DE102009002485A1 - Verfahren zur Herstellung von verkappten MEMS-Bauelementen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von verkappten MEMS-Bauelementen Download PDF

Info

Publication number
DE102009002485A1
DE102009002485A1 DE102009002485A DE102009002485A DE102009002485A1 DE 102009002485 A1 DE102009002485 A1 DE 102009002485A1 DE 102009002485 A DE102009002485 A DE 102009002485A DE 102009002485 A DE102009002485 A DE 102009002485A DE 102009002485 A1 DE102009002485 A1 DE 102009002485A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
wafer
cap
mems
membrane layer
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102009002485A
Other languages
English (en)
Inventor
Torsten Kramer
Kathrin Knese
Hubert Benzel
Karl-Heinz Kraft
Simon Armbruster
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102009002485A priority Critical patent/DE102009002485A1/de
Priority to US12/727,978 priority patent/US8470631B2/en
Publication of DE102009002485A1 publication Critical patent/DE102009002485A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81CPROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00015Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems
    • B81C1/00261Processes for packaging MEMS devices
    • B81C1/00333Aspects relating to packaging of MEMS devices, not covered by groups B81C1/00269 - B81C1/00325
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81CPROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C2201/00Manufacture or treatment of microstructural devices or systems
    • B81C2201/01Manufacture or treatment of microstructural devices or systems in or on a substrate
    • B81C2201/0174Manufacture or treatment of microstructural devices or systems in or on a substrate for making multi-layered devices, film deposition or growing
    • B81C2201/0191Transfer of a layer from a carrier wafer to a device wafer
    • B81C2201/0192Transfer of a layer from a carrier wafer to a device wafer by cleaving the carrier wafer
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81CPROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C2203/00Forming microstructural systems
    • B81C2203/01Packaging MEMS
    • B81C2203/0118Bonding a wafer on the substrate, i.e. where the cap consists of another wafer
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81CPROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C2203/00Forming microstructural systems
    • B81C2203/01Packaging MEMS
    • B81C2203/0127Using a carrier for applying a plurality of packaging lids to the system wafer
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/161Cap
    • H01L2924/162Disposition
    • H01L2924/16235Connecting to a semiconductor or solid-state bodies, i.e. cap-to-chip

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Micromachines (AREA)

Abstract

Es wird ein einfaches und kostengünstiges Verfahren zur Herstellung von sehr dünnen verkappten MEMS-Bauelementen vorgeschlagen. Dabei wird eine Vielzahl von MEMS-Einheiten (2) auf einem Bauelementwafer (1) erzeugt. Dann wird ein Kappenwafer (10) auf dem Bauelementwafer (1) montiert, so dass jede MEMS-Einheit (2) mit einer Kappenstruktur (17) versehen wird. Schließlich werden die so verkappten MEMS-Einheiten (2) zu MEMS-Bauelementen vereinzelt. Erfindungsgemäß wird in einer Oberfläche des Kappenwafers (10) eine Membranschicht (12) ausgebildet, indem in einem oberflächenmikromechanischen Verfahren mindestens eine Kaverne (13) unterhalb der Memb14) ausgebildet werden, die die Membranschicht (12) mit dem Substrat (11) unterhalb der Kaverne (13) verbinden. Der so strukturierte Kappenwafer (10) wird in Flip-Chip-Technik auf dem Bauelementwafer (1) montiert, so dass die MEMS-Einheiten (2) des Bauelementwafers (1) durch die Membranschicht (12) verkappt werden. Dann werden die Stützstellen (14) zum Entfernen des Substrats (11) durchtrennt.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von verkappten MEMS(Micro-Electro-Mechanical-System)-Bauelementen, bei dem eine Vielzahl von MEMS-Einheiten auf einem Bauelementwafer erzeugt wird, bei dem dann ein Kappenwafer auf dem Bauelementwafer montiert wird, so dass jede MEMS-Einheit mit einer Kappenstruktur versehen wird, und bei dem die so verkappten MEMS-Einheiten schließlich zu MEMS-Bauelementen vereinzelt werden.
  • Bei vielen Anwendungen müssen MEMS-Bauelemente unter exakt definierten Umgebungsbedingungen betrieben werden. Aus diesem Grund werden beispielsweise mikromechanische Drehraten- und Beschleunigungssensoren unter Schutzgas und bei einem vorgegebenen Druck eingeschlossen. In der Praxis wird dazu eine Kappe auf der Chipoberfläche über der mikromechanischen Sensorstruktur montiert. Zur Herstellung einer zuverlässigen druckdichten Verbindung zwischen der Kappe und der Chipoberfläche wird meist ein Bondverfahren verwendet. Die Verkappung erfolgt in der Regel auf Waferebene, d. h. vor der Vereinzelung der Bauelemente, wobei sich auch die Kappenstrukturen noch im Waferverbund befinden. Kappenwafer werden typischerweise mit wenigen Fertigungsschritten strukturiert. So werden beispielsweise häufig Vertiefungen in die Waferoberfläche eingebracht, die nach der Montage jeweils einen Hohlraum über der mikromechanischen Struktur eines Bauelements bilden. Als Kappenwafer wird typischerweise ein Standard-Siliziumwafer verwendet. Die Dicke eines solchen Wafers beträgt bei einem Durchmesser von 150 mm zwischen 500 μm und 650 μm und bei einem Durchmesser von 200 mm ca. 750 μm. Dünnere Wafer können in den üblichen Halbleiterfertigungslinien nicht gehandhabt werden, da sie eine zu geringe mechanische Stabilität haben.
  • In der Regel wird der Waferstapel, bestehend aus dem Bauelementwafer und dem Kappenwafer, nach der Montage des Kappenwafers und vor der Vereinzelung abgedünnt, um die Bauhöhe der so verkappten MEMS-Bauelemente zu verringern. In der Praxis geschieht dies durch mechanischen Abtrag mittels Grinding. Um sehr dünne Bauelemente zu erzeugen, wie sie in der Consumer Electronic gefordert werden, müssen sowohl der Bauelementwafer als auch der Kappenwafer abgedünnt werden, was sehr aufwendig ist. Zudem besteht bei einem mechanischen Materialabtrag immer die Gefahr, dass die mechanische Struktur der Bauelemente Schaden nimmt.
  • In der deutschen Offenlegungsschrift DE 103 50 036 A1 wird ein Verfahren zum Vereinzeln von sehr dünnen Halbleiterchips beschrieben, die innerhalb einer Funktionsschicht auf einem Wafersubstrat erzeugt werden. Gemäß diesem Verfahren werden unterhalb der Funktionsschicht Hohlräume im Substrat erzeugt, so dass die Funktionsschicht lediglich über Stützstellen mit dem Substrat unterhalb der Hohlräume verbunden bleibt. Die Vereinzelung der Halbleiterchips erfolgt hier in zwei Schritten. In einem ersten Schritt wird die Funktionsschicht so strukturiert, dass die einzelnen Halbleiterchips nur noch über die Stützstellen mit dem Substrat verbunden sind und im Waferverbund gehalten werden. Erst im zweiten Schritt werden die Halbleiterchips auch noch vom Substrat getrennt, indem die Stützstellen aufgebrochen werden.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Mit der vorliegenden Erfindung wird ein einfaches und kostengünstiges Verfahren zur Herstellung von sehr dünnen verkappten MEMS-Bauelementen vorgeschlagen.
  • Erfindungsgemäß wird dazu in einer Oberfläche des Kappenwafers eine Membranschicht ausgebildet, indem in einem oberflächenmikromechanischen Verfahren mindestens eine Kaverne unterhalb der Membranschicht erzeugt wird, wobei Stützstellen ausgebildet werden, die die Membranschicht mit dem Substrat unterhalb der Kaverne verbinden. Der so strukturierte Kappenwafer wird dann in Flip-Chip-Technik auf dem Bauelementwafer montiert, so dass die MEMS- Einheiten des Bauelementwafers durch die Membranschicht verkappt werden. Erst danach werden die Stützstellen zum Entfernen des Substrats durchtrennt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Herstellung von sehr dünnen bis ultradünnen Kappenstrukturen in einer Membranschicht des Kappenwafers, ohne dass es dazu eines Grinding-Prozesses zum Abdünnen des Kappenwafers bedarf. Des Weiteren ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren die Montage derartig dünner Kappenstrukturen auf der Chipoberfläche von MEMS-Bauelementen. Dazu nutzt das erfindungsgemäße Verfahren ausschließlich bekannte Prozesse der Oberflächenmikromechanik (OMM) und bekannte Montagetechniken, die sich einfach in den Fertigungsprozess vom MEMS-Bauelementen integrieren lassen. So kann die Membranschicht des Kappenwafers bzw. die Kaverne unterhalb der Membranschicht beispielsweise in porSi-Technik erzeugt werden, wie dies bereits in der DE 103 50 036 A1 beschrieben ist. Das Handling der Membranschicht insbesondere bei der Montage wird dadurch vereinfacht, dass die Membranschicht zunächst über Stützstellen mit dem Substrat des Kappenwafers verbunden bleibt. Diese Stützstellenverbindung der Membranschicht mit dem Substrat des Kappenwafers ermöglicht zum einen die Montage in Flip-Chip-Technik und zum anderen auch den Einsatz von Standardverbindungstechniken, wie anodisches Bonden oder Sealglas-Ronden oder eutektisches Bonden, mit denen sich eine zuverlässige und druckdichte Verbindung zwischen dem Bauelementwafer und der Membranschicht des Kappenwafers herstellen lässt. Die Stützstellen sind so ausgelegt, dass die Membranschicht sowohl während einer etwaigen Prozessierung als auch während der Montage auf dem Bauelementwafer fest mit dem Substrat des Kappenwafers verbunden ist. Gleichzeit sind die Haltekräfte der Stützstellen aber so klein, dass die Stützstellen Sollbruchstellen beim Abtrennen des Substrats nach der Montage der Membranschicht auf dem Bauelementwafer bilden. Dieses Abtrennen kann entweder vor dem Vereinzelungsprozess, also auf Waferlevel, oder auch erst danach, also auf Chiplevel, erfolgen.
  • Im Rahmen einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auch die Oberfläche des Kappenwafers strukturiert, um in der Membranschicht eine Vielzahl von Kappenstrukturen auszubilden entsprechend der Vielzahl von MEMS-Einheiten auf dem Bauelementwafer. So kann beispielsweise für jede MEMS-Einheit eine Vertiefung in der Membranschicht erzeugt werden, wenn zwischen der Chipoberfläche und der Kappenstruktur ein Hohlraum eingeschlossen werden soll. Außerdem können durch entsprechende Strukturierung der Membranschicht die Konturen der einzelnen Kappenstrukturen in die Membranschicht übertragen werden, um den Vereinzelungsprozess zu vereinfachen Im Rahmen einer solchen Strukturierung lassen sich die Kappenstrukturen bereits soweit freilegen, dass sie nur noch über die Stützstellen im Waferverbund gehalten werden. In diesem Fall muss dann nur noch der Bauelementwafer durchtrennt werden, um die im Waferverbund verkappten MEMS-Bauelemente zu vereinzeln.
  • Des Weiteren lassen sich in die Oberfläche des Kappenwafers, d. h. in die Membranschicht, elektronische Schaltungselemente integrieren, um auch die Kappenstrukturen mit einer elektronischen Funktionalität auszustatten (sogenannte IC-Cap). Eine derartige Schaltungsanordnung erweist sich nicht nur im Hinblick auf eine Miniaturisierung der MEMS-Bauelemente als vorteilhaft sondern auch im Hinblick auf den Einsatz dieser verkappten MEMS-Bauelemente in einer aggressiven Umgebung. Da der Kappenwafer und der Bauelementwafer face-to-face montiert werden, sind die Schaltungselemente innenliegend angeordnet und dementsprechend gegen Umwelteinflüsse geschützt.
  • Wie bereits erwähnt, werden die Stützstellen zwischen der Membranschicht und dem Substrat des Kappenwafers nach der Montage auf dem Bauelementwafer durchtrennt, um das Substrat zu entfernen. In einer vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dazu Pressluft zwischen die Membranschicht und das Substrat des Kappenwafers eingeblasen. Die Stützstellen können aber auch mit Hilfe eines Wasserstrahls aufgebrochen werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Wie bereits voranstehend erörtert, gibt es verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird einerseits auf die dem unabhängigen Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche verwiesen und andererseits auf die nachfolgende Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren.
  • 1a bis 1f veranschaulichen die einzelnen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von verkappten MEMS-Bauelementen anhand von schematischen Schnittdarstellungen, und
  • 2a bis 2e veranschaulichen die einzelnen Schritte einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ebenfalls anhand von schematischen Schnittdarstellungen.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • In 1a ist zunächst nur ein Kappenwafer 10 dargestellt. In der Oberseite des Kappenwafers 10 ist eine Membran 12 ausgebildet, die eine ganzflächige Kaverne 13 im Kappenwafer 10 überspannt. Die Membran 12 ist über Stützstellen 14 mit dem Substrat 11 unterhalb der Kaverne 13 verbunden. Die Stützstellen können z. B. in Form von Stegen oder Säulen dargestellt werden. Als Kappenwafer 10 kann vorteilhafterweise ein porSi-Membranwafer verwendet werden. Es ist bekannt, dass PorSi-Membranwafer mit großflächigen Membranen für die Herstellung von ultradünnen IC-Chips verwendet werden können. Die Membrandicke derartiger porSi-Membranwafer liegt in einem Bereich zwischen wenigen μm und mehreren 100 μm und kann einfach durch den die Membran bildenden Epitaxieprozess vorgegeben werden. Dementsprechend kann die Membrandicke eines porSi-Membranwafers auch einfach an die jeweiligen mechanischen Erfordernisse einer Kappenstruktur angepasst werden.
  • 1b zeigt den Kappenwafer 10 nach einer Strukturierung der Oberseite, wobei eine Vielzahl von Vertiefungen 15 in der Membran 12 erzeugt worden sind. Im Falle eines porSi-Membranwafers kann die Oberseitenstrukturierung einfach mit Standardprozessen der Halbleitertechnik realisiert werden. Außerdem wurden Bondstege 16 aus Sealglas auf die strukturierte Oberseite des Kappenwafers 10 aufgebracht, um den Kappenwafer 10 face-to-face mit einem Bauelementwafer zu verbinden.
  • Die Montage des so präparierten Kappenwafers 10 erfolgt in Flip-Chip-Technik, was durch 1c veranschaulicht wird. Hier ist unterhalb des umgedrehten Kappenwafers 10 ein Bauelementwafer 1 mit einer Vielzahl von MEMS-Einheiten 2 dargestellt. Die Anordnung und Dimensionierung der Vertiefungen 15 in der Membranschicht 12 ist auf die Anordnung und Abmessungen der MEMS-Einheiten 2 auf dem Bauelementwafer 1 abgestimmt.
  • 1d zeigt den Bauelementwafer 1 nach der Montage des Kappenwafers 10. Dabei wurde jede MEMS-Einheit 2 des Bauelementwafers 1 mit einer Kappenstruktur 17 versehen, wobei die Kappenstrukturen 17 jeweils durch einen Bereich der Membranschicht 12 mit einer Vertiefung 15 gebildet werden. Wie bereits angedeutet wurde hier als Montagetechnik Sealglas-Ronden gewählt. Da die Bondstege 16 jeweils umlaufend im Randbereich der Kappenstrukturen 17 angeordnet sind, ist jede einzelne Kappenstruktur 17 druckdicht mit der Chipoberfläche der entsprechenden MEMS-Einheit 2 verbunden.
  • Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Substrat 11 des Kappenwafers 10 nach der Montage auf dem Bauelementwafer 1 entfernt, was durch 1e veranschaulicht wird. Dazu werden die Stützstellen 14 zwischen der Membranschicht 12 und dem Substrat 11 des Kappenwafers 10 durchtrennt. In einfachster Weise geschieht dies durch Abreißen durch ein Abpick-Tool. Das Aufbrechen der Stützstellen 14 kann beispielsweise durch Einblasen von Pressluft (oder anderer gasförmiger Medien) zwischen die Membranschicht 12 und das Substrat 11 oder auch mit Hilfe von Wasserstrahldüsen (oder anderer flüssiger Medien) unterstützt werden. Dabei wird die Funktionalität der Membranschicht 12 bzw. der Kappenstrukturen 17, die ja fest mit der Oberseite des Bauelementwafers 1 verbunden sind, nicht beeinträchtigt. Das abgetrennte Substrat 11 des Kappenwafers 10 kann ggf. einer Wiederverwendung zugeführt werden.
  • Nun erfolgt die Vereinzelung der mit Kappenstrukturen 17 versehenen MEMS-Einheiten 2, was in 1f dargestellt ist. Dazu können ebenfalls Standardmethoden angewendet werden, bei denen der Bauelementwafer 1 zusammen mit der Membranschicht 12 durchtrennt wird.
  • Auch bei der in den 2a bis 2e dargestellten Verfahrensvariante wird ein Kappenwafer 20 mit einer Vielzahl von Kappenstrukturen 27 auf einem Bauelementwafer 1 mit einer Vielzahl von MEMS-Einheiten 2 montiert, wobei jede MEMS-Einheit 2 mit einer Kappenstruktur 27 versehen wird. Erst dann werden die so verkappten MEMS-Einheiten vereinzelt.
  • Wie im Falle der 1a ist auch in der 2a zunächst nur der Kappenwafer 20 dargestellt, in dessen Oberseite eine ganzflächige Membran 22 ausgebildet ist. Diese überspannt eine Kaverne 23 und ist über Stützstellen 24 mit dem Substrat 21 unterhalb der Kaverne 23 verbunden. Zusätzlich zu ihrer mechanischen Funktion, nämlich der Verkapselung einer MEMS-Einheit, ist hier jede Kappenstruktur 27 auch noch mit einer elektrischen Funktionalität in Form von elektronischen Schaltungselementen 28 ausgestattet. Auch in diesem Zusammenhang erweist sich die Verwendung eines porSi-Membranwafers als Kappenwafer als vorteilhaft, da sich porSi-Membranwafer einfach in einer Standard-IC-Fertigungslinie prozessieren lassen, um beispielsweise ASIC-Schaltungen 28 in der Membranoberfläche zu erzeugen.
  • Im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Membranschicht 22 strukturiert, um die Kappenstrukturen 27 in der für die jeweiligen MEMS-Einheiten 2 erforderlichen Geometrie zu separieren. Vorteilhafterweise erfolgt diese Strukturierung der Membranschicht 22 in einem Deep-Trench-Prozess, der das Substrat 21 allenfalls tangiert, so dass die einzelnen Kappenstrukturen 27 zumindest noch über die Stützstellen 24 im Waferverbund gehalten werden. Dies ist in 2b dargestellt. Wie schon im Fall des in Verbindung mit den 1a bis 1f beschriebenen Ausführungsbeispiels erfolgt die Montage des Kappenwafers 20 auf dem Bauelementwafer 1 durch Sealglas-Ronden. Dazu wird jede Kappenstruktur 27 mit einem umlaufenden Sealrand 26 versehen.
  • 2c veranschaulicht die Montage des so präparierten Kappenwafers 20 in Flip-Chip-Technik, d. h. face-to-face mit dem Bauelementwafer 1. Die elektrisch aktive Oberseite des Kappenwafers 20 weist dabei in Richtung der zu verkappenden Oberseite des Bauelementwafers 1.
  • Dementsprechend befinden sich nach der Montage sowohl die MEMS-Einheiten 2 als auch die ASIC-Schaltungen 28 jeweils innerhalb des Hohlraums 29 zwischen Kappenstruktur 27 und Chipoberfläche. Dieser Hohlraum 29 ist durch den Sealrand 26 hermetisch versiegelt. Die elektrische Kontaktierung zwischen MEMS-Einheit 2 und Kappen-ASIC 28 der Bauelemente ist hier nicht gesondert dargestellt lässt sich aber einfach in die MEMS-Einheiten 2 und ASICs 28 integrieren. Die Anschlusskontakte 3 für das gesamte MEMS-Bauelement sind hier jeweils in der Chipoberfläche der MEMS-Einheit 2 ausgebildet. Dementsprechend sind die Kappenstrukturen 27 so dimensioniert, dass die Anschlusskontakte 3 eines Bauelements von außen zugänglich sind, was insbesondere durch 2d verdeutlicht wird. Diese Figur zeigt den Bauelementwafer 1 nach der Montage des Kappenwafers 20 und nach dem Entfernen des Substrats 21. Dazu wurden einfach die Stützstellen 24 zwischen den bereits vereinzelten Kappenstrukturen 27 und dem Substrat 21 durchtrennt.
  • Im vorliegenden Fall muss nun lediglich noch der Bauelementwafer 1 aufgetrennt werden, um die verkappten MEMS-Einheiten 2 zu vereinzeln, was in 2e dargestellt ist.
  • 2e verdeutlicht genauso wie 1f, dass die Überreste der Stützstellen zwischen der Membranschicht und dem Substrat des Kappenwafers auch am fertigen MEMS-Bauelement noch erkennbar sind und auf das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren schließen lassen.
  • Die voranstehend erläuterten Ausführungsbeispiele veranschaulichen, dass das erfindungsgemäße Verfahren kompatibel ist mit Standard-Halbleiterprozessen und insbesondere auch mit Standard-MEMS-Prozessen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich einfach Bauelemente mit gleichmäßig dünnen und insbesondere auch ultradünnen Kappen realisieren, deren Dicke sich ausschließlich nach den mechanischen Anforderungen an die Kappe bestimmt. Da das überflüssige Substratmaterial des Kappenwafers an einem Stück entfernt wird, ist das erfindungsgemäße Verfahren sehr effektiv und kostengünstig. Außerdem wird der Waferstack dabei nur sehr geringen mechanischen Belastungen ausgesetzt. Entsprechend klein ist das Risiko einer mechanischen Beschädigung der MEMS-Komponenten und die damit verbundenen Ausbeuteverluste. Außerdem bietet das erfindungsgemäße Verfahren die Möglichkeit einer Wiederverwertung des abgetrennten Kappenwafersubstrats.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 10350036 A1 [0004, 0007]

Claims (5)

  1. Verfahren zur Herstellung von verkappten MEMS(Micro-Electro-Mechanical-System)-Bauelementen, – bei dem eine Vielzahl von MEMS-Einheiten (2) auf einem Bauelementwafer (1) erzeugt wird, – bei dem ein Kappenwafer (10) auf dem Bauelementwafer (1) montiert wird, so dass jede MEMS-Einheit (2) mit einer Kappenstruktur (17) versehen wird, – bei dem die so verkappten MEMS-Einheiten (2) zu MEMS-Bauelementen vereinzelt werden, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Oberfläche des Kappenwafers (10) eine Membranschicht (12) ausgebildet wird, indem in einem oberflächenmikromechanischen Verfahren mindestens eine Kaverne (13) unterhalb der Membranschicht (12) erzeugt wird, wobei Stützstellen (14) ausgebildet werden, die die Membranschicht (12) mit dem Substrat (11) unterhalb der Kaverne (13) verbinden, dass der so strukturierte Kappenwafer (10) in Flip-Chip-Technik auf dem Bauelementwafer (1) montiert wird, so dass die MEMS-Einheiten (2) des Bauelementwafers (1) durch die Membranschicht (12) verkappt werden, und dass dann die Stützstellen (14) zum Entfernen des Substrats (11) durchtrennt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Kappenwafers (10; 20) strukturiert wird, wobei insbesondere für jede MEMS-Einheit (2) eine Vertiefung (15) in der Membranschicht (12) erzeugt wird und/oder die Konturen der einzelnen Kappenstrukturen (27) zumindest teilweise in die Membranschicht (22) übertragen werden.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in die Oberfläche des Kappenwafers (20) insbesondere in die einzelnen Kappenstrukturbereiche (27) der Membranschicht (22) elektronische Schaltungselemente (28) integriert werden.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kappenwafer (10) auf den Bauelementwafer (1) gebondet wird, insbesondere durch Sealglas-Ronden, durch anodisches Bonden, oder durch eutektisches Bonden.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstellen (14) durch Einblasen von Pressluft zwischen die Membranschicht (12) und das Substrat (11) des Kappenwafers (10) oder mit Hilfe eines Wasserstrahls aufgebrochen werden.
DE102009002485A 2009-04-20 2009-04-20 Verfahren zur Herstellung von verkappten MEMS-Bauelementen Ceased DE102009002485A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009002485A DE102009002485A1 (de) 2009-04-20 2009-04-20 Verfahren zur Herstellung von verkappten MEMS-Bauelementen
US12/727,978 US8470631B2 (en) 2009-04-20 2010-03-19 Method for manufacturing capped MEMS components

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009002485A DE102009002485A1 (de) 2009-04-20 2009-04-20 Verfahren zur Herstellung von verkappten MEMS-Bauelementen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102009002485A1 true DE102009002485A1 (de) 2010-10-21

Family

ID=42750855

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102009002485A Ceased DE102009002485A1 (de) 2009-04-20 2009-04-20 Verfahren zur Herstellung von verkappten MEMS-Bauelementen

Country Status (2)

Country Link
US (1) US8470631B2 (de)
DE (1) DE102009002485A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017213636A1 (de) 2017-08-07 2019-02-07 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung von dünnen MEMS Chips auf SOI Substrat und mikromechanisches Bauelement
FR3074358A1 (fr) * 2017-11-28 2019-05-31 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Procede de realisation d'une cavite etanche a couche mince

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9504162B2 (en) * 2011-05-20 2016-11-22 Pepex Biomedical, Inc. Manufacturing electrochemical sensor modules
US9327965B2 (en) 2013-03-15 2016-05-03 Versana Micro Inc Transportation device having a monolithically integrated multi-sensor device on a semiconductor substrate and method therefor
DE102014211558A1 (de) * 2014-06-17 2015-12-17 Robert Bosch Gmbh Mikroelektromechanisches System und Verfahren zum Herstellen eines mikroelektromechanischen Systems

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10350036A1 (de) 2003-10-27 2005-05-25 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Vereinzeln von Halbleiterchips und entsprechende Halbleiterchipanordnung

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19700734B4 (de) * 1997-01-11 2006-06-01 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung von Sensoren sowie nicht-vereinzelter Waferstapel
US7402905B2 (en) * 2006-08-07 2008-07-22 Honeywell International Inc. Methods of fabrication of wafer-level vacuum packaged devices

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10350036A1 (de) 2003-10-27 2005-05-25 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Vereinzeln von Halbleiterchips und entsprechende Halbleiterchipanordnung

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017213636A1 (de) 2017-08-07 2019-02-07 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung von dünnen MEMS Chips auf SOI Substrat und mikromechanisches Bauelement
US10584029B2 (en) 2017-08-07 2020-03-10 Robert Bosch Gmbh Method for producing thin MEMS chips on SOI substrate and micromechanical component
FR3074358A1 (fr) * 2017-11-28 2019-05-31 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Procede de realisation d'une cavite etanche a couche mince

Also Published As

Publication number Publication date
US20100267183A1 (en) 2010-10-21
US8470631B2 (en) 2013-06-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102006011545B4 (de) Mikromechanisches Kombi-Bauelement und entsprechendes Herstellungsverfahren
DE102012210052B4 (de) Hybrid integriertes Bauteil und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102012206875B4 (de) Verfahren zum Herstellen eines hybrid integrierten Bauteils und entsprechendes hybrid integriertes Bauteil
EP2438767B1 (de) Bauelement mit einer mikromechanischen mikrofonstruktur und verfahren zu dessen herstellung
EP2773970B1 (de) Bauelement und verfahren zur herstellung eines bauelements
DE102012206732A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines hybrid integrierten Bauteils
DE102011005676A1 (de) Bauteil
DE102012217979A1 (de) Hybrid integriertes Drucksensor-Bauteil
DE102010039057A1 (de) Sensormodul
DE102016101182B4 (de) MEMS-Struktur und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE102009002485A1 (de) Verfahren zur Herstellung von verkappten MEMS-Bauelementen
DE102013222733A1 (de) Mikromechanische Sensorvorrichtung
DE102012219550A1 (de) Hybrid integriertes Bauteil
DE102017220349B3 (de) Mikromechanische Drucksensorvorrichtung und entsprechendes Herstellungsverfahren
DE102008043382B4 (de) Bauelement und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102005040789B4 (de) Herstellungsverfahren für ein Mikromechanisches Bauelement mit anodisch gebondeter Kappe
DE102008044177A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen Bauelements sowie mit dem Verfahren hergestelltes Bauelement bzw. dessen Verwendung
DE102020213030A1 (de) Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Bauteil für eine Sensor- oder Mikrofonvorrichtung
WO2020178135A1 (de) Mikromechanische sensorvorrichtung und entsprechendes herstellungsverfahren
DE102016216870B4 (de) Verfahren zum Herstellen eines mikromechanischen Bauteils mit einer freigestellten Drucksensoreinrichtung
DE102017213636A1 (de) Verfahren zur Herstellung von dünnen MEMS Chips auf SOI Substrat und mikromechanisches Bauelement
WO2003004403A2 (de) Mikromechanische kappenstruktur und entsprechendes herstellungsverfahren
DE102009002004A1 (de) Sensoranordnung zum Erfassen von hohen Drücken
EP2121515B1 (de) Verfahren zur herstellung eines mikromechanischen bauelements mit einer partiellen schutzschicht
DE10231730A1 (de) Mikrostrukturbauelement und Verfahren zu dessen Herstellung

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final