DE102019127649A1 - Halbleiterbauelement und Anordnung zur Kontaktierung des Halbleiterbauelements beim anodischen Bonden eines Glassubstrats mit Kontaktdurchführungen an ein Siliziumsubstrat - Google Patents

Halbleiterbauelement und Anordnung zur Kontaktierung des Halbleiterbauelements beim anodischen Bonden eines Glassubstrats mit Kontaktdurchführungen an ein Siliziumsubstrat Download PDF

Info

Publication number
DE102019127649A1
DE102019127649A1 DE102019127649.7A DE102019127649A DE102019127649A1 DE 102019127649 A1 DE102019127649 A1 DE 102019127649A1 DE 102019127649 A DE102019127649 A DE 102019127649A DE 102019127649 A1 DE102019127649 A1 DE 102019127649A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
substrate
passivation
wafer
electrode
semiconductor
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
DE102019127649.7A
Other languages
English (en)
Inventor
Stefan Weinberger
Roy Knechtel
Peter Tilo
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.)
X Fab Semiconductor Foundries GmbH
Original Assignee
X Fab Semiconductor Foundries 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 X Fab Semiconductor Foundries GmbH filed Critical X Fab Semiconductor Foundries GmbH
Publication of DE102019127649A1 publication Critical patent/DE102019127649A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C27/00—Joining pieces of glass to pieces of other inorganic material; Joining glass to glass other than by fusing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B17/00—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres
    • B32B17/06—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C27/00—Joining pieces of glass to pieces of other inorganic material; Joining glass to glass other than by fusing
    • C03C27/06—Joining glass to glass by processes other than fusing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/185—Joining of semiconductor bodies for junction formation
    • H01L21/187—Joining of semiconductor bodies for junction formation by direct bonding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/77—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
    • H01L21/82—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components
    • H01L21/84—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components the substrate being other than a semiconductor body, e.g. being an insulating body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/12—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates
    • H01L23/14—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates characterised by the material or its electrical properties
    • H01L23/147—Semiconductor insulating substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/12—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates
    • H01L23/14—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates characterised by the material or its electrical properties
    • H01L23/15—Ceramic or glass substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/498—Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
    • H01L23/49827—Via connections through the substrates, e.g. pins going through the substrate, coaxial cables
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/498—Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
    • H01L23/49866—Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers characterised by the materials
    • H01L23/49894—Materials of the insulating layers or coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321—Disposition
    • H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32225—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/325—Material
    • H01L2224/32501—Material at the bonding interface
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/83009—Pre-treatment of the layer connector or the bonding area
    • H01L2224/8302—Applying permanent coating to the layer connector in the bonding apparatus, e.g. in-situ coating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/832—Applying energy for connecting
    • H01L2224/83201—Compression bonding
    • H01L2224/83203—Thermocompression bonding, e.g. diffusion bonding, pressure joining, thermocompression welding or solid-state welding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/838—Bonding techniques
    • H01L2224/83893—Anodic bonding, i.e. bonding by applying a voltage across the interface in order to induce ions migration leading to an irreversible chemical bond
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L24/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector

Abstract

Es werden Konzepte, auch Anordnungen vorgeschlagen, wonach eine Verbindung durch anodisches Bonden zwischen einem Glassubstrat 200, das Kontaktdurchführungen 210 aufweist, und einem Halbleiter aufweisenden Substrat 100 ermöglicht wird. Dazu wird beim anodischen Bond-Verfahren eine Abdeckung der Kontaktdurchführungen 210 so vorgesehen, dass Prozessbedingungen geschaffen werden, die ein zuverlässiges und robustes Verbinden der Substrate erreichen. Hochohmigkeit kann im Bereich der Kontaktdurchführungen 210 hergestellt werden. Die Anordnung zur Kontaktierung des Halbleiterbauelements mit dem Silizium-Substrat (100) hat zumindest eine Kontaktdurchführung 210, die durch die Passivierung verläuft um einen Bereich des ersten Substrats 100 zu kontaktieren.

Description

  • Diese Offenbarung (und auch die Ansprüche) betrifft generell das Gebiet der Halbleiterherstellung, insbesondere eine großflächige Herstellung eines passivierenden Gehäusematerials auf Scheibenbasis.
  • Bevorzugt werden Durchgangskontakte hergestellt, die auch als TGV (Through Glas Via) bezeichnet werden. Weiter bevorzugt sind die Substrate aus Silizium und einem Glaswerkstoff.
  • Bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen werden kleine Strukturelemente in entsprechenden Chip-Gebieten auf einem Trägermaterial hergestellt, das typischerweise ein Halbleitermaterial, häufig in Form von Silizium, aufweist. Üblicherweise ist es nach dem Herstellen der entsprechenden Bauteilkomponenten, z.B. in Form von Transistoren, Sensorelementen, oder dergleichen, erforderlich, diese Komponenten mit einem schützenden Gehäuse zu versehen, sodass eine geeignete Passivierung der Bauteilkomponenten erfolgt, ohne jedoch ihre Funktion nachteilig zu beeinflussen. Dazu werden häufig Kunststoffmaterialien vorgesehen, die in geeigneter Weise auf die einzelnen Chipgebiete nach deren Vereinzelung aufgebracht oder in anderer Weise verbunden werden, wobei auch eine entsprechende Ausbildung von Kontakten zu erfolgen hat, sodass die entsprechende Einheit, die aus dem Halbleiterbauelement mit den zahlreichen Bauteilkomponenten und dem Gehäuse gebildet ist, mit weiteren Komponenten, z.B. einer Leiterplatte, oder dergleichen elektrisch und mechanisch verbunden werden kann.
  • Aufgrund der zunehmenden Miniaturisierung und den wachsenden Anforderungen an Halbleiterbauelemente werden zunehmend Techniken eingesetzt, in denen zumindest Bereiche der jeweiligen Chip-Gebiete mit einem entsprechenden Gehäuseteil versehen werden, der auch weitere Funktionen übernehmen kann. Vorteilhaft kann in diesen Techniken ein großflächiges Aufbringen entsprechender Gehäusekomponenten bewerkstelligt werden, sodass die entsprechende Prozessabfolge auf Scheibenbasis vor dem Vereinzeln der Chip-Gebiete ausgeführt werden kann. Beispielsweise ist es häufig erforderlich, für Halbleiterbauelemente, in denen Sensorkomponenten integriert sind, entsprechende Abdeckungen von Hohlräumen vorzusehen, in denen geeignete Sensorstrukturen enthalten sind. Beispielsweise können Drucksensoren, Beschleunigungssensoren, oder dergleichen häufig auf der Grundlage einer im Halbleitermaterial hergestellten Kavität aufgebaut werden (in der ein geeignetes Gas oder Gasgemisch mit geeignetem Druck eingeschlossen ist), auf die dann eine Abdeckung aufzubringen ist, die eine Passivierung der empfindlichen Sensorkomponenten ermöglicht und zur Funktion des Sensors beiträgt.
  • In vielen Techniken hat sich beispielsweise Glas, das im Wesentlichen aus Siliziumdioxid mit zusätzlichen Anteilen besteht, in diversen Formen als geeignetes Gehäusematerial zur Passivierung von Halbleiterbauelementen erwiesen, da Glas aufgrund seiner mechanischen und thermischen Eigenschaften beispielsweise einen dichten und mechanisch stabilen Abschluss von Hohlräumen ermöglicht, für Glas gut etablierte Verarbeitungsprozesse verfügbar sind und des Weiteren keine Ausgasung aus und durch das Glasmaterial hindurch erfolgt. Es werden daher in der Halbleiterindustrie große Anstrengungen unternommen, um geeignetes Glasmaterial auf bereits prozessierte Halbleiter enthaltende Substrate in möglichst effizienter Weise auf Scheibenbasis aufzubringen.
  • In der jüngeren Vergangenheit wird dazu eine Prozesstechnik eingesetzt, die als anodisches Bonden bekannt ist und für die Verbindung einer Siliziumscheibe und einer Glasscheibe, insbesondere in der MEMS-Technologie (Mikro-Elektro-Mechanisches System) angewendet wird, da anodisches Bonden zu einer hohen Verbindungsfestigkeit, einem hermetischen Abschluss, einer sehr parallelen Anordnung der Siliziumscheibe und der Glasscheibe und einem relativ einfachen und robusten Prozessverhalten führt.
  • Beim Vorgang des anodischen Bondens werden die Siliziumscheibe mit den bereits hergestellten Bauteilkomponenten und die Glasscheibe mit bondbarem Glasmaterial geeignet aufeinandergelegt und durch entsprechende Bond-Elektroden kontaktiert, sodass ein relativ hohes Potenzial zwischen ca. 400V bis 1.000V erzeugt wird. Dabei liegt das negative Potenzial an der Glasscheibe an und das positive Potenzial fällt über der Siliziumscheibe ab, sodass eine Wanderung von Natrium-Ionen, die eine der zusätzlichen Komponenten des Glasmaterials sind, in der Glasscheibe hin zu der Elektrode mit dem negativen Potenzial hervorgerufen wird, während andererseits Sauerstoff-Ionen in Richtung zu der Siliziumscheibe und damit auch zu der Grenzfläche zwischen der Glasscheibe und der Siliziumscheibe wandern.
  • Unter Einwirkung einer Temperatur, die beispielsweise zwischen 300°C bis 500°C liegt, wird das Glasmaterial ausreichend leitend, sodass eine entsprechende Ionenwanderung und somit ein gewisser Stromfluss durch das Glasmaterial möglich ist.
  • Mit Verweis auf 1A und 1B wird eine entsprechende Prozessabfolge zum Verbinden einer Glasscheibe mit einer Siliziumscheibe beschrieben, die auf dem Gebiet der Halbleiterfertigung bekannt ist.
  • 1A zeigt schematisch eine Querschnittsansicht einer Bond-Vorrichtung 1, die zur Verbindung einer Siliziumscheibe 100 und einer Glasscheibe 200 verwendet wird. Die Darstellung in 1A ist sehr vereinfacht, um die Prinzipien des anodischen Bondens zu erläutern.
  • Während des Bond-Vorgangs wird über eine Bodenplatte als erste Bondplatte 2 der Vorrichtung 1 und die obere Platte als zweite Bondplatte in Form der Elektrode 3 ein Potenzial HV erzeugt, das typischerweise im Bereich von 400V bis 1000 V liegt, wobei die Elektrode 3 das negative Potenzial aufweist.
  • In der dargestellten Anordnung ist beispielsweise die Bodenplatte 2 mit Erde oder Masse verbunden, während die Elektrode 3 ein negatives Potenzial trägt. Gleichzeitig werden ein gewünschter Druck und eine entsprechende Temperatur angewendet, um die Voraussetzungen für eine Ionenwanderung und damit den Stromfluss in der Glasscheibe 200 zu schaffen. Das Material des Glassubstrats 200, das ein entsprechend geeignetes bondbares Material ist, enthält entsprechende ionische Bestandteile in Form von Natrium-Ionen und Sauerstoff-Ionen, die aufgrund der Erwärmung des Verbunds aus der Scheibe 100 und der Scheibe 200 entsprechend wandern und somit in dem bei Zimmertemperatur sehr hochohmigen Material der Glasscheibe einen gewissen Stromfluss aufgrund des angelegten Potenzials hervorrufen können. Durch die zunehmende Ansammlung von positiven Natrium-Ionen im Bereich der Elektrode 3 entsteht zunehmend eine Verarmungszone 203 in der Nähe einer Grenzflächenschicht 204 zwischen dem Material der Scheibe 200 und der Siliziumscheibe 100.
  • Andererseits wandern zunehmend negative Ionen in Form von Sauerstoff-Ionen in das Siliziummaterial der Scheibe 100, sodass aufgrund der Verarmungszone 203 und den wandernden negativen Ionen ein hohes elektrisches Feld in der Nähe der Grenzflächenschicht 204 erzeugt wird, das auf atomarer Ebene eine starke Anziehungskraft zwischen den beiden Scheiben 100, 200 im Bereich der Grenzflächenschicht 204 hervorruft. Dadurch werden vermehrt Silizium-Sauerstoff-Silizium-Bindungen in der Grenzschicht 204 erzeugt, wie dies in der vergrößerten Ansicht der Grenzflächenschicht 204 auf der rechten Seite der 1A dargestellt ist. Aufgrund dieser erzeugten Bindungen ergibt sich eine sehr feste Kopplung zwischen beiden Scheiben 100 und 200, die zu den zuvor genannten Vorteilen des anodischen Bondens beitragen.
  • Auf diese Weise können großflächig Gehäusekomponenten in Form von Abdeckungen für Hohlräume oder dergleichen, die in der Siliziumscheibe 100 ausgebildet sind, auf Scheibenbasis durch das Verbinden der beiden Scheiben 100, 200 aufgebracht werden.
  • Anschließend kann dann die weitere Bearbeitung des Verbunds aus den Scheiben 100, 200 fortgeführt werden. Beispielsweise kann die Scheibe 200, die nun fest mit der Scheibe 100 verbunden ist, auf eine gewünschte Dicke geschliffen werden, sofern die Ausgangsdicke der Scheibe 200, die zur Einstellung gewisser Prozessparameter des Bond-Verfahrens erforderlich ist, für die weitere Bearbeitung nicht geeignet ist. Es können dann auch Kontaktdurchführungen oder ein entsprechendes Anschlussmuster auf der Scheibe 100 hergestellt werden, indem beispielsweise die Siliziumscheibe 100 von der anderen Seite her in geeigneter Weise mit einer passivierende Gehäusekomponente versehen wird, die auch gegebenenfalls die erforderlichen Anschlüsse für die elektrische Anbindung der Halbleiterbauteile bereitstellt.
  • Die zuvor dargestellten guten Eigenschaften der Verbindung zwischen einem Glasmaterial und einem Halbleitermaterial, z.B. Silizium, die durch das anodische Bonden erreicht werden können, haben ferner zu Vorschlägen geführt, wonach auch die weiteren Gehäusekomponenten in Form eines bondbaren Glasmaterials aufgebracht werden, wobei in den jeweiligen Gehäusekomponenten geeignete Kontaktdurchführungen vorzusehen wären, um die elektrischen Verbindungen zu den Komponenten in der Siliziumscheibe 100 zu schaffen.
  • Zu diesem Zweck werden die Kontaktdurchführungen in Form eines leitenden Materials, z.B. in Form von Silizium oder einem Metall, in der Glasscheibe so hergestellt, dass eine Kontaktierung von entsprechenden Bauteilkomponenten auf der Halbleiterscheibe ermöglicht wird. Andererseits sind auf der gegenüberliegenden Oberfläche des Glassubstrats die entsprechenden Kontaktdurchführungen für den Anschluss entsprechender Kontaktflächen oder anderer Kontakte zugänglich. Auf diese Weise könnten die günstigen Eigenschaften des anodischen Bondens eingesetzt werden, um auf Scheibenbasis mit Kontakten versehene Gehäusekomponenten aufzubringen, so dass effiziente Kontaktschemata, z.B. das Flip-Chip-Bonden in Verbindung mit entsprechend geeignet gestalteten und aufgebrachten Gehäusekomponenten, die die geeigneten Kontaktdurchführungen aufweisen, eingesetzt werden könnten.
  • 1B zeigt schematisch eine Querschnittsansicht der Bond-Vorrichtung 1, die in schematischer Weise bereits im Zusammenhang mit der 1A beschrieben ist.
  • Die Vorrichtung 1 weist die obere Bondplatte in Form einer Elektrode 3 und die untere Bondplatte 2 auf, zwischen denen der Verbund aus der Halbleiter-Scheibe 100 und der Glasscheibe 200 angeordnet ist. Wie zuvor erläutert, hat die Glasscheibe 200 entsprechende Kontaktdurchführungen 210, die auch als Durchgangskontakte oder TGV (Through Glas Via) bezeichnet werden.
  • Es zeigt sich, dass bei Anwendung der für Glassubstrate ohne Kontaktdurchführungen sehr effizienten konventionellen Vorgehensweise, die eine hohe negative Spannung zwischen der Bondplatte 3 und der Bondplatte 2 anlegt, keine stabilen Prozessparameter für Druck und Temperatur in Abhängigkeit von der Bondspannung ermittelt werden können, um ein stabiles Bond-Verhalten während der Bearbeitung zu erreichen.
  • Die Bondspannung ist insofern von der Temperatur abhängig, dass je niedriger die Temperatur ist, so höher die Bondspannung sein muss. Der von außen eingeprägte Druck von der Bondplatte ist jedoch nicht von der Bondspannung abhängig; der Druck wird nur verwendet, um die Wafer einander anzunähern. Es kann auch bei sehr geringem Druck gearbeitet werden. Das Annähern der beiden Wafer auf atomarer Ebene geschieht in Folge der elektrostatischen Kraft. Dadurch Bilden sich Si-O-Si Bindungen an der Grenzschicht 204. Das Annähern der Scheiben 200 und 100 auf atomarer Ebene in der Grenzschicht 204 in Folge der elektrostatischen Kraft zwischen der Verarmungszone 203 und der Scheibe 100 (siehe 1A) kann also nicht stattfinden.
  • Die Ursache für das nicht stattfindende Ausbilden stabiler Prozessverhältnisse ist in der Anwesenheit der Kontaktdurchführungen 210 zu sehen, die das ansonsten relativ hochohmige Material der Glasscheibe 200, wie mit 205 und R schematisch angedeutet, einen relativ niederohmigen Strompfad bereitstellen. Dadurch können die erforderlichen Verhältnisse für ein sehr hohes elektrisches Feld zwischen der Glasscheibe 200 und der Siliziumscheibe 100 nicht in ausreichendem Maße aufrechterhalten oder erreicht werden. Bei dieser konventionellen Anordnung erfolgt somit keine zuverlässige Verbindung in Form von Si-O-Si-Bindungen in der Grenzflächenschicht, da keine ausreichende Verarmungszone und damit kein ausreichendes internes elektrisches Feld aufgebaut werden kann, anders als dies im Zusammenhang der 1A erläutert ist.
  • US 2003/224559 A1 von Gross behandelt das anodische Bonden von Siliziumwafern; dort 108,110, 112, 114 mit Glaswafern, dort 107, 109, 111, als Passivierung mit Kontaktdurchführungen 120. Das Glas kann alkalihaltiges Glasmaterial sein, wie PYREX, und dies wird hinsichtlich seiner thermischen Ausdehnung als an Silizium angepasst verstanden werden, insbesondere dortige Absätze [76] bis [80].
  • US 2017/232474 A1 von Oralkan et al behandelt das anodische Bonden von dünnen Siliziumschichten 102 von SOI Substraten mit dickeren Glaswafern 112 als Passivierung, sh. 1 und 2E und Absatz [49], welche als TGV ausgelegt sein können, und Kontaktdurchführungen, wie die 3A bis 3L zeigen und wie Absatz [52] erläutert, haben.
  • EP 280 905 A2 von Hitachi zeigt in der dortigen 3 die Grenzflächenschicht zwischen Silizium und Glas als aus Na+ und O- mit Sauerstoff-Silizium-Verbindungen als Folge, insbesondere Absätze [15] bis [20].
  • DE 101 29 821 A1 von der Anmelderin behandelt das anodische Bonden von Halbleiterscheiben 2 mit Glaskörpern 4 als Passivierung mit Aussparungen 6 für Bonddrähte als Kontaktdurchführung.
  • Im Hinblick auf die zuvor genannte Situation ist es eine Aufgabe der Erfindung(en), eine zuverlässige Verbindung zwischen Glassubstraten und Halbleiter enthaltenden Substraten mit hoher Prozessrobustheit möglich zu machen.
  • Hier sind die unabhängigen Claims 1 oder 20 per Bezugnahme einbezogen.
  • Das Halbleiterbauelement mit einem Silizium enthaltenden ersten Substrat und mit einer bondbare Passivierung aus einem bondbarem Material, insbesondere einem Glaswerkstoff. Vorgesehen ist zumindest eine Kontaktdurchführung, die durch die Passivierung verläuft und einen Bereich des ersten Substrats kontaktiert, Vorgesehen ist eine durch ein anodisches Bonden erzeugte Grenzflächenschicht zwischen dem Silizium enthaltenden Substrat und der bondbaren Passivierung, wobei in der Grenzflächenschicht Silizium-Sauerstoff-Silizium-Verbindungen ausgebildet sind, um eine Haftung zwischen der Passivierung und dem Substrat zu erbringen.
  • Eine Anordnung ist vorgeschlagen zur Kontaktierung eines Halbleiterbauelement mit einem Silizium enthaltenden ersten Substrat und mit einer bondbare Passivierung aus einem bondbarem Glaswerkstoff. Die Anordnung hat zumindest eine Kontaktdurchführung, die durch die Passivierung verläuft um einen Bereich des ersten Substrats zu kontaktieren. Vorgesehen ist eine durch ein anodisches Bonden erzeugte Grenzflächenschicht zwischen dem Silizium enthaltenden Substrat und der bondbaren Passivierung, wobei in der Grenzflächenschicht Silizium-Sauerstoff-Silizium-Verbindungen ausgebildet sind, um eine Haftung zwischen der Passivierung und dem Substrat zu erbringen.
  • Es wird eine Abdeckung der Kontaktdurchführungen auf der „Oberseite“ des Glassubstrats vorgesehen, sodass ein hochohmiger Pfad für das anodische Bonden auch im Bereich der Kontaktdurchführungen vorhanden ist, so dass Prozessparameter in Form einer hohen Spannung, einer Temperatur und einem Druck auswählbar sind, um zuverlässige Bedingungen für die Verbindung zwischen dem bondbaren Glasmaterial und dem Halbleitermaterial einzustellen. Das Abdecken der Kontaktdurchführungen kann also so ausgeführt werden, dass bei Anliegen einer passenden Mindest-Spannung zwischen dem Glassubstrat und dem (Halbleitermaterial enthaltenden) Substrat der entstehende Stromfluss über die Durchkontaktierung so gering ist, dass an der Grenzflächenschicht zwischen dem Glasmaterial und dem Halbleitermaterial die geeignete Verarmungsschicht in Folge der lonenbewegung (Na+ und O2 -)und damit das hohe interne elektrische Feld hervorgerufen wird, das zu einer festen Verbindung auf atomarer Ebene führt, beispielsweise in Form von Si-O-Si-Bindungen.
  • Das Konzept der Abdeckung der Kontaktdurchführungen ist dabei so flexibel, dass vielen unterschiedlichen Anwendungen Rechnung getragen werden kann und dass, falls gewünscht, eine im Wesentlichen konventionelle Anordnung einer Bond-Vorrichtung verwendbar ist, um entsprechende Substrate miteinander zu verbinden.
  • Geeignete Spannungen liegen bevorzugt oberhalb von 300V.
  • Anodisch bondbare Gläser sind in der Regel alkalihaltig. Die Alkali-Ionen können sich ab einer gewissen Temperatur ausreichend bewegen. Daher sind die Gläser ab einer gewissen Temperatur (Bondtemperatur, meist bei ca. 400°C) kein (reiner) Isolator mehr. Es wird hier der Begriff „zumindest hochohmig“ verwendet, der in Richtung eines Isolators geht.
  • Das Abdecken kann in einigen Ausführungsformen mit Hilfe einer Restschicht aus bondbarem Material des Glassubstrats erfolgen, die bei der Herstellung des Glassubstrats, das die Kontaktdurchführungen enthält, belassen wird, um somit zumindest eine erste Hochwiderstandsschicht zu schaffen. Abhängig von den entsprechenden Gegebenheiten kann bereits diese Restschicht, die somit Bestandteil des Glassubstrats in der aktuellen Fertigungsphase ist, ausreichend sein, um eine hochohmige Anbindung des Glassubstrats an das Halbleitersubstrat zu erreichen.
  • Dadurch kann das Glassubstrat über die Restschicht kontaktiert werden, um das erforderliche Potenzial anzulegen. Das Kontaktieren kann dabei direkt mit der oberen Bondplatte oder über „beliebige geeignete“ Mittel erfolgen, z.B. eine weitere zusätzliche Schicht aus leitendem Material, durch ein weiteres Substrat, das für den Kontakt mit einer Hochspannungsquelle geeignet ist. In einigen vorteilhaften Ausführungsvarianten kann dabei das entsprechende weitere Substrat auch ein isolierendes Material, z.B. bondbares Glasmaterial aufweisen, um damit den Spannungsfall auf eine größere Strecke im isolierenden Material aufzuteilen. Die Hochohmigkeit kann vergrößert werden. Auf diese Weise können somit geeignete Prozessparameter in effizienter Weise ermittelt werden, z.B. geeignete Temperaturen und/oder Druckverhältnisse.
  • In anderen Ausführungsvarianten kann die Kontaktierung der Restschicht des Glassubstrats durch ein Elektrodensubstrat erfolgen, beispielsweise als Halbleitermaterial, z.B. Silizium, oder dergleichen, ohne dass dazu wesentliche weitere Bearbeitungsschritte erforderlich sind.
  • In weiteren Ausführungsvarianten kann das Glassubstrat unter Beibehaltung eines mehr oder minder konventionellen Aufbaus der Kontaktdurchführungen, die somit auf der nicht zu bondenden Oberfläche zugänglich sind, ausgeführt werden, indem ein geeignetes Elektrodensubstrat vorgesehen wird, das nicht nur zur Anbindung an das anzulegende Potenzial dient, sondern auch geeignete Mittel aufweist, um den gewünschten hochohmigen Zustand von der Elektrode der Bond-Vorrichtung zu den Kontaktdurchführungen des Glassubstrats herzustellen. Beispielsweise kann das Elektrodensubstrat selbst als bondbares Glasmaterial vorgesehen werden, wobei zum Kontakt mit einer Spannungsquelle ein geeignetes Elektrodenmaterial, z.B. in Form einer Metallschicht, vorgesehen sein kann. Indes ist eine Metallschicht nicht zwingend notwendig; der Elektrodenwafer kann auch ganzflächig durch die obere Bondplatte kontaktiert werden.
  • In weiteren vorteilhaften Ausführungsvarianten kann dabei eine Barrierenschicht, zumindest auf den Kontaktdurchführungen, vorgesehen sein, um ein Diffusionsverhalten der beim Bond-Vorgang hervorgerufenen Ionenwanderung einzustellen. Wenn beispielsweise die Kontaktdurchführungen selbst ein bondbares Material aufweisen, kann durch Aufbringen einer entsprechenden diffusions-hemmenden Schicht (Hemmen von Sauerstoff-Ionen) eine dauerhafte Verbindung zwischen den Kontaktdurchführungen und dem temporär aufgebrachten Elektrodensubstrat verhindert werden.
  • Die Barrierenschicht kann sich auch ganzflächig auf dem Elektrodenwafer oder dem Glassubstrat befinden. Zumindest an der Stelle der Kontaktdurchführungen auf der dem Glassubstrat zugewandten Seite des Elektrodenwafers oder auf dem Glassubstrat mit der dem Elektrodenwafer zugewandten Seite sollte die Barrierenschicht sich befinden.
  • Andere geeignete Schichten zur Beeinflussung der Diffusion, beispielsweise von Natrium-Ionen in Richtung zu Elektrodenplatten der Bond-Vorrichtung, können ebenfalls vorgesehen werden, um damit geeignete Bedingungen zu schaffen, z.B. eine Vermeidung einer Na-Kontamination, oder dergleichen.
  • Es ist auch möglich, ein geeignetes Kontaktierungsschema für das Anliegen des erforderlichen Potenzials vorzusehen, sodass beispielsweise sowohl das Glassubstrat als auch das Halbleitersubstrat von der gleichen Richtung aus mit geeigneten Elektroden der Bond-Vorrichtung kontaktiert werden. Beispielsweise kann durch eine Aussparung im Glassubstrat sowie in einem Elektrodensubstrat, falls vorgesehen, eine Elektrode eingefügt werden, welche die Oberfläche des Siliziumsubstrats kontaktiert, während das Glassubstrat durch eine entsprechende Elektrode der Bond-Vorrichtung in Kontakt tritt, die an einer geeigneten Position mit einem leitenden Material angeordnet ist, das über dem Glassubstrat, z.B. in Form eines Elektrodensubstrats.
  • Auf dem Glassubstrat kann vorteilhaft auch eine strukturierte Metallschicht aufgebracht werden, wobei die Struktur so ausgebildet ist, dass sich im Bereich der Durchkontaktierung kein Metall befindet. Diese (strukturierte) Metallschicht kann z.B. durch den Center Pin kontaktiert werden. Das Glassubstrat erhält z.B. eine Aussparung, über die der Edge Pin den Siliziumwafer kontaktiert; alternativ kann der Siliziumwafer auch über die untere Bondplatte kontaktiert werden.
  • Vorgesehen sein kann ebenso die obere Elektrode oder ein spezieller Elektrodenwafer, bei oder in dem sich Aussparung(en) befinden. Diese sind über den Durchkontaktierungen angeordnet. Durch diese Aussparung(en) berührt die obere Elektrode bzw. der Elektrodenwafer die Durchkontaktierungen nicht und es kann zu keinen Kurzschlüssen kommen. Ein Bondvorgang findet so statt. Der untere Halbleiterwaferwird dabei durch die untere Bodenplatte oder den Edge Pin kontaktiert. Im Falle der Verwendung des Edge Pins und eines Elektrodenwafers gibt es (nur) eine Aussparung am Elektrodenwafer.
  • Alternativ wird ein Elektrodenwafer vorgeschlagen, welcher „isolierende Umzäunungen“ aufweist. Die „isolierenden Umzäunungen“ trennen die Potenziale für die Kontaktierung des Glases und die Kontaktierung des unteren Halbleiterwafers über die Durchkontaktierung(en) Dies kann z.B. durch einen Glas-Silizium-Komposit-Elektrodenwafer erfolgen, der zumindest Silizium aufweist und „isolierende Umzäunungen“ aus hochohmigem Glas.
  • Der genannte Elektrodenwafer lässt sich mit derselben Technologie realisieren, wie die zuvor genannten Glaswafer mit Durchkontaktierung. Die elektrische Kontaktierung des Elektrodenwafers erfolgt durch eine strukturierte Metallschicht auf der Rückseite des Wafers, die zur Vermeidung von Kurzschlüssen insbesondere von einer strukturierten elektrischen Isolationsschicht oder zumindest hochohmigen Sperrschicht, z.B. aus SiO2 oder Si3N4, von anderen Abschnitten des Wafers elektrisch isolierend getrennt ist.
  • Die obere Elektrode kann auch isoliert sein, um dadurch einen Kurzschluss oder Stromschluss zwischen Elektrode und Durchkontaktierung zu vermeiden. Der Elektrodenwafer würde aus Silizium gestaltet sein, der auf der dem Glaswafer zugewandten Seite eine Isolationsschicht trägt, z.B. Silizium enthaltend, aus SiO2 oder Si3N4. Die Kontaktierung des Siliziumwafers kann dann entweder von der Rückseite über die untere Elektrode oder von der Vorderseite durch eine Aussparung im Elektrodenwafer erfolgen, unter Verwendung des Edge Pins.
  • Andererseits können auch Anordnungen für die Bond-Vorrichtung eingesetzt werden, in denen der Verbund aus Abdeckung der Kontaktdurchführungen, z.B. in Form einer Schicht und/oder eines separaten Elektrodensubstrats, aus Glassubstrat und aus Halbleitersubstrat aus zwei unterschiedlichen Richtungen, z.B. von „oben“ und „unten“ kontaktiert werden.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungsvarianten für das vorgeschlagene anodische Bonden eines Glassubstrats mit Kontaktdurchführungen und eines Substrats mit Halbleitermaterial sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen, die hier einbezogen werden.
  • Die Ausführungsformen der Erfindung sind anhand von einem Beispiel oder Beispielen dargestellt und nicht auf eine Weise, in der Beschränkungen aus den Figuren in die Patentansprüche übertragen oder hineingelesen werden. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren geben ähnliche Elemente an. Ohne explizite Aussage sollen Merkmale oder Eigenschaften der folgenden Beispiele nicht als „notwendig für die beanspruchte Erfindung“ bewertet oder verstanden werden. Die Ansprüche haben Vorrang und die Beispiele erläutern oder ergänzen sie.
    • 1A ist Prior Art und zeigt schematisch eine Querschnittsdarstellung einer Bondvorrichtung 1 zum anodischen Verbinden eines Glassubstrats 200 und einer Siliziumscheibe 100 unter Anwendung konventioneller Techniken;
    • 1B ist Prior Art und zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer Anordnung, in der ein Glassubstrat 200 mit Kontaktdurchführungen 210 mit einer Siliziumscheibe 100 verbunden werden soll, wobei jedoch durch relativ niederohmige Strompfade (durch die Kontaktdurchführungen) die erforderlichen Bedingungen für ein zuverlässiges Bonden nicht erreicht werden;
    • 2 ist ein Beispiel der Erfindung und zeigt schematisch im Querschnitt einen Verbund aus einem Glassubstrat 200, das Kontaktdurchführungen aufweist, und einem Substrat 100 mit einem Halbleitermaterial. Diese sind in einer Bond-Vorrichtung zu verbinden, wobei zumindest ein Teil der Abdeckung der Kontaktdurchführungen durch eine Schicht folgt, die auf dem Glassubstrat vorgesehen ist;
    • 3 ist ein weiteres Beispiel der Erfindung und zeigt eine Ansicht eines Verbunds aus einem Glassubstrat mit Kontaktdurchführungen 210, aus einem Elektrodensubstrat und aus einem Substrat mit Halbleitermaterial in einer Bond-Vorrichtung, wobei die Abdeckung der Kontaktdurchführungen durch das Elektrodensubstrat erfolgt.
  • Das zuvor offenbarte Konzept zur Verbindung eines Glassubstrats mit Kontaktdurchführungen und eines Substrats mit Halbleitermaterial auf der Grundlage des anodischen Bond-Verfahrens wird nun weiter mit Verweis auf 2 und 3 ausgeführt, wobei - bei Bedarf - auch auf 1A und 1B verwiesen werden soll, die dem Stand der Technik zugehören.
  • 2 zeigt in schematischer Form eine Querschnittsansicht eines Verbunds aus einem Substrat 100, das beispielsweise ein Substrat mit Halbleitermaterial, z.B. Silizium, darstellt, in welchem nicht gezeigte Bauteilkomponenten in Form von mechanischen und/oder optischen und/oder elektrischen Sensorkomponenten, Transistoren, Widerstände, oder dergleichen aufgebaut sind, wobei in besonders vorteilhaften Ausführungsformen mechanische Sensorkomponenten vorgesehen sind, z.B. in Form von Auslegern, Membranen, oder dergleichen, deren Verformung zur Auswertung entsprechender physikalischer Größen verwendet wird. Wie eingangs erläutert ist, werden dazu häufig entsprechende Aussparungen oder Kavitäten in dem Substrat 100 erzeugt, die in geeigneter Weise abzudecken sind. Beispielsweise kann das Substrat 100 bereits ein derartiges Substrat aufweisen, das auf einer „Rückseite“ 101 vorgesehen ist und das beispielsweise anschließend oder zuvor mit einem Ausgangsmaterial des Substrats 100 in der zuvor mit Verweis auf 1A beschriebenen Technik verbunden wird oder worden ist.
  • Ferner ist es vorteilhaft, wie zuvor erläutert ist, eine Gehäusekomponente auf Scheibenebene vorzusehen, wobei durch ein anodisches Bonden eines Glassubstrats 200 erfolgen kann, in welchem Kontaktdurchführungen 210 ausgebildet sind, die mit einem beliebigen geeigneten leitenden Material gefüllt sind, z.B. mit Silizium, Metall, leitenden Barrierenmaterial/Metall, oder dergleichen.
  • Durch das Verbinden der Substrate 100 und 200 können somit die Gehäusekomponenten und elektrischen Anschlüsse in Form der Kontaktdurchführungen 210, die auf der einen Seite eine Verbindung zu einer zu bondenden Oberfläche 102 des Substrats 100 herstellen und auf der anderen Seite Verbindungsmöglichkeiten zu weiteren peripheren Komponenten schaffen, die ebenfalls auf Scheibenbasis oder nach dem Vereinzeln der entsprechenden Chip-Gebiete in dem Substrat 200 zu kontaktieren sind. Im Gegensatz zu Darstellungen in 1A und 1B sind jedoch die Kontaktdurchführungen 210 des Substrats 200 durch ein geeignetes Material abgedeckt, sodass ein hochohmiger Pfad zwischen den entsprechenden Kontaktdurchführungen 210 und einer Kontaktstelle für das anzulegende Potenzial entsteht. Dieser hochohmige Pfad ist schematisch als 205 dargestellt.
  • In einer Ausführungsvariante ist zumindest ein Teil des hochohmigen Pfads 205 durch eine Restschicht 220 gebildet, die auf dem Substrat 200 über den jeweiligen Kontaktdurchführungen 210 ausgebildet ist. Die Restschicht 220 kann beispielsweise in Form eines bondbaren Glasmaterials vorgesehen sein, das gleiche oder zumindest sehr ähnliche Eigenschaften hat wie das bondbare Glasmaterial des Substrats 200, in welchem die Kontaktdurchführungen 210 eingebettet sind.
  • Beispiele von bondbaren Glasmaterialien sind Borofloat33 von Schott, Pyrex 7740 von Corning oder SD2 von Hoya, welche geringe Leitfähigkeit mit Temperaturschockfestigkeit paaren.
  • In anderen Ausführungsformen kann auch ein anderes Material eingesetzt werden, sofern dies mit den weiteren Gegebenheiten während des auszuführenden anodischen Bond-Verfahrens verträglich ist.
  • In der dargestellten Ausführungsform wird eine Dicke 221 der Restschicht 220 so eingestellt, dass im gesamten Ablauf des anodischen Bond-Verfahrens geeignete Parameterwerte für Druck und Temperatur sowie die anzulegende Spannung ermittelt werden können.
  • Entsprechende Parameter können beispielsweise ermittelt werden, indem der Stromfluss durch den hochohmigen Pfad 205 für entsprechend ausgewählte weitere Prozessparameter (bei konstanter Spannung), z.B. Druck und Temperatur, beobachtet wird, sodass aus dem Verlauf des Stromes, der bei Einsetzen der Ionenwanderung zunimmt und dann mit Zunahme der Weite der Verarmungszone (siehe 1A) als Folge zunehmenden lonenmangels in der Verarmungszone wieder abnimmt, zum einen eine Auswahl geeigneter Parameter in Form von Temperatur und Druck ausgeführt werden kann, wenn Testsubstrate eingesetzt werden. Zum anderen kann die Überwachung des Stroms auch während des eigentlichen Prozesses für Produktsubstrate als eine Endpunktsteuerung des anodischen Prozesses eingerichtet werden. Beispielsweise können für einen geeigneten Stromverlauf, der auf ein erfolgreiches Bonden der oder das Bonden zwischen den Substraten 100 und 200 hinweist, entsprechende Untersuchungen der Grenzflächenschicht zwischen den Substraten 100 und 200 vorgenommen werden. Eine Qualität der entsprechenden Grenzflächenschicht wird ermittelt und zur Auswahl geeigneter Prozessparameter herangezogen.
  • Zur Verbesserung der Gleichmäßigkeit des anfänglichen elektrischen Feldes über das Substrat 200 hinweg wird in Ausführungsformen eine Elektrodenschicht 310 vorgesehen, z.B. in Form von Aluminium, oder dergleichen, die durch eine geeignete Elektrode 4 der Bond-Vorrichtung 1 kontaktiert werden kann. Gleichzeitig kann die Elektrodenschicht 310, die auch einer Potenzialverteilung dient, auch diffusionshemmende Wirkungen aufweisen, beispielsweise für Natrium-Ionen, sodass bei einsetzender Ionenwanderung eine Beeinträchtigung der Bondplatte 3 der Vorrichtung 1 durch Na-Kontamination deutlich reduziert wird. Beispielsweise kann eine Aluminiumschicht mit einer Dicke von mehreren 100nm effizient eingesetzt werden, um eine wirksame Potenzialverteilung und eine diffusionshemmende Wirkung zu erhalten. Die Elektrodenschicht 310 kann dabei bei der Herstellung der Restschicht 220 aufgebracht werden, sodass während der Herstellung des Substrats 200 ein oder mehrere zusätzliche Abscheideschritte ausgeführt werden, um die Elektrodenschicht bzw. Potenzialverteilungsschicht 310 temporär auf dem Substrat 200 aufzubringen.
  • In weiteren vorteilhaften Ausführungsvarianten kann die Kontaktierung mit der Bond-Vorrichtung 1 durch ein Elektrodensubstrat erfolgen, das hier schematisch als 300 bezeichnet ist und aus einem leitenden Material aufgebaut ist und somit als Schnittstelle zwischen der Bondplatte 3 und dem Substrat 200, das die Restschicht 220 enthält, dient. Beispielsweise kann eine unbearbeitete Siliziumscheibe als Elektrodensubstrat 300 dienen, um damit eine thermische, elektrische und mechanische Ankopplung des Substrats 200 an die Bondplatte 3 zu ermöglichen. In dieser Ausführungsvariante wird die Dicke 221 der Schicht 220 so ausgewählt, dass diese ausreichend ist, um den hochohmigen Pfad 205 bereitzustellen, und anstelle oder zusätzlich zu der Elektrodenschicht 310 wird das Elektrodensubstrat 300 in den Verbund mit eingebunden und dient als Kontakt zur Bondplatte 3.
  • In anderen Ausführungsvarianten ist das Elektrodensubstrat 300 so vorgesehen, dass es einen Abschnitt des hochohmigen Pfades 205 bildet, wie durch die gestrichelte Linie schematisch angedeutet ist, sodass die Restschicht 220 zur mechanischen Abdeckung der Kontaktdurchführungen 210 dient und erst im Zusammenwirken mit einem weiteren Material des Elektrodensubstrats 300 den gewünschten hohen Widerstand 205 bereitstellt.
  • Beispielsweise ist in dem Elektrodensubstrat 300 ein bondbares Glasmaterial vorgesehen, das beispielsweise ähnliche oder gleiche Eigenschaften haben kann wie das Glasmaterial des Substrats 200 und/oder der Restschicht 220, auf welchem dann die Elektrodenschicht 310, z.B. z.B. in Form von Aluminium, vorgesehen ist, um den Kontakt zu der Elektrode 4 herzustellen.
  • Die Aufteilung des hochohmigen Pfads 205 in die Restschicht 220 und das Elektrodensubstrat 300 bietet den Vorteil, dass die Restschicht 220 zu einer hohen mechanischen Robustheit der Kontaktdurchführungen 210 beiträgt, aber im weiteren Verlauf der Bearbeitung, d.h. nach dem Verbinden der Substrate 100 und 200, effizient wieder abgetragen werden kann, beispielsweise durch einen einfachen Schleifenvorgang. Andererseits kann das Elektrodensubstrat 300 bei weiteren Bond-Vorgängen erneut benutzt werden, sodass damit insgesamt die Effizienz gesteigert werden kann. Die Restschicht verhindert ein Anbonden.
  • In weiteren Ausführungsvarianten kann das Material des Elektrodensubstrats 300 unter der Elektrodenschicht 310 ein anderes Material sein, das die erforderlichen Eigenschaften im Hinblick auf thermische Belastbarkeit, Spannungsfestigkeit, oder dergleichen zeigt, sodass der hochohmige Pfad 205 bereitgestellt wird, ohne dass eine Tendenz zur Anbindung an die Kontaktdurchführungen 210 besteht, wenn diese ein Material aufweisen, das ansonsten tendenziell eine Verbindung mit Glas eingehen würde, wie dies für Silizium, Aluminium, oder dergleichen der Fall ist.
  • Auch für diese Variante, d.h. die Verwendung des Elektrodensubstrats 300 in Verbindung mit einem isolierenden Material, das für den hochohmigen Pfad 205 sorgt, in Verbindung mit der Elektrodenschicht 310 können geeignete Prozessparameter ausgewählt werden, wie dies zuvor beschrieben ist. Insbesondere kann bei z.B. gleicher Dicke 221 der Restschicht 220 eine entsprechende Anpassung auf Seite des Elektrodensubstrats 300 erfolgen, wobei auch Aspekte der Wiederbenutzbarkeit des Elektrodensubstrats 300 bei der Auswahl geeigneter Prozessparameter und eines geeigneten Aufbaus des Elektrodensubstrats 300 berücksichtigt werden können.
  • Beim Durchführen des anodischen Bond-Vorgangs mittels der Vorrichtung 1 wird somit ein Potenzial über dem Verbund der Substrate 100 und 200 und, falls vorgesehen, des Substrats 300 angelegt, wobei beispielsweise die Elektrodenschicht 310 und das Substrat 100 als geeignete leitfähige Materialien zur Verbindung mit den entsprechenden Elektroden dienen. Dabei kann eine konventionelle Elektrodenanordnung ausgewählt werden, wie sie beispielsweise schematisch in den 1A und 1B gezeigt ist.
  • In der dargestellten Variante erfolgt beispielsweise die Kontaktierung des Verbunds so, dass die Elektrode 4 vorgesehen ist, die an einer geeigneten Stelle einen Kontakt zu der Elektrodenschicht 310 herstellt, dagegen eine Elektrode 5 der Bond-Vorrichtung 1 so angeordnet ist, dass eine Kontaktierung der zu behandelnden Oberfläche 102 möglich ist.
  • Man muss indes nicht den „Center Pin“ 4 verwenden sondern kann auch die gesamte obere Bondplatte 3 als Elektrode verwenden.
  • Z.B. die beiden spannungsführenden Elektroden 4 und 5 (auch benannt als center pin und edge pin) erlauben eine Kontaktierung des Substratverbunds von der gleichen Richtung her, in 2 von oben. Dazu weisen die Bondplatte 3 sowie das Substrat 200 und das Elektrodensubstrat 300, falls vorgesehen, eine geeignete Aussparung 4a oder 5a, z.B. am Rand der scheibenartigen Substrate auf, sodass die Elektrode 5 zuverlässig mit ausreichendem Sicherheitsabstand an den Substraten 300 und 200 vorbeigeführt werden kann. Die Bondplatten 3 und 2 üben in der zuvor beschriebenen Weise einen Druck aus und erwärmen den Verbund auf eine Temperatur, sodass nach dem Anlegen der geeigneten Spannung die entsprechende Ionenwanderung einsetzt, deren Verlauf überwacht werden kann, wie zuvor beschrieben, um das Ende des Bond-Vorgangs an der Grenzflächenschicht zwischen dem Substrat 100 und dem Substrat 200 (siehe auch 1A) zu ermitteln.
  • Es sollte beachtet werden, dass in der dargestellten Anordnung der Bond-Vorrichtung 1 die Elektrode 4 mit dem negativeren Potenzial zu verbinden ist, um die Wanderung der positiven Ionen in Richtung zu der Elektrodenschicht 310 in Gang zu setzen, während das positivere Potenzial mit der Elektrode 5 zu verbinden ist, um damit eine Wanderung von negativen Sauerstoff-Ionen zu initiieren.
  • Nach erfolgtem Bonden der Substrate 200 und 100 entstehen somit Halbleiterbauelemente auf Scheiben-Basis, die entsprechende Komponenten in und/oder auf dem Substrat 100 aufweisen, in Verbindung mit entsprechenden Gehäusekomponenten, die durch das Glasmaterialsubstrat 200 in Verbindung mit den Kontaktdurchführungen 210 gebildet sind. Die entsprechenden Halbleiterbauelemente weisen also eine Grenzflächenschicht auf, z.B. nach der Grenzflächenschicht 204 der 1A, die entsprechende Si-O-Si-Bindungen enthält, wenn Silizium als Halbleitermaterial für das Substrat 100 verwendet ist, womit eine feste Verbindung zu dem Gehäusesubstrat erhalten wird. Das Glasmaterial des Substrats 200 steht in Verbindung mit den Kontaktdurchführungen 210, im Bereich der Oberfläche 102, die zu einer entsprechenden Bauteilkomponente gehört.
  • Nach dem erfolgreichen Verbinden der Substrate 100 und 200 kann der Prozess fortgesetzt werden, indem beispielsweise die Restschicht 220 abgetragen wird, was durch Schleifen, oder dergleichen möglich ist. Auf diese Weise werden die Kontaktdurchführungen 210 freigelegt und können für weitere Prozesse genutzt werden.
  • Wie zuvor erläutert ist, hat eine geringe Dicke 221 der Restschicht 220 in dieser Fertigungsphase den Vorteil, dass die Kontaktdurchführungen 210 mit relativ geringem Aufwand freigelegt werden können, während das Ablösen des Elektrodensubstrats 300 von dem Verbund aus Substrat 100 und 200 in einfacher Weise mechanisch erfolgen kann, da eine Verbindung zwischen den Kontaktdurchführungen 310 und dem Material des Elektrodensubstrats 300 verhindert wird, wie dies zuvor beschrieben ist.
  • 3 zeigt eine schematische Darstellung im Querschnitt, wobei ein Verbund aus dem Substrat 100 und dem Substrat 200 mittels der Bond-Vorrichtung 1 zu verbinden ist. Im Gegensatz zu der in 2 dargestellten Ausführungsform weist das Substrat 200 die Kontaktdurchführungen 210 in einer Form auf, in der diese typischerweise tendenziell eine Verbindung mit Glasmaterial während eines anodischen Bond-Vorgangs eingehen würden. Beispielsweise können die Kontaktdurchführungen im Glassubstrat 200 freigelegt sein, wie dies zuvor in dem konventionellen Verfahren der 1B beschrieben ist. Insbesondere können bereits Kontaktflächen in Form von Aluminiumflächen auf den Kontaktdurchführungen 210 vorgesehen sein, sodass eine spätere Weiterverarbeitung effizienter gestaltet werden kann.
  • Die Abdeckung des Glassubstrats 200 erfolgt in dieser Ausführungsvariante durch das Elektrodensubstrat 300, das ein isolierendes Material, beispielsweise in Form eines bondbaren Glasmaterials aufweist, um den erforderlichen hohen Widerstand 205 zwischen der Elektrodenschicht 310, die mit der Elektrode 4 verbunden ist, und den jeweiligen Kontaktdurchführungen 210 zu erzeugen. Das isolierende Material des Elektrodensubstrats 300 wird so ausgewählt, dass der hochohmige Pfad 205 für einen gegebenen Satz an Parametern bezüglich Spannung, Druck und Temperatur erhalten wird, wie zuvor erläutert.
  • Für den Fall, das gar kein leitfähiger Pfad im Elektrodenwafer vorliegt, kann eine kapazitive Kopplung eingebaut sein. Das Elektrodensubstrat (der Elektrodenwafer; 300) ist nicht leitfähig und das elektrische Feld zum anodischen Bonden entsteht mit der kapazitiven Kopplung.
  • Bei Verwendung eines bondbaren Glasmaterials für das Elektrodensubstrat 300 besteht jedoch, wie zuvor erläutert ist, die Gefahr einer Verbindung des Glasmaterials mit dem Material der Kontaktdurchführungen 210, insbesondere wenn diese mit einer Aluminium-Anschlussfläche versehen sind. Es kann zum Anbonden mit der Durchkontaktierung oder mit Pads auf der Durchkontaktierung kommen.
  • Zur Verhinderung der ungewünschten Anbindung ist in dem Elektrodensubstrat 300 eine Barrierenschicht 320 vorgesehen, die so ausgelegt ist, dass zumindest die Diffusion von Sauerstoff-Ionen unterbunden wird, sodass keine oder zumindest keine nennenswerte Anbindung des Sauerstoffs an das Material der Kontaktdurchführungen 210 erfolgt. Die Barrierenschicht 320 kann in Form eines beliebigen Materials aufgebracht werden, das die Hochohmigkeit des Pfads 205 nicht beeinträchtigt aber dennoch einen gewünschten Stromfluss und die gewünscht hemmende Wirkung auf die Sauerstoffdiffusion ausübt.
  • Beispielsweise ist Siliziumnitrid ein Material, das mit einer Dicke von einigen 100 nm bis einigen um geeignet ist, die Diffusion von Sauerstoff zumindest zu hemmen, gleichzeitig aber eine Diffusion der positiven Natrium-Ionen in ausreichendem Maße zuzulassen, um damit die Bedingungen an der Grenzflächenschicht zwischen den Substraten 100 und 200 zu schaffen, wie dies zuvor erläutert ist.
  • Das Siliziumnitrid soll „eigentlich“ nur die Diffusion von Sauerstoff verhindern. In der Praxis nimmt es auch die Natriumionen (Natriumausscheidungen) auf, dies beeinträchtigt jedoch den eigentlichen Bondvorgang nicht relevant. Ob die Na+ Ionen durch die Barrierenschicht auf dem Elektrodenwafer aufgehalten werden oder durch-diffundieren können lässt den eigentlichen Bondvorgang unberührt. Der Bond-Prozess kann dann in gleicher Weise ausgeführt werden, wie dies auch zuvor beschrieben ist.
  • In den beiden Ausführungsvarianten der 2 und 3 kann erreicht werden, dass eine übermäßige Natrium-Kontamination des Glassubstrats 200 an seiner Oberseite verhindert wird, indem beispielsweise die Diffusion in die Restschicht 220 hinein erfolgt und gegebenenfalls, wenn vorgesehen, in das Material des Elektrodensubstrats 300, sodass nach dem Entfernen der Restschicht 220 eine entsprechende gewünschte hohe Natriumkonzentration im Glasmaterial des Substrats 200 vermieden wird. Andererseits kann die Diffusion von Natriumionen in die Bondplatte 3 durch die Schicht 310 wirksam unterdrückt werden, sodass eine längere Zuverlässigkeit und Konstanz der Eigenschaften der Bondplatte 3 erreichbar sind.
  • Gleiches gilt für die Ausführungsvariante der 3, in der beispielsweise die Natriumionen in das Elektrodensubstrat 300 diffundieren und dort ihre weitere Diffusion in die Bondplatte 3 durch die Schicht 310 behindert wird. Die mögliche Anreicherung von Natrium in dem Material des Elektrodensubstrats 300 kann beispielsweise generell von vornherein beim Aufbau des Substrats berücksichtigt werden, z.B. in Form der Schichtdicke des Glasmaterials, oder dergleichen, sodass auch für das Elektrodensubstrat 300 die Rate der Wiederbenutzung entsprechend hoch sein kann.
  • Jeweilige Glassubstrate 200 können hergestellt werden, beispielsweise durch Ätzen von Siliziumsubstraten so, dass Säulen stehen bleiben, die den Kontaktdurchführungen entsprechen. An diese geätzte Oberfläche wird durch anodisches Bonden ein Glassubstrat angehaftet, wie dies beispielsweise in Verbindung mit 1A beschrieben ist, sodass das Glassubstrat an Säulen des Siliziumsubstrats anhaftet. Anschließen kann das Glas entsprechend thermisch behandelt werden, sodass es in einem fließartigen Verhalten die Zwischenräume der Siliziumsäulen ausfüllt, wodurch die Säulen und damit die Durchführungen von dem Glasmaterial zuverlässig umschlossen sind. Bei der Einebnung des zuvor fließartig verformten Glasmaterials und einer Entfernung von überschüssigem Material kann dabei eine Bearbeitung so erfolgen, dass eine gewünschte Restschicht, z.B. die Schicht 220, beibehalten wird, welche die Anforderungen an den hochohmigen Pfad 205 erfüllt, wie dies zuvor beschrieben ist. Bei Bedarf kann die Schicht 310 durch bekannte Verfahren aufgebracht werden kann. In anderen Varianten werden die Eigenschaften der Restschicht 220 ergänzt durch das zusätzliche Elektrodensubstrat 300, wie dies zuvor in Verbindung mit 2 beschrieben ist.
  • Für die Erzeugung der Restschicht 220 können gängige Verfahren angewendet werden, so dass beim Einebnen des Glasmaterials nach dem Auffüllen und Umschließen der formenden Siliziumsäulen die gewünschte Restschicht zurückbleibt, sodass kein wesentlicher zusätzlicher Aufwand entsteht.
  • Bei dem mit 2 beschriebenen Verfahren kann das Glassubstrat in konventioneller Weise hergestellt werden, ohne dass dabei weitere Prozessschritte erforderlich sind.
  • Andererseits kann das Elektrodensubstrat 300 der 3 in einfacher Weise durch bekannte Abscheideprozesse hergestellt werden, sodass aufgrund der Wiederverwendbarkeit des Elektrodensubstrats 300 die Auswirkungen auf die gesamte Prozesssequenz gering sind. Insgesamt zeigt der anodische Bond-Prozess zur Anbindung des Glassubstrats mit den Kontaktdurchführungen eine hohe Robustheit und ist damit für den Massenprozess effektiv einsetzbar.
  • Ein robuster Ansatz zum anodischen Bonden von Substraten mit Kontaktdurchführungen (oder Pads auf den Kontaktdurchführungen) wird vorgeschlagen, die aus bondbaren Materialien, z.B. Silizium, Aluminium, oder dergleichen aufgebaut sein können. Durch die zuverlässige anodische Verbindung des Glasmaterials, das die Kontaktdurchführungen aufweist, können Halbleiterbauelemente mit Gehäusekomponenten durch einen robusten anodischen Bond-Prozess auf Scheibenebene versehen werden, sodass eine sehr feste Bondverbindung, eine hohe Dichtigkeit und ein hohes Maß an Parallelität der verbundenen Substrate zueinander gewährleistet ist, wobei die Temperaturbelastung während des Bond-Prozesses CMOS-kompatibel ist, sodass keine Einschränkungen bei der Herstellung von CMOS-Komponenten auf dem Halbleitersubstrat erforderlich sind. Somit können die Eigenschaften von Glasmaterial als passivierendes Gehäusematerial auch in Verbindung mit Kontaktdurchführungen auf der Grundlage eines robusten Bond-Verfahrens ausgenutzt werden, so die Transparenz der Glasgehäusekomponenten bei einer optischen Prüfung der Bauelemente nach Anbringen der Gehäusekomponenten, sowie die gute Eignung für Hochfrequenzanwendungen, aufgrund der dielektrischen Eigenschaften des Glasmaterials.
  • 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
    • US 2003224559 A1 [0023]
    • US 2017232474 A1 [0024]
    • EP 280905 A2 [0025]
    • DE 10129821 A1 [0026]

Claims (26)

  1. Halbleiterbauelement mit einem Silizium enthaltenden ersten Substrat (100) und mit - einer bondbare Passivierung (200) aus einem bondbarem Material, insbesondere einem Glaswerkstoff; - zumindest einer Kontaktdurchführung (210), die durch die Passivierung verläuft und einen Bereich des ersten Substrats (100) kontaktiert; - einer durch ein anodisches Bonden erzeugten Grenzflächenschicht (204) zwischen dem Silizium enthaltenden Substrat und der bondbaren Passivierung (200), wobei in der Grenzflächenschicht Silizium-Sauerstoff-Silizium-Verbindungen ausgebildet sind, um eine Haftung zwischen der Passivierung (200) und dem Substrat (100) zu erbringen.
  2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei das bondbare Material der Passivierung ein Glaswerkstoff ist.
  3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2, wobei das bondbare Passivierungsmaterial (200) ein alkalihaltiges Glasmaterial mit einem angepassten thermischen Ausdehnungskoeffizienten ist, oder ein Glasmaterial oder ein glasähnliches Material ist.
  4. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, 2 oder 3, hergestellt mit einem Verfahren nach einem der erteilten Ansprüche 1 bis 36 des Prioritätspatents, auf die Bezug genommen wird.
  5. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine obere Elektrode (3) oder ein Elektrodenwafer (300) vorgesehen ist, in dem sich Aussparungen befinden, wobei die Aussparungen über den Durchkontaktierungen (210) der Passivierung (200) angeordnet sind.
  6. Halbleiterbauelement nach Anspruch 5, wobei die obere Elektrode (3) oder der Elektrodenwafer (300) die Durchkontaktierungen (210) nicht berühren, so dass kein Kurzschluss - zur Ermöglichung eines Bondvorgangs - entsteht.
  7. Halbleiterbauelement nach Anspruch 6, wobei eine Kontaktierung des Halbleiterwafers (100) hergestellt wird, - entweder über eine untere Bodenplatte (2) erfolgt; - oder mit einem Edge-Pin (5) über diesen aufnehmende Aussparungen in dem Elektrodenwafer (300) und der Passivierung (200).
  8. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der untere Halbleiterwafer (100) durch die untere Bodenplatte (2) oder den Edge-Pin (5) kontaktierbar ist, insbesondere wenn der Edge Pin (5) durch eine Aussparung in einem Elektrodenwafer (300) greift.
  9. Halbleiterbauelement nach Anspruch 8, wobei die Kontaktierung erfolgt, wenn der Edge Pin (5) durch die Aussparung in dem Elektrodenwafer (300) greift.
  10. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei ein Elektrodenwafer (300) vorgesehen ist, der isolierende Umzäunungen aufweist, um Potenziale für die Kontaktierung der Passivierung (200) und die Kontaktierung des unteren Halbleiterwafers (100) über die Durchkontaktierung (210) zu trennen.
  11. Halbleiterbauelement nach Anspruch 10, wobei die Umzäunungen mit einem Glas-Silizium-Komposit-Wafer mit hochohmigem Glas realisiert sind.
  12. Halbleiterbauelement nach Anspruch 11, wobei die elektrische Kontaktierung des Elektrodenwafers durch eine strukturierte Metallschicht auf der Wafer-Rückseite erfolgt.
  13. Halbleiterbauelement nach Anspruch 12, wobei die elektrische Kontaktierung des Elektrodenwafers durch die strukturierte Metallschicht auf der Wafer-Rückseite erfolgt und zur Vermeidung eines Stromflusses von anderen Abschnitten des Wafers mit einer strukturierten elektrischen Isolationsschicht oder einer hochohmigen Sperrschicht getrennt ist.
  14. Halbleiterbauelement nach Anspruch 13, wobei die Vermeidung eines Stromflusses eine Vermeidung eines Kurzschlusses ist.
  15. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei eine Metallschicht auf der Passivierung (200) so strukturiert ist, dass sich an Stellen der Kontaktdurchführung(en) (210) kein Metall befindet.
  16. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die strukturierte Metallschicht auf der als Glassubstrat ausgebildeten Passivierung (200) liegt.
  17. Halbleiterbauelement nach Anspruch 15 oder 16, wobei die Metallschicht durch einen Center-Pin kontaktierbar ist und das erste Substrats (100) über die untere Bodenplatte (2) oder über eine Aussparung in der Passivierung (200) von dem Edge-Pin (5) kontaktierbar ist.
  18. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei folgende Schritte vorgesehen sind - einem mechanisch-in-Kontakt-Bringen eines ersten Substrats (100), das ein Halbleitermaterial aufweist, mit einem zweiten Substrat (200), das ein bondbares Passivierungsmaterial und Kontaktdurchführungen (210) aufweist, welche Kontaktdurchführungen sich durch das bondbare Passivierungsmaterial erstrecken; - einem Abdecken der Kontaktdurchführungen (210) auf der von dem ersten Substrat (100) abgewandten Seite mit einem zumindest hochohmigen Material (220,300); - einem Anlegen eines elektrischen Potentials zwischen dem zumindest hochohmigen Material und dem ersten Substrat; - wobei das Potential eine ausreichende Höhe aufweist, die funktionell ausreichend ist, einen Bondvorgang zwischen dem bondbaren Passivierungsmaterial des zweiten Substrats und dem Halbleitermaterial des ersten Substrats in Gang zu setzen.
  19. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei folgende Schritte vorgesehen sind - Bereitstellen eines ersten Substrats (100), welches ein Halbleitermaterial aufweist; - Bereitstellen eines zweiten Substrats (200), das ein bondbares Passivierungsmaterial, und Kontaktdurchführungen (210) aufweist; - einem in Kontakt bringen des ersten Substrats und des zweiten Substrats (100,200); - einem Vorsehen einer Widerstandsschicht (300,220) auf dem zweiten Substrat (200); und einem Anlegen eines Potenzials zwischen der Widerstandsschicht und dem ersten Substrat.
  20. Anordnung zur Kontaktierung eines Halbleiterbauelement mit einem Silizium enthaltenden ersten Substrat (100) und mit einer bondbare Passivierung (200) aus einem bondbarem Glaswerkstoff, die Anordnung mit - zumindest einer Kontaktdurchführung (210), die durch die Passivierung verläuft um einen Bereich des ersten Substrats (100) zu kontaktieren; - einer durch ein anodisches Bonden erzeugten Grenzflächenschicht (204) zwischen dem Silizium enthaltenden Substrat und der bondbaren Passivierung (200), wobei in der Grenzflächenschicht Silizium-Sauerstoff-Silizium-Verbindungen ausgebildet sind, um eine Haftung zwischen der Passivierung (200) und dem Substrat (100) zu erbringen.
  21. Anordnung nach Anspruch 20, wobei eine obere Elektrode (3) oder ein Elektrodenwafer (300) vorgesehen ist, in dem sich Aussparungen befinden, wobei die Aussparungen über den Durchkontaktierungen (210) der Passivierung (200) angeordnet sind.
  22. Anordnung nach Anspruch 20 oder 21, wobei die obere Elektrode (3) oder der Elektrodenwafer (300) die Durchkontaktierungen (210) nicht berühren, so dass kein Kurzschluss - zur Ermöglichung eines Bondvorgangs - entsteht.
  23. Anordnung nach Anspruch 20, 21 oder 22, wobei zur Kontaktierung - eine untere Bodenplatte (2) vorgesehen ist; - oder ein Edge-Pin (5) vorgesehen ist, über diesen aufnehmende Aussparungen in dem Elektrodenwafer (300) und der Passivierung (200), um eine Kontaktierung des Halbleiterwafers (100) hergestellt wird
  24. Anordnung nach einem der Ansprüche 20 ff, wobei sie so ausgebildet ist, dass der untere Halbleiterwafer (100) durch die untere Bodenplatte (2) oder den Edge-Pin (5) kontaktierbar ist, wenn der Edge Pin (5) durch eine Aussparung in einem oder dem Elektrodenwafer (300) greift.
  25. Anordnung nach einem der Ansprüche 20 ff, wobei eine Metallschicht auf der Passivierung (200) durch einen Center-Pin kontaktierbar ist und das erste Substrats (100) über die untere Bodenplatte (2) oder über eine Aussparung in der Passivierung (200) von dem Edge-Pin (5) kontaktierbar ist.
  26. Anordnung nach Anspruch 25, wobei die Metallschicht so strukturiert ist, dass sich an Stellen der Kontaktdurchführung(en) (210) kein Metall befindet.
DE102019127649.7A 2018-10-14 2019-10-14 Halbleiterbauelement und Anordnung zur Kontaktierung des Halbleiterbauelements beim anodischen Bonden eines Glassubstrats mit Kontaktdurchführungen an ein Siliziumsubstrat Pending DE102019127649A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018125378.8 2018-10-14
DE102018125378.8A DE102018125378B3 (de) 2018-10-14 2018-10-14 Anodisches Bonden eines Glassubstrats mit Kontaktdurchführungen an ein Siliziumsubstrat

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102019127649A1 true DE102019127649A1 (de) 2020-04-16

Family

ID=68276660

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102018125378.8A Active DE102018125378B3 (de) 2018-10-14 2018-10-14 Anodisches Bonden eines Glassubstrats mit Kontaktdurchführungen an ein Siliziumsubstrat
DE102019127649.7A Pending DE102019127649A1 (de) 2018-10-14 2019-10-14 Halbleiterbauelement und Anordnung zur Kontaktierung des Halbleiterbauelements beim anodischen Bonden eines Glassubstrats mit Kontaktdurchführungen an ein Siliziumsubstrat

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102018125378.8A Active DE102018125378B3 (de) 2018-10-14 2018-10-14 Anodisches Bonden eines Glassubstrats mit Kontaktdurchführungen an ein Siliziumsubstrat

Country Status (2)

Country Link
US (3) US11398452B2 (de)
DE (2) DE102018125378B3 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022205829A1 (de) 2022-06-08 2023-12-14 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Herstellungsverfahren für eine mikromechanische Sensorvorrichtung und entsprechende mikromechanische Sensorvorrichtung

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0810170B2 (ja) * 1987-03-06 1996-01-31 株式会社日立製作所 半導体絶対圧力センサの製造方法
DE10129821C2 (de) * 2001-06-13 2003-06-18 X Fab Semiconductor Foundries Verfahren zum Passivieren anodischer Bondgebiete, die über elektrisch aktiven Strukturen von mikroelektromechanischen Systemen angeordnet sind (Microelectromechnical System: MEMS)
US6759309B2 (en) * 2002-05-28 2004-07-06 Applied Materials, Inc. Micromachined structures including glass vias with internal conductive layers anodically bonded to silicon-containing substrates
US7361593B2 (en) * 2002-12-17 2008-04-22 Finisar Corporation Methods of forming vias in multilayer substrates
US10427188B2 (en) * 2015-07-30 2019-10-01 North Carolina State University Anodically bonded vacuum-sealed capacitive micromachined ultrasonic transducer (CMUT)

Also Published As

Publication number Publication date
US20200258863A1 (en) 2020-08-13
US11398452B2 (en) 2022-07-26
US20200118967A1 (en) 2020-04-16
DE102018125378B3 (de) 2019-11-07
US20200258862A1 (en) 2020-08-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102005015584B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen Bauteils
EP2170763B1 (de) Verfahren zur herstellung von leiterbahnbrücken und bauteil mit leitfähiger schicht
DE60032199T2 (de) Verpackung auf Waferebene unter Verwendung einer Mikrokappe mit Vias
EP1836123A1 (de) Verfahren zum erzeugen eines vorgegebenen innendrucks in einem hohlraum eines halbleiterbauelements
WO2009121196A1 (de) Verbundobjekt und verfahren zu dessen herstellung
EP0941460B1 (de) Verfahren zur herstellung von mikromechanischen sensoren
DE10222964A1 (de) Verfahren zur Gehäusebildung bei elektronischen Bauteilen sowie so hermetisch verkapselte elektronische Bauteile
DE102007030284A1 (de) Verfahren zum Verpacken von Halbleiter-Bauelementen und verfahrensgemäß hergestellten Erzeugnis
DE102018125378B3 (de) Anodisches Bonden eines Glassubstrats mit Kontaktdurchführungen an ein Siliziumsubstrat
DE4006108A1 (de) Verfahren zum aufbau von mikromechanischen bauelementen in dickschichttechnik
DE102014216746B4 (de) Wafer-level-package eines mems-sensors und verfahren zum herstellen desselben
DE10350460B4 (de) Verfahren zur Herstellung von mikromechanische und/ oder mikroelektronische Strukturen aufweisenden Halbleiterbauelementen, die durch das feste Verbinden von mindestens zwei Halbleiterscheiben entstehen, und entsprechende Anordnung
DE102010004690A1 (de) Halbleiterbauelement mit Fensteröffnung als Schnittstelle zur Umgebung-Ankopplung
DE19710375C2 (de) Verfahren zum Herstellen von räumlich strukturierten Bauteilen
DE19931773C1 (de) Mikromechanisches Bauelement mit Kontaktdurchführungen, sowie Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen Bauelements
DE112013004855T5 (de) Kapazitiver Drucksensor und Verfahren
WO2022117708A1 (de) Trägeranordnung, verfahren für dessen herstellung und optoelektronisches halbleiterbauteil
DE10231730A1 (de) Mikrostrukturbauelement und Verfahren zu dessen Herstellung
DE10129821C2 (de) Verfahren zum Passivieren anodischer Bondgebiete, die über elektrisch aktiven Strukturen von mikroelektromechanischen Systemen angeordnet sind (Microelectromechnical System: MEMS)
DE19800715A1 (de) Elektrisches Halbleiterelement sowie Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterelementes
EP3110748B1 (de) Verfahren zur herstellung eines bauteils und bauteil
DE102022212184A1 (de) Mikromechanische Vorrichtung mit Kaverne und elektrisch isolierender Stützstruktur und Verfahren zur Herstellung
DE102007060785B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines (Vielfach-) Bauelements auf Basis ultraplanarer Metallstrukturen
DE102018111200A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines wenigstens teilweise gehäusten Halbleiterwafers
DE102015217030A1 (de) Mikromechanische Drucksensorvorrichtung und entsprechendes Herstellungsverfahren

Legal Events

Date Code Title Description
R082 Change of representative

Representative=s name: LEONHARD, REIMUND, DIPL.-ING., DE