DE102014019692A1

DE102014019692A1 - Verfahren zur Herstellung einer flächeneffizienten Druckerfassungsvorrichtung mit einer mikrofluidischen Dichtung in direktem Kontakt zu einer integrierten Schaltungskomponente

Info

Publication number: DE102014019692A1
Application number: DE102014019692.5A
Authority: DE
Inventors: c/o Silicon Microstructures Inc. Döring Holger
Original assignee: Elmos Semiconductor SE; Silicon Microstructures Inc
Current assignee: Measurement Specialties Inc Hampton Us
Priority date: 2013-11-23
Filing date: 2014-10-31
Publication date: 2015-05-28
Also published as: US20150143926A1; CN104655351A; DE102014019677A1; DE102014019691B4; DE102014019698A1; DE102014019690A1; DE102014019698B4; DE102014019690B4; DE102014016466A1; DE102014019691A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Druckerfassungsvorrichtung. Das Verfahren umfasst das Bilden eines ersten Wafer-Teils mit einem Drucksensor und das Bilden eines zweiten Wafer-Teils mit einer Unterseite und einer Oberseite, der eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung auf der Oberseite umfasst. Dabei kann der anwendungsspezifische integrierte Schaltkreis eine oder mehrere Verstärker und/oder Analog-zu-Digital-Wandler und/oder Digital-zu-Analog-Wandler und/oder Multiplexer und/oder Speicher und/oder Logikkomponenten umfassen. Weitere Schritte zur Durchführung des Verfahrens sind das Bilden eines Durchlasses durch den zweiten Wafer-Teil von der Unterseite des zweiten Wafer-Teils zur Oberseite des zweiten Wafer-Teils und das Anbringen einer Unterseite des ersten Wafer-Teils an der Oberseite des zweiten Wafer-Teils. Dies erfolgt in der Art, dass eine Öffnung des Durchlasses in der Oberseite des zweiten Wafer-Teils unter dem ersten Wafer-Teil liegt. Dabei wird der erste Wafer-Teil an der Oberseite des zweiten Wafer-Teils mit einem weichen Chipbefestigungsmaterial, befestigt. Dies ist dadurch gekennzeichnet, dass der Elastizitätsmodul, auch Zugmodul, Elastizitätskoeffizient, Dehnungsmodul, E-Modul oder Youngscher Modul genannt, des Chipbefestigungsmaterials kleiner ist als der gemittelte Elastizitätsmodul des Materials des ersten Wafer-Teils und kleiner ist als der gemittelte Elastizitätsmodul des Materials des zweiten Wafer-Teils.

Description

Einleitung
Druckerfassungsvorrichtungen haben sich mittlerweile in den letzten Jahren weit verbreitet und ihren Weg in verschiedene Arten von Produkten gefunden. Durch die Verwendung in Automobil-, Industrie-, Verbraucher-, und Medizinprodukten ist die Nachfrage nach Druckerfassungsvorrichtungen sprunghaft angestiegen und zeigt derzeit keine Anzeichen für ein Abflauen.
Die Druckerfassungsvorrichtungen können Drucksensoren sowie andere Komponenten enthalten. Drucksensoren weisen typischerweise ein Diaphragma oder eine Membran auf. Wenn ein Drucksensor in einer Druckerfassungsvorrichtung einem Druck ausgesetzt ist, reagiert die Membran durch eine Formänderung. Diese Formänderung bewirkt, dass eine oder mehrere Eigenschaften elektronischer Komponenten auf der Membran sich verändern. Diese sich ändernden Eigenschaften können sodann gemessen werden und hieraus kann somit dann der Druck bestimmt werden.
Häufig sind die elektronischen Komponenten Widerstände, die als Wheatstone-Brücke auf der Membran eines Drucksensors konfiguriert und angeordnet sind. Da die Membran sich aufgrund des Drucks verformt, ändert sich der Widerstand der Widerstände. Diese Änderung führt zu einem Ausgangssignal der Wheatstone-Brücke. Diese Änderung kann durch Drähte oder Leitungen, die an den Widerständen angebracht sind, gemessen werden.
Diese Drucksensoren können mit anderen Schaltungen kommunizieren, um Druckerfassungsvorrichtungen zu bilden. Diese anderen Schaltungen können auf einem separaten Chip neben den Drucksensoren gehaust ausgebildet werden. In anderen Druckerfassungsvorrichtungen können die Drucksensoren und andere Schaltungen als einzelne, gemeinsame integrierte Schaltung ausgebildet sein. Dies bietet einen deutlichen Vorteil hinsichtlich der Flächeneffizienz gegenüber separaten Vorrichtungen in separaten Gehäusen.
Drucksensoren können jedoch häufig unter Verwendung eines einfacheren, kostengünstigeren Verfahrens hergestellt werden als jenes, das verwendet werden muss, um Schaltungen auf einem integrierten Schaltkreis zu fertigen. Wenn ein relativ kostengünstiger Drucksensor auf einer relativ teureren integrierten Schaltung gefertigt wird, nehmen die die Kosten für die Fertigung des Drucksensors und somit der Druckerfassungsvorrichtung zu. Wenn außerdem ein Drucksensor, der mit einer integrierten Schaltung kombiniert ist, in einer solchen Druckerfassungsvorrichtung während eines Tests ausfällt, wird hierdurch die Gesamtausbeute gesenkt und es steigen auch hier die Kosten.
Aus der DE 10 2004 006 199 A1 , der DE 10 2005 052 929 A1 , der DE 10 2008 043 382 A1 und der DE 10 2009 046 229 A1 sind Druckerfassungsvorrichtungen bekannt, die einen ersten Wafer-Teil, umfassend eine Membran, die Drucksensormembran, und einem Rahmen beinhaltet. Dabei sind dieser Rahmen und die Membrane in einer oberen Seite des ersten Wafer-Teils ausgebildet. Die Membran wird in der Offenbarung dieser Schriften von dem Rahmen gestützt. Die Membran und der Rahmen bilden einen Hohlraum, die Kavität eines Drucksensors. Gleichzeitig weisen die in diesen Schriften offenbarten Sensoren einen zweiten Wafer-Teil auf, der an einer unteren Seite des ersten Wafer-Teils an einer Unterseite des besagten Rahmens befestigt ist. Des Weiteren weist der zweite Wafer-Teil in den Sensoren der besagten Schriften einen Durchlass von einer Unterseite zu einer Oberseite auf, um dem jeweiligen zu vermessenden Medium den Zutritt zur besagten Kavität des Drucksensors zu ermöglichen. Dabei ist der Durchlass bei den in diesen Schriften beschriebenen Drucksensoren so ausgerichtet, dass eine Öffnung des Durchlasses an der Oberseite des zweiten Wafer-Teils unter der Membran des ersten Wafers-Teils liegt. Dabei umgibt der jeweilige Rahmen des jeweiligen ersten Wafers-Teils die besagte Öffnung des Durchlasses an der Oberseite des jeweiligen Wafers.
Des Weiteren offenbaren die Schriften DE 10 2005 052 929 A1 , DE 10 2008 043 382 A1 und DE 10 2009 046 229 A1 eine Druckerfassungsschaltung, die zumindest im Wesentlichen auf der besagten Membran angeordnet ist. Bei den Drucksensoren der besagten Schriften ist die besagte Öffnung des Durchlasses unter der Membran des ersten Wafer-Teils angeordnet.
Die Schriften DE 10 2008 043 382 A1 und der DE 10 2009 046 229 A1 offenbaren darüber hinaus zusätzlich ein Verfahren zum Herstellen einer Druckerfassungsvorrichtung. Dieses Verfahren umfasst das Bilden eines ersten Wafer-Teils mit einem Drucksensor, das Bilden eines Durchlasses durch den zweiten Wafer-Teil von einer unteren Seite des zweiten Wafer-Teils zu einer Oberseite des zweiten Wafer-Teils und das Anbringen einer Unterseite des ersten Wafer-Teils an einer Oberseite des zweiten Wafer-Teils, sodass eine Öffnung des Durchlasses in der Oberseite des zweiten Wafer-Teils unter dem ersten Wafer-Teil liegt.
Zusätzlich offenbart die DE 10 2008 00 43 A1 in Abschnitt der DE 10 2008 00 43 A1 , dass in einem Siliziumwafer, in dem die Membrane gefertigt wird, hier in dieser Schrift als erster Wafer-Teil bezeichnet, eine Vielzahl von Sensorstrukturelementen zum Erfassen und Auswerten von Sensorsignalen erzeugt wird. Somit werden bei diesem Sensor der DE 10 2008 00 43 A1 die Membrane und die Vielzahl von Sensorstrukturelementen zum Erfassen und Auswerten von Sensorsignalen zusammen auf dem gleichen Wafer gefertigt, womit sich zumindest für die Sensorstrukturelementen zum Auswerten der Sensorsignale die oben in Abschnitt dieser Offenbarung skizierte Kostenproblematik ergibt. Insofern ist der Sensor der DE 10 2008 00 43 A1 ein gutes Beispiel für dieses Problem.
Auch die DE 10 2009 046 229 A1 offenbart keine Lösung für dieses Problem.
Aus der bereits erwähnten DE 10 2010 028 305 A1 (10 bis 16 und Abschnitte bis der DE 10 2010 028 305 A1 ) ist eine Methode bekannt, bei der eine Kappe aus einem ersten Silizium-Wafer (Abschnitt der DE 10 2010 028 305 A1 ) als Kappe (Abschnitt der DE 10 2010 028 305 A1 ) auf einen zweiten Silizium-Wafer (Abschnitt der DE 10 2010 028 305 A1 ) mittels Verschmelzungsbonden (Abschnitt und der DE 10 2010 028 305 A1 ) fest verbindend aufgesetzt wird.
An diesem Beispiel offenbart sich nun ein weiteres Problem: Für das zuverlässige Anbringen mittels Verschmelzungsbonden des ersten Wafer-Teils (Bezugszeichen 701 der DE 10 2010 028 305 A1 ) auf den zweiten Wafer-Teil (Bezugszeichen 702 der DE 10 2010 028 305 A1 ) sind hohe Temperaturen notwendig. Daher scheidet ein solches Verfahren zum Aufbringen eines ersten Wafer-Teils auf einem zweiten Wafer-Teil dann aus, wenn die Kontaktoberfläche des zweiten Wafer-Teils komplexe Verdrahtungs- und Isolierschichten umfasst, wie sie heute in integrierten Schaltungen üblich sind. Dieser sogenannte Metallisierungsstapel umfasst dabei beispielsweise Leitungen aus Aluminimum oder Kupferlegierungen, die plastisch verformbar sind und aufgebrachte Oxid- und Isolator-Schichten, beispielsweise aus SiO₂ oder SiN. Durch den um Faktoren höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Metalls gegenüber diesen Isolationsschichten käme es zu einem brüchig werden und einer Beschädigung dieses Verbundes während des Verschmelzungsbondens. Aus diesem Grund werden die Bauteile (Bezugszeichen 732 der DE 10 2010 028 305 A1 ) der Schaltung (Bezugszeichen 714 der DE 10 2010 028 305 A1 ) (Abschnitt der DE 10 2010 028 305 A1 ) auch über leitende Silizium-Zwischenverbindungen (Bezugszeichen 733 der DE 10 2010 028 305 A1 ) der Schaltung (Bezugszeichen 714 der DE 10 2010 028 305 A1 ) verbunden und nicht über Metallflächen (Abschnitt [0041] der DE 10 2010 028 305 A1 ). Diese Silizium-Zwischenverbindungen (Bezugszeichen 733 der DE 10 2010 028 305 A1 ) der Schaltung (Bezugszeichen 714 der DE 10 2010 028 305 A1 ) haben den Nachteil, dass sie zum einen auch bei maximaler Dotierung nicht die Leitfähigkeit von Metall und vor allem nicht die Verdrahtungsdichte von Metall erreichen können. Die Verbindungsmethode Verschmelzungsbonden erfordert darüber hinaus eine Oxid-Oberfläche an Stelle der z. B. bei CMOS-Schaltungen üblichen SiN-Passivierungsschicht, was den Zutritt von Wasser in Form von Protonen ermöglicht und damit eine Drift insbesondere von Halbleiterbauelementen mit einer p-Dotierung ermöglicht.
Es ist vielmehr wünschenswert, als zweiten Wafer einen Wafer nutzen zu können, der in einer beliebigen Halbleiter-Technologie gefertigt wurde.
Daher besteht ein Bedarf an Schaltungen, Verfahren und Vorrichtungen, die flächeneffizient sind und es ermöglichen, Druckerfassungsvorrichtungen basierend auf Low-Cost-Drucksensor-Fertigungstechniken herzustellen.
Aufgabe der Erfindung
Dementsprechend stellen Ausprägungen der vorliegenden Erfindung Schaltungen, Verfahren und Vorrichtungen dar, die flächeneffizient sind und es ermöglichen, Druckerfassungsvorrichtungen basierend auf Low-Cost-Drucksensor-Fertigungstechniken unter Verwendung in konventionellen CMOS-Prozessen produzierter integrierter Schaltungen herzustellen. Es ist die Aufgabe der Erfindung ein Verfahren anzugeben, mit dem eine flächeneffiziente Druckerfassungsvorrichtung hergestellt werden kann. Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung nach dem Anspruch 1 gelöst.
Beschreibung der Erfindung
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann eine flächeneffiziente Druckerfassungsvorrichtung durch Bereitstellen einer Vorrichtung zur Verfügung stellen, bei der ein Drucksensor auf einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung, die eine andere Schaltung umfasst, gestapelt wird, um die Druckerfassungsvorrichtung zu erhalten. Ein Drucksensor kann als erstes Die ausgebildet werden. Eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung, die andere Schaltungen enthält, kann als eine zweites Die ausgebildet werden. Das erste Die kann dann auf einer Oberseite des zweiten Die befestigt werden. Auf diese Weise kann eine flächeneffiziente Drucksensorvorrichtung ausgebildet werden, die in einer einzigen integrierten Schaltung oder einer anderen geeigneten Gehäusung oder einem anderen geeigneten Modul untergebracht werden kann. Das erste und zweite Die können Kontaktflächen aufweisen, die elektrisch miteinander verbunden sind, und Kontaktflächen auf einer oder beiden des ersten und zweiten Die aufweisen, die elektrisch mit Kontakten des Gehäuses der integrierten Schaltung verbunden sind. In verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Druckerfassungsvorrichtung ein Relativdrucksensor sein, bei dem ein Durchlass durch die anwendungsspezifische integrierte Schaltung es einem Fluid (Gas oder Flüssigkeit) ermöglicht, einen Hohlraum, der unter einer Membran des Drucksensors ausgebildet ist, zu erreichen. Der Druck des Fluids wird dann durch Auslenkung der Membran erfasst, die durch eine Druckdifferenz zwischen dem Fluid unter der Membran und einem Referenzdruck an einer oberen Oberfläche der Membran verursacht wird.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann eine Druckerfassungsvorrichtung mit einem Drucksensor und einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung sein, wobei der Drucksensor auf der anwendungsspezifischen integrierten Schaltung gestapelt wird. Der Drucksensor kann unter Verwendung eines kostengünstigeren Herstellungsprozesses hergestellt werden, wobei der anwendungsspezifische integrierte Schaltkreis unter Verwendung eines teureren Herstellungsverfahrens gefertigt werden kann. Auf diese Weise kann jeweils der Drucksensor und eine anwendungsspezifische integrierten Schaltung unter Verwendung eines besonders geeigneten Prozesses hergestellt werden, wodurch die Gesamtkosten reduziert werden. Insbesondere wird auf dem anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis keine relativ große Drucksensormembran angeordnet, welche die Transistordichte verringern würde und die Kosten für die einzelne anwendungsspezifische integrierte Schaltung erhöhen würde. Ferner geht die relativ teurere anwendungsspezifische integrierte Schaltung nicht jedes Mal verloren, wenn eine Druckerfassungsvorrichtung ein Ausbeuteproblem aufweist. Zudem beansprucht die gestapelte Anordnung weniger Platz, als wenn mehrere Bauteile in ein oder mehrere Gehäuse für integrierte Schaltungen eingebaut werden, wodurch die Verwendung kleinerer und möglicherweise weniger teurer Gehäuse oder Module ermöglicht wird.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann eine Druckerfassungsvorrichtung mit einem Drucksensor und einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung sein, wobei der Drucksensor auf der anwendungsspezifischen integrierten Schaltung gestapelt wird. Der Drucksensor kann so gefertigt werden, dass er einen Rahmen rund um eine Membran aufweist, die in einer Oberseite des Drucksensors ausgebildet wird. Der Drucksensor kann einen Hohlraum unter der Membran aufweisen. Eine oder mehrere Schaltkreisen oder Komponenten können in oder auf der Membran ausgebildet werden. Zum Beispiel kann eine Wheatstone-Brücke in oder auf der Membran ausgebildet werden. Eine oder mehrere Kontaktflächen, Lötperlen (Solder-Bumps) oder andere Strukturen können auf oder in der Nähe des Rahmens ausgebildet werden.
Der anwendungsspezifische integrierte Schaltkreis kann so ausgebildet sein, dass er eine Mehrzahl von Schaltungen umfasst. Ein oder mehrere Kontaktflächen, Lötperlen oder andere Strukturen können auf dem anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis ausgebildet werden. Ein Durchlass kann von einer unteren Seite zu einer oberen Seite des anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreises ausgebildet werden. Der Durchlass kann mittels eines Prozesses zum tiefen reaktiven Ionenätzen (DRIE) oder mittels Mikrobearbeitung oder mittels der Verwendung eines anderen geeigneten Verfahrens hergestellt werden. In verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die anwendungsspezifische integrierte Schaltung abgedünnt werden, um Ätzzeiten zu reduzieren und somit die Kosten zu reduzieren.
Der Drucksensor kann gegenüber dem an dem anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis justiert werden, so dass der Durchlass durch die anwendungsspezifische integrierte Schaltung in dem Hohlraum unter der Membran des Drucksensors endet. Dies ermöglicht einen kontinuierlichen Strömungspfad von der Unterseite des anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreises durch den Durchlass in dem anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis in den Hohlraum an der Unterseite der Membran des Drucksensors. Der Drucksensor kann an einer Oberseite des anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreises unter Verwendung von Silikon befestigt werden, um die Stresskopplung zwischen dem anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis und der Membran zu reduzieren. Das Silikon kann RTV Silikon (RTV = room temperature vulcanization) oder eine andere Art von Silikon sein. In anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können auch andere Klebstoffe, wie beispielsweise Epoxidharz, an Stelle des Silikons verwendet werden. Bonddrähte, Lötperlen oder andere Techniken können verwendet werden, um elektrische Verbindungen

a) zwischen den Kontaktstellen (Pads) oder anderen Strukturen auf dem Drucksensor auf der einen Seite und einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung auf der anderen zu bilden oder
b) zwischen den Kontaktstellen (Pads) oder anderen Strukturen auf dem Drucksensor auf der einen Seite und Kontakten, Anschlussstiften oder anderen Strukturen der integrierten Schaltung oder eines Gehäuses auf der anderen Seite zu bilden oder
c) zwischen den Kontaktstellen (Pads) oder anderen Strukturen auf einem anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis auf der einen Seite und Kontakten, Anschlussstiften oder andere Strukturen der integrierten Schaltung oder eines Gehäuses auf der anderen Seite zu bilden.

In anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können Kontaktflächen auf einer Unterseite eines Drucksensors an Anschlussflächen auf einer oberen Oberfläche einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung befestigt sein. Ein Beispiel eines solchen Drucksensors ist in der ebenfalls anhängigen US-Patentanmeldung von Gaynor mit US-Anmeldenummer 13/674883 zu finden, die „PRESSURE SENSING DEVICE HAVING CONTACTS OPPOSITE A MEMBRANE” betitelt ist und am 12. November 2012 angemeldet wurde und die durch Bezugnahme in diese Offenbarung vollumfänglich aufgenommen ist.
In verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die anwendungsspezifische integrierte Schaltung verschiedene Schaltungen und Komponenten, wie Verstärker, Analog-zu-Digital-Wandler, Digital-zu-Analog-Wandler, Multiplexer, einen Speicher zum Speichern von Kompensationskoeffizienten des Drucksensors, logische Komponenten für die Realisierung von Gleichungen auf der Grundlage dieser Koeffizienten, Speicher für eine eindeutige Bauteil- oder Herstelleridentifikation, Leistungsregler und andere Arten von Schaltkreisen und Komponenten umfassen.
In den verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können die Komponenten der anwendungsspezifischen integrierten Schaltung an verschiedenen Orten auf der anwendungsspezifischen integrierten Schaltung angeordnet werden. Beispielsweise können Schaltungen in oder auf der anwendungsspezifischen integrierten Schaltung in Bereichen, die nicht durch den Drucksensor bedeckt werden, ausgebildet werden. In diesen und anderen Ausführungsformen können Schaltungen unter dem Hohlraum des Drucksensors ausgebildet werden. In diesen und anderen Ausführungsformen können Schaltungen unter dem Rahmen des Drucksensors ausgebildet werden. In diesen und anderen Ausführungsformen können Schaltungen zumindest teilweise unter dem Rahmen oder zumindest teilweise unter der Membran ausgebildet werden. In verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können Schaltungskomponenten in der anwendungsspezifischen integrierten Schaltung ausgebildet werden. Verschiedene Komponenten können auf einer oberen, an einer seitlichen oder unter einer unteren Seite des anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreises und des Drucksensors angebracht werden.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann ein Verfahren zum Herstellen einer Drucksensorvorrichtung bereitstellen. Dieses Verfahren kann das Ausbilden eines ersten Wafer-Teils oder eines Die betreffen, die einen Drucksensor umfassen. Das Verfahren kann die Ausbildung eines zweiten Wafer-Teils oder eines zweiten Die umfassen, die eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung umfassen. Die anwendungsspezifische integrierte Schaltung kann einen Durchlass von einer unteren Seite zu einer Oberseite des anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreises aufweisen. Eine Unterseite des ersten Wafer-Teils kann auf einer Oberseite des zweiten Wafer-Teils befestigt werden, so dass eine Öffnung des Durchlasses in der Oberseite des zweiten Wafer-Teils sich unter dem ersten Wafer-Teil befindet. Beispielsweise kann der Durchlass sich unter der Membrane des ersten Wafer-Teils befinden.
Wesentliches Element einer Ausprägung der Erfindung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist daher eine Dichtung zum Abdichten der mikrofluidischen Verbindung zwischen einer ersten Zugangsöffnung eines ersten mikrofluidischen Funktionselements, hier der nach unten offenen Öffnung des Hohlraums unter der Membrane des Drucksensors, in einem ersten Wafer-Teil in einer ersten Oberfläche des ersten Wafer-Teils auf der einen Seite und der zweiten Zugangsöffnung zu einem zweiten mikrofluidischen Funktionselement, hier der nach oben offenen Öffnung des Durchlasses, in einem zweiten Wafer-Teil in einer zweiten Oberfläche des zweiten Wafer-Teils. Hierbei stellt die Dichtung eine mechanische Verbindung zwischen der ersten Oberfläche des ersten Wafer-Teils und der zweiten Oberfläche des zweiten Wafer-Teils durch Adhäsion und/oder Van-der-Waal'sche Kräfte her. In einer speziellen Ausprägung der Erfindung kann die Dichtung zumindest teilweise aus Silikon und/oder RTV Silikon hergestellt sein. Alternativ kann die erfindungsgemäße Dichtung zumindest teilweise aus einem Kleber und/oder einem Epoxidharz hergestellt sein.
In einer typischen Ausprägung der Erfindung sollen die beiden Wafer-Teile von einander mechanisch entkoppelt werden. Dies geschieht vorzugsweise dadurch, dass der Elastizitätsmodul, auch: Zugmodul, Elastizitätskoeffizient, Dehnungsmodul, E-Modul oder Youngscher Modul genannt, des Materials der Dichtung kleiner ist als der gemittelte Elastizitätsmodul des Materials des ersten Wafer-Teils und/oder dass der Elastizitätsmodul, auch: Zugmodul, Elastizitätskoeffizient, Dehnungsmodul, E-Modul oder Youngscher Modul genannt, des Materials der Dichtung kleiner ist als der gemittelte Elastizitätsmodul des Materials des zweiten Wafer-Teils.
Als mikrofluidische Funktionselemente kommen neben dem bereits erwähnten Durchlass und der als Hohlraum des Drucksensors dienenden Vertiefung auf der Unterseite des ersten Wafer-Teils auch andere mikrofluidische Funktionselemente wie andere mikrofluidische Zu- und Ableitungen, Wärmetauscher, Verweiler, Reaktionskammern oder Reaktoren, sonstige Rückseitenkavitäten von Differenz- oder Relativ- oder Absolutdrucksensoren, Rückseitenkavitäten von anderen Sensoren wie Bolometers und/oder Thermopiles, Zugangsöffnungen zu chemisch empfindlichen Sensoren oder mikromechanischen/-fluidischen Ventilen oder mikromechanischen Pumpen oder mikromechanischen Druckbehältern oder phononischen Kristallen für die Kombination festflüssig oder fest/gasförmig oder elektrochemisches Element oder für lebende und/oder tote Zellen in Frage. Bei den elektrochemischen Elementen kann es sich beispielsweise um Elektrolysierzellen und/oder eine elektrochemische Potenzialsonde handeln.
Dementsprechend korrespondiert zu der zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Dichtung als Teil der erfindungsgemäßen Druckmessvorrichtung ein Verfahren zum Abdichten einer mikrofluidischen Verbindung zwischen der besagten ersten Zugangsöffnung eines ersten mikrofluidischen Funktionselements in einem ersten Wafer-Teil in einer ersten Oberfläche des ersten Wafer-Teils auf der einen Seite und einer zweiten Zugangsöffnung eines zweiten mikrofluidischen Funktionselements in einem zweiten Wafer-Teil in einer zweiten Oberfläche des zweiten Wafer-Teils auf der anderen Seite. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst dabei das Herstellen des ersten mikrofluidischen Funktionselements in dem ersten Wafer und/oder ersten Wafer-Teil mit der ersten Zugangsöffnung in einer ersten Oberfläche des ersten Wafers und/oder des ersten Wafer-Teils. Außerdem umfasst es das Herstellen des zweiten mikrofluidischen Funktionselements in dem zweiten Wafer und/oder zweiten Wafer-Teil mit der zweiten Zugangsöffnung in einer zweiten Oberfläche des zweiten Wafers und/oder des zweiten Wafer-Teils. Hinsichtlich der möglichen mikrofluidischen Funktionselemente bei diesen beiden Schritten sei an dieser Stelle auf die obige Auflistung im Zusammenhang mit der Dichtung verwiesen. Des Weiteren umfasst das Verfahren zur Herstellung der Dichtung das Aufbringen des Dichtungsmaterials zur Ausformung der Dichtung auf die besagte erste Oberfläche. Dabei verbindet sich das Dichtungsmaterial durch Adhäsion zumindest lokal mit der ersten Oberfläche in Form einer ersten mechanischen Verbindung. Das Dichtungsmaterial umfasst dabei die erste Zugangsöffnung vorzugsweise komplett und lässt dabei die erste Zugangsöffnung vorzugsweise frei, um die Funktion einer Dichtung zu realisieren und andererseits die mikrofluidische Funktion der ersten Zugangsöffnung nicht zu beeinträchtigen. Die so ausgeformte Dichtung weist somit eine erste Dichtungsoberfläche auf, die mit der ersten Oberfläche durch Adhäsion nach dem Herstellen der Verbindung mechanisch verbunden ist. Sie weist darüber hinaus eine zweite Dichtungsoberfläche auf, die nicht mit der ersten Oberfläche mechanisch verbunden ist. Als weiterer Schritt wird sodann die zweite Oberfläche des zweiten Wafer-Teils mit der zweiten Dichtungsoberfläche der Dichtung durch Adhäsion in Form einer zweiten mechanischen Verbindung verbunden, also typischerweise verklebt. Dabei verbindet sich das Dichtungsmaterial mechanisch typischerweise durch Adhäsion zumindest lokal mit der zweiten Oberfläche des zweiten Wafer-Teils in Form einer zweiten mechanischen Verbindung. Vorzugsweise umfasst wieder das Dichtungsmaterial die zweite Zugangsöffnung komplett und lässt die zweite Zugangsöffnung frei. Die so ausgeformte Dichtung weist somit eine zweite Dichtungsoberfläche auf, die mit der zweiten Oberfläche des zweiten Wafer-Teils durch Adhäsion nach dem Herstellen der Verbindung mechanisch verbunden ist. Die erste Dichtungsoberfläche ist wieder nicht mit der zweiten Oberfläche mechanisch verbunden.
Dieses Verfahren kann natürlich in Bezug auf die Reihenfolge erster Wafer-Teil, zweiter-Wafer-Teil umgekehrt werden. Dementsprechend korrespondiert zu der zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Dichtung als Teil der erfindungsgemäßen Druckmessvorrichtung ein zweites Verfahren zum Abdichten einer mikrofluidischen Verbindung zwischen der besagten ersten Zugangsöffnung eines ersten mikrofluidischen Funktionselements in einem ersten Wafer-Teil in einer ersten Oberfläche des ersten Wafer-Teils auf der einen Seite und einer zweiten Zugangsöffnung eines zweiten mikrofluidischen Funktionselement in einem zweiten Wafer-Teil in einer zweiten Oberfläche des zweiten Wafer-Teils auf der anderen Seite. Das erfindungsgemäße zweite Verfahren umfasst dabei wieder das Herstellen des ersten mikrofluidischen Funktionselements in dem ersten Wafer und/oder ersten Wafer-Teil mit der ersten Zugangsöffnung in einer ersten Oberfläche des ersten Wafers und/oder des ersten Wafer-Teils. Außerdem umfasst es wieder das Herstellen des zweiten mikrofluidischen Funktionselements in dem zweiten Wafer und/oder zweiten Wafer-Teil mit der zweiten Zugangsöffnung in einer zweiten Oberfläche des zweiten Wafers und/oder des zweiten Wafer-Teils. Hinsichtlich der möglichen mikrofluidischen Funktionselemente bei diesen beiden Schritten sei an dieser Stelle wieder auf die obige Auflistung im Zusammenhang mit der Dichtung verwiesen. Des Weiteren umfasst das zweite Verfahren zur Herstellung der Dichtung das Aufbringen des Dichtungsmaterials zur Ausformung der Dichtung nun jedoch auf die besagte zweite Oberfläche. Dabei verbindet sich das Dichtungsmaterial durch Adhäsion zumindest lokal mit der zweiten Oberfläche in Form einer zweiten mechanischen Verbindung. Das Dichtungsmaterial umfasst dabei die zweite Zugangsöffnung vorzugsweise komplett und lässt dabei die zweite Zugangsöffnung vorzugsweise frei, um die Funktion einer Dichtung zu realisieren und andererseits die mikrofluidische Funktion der zweiten Zugangsöffnung nicht zu beeinträchtigen. Die so ausgeformte Dichtung weist somit eine zweite Dichtungsoberfläche auf, die mit der zweiten Oberfläche durch Adhäsion nach dem Herstellen der Verbindung mechanisch verbunden ist. Sie weist darüber hinaus eine erste Dichtungsoberfläche auf, die nicht mit der zweiten Oberfläche mechanisch verbunden ist. Als weiterer Schritt wird sodann die erste Oberfläche des ersten Wafer-Teils mit der ersten Dichtungsoberfläche der Dichtung durch Adhäsion in Form einer ersten mechanischen Verbindung verbunden, also typischerweise verklebt. Dabei verbindet sich das Dichtungsmaterial mechanisch durch Adhäsion zumindest lokal mit der ersten Oberfläche des ersten Wafer-Teils in Form einer ersten mechanischen Verbindung. Vorzugsweise umfasst wieder das Dichtungsmaterial die erste Zugangsöffnung komplett und lässt die erste Zugangsöffnung frei. Die so ausgeformte Dichtung weist somit eine erste Dichtungsoberfläche auf, die mit der ersten Oberfläche des ersten Wafer-Teils durch Adhäsion nach dem Herstellen der Verbindung mechanisch verbunden ist. Die zweite Dichtungsoberfläche ist wieder nicht mit der ersten Oberfläche mechanisch verbunden.
Es sollte hier noch erwähnt werden, dass unter „Wafer-Teil” im Sinne dieser Offenbarung auch ein ganzer Wafer verstanden werden kann. In dem Fall müssten die einzelnen Druckerfassungsvorrichtungen nach dem Herstellen der mechanischen Verbindungen durch die Dichtungen zwischen dem ersten Wafer (erster Wafer-Teil) und dem zweiten Wafer (zweiter Wafer-Teil) wieder getrennt werden. Hierzu ist dann ein Trennschritt notwendig. Dieser dient dann zum Abtrennen der funktionalen Gruppen, also beispielsweise der einzelnen Druckerfassungsvorrichtungen. Diese funktionalen Gruppen bestehen dann somit zumindest aus einem ersten, aus dem ersten Wafer und/oder Wafer-Teil ersten abgetrennten Wafer-Teil und zumindest aus einem zweiten, aus dem zweiten Wafer und/oder Wafer-Teil zweiten abgetrennten Wafer-Teil und zumindest einer Dichtung aus dem Dichtungsmaterial, die das erste abgetrennte Wafer-Teil und das zweite abgetrennte Wafer-Teil nach der Abtrennung weiterhin miteinander mechanisch verbindet.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn der erste Wafer und/oder der erste Wafer-Teil aus Silizium gefertigt sind und/oder wenn der zweite Wafer und/oder der zweite Wafer-Teil aus Silizium gefertigt sind.
Ebenso kann ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung die Ausführung eines Prozesses zur Herstellung halbleitender Strukturen, insbesondere die Ausführung eines CMOS-Prozesses, umfassen. Diese Schritte werden vorzugsweise vor der Herstellung der mechanischen Verbindung zwischen dem ersten Wafer-Teil und dem zweiten Wafer-Teil und/oder vor der Herstellung der Dichtung durchgeführt.
Die Ausführung eines Prozesses zur Herstellung halbleitender Strukturen, insbesondere die Ausführung eines CMOS-Prozesses findet vorzugsweise auf einer Oberfläche auf dem ersten Wafer und/oder dem ersten Wafer-Teil und/oder auf dem zweiten Wafer und/oder dem zweiten Wafer-Teil statt.
Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können eines oder mehrere dieser und anderen hier beschriebenen Merkmale aufweisen. Ein besseres Verständnis der Natur und der Vorteile der vorliegenden Erfindung können durch Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung und die begleitenden Zeichnungen gewonnen werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine Drucksensorvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine Seitenansicht eines Drucksensors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine Unteransicht, die Abschnitte einer Druckerfassungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
4 ist eine Draufsicht, die Teile einer Druckerfassungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
5 zeigt einen Drucksensor, der auf einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angeordnet ist.
6 zeigt einen Teil eines Drucksensors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
7 zeigt eine Seitenansicht einer Drucksensorvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8 entspricht 5 mit einer eingezeichneten Dichtung.
9 entspricht 7 mit einer eingezeichneten Dichtung.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
1 zeigt eine Drucksensorvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Diese Figur wird, wie die anderen enthalten Figuren, zur Veranschaulichung verwendet und beschränkt weder die möglichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung noch die Ansprüche.
Diese 1 zeigt eine Drucksensorvorrichtung, die ein erstes Die 110 umfasst, das an einem zweiten Die 130 befestigt ist. Der erste Wafer-Teil 110 kann ein Drucksensor mit einer Membran 120 sein, der von einem Rahmen umgeben ist. Ein oder mehrere Kontaktflächen (Pads) 112 können auf oder in der Nähe des Rahmens des Drucksensors 110 platziert sein. Ein oder mehrere Druckerfassungskomponenten wie die Widerstände einer Wheatstone-Brücke, Transistoren oder anderen Komponenten oder Schaltungen können auf oder in der Nähe der Membrane 120 angeordnet werden. Das zweite Die oder der zweite Wafer-Teil (130) kann ein applikationsspezifischer Schaltkreis sein. Die anwendungsspezifische integrierte Schaltung 130 kann einen oder mehrere Pads 132 umfassen.
Die Kontaktflächen 112 und 132 können verwendet werden, um den Drucksensor 110 und den anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis 130 miteinander oder mit einem Leadframe eines Gehäuses der integrierten Schaltung, einem Modul oder einem anderen Gehäuse zu verbinden. Während in diesem Beispiel die Kontaktflächen 112 und 132 dargestellt sind, können in anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung andere Arten von Strukturen, wie beispielsweise Löthöcker (Solder-Bumps) und andere Arten von Kontakten, auf einer oder beiden Dice, dem Drucksensor 110 und der anwendungsspezifischen integrierten Schaltung 130, verwendet werden. Außerdem kann der Drucksensor 110, während er in diesem Beispiel kleiner als die anwendungsspezifische integrierte Schaltung 130 dargestellt ist, sowohl in einer X- und Y-Dimension in anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, gleich groß oder größer sein kann als eine oder mehrere der X- und Y-Abmessungen der anwendungsspezifischen integrierten Schaltung 130. Während hier die Kontaktflächen 112 als auf einer oberen Oberfläche des Drucksensor 110 befindlich dargestellt sind, können in anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Kontaktflächen 112 auf einer Unterseite des Drucksensors 110 angeordnet sein. Beispiele für solche Drucksensoren können in der anhängigen US-Patentanmeldung 13/674883 des Erfinders Gaynor mit dem Titel „PRESSURE SENSING DEVICE HAVING CONTACTS OPPOSIT A MEMBRANE”, angemeldet am 12. November 2012, gefunden werden, die durch Bezugnahme Teil dieser Offenbarung ist.
Andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können Druckerfassungsvorrichtungen darstellen, die anwendungsspezifische integrierte Schaltungen umfassen. Verschiedene Arten von Schaltungen können auf oder in der anwendungsspezifischen integrierten Schaltung ausgeformt werden, wie Verstärker, Analog-zu-Digital-Wandler, Digital-zu-Analog-Wandler, Multiplexer, Speicher zum Speichern von Kompensationskoeffizienten des Drucksensors, logische Komponenten für die Realisierung von Gleichungen auf der Grundlage dieser Kompensationskoeffizienten, Speicher für eindeutige Bauteil- oder Lieferantenidentifizierung, Strom- und Spannungsregler, und andere Arten von Schaltungen und Komponenten. In verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können diese Schaltungen an verschiedenen Stellen auf dem anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis angeordnet sein. Ein Beispiel ist in der folgenden Abbildung dargestellt.
2 zeigt eine Seitenansicht eines Drucksensors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In diesem Beispiel ist die Drucksensorvorrichtung eine Relativdrucksensor, bei der ein zu messendes Fluid (Gas oder Flüssigkeit) durch den Durchlass 134 in den Hohlraum 210 gelangen kann, in der sein Druck unter Verwendung einer oder mehrerer Komponenten 122 auf der Membran 120 gemessen werden kann. Insbesondere kann ein Differenzdruck zwischen dem Fluid in dem Hohlraum 210 und einem Druck an einer oberen Oberfläche der Membran 120 eine Auslenkung in der Membran verursachen, die von Komponenten auf oder in der Nähe Membran 120 gemessen werden kann.
Auch hier kann ein erstes Die oder ein erster Wafer-Teil 110 an einem zweiten Die oder Wafer-Teil 130 befestigt sein. Der erste Wafer-Teil 110 kann ein Drucksensor mit einer Membran 120 umgeben von einem Rahmen sein. Der Hohlraum 210 kann durch eine Unterseite der Membran 120, eine innere Seitenwand des Rahmens und eine obere Oberfläche des anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreises 130 definiert werden. Eine oder mehrere Kontaktflächen 112 können auf dem Rahmen angeordnet werden. Eine oder mehrere Komponenten, wie Widerstände 122, können auf der Membran 120 angeordnet sein.
Die anwendungsspezifische integrierte Schaltung 130 kann einen Durchlass 134 umfassen. Der Durchlass 134 kann einen ununterbrochenen Strom von Fluid (Gas, Flüssigkeit) von einer Unterseite der Druckerfassungsvorrichtung in den Hohlraum 210 ermöglichen. Der Durchlass 134 kann unter Verwendung eines tiefen reaktiven Ionenätzprozesses (DRIE = deep reactive ion etching), durch Mikro-Fertigung oder durch eine andere geeignete Technik gebildet werden.
Die anwendungsspezifische integrierte Schaltung 130 kann verschiedene Komponenten entlang einer oberen (oder anderen) Oberfläche umfassen. Zum Beispiel können eine oder mehrere Komponenten 220 innerhalb der anwendungsspezifischen integrierten Schaltung 130 in einem Bereich angeordnet sein, der nicht durch den Drucksensor (Drucksensormembrane 120) belegt ist. Andere Komponenten, wie die Komponente 222, können in der anwendungsspezifischen integrierten Schaltung 130 in einem Bereich angeordnet werden, der unter dem Rahmen des Drucksensors 110 liegt. Wieder andere Komponenten, wie etwa die Komponente 224, können in dem anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis 130 unter der Membran 120 angeordnet werden. Noch andere Komponenten, wie etwa die Komponente 226, können zumindest teilweise unter dem Rahmen und teilweise unter der Membran 120 angeordnet werden, während andere Komponenten, wie etwa die Komponente 228, zumindest teilweise unter dem Rahmen des Drucksensors 120 platziert können und teilweise nicht durch den Drucksensor 120 bedeckt sein können.
Auch hier können Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Relativdruckmessvorrichtungen darstellen Ein Beispiel ist in der folgenden Abbildung dargestellt.
3 ist eine Unteransicht, die Ausschnitte einer Druckerfassungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt. In diesem Beispiel kann ein erstes Die oder ein erster Wafer-Teil 120 ein Drucksensor sein, der einen Hohlraum aufweist, der an der Unterseite der Membran 120 ausgebildet ist. Das erste Die oder der erste Wafer-Teil 110 kann auf die anwendungsspezifische integrierte Schaltung 130 montiert sein. Die anwendungsspezifische Schaltung 130 kann einen Durchlass 130 umfassen. Wenn der Drucksensor 110 auf die anwendungsspezifische integrierte Schaltung 130 montiert wird, kann der Hohlraum, der (teilweise) durch die Membran 120 definiert ist, gegenüber der Öffnung des Durchlasses 134 in einer Oberseite der anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis 130 justiert werden.
4 ist eine Draufsicht, die Teile eines Drucksensors gemäß einer Ausführungsform vorliegenden Erfindung darstellt. Wieder kann der Drucksensor 110 eine Membran 120 umfassen, die von einem Rahmen umgeben ist, der die Kontaktflächen 112 trägt. Die anwendungsspezifische integrierte Schaltung 130 kann Kontaktflächen 132 und Durchlässe 134 aufweisen. Der Drucksensor 110 kann in der Weise auf der anwendungsspezifischen integrierten Schaltung 130 platziert werden, dass ein Hohlraum definiert durch die Membran 120 zumindest annähernd gegenüber einer Öffnung eines Durchlasses 134 in einer Oberseite des anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis 130 ausgerichtet ist.
5 zeigt einen Drucksensor, der auf einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung platziert ist. Wieder kann der Drucksensor 110 eine Membran 120 umfassen, die von einem Rahmen umgeben ist, die die Kontaktflächen 112 trägt. Die anwendungsspezifische integrierte Schaltung 130 kann Kontaktflächen 132 und Öffnungen 134 aufweisen. Der Drucksensor 110 kann an der anwendungsspezifischen integrierten Schaltung 130 unter Verwendung eines Klebstoffs, einschließlich Silikon, wie beispielsweise RTV-Silikon, Epoxy oder eines anderen geeigneten Klebstoffs befestigt werden.
Wieder kann der Drucksensor 110 und die anwendungsspezifische integrierte Schaltung 130 aneinander und in einem Gehäuse oder einem Modul unter Verwendung der Kontaktflächen und von Bonddrähten, Lötperlen oder von anderen geeigneten Gehäusungstechniken befestigt werden. Ein Beispiel veranschaulicht die Verwendung von Bonddrähten und Kontaktflächen und ist in der folgenden Abbildung dargestellt.
6 zeigt einen Teil eines Drucksensors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Drucksensor 110 umfasst die Membran 120, die durch einen Rahmen umfasst wird, der die Kontaktflächen 112 trägt. Die anwendungsspezifische integrierte Schaltung 130 kann Kontaktflächen 132 umfassen. Die Kontaktflächen 132 können mit Kontaktflächen 112 des Drucksensors über Bonddrähte 610 verbunden sein. Die Kontaktflächen 112 auf dem Drucksensor können mit dem Lead-Frame des Gehäuses, den Anschlusspins, Kontakten und anderen Strukturen mittels Bond-Drähten 620 verbunden sein. Die Kontaktflächen 132 auf der anwendungsspezifischen integrierten Schaltung 130 können mit dem Lead-Frame des Gehäuses, den Anschlusspins, Kontakten und anderen Strukturen mittels Bond-Drähten 630 verbunden sein.
So wie der Drucksensor 110 auf der anwendungsspezifischen integrierten Schaltung 130 montiert werden kann, können andere Schaltungen, Dice oder Bauelemente auf einem oder beiden, dem Drucksensor 110 und der anwendungsspezifischen integrierten Schaltung 130, montiert werden. Ein Beispiel ist in der folgenden Figur dargestellt:
7 zeigt eine Seitenansicht eines Drucksensors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Wieder beinhaltet der Drucksensor 110 eine Membran 120, die durch einen Rahmen umgeben ist, der einen oder mehrere Kontaktflächen 112 trägt. Eine oder mehrere Komponenten 122 können auf der Membran 120 platziert sein. Die Membran 120, die Innenwände des Rahmens und eine obere Oberfläche der anwendungsspezifischen integrierten Schaltung 130 können den Hohlraum 210 definieren.
Die anwendungsspezifische integrierte Schaltung 130 kann, wie zuvor, einen Durchlass 134 aufweisen. Eine oder mehrere Komponenten 220, 222, 224, 226 und 228 können auf einer oberen Fläche der anwendungsspezifischen integrierten Schaltung 130 angeordnet sein. Eine oder mehrere Komponenten oder Dice 710 und 712 können sich auf einer oder beiden, Drucksensor 110 und anwendungsspezifischer integrierter Schaltung 130, angeordnet sein. In diesem Beispiel kann die Komponente 710 sich in dem Hohlraum 210 befinden, während sich die Komponente 712 auf der die anwendungsspezifischen integrierten Schaltung 130 in einem Bereich befinden kann, der nicht durch den Drucksensor 110 bedeckt ist.
8 zeigt 5 ergänzt um die Dichtung 840. Die Dichtung 840 besteht vorzugsweise aus dem besagten adhäsiven RTV-Silikon. Die Zutrittsöffnung, der Durchlasses 134 im zweiten Wafer-Teil 130, wird in diesem Beispiel von der Dichtung 810 vollständig umfasst. Die Dichtung weist dabei einer Öffnung auf, in der sich die Zutrittsöffnung des Durchlasses 134 befindet, die somit frei bleibt. Die Dichtung kann beispielsweise durch Dispensen eines Klebstoffs und/oder aufbringen einer klebenden, strukturierten Folie und/oder durch Siebdruck etc. hergestellt werden.
9 zeigt 7 ergänzt um die Dichtung 840.
Die obige Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung wurde zum Zwecke der Darstellung und Beschreibung ausgeführt. Es ist nicht beabsichtigt, erschöpfend zu sein oder die Erfindung auf die beschriebene genaue Form zu beschränken. Viele Modifikationen und Variationen sind im Lichte der obigen Lehre möglich. Die Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um die Prinzipien der Erfindung und ihre praktische Anwendung in der am besten möglichen Weise zu beschreiben und um dadurch andere Fachleute in die Lage zu versetzen, die Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen und mit verschiedenen Modifikationen, wie sie für die bestimmte beabsichtigte Verwendung geeignet sind, in der am besten möglichen Weise zu nutzen. Somit versteht es sich, dass es das Ziel der Beschreibung der Erfindung ist, alle Modifikationen und Äquivalente derselben innerhalb des Umfangs der folgenden Ansprüche abzudecken.
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 102004006199 A1 [0006]
DE 102005052929 A1 [0006, 0007]
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DE 102010028305 A1 [0011, 0011, 0011, 0011, 0011, 0011, 0012, 0012, 0012, 0012, 0012, 0012, 0012, 0012, 0012, 0012]

Claims

Verfahren zum Herstellen einer Druckerfassungsvorrichtung, umfassend: a. Bilden eines ersten Wafer-Teils mit einem Drucksensor und b. Bilden eines zweiten Wafer-Teils mit einer Unterseite und einer Oberseite, der eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung auf der Oberseite umfasst, wobei der anwendungsspezifische integrierte Schaltkreis eine oder mehrere Verstärker und/oder Analog-zu-Digital-Wandler und/oder Digital-zu-Analog-Wandler und/oder Multiplexer und/oder Speicher und/oder Logikkomponenten umfasst, und c. Bilden eines Durchlasses durch den zweiten Wafer-Teil von der Unterseite des zweiten Wafer-Teils zur Oberseite des zweiten Wafer-Teils gekennzeichnet durch den Schritt d. Anbringen einer Unterseite des ersten Wafer-Teils an der Oberseite des zweiten Wafer-Teils, sodass eine Öffnung des Durchlasses in der Oberseite des zweiten Wafer-Teils unter dem ersten Wafer-Teil liegt, wobei der erste Wafer-Teil an der Oberseite des zweiten Wafer-Teils mit einem weichen Chipbefestigungsmaterial, befestigt wird und e. wobei der Elastizitätsmodul, auch Zugmodul, Elastizitätskoeffizient, Dehnungsmodul, E-Modul oder Youngscher Modul genannt, des Chipbefestigungsmaterials kleiner ist als der gemittelte Elastizitätsmodul des Materials des ersten Wafer-Teils und f. wobei der Elastizitätsmodul, auch Zugmodul, Elastizitätskoeffizient, Dehnungsmodul, E-Modul oder Youngscher Modul genannt, des Chipbefestigungsmaterials kleiner ist als der gemittelte Elastizitätsmodul des Materials des zweiten Wafer-Teils.
Verfahren nach Anspruch 1, a. wobei der erste Wafer-Teil an einer Oberseite des zweiten Wafer-Teils mit Silikon, insbesondere RTV-Silikon, befestigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, a. wobei der Durchlass unter Verwendung eines tiefen reaktiven Ionenätzens (DRIE-Prozess) gebildet wird.