DE102016217817A1 - Method for producing a protective wafer with oblique optical windows - Google Patents

Method for producing a protective wafer with oblique optical windows Download PDF

Info

Publication number
DE102016217817A1
DE102016217817A1 DE102016217817.2A DE102016217817A DE102016217817A1 DE 102016217817 A1 DE102016217817 A1 DE 102016217817A1 DE 102016217817 A DE102016217817 A DE 102016217817A DE 102016217817 A1 DE102016217817 A1 DE 102016217817A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
wafer
surface structure
protective
membrane
optical windows
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.)
Pending
Application number
DE102016217817.2A
Other languages
German (de)
Inventor
Stefan Pinter
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 DE102016217817.2A priority Critical patent/DE102016217817A1/en
Publication of DE102016217817A1 publication Critical patent/DE102016217817A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

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
    • B81C1/00317Packaging optical devices

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schutzwafers mit schrägen optischen Fenstern. Die Erfindung betrifft auch einen Schutzwafer mit schrägen optischen Fenstern, mit einem Vorderseitenwafer (100) mit einer Haupterstreckungsebene (110), mit einer ersten Oberflächenstruktur (150) umfassend eine erste Fensterrahmenfläche (155), welche schräg zur Haupterstreckungsebene (110) angeordnet ist, mit einem Rückseitenwafer (200) mit einer zweiten Oberflächenstruktur (250), welche zur ersten Oberflächenstruktur (150) wenigstens bereichsweise komplementär ausgestaltet ist, wobei die erste Oberflächenstruktur (150) und die zweite Oberflächenstruktur (250) wenigstens bereichsweise aneinander angeordnet sind, wobei zwischen der ersten Oberflächenstruktur (150) und der zweiten Oberflächenstruktur (250) eine optisch transparente elastische Membran (300) angeordnet ist, wobei der Schutzwafer eine Ausnehmung aufweist, welche durch die erste Fensterrahmenfläche (155) umgrenzt ist, wobei die Membran (300) in der Ausnehmung ein schräges optisches Fenster (350) bildet. Die Erfindung betrifft auch einen Waferstapel mit schrägen optischen Fenstern, wobei der Waferstapel einen solchen Schutzwafer mit schrägen optischen Fenstern nach und einen MEMS-Wafer aufweist.The invention relates to a method for producing a protective wafer with oblique optical windows. The invention also relates to a protective wafer having oblique optical windows, comprising a front side wafer (100) having a main extension plane (110), with a first surface structure (150) comprising a first window frame surface (155) arranged obliquely to the main extension plane (110) a backside wafer (200) having a second surface structure (250) which is at least partially complementary to the first surface structure (150), wherein the first surface structure (150) and the second surface structure (250) are arranged at least in regions, wherein between the first Surface structure (150) and the second surface structure (250) an optically transparent elastic membrane (300) is arranged, wherein the protective wafer has a recess which is bounded by the first window frame surface (155), wherein the membrane (300) in the recess oblique optical window (350) forms. The invention also relates to a wafer stack with oblique optical windows, the wafer stack having such a protective wafer with oblique optical windows and a MEMS wafer.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schutzwafers mit schrägen optischen Fenstern. Die Erfindung betrifft auch einen Schutzwafer mit schrägen optischen Fenstern und einen Waferstapel mit schrägen optischen Fenstern, wobei der Waferstapel einen Schutzwafer mit schrägen optischen Fenstern und einen MEMS-Wafer aufweist.The invention relates to a method for producing a protective wafer with oblique optical windows. The invention also relates to a protective wafer with oblique optical windows and a wafer stack with oblique optical windows, wherein the wafer stack has a protective wafer with oblique optical windows and a MEMS wafer.

MEMS-Bauelemente müssen zum Schutz vor schädlichen äußeren Umwelteinflüssen, beispielsweise dem Eindringen von Partikeln, etc. geschützt werden. Ein Schutz vor mechanischer Berührung oder Zerstörung sowie zur Ermöglichung des Vereinzelns aus einem Waferverbund in einzelne Chips durch Sägen ist ebenfalls erforderlich. In vielen Fällen kann auf eine hermetische Verkapselung verzichtet werden und es genügt ein Staub- und Berührungsschutz.MEMS devices must be protected to protect against harmful external environmental factors, such as the ingress of particles, etc. Protection against mechanical contact or destruction as well as enabling separation from a wafer composite into individual chips by sawing is also required. In many cases can be dispensed with a hermetic encapsulation and it is sufficient to dust and contact protection.

Die Verkapselung von MEMS-Bauelementen mit einem Kappenwafer, der Kavitäten und Durchgangslöcher aufweist im Waferverbund ist etabliert. Dazu wird ein Kappenwafer zum Wafer mit den MEMS-Strukturen justiert und mit ihm gefügt. Das Fügen kann sowohl mittels anodischem Bonden als auch Direktbonden (fügemittelfreie Verbindung zwischen Glas und Silizium), über eutektische Fügeschichten sowie über Glaslote oder Kleber erfolgen. Unter den Kavitäten des Kappenwafers liegt üblicherweise das MEMS-Bauelement, die elektrischen Bondpads zum Anschluss des Bauteils mit dünnen Drähten sind über das Durchgangsloch im Kappenwafer zugänglich.The encapsulation of MEMS devices with a cap wafer, which has cavities and through holes in the wafer composite is established. For this purpose, a cap wafer is adjusted to the wafer with the MEMS structures and joined with it. Joining can be carried out both by anodic bonding and direct bonding (bonding agent-free connection between glass and silicon), via eutectic joining layers and via glass solders or adhesives. Under the cavities of the cap wafer is usually the MEMS device, the electrical bond pads for connecting the component with thin wires are accessible via the through hole in the cap wafer.

Für optische MEMS (MOEMS), wie z. B. für Mikrospiegel ist der zuvor beschriebene Schutz und zusätzlich ein transparentes Fenster mit hoher optischen Güte und falls notwendig. auch mit speziellen optischen Beschichtungen erforderlich. Für kostensensitive Anwendungen und bei solchen Anwendungen, bei denen eine äußere Umverpackung einen ausreichenden Feuchte- und Medienschutz gewährleistet, kann auf eine hermetische Verkapselung der MEMS-Elemente verzichtet werden. In diesen Fällen können auch organische Materialien für die Verkapselung eingesetzt werden. Dabei ist darauf zu achten, dass diese für den Herstellprozess und für den Betrieb geeignet sind, z. B. keine schädlichen Ausgasungen verursachen. Der Einsatz organischer Materialien bringt erhebliche Kostenvorteile mit sich, da diese im Vergleich zu anorganischen Materialien, wie z. B. Glas und Silizium in der Beschaffung und in der Verarbeitung wesentlich günstiger sind. Geeignete Materialien, die eingesetzt werden können, sind auf dem Markt verfügbar, beispielsweise Polyetheretherketon (PEEK) oder Flüssigkristallpolymer (FKP). Als organisches Material für optisch transparente Fenster mit hoher optischer Güte kann z. B. Nitrozellulose verwendet werden.For optical MEMS (MOEMS), such as. B. for micromirror is the protection described above and also a transparent window with high optical quality and if necessary. Also required with special optical coatings. For cost-sensitive applications and in those applications in which an outer outer packaging ensures sufficient moisture and media protection, a hermetic encapsulation of the MEMS elements can be dispensed with. In these cases, organic materials can also be used for the encapsulation. It is important to ensure that these are suitable for the manufacturing process and for operation, eg. B. cause no harmful outgassing. The use of organic materials brings significant cost advantages, since these compared to inorganic materials, such. As glass and silicon in the procurement and processing are much cheaper. Suitable materials that can be used are available in the market, for example, polyetheretherketone (PEEK) or liquid crystal polymer (FKP). As organic material for optically transparent windows with high optical quality z. As nitrocellulose can be used.

Beim Durchtritt optischer Strahlen durch das transparente Fenster entstehen an den Grenzflächen Reflexionen. Wenn die ortsfesten Reflexe im Scanbereich des μSpiegels liegen, übersteigt ihre Intensität die des projizierten Bildes und wirkt daher störend. Diese störenden Reflexe können durch eine Anti-Reflex-Beschichtung des optischen Fensters nur in ihrer Intensität reduziert werden. Da der Spiegel in der Regel symmetrisch um seine Ruhelage schwingt bzw. ausgelenkt wird, ist der Reflex immer im Scanbereich, wenn das optische Fenster parallel zur Ruhelage der Spiegelfläche ist und der Abstand zwischen Spiegelebene und dem optischen Fenster klein ist (bei MEMS ist das immer der Fall). Die einzige Möglichkeit die Störung durch die Reflexe zu vermeiden, besteht darin, sie aus dem Scanbereich zu lenken, indem das optische Fenster und die Spiegelfläche (in Ruhelage, d. h. im nicht ausgelenkten Zustand) nicht parallel zueinander sind. Dafür gibt es zwei Möglichkeiten: Neigung des optischen Fensters oder der Ruhelage des Spiegels. Beide Möglichkeiten sind aus Veröffentlichungen sowie aus Patentschriften in vielfachen Ausführungsformen bereits bekannt. Geneigte Fenster für vereinzelte Chips sind z. B. aus EP1688776A1 bekannt.As optical rays pass through the transparent window, reflections occur at the interfaces. If the fixed reflections lie in the scanning range of the μ-mirror, their intensity exceeds that of the projected image and therefore has a disturbing effect. These disturbing reflections can only be reduced in their intensity by an anti-reflex coating of the optical window. Since the mirror is usually oscillated or deflected symmetrically about its rest position, the reflex is always in the scanning range, if the optical window is parallel to the rest position of the mirror surface and the distance between the mirror plane and the optical window is small (in MEMS this is always the case). The only way to avoid the interference from the reflections is to direct them out of the scan area, since the optical window and the mirror surface (in the rest position, ie in the undeflected state) are not parallel to one another. There are two possibilities for this: inclination of the optical window or the rest position of the mirror. Both possibilities are already known from publications and patents in multiple embodiments. Inclined windows for individual chips are z. B. off EP1688776A1 known.

Geneigte Fenster oder auch andere Fensterformen, mit denen die Reflexe vermeidbar sind, sind für das Wafer-Level-Packaging in US2007/0024549 beschrieben. Die in letzterer Patentschrift ausgeführten dreidimensionalen Oberflächenstrukturen (z. B. geneigte Fenster) sind aus einem transparenten Material (Glas oder Kunststoff) in einem Waferverbund herzustellen. Die Verfahren, mit denen die dreidimensionalen Strukturen hergestellt werden können, sind entweder sehr teuer oder ergeben nicht die erforderliche optische Güte. Wafer mit entsprechenden dreidimensionalen Strukturen sind zudem bei der Prozessierung (z. B. während des Waferbondens) problematisch, da die Strukturen dabei beschädigt werden können.Inclined windows or other forms of windows with which the reflections can be avoided are for wafer-level packaging in US2007 / 0024549 described. The three-dimensional surface structures (eg, inclined windows) embodied in the latter patent are to be made of a transparent material (glass or plastic) in a wafer composite. The methods by which the three-dimensional structures can be made are either very expensive or do not provide the required optical quality. Wafers with corresponding three-dimensional structures are also problematic during processing (eg during wafer bake), since the structures can be damaged in the process.

Andere Verfahren zur Herstellung von Schutzkappen mit geneigten optischen Fenstern sind beispielsweise in den Druckschriften DE 10 2010 062 118 A1 und DE 10 2012 206 858 A1 beschrieben. Auch diese Verfahren sind jedoch für Hochvolumenanwendungen noch relativ teuer oder die optischen Fenster haben eine nur beschränkte optische Güte.Other methods for producing protective cap with inclined optical windows are for example in the publications DE 10 2010 062 118 A1 and DE 10 2012 206 858 A1 described. However, these methods are still relatively expensive for high volume applications or the optical windows have only a limited optical quality.

Die Firma MARADIN (Israel) hat einen optisch transparenten Schutzchip für Mikrospiegel aus Kunststoff entwickelt. Dabei werden einzelne Schutzchips hergestellt und anschließend einzeln auf den Wafer aufgebacht und mit diesem verklebt. Bei relativ großen und ungleichmäßig dicken optischen Fenstern können sich jedoch erhebliche optische Verzerrungen des projizierten Bildes und Transmissionsverluste ergeben.The company MARADIN (Israel) has developed an optically transparent protective chip for plastic micromirrors. In this case, individual protection chips are produced and then laked individually on the wafer and glued to it. For relatively large and unevenly thick optical However, windows can result in significant optical distortions of the projected image and transmission losses.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein sehr kostengünstiges Herstellungsverfahren für einen nicht hermetischen Kunststoff-Schutzwafer mit Kavitäten und geneigten transparenten Fenstern mit hoher optischer Güte zum Schutz eines mikromechanischen Wafers zu schaffen.The object of the invention is to provide a very cost-effective production method for a non-hermetic plastic protective wafer with cavities and inclined transparent windows with high optical quality for the protection of a micromechanical wafer.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schutzwafers mit schrägen optischen Fenstern mit den Schritten:

  • a) Bereitstellen eines Vorderseitenwafers mit einer Haupterstreckungsebene, mit einer ersten Oberflächenstruktur umfassend eine erste Fensterrahmenfläche, welche schräg zur Haupterstreckungsebene angeordnet ist, Bereitstellen eines Rückseitenwafers mit einer zweiten Oberflächenstruktur, welche zur ersten Oberflächenstruktur wenigstens bereichsweise komplementär ausgestaltet ist, Bereitstellen einer optisch transparenten elastischen Membran,
  • b) wenigstens bereichsweise Aufbringen von Kleber auf die erste Oberflächenstruktur oder auch die zweite Oberflächenstruktur oder auch die Membran,
  • c) Zusammendrücken des Vorderseitenwafers und des Rückseitenwafers, derart, dass die erste Oberflächenstruktur und die zweite Oberflächenstruktur wenigstens bereichsweise komplementär aneinander anliegen, wobei die Membran dazwischen angeordnet ist.
Vorteilhaft ist ein Herstellungsverfahren für geneigte optische Fenster zur Vermeidung störender Reflexe geschaffen. Vorteilhaft ist dies ein sehr kostengünstiges, großserientaugliches Herstellungsverfahren. Vorteilhaft begünstigt das erfindungsgemäße Verfahren die Vermeidung von Kratzern, Partikeln und Beschädigungen auf den geneigten optischen Fenstern während der weiteren Verarbeitung des Schutzwafers.The invention relates to a method for producing a protective wafer with oblique optical windows, comprising the steps:
  • a) providing a front side wafer having a main extension plane, with a first surface structure comprising a first window frame surface which is arranged obliquely to the main extension plane, providing a back side wafer having a second surface structure which is at least partially complementary to the first surface structure, providing an optically transparent elastic membrane,
  • b) at least partially applying adhesive to the first surface structure or the second surface structure or else the membrane,
  • c) compressing the front-side wafer and the backside wafer, such that the first surface structure and the second surface structure at least partially abut each other in a complementary manner, wherein the membrane is arranged therebetween.
Advantageously, a manufacturing process for inclined optical windows to avoid disturbing reflections created. This is advantageously a very cost-effective, large-scale production process. Advantageously, the method according to the invention promotes the avoidance of scratches, particles and damage on the inclined optical windows during the further processing of the protective wafer.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass vor dem Schritt a) der Vorderseitenwafer und der Rückseitenwafer durch Spritzgießen aus einem Kunststoff, insbesondere aus Polyetheretherketon (PEEK) oder Flüssigkristallpolymer (FKP), oder aus Metall hergestellt werden. Vorteilhaft lassen sich die beiden Wafer so schnell und kostengünstig herstellen.An advantageous embodiment of the method according to the invention provides that prior to step a) the front side wafer and the back side wafer are produced by injection molding from a plastic, in particular polyetheretherketone (PEEK) or liquid crystal polymer (FKP), or from metal. Advantageously, the two wafers can be produced so quickly and inexpensively.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass in einem Schritt d) auf einer Vorderseite und/oder auf einer Rückseite der Membran wenigstens im Bereich eines optischen Fensters eine Antireflexionsbeschichtung aufgebracht wird. Vorteilhaft können hierdurch störende Lichtreflexe weiter vermindert werden.An advantageous embodiment of the method according to the invention provides that in step d) an antireflection coating is applied on a front side and / or on a back side of the membrane at least in the region of an optical window. Advantageously, this disturbing light reflections can be further reduced.

Die Erfindung betrifft auch einen Schutzwafer mit schrägen optischen Fenstern, mit einem Vorderseitenwafer mit einer Haupterstreckungsebene, mit einer ersten Oberflächenstruktur umfassend eine erste Fensterrahmenfläche, welche schräg zur Haupterstreckungsebene angeordnet ist, mit einem Rückseitenwafer mit einer zweiten Oberflächenstruktur, welche zur ersten Oberflächenstruktur komplementär ausgestaltet ist, wobei die erste Oberflächenstruktur und die zweite Oberflächenstruktur aneinander angeordnet sind, wobei zwischen der ersten Oberflächenstruktur und der zweiten Oberflächenstruktur eine optisch transparente elastische Membran angeordnet ist, wobei der Schutzwafer eine Ausnehmung aufweist, welche durch die erste Fensterrahmenfläche umgrenzt ist, wobei die Membran in der Ausnehmung ein schräges optisches Fenster bildet.The invention also relates to a protective wafer with oblique optical windows, with a front wafer having a main extension plane, with a first surface structure comprising a first window frame surface, which is arranged obliquely to the main extension plane, with a back side wafer having a second surface structure, which is designed to be complementary to the first surface structure, wherein the first surface structure and the second surface structure are arranged adjacent to one another, wherein an optically transparent elastic membrane is arranged between the first surface structure and the second surface structure, wherein the protective wafer has a recess which is bounded by the first window frame surface, wherein the membrane in the recess forms a slanted optical window.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schutzwafers sieht vor, dass der Vorderseitenwafer oder auch der Rückseitenwafer wenigstens aus einem Kunststoff, insbesondere aus Polyetheretherketon (PEEK) oder Flüssigkristallpolymer (FKP), oder aus Metall bestehen.An advantageous embodiment of the protective wafer according to the invention provides that the front-side wafer or else the back-side wafer consist at least of a plastic, in particular of polyetheretherketone (PEEK) or liquid-crystal polymer (FKP), or of metal.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schutzwafers sieht vor, dass die Membran aus Nitrozellulose oder einem optisch transparenten Elastomer besteht. Vorteilhaft ist diese Membran flexibel, gut formbar und sehr dünn, was die optischen Eigenschaften verbessert, insbesondere das Phänomen von optischen Verzerrungen vermindert.An advantageous embodiment of the protective wafer according to the invention provides that the membrane consists of nitrocellulose or an optically transparent elastomer. Advantageously, this membrane is flexible, easy to form and very thin, which improves the optical properties, in particular reduces the phenomenon of optical distortions.

Die Erfindung betrifft außerdem einen Waferstapel mit schrägen optischen Fenstern, wobei der Waferstapel einen erfindungsgemäßen Schutzwafer mit schrägen optischen Fenstern und einen MEMS-Wafer aufweist.The invention also relates to a wafer stack with oblique optical windows, wherein the wafer stack has a protective wafer according to the invention with oblique optical windows and a MEMS wafer.

Zeichnungdrawing

Die 1a bis 1c zeigen schematisch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Schutzwafers mit schrägen optischen Fenstern.The 1a to 1c show schematically an embodiment of a method according to the invention for producing a protective wafer with oblique optical windows.

2 zeigt schematisch in Draufsicht einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Schutzwafers mit schrägen optischen Fenstern. 2 schematically shows a plan view of a section of a protective wafer according to the invention with oblique optical windows.

3 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Schutzwafers mit schrägen optischen Fenstern. 3 schematically shows an inventive method for producing a protective wafer with oblique optical windows.

4 zeigt schematisch einen Waferstapel mit schrägen optischen Fenstern. 4 schematically shows a wafer stack with oblique optical windows.

Beschreibungdescription

Nachfolgend ist das Herstellungsverfahren für einen aus organischem Material bestehenden Schutzwafer mit Kavitäten, und transparenten geneigten Fenstern in optischer Qualität beschrieben. Die Reihenfolge des Herstellungsverfahrens ist hier nur beispielhaft aufgeführt und kann auch davon abweichend erfolgen.Hereinafter, the manufacturing method of an organic material protective wafer having cavities and transparent inclined windows of optical quality will be described. The order of the manufacturing process is listed here only as an example and can also be done otherwise.

Die 1a bis 1c zeigen schematisch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Schutzwafers mit schrägen optischen Fenstern. Der erfindungsgemäße Schutzwafer besteht aus drei Komponenten, und zwar dem Vorderseitenwafer 100, dem Rückseitenwafer 200 und der optisch transparenten Membran 300. Der Vorder- und Rückseitenwafer bestehen beispielsweise aus Polyetheretherketon (PEEK) oder Flüssigkristallpolymer (FKP). Mittels Spritzgusstechnik können beide Teile dreidimensional strukturiert hergestellt werden. Die optisch transparente Membran besteht z. B. aus sehr dünner Nitrozellulose und ist elastisch dehnbar. Solche optisch transparenten Membranen werden als Staubschutz für Fotolithografiemasken (Pellicle) eingesetzt. Es sind Membrandicken unter 1 μm realisierbar, die zudem auch beidseitig mit Anti-Reflex-Schichten versehen werden können. Aufgrund der sehr geringen Dicke sind die optischen Verzerrungen solcher Membranen sehr klein.The 1a to 1c show schematically an embodiment of a method according to the invention for producing a protective wafer with oblique optical windows. The protective wafer according to the invention consists of three components, namely the front side wafer 100 , the backside wafer 200 and the optically transparent membrane 300 , For example, the front and back wafers are made of polyetheretherketone (PEEK) or liquid crystal polymer (FKP). Using injection molding technology, both parts can be produced in three dimensions. The optically transparent membrane is z. B. of very thin nitrocellulose and is elastically extensible. Such optically transparent membranes are used as dust protection for photolithography (pellicle). It can be realized membrane thicknesses below 1 micron, which can also be provided on both sides with anti-reflective layers. Due to the very small thickness, the optical distortions of such membranes are very small.

Im ersten Schritt werden die Vorder- und Rückseitenwafer beispielsweise mittels Spritzgusstechnik geeignet dreidimensional strukturiert hergestellt. Der Vorderseitenwafer 100 und der Rückseitenwafer 200 weisen dabei eine Haupterstreckungsebene 110 auf. Im Bereich der optischen Fenster werden für jeden Chip eines Wafers schräg gestellte Fensterrahmenflächen 155 geformt, welche jeweils ein Durchgangsloch 350 umschließen (1a und 2). Die Fensterrahmenflächen 155 sind gegenüber einer Trägerebene parallel zur Haupterstreckungsebene 110 erhaben. Der Vorderseitenwafer 100 weist somit eine erste Oberflächenstruktur 150 auf, und der Rückseitenwafer 200 weist eine zweite Oberflächenstruktur 250 auf. Die erhabenen Strukturen des Rückseitenwafers (bzw. Vorderseitenwafers) passen in die entsprechende Ausnehmung im Vorderseitenwafer (bzw. im Rückseitenwafer). Sie bilden jeweils die Negativform des jeweils anderen Wafers. Die erste Oberflächenstruktur 150 und die zweite Oberflächenstruktur 250 sind somit zumindest bereichsweise komplementär ausgestaltet.In the first step, the front and back side wafers are produced in a suitably three-dimensionally structured manner, for example by means of injection molding technology. The front side wafer 100 and the backside wafer 200 have a main extension plane 110 on. In the area of optical windows, window frame surfaces are inclined for each chip of a wafer 155 shaped, each having a through hole 350 enclose ( 1a and 2 ). The window frame surfaces 155 are opposite to a carrier plane parallel to the main extension plane 110 sublime. The front side wafer 100 thus has a first surface structure 150 on, and the backside wafer 200 has a second surface structure 250 on. The raised structures of the backside wafer (or front side wafer) fit into the corresponding recess in the front side wafer (or the back side wafer, respectively). They each form the negative form of the other wafer. The first surface structure 150 and the second surface structure 250 are thus configured at least partially complementary.

Auf die Rückseite des Vorderseitenwafers 100 und auf die Vorderseite des Rückseitenwafers 200 wird an geeignete Stellen ein Kleber aufgebracht. Zwischen Vorder- und Rückseitenwafer wird die Membran 300 eingebracht. Vorder- und Rückseitenwafer werden nun zusammengedrückt. Dabei wird die dazwischen liegende Membran auf die entsprechenden Oberflächen der Strukturen gedrückt und dabei gedehnt (1b). Im Bereich der Durchgangslöcher 350 entsteht eine freie Membran und somit ein optisches Fenster 355, dessen Neigung durch die Neigung der umliegenden Fensterrahmenfläche 155 definiert wird (1c). Dieser Zustand wird durch das Aushärten des Klebers dauerhaft bewahrt. Die Strukturen der Vorder- und Rückseitenwafer werden so gestaltet, dass die zwei Wafer beim Zusammendrücken selbstzentrierend wirken. Optional können auf den Wafer gesonderte Strukturen angebracht werden, die eine solche Selbstzentrierung gewährleisten.On the back of the front-side wafer 100 and on the front of the backside wafer 200 An adhesive is applied at suitable locations. Between front and back side wafers, the membrane 300 brought in. Front and back wafers are now compressed. The intermediate membrane is pressed onto the corresponding surfaces of the structures and thereby stretched ( 1b ). In the area of the through holes 350 creates a free membrane and thus an optical window 355 , whose inclination due to the inclination of the surrounding window frame surface 155 is defined ( 1c ). This condition is permanently preserved by the curing of the adhesive. The structures of the front and back wafers are designed so that the two wafers act self-centering upon compression. Optionally, separate structures can be applied to the wafer to ensure such self-centering.

Nach der Fertigstellung des Schutzwafers als Waferstapel aus Vorderseitenwafer, Membran und Rückseitenwafer kann jeweils auf der Vorderseite oder auch auf der Rückseite der schräg gestellten Membran eine Anti-Reflex-Schicht aufgebracht werden. Um eine Abschattung bei der Abscheidung dieser Schicht in Wandnähe zu verringern können die Wände des Durchgangslochs 350 auf beiden Seiten trichterförmig gestaltet werden. Dies ist in 1c schematisch mit gestrichelten Linien dargestellt.After completion of the protective wafer as a wafer stack of front wafer, membrane and backside wafer, an anti-reflection layer can be applied in each case on the front or on the back of the inclined membrane. In order to reduce shadowing in the deposition of this layer near the wall, the walls of the through hole 350 be funnel-shaped on both sides. This is in 1c shown schematically with dashed lines.

In einer alternativen Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Anti-Reflex-Schicht auf die Membran aufgebracht werden, bevor die Membran zwischen den Vorderseitenwafer und den Rückseitenwafer eingebracht wird.In an alternative embodiment of the method according to the invention, the anti-reflection layer can be applied to the membrane before the membrane is introduced between the front-side wafer and the back-side wafer.

Da die Membranfenster innerhalb des Waferstapels liegen, sind sie bei der weiteren Prozessierung vor mechanischer Berührung geschützt.Since the membrane windows are located within the wafer stack, they are protected from mechanical contact during further processing.

2 zeigt schematisch in Draufsicht einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Schutzwafers mit schrägen optischen Fenstern. Dargestellt ist der erfindungsgemäße Schutzwafer mit Ausnehmungen 350 in Form von Durchgangslöchern in welchen die Membran 300 optische Fenster 355 bildet. Weiterhin sind, korrespondierend zu den 1A und B die Lagen der Schnittlinien AA' und BB' eingezeichnet. 2 schematically shows a plan view of a section of a protective wafer according to the invention with oblique optical windows. Shown is the protective wafer according to the invention with recesses 350 in the form of through-holes in which the membrane 300 optical windows 355 forms. Furthermore, corresponding to the 1A and B the positions of the section lines AA 'and BB' drawn.

3 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Schutzwafers mit schrägen optischen Fenstern. Im Schritt a) erfolgt ein Bereitstellen eines Vorderseitenwafers 100 mit einer Haupterstreckungsebene 110, mit einer ersten Oberflächenstruktur 150 umfassend eine erste Fensterrahmenfläche 155, welche schräg zur Haupterstreckungsebene 110 angeordnet ist. Weiterhin erfolgt ein Bereitstellen eines Rückseitenwafers 200 mit einer zweiten Oberflächenstruktur 250, welche zur ersten Oberflächenstruktur 150 wenigstens bereichsweise komplementär ausgestaltet ist. Schließlich erfolgt ein Bereitstellen einer optisch transparenten elastischen Membran 300. In Schritt b) erfolgt ein wenigstens bereichsweises Aufbringen von Kleber auf die erste Oberflächenstruktur 150 oder auch die zweite Oberflächenstruktur 250 oder auch auf die Membran 300. Im Schritt c) erfolgt ein Zusammendrücken des Vorderseitenwafers 100 und des Rückseitenwafers 200, derart, dass die erste Oberflächenstruktur 150 und die zweite Oberflächenstruktur 250 wenigstens bereichsweise komplementär aneinander anliegen, wobei die Membran 300 dazwischen angeordnet ist. 3 schematically shows an inventive method for producing a protective wafer with oblique optical windows. In step a), a front-side wafer is provided 100 with a main extension plane 110 , with a first surface structure 150 comprising a first window frame surface 155 , which are inclined to the main extension plane 110 is arranged. Furthermore, a provision of a backside wafer takes place 200 with a second surface structure 250 leading to the first surface structure 150 at least partially complementary designed. Finally, providing an optically transparent elastic membrane 300 , In step b), adhesive is applied at least in regions to the first surface structure 150 or the second surface structure 250 or on the membrane 300 , In step c), the front-side wafer is compressed 100 and the backside wafer 200 , such that the first surface structure 150 and the second surface structure 250 at least partially abut complementary to each other, wherein the membrane 300 is arranged in between.

Optional kann vor dem Schritt a) der Vorderseitenwafer 100 und der Rückseitenwafer 200 durch Spritzgießen aus einem Kunststoff, insbesondere aus Polyetheretherketon (PEEK) oder Flüssigkristallpolymer (FKP), hergestellt werden.Optionally, prior to step a), the front side wafer 100 and the backside wafer 200 be made by injection molding of a plastic, in particular polyetheretherketone (PEEK) or liquid crystal polymer (FKP).

In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in einem Schritt d) auf einer Vorderseite oder auch auf einer Rückseite der Membran 300 wenigstens im Bereich eines optischen Fensters 355 eine Antireflexionsbeschichtung aufgebracht.In one embodiment of the method according to the invention is in a step d) on a front side or on a back of the membrane 300 at least in the region of an optical window 355 an anti-reflection coating applied.

4 zeigt schematisch einen Waferstapel mit schrägen optischen Fenstern. Der Wafer Stapel besteht im Wesentlichen aus einem MEMS-Wafer 400 und einem daran angeordneten erfindungsgemäßen Schutzwafer. Der MEMS-Wafer 400 weist mikromechanische Strukturen, insbesondere MOEMS-Bauelemente, wie beispielsweise Mikrospiegel auf. Der MEMS-Wafer 400 kann entlang der gestrichelten Linie in Chips 500 vereinzelt werden. 4 schematically shows a wafer stack with oblique optical windows. The wafer stack essentially consists of a MEMS wafer 400 and a protective wafer according to the invention arranged thereon. The MEMS wafer 400 has micromechanical structures, in particular MOEMS components, such as micromirrors. The MEMS wafer 400 can be along the dashed line in chips 500 to be isolated.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

100100
VorderseitenwaferFront wafer
110110
HaupterstreckungsebeneMain plane
150150
erste Oberflächenstrukturfirst surface structure
155155
FensterrahmenflächeWindow frame surface
200200
RückseitenwaferBackside wafer
250250
zweite Oberflächenstruktursecond surface structure
300300
optisch transparente Membranoptically transparent membrane
330330
AntireflexionsbeschichtungAnti-reflection coating
350350
DurchgangslochThrough Hole
355355
optisches Fensteroptical window
400400
MEMS-WaferMEMS wafer
500500
Chipchip

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 1688776 A1 [0005] EP 1688776 A1 [0005]
  • US 2007/0024549 [0006] US 2007/0024549 [0006]
  • DE 102010062118 A1 [0007] DE 102010062118 A1 [0007]
  • DE 102012206858 A1 [0007] DE 102012206858 A1 [0007]

Claims (7)

Verfahren zur Herstellung eines Schutzwafers mit schrägen optischen Fenstern mit den Schritten: a) Bereitstellen eines Vorderseitenwafers (100) mit einer Haupterstreckungsebene (110), mit einer ersten Oberflächenstruktur (150) umfassend eine erste Fensterrahmenfläche (155), welche schräg zur Haupterstreckungsebene (110) angeordnet ist, Bereitstellen eines Rückseitenwafers (200) mit einer zweiten Oberflächenstruktur (250), welche zur ersten Oberflächenstruktur (150) wenigstens bereichsweise komplementär ausgestaltet ist, Bereitstellen einer optisch transparenten elastischen Membran (300), b) wenigstens bereichsweise Aufbringen von Kleber auf die erste Oberflächenstruktur (150) und/oder die zweite Oberflächenstruktur (250) und/oder die Membran (300), c) Zusammendrücken des Vorderseitenwafers (100) und des Rückseitenwafers (200), derart, dass die erste Oberflächenstruktur (150) und die zweite Oberflächenstruktur (250) wenigstens bereichsweise komplementär aneinander anliegen, wobei die Membran (300) dazwischen angeordnet ist.Method for producing a protective wafer having oblique optical windows, comprising the steps of: a) providing a front-side wafer ( 100 ) with a main extension plane ( 110 ), with a first surface structure ( 150 ) comprising a first window frame surface ( 155 ), which obliquely to the main extension plane ( 110 ), providing a backside wafer ( 200 ) having a second surface structure ( 250 ) leading to the first surface structure ( 150 ) is at least partially complementary configured, providing an optically transparent elastic membrane ( 300 b) at least partially applying adhesive to the first surface structure ( 150 ) and / or the second surface structure ( 250 ) and / or the membrane ( 300 ), c) compressing the front side wafer ( 100 ) and the backside wafer ( 200 ), such that the first surface structure ( 150 ) and the second surface structure ( 250 ) abut each other at least partially in complementary fashion, wherein the membrane ( 300 ) is arranged therebetween. Verfahren zur Herstellung eines Schutzwafers mit schrägen optischen Fenstern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Schritt a) der Vorderseitenwafer (100) und der Rückseitenwafer (200) durch Spritzgießen aus einem Kunststoff, insbesondere aus Polyetheretherketon (PEEK) oder Flüssigkristallpolymer (FKP), oder aus Metall hergestellt werden.Method for producing a protective wafer with oblique optical windows according to claim 1, characterized in that before step a) the front-side wafer ( 100 ) and the backside wafer ( 200 ) are made by injection molding from a plastic, in particular from polyetheretherketone (PEEK) or liquid crystal polymer (FKP), or from metal. Verfahren zur Herstellung eines Schutzwafers mit schrägen optischen Fenstern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Schritt d) auf einer Vorderseite und/oder auf einer Rückseite der Membran (300) wenigstens im Bereich eines optischen Fensters (350) eine Antireflexionsbeschichtung aufgebracht wird.Method for producing a protective wafer with oblique optical windows according to claim 1, characterized in that in a step d) on a front side and / or on a back side of the membrane ( 300 ) at least in the region of an optical window ( 350 ) An antireflection coating is applied. Schutzwafer mit schrägen optischen Fenstern, – mit einem Vorderseitenwafer (100) mit einer Haupterstreckungsebene (110), mit einer ersten Oberflächenstruktur (150) umfassend eine erste Fensterrahmenfläche (155), welche schräg zur Haupterstreckungsebene (110) angeordnet ist, – mit einem Rückseitenwafer (200) mit einer zweiten Oberflächenstruktur (250), welche zur ersten Oberflächenstruktur (150) wenigstens bereichsweise komplementär ausgestaltet ist, – wobei die erste Oberflächenstruktur (150) und die zweite Oberflächenstruktur (250) wenigstens bereichsweise aneinander angeordnet sind, – wobei zwischen der ersten Oberflächenstruktur (150) und der zweiten Oberflächenstruktur (250) eine optisch transparente elastische Membran (300) angeordnet ist, – wobei der Schutzwafer eine Ausnehmung (350) aufweist, welche durch die erste Fensterrahmenfläche (155) umgrenzt ist, – wobei die Membran (300) in der Ausnehmung (350) ein schräges optisches Fenster (355) bildet.Protective wafers with oblique optical windows, - with a front wafer ( 100 ) with a main extension plane ( 110 ), with a first surface structure ( 150 ) comprising a first window frame surface ( 155 ), which obliquely to the main extension plane ( 110 ), - with a backside wafer ( 200 ) having a second surface structure ( 250 ) leading to the first surface structure ( 150 ) is at least partially complementary designed, - wherein the first surface structure ( 150 ) and the second surface structure ( 250 ) are arranged at least partially adjacent to each other, - wherein between the first surface structure ( 150 ) and the second surface structure ( 250 ) an optically transparent elastic membrane ( 300 ), - wherein the protective wafer has a recess ( 350 ), which through the first window frame surface ( 155 ), wherein the membrane ( 300 ) in the recess ( 350 ) an oblique optical window ( 355 ). Schutzwafer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorderseitenwafer (100) und/oder der Rückseitenwafer (200) wenigstens aus einem Kunststoff, insbesondere aus Polyetheretherketon (PEEK) oder Flüssigkristallpolymer (FKP), oder aus Metall bestehen.Protective wafer according to claim 4, characterized in that the front side wafer ( 100 ) and / or the backside wafer ( 200 ) consist of at least one plastic, in particular polyetheretherketone (PEEK) or liquid crystal polymer (FKP), or of metal. Schutzwafer nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (300) aus Nitrozellulose oder einem optisch transparenten Elastomer besteht.Protective wafer according to claim 4 or 5, characterized in that the membrane ( 300 ) consists of nitrocellulose or an optically transparent elastomer. Waferstapel mit schrägen optischen Fenstern, wobei der Waferstapel einen Schutzwafer mit schrägen optischen Fenstern nach einem der Ansprüche 4 bis 6 und einen MEMS-Wafer (400) aufweist.Wafer stack with oblique optical windows, wherein the wafer stack has a protective wafer with oblique optical windows according to one of claims 4 to 6 and a MEMS wafer ( 400 ) having.
DE102016217817.2A 2016-09-16 2016-09-16 Method for producing a protective wafer with oblique optical windows Pending DE102016217817A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016217817.2A DE102016217817A1 (en) 2016-09-16 2016-09-16 Method for producing a protective wafer with oblique optical windows

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016217817.2A DE102016217817A1 (en) 2016-09-16 2016-09-16 Method for producing a protective wafer with oblique optical windows

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102016217817A1 true DE102016217817A1 (en) 2018-03-22

Family

ID=61302208

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102016217817.2A Pending DE102016217817A1 (en) 2016-09-16 2016-09-16 Method for producing a protective wafer with oblique optical windows

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102016217817A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020011422A1 (en) * 2018-07-11 2020-01-16 Robert Bosch Gmbh Method for producing a micromechanical device with inclined optical windows, and micromechanical device with inclined optical windows
DE102021103353A1 (en) 2021-02-12 2022-08-18 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein Method for producing a cap substrate, cap substrate and optical component

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1688776A1 (en) 2005-02-07 2006-08-09 Samsung Electronics Co., Ltd. Optical scanner package and method of manufacturing the same
US20070024549A1 (en) 2005-07-27 2007-02-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Micro-mirror device package and method for fabricating the same
DE102010062118A1 (en) 2010-11-29 2012-05-31 Robert Bosch Gmbh Covering device for a micro-opto-mechanical component and manufacturing method for such a covering device
DE102012206858A1 (en) 2012-04-25 2013-10-31 Robert Bosch Gmbh A method of manufacturing an optical window device for a MEMS device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1688776A1 (en) 2005-02-07 2006-08-09 Samsung Electronics Co., Ltd. Optical scanner package and method of manufacturing the same
US20070024549A1 (en) 2005-07-27 2007-02-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Micro-mirror device package and method for fabricating the same
DE102010062118A1 (en) 2010-11-29 2012-05-31 Robert Bosch Gmbh Covering device for a micro-opto-mechanical component and manufacturing method for such a covering device
DE102012206858A1 (en) 2012-04-25 2013-10-31 Robert Bosch Gmbh A method of manufacturing an optical window device for a MEMS device

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020011422A1 (en) * 2018-07-11 2020-01-16 Robert Bosch Gmbh Method for producing a micromechanical device with inclined optical windows, and micromechanical device with inclined optical windows
JP2021524614A (en) * 2018-07-11 2021-09-13 ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツングRobert Bosch Gmbh A method for manufacturing a micromechanical device having an inclined optical window and a micromechanical device having an inclined optical window.
JP7026288B2 (en) 2018-07-11 2022-02-25 ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング A method for manufacturing a micromechanical device having an inclined optical window and a micromechanical device having an inclined optical window.
US11479461B2 (en) 2018-07-11 2022-10-25 Robert Bosch Gmbh Production method for a micromechanical device having inclined optical windows, and micromechanical device having inclined optical windows
DE102021103353A1 (en) 2021-02-12 2022-08-18 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein Method for producing a cap substrate, cap substrate and optical component

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102010062118B4 (en) Manufacturing method for a covering device for a micro-opto-mechanical component
DE102008040528B4 (en) Manufacturing method for a micromechanical component and a micromechanical component
DE102012206858B4 (en) A method of making an optical window device for a MEMS device
DE102007034888B3 (en) Microsystem and method of manufacturing a microsystem
DE102007050002A1 (en) Micromechanical sensor or actuator component and method for producing micromechanical sensor or Aktorbauelementen
DE102012101237A1 (en) A method for temporarily connecting a product substrate to a carrier substrate
DE102016217817A1 (en) Method for producing a protective wafer with oblique optical windows
DE102020117194A1 (en) Hermetically sealed enclosure and process for its manufacture
DE102016216918A1 (en) Manufacturing method for a micromechanical device with a tilted optical window and corresponding micromechanical device
DE102014208498B4 (en) Mounting body for micromirror chips, mirror device and manufacturing method for a mirror device
DE102014202842A1 (en) Method for producing a micromechanical component and micromechanical component
DE102016101942B4 (en) Method for producing an optoelectronic lighting device
DE102013211886A1 (en) A window-mounted optical device cover and a manufacturing method of manufacturing a window-mounted optical device cover
DE102011120660A1 (en) Micro-mirror arrangement for wafer arrangement for e.g. laser projection, has static deflecting mirror for optical coupling of micro-mirrors, where deflecting mirror is bent regarding plane given by surface of substrate wafer
DE102010000878B4 (en) Micromechanical component, optical device, manufacturing method for a micromechanical component and manufacturing method for an optical device
EP3820809B1 (en) Method for producing a micromechanical device with inclined optical windows and micromechanical device with inclined optical windows
DE102018111898A1 (en) Housing for an optoelectronic component and method for its production and cover for a housing
DE102016221038A1 (en) Method for producing a protective wafer with slanted optical windows and device
EP1483546B1 (en) Method and device for fastening a sensor
DE202014105258U1 (en) touch pad
DE10313606A1 (en) Micro-structuring a semiconductor chip used in optics and optoelectronics comprises using a mechanical process
DE102018207201A1 (en) Manufacturing method for a micromechanical device with inclined optical windows and corresponding micromechanical device
DE102014210986A1 (en) Micromechanical layer arrangement
DE102018214803A1 (en) Device for coupling electromagnetic waves into a chip
DE2539031A1 (en) ARRANGEMENT AND PROCEDURE FOR FASTENING A PLATE ON A TRANSPARENT COMPONENT

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed