detected at a sound pressure acting on it, in which the capacitance or its change between the membrane and a perforated counterelectrode in front of or behind the membrane is measured.

Weiterhin sind ebenfalls piezo-elektrische MEMS-Mikrofone bekannt geworden. Hierbei wird ein Durchbiegen einer einseitig eingespannten Struktur auf eine piezo-elektrische Schicht übertragen, deren elektrische Ladung sich verändert, und die letztlich als Änderung einer Spannung detektiert werden kann. Ein piezoelektrisches MEMS-Mikrophon ist beispielsweise aus der US 2014/0339657 A1 bekannt geworden.Furthermore, piezoelectric MEMS microphones have also become known. In this case, a deflection of a cantilevered structure is transferred to a piezoelectric layer whose electrical charge changes, and which can ultimately be detected as a change in a voltage. A piezoelectric MEMS microphone, for example, from US 2014/0339657 A1 known.

Um extreme oder übermäßige Auslenkungen der beweglichen Teile von MEMS-Strukturen zu begrenzen, ist es weiterhin bekannt geworden, Anschläge vorzusehen. In Bezug auf Mikrofone auf Basis einseitig eingespannter Schichten sind diese Anschläge wichtig, um einen Bruch der einseitig eingespannten Schicht, beispielsweise bei mechanischem Schock oder durch hohe Druckdifferenz bei einem Fall des Mikrofons auf eine feste Oberfläche, zu vermeiden. Ein MEMS-Sensor mit einem Anschlag ist beispielsweise aus der DE 10 2014 212 314 A1 bekannt geworden. Der MEMS-Sensor weist dabei ein MEMS-Element und ein ASIC-Element auf, wobei zwischen dem MEMS-Element und dem ASIC-Element eine Bondstruktur ausgebildet ist. Das MEMS-Element weist weiter eine Schichtenanordnung mit abwechselnd aufeinander angeordneten Isolierschichten und Funktionsschichten auf, wobei in wenigstens einer der Funktionsschichten ein in einer Erfassungsrichtung bewegliches Erfassungselement ausgebildet ist und wobei mittels einer weiteren Funktionsschicht ein Abstandselement zum Ausbilden eines definierten Abstands zwischen dem MEMS-Element und dem ASIC-Element ausgebildet ist. Auf dem Erfassungselement ist ein Anschlagselement mit dem Abstandselement und einer ersten Bondschicht angeordnet, wobei in einem Anschlagsbereich des Anschlagselements auf dem ASIC-Element eine isolierende Schicht angeordnet ist.In order to limit extreme or excessive deflections of the moving parts of MEMS structures, it has also become known to provide stops. With regard to microphones based on cantilevered layers, these stops are important in order to avoid breakage of the cantilevered layer, for example in the case of mechanical shock or due to high pressure difference when the microphone falls onto a solid surface. A MEMS sensor with a stop, for example, from the DE 10 2014 212 314 A1 known. The MEMS sensor has a MEMS element and an ASIC element, wherein a bonding structure is formed between the MEMS element and the ASIC element. The MEMS element furthermore has a layer arrangement with insulating layers and functional layers arranged alternately on one another, wherein a detection element which is movable in one detection direction is formed in at least one of the functional layers and wherein by means of a further functional layer a spacer element for forming a defined distance between the MEMS element and formed the ASIC element. A stop element with the spacer element and a first bonding layer is arranged on the detection element, wherein an insulating layer is arranged in a stop region of the stop element on the ASIC element.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

In einer Ausführungsform stellt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer mikromechanischen Sensorvorrichtung bereit, insbesondere eines mikromechanischen Mikrofons, umfassend die Schritte

- Bereitstellen einer MEMS-Einrichtung mit einer einseitig darauf angeorndeten oder eingespannten Schicht, insbesondere eine piezoelektrische Schicht, die einen freien Endbereich aufweist, welcher entlang zumindest einer Auslenkrichtung auslenkbar ist, und die einen eingespannten Endbereich aufweist, der festgelegt ist,
- Bereitstellen eines ASIC-Elements,
- Verbinden des ASIC-Elements mit der MEMS-Einrichtung,
- Anordnen des ASIC-Elements und der MEMS-Einrichtung derart zueinander, dass sich ein Endbereich des ASIC-Elements und der freie Endbereich der angeordneten oder eingespannten Schicht im Wesentlichen in Auslenkungsrichtung in einem Überlappungsbereich überlappen, wobei die Größe des Überlappungsbereichs höchstens 1/3, insbesondere weniger als 25%, vorzugsweise weniger als 20%, insbesondere weniger als 10%, insbesondere weniger als 5%, vorzugsweise zwischen 1% und 2% der senkrecht zur Auslenkungsrichtung orientierten Fläche der einseitig eingespannten Schicht entspricht.

In one embodiment, the invention provides a method for manufacturing a micromechanical sensor device, in particular a micromechanical microphone, comprising the steps

Providing a MEMS device with a layer arranged or clamped on one side thereon, in particular a piezoelectric layer having a free end region which can be deflected along at least one deflection direction and having a clamped end region which is fixed,
Providing an ASIC element,
Connecting the ASIC element to the MEMS device,
Arranging the ASIC element and the MEMS device in such a way that an end region of the ASIC element and the free end region of the arranged or the overlap region is at most 1/3, in particular less than 25%, preferably less than 20%, in particular less than 10%, in particular less than 5%, preferably between 1% and 2% of the perpendicular to the deflection direction oriented surface of the cantilevered layer corresponds.

In einer weiteren Ausführungsform stellt die Erfindung eine mikromechanische Sensorvorrichtung, insbesondere in Form eines mikromechanischen Mikrofons bereit, umfassend
eine MEMS-Einrichtung mit einer einseitig darauf angeordneten oder eingespannten Schicht, insbesondere eine piezoelektrische Schicht, die einen freien Endbereich aufweist, welcher entlang zumindest einer Auslenkrichtung auslenkbar ist, und die einen auf der MEMS-Einrichtung angeordneten oder eingespannten Endbereich aufweist, der festgelegt ist,
ein ASIC-Element, welches mit der MEMS-Einrichtung verbunden ist, wobei ASIC-Element und MEMS-Einrichtung derart zueinander angeordnet sind, dass sich ein Endbereich des ASIC-Elements und der freie Endbereich der angeordneten oder eingespannten Schicht im Wesentlichen in Auslenkungsrichtung in einem Überlappungsbereich überlappen, wobei die Größe des Überlappungsbereichs höchstens 1/3, insbesondere weniger als 25%, vorzugsweise weniger als 20%, insbesondere weniger als 10%, insbesondere weniger als 5%, vorzugsweise zwischen 1% und 2% der senkrecht zur Auslenkungsrichtung orientierten Fläche der einseitig eingespannten Schicht entspricht.In a further embodiment, the invention provides a micromechanical sensor device, in particular in the form of a micromechanical microphone, comprising
a MEMS device with a layer arranged or clamped on one side thereon, in particular a piezoelectric layer having a free end region which is deflectable along at least one deflection direction and having an end region arranged or clamped on the MEMS device, which is fixed
an ASIC element, which is connected to the MEMS device, ASIC element and MEMS device are arranged to each other such that an end portion of the ASIC element and the free end portion of the arranged or clamped layer substantially in the deflection in a Overlap area overlap, wherein the size of the overlap region at most 1/3, in particular less than 25%, preferably less than 20%, in particular less than 10%, in particular less than 5%, preferably between 1% and 2% of the oriented perpendicular to the deflection direction surface corresponds to the cantilevered layer.

Mit anderen Worten sind die Abmessungen und Position des ASIC-Elements auf die Abmessungen der MEMS-Einrichtung so abgestimmt, dass eine insbesondere minimale Überlappung mit der einen oder den mehreren einseitig angeordneten oder eingespannten Schichten gegeben ist. Umgekehrt sind auch die Abmessungen der MEMS-Einrichtung so angepasst, dass insbesondere ein ASIC-Element mit einer rechteckigen Grundfläche als Anschlag für den freien Endbereich der einseitig eingespannten Schicht dient.In other words, the dimensions and position of the ASIC element are tuned to the dimensions of the MEMS device such that there is a particularly minimal overlap with the one or more unilaterally arranged or clamped layers. Conversely, the dimensions of the MEMS device are adapted so that in particular an ASIC element with a rectangular base serves as a stop for the free end region of the cantilevered layer.

Einer der damit erzielten Vorteile ist, dass ein Anschlag auf besonders einfache und kostengünstige Weise hergestellt werden kann ohne dass zusätzliche Herstellungsschritte und zusätzliches Material verwendet werden müssen. Darüber hinaus wird der Bauraum der mikromechanischen Sensorvorrichtung verkleinert, denn insbesondere mit bekannten Anschlägen für auf einer einseitig angeordneten oder eingespannten Schicht basierende Sensorvorrichtungen müssen die Anschläge in den Endbereichen angeordnet werden, im Gegensatz zu den membran-basierten Mikrophonen bei denen diese zentral über beziehungsweise unter der Membran angeordnet werden können. Dies erfordert einen entsprechend hohen Abstand der Anschläge von der Ruhelage und führt bei bereits bekannten Sensorvorrichtungen zu einer komplizierten und teuren Fertigung. Weitere Vorteile sind insbesondere, dass durch den kleinen Überlappungsbereich ein geringer akustischer Widerstand und damit eine hohe Sensitivität erreicht werden. Darüber hinaus wird der akustische Leckpfad, also der Spalt, der die Volumina vor und hinter der beweglichen Struktur verbindet, durch die die Überlappung des ASIC-Elements mit dem Spalt an Stellen höchster Auslenkung minimiert.One of the advantages achieved with this is that a stop can be produced in a particularly simple and cost-effective manner without having to use additional production steps and additional material. In addition, the space of the micromechanical sensor device is reduced, because in particular with known attacks for on one side arranged or clamped layer based sensor devices, the attacks must be located in the end regions, in contrast to the membrane-based microphones in which this centrally above or below the Membrane can be arranged. This requires a correspondingly high distance of the stops from the rest position and results in already known sensor devices to a complicated and expensive production. Further advantages are in particular that a small acoustic resistance and thus a high sensitivity are achieved by the small overlap area. In addition, the acoustic leak path, that is, the gap connecting the volumes in front of and behind the movable structure, minimizes the overlap of the ASIC element with the gap at highest deflection locations.

Weitere Merkmale, Vorteile und weitere Ausführungsformen der Erfindung sind im Folgenden beschrieben oder werden dadurch offenbar:Further features, advantages and further embodiments of the invention are described below or become apparent:

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird das ASIC-Element auf der MEMS-Einrichtung oberhalb der einseitig angeordneten oder eingespannten Schicht angeordnet. Vorteil hiervon ist, dass auf besonders einfache und kostengünstige Weise ein oberer Anschlag für die auslenkbare Schicht zur Verfügung gestellt werden kann.According to an advantageous development, the ASIC element is arranged on the MEMS device above the one-sided arranged or clamped layer. The advantage of this is that in a particularly simple and cost-effective manner, an upper stop for the deflectable layer can be made available.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung werden ASIC-Element und MEMS-Einrichtung mittels eines AVT-Prozesses, insbesondere mittels Kleben und/oder Löten, verbunden. Einer der damit erzielten Vorteile ist, dass damit auf flexible und gleichzeitig zuverlässige Weise ASIC-Element und MEMS-Einrichtung mittels eines Aufbau- und Verbindungstechnik-Prozesses, AVT-Prozess, verbunden werden können. Darüber hinaus ermöglicht ein AVT-Prozess einen größeren Abstand zwischen MEMS-Einrichtung und ASIC-Element, was beispielsweise bei einem MEMS-Mikrophon höhere Schalldrücke ermöglicht.According to a further advantageous development, ASIC element and MEMS device are connected by means of an AVT process, in particular by means of gluing and / or soldering. One of the advantages achieved with this is that in a flexible yet reliable manner, the ASIC element and MEMS device can be connected by means of an assembly and connection process, AVT process. In addition, an AVT process allows a greater distance between the MEMS device and the ASIC element, which, for example, allows for a higher SPL with a MEMS microphone.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung werden ASIC-Element und MEMS-Einrichtung mittels zumindest einer Löt-Verbindung verbunden, insbesondere wobei die Löt-Verbindung MEMS-Einrichtung und ASIC-Element stoffschlüssig und elektrisch miteinander verbindet. Damit kann auf einfache und kostengünstige Weise insbesondere sowohl eine stoffschlüssige als auch eine elektrische Verbindung zwischen ASIC-Element und MEMS-Einrichtung hergestellt werden.According to a further advantageous development, ASIC element and MEMS device are connected by means of at least one solder connection, in particular wherein the solder connection MEMS device and ASIC element materially and electrically interconnects. This can be made in a simple and cost-effective manner, in particular both a cohesive and an electrical connection between the ASIC element and MEMS device.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung wird eine Ausnehmung im ASIC-Element als Anschlag hergestellt. Vorteil hiervon ist, dass damit auf besonders zuverlässige Weise die Entfernung zwischen der Oberfläche der eingespannten Schicht im Ruhezustand und dem als Anschlag dienenden ASIC-Element festgelegt werden kann.According to a further advantageous embodiment, a recess in the ASIC element is produced as a stop. The advantage of this is that it allows the distance between the surface of the clamped layer in the rest state and the ASIC element serving as a stop to be determined in a particularly reliable manner.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung werden ASIC-Element und MEMS-Einrichtung mittels eines Adhäsions- oder eines Bond-Verfahrens, insbesondere mittels Direktbonden, miteinander verbunden. Vorteil hiervon ist, dass auf zuverlässige und gleichzeitig einfache Weise ASIC-Element und MEMS-Einrichtung verbunden werden können.According to a further advantageous development, ASIC element and MEMS device are connected to one another by means of an adhesion or a bonding method, in particular by means of direct bonding. The advantage of this is that ASIC element and MEMS device can be connected in a reliable and at the same time simple manner.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung wird zumindest ein elektrischer Kontakt zur elektrischen Kontaktierung des ASIC-Elements auf der der MEMS-Einrichtung zugewandten Seite des ASIC-Elements angeordnet und der zumindest eine elektrische Kontakt des ASIC-Elements mit einer auf der Oberfläche der MEMS-Einrichtung angeordneten elektrisch leitenden Verbindung verbunden. Vorteil hiervon ist, dass damit eine elektrische Kontaktierung zwischen MEMS-Einrichtung und ASIC-Element ohne Bond-Drähte erfolgen kann.According to a further advantageous development, at least one electrical contact for electrical contacting of the ASIC element is arranged on the side of the ASIC element facing the MEMS device, and the at least one electrical contact of the ASIC element is arranged with one on the surface of the MEMS device connected electrically conductive connection. The advantage of this is that thus an electrical contact between MEMS device and ASIC element can be done without bond wires.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung wird im Überlappungsbereich am ASIC-Element und/oder an der einseitig angeordneten oder eingespannten Schicht eine Anschlagsstruktur, insbesondere in Form einer Anschlagsnoppe, hergestellt. Damit kann auf einfache und gleichzeitig zuverlässige Weise ein Festkleben nach einem Anschlag des freien Endbereichs der einseitig eingespannten Schicht am ASIC-Element vermieden werden.According to a further advantageous development, a stop structure, in particular in the form of a stop nub, is produced in the overlapping area on the ASIC element and / or on the layer arranged or clamped on one side. This can be a simple and reliable way sticking to a stop the free end portion of the cantilevered layer on the ASIC element can be avoided.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung wird das ASIC-Element und/oder die einseitig eingespannte Schicht zumindest im Bereich des Anschlags, insbesondere im Überlappungsbereich, mit einer Schutzschicht versehen, insbesondere in Form einer elektrischen Passivierungsschicht. Vorteil hiervon ist, dass ein zusätzlicher Schutz bereitgestellt wird und somit die Lebensdauer der mikromechanischen Sensorvorrichtung insgesamt erhöht wird.According to a further advantageous development, the ASIC element and / or the layer clamped on one side is provided with a protective layer, in particular in the form of an electrical passivation layer, at least in the region of the stop, in particular in the overlapping region. The advantage of this is that an additional protection is provided and thus the lifetime of the micromechanical sensor device is increased overall.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung sind ASIC-Element und MEMS-Einrichtung zwischen 4 µm und 150 µm, vorzugsweise zwischen 5 µm und 100 µm voneinander beanstandet angeordnet. Auf diese Weise kann ein ausreichender Abstand zwischen ASIC-Element als Anschlag für die auslenkbare Schicht und der MEMS-Einrichtung bereitgestellt werden.According to a further advantageous development ASIC element and MEMS device between 4 .mu.m and 150 .mu.m, preferably between 5 .mu.m and 100 .mu.m are spaced apart from each other. In this way, a sufficient distance between the ASIC element as a stop for the deflectable layer and the MEMS device can be provided.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weist das ASIC-Element eine Ausnehmung auf, die im Wesentlichen zum Überlappungsbereich korrespondierend angeordnet ist. Vorteil hiervon ist, dass der Abstand zwischen MEMS-Einrichtung mit der einseitig angeordneten oder eingespannten Schicht und ASIC-Element besonders zuverlässig festgelegt werden kann.According to a further advantageous development, the ASIC element has a recess which is arranged corresponding to the overlapping area substantially. The advantage of this is that the distance between MEMS device with the one-sided arranged or clamped layer and ASIC element can be set particularly reliable.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weist das ASIC-Element auf seiner der MEMS-Einrichtung zugewandten Seite zumindest eine elektrische Kontaktstelle auf, die insbesondere mit einer Durchkontaktierung im ASIC-Element verbunden ist. Vorteil hiervon ist, dass bei Anordnung der aktiven Schicht des ASIC-Elements auf der der MEMS-Einrichtung abgewandten Seite des ASIC-Elements eine zuverlässige elektrische Kontaktierung bereitgestellt werden kann. Unter „aktive Schicht“ ist hierbei insbesondere ein Teil, ein Bereich oder eine Schicht zu verstehen, die elektrisch aktive Komponenten wie beispielsweise Schaltkreise oder dergleichen aufweist.According to a further advantageous development, the ASIC element has on its side facing the MEMS device at least one electrical contact point, which is in particular connected to a plated-through hole in the ASIC element. The advantage of this is that when the active layer of the ASIC element is arranged on the side of the ASIC element facing away from the MEMS device, reliable electrical contacting can be provided. By "active layer" is meant in particular a part, a region or a layer which has electrically active components such as circuits or the like.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weisen ASIC-Element und/oder einseitig eingespannte Schicht im Überlappungsbereich eine Anschlagsstruktur auf, insbesondere in Form einer Anschlagsnoppe. Damit kann auf einfache und gleichzeitig zuverlässige Weise ein Festkleben der einseitig eingespannten Schicht nach einem Berühren des ASIC-Elements durch die auslenkbare Schicht vermieden werden.According to a further advantageous development, ASIC element and / or layer clamped on one side have a stop structure in the overlapping region, in particular in the form of a stop nub. This can be avoided by touching the ASIC element by the deflectable layer in a simple and reliable manner sticking the cantilevered layer.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen, und aus dazugehöriger Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the invention will become apparent from the subclaims, from the drawings, and from associated figure description with reference to the drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Bevorzugte Ausführungen und Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile oder Elemente beziehen.Preferred embodiments and embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail in the following description, wherein like reference numerals refer to the same or similar or functionally identical components or elements.

Figurenlistelist of figures

The 1a . 1b . 1c show a micromechanical sensor device according to an embodiment of the present invention in a plan view ( 1a) and in cross-section ( 1b . 1c) ,
The 2a . 2 B show steps of a manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
The 3a . 3b . 3c show a micromechanical sensor device according to an embodiment of the present invention in a plan view ( 3a) and in cross-section ( 3b . 3c) ,
The 4a . 4b . 4c show a micromechanical sensor device according to an embodiment of the present invention in a plan view ( 4a) and in cross-section ( 4b . 4c) ,
The 5a . 5b . 5c show a micromechanical sensor device according to an embodiment of the present invention in a plan view ( 5a) and in cross-section ( 5b . 5c) ,
The 6a . 6b show various embodiments of the cantilevered layer of a micromechanical sensor device according to embodiments of the present invention.
The 7a . 7b . 7c show a micromechanical sensor device according to an embodiment of the present invention in a plan view ( 7a) and in cross-section ( 7b . 7c) ,

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

Die 1a, 1b, 1c zeigen eine mikromechanische Sensorvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer Draufsicht (1a) sowie im Querschnitt (1b, 1c).The 1a . 1b . 1c show a micromechanical sensor device according to an embodiment of the present invention in a plan view ( 1a) and in cross-section ( 1b . 1c) ,

In 1a ist in der Draufsicht eine mikromechanische Sensorvorrichtung 1 gezeigt. Die mikromechanische Sensorvorrichtung 1 umfasst eine Leiterplatte 2, auch bezeichnet als „Printed Circuit Board - PCB“, auf deren Oberseite eine MEMS-Einrichtung 3 angeordnet ist. Auf der Oberseite der MEMS-Einrichtung 3 sind Kontaktstellen 123 angeordnet, die mit elektrischen Leiterbahnen 133 verbunden sind und die zur elektrischen Kontaktierung dienen. Die MEMS-Einrichtung 3 weist dabei in ihrem inneren Bereich eine rechteckförmige Aussparung 3' auf, in die eine einseitig angeordnete oder eingespannte Schicht 5 hineinragt. Die einseitig angeordnete oder eingespannte Schicht 5, die in Richtung 200 auslenkbar ist, ist an ihrem einen einseitig angeordneten oder eingespannten Ende auf der Oberfläche der MEMS-Einrichtung 3 angeordnet. In 1a is a micromechanical sensor device in plan view 1 shown. The micromechanical sensor device 1 includes a printed circuit board 2 , also referred to as "Printed Circuit Board - PCB", on top of which a MEMS device 3 is arranged. On the top of the MEMS device 3 are contact points 123 arranged with electrical conductors 133 are connected and used for electrical contact. The MEMS device 3 has in its inner region a rectangular recess 3 ' in which a one-sided or clamped layer 5 protrudes. The unilaterally arranged or clamped layer 5 in the direction of 200 is deflectable at its one-sided or clamped end on the surface of the MEMS device 3 arranged.

Auf der Oberseite der MEMS-Einrichtung 3 ist weiterhin ein ASIC-Chip 4 angeordnet, welcher teilweise die Aussparung 3' bei Blickrichtung von oben überlappt und der oberhalb der einseitig angeordneten oder eingespannten Schicht 5 angeordnet ist, derart, dass sich die einseitig angeordnete oder eingespannte Schicht 5 und ASIC-Element 4 in einem Überlappungsbereich 100 in vertikaler Richtung 200 in 1b überlappen. Die einseitig angeordnete oder eingespannte Schicht 5 ist somit, wie in 1b zu sehen, in ihrem Ruhezustand von der Unterseite des ASIC-Chips 4 beabstandet. Die einseitig angeordnete oder eingespannte Schicht 5 kann dabei eine oder mehrere piezo-elektrische Schichten umfassen. ASIC-Chip 4 und MEMS-Einrichtung 3 sind über ein Adhäsionsverbindung 6 stoffschlüssig miteinander verbunden und beabstandet voneinander angeordnet. Der ASIC-Chip 4 weist darüber hinaus auf seiner der MEMS-Einrichtung 3 abgewandten Oberfläche eine aktive Schicht 4', umfassend einen integrierten Schaltkreis, auf.On the top of the MEMS device 3 is still an ASIC chip 4 arranged, which partially the recess 3 ' overlaps when viewed from above and above the one-sided arranged or clamped layer 5 is arranged, such that the one-sided or clamped layer 5 and ASIC element 4 in an overlap area 100 in the vertical direction 200 in 1b overlap. The unilaterally arranged or clamped layer 5 is thus, as in 1b to see in their idle state from the bottom of the ASIC chip 4 spaced. The unilaterally arranged or clamped layer 5 may include one or more piezoelectric layers. ASIC chip 4 and MEMS device 3 are via an adhesive bond 6 cohesively connected to each other and spaced from each other. The ASIC chip 4 moreover points to its the MEMS facility 3 remote surface of an active layer 4 ' comprising an integrated circuit.

Die Leiterplatte 2 weist Kontaktstellen 122 auf, die über Bond-Drähte 11 mit Kontaktstellen 124 des ASIC-Elements 4 verbunden sind. Weiterhin sind Kontaktstellen 124 des ASIC-Elements 4 über Bond-Drähte 10 mit Kontaktstellen 123 auf der oberen Oberfläche der MEMS-Einrichtung 3 verbunden.The circuit board 2 has contact points 122 on that over bond wires 11 with contact points 124 of the ASIC element 4 are connected. Furthermore, contact points 124 of the ASIC element 4 via bond wires 10 with contact points 123 on the upper surface of the MEMS device 3 connected.

In den 1a-c sind die Oberseite der MEMS-Einrichtung 3 und die Unterseite des ASIC-Chips 4 zwischen 5 µm und 100 µm voneinander beanstandet. Wie oben ausgeführt überlappen das ASIC-Element 4 und das auslenkbare Ende der einseitig eingespannten Schicht 5 im Überlappungsbereich 100. Das ASIC-Element 4 stellt damit einen oberen Anschlag für die auslenkbare Schicht 5 zur Verfügung, um eine Beschädigung der einseitig angeordnete oder eingespannten Schicht 5 bei einer entsprechend einwirkenden Belastung auf die einseitig angeordnete oder eingespannte Schicht 5 zu vermeiden. Ebenfalls wie bereits ausgeführt werden die elektrischen Verbindungen zwischen MEMS-Einrichtung 3 und ASIC-Chip 4 und zwischen dem ASIC-Chip 4 und der Leiterplatte 2 mittels Bond-Drähten 10, 11 bereitgestellt.In the 1a-c are the top of the MEMS device 3 and the bottom of the ASIC chip 4 between 5 .mu.m and 100 .mu.m apart from each other. As stated above, the ASIC element overlaps 4 and the deflectable end of the cantilevered layer 5 in the overlap area 100 , The ASIC element 4 thus provides an upper stop for the deflectable layer 5 available to damage the one-sided or clamped layer 5 at a corresponding acting load on the one-sided arranged or clamped layer 5 to avoid. Also as already stated are the electrical connections between MEMS device 3 and ASIC chip 4 and between the ASIC chip 4 and the circuit board 2 using bond wires 10 . 11 provided.

Die 2a, 2b zeigen Schritte eines Herstellungsverfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und die 3a, 3b, 3c zeigen eine mikromechanische Sensorvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer Draufsicht (3a) sowie im Querschnitt (3b, 3c), hergestellt mit Schritten gemäß der Ausführungsform der 2a und 2b.The 2a . 2 B show steps of a manufacturing method according to an embodiment of the present invention and the 3a . 3b . 3c show a micromechanical sensor device according to an embodiment of the present invention in a plan view ( 3a) and in cross-section ( 3b . 3c) manufactured with steps according to the embodiment of 2a and 2 B ,

In 2a ist ein ASIC-Wafer 40 sehen, der auf seiner Unterseite eine aktive Schicht 4' aufweist. Um nun die Entfernung zwischen der oberen Oberfläche der MEMS-Einrichtung 3 und einem ASIC-Element 4a, 4b als Anschlag möglichst genau festzulegen, wird auf die Oberseite des ASIC-Wafers 40 eine Maske 7 aufgebracht, die Aussparungen 7' aufweist. Wird nun von oben geätzt, angedeutet durch die Pfeile, werden Kavitäten oder Aussparungen 8 in dem ASIC-Wafer 40 hergestellt. Dies kann beispielsweise mittels reaktiven Ionen-Tiefätzen DRIE erfolgen. Anschließend werden die einzelnen ASIC-Elemente 4a, 4b, jeweils umfassend eine Kavität 8 und eine entsprechende aktive Schicht 4a', 4b', wobei erstere dann jeweils als genau ausgebildeter Anschlag für den freien Endbereich einer einseitig eingespannten Schicht 5 dient, geeignet voneinander getrennt. Die Trennung erfolgt insbesondere derart, dass eine Seitenwand der im Wesentlichen im Querschnitt U-förmigen Kavität 8 entfernt wird, sie somit im Querschnitt L-förmig ist und nach einer Seite offen ist und eine Ausnehmung bildet. Die ASIC-Elemente 4a, 4b und können dann in einer mikromechanischen Sensorvorrichtung 1 insbesondere gemäß der 3a-3c verwendet werden.In 2a is an ASIC wafer 40 see that on his bottom an active layer 4 ' having. Now to see the distance between the upper surface of the MEMS device 3 and an ASIC element 4a . 4b As stop as accurately as possible, is placed on top of the ASIC wafer 40 a mask 7 applied, the recesses 7 ' having. If now etched from above, indicated by the arrows, cavities or recesses 8th in the ASIC wafer 40 produced. This can be done for example by means of reactive ion deep sets DRIE. Subsequently, the individual ASIC elements 4a . 4b each comprising a cavity 8th and a corresponding active layer 4a ' . 4b ' The former then each as a precisely trained stop for the free end of a cantilevered layer 5 serves, suitably separated. The separation is in particular such that a side wall of the substantially U-shaped in cross-section cavity 8th is removed, it is thus in cross-section L-shaped and is open to one side and forms a recess. The ASIC elements 4a . 4b and then in a micromechanical sensor device 1 in particular according to the 3a-3c be used.

In 3a-c ist im Wesentlichen eine Sensorvorrichtung 1 gemäß 1 gezeigt. Im Unterschied zur mikromechanischen Sensorvorrichtung 1 gemäß 1 ist bei der mikromechanischen Sensorvorrichtung 1 gemäß 3 das ASIC-Element 4 mit einer Kavität 8, beziehungsweise einer Ausnehmung im Überlappungsbereich 100, versehen. Ein weiterer Unterschied ist, dass anstelle der Adhäsionsverbindung 6 zwischen ASIC-Element 4 und MEMS-Einrichtung 3 nun ASIC-Element 4 und MEMS-Einrichtung 3 mittels eines Bond-Verfahrens 6' miteinander stoffschlüssig verbunden sind.In 3a-c is essentially a sensor device 1 according to 1 shown. In contrast to the micromechanical sensor device 1 according to 1 is in the micromechanical sensor device 1 according to 3 the ASIC element 4 with a cavity 8th , or a recess in the overlapping area 100 , Mistake. Another difference is that instead of the adhesive bond 6 between ASIC element 4 and MEMS device 3 now ASIC element 4 and MEMS device 3 by means of a bonding process 6 ' are connected to each other cohesively.

Die 4a, 4b, 4c zeigen eine mikromechanische Sensorvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer Draufsicht (4a) sowie im Querschnitt (4b, 4c).The 4a . 4b . 4c show a micromechanical sensor device according to an embodiment of the present invention in a plan view ( 4a) and in cross-section ( 4b . 4c) ,

In den 4a-c ist im Wesentlichen eine mikromechanische Sensorvorrichtung 1 gemäß 1 gezeigt. Im Unterschied zur mikromechanischen Sensorvorrichtung 1 gemäß 1 erfolgt bei der mikromechanischen Sensorvorrichtung 1 gemäß 4 beim ASIC-Element 4 die Kontaktierung der aktiven Schicht 4' auf der Oberseite des ASIC-Elements 4 nun mittels einer Silizium-Durchkontaktierung 9. Auf der Unterseite des ASIC-Elements 4 sind hierzu Kontaktstellen 124 angeordnet, die über Lötstellen 6" und Kontaktstellen 123 auf der Oberseite der MEMS-Einrichtung 3 elektrisch verbunden sind. Bonddrähte 10 zwischen Oberseite der MEMS-Einrichtung 3 und Oberseite des ASIC-Elements 4 sind somit nicht erforderlich. Die Kontaktstellen 123 auf der Oberseite der MEMS-Einrichtung 3 sind mit elektrischen Verbindungen 133 auf der Oberseite der MEMS-Einrichtung 3 elektrisch verbunden. In the 4a-c is essentially a micromechanical sensor device 1 according to 1 shown. In contrast to the micromechanical sensor device 1 according to 1 takes place in the micromechanical sensor device 1 according to 4 at the ASIC element 4 the contacting of the active layer 4 ' on top of the ASIC element 4 now by means of a silicon via 9 , On the bottom of the ASIC element 4 are contact points for this purpose 124 arranged over solder joints 6 " and contact points 123 on the top of the MEMS device 3 are electrically connected. Bond wires 10 between the top of the MEMS device 3 and top of the ASIC element 4 are therefore not required. The contact points 123 on the top of the MEMS device 3 are with electrical connections 133 on the top of the MEMS device 3 electrically connected.

Die 5a, 5b, 5c zeigen eine mikromechanische Sensorvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer Draufsicht (5a) sowie im Querschnitt (5b, 5c).The 5a . 5b . 5c show a micromechanical sensor device according to an embodiment of the present invention in a plan view ( 5a) and in cross-section ( 5b . 5c) ,

In den 5a-c ist im Wesentlichen eine mikromechanische Sensorvorrichtung 1 gemäß 1 gezeigt. Im Unterschied zur mikromechanischen Sensorvorrichtung 1 gemäß 1 ist bei der mikromechanischen Sensorvorrichtung 1 gemäß 5 nun die aktive Schicht 4' des ASIC-Elements 4 auf der zur MEMS-Einrichtung 3 benachbarten Seite angeordnet und weist Kontaktstellen 124 zur elektrischen Kontaktierung auf. Diese sind wie in 4 mittels Lötstellen 6" mit entsprechenden Kontaktstellen 123 auf der Oberseite der MEMS-Einrichtung 3 elektrisch verbunden. Die Durchkontaktierung 9 gemäß 4c ist somit nicht notwendig. Die Kontaktstellen 123 auf der Oberseite der MEMS-Einrichtung 3 sind über entsprechende elektrische Verbindungen 133 und weiter über Bonddrähte 11 mit Kontaktstellen 122 der Leiterplatte 2 elektrisch verbunden.In the 5a-c is essentially a micromechanical sensor device 1 according to 1 shown. In contrast to the micromechanical sensor device 1 according to 1 is in the micromechanical sensor device 1 according to 5 now the active layer 4 ' of the ASIC element 4 on the to the MEMS facility 3 arranged adjacent side and has contact points 124 for electrical contact on. These are like in 4 by means of solder joints 6 " with corresponding contact points 123 on the top of the MEMS device 3 electrically connected. The via 9 according to 4c is not necessary. The contact points 123 on the top of the MEMS device 3 are via appropriate electrical connections 133 and continue via bonding wires 11 with contact points 122 the circuit board 2 electrically connected.

In 5 ist somit die aktive Schicht 4' des ASIC-Elements 4 in Richtung auf die MEMS-Einrichtung 3 orientiert. Die elektrischen Kontakte 124 des ASIC-Elements 4 werden über die Lötverbindung 6", die Kontaktstellen 123 und die elektrischen Verbindungen 133 auf der Oberfläche der MEMS-Einrichtung 3 entlang elektrisch kontaktiert und sind mit Bonddrähten 11 auch mit der Leiterplatte 2 verbunden. Im Bereich des ASIC-Elements 4, welcher als Anschlag ausgebildet oder hierfür vorgesehen ist, kann die aktive Schicht 4' des ASIC-Elements 4 mit einer Schutzschicht und/oder mit einer elektrischen Passivierungsschicht, beispielsweise in Form von Siliziumdioxid oder Polymeren, beispielsweise in Form von Polyimid, versehen sein.In 5 is thus the active layer 4 ' of the ASIC element 4 towards the MEMS facility 3 oriented. The electrical contacts 124 of the ASIC element 4 be over the solder joint 6 " , the contact points 123 and the electrical connections 133 on the surface of the MEMS device 3 are contacted along electrical and are with bonding wires 11 also with the circuit board 2 connected. In the area of the ASIC element 4 , which is designed as a stop or provided for this purpose, the active layer 4 ' of the ASIC element 4 with a protective layer and / or with an electrical passivation layer, for example in the form of silicon dioxide or polymers, for example in the form of polyimide.

Die 6a, 6b zeigen verschiedene Ausbildungen der einseitig eingespannten Schicht einer mikromechanischen Sensorvorrichtung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.The 6a . 6b show various embodiments of the cantilevered layer of a micromechanical sensor device according to embodiments of the present invention.

In 6 ist im Wesentlichen eine Sensorvorrichtung 1 gemäß 1 gezeigt. Im Unterschied zur Sensorvorrichtung 1 gemäß 1 ist bei der mikromechanischen Sensorvorrichtung 1 gemäß 6a nun im Überlappungsbereich 100 in 6a eine Anschlagsnoppe 54 auf der Oberseite der einseitig eingespannten Schicht 5 in Richtung der Unterseite des ASIC-Elements 4 angeordnet und in 6b ist die Anschlagsnoppe 45 auf der Unterseite des ASIC-Elements 4 in Richtung der einseitig angeordnete oder eingespannten Schicht 5 angeordnet. Die Anschlagsnoppe 45, 54 verhindert beziehungsweise reduziert die Wahrscheinlichkeit für ein Verkleben nach einer Berührung von einseitig eingespannter Schicht 5 und ASIC-Element 4. Es ist auch eine Kombination der Anschlagsnoppe 45 und 54 denkbar, das heißt, dass sowohl an der einseitig eingespannten Schicht 5 als auch an der Unterseite des ASIC-Elements 4 kann eine Anschlagsnoppe 54, 45 angeordnet werden. Darüber hinaus kann ebenso auf der Oberseite der einseitig eingespannten Schicht 5 und/oder auf der Unterseite des ASIC-Elements 4 eine Schutzschicht in Form einer elektrischen Isolationsschicht oder einer Passivierungsschicht angeordnet werden, um Beschädigungen zu vermeiden.In 6 is essentially a sensor device 1 according to 1 shown. In contrast to the sensor device 1 according to 1 is in the micromechanical sensor device 1 according to 6a now in the overlap area 100 in 6a a stopper knob 54 on top of the cantilevered layer 5 towards the bottom of the ASIC element 4 arranged and in 6b is the stop knob 45 on the bottom of the ASIC element 4 in the direction of the unilaterally arranged or clamped layer 5 arranged. The stopper knob 45 . 54 prevents or reduces the likelihood of sticking after touching one-sided clamped layer 5 and ASIC element 4 , It is also a combination of the stop knob 45 and 54 conceivable, that is, that both on the one-sided clamped layer 5 as well as at the bottom of the ASIC element 4 may be a stopper knot 54 . 45 to be ordered. In addition, just as on the top of the cantilevered layer 5 and / or on the underside of the ASIC element 4 a protective layer in the form of an electrical insulation layer or a passivation layer can be arranged in order to avoid damage.

Die 7a, 7b, 7c zeigen eine mikromechanische Sensorvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer Draufsicht (7a) sowie im Querschnitt (7b, 7c).The 7a . 7b . 7c show a micromechanical sensor device according to an embodiment of the present invention in a plan view ( 7a) and in cross-section ( 7b . 7c) ,

In der 7a-c ist im Wesentlichen eine mikromechanische Sensorvorrichtung 1 gemäß 1 gezeigt. Im Unterschied zur mikromechanischen Sensorvorrichtung 1 gemäß 1 sind bei der mikromechanischen Sensorvorrichtung 1 gemäß 7 nun anstelle einer einseitig angeordnete oder eingespannten Schicht 5 zwei einseitig eingespannte Schichten 5a und 5b symmetrisch angeordnet, derart, dass das ASIC-Element 4 in der Mitte und oberhalb der Aussparung 3' der MEMS-Einrichtung 3 angeordnet ist und als Anschlag für beide einseitig eingespannte Schichten 5a, 5b der MEMS-Einrichtung 3 dient. Die einseitig eingespannten Schichten 5a und 5b sind dabei horizontal voneinander beabstandet, berühren sich also nicht. Die Kontaktierung des ASIC-Elements 4 mit der Leiterplatte 2 erfolgt dabei im Wesentlichen in 7 oben anstelle wie in 1 auf deren rechten Seite, da bei der Ausführungsform der 7 auf der rechten Seite nun die zweite einseitig eingespannte Schicht 5b angeordnet ist. Das ASIC-Element 4 ist dabei so angeordnet, dass es zur gleichen Zeit für beide einseitig eingespannte Schichten 5a, 5b einen Anschlag bereitstellt.In the 7a-c is essentially a micromechanical sensor device 1 according to 1 shown. In contrast to the micromechanical sensor device 1 according to 1 are in the micromechanical sensor device 1 according to 7 now instead of a one-sided arranged or clamped layer 5 two cantilevered layers 5a and 5b arranged symmetrically, such that the ASIC element 4 in the middle and above the recess 3 ' the MEMS facility 3 is arranged and as a stop for both sides clamped layers 5a . 5b the MEMS facility 3 serves. The one-sided clamped layers 5a and 5b are horizontally spaced apart, so do not touch. The contacting of the ASIC element 4 with the circuit board 2 takes place essentially in 7 above instead of in 1 on the right side, there in the embodiment of the 7 on the right side now the second one-sided clamped layer 5b is arranged. The ASIC element 4 is arranged so that it is at the same time for both cantilevered layers 5a . 5b makes a stop.

Zusammenfassend weist die Erfindung, insbesondere deren Ausführungsformen, unter anderem die folgenden Vorteile auf:

• einfache Herstellung
• kostengünstige Herstellung
• präzise Entfernung zwischen einer bewegbar angeordneten MEMS-Komponente und einem ASIC-Chip
• geringer Bauraum

In summary, the invention, in particular its embodiments, has, inter alia, the following advantages:

• easy production
• cost-effective production
Precise distance between a moveable MEMS component and an ASIC chip
• small space

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.Although the present invention has been described in terms of preferred embodiments, it is not limited thereto, but modifiable in a variety of ways.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 2014/0339657 A1 [0005]
DE 102014212314 A1 [0006]

Claims

Method for producing a micromechanical sensor device (1), in particular a micromechanical microphone, comprising the steps Providing a MEMS device (3) with a layer (5) arranged on one side or clamped on it, in particular a piezoelectric layer which has a free end region which can be deflected along at least one deflection direction (200) and which has one on the MEMS Einrichutng (3) arranged or clamped end portion, which is set, Providing an ASIC element (4, 4a, 4b), Connecting the ASIC element (4, 4a, 4b) to the MEMS device (3), Arranging the ASIC element (4, 4a, 4b) and the MEMS device (3) in such a way that an end region of the ASIC element (4, 4a, 4b) and the free end region of the one-sidedly arranged or clamped layer (FIG. 5) overlap substantially in a plane perpendicular to the deflection direction (200) in an overlapping area (100), the size of the overlapping area (100) being at most 1/3, in particular less than 25%, preferably less than 20%, in particular less than 10 %, in particular less than 5%, preferably between 1% and 2% of the perpendicular to the deflection direction oriented surface of the cantilevered or clamped layer (5) corresponds.

Method according to Claim 1 wherein the ASIC element (4) is arranged on the MEMS device (3) above the one-sided or clamped layer (5).

Method according to one of Claims 1 - 2 in which ASIC element (4) and MEMS device (3) are connected by means of an AVT process, in particular by means of gluing and / or soldering.

Method according to Claim 3 in which ASIC element (4) and MEMS device (3) are connected by means of at least one solder connection, in particular the solder connection (6), MEMS device (3) and ASIC element (4) are connected to one another in a material-locking and electrical manner.

Method according to one of Claims 1 - 4 , wherein a recess (8) in the ASIC element (4) is produced as a stop.

Method according to Claim 5 , wherein ASIC element (4) and MEMS device (3) by means of an adhesion or bonding method, in particular by means of direct bonding, are interconnected.

Method according to one of Claims 1 - 6 wherein at least one electrical contact (124) for electrically contacting the ASIC element (4) is arranged on the side of the ASIC element (4) facing the MEMS device (3) and the at least one electrical contact (124) of the ASIC Element (4) is connected to an electrically conductive connection (123, 133) arranged on the surface of the MEMS device (3).

Method according to one of Claims 1 - 7 , wherein in the overlapping region (100) on the ASIC element (4, 4a, 4b) and / or on the one side arranged or clamped layer (5) a stop structure (45, 54), in particular in the form of a stop nub, is produced.

Method according to one of Claims 1 - 8th wherein the ASIC element (4) and / or the layer (5) arranged on one side or at least in the region of the stop, in particular in the overlapping region, is provided with a protective layer, in particular in the form of an electrical passivation layer.

Micromechanical sensor device (1), in particular in the form of a micromechanical microphone, full MEMS device (3) with a layer (5) arranged on one side or clamped thereon, in particular a piezoelectric layer having a free end region which can be deflected along at least one deflection direction (100) and which has an arranged or clamped end region is set, an ASIC element (4, 4a, 4b) connected to the MEMS device (3), wherein ASIC element (4, 4a, 4b) and MEMS device (3) are arranged such that an end region of the ASIC element (4, 4a, 4b) and the free end region of the cantilevered layer (5) substantially overlap in a plane perpendicular to the deflection direction (200) in an overlap region (100), the size of the overlap region (100) being at most 1/3, in particular less than 25%, preferably less than 20%, in particular less than 10%, in particular less than 5%, preferably between 1% and 2% of the plane oriented perpendicular to the deflection direction of the one-sided or clamped layer (5) equivalent.

Microelectromechanical sensor device according to Claim 10 wherein ASIC element (4) and MEMS device (3) are arranged between 4 microns and 150 microns, preferably between 5 microns and 100 microns apart.

Microelectromechanical sensor device according to one of the Claims 10 - 11 where the ASIC Element (4) has a recess (8) which is arranged substantially corresponding to the overlap region (100).

Microelectromechanical sensor device according to one of the Claims 10 - 12 wherein the ASIC element (4) has on its side facing the MEMS device (3) at least one electrical contact point (124), which is in particular connected to a plated-through hole (9) in the ASIC element (4).

Microelectromechanical sensor device according to one of the Claims 10 - 13 , wherein ASIC element (4) and / or one-side deflectable layer (5) in the overlapping region a stop structure (45, 54), in particular in the form of a stop nub, have.