DE102015217290A1 - Mikroelektronische Anordnung und entsprechendes Herstellungsverfahren für eine mikroelektronische Anordnung - Google Patents

Mikroelektronische Anordnung und entsprechendes Herstellungsverfahren für eine mikroelektronische Anordnung Download PDF

Info

Publication number
DE102015217290A1
DE102015217290A1 DE102015217290.2A DE102015217290A DE102015217290A1 DE 102015217290 A1 DE102015217290 A1 DE 102015217290A1 DE 102015217290 A DE102015217290 A DE 102015217290A DE 102015217290 A1 DE102015217290 A1 DE 102015217290A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
substrate
lens
microelectronic
lens substrate
arrangement
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
DE102015217290.2A
Other languages
English (en)
Inventor
Ingo Herrmann
Fabian Utermoehlen
Fabian Henrici
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 DE102015217290.2A priority Critical patent/DE102015217290A1/de
Priority to IT102016000089977A priority patent/IT201600089977A1/it
Priority to FR1658356A priority patent/FR3041151A1/fr
Priority to CN201610812666.6A priority patent/CN106525250A/zh
Publication of DE102015217290A1 publication Critical patent/DE102015217290A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14643Photodiode arrays; MOS imagers
    • H01L27/14649Infrared imagers
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02Constructional details
    • G01J5/0215Compact construction
    • G01J5/022Monolithic
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02Constructional details
    • G01J5/0225Shape of the cavity itself or of elements contained in or suspended over the cavity
    • G01J5/023Particular leg structure or construction or shape; Nanotubes
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02Constructional details
    • G01J5/0225Shape of the cavity itself or of elements contained in or suspended over the cavity
    • G01J5/024Special manufacturing steps or sacrificial layers or layer structures
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02Constructional details
    • G01J5/04Casings
    • G01J5/041Mountings in enclosures or in a particular environment
    • G01J5/045Sealings; Vacuum enclosures; Encapsulated packages; Wafer bonding structures; Getter arrangements
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02Constructional details
    • G01J5/04Casings
    • G01J5/046Materials; Selection of thermal materials
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02Constructional details
    • G01J5/08Optical arrangements
    • G01J5/0806Focusing or collimating elements, e.g. lenses or concave mirrors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14601Structural or functional details thereof
    • H01L27/14618Containers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14601Structural or functional details thereof
    • H01L27/14625Optical elements or arrangements associated with the device
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0203Containers; Encapsulations, e.g. encapsulation of photodiodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0224Electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0232Optical elements or arrangements associated with the device

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Radiation Pyrometers (AREA)

Abstract

Die Erfindung schafft eine mikroelektronische Anordnung (100) zum Detektieren von elektromagnetischen Wellen. Die mikroelektronische Anordnung (100) umfasst ein Sensorsubstrat (10) mit einer Montagefläche (11) und zumindest einem Detektionsbereich (15) und zumindest einem Linsensubstrat, das auf der Montagefläche (11) angeordnet ist. Das zumindest eine Linsensubstrat weist zumindest ein Kavität (K1) auf und die zumindest eine Kavität (K1) umschließt den zumindest einen Detektionsbereich (15) auf Substratlevel hermetisch.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine mikroelektronische Anordnung und ein entsprechendes Herstellungsverfahren für eine mikroelektronische Anordnung.
  • Stand der Technik
  • Halbleiterdetektoren, beispielsweise für Infrarotstrahlung, umfassen eine auf einem Halbleitersubstrat aufgebaute Detektorstruktur. Die Detektorstruktur wird mit einem Gehäuse verbunden, in das oberhalb der Detektorstruktur ein Schutzfenster eingefasst ist. Für ein bildgebendes Verfahren kann ein optisches Abbildungssystem, zum Beispiel eine Abbildungslinse, vorgesehen werden, die den abzubildenden Gegenstand auf eine Ebene eines Detektorarrays abbildet. Herkömmliche Abbildungslinsen stellen einen erheblichen Kostenfaktor für derartige Sensorsysteme dar. Preiswerte Kunststofflinsen sind in ihrer Anwendung begrenzt, da sie beispielsweise temperaturempfindlich sind. Ferner bedient man sich zum Bereitstellen bzw. Konstanthalten eines Vakuums zwischen Linsen- und Detektorstruktur aufwendiger Aufbau- und Verbindungstechnik, was wiederum kostenintensiv und zeitaufwendig ist.
  • Die DE 199 23 606 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Erfassen von Infrarotstrahlung.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung schafft eine mikroelektronische Anordnung nach Anspruch 1 und ein entsprechendes Herstellungsverfahren nach Anspruch 11.
  • Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
  • Vorteile der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, auf Substrat- bzw. Waferlevelebene zwischen dem Sensorsubstrat und dem Linsensubstrat eine Kavität bereitzustellen, in der der Detektionsbereich hermetisch durch die Kavität des Linsensubstrats umschlossen ist. Mit anderen Worten wird in der Kavität ein konstantes Vakuum bereitgestellt. Beispielsweise kann das Vakuum kleiner als 1 Millibar sein. Zum Anordnen des Linsensubstrats auf das Sensorsubstrat auf Waferlevelebene kann insbesondere Silizium Direktbonden oder eutektisches Bonden, beispielsweise auf AlGe Basis, eingesetzt werden. Somit kann durch das hier beschriebene Herstellungsverfahren besonders zeit- und kostensparend die mikroelektronische Anordnung hergestellt werden. Ferner werden zum Herstellen der mikroelektronischen Anordnung wenige Verfahrensschritte benötigt, da ein hermetisches Verkappen bzw. Umschließen des Detektionsbereichs auf Waferlevelebene erfolgt und nach der Vereinzelung in, beispielsweise einzelne Sensorchips, selbstragende bzw. in sich funktionsfähige mikroelektronische Anordnungen vorliegen. Darüber hinaus kann ein exaktes Aufbringen des Linsensubstrats auf das Sensorsubstrat auf Waferlevelebene einfacher realisiert werden.
  • Vorliegend kann insbesondere unter „elektromagnetischen Wellen“ Strahlung im infraroten oder ferninfraroten Spektralbereich verstanden werden.
  • Vorliegend kann unter dem Begriff „Detektionsbereich“ insbesondere auch ein Detektionspixel oder eine Detektionsarray verstanden werden.
  • Im vorliegenden Zusammenhang versteht man unter „Subtratlevelebene“ bzw. „Waferlevelebene“ ein Bereitstellen von funktionalen Komponenten, beispielsweise Sensorsubstrat und Linsensubstrat, als integrale Bestandteile der mikroelektronischen Anordnung. Dies hat den Vorteil, dass die mikroelektronische Anordnung besonders kleinbauend sein kann, da diese keine separat hergestellten Schaltungskomponenten – beispielsweise ASIC – neben dem Sensorsubstrat umfassend den zumindest einen Detektionsbereich benötigen. Mit anderen Worten kann die Schaltungskomponente ein integraler Bestandteil des Sensorsubstrats sein. Der Detektionsbereich kann insbesondere ein Pixelarray zum Detektieren von FIR und/oder IR-Strahlung umfassen. Eine Auflösung des Pixelarrays bzw. eine Pixelanzahl in horizontaler und/oder vertikaler Richtung kann insbesondere voneinander abweichen. Ferner ist denkbar, dass ein Abstand (Englisch: pitch) zwischen zwei Pixeln innerhalb eines Pixelarrays unregelmäßig ausgebildet sein kann.
  • Bei der hier beschriebenen mikroelektronischen Anordnung handelt es sich um ein separates, selbsttragendes und funktionsfähiges Bauteil. Ein Weiterverbauen der hier beschriebenen mikroelektronischen Anordnung mit weiteren mikroelektronischen Komponenten kann insbesondere als ein mikroelektronisches System verstanden werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung, ist in der Kavität ein Vakuum ausgebildet. So lässt sich eine Streuung der IR-Strahlung innerhalb der Kavität reduzieren. Insbesondere lässt sich mittels des Vakuums eine höhere thermische Entkopplung des Detektionsbereichs, Detektionspixels bzw. Detektionsarrays erzielen, wodurch eine deutlich höhere Sensitivität des Detektionsbereichs erreicht werden kann.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung umfasst der zumindest eine Detektionsbereich einen integrierten Wandler und auf einer dem Linsensubstrat zugewandten Seite des zumindest einen Detektionsbereichs ist ein Absorber angeordnet. Beispielsweise kann der Absorber Siliziumdioxid umfassen. So lässt sich die elektromagnetische Strahlung besonders effizient absorbieren. Der Detektionsbereich kann hierbei auf einem der folgenden thermoelektrischen Wandlerprinzipien basieren: resistiv, pn-Diode oder kapazitiv.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist der Absorber zwei zumindest bereichsweise den Absorber umlaufende Kontaktarme auf. Beispielsweise können die umlaufenden Kontaktarme in einer lateralen Richtung von einer Hauptfläche des Absorbers durch materialfreie Bereiche von der Hauptfläche des Absorbers beabstandet sein. So lässt sich durch die umlaufenden Kontaktarme des Absorbers eine gute thermische Isolierung des Detektionsbereichs realisieren, wobei durch die Kontaktarme eine elektrische Kontaktierung zum Sensorsubstrat hergestellt werden kann. Der Absorber umfasst beispielsweise Siliziumdioxid und die Kontaktarme können insbesondere aufgrund der geringen Wärmeleitfähigkeit Titan umfassen.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung basiert eine Funktionalität des integrierten Wandlers auf einer Diode, einem Thermoelement oder einem Widerstand. So steht ein breites Spektrum von integrierten Wandlern, die auf den hier beschriebenen thermoelektrischen Wandlerprinzipien basieren, zur Verfügung.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist das Anordnen des zumindest einen Linsensubstrats auf das Sensorsubstrat auf ein Silizium-Direktbonden oder einem eutektischen Substrat-Bonden zurückführbar. Durch die hier beschriebenen Bondverfahren lässt sich das Vakuum in der Kavität konstant halten. Des Weiteren lässt sich das Vakuum in der Kavität einfach realisieren ohne auf aufwendige Aufbau- und Verbindungstechnik zurückgreifen zu müssen.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist zwischen dem Sensorsubstrat und dem zumindest einen Linsensubstrat ein Kappensubstrat angeordnet. Durch die Verwendung des beispielsweise anodisch zu bondendem Kappensubstrats ist eine signifikante Reduktion einer Bondrahmenbreite und somit eines Flächenbedarfs pro Sensorsubstrat möglich. So lässt sich insbesondere eine erforderliche Brennweite zum Sensorchip einfach einstellen. Beispielsweise schließt das Kappensubstrat mit dem Sensorsubstrat ein Vakuum ein. In diesem Fall kann das Vakuum zwischen dem Kappensubstrat und dem Linsensubstrat entfallen, so dass ein insbesondere kostengünstiges Linsensubstrat eingesetzt werden kann.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist zwischen dem Sensorsubstrat und dem zumindest einen Linsensubstrat ein Blendensubstrat angeordnet. So lässt sich insbesondere eine erforderliche Brennweite zum Sensorsubstrat mittels des Blendensubstrats einfach einstellen, wodurch insbesondere Streulichteinflüsse vermieden werden können.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung umfasst eine Strahlungseintrittsfläche und/oder eine Strahlungsaustrittsfläche des Linsensubstrats und/oder des Kappensubstrats eine Funktionsschicht. So lässt sich mittels der Funktionsschicht beispielsweise eine Reflexion an ihren Oberflächen vermeiden bzw. vermindern. Die Funktionsschicht kann ein-/oder doppelseitig auf dem Linsensubstrat oder dem Kappensubstrat aufgebracht werden.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist das Linsensubstrat eine konvexe oder eine konkave Linsenstruktur auf. Das Linsensubstrat kann beispielsweise Silizium (Si), Germanium (Ge) oder ein anderes geeignetes Material umfassen. Ferner ist bei Einsatz des Kappensubstrats denkbar, dass das Linsensubstrat Kunststoff oder Glas umfasst. Das Linsensubstrat umfasst hierbei ein für Infrarot (IR) und/oder im Ferninfrarot (FIR) transparentes Material. Die hier beschriebene konvexe oder konkave Linsenstruktur ist in Bezug auf eine Referenzebene des Linsensubstrats zu verstehen.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird das Anordnen des Linsensubstrats auf das Sensorsubstrat mittels einer vakuumversiegelnden Bondvorrichtung durchgeführt. Die vakuumversiegelnde Bondvorrichtung kann insbesondere Siliziumdirektbonden oder eutektisches Substrat-Bonden sein.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird mittels der vakuumversiegelnden Bondvorrichtung eine elektrische Kontaktierung zu einer Schaltungskomponente durchgeführt. Beispielsweise umfasst die Schaltungskomponente einen ASIC. Mit anderen Worten ist die vakuumversiegelnde Bondvorrichtung in der Lage neben einem hermetischen Abschließen der Kavität und somit Aufrechterhalten des in der Kavität vorhandenen Vakuums zusätzlich eine elektrische Kontaktierung bereitzustellen. So lässt sich eine besonders platzsparende mikroelektronische Anordnung auf einfache Art und Weise herstellen.
  • Die hier beschriebenen Merkmale für die mikroelektronische Anordnung gelten auch für das Herstellungsverfahren für eine mikroelektronische Anordnung sowie umgekehrt.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsformen mit Bezug auf die Figuren erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 eine schematische senkrechte Querschnittsansicht zum Erläutern einer mikroelektronischen Anordnung und eines entsprechenden Herstellungsverfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 2 eine schematische Aufsicht zum Erläutern eines Absorbers gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 3 eine schematische senkrechte Querschnittsansicht zum Erläutern einer mikroelektronischen Anordnung und eines entsprechenden Herstellungsverfahrens gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 4 eine schematische senkrechte Querschnittsansicht zum Erläutern einer mikroelektronischen Anordnung und eines entsprechenden Herstellungsverfahrens gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 5 eine schematische senkrechte Querschnittsansicht zum Erläutern einer mikroelektronischen Anordnung und eines entsprechenden Herstellungsverfahrens gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 6 eine schematische senkrechte Querschnittsansicht zum Erläutern einer mikroelektronischen Anordnung und eines entsprechenden Herstellungsverfahrens gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
  • 7 ein Flussdiagramm zum Erläutern eines Ablaufs eines Herstellungsverfahrens für eine mikroelektronische Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente.
  • 1 ist eine schematische senkrechte Querschnittsansicht zum Erläutern einer mikroelektronischen Anordnung und eines entsprechenden Herstellungsverfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 100 eine mikroelektronische Anordnung zum Detektieren von elektromagnetischen Wellen. Unter elektromagnetischen Wellen wird im vorliegenden Zusammenhang insbesondere Strahlung aus dem infraroten oder ferninfraroten Spektralbereich verstanden. Die mikroelektronische Anordnung 100 umfasst ein Sensorsubstrat 10 mit einer Montagefläche 11 und zumindest einem Detektionsbereich 15. Bei dem in der 1 gezeigten Detektionsbereich 15 handelt es sich um einen Detektionspunkt bzw. ein Detektionspixel. Das Sensorsubstrat 10 kann insbesondere eine Schaltungskomponente 50, beispielsweise ASIC, umfassen. Dies hat den Vorteil einer kleinbauenden mikroelektronischen Anordnung, da die Schaltungskomponente 50 ein integraler Bestandteil des Sensorsubstrats sein kann.
  • Auf der Montagefläche 11 des Sensorsubstrats 10 ist ein Linsensubstrat 20 angeordnet. Das Linsensubstrat 20 kann eine konvexe oder eine konkave Linsenstruktur 21 in Bezug auf eine Referenzebene des Linsensubstrats 20 aufweisen. Das Linsensubstrat 20 kann beispielsweise Silizium (Si), Germanium (Ge) oder ein anderes geeignetes Material umfassen. Ferner ist bei Einsatz eines Kappensubstrats 30 denkbar, dass das Linsensubstrat 20 Kunststoff oder Glas umfasst. Das Linsensubstrat 20 umfasst insbesondere ein für Infrarot (IR) und/oder im Ferninfrarot (FIR) transparentes Material, beispielsweise undotiertes Silizium.
  • Das Linsensubstrat 20 weist eine Kavität K1 auf, wobei die Kavität K1 den Detektionsbereich 15 bzw. den Detektionspixel auf Substratlevel bzw. Waferlevel hermetisch umschließt. Mit anderen Worten kann in der Kavität K1 ein Vakuum V ausgebildet sein. Um das Vakuum V in der Kavität K1 konstant halten zu können, kann das Linsensubstrat 20 mittels Silizium-Direktbonden oder eutektischem Substrat-Bonden auf dem Sensorsubstrat 10 angeordnet sein. So lässt sich auf einfache Art und Weise die Kavität hermetisch gegen eine Atmosphäre isolieren.
  • Der Detektionsbereich 15 in 1 umfasst einen integrierten Wandler, wobei der integrierte Wandler auf einer dem Linsensubstrat zugewandten Seite des Detektionsbereichs 15 ein Absorber 16 angeordnet ist.
  • Obwohl in der 1 ein Detektionspixel bzw. Detektionspunkt dargestellt ist, können mehrere Detektionspixel innerhalb des zumindest einen Detektionsbereichs 15, insbesondere in einem rechtwinkeligen Array aus m mal n Pixeln auf einem Chip, angeordnet sein.
  • 2 ist eine schematische Aufsicht zum Erläutern eines Absorbers gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • In 2 bezeichnet Bezugszeichen 16 den Absorber. Der Absorber 16 weist zwei zumindest bereichsweise den Absorber 16 umlaufende Kontaktarme 17 auf. Die Kontaktarme 17 sind beispielsweise durch einen materialfreien Bereich zu einer Hauptfläche des Absorbers 16 in lateraler Richtung beabstandet, wobei mittels der Kontaktarme 17 eine elektrische Kontaktierung zum Sensorsubstrat 10 hergestellt werden kann. Der Absorber 16 umfasst beispielsweise Siliziumdioxid und die Kontaktarme 17 können insbesondere aufgrund einer geringen Wärmeleitfähigkeit Titan umfassen.
  • 3 ist eine schematische senkrechte Querschnittsansicht zum Erläutern einer mikroelektronischen Anordnung und eines entsprechenden Herstellungsverfahrens gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • In 3 bezeichnet Bezugszeichen 30 ein Kappensubstrat. In der zweiten Ausführungsform der mikroelektronischen Anordnung ist das Vakuum V zwischen dem Kappensubstrat 30 und dem Sensorsubstrat 10 eingeschlossen. Als Bondverfahren kommen auch hier Silizium Direktbonden oder eutektisches Substrat-Bonden in Frage. Diese Ausführungsform kann insbesondere vorteilhaft sein, wenn das Linsensubstrat 20 entweder aufgrund einer Brennweite einen großen Abstand zum Sensorsubstrat 10 benötigt oder wenn das Linsensubstrat 20 ein Material umfasst, welches zum Ausbilden eines Vakuums bzw. zum Bereitstellen einer hermetischen Abdichtung wenig geeignet ist. Derartige Linsensubstrate 20 können insbesondere polymere Werkstoffe umfassen.
  • 4 ist eine schematische senkrechte Querschnittsansicht zum Erläutern einer mikroelektronischen Anordnung und eines entsprechenden Herstellungsverfahrens gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Die 4 basiert auf der in 3 gezeigten mikroelektronischen Anordnung 100 mit dem Unterschied, dass ein weiteres Linsensubstrat 20’ zwischen dem Kappensubstrat 30 und dem Linsensubstrat 20 angeordnet ist.
  • 5 ist eine schematische senkrechte Querschnittsansicht zum Erläutern einer mikroelektronischen Anordnung und eines entsprechenden Herstellungsverfahrens gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Die 5 basiert auf der in 3 gezeigten mikroelektronischen Anordnung 100 mit dem Unterschied, dass ein Blendensubstrat 40 zwischen dem Kappensubstrat 30 und dem Linsensubstrat 20 angeordnet ist.
  • 6 ist eine schematische senkrechte Querschnittsansicht zum Erläutern einer mikroelektronischen Anordnung und eines entsprechenden Herstellungsverfahrens gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Die 6 basiert auf der in 1 gezeigten mikroelektronischen Anordnung 100 mit dem Unterschied, dass das Linsensubstrat 20 die konvexe und die konkave Linsenstruktur 21 hinsichtlich ihrer Referenzebene aufweist (dargestellt durch eine gestrichelte Linie in 6).
  • 7 ist ein Flussdiagramm zum Erläutern eines Ablaufs eines Herstellungsverfahrens für eine mikroelektronische Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Wie in 7 gezeigt, umfasst das Herstellungsverfahren für die mikroelektronische Anordnung insbesondere die Schritte A, B, C und D.
  • Im Schritt A wird ein Linsensubstrat 20 bereitgestellt. Im Schritt B wird eine linsenartige Struktur auf das Linsensubstrat 20 übertragen, wobei sich eine Vielzahl von Kavitäten K1 ausbilden. Hierfür kommen insbesondere folgende Verfahren in Frage: Graustufenlithographie, Heißprägen, Laserstrukturierung oder E-Beam.
  • Im Schritt C wird das Linsensubstrat 20 auf das Sensorsubstrat 10 mit einer Vielzahl von Detektionsbereichen 15 derart angeordnet, dass durch die Vielzahl von Kavitäten 21 zumindest einer der Detektionsbereiche 15 hermetisch umschlossen wird. Bei Verwendung integrierter Schaltungskomponenten 50 in dem Sensorsubstrat 10 kann insbesondere eine elektrische Kontaktierung durch eine vakuumversiegelnde Bondvorrichtung möglich sein.
  • Im Schritt D wird die mikroelektronische Anordnung 100 derart vereinzelt, dass eine weitere mikroelektronische Anordnung 100‘ zumindest einen in der Kavität befindlichen Detektionsbereich 15 aufweist. Entsprechende Seitenflächen des Sensorsubstrats, Linsensubstrats und gegebenenfalls des Kappensubstrats und Blendensubstrats können somit Spuren eines mechanischen Abtrags aufweisen. Der Vereinzelungsschritt kann chemisch durch beispielsweise gerichtetes Ätzen (DRIE) oder physikalisch beispielsweise durch Sägen oder Lasertrennen erfolgen.
  • Mit anderen Worten wird das Detektionsarray 15 durch ein Linsensubstrat 20 hermetisch verkappt. Dieses wird unter Einschluss eines Vakuums zum Beispiel per Silizium-Direktbonden mit dem Sensorsubstrat 10 auf Waferlevelebene verbunden. Eine Vereinzelung erfolgt erst danach. Dies senkt drastisch die Produktionskosten und senkt die Verluste bei der Vereinzelung bzw. reduziert den Platz, der für ein Handling von Einzellinsen erforderlich ist.
  • Die hier beschriebenen Merkmale für die mikroelektronische Anordnung gelten auch für das Herstellungsverfahren für eine mikroelektronische Anordnung sowie umgekehrt.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung anhand obiger Ausführungsformen beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt. Insbesondere sind die genannten Materialien nur beispielshaft und nicht auf die erläuterten Beispiele beschränkt. Vielmehr kann die hier beschriebene mikroelektronische Anordnung mit weiteren Bauelementen, wie z.B. MEMS, Mikrokontroller usw. kombiniert werden.
  • 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 19923606 A1 [0003]

Claims (15)

  1. Mikroelektronische Anordnung (100) zum Detektieren von elektromagnetischen Wellen umfassend: ein Sensorsubstrat (10) mit einer Montagefläche (11) und zumindest einem Detektionsbereich (15); und zumindest einem Linsensubstrat (20), das auf der Montagefläche (11) angeordnet ist; wobei das zumindest eine Linsensubstrat (20) zumindest eine Kavität (K1) aufweist und die zumindest eine Kavität (K1) den zumindest einen Detektionsbereich (15) auf Substratlevel hermetisch umschließt.
  2. Mikroelektronische Anordnung (100) nach Anspruch 1, wobei in der Kavität (K1) ein Vakuum (V) ausgebildet ist.
  3. Mikroelektronische Anordnung (100) nach Anspruch 1, wobei der zumindest eine Detektionsbereich (15) einen integrierten Wandler umfasst und auf einer dem Linsensubstrat (20) zugewandten Seite des zumindest einen Detektionsbereichs (15) ein Absorber (16) angeordnet ist.
  4. Mikroelektronische Anordnung (100) nach Anspruch 3, wobei der Absorber (16) zwei zumindest bereichsweise den Absorber (16) umlaufende Kontaktarme (17) aufweist.
  5. Mikroelektronische Anordnung (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei eine Funktionalität des integrierten Wandlers auf einer Diode, einem Thermocouple oder einem Widerstand basiert.
  6. Mikroelektronische Anordnung (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Anordnen des zumindest einen Linsensubstrats (20) auf das Sensorsubstrat (10) auf Silizium Direktbonden oder eutektisches Substrat-Bonden zurückführbar ist.
  7. Mikroelektronische Anordnung (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei zwischen dem Sensorsubstrat (10) und dem zumindest einen Linsensubstrat (20) ein Kappensubstrat (30) angeordnet ist.
  8. Mikroelektronische Anordnung (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei zwischen dem Sensorsubstrat (10) und dem zumindest einen Linsensubstrat (20) ein Blendensubstrat (40) angeordnet ist.
  9. Mikroelektronische Anordnung (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei eine Strahlungseintrittsfläche und/oder eine Strahlungsaustrittsfläche des Linsensubstrats (20) und/oder des Kappensubstrats (30) eine Funktionsschicht umfasst.
  10. Mikroelektronische Anordnung (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Linsensubstrat (20) eine konvexe und/oder eine konkave Linsenstruktur (21) aufweist.
  11. Herstellungsverfahren für eine mikroelektronische Anordnung (100) mit den Schritten: A) Bereitstellen eines Linsensubstrats (20); B) Übertragen einer linsenartigen Struktur auf das Linsensubstrat (20), wobei sich eine Vielzahl von Kavitäten (K1) ausbildet; C) Anordnen des Linsensubstrats (20) auf ein Sensorsubstrat (10) mit einer Vielzahl von Detektionsbereichen (15) derart, dass durch die Vielzahl von Kavitäten (K1) zumindest einer der Detektionsbereiche (15) hermetisch umschlossen wird; D) Vereinzeln der mikroelektronischen Anordnung (100) derart, dass eine weitere mikroelektronische Anordnung (100‘) zumindest einen in der Kavität (21) befindlichen Detektionsbereich (15) aufweist.
  12. Herstellungsverfahren nach Anspruch 10, wobei das Anordnen des Linsensubstrats (20) auf das Sensorsubstrat (20) mittels einer vakuumversiegelnden Bondvorrichtung durchgeführt wird.
  13. Herstellungsverfahren nach Anspruch 11, wobei mittels der vakuumversiegelnden Bondvorrichtung eine elektrische Kontaktierung zu einer Schaltungskomponente (50) durchgeführt wird.
  14. Herstellungsverfahren nach Anspruch 10, wobei zwischen dem Sensorsubstrat (10) und dem Linsensubstrat (20) ein Kappensubstrat (30) angeordnet wird.
  15. Herstellungsverfahren nach Anspruch 10, wobei zwischen dem Sensorsubstrat (10) und dem Linsensubstrat (20) ein Blendensubstrat (40) angeordnet wird.
DE102015217290.2A 2015-09-10 2015-09-10 Mikroelektronische Anordnung und entsprechendes Herstellungsverfahren für eine mikroelektronische Anordnung Ceased DE102015217290A1 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015217290.2A DE102015217290A1 (de) 2015-09-10 2015-09-10 Mikroelektronische Anordnung und entsprechendes Herstellungsverfahren für eine mikroelektronische Anordnung
IT102016000089977A IT201600089977A1 (it) 2015-09-10 2016-09-06 Configurazione microelettronica e corrispondente procedimento di fabbricazione per una configurazione microelettronica
FR1658356A FR3041151A1 (fr) 2015-09-10 2016-09-08 Dispositif microelectronique et son procede de fabrication
CN201610812666.6A CN106525250A (zh) 2015-09-10 2016-09-09 微电子装置和相对应的用于微电子装置的制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015217290.2A DE102015217290A1 (de) 2015-09-10 2015-09-10 Mikroelektronische Anordnung und entsprechendes Herstellungsverfahren für eine mikroelektronische Anordnung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102015217290A1 true DE102015217290A1 (de) 2017-03-16

Family

ID=58160891

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102015217290.2A Ceased DE102015217290A1 (de) 2015-09-10 2015-09-10 Mikroelektronische Anordnung und entsprechendes Herstellungsverfahren für eine mikroelektronische Anordnung

Country Status (4)

Country Link
CN (1) CN106525250A (de)
DE (1) DE102015217290A1 (de)
FR (1) FR3041151A1 (de)
IT (1) IT201600089977A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7044430B1 (ja) * 2021-06-11 2022-03-30 株式会社京都セミコンダクター 受光装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19923606A1 (de) 1998-06-30 2000-01-13 Bosch Gmbh Robert Vorrichtung zur Erfassung elektromagnetischer Strahlung

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6710348B1 (en) * 1998-06-30 2004-03-23 Robert Bosch Gmbh Apparatus for sensing electromagnetic radiation
US8487260B2 (en) * 2005-01-26 2013-07-16 Analog Devices, Inc. Sensor
US7692148B2 (en) * 2005-01-26 2010-04-06 Analog Devices, Inc. Thermal sensor with thermal barrier
US7326932B2 (en) * 2005-01-26 2008-02-05 Analog Devices, Inc. Sensor and cap arrangement
CN102667568A (zh) * 2009-11-05 2012-09-12 柯尼卡美能达先进多层薄膜株式会社 摄像装置以及该摄像装置的制造方法
US8664602B2 (en) * 2011-12-19 2014-03-04 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. Wafer-level intrapixel getter reflector whole die encapsulation device and method
WO2014085664A1 (en) * 2012-11-30 2014-06-05 Robert Bosch Gmbh Mems infrared sensor including a plasmonic lens
CN104310300A (zh) * 2014-09-23 2015-01-28 杭州大立微电子有限公司 集成像元级聚光透镜的红外探测器及其制备方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19923606A1 (de) 1998-06-30 2000-01-13 Bosch Gmbh Robert Vorrichtung zur Erfassung elektromagnetischer Strahlung

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7044430B1 (ja) * 2021-06-11 2022-03-30 株式会社京都セミコンダクター 受光装置
WO2022259535A1 (ja) * 2021-06-11 2022-12-15 株式会社京都セミコンダクター 受光装置

Also Published As

Publication number Publication date
IT201600089977A1 (it) 2018-03-06
FR3041151A1 (fr) 2017-03-17
CN106525250A (zh) 2017-03-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1122791B1 (de) An die Krümmung der Fokalebene angepasstes optoelektronisches Bildaufnahmesystem und desssen Herstellungsverfahren
DE102013202170B4 (de) Optische Sensorchipvorrichtung und entsprechendes Herstellungsverfahren
EP2619557B1 (de) Strahlungseintrittsfenster für einen strahlungsdetektor
DE102007001518B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Häusen eines mikromechanischen oder mikrooptoelektronischen Systems
DE102008040528A1 (de) Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Bauteil und ein mikromechanisches Bauteil
DE102016209314A1 (de) Pixelzelle für einen Sensor sowie entsprechender Sensor
DE112019002889B4 (de) Bildgebungsvorrichtung
DE102008041674A1 (de) Mikromechanisches Bauelement und entsprechendes Herstellungsverfahren
DE102015217290A1 (de) Mikroelektronische Anordnung und entsprechendes Herstellungsverfahren für eine mikroelektronische Anordnung
DE102014208498B4 (de) Montagekörper für Mikrospiegelchips, Spiegelvorrichtung und Herstellungsverfahren für eine Spiegelvorrichtung
DE102014223298B4 (de) Optische Anordnung und Photovoltaikmodul, Verfahren zu deren Herstellung und Verwendungen hiervon
DE102012110094A1 (de) Sensoranordnung zur Bilderfassung
DE102011119158B4 (de) Focal Plane Array in Form eines Wafer Level Package
DE102018111898A1 (de) Gehäuse für ein optoelektronisches Bauelement sowie Verfahren zu dessen Herstellung und Deckel für ein Gehäuse
DE102012217154A1 (de) Halbleitervorrichtung und Herstellungsverfahren für eine Halbleitervorrichtung
EP3609688B1 (de) Verfahren zur herstellung von linsenelementen und von gehäusten, strahlungsempfindlichen bauelementen auf waferebene
EP3342147B1 (de) Mikroelektronische bauelementanordnung, system mit einer mikroelektronischen bauelementanordnung und entsprechendes herstellungsverfahren für eine mikroelektronische bauelementanordnung
DE102009000001B4 (de) Bildsensor und Verfahren zur Herstellung eines Bildsensors
DE19923606A1 (de) Vorrichtung zur Erfassung elektromagnetischer Strahlung
DE102016221038A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Schutzwafers mit schräggestellten optischen Fenstern und Vorrichtung
DE10214769A1 (de) Vorrichtung und Sensor zur Aufnahme von Lichtsignalen sowie Herstellungsverfahren
DE102015217721A1 (de) Optisches Abbildungssystem umfassend eine einen Polymer aufweisende Linse
DE102015216476A1 (de) Mikroelektronische Bauelementanordnung und Smartphone mit einer mikroelektronischen Bauelementanordnung
DE102023107186A1 (de) Anordnung mit einem Mikrospiegelaktor, Verfahren und Wafer
EP4314740A1 (de) Mehrkanaliger katadioptrischer aufbau zur aufnahme eines infrarotbildes

Legal Events

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