DE102020211360A1

DE102020211360A1 - Verfahren zum Bereitstellen eines Schichtelementes in einer Schichtanordnung

Info

Publication number: DE102020211360A1
Application number: DE102020211360.2A
Authority: DE
Inventors: Heiko Stahl; Heribert Weber
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-09-10
Filing date: 2020-09-10
Publication date: 2022-03-10

Abstract

Verfahren zum Bereitstellen eines Schichtelements in einer Schichtanordnung, wobei die Schichtanordnung wenigstens eine Halbleiterschicht aufweist, wobei eine Vorderseite der Schichtanordnung über eine Verbindungsschicht mit einer Vorderseite einer Trägerplatte verbunden wird, wobei anschließend mithilfe eines Ätzverfahrens in eine Rückseite der Schichtanordnung ein Graben eingebracht wird, wobei der Graben bis zur Vorderseite der Schichtanordnung geätzt wird, wobei der Graben das Schichtelement bis auf wenigstens einen Verbindungssteg oder vollständig umlaufend von der Schichtanordnung trennt.

Description

Stand der Technik
Bei der Herstellung von Halbleiterbauteilen werden üblicherweise viele Halbleiterbauteile gleichzeitig auf einem Wafer prozessiert und anschließend in einzelne Halbleiterbauteile vereinzelt. Das Vereinzeln der Halbleiterbauteile erfolgt z.B. durch Sägen oder Stealth-Dicing. Hierbei wird der Wafer in rechteckige Halbleiterbauteile zerteilt. Die bisherigen Verfahren sind auf rechteckige Geometrien der Halbleiterbauteile beschränkt, sodass komplex geformte Halbleiterbauteile nicht vereinzelt werden können.
Offenbarung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem auch Bauteile mit komplexeren Formen einfach, kostengünstig und mit hoher Strukturgenauigkeit hergestellt werden können.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch den unabhängigen Patentanspruch gelöst. Es wird ein Verfahren zum Bereitstellen von wenigstens einem Schichtelement in einer Schichtanordnung vorgeschlagen, wobei die Schichtanordnung wenigstens eine Halbleiterschicht aufweist. Beispielsweise kann die Schichtanordnung als Halbleiterwafer ausgebildet sein. Die Schichtanordnung wird mit einer Vorderseite in einem vorgegebenen Befestigungsbereich über eine Verbindungsschicht mit einer Vorderseite einer Trägerplatte verbunden. Mit Hilfe eines Ätzverfahrens wird wenigstens ein Graben in die Rückseite der Schichtanordnung geätzt. Der Graben erstreckt sich bis zur Vorderseite der Schichtanordnung. Der Graben trennt das Schichtelement bis auf wenigstens einen Verbindungssteg oder vollständig umlaufend von der umgebenden Schichtanordnung. Der wenigstens eine Verbindungssteg kann in einer Schichtebene der Schichtanordnung angrenzend an die Vorderseite der Schichtebene ausgebildet sein. In einer Ausführung kann anschließend eine Abdeckung kraft- und/oder formschlüssig mit der Schichtanordnung verbunden werden, wobei die Abdeckung das Schichtelement kraft- und/oder formschlüssig in der Schichtanordnung festhält. Der mindestens eine Graben kann als Trenchgraben ausgebildet sein, der mithilfe eines Trenchätzverfahrens geätzt wird.
Auf diese Weise wird ein einfaches Verfahren bereitgestellt, mit dem Schichtelemente unterschiedlicher Größe und Geometrie mithilfe eines Ätzverfahrens in einer Schichtanordnung hergestellt werden können. Die Schichtelemente stellen Bauteile dar. Durch das Verfahren kann zudem das Schichtelement in der umgebenden Schichtanordnung belassen und sicher transportiert werden. In einer Ausführung kann eine kraft- und/oder formschlüssig mit der Schichtanordnung verbundene Abdeckung zur Sicherung und/oder Fixierung der Position des mindestens einen Schichtelements innerhalb der umgebenden Schichtanordnung verwendet werden.
Weiterhin kann die Sicherung der Position des Schichtelementes dadurch verbessert werden, dass wenigstens ein Verbindungssteg zwischen dem Schichtelement und der umgebenden Schichtanordnung beim Ätzen des Grabens bestehen bleiben. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Gefahr einer Beschädigung des Schichtelementes beim Transport der Schichtanordnung reduziert, insbesondere vermieden wird. Zudem wird die Position des Schichtelementes präzise, trotz der nahezu vollständigen Freistellung gegenüber der umgebenden Schichtanordnung, beibehalten. Dadurch kann die Abdeckung präzise auf das Schichtelement aufgelegt werden.
Die Schichtanordnung kann beispielsweise eine Halbleiterschicht, insbesondere aus Silizium aufweisen. Beispielsweise kann die Schichtanordnung in Form eines Wafers, insbesondere eines Halbleiterwafers ausgebildet sein. Neben der Halbleiterschicht kann die Schichtanordnung auch zusätzliche Schichten aufweisen.
Der Verbindungssteg zwischen dem Schichtelement und der umgebenden Schichtanordnung stellt eine Art Sollbruchstelle dar, die bei einem späteren Entnehmen des Schichtelementes aus der Schichtanordnung aufgetrennt wird. Der Verbindungssteg weist bevorzugt eine gegenüber der Schichtdicke des Schichtelementes deutlich reduzierte Dicke auf, die beispielsweise kleiner 50% oder kleiner 30% oder kleiner 10% der Dicke der Schichtanordnung ist. Zudem ist der Querschnitt des Verbindungssteges bevorzugt in jeder Richtung beispielsweise kleiner 50% oder kleiner 30% oder kleiner 10% der Dicke der Schichtanordnung. Auf diese Weise wird eine leicht aufzubrechende Sollbruchstelle realisiert. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können der mindestens eine Verbindungssteg verschiedene Längen und/oder Formen aufweisen.
In einer Ausführungsform ist zwischen der Schichtanordnung und der Trägerplatte eine Zwischenschicht ausgebildet, die vorzugsweise mit der Vorderseite der Trägerplatte verbunden ist und die zur Auflage der Schichtanordnung auf der Trägerplatte dient. Auf diese Weise wird die Schichtanordnung mechanisch auf der Zwischenschicht abgestützt und stabilisiert. Somit wird ein Durchbiegen der Schichtanordnung vermieden. Die Zwischenschicht kann beispielsweise aus Siliziumdioxid gebildet sein. Zudem kann auch zumindest teilweise die Verbindungsschicht auf der Zwischenschicht ausgebildet sein.
In einer weiteren Ausführungsform ist zwischen der Schichtanordnung und der Trägerplatte eine Zwischenschicht ausgebildet, die vorzugsweise mit der Vorderseite der Trägerplatte verbunden ist und die als Ätzstoppschicht für den Ätzvorgang des mindestens einen, die Schichtanordnung durchdringenden, Grabens dient. Auf diese Weise kann vermieden werden, dass der Graben in die Trägerplatte eingeätzt wird. Somit kann die Trägerplatte nach Entfernen der Schichtanordnung und des Schichtelementes wiederverwendet werden. Die Zwischenschicht kann ebenfalls als Ätzstoppschicht und/oder für eine Auflage der Schichtanordnung dienen.
In einer Ausführungsform ist die Verbindungsschicht zwischen der Schichtanordnung und der Trägerplatte in einer Ausnehmung der Schichtanordnung und/oder in einer Ausnehmung des Trägers angeordnet. Auf diese Weise ist es möglich, den Abstand zwischen der Schichtanordnung und der Trägerplatte besonders klein auszugestalten, um auch bei einer dünnen Zwischenschicht ein Aufliegen der Schichtanordnung auf der Zwischenschicht zu ermöglichen.
In einer Ausführungsform ist die Abdeckung in Form eines Deckels mit wenigstens einem Federelement ausgebildet, wobei das wenigstens eine Federelement am Schichtelement anliegt und das Schichtelement in Richtung auf die Trägerplatte vorspannt. Auf diese Weise wird eine einfache und sichere Befestigung des Schichtelementes innerhalb der umgebenden Schichtanordnung erreicht. Anstelle eines Federelementes kann auch ein Gelkissen, ein Luftkissen oder eine elastische Schicht als Niederhalter am Deckel ausgebildet sein. Der Deckel kann beispielsweise aus Kunststoff oder auch aus anderen Materialien bestehen. Zudem kann der Deckel mehrteilig ausgeführt sein und/oder aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Weiterhin kann der Deckel mithilfe einer Klemmverbindung an der Schichtanordnung befestigt sein.
Die Verbindungsschicht zwischen der Abdeckung und der Schichtanordnung kann aus einer lötfähigen Schicht, einer Kleberschicht, Sealglas-Schicht, oder einer eutektischen Verbindungsschicht, wie z.B. Aluminium-Germanium gebildet sein. Der Deckel kann auch mehrschichtig ausgebildet sein. Zudem kann der Deckel als strukturierter Wafer, insbesondere aus Teflon ausgebildet sein. Zudem kann der Deckel verschieden weiche Materialien aufweisen, um die Befestigung an der Schichtanordnung zu gewährleisten und gleichzeitig ein beschädigungsfreies Halten und Sichern des Schichtelementes in einer definierten Position zu ermöglichen. Somit kann das Federelement aus einem weicheren Material als der Rest des Deckels gebildet sein.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Abdeckung in Form einer Klebefolie ausgebildet, wobei die Klebefolie auf einer Rückseite der Schichtanordnung und auf einer Rückseite des Schichtelementes befestigt ist. Als Klebefolie kann beispielsweise ein Blue Tape oder auch andere Klebefolien verwendet werden, wie sie im Bereich der Halbleitertechnik beim Schleifen oder Sägen von Wafern üblich sind.
Durch die Abdeckung des Schichtelementes werden zum einen ein mechanischer Schutz und zum anderen ein Schutz gegen Verschmutzung ermöglicht. Somit kann das Schichtelement innerhalb der umgebenden Schichtanordnung transportiert werden, ohne dass das Schichtelement oder der Graben verschmutzt werden.
Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann die Schichtanordnung auf der Vorderseite und/oder auf der Rückseite eine Schutzschicht aufweisen.
In einer Ausführungsform weist die Zwischenschicht an einer Vorderseite, an der das Schichtelement anliegt, wenigstens eine Ausnehmung auf. Auf diese Weise wird die Auflagefläche des Schichtelementes auf der Zwischenschicht reduziert. Auf diese Weise kann die Gefahr des Festklebens des Schichtelementes an der Zwischenschicht reduziert werden. Beispielsweise weist die Zwischenschicht eine Vielzahl von Ausnehmungen auf, sodass zwar noch eine flächige Auflage des Schichtelements auf der Zwischenschicht gegeben ist, jedoch die Auflagefläche beispielsweise auf 10% - 50 % reduziert ist. Anstelle einer Vielzahl von Ausnehmungen, die auch miteinander verbunden sein können, kann die Zwischenschicht auch wenigstens eine große Ausnehmung aufweisen, um die Auflagefläche zwischen der Zwischenschicht und dem Schichtelement zu reduzieren. Die Ausnehmungen können sich teilweise in der Zwischenschicht und/oder durch die Zwischenschicht hindurch bis in die Trägerplatte erstrecken.
In einer weiteren Ausführungsform ist die wenigstens eine Ausnehmung über einen Kanal mit dem Umgebungsdruck verbunden. Durch die Verbindung der Ausnehmung mit dem Umgebungsdruck wird die Ausbildung eines Unterdruckes vermieden, der ein Festkleben oder Anhaften des Schichtelementes an der Zwischenschicht begünstigen könnte. Beispielsweise kann die Ausnehmung mit dem Graben und/oder einer Außenseite der Trägerplatte verbunden sein.
In einer weiteren Ausführungsform wird der Verbindungssteg zwischen dem Schichtelement und der umgebenden Schichtanordnung durch wenigstens eine weitere Schicht zumindest teilweise ausgebildet, die auf der Vorderseite der Schichtanordnung aufgebracht ist und mit der Schichtanordnung verbunden ist. Beispielsweise kann die weitere Schicht aus einem Material bestehen, das in einem Ätzverfahren zur Erstellung von Gräben eine deutlich geringere Ätzrate, d.h. wenigstens eine um 20% geringere Ätzrate als das Material der Schichtanordnung aufweist. Somit kann der Verbindungssteg einfach und sicher mit einer gewünschten Form und/oder mit einem gewünschten Querschnitt mit Hilfe des Ätzverfahrens für den Graben hergestellt werden.
In einer weiteren Ausführungsform wird zuerst eine Ausnehmung in die Vorderseite der Schichtanordnung eingebracht. Die Ausnehmung dient zur einfachen Ausbildung des Verbindungssteges mit Hilfe des Ätzverfahrens für den Graben, ausgehend von der Rückseite der Schichtanordnung.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Schichtanordnung wenigstens eine vorprozessierte mechanische und/oder elektrische Struktur auf, wobei der Graben in der Weise in die Schichtanordnung eingebracht wird, dass das Schichtelement die vorprozessierte mechanische und/oder elektrische Struktur beinhaltet. Die mechanische und/oder elektrische Struktur kann z.B. in einer Ausnehmung, einer Membran, einer Struktur eines Drucksensors eines elektrischen Widerstandes, eines Piezo-Widerstandes, einer elektrischen und/oder elektronischen Schaltung bis hin zu einer integrierten Schaltung und/ oder einem vollständig strukturierten Drucksensor und/oder einem Inertialsensor bestehen. Weiter können bei der Herstellung des Grabens auch Ausnehmungen innerhalb des Schichtelements erzeugt werden, die das Schichtelement vollständig durchdringen können.
In einer weiteren Ausführungsform kann auf die Vorderseite und/oder auf die Rückseite der Schichtanordnung eine weitere Schicht als Verspannungsschicht aufgebracht werden. Die Verspannungsschicht ist in der Weise ausgebildet, dass das Schichtelement und/oder wenigstens ein Bereich des Schichtelements nach dem vollständigen Lösen von der umgebenden Schichtanordnung eine gewünschte gebogene Form aufweist. Somit kann das Schichtelement nicht nur in zwei Dimensionen durch den Graben, sondern auch in der dritten Dimension senkrecht zur Ebene der Schichtanordnung mit Hilfe eines einfachen Verfahrens geformt werden. Beispielsweise kann auf diese Weise ein gewölbtes Bauteil, insbesondere ein gewölbtes Federelement auf einfache Weise hergestellt werden.
Im Folgenden werden anhand von vereinfachten, schematischen Darstellungen bevorzugte Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierbei zeigen:

1 eine Schnittdarstellung durch eine Trägerplatte mit aufgebrachter Zwischenschicht und aufgebrachter Verbindungsschicht,
2 eine Schnittdarstellung der Trägerplatte der 1 mit einer Schichtanordnung, die mit Hilfe der Verbindungsschicht fest mit der Trägerplatte verbunden ist,
3 eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform mit einer Schichtanordnung, die auf der Trägerplatte befestigt ist, wobei die Schichtanordnung auf der Zwischenschicht aufliegt und zudem die Verbindungsschicht in einer Ausnehmung der Trägerplatte angeordnet ist,
4 eine Schnittdarstellung mit einer Trägerplatte und der befestigten Schichtanordnung, wobei die Verbindungsschicht in einer Ausnehmung der Schichtanordnung angeordnet ist,
5A eine Schnittdarstellung der Trägerplatte mit der befestigten Schichtanordnung, wobei ein Graben in die Schichtanordnung geätzt ist und ein Schichtelement freigestellt ist,
5B eine Draufsicht auf die Rückseite der Schichtanordnung der 5A,
6 eine Schnittdarstellung der Anordnung der 5A, wobei jedoch der Graben bis in die Trägerplatte geätzt ist,
7 eine Schnittdarstellung der Anordnung der 5A, wobei eine Abdeckung in Form eines Deckels auf die Schichtanordnung aufgebracht ist,
8 eine Anordnung, die im Wesentlichen der Anordnung der 7 entspricht, wobei jedoch als Abdeckung eine Folie vorgesehen ist und die Schichtanordnung auf der Vorderseite und auf der Rückseite weitere Schichten aufweist;
9 eine schematische Darstellung einer Entnahme eines Schichtelementes aus der umgebenden Schichtanordnung der 5A,
10 eine Schnittdarstellung gemäß 9, wobei jedoch die Zwischenschicht Ausnehmungen aufweist,
11 eine Schnittdarstellung der 7, wobei jedoch in dieser Ausführungsform die Zwischenschicht und die Trägerplatte im Bereich des Schichtelementes große Ausnehmungen aufweist,
12A eine Schnittdarstellung einer montierten Schichtanordnung mit einem Graben und einem freigestellten Schichtelement, wobei das Schichtelement über Verbindungsstege mit der umgebenden Schichtanordnung verbunden ist,
12B eine Draufsicht auf die Rückseite der Schichtanordnung der 12A, wobei der Verbindungsteg umlaufend um das Schichtelement ausgebildet ist,
12C eine Draufsicht auf die Vorderseite einer Schichtanordnung, in die weitere Vertiefungen eingebracht sind,
12D eine Draufsicht auf die Rückseite der Schichtanordnung der 12C nach der Befestigung an der Trägerplatte und nach dem Einbringen des Grabens,
13A eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines Schichtelementes, das im Wesentlichen gemäß 12A über Verbindungsstege mit der umgebenden Schichtanordnung verbunden ist,
13B eine Draufsicht auf die Rückseite der Schichtanordnung der 13A,
13C einem Schnitt A-B durch das Schichtelement der 13A im Bereich des Verbindungssteges,
13D einen Schnitt A-B durch eine weitere Ausführung eines Schichtelementes, das im Wesentlichen gemäß 13A ausgebildet ist, aber im Bereich des Verbindungssteges nur eine punktförmige Befestigungsstruktur aufweist,
14 eine Schnittdarstellung durch die Ausführungsform der 13A nach dem Aufbrechen der Verbindungsstege,
15 eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform einer Schichtanordnung mit einer weiteren Schicht auf der Vorderseite der Schichtanordnung vor der Montage mit der Trägerplatte,
16A eine Schnittdarstellung der Anordnung der 15 nach dem Verbinden der Schichtanordnung über die Verbindungsschicht mit der Trägerplatte,
16B einen Querschnitt C-D durch die weitere Schicht der 16A,
16C einen Querschnitt C-D durch eine weitere Schicht einer weiteren Ausführung, die im Wesentlichen gemäß der Anordnung der 16A ausgebildet ist,
17 eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform der Anordnung der 15, wobei die weitere Schicht in einer Ausnehmung der Schichtanordnung angeordnet ist,
18 eine Schnittdarstellung durch die Anordnung der 17 nach dem Verbinden der Schichtanordnung mit der Trägerplatte,
19 eine weitere Ausführungsform einer Schichtanordnung, wobei der Verbindungssteg durch eine weitere Schicht ausgebildet ist, die auf der Vorderseite der Schichtanordnung befestigt ist, und
20 eine Anordnung, die im Wesentlichen gemäß 5 ausgebildet ist, wobei die Schichtanordnung auf der Rückseite und auf der Vorderseite jeweils eine weitere Schicht aufweist.

1 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Querschnitt in einer Y-X Ebene durch eine Trägerplatte 2, auf deren Vorderseite eine Verbindungsschicht 6 und eine Zwischenschicht 4 aufgebracht sind. Die Zwischenschicht 4 auf der Trägerplatte 2 kann zudem derart strukturiert sein/werden, dass mindestens ein Bereich bestehend aus der Zwischenschicht 4 zumindest teilweise von mindestens einem Bereich umgeben ist, in dem die Zwischenschicht 4 zumindest teilweise entfernt wurde. Die Trägerplatte 2 kann in einer Z-X Ebene eine eckige, insbesondere eine rechteckige, oder kreisrunde Form aufweisen. Die Verbindungsschicht 6 kann zumindest teilweise in dem mindestens einen Bereich ausgebildet sein, in dem die Zwischenschicht 4 entfernt wurde und/oder auf der Zwischenschicht 4 aufgebracht sein. Somit kann beispielsweise die gesamte Vorderseite 10 der Trägerplatte mit der Zwischenschicht 4 bedeckt sein und die Verbindungsschicht 6 auf der Zwischenschicht 4 angeordnet sein. Die Trägerplatte 2 kann aus verschiedenen Materialien, beispielsweise aus Glas, Silizium, Siliziumcarbid oder Germanium bestehen und insbesondere in einer Z-X-Ebene in Form eines Wafers ausgebildet sein. Zudem kann die Trägerplatte 2 in einer Z-X Ebene eine eckige, insbesondere eine rechteckige oder kreisrunde Form aufweisen. Die Trägerplatte 2 kann einen stabilen Träger darstellen.
Die Zwischenschicht 4 kann aus verschiedenen Materialien, insbesondere aus einem Material bestehen, das eine geringe Ätzrate in einem später im Herstellprozess durchzuführenden Ätzverfahren zur Herstellung von wenigstens einem Graben aufweist. Beispielsweise kann die Zwischenschicht 4 als Ätzstoppschicht ausgebildet sein und beispielsweise aus Siliziumdioxid bestehen. Die Zwischenschicht 4 kann eine Dicke entlang einer Y-Achse, die senkrecht zur Vorderseite 10 der Trägerplatte 2 ausgerichtet ist, im Bereich von beispielsweise 50 nm bis 1000 nm aufweisen. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann auch auf die Zwischenschicht 4 verzichtet werden.
Die Verbindungsschicht 6 besteht aus einem Material, mit dem eine feste Verbindung zwischen der Trägerplatte 2 und einer nicht dargestellten Schichtanordnung hergestellt werden kann. Beispielsweise besteht die Verbindungsschicht 6 aus einer lötfähigen Schicht, einem Kleber, einem Seal-Glas oder einem eutektischen Verbindungsmaterial, wie beispielsweise Aluminium-Germanium. Die Verbindungsschicht 6 kann eine Dicke entlang der Y-Achse senkrecht zur Vorderseite der Trägerplatte aufweisen, die im Bereich von einigen µm bis einigen 100µm liegt. Die Verbindungsschicht kann beispielsweise mit Hilfe eines Siebdruckverfahrens, eines Dispensverfahrens oder eines Inkjetverfahrens aufgebracht werden.
2 zeigt einen Querschnitt in einer Y-X-Ebene durch eine Anordnung 1 mit der Trägerplatte 2 der 1, wobei eine plattenförmige Schichtanordnung 8 auf die Verbindungsschicht 6 mit einer Vorderseite 12 aufgelegt ist. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann die Vorderseite 12 der Schichtanordnung 8 zur Zwischenschicht 4 einen Abstand A aufweisen oder auf der Zwischenschicht 4 aufliegen. Über die Verbindungsschicht 6 wird eine feste Verbindung zwischen der Schichtanordnung 8 und der Trägerplatte 2 in einem Verbindungsabschnitt 18 hergestellt, in dem die Verbindungsschicht 6 angeordnet ist. Die Verbindungsschicht 6 kann sich zumindest teilweise in einem ein Schichtelement umgebenden Bereich zwischen der Schichtanordnung 8 und der Trägerplatte 2 befinden. Zudem kann auf die Zwischenschicht 4 verzichtet werden. Die Schichtanordnung 8 kann beispielsweise eine Halbleiterschicht aufweisen oder aus einer Halbleiterschicht bestehen. Die Hableiterschicht kann beispielsweise Silizium aufweisen oder aus Silizium bestehen. Beispielsweise kann die Schichtanordnung in Form eines Wafers, insbesondere eines Halbleiterwafers ausgebildet sein. Neben der Halbleiterschicht kann die Schichtanordnung auch zusätzliche Schichten aufweisen. Die Schichtanordnung kann in der Z-X-Ebene die gleiche Form und Größe wie die Trägerplatte aufweisen.
3 zeigt einen Querschnitt in einer Y-X-Ebene durch eine Anordnung 1, die im Wesentlichen der Anordnung der 2 entspricht, wobei jedoch die Trägerplatte 2 auf der Vorderseite 10 wenigstens eine Ausnehmung 16 aufweist, in der die Verbindungsschicht 6 angeordnet ist. Diese Anordnungsform hat den Vorteil, dass die Schichtanordnung 8 auf die Zwischenschicht 4 aufgelegt werden kann, ohne dass die Verbindungsschicht 6 unvorteilhaft seitlich aus dem Verbindungsabschnitt 18 herausgedrückt wird. Da die Vorderseite 12 der Schichtanordnung 8 direkt auf der Zwischenschicht 4 aufliegt, wird die Schichtanordnung 8 stabilisiert.
4 zeigt einen Querschnitt in einer Y-X-Ebene durch eine Anordnung, die im Wesentlichen gemäß der Anordnung der 3 ausgebildet ist, wobei jedoch bei dieser Ausführungsform die wenigstens eine Ausnehmung 16 in der Vorderseite 12 der Schichtanordnung 8 ausgebildet ist. Auch auf diese Weise kann eine Auflage der Vorderseite 12 der Schichtanordnung 8 direkt auf der Zwischenschicht 4 erreicht werden. Da beispielsweise bei einem Seal-Glas-Bonden die als Seal-Glas ausgebildete Verbindungsschicht 6 nur auf eine bestimmte Restdicke zusammengedrückt werden kann, ermöglichen die wenigstens eine Ausnehmung 16 eine präzise Steuerung eines Abstandes zwischen der Vorderseite 12 der Schichtanordnung 8 und der Zwischenschicht 4 oder der Vorderseite10 der Trägerplatte 2. Zudem kann auch hier vermieden werden, dass die Verbindungsschicht 6 unvorteilhaft seitlich aus dem Verbindungsabschnitt 18 herausgedrückt wird. Abhängig von der gewählten Ausführung können sowohl in der Vorderseite 12 der Schichtanordnung 8 und in der Vorderseite 10 der Trägerplatte 2 jeweils eine Ausnehmung 16 für die teilweise Aufnahme der Verbindungsschicht 6 vorgesehen sein.
5A zeigt einen Querschnitt in einer Y-X-Ebene durch eine Anordnung 1 gemäß 2, wobei die Schichtanordnung 8 auf der Zwischenschicht 4 aufliegt und über die Verbindungsschicht 6 mit der Trägerplatte 2 verbunden ist. Zudem ist in die Schichtanordnung 8 mit Hilfe eines Ätzverfahrens ausgehend von der Rückseite 14 der Schichtanordnung 8 her ein Graben 20 in die Schichtanordnung 8 eingebracht worden, der bis zur Vorderseite 12 der Schichtanordnung 8 und bis zur Zwischenschicht 4 geführt ist. Mit Hilfe des Grabens 20 ist ein Schichtelement 22 vollständig von der umgebenden Schichtanordnung 8 getrennt herstellbar. Somit liegt das Schichtelement 22 lose auf der Zwischenschicht 4 auf. Der Abstand zwischen dem Schichtelement 22 und der umgebenden Schichtanordnung 8 wird definiert durch die Breite des Grabens 20 und kann z.B. 10 - 1000 µm betragen. Zur Herstellung des Grabens 20 können verschiedene Ätzverfahren wie z.B. Plasmaätzverfahren verwendet werden. Insbesondere kann ein Trenchätzverfahren verwendet werden und der Graben als Trenchgraben ausgebildet werden.
Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann die Schichtanordnung 8 vor dem Ätzen des Grabens 20 durch einen Materialabtrag an der Rückseite 14 der Schichtanordnung 8 gedünnt werden. Zudem kann die Zwischenschicht 4 als laterale Verquetsch-Stoppschicht beim Auflegen der Schichtanordnung 8 auf die Verbindungsschicht 6 und während des Verbindungsprozesses zwischen der Schichtanordnung 8 und der Trägerplatte 2 dienen.
Die Form des Grabens kann durch eine entsprechend ausgeführte Hartmaske, die beispielsweise aus Siliziumdioxid gebildet ist, festgelegt werden. Nach dem Ätzvorgang mit der Ausbildung des Grabens 20 wird die Hartmaske optional wieder entfernt. Zudem kann abhängig von der gewählten Ausführungsform anstelle einer Hartmaske eine Fotolackmaske mit einer entsprechenden Form verwendet werden, um den Graben 20 auszubilden. Die Fotolackmaske wird nach dem Ätzvorgang wieder entfernt.
5B zeigt eine Draufsicht auf die Anordnung 1 der 5A. Dabei ist die komplexe Form des Schichtelementes 22 in der X-Z-Ebene zu erkennen. Das Schichtelement 22 ist vollständig von der umgebenden Schichtanordnung 8 getrennt. Der Graben 20 kann in der X-Z-Ebene auch andere Formen aufweisen. Darüber hinaus ist schematisch die zumindest teilweise umlaufend ausgebildete Verbindungsschicht 6 als gestrichelte Linie dargestellt.
6 zeigt einen Querschnitt in einer Y-X-Ebene durch eine Anordnung 1 gemäß 5A, wobei bei dieser Ausführungsform der Graben 20 durch die Zwischenschicht 4 hindurch bis in die Trägerplatte 2 geätzt wurde.
7 zeigt einen Querschnitt in einer Y-X-Ebene durch eine Anordnung 1 gemäß 5A, wobei auf der Rückseite 14 der Schichtanordnung 8 eine Abdeckung in Form eines Deckels 26 aufgebracht ist. Der Deckel 26 ist auf der Rückseite 14 der das Schichtelement 22 umgebenden Schichtanordnung 8 befestigt. Beispielsweise kann der Deckel 26 mit der Schichtanordnung 8 über eine Klebeschicht und/oder über eine Klemmvorrichtung befestigt sein. Der Deckel 26 weist zudem einen federnd ausgebildeten Niederhalter 28 auf, der auf einer Rückseite 14 des Schichtelementes 22 aufliegt und das Schichtelement 22 gegen die Zwischenschicht 4 vorspannt. Mit Hilfe des Deckels 26 und dem federnd ausgebildeten Niederhalter 28 wird das Schichtelement 22 sicher in der umgebenden Schichtanordnung 8 gehalten. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann der Deckel 26 in einem umlaufenden Verbindungsabschnitt zumindest teilweise mit der umgebenden Schichtanordnung 8 verbunden sein und somit das Schichtelement 22 gegen Umwelteinflüsse wie Staub und/oder Feuchtigkeit und/oder gegenüber mechanischen Beschädigungen schützen. Dazu ist der Deckel 26 vorzugsweise als Platte ausgebildet. Die Anordnung der 7 weist den Vorteil auf, dass sie problemlos transportiert werden kann, ohne dass das Schichtelement 22 aus der Schichtanordnung 8 herausfällt und/oder unnötig innerhalb der umgebenden Schichtanordnung 8 bewegt und/oder das Schichtelement 22 beschädigt und/oder verunreinigt wird.
8 zeigt einen Querschnitt in einer Y-X-Ebene durch eine weitere Ausführungsform der Anordnung, die im Wesentlichen gemäß 7 ausgebildet ist, wobei jedoch als Abdeckung eine Klebefolie 32 vorgesehen ist. Die Klebefolie 32 ist sowohl an der Rückseite 14 der umgebenden Schichtanordnung 8 als auch an der Rückseite 14 des freigestellten Schichtelementes 22 befestigt. Zudem weist in dieser Ausführungsform die Schichtanordnung 8 und damit auch das Schichtelement 22 auf der Vorderseite 12 und auf der Rückseite 14 optional jeweils eine Schutzschicht 5 auf. Die Schutzschicht 5 kann beispielsweise aus Siliziumdioxid bestehen und zum Schutz der Oberflächen der Schichtanordnung 8 dienen. Die Schutzschichten 5 in dieser Ausführungsform wurden auf die Schichtanordnung 8 aufgebracht, bevor die Schichtanordnung 8 mit der Verbindungsschicht 6 und der Trägerplatte 2 verbunden wurde. Beim anschließenden Ätzvorgang zum Ausbilden des Grabens 20 wurden auch die obere und die untere Schutzschicht 5 durchtrennt. Die Verwendung einer Klebefolie 32 ermöglicht es durch ein Lösen der Klebefolie 32 von der Rückseite der umlaufenden Schichtanordnung 8 gleichzeitig das Schichtelement 22 von der Zwischenschicht 4 abzuheben und aus der Schichtanordnung 8 zu entnehmen. Dazu kann die Haftkraft der Klebefolie 32 beispielsweise durch eine partielle Belichtung, z.B. mittels UV-Licht, gezielt lokal reduziert werden, um die Klebefolie 32 von der umgebenden Schichtanordnung 8 mit geringerer Kraft ablösen zu können. Durch Anbringen der Klebefolie 32 an der Rückseite 14 der Schichtanordnung 8 und an der Rückseite 14 des freigestellten Schichtelements 22 kann zudem eine Fixierung des Schichtelementes 22 innerhalb der umgebenden Schichtanordnung 8 erreicht werden. Die Schutzschicht 5 auf der Vorderseite 12 der Schichtanordnung 8 kann zudem in der Weise ausgebildet sein, dass ein Festhaften oder Verkleben der Schutzschicht 5 mit der Zwischenschicht 4 beispielsweise im Bereich eines Schichtelements 22 auch bei einem direkten Aufliegen des Schichtelements 22 auf der Zwischenschicht 4 reduziert oder vermieden wird. Auf die Schutzschichten 5 kann auch verzichtet werden. Zudem kann die Schutzschicht 5 auf der Vorderseite 12 der Schichtanordnung als Ätzstoppschicht verwendet werden. Zudem kann in dieser Ausführung auch auf die Zwischenschicht 4 verzichtet werden.
9 zeigt einen Querschnitt in einer Y-X-Ebene durch die Anordnung der 5 nach dem Lösen der Abdeckung, wobei anschließend mit Hilfe eines Werkzeuges 34 das Schichtelement 22 aus der umgebenden Schichtanordnung 8 entnommen wird. Das Werkzeug 34 kann als Pick-and-Place Werkzeug ausgebildet sein.
10 zeigt einen Querschnitt in einer Y-X-Ebene durch eine weitere Ausführungsform, die im Wesentlichen gemäß 9 ausgebildet ist, wobei bei dieser Ausführungsform sowohl die Zwischenschicht 4 als auch vorzugsweise die Vorderseite 10 der Trägerplatte 2 Ausnehmungen 36 aufweisen. Die Ausnehmungen 36 reduzieren die Auflagefläche, mit der das freigelegte Schichtelement 22 auf der Zwischenschicht 4 aufliegt. Dadurch wird die Gefahr eines Festklebens oder Anhaftens des Schichtelementes 22 auf der Zwischenschicht 4 reduziert. Beispielsweise kann die Auflagefläche durch die Ausnehmungen 36 um 10%, 30% oder mehr als 50% reduziert werden. Durch eine gleichmäßige bzw. gezielte Verteilung der Ausnehmungen 36 über die Vorderseite der Zwischenschicht 4 kann ein gleichmäßiges Aufliegen des Schichtelementes 22 auf der Vorderseite der Zwischenschicht 4 erreicht werden. Zudem können die Ausnehmungen 36 der Zwischenschicht 4 miteinander und/oder über wenigstens einen Verbindungskanal (nicht explizit in der Figur gezeigt) mit dem Graben 20 und/oder mit einer Außenseite der Trägerplatte 2 verbunden sein. Auf diese Weise wird ein Belüftungskanal für die Ausnehmungen 36 realisiert und die Ausbildung eines Unterdruckes zwischen der Vorderseite 12 des Schichtelements 22 und der Zwischenschicht 4 vermieden.
11 zeigt einen Querschnitt in einer Y-X-Ebene durch eine weitere Ausführungsform der Anordnung 1, die ähnlich der 7 ausgebildet ist, wobei jedoch die Zwischenschicht 4 und die Vorderseite 10 der Trägerplatte 2 mindestens eine große Ausnehmung 36 zur Reduzierung der Auflagefläche zwischen dem Schichtelement 22 und der Zwischenschicht 4 aufweist. Beispielsweise kann die Auflagefläche durch die Ausnehmungen 36 um 10%, 30% oder mehr als 50% reduziert werden. Werden mehrere Ausnehmungen 36 vorgesehen, können diese miteinander und/oder über wenigstens einen Verbindungskanal (nicht explizit in der Figur gezeigt) mit dem Graben 20 und/oder mit einer Außenseite der Trägerplatte 2 verbunden sein. Zudem ist der dargestellte Deckel 26 nur beispielhaft. Es kann auch eine Klebefolie 32 verwendet werden oder auf eine Abdeckung verzichtet werden.
12A zeigt einen Querschnitt in einer Y-X-Ebene durch eine Anordnung 1, die im Wesentlichen gemäß 5 ausgebildet ist, wobei jedoch im Gegensatz zur Ausführungsform der 5 das Schichtelement 22 über wenigsten einen Verbindungssteg 40 mit der umgebenden Schichtanordnung 8 verbunden ist. Dazu wurde der Graben 20 ausgehend von der Rückseite 14 der Schichtanordnung 8 nur bis zu einer vorgegebenen Tiefe entlang der Y-Achse in die Schichtanordnung 8 eingebracht. Folglich verbleibt ein das Schichtelement 22 umlaufender Verbindungssteg 40 zwischen dem Schichtelement 22 und der umgebenden Schichtanordnung 8 in einer Schichtebene im Bereich der Vorderseite 12 der Schichtanordnung 8. Die Dicke des Verbindungssteges 40 ist beispielsweise kleiner als 30 % der Dicke der Schichtanordnung 8, insbesondere kleiner als 10 % der Schichtanordnung 8 entlang der Y-Achse.
12B zeigt eine Draufsicht auf die Anordnung der 12A. Die Form des Schichtelementes 22 und die Form des Grabens 20 ist dabei nur beispielhaft. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können anstelle eines umlaufenden Verbindungssteges 40 auch mehrere oder wenigstens ein nicht umlaufender Verbindungssteg 40 zwischen dem Schichtelement 22 und der umlaufenden Schichtanordnung 8 ausgebildet werden.
Dazu kann beispielsweise, wie in 12C dargestellt ist, in die Vorderseite 12 der Schichtanordnung 8 wenigstens ein Vertiefungskanal 42 bis zu einer Tiefe größer gleich einer gewünschten Dicke des späteren wenigstens einen Verbindungsstegs 40 eingebracht werden. Anschließend wird die Schichtanordnung 8 über die Verbindungsschicht 6 mit der Trägerplatte 2 verbunden, wie in 12A dargestellt ist. Daraufhin wird ausgehend von der Rückseite 14 der Schichtanordnung 8 ein Graben 20 in die Schichtanordnung 8 eingebracht, der zumindest die umlaufende Form des Schichtelements 22 definiert/festlegt und den mindestens einen Vertiefungskanal 42 umfasst. Der Ätzvorgang wird beendet, sobald der Graben 20 den mindestens einen Vertiefungskanal 42 erreicht. Alternativ kann der Ätzvorgang nach Erreichen des mindestens einen Vertiefungskanals 42 noch weiter fortgesetzt werden, um eine gewünschte Dicke des wenigstens einen Verbindungsstegs 40 erzielen/erzeugen zu können. Als Ergebnis wird ein Schichtelement 22 erhalten, das über Verbindungsstege 40 in einer Schichtebene im Bereich der Vorderseite 12 der Schichtanordnung 8 mit der umgebenden Schichtanordnung 8 verbunden ist, wie in 12D mit Blick auf die Rückseite der Schichtanordnung 8 dargestellt ist.
13a zeigt einen Querschnitt in einer Y-X-Ebene durch eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform der Anordnung 1, die im Wesentlichen gemäß 12A ausgebildet ist, wobei auf der Vorderseite 12 der Schichtanordnung 8 in einem Anschlussbereich des Verbindungssteges im Schichtelement 22 eine weitere Vertiefung 44 eingebracht ist. Die weitere Vertiefung 44 wurde vor dem Verbinden der Schichtanordnung 8 über die Verbindungsschicht 6 mit der Trägerplatte 4 mithilfe eines Ätzverfahrens in die Vorderseite 12 der Schichtanordnung 8 geätzt.
13B zeigt eine schematische Draufsicht auf die Rückseite 14 der Schichtanordnung 8 der 13A. Dazu sind die weiteren Vertiefungen 44 schematisch als gestrichelte Linien eingezeichnet. In den 13A und 13B sind beispielhaft zwei Verbindungsstege 40 zu sehen. Es können auch weniger oder mehr Verbindungsstege 40 vorgesehen sein.
13C zeigt einen Querschnitt A-B durch die Anordnung der 13A im Bereich des Verbindungssteges 40. Dabei ist zu erkennen, dass die weitere Vertiefung 44 parallel und beabstandet zum Graben 20 ausgebildet ist. Der Verbindungssteg 40 ist über wenigstens einen Wandabschnitt 46 des Schichtelementes 22 mit dem Schichtelement 22 verbunden. Diese Verbindung stellt eine Sollbruchstelle dar. Mit Hilfe der Ätztiefe der Vertiefung 44 kann die Höhe des Wandabschnitts 44 in y-Richtung festgelegt werden. Durch den Abstand der Vertiefung 44 zum Graben 20 kann die Wanddicke/Wandstärke des Wandabschnitts 46 in x-Richtung festgelegt werden und über die Länge der Vertiefung 44 in z-Richtung die Länge des Wandabschnitts 46 festgelegt werden. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können auch andere Formen von weiteren Vertiefungen 44 oder auch andere Formen von Verbindungsstegen 40 verwendet werden, um das Schichtelement 22 mit der umlaufenden Schichtstruktur 8 wenigstens partiell/bereichsweise zu verbinden.
13D zeigt einen Querschnitt A-B im Bereich einer Anordnung 1, die im Wesentlichen gemäß 13A ausgebildet ist, wobei jedoch das Schichtelement 22 nur über eine punktuelle Verbindung 56 mit dem Verbindungssteg 40 verbunden ist. Gegenüber der in 13C beschriebenen Ausführungsform wird bei einer punktuellen Befestigung 56 des Verbindungsstegs 40 am Schichtelement 22 kein Wandabschnitt zwischen dem Verbindungsstegs 40 und dem Schichtelement 22 ausgebildet. Dazu ist die Vertiefung 44 in der Z-X-Ebene u-förmig ausgebildet und die zwei Schenkel der Vertiefung 44 sind mit dem Graben 20 verbunden. Die Vertiefung 44 umgibt u-förmig die punktuelle Verbindung 56 zwischen dem Verbindungssteg 46 und dem Schichtelement 22. Abhängig von der gewählten Ausführung können auch andere Formen von Verbindungsstegen 40 gewählt werden.
14 zeigt die Anordnung der 13A nach dem Abheben des Schichtelementes 22 von der Zwischenschicht 4 und nach dem Abbrechen der Verbindungsstege 40.
15 zeigt einen Querschnitt in einer Y-X-Ebene durch eine weitere Ausführungsform der Anordnung 1, die im Wesentlichen gemäß 2 ausgebildet ist, wobei bei dieser Ausführungsform auf der Vorderseite 12 der Schichtanordnung 8 mindestens ein weiterer Verbindungssteg 53 durch Aufbringen und Strukturieren einer zusätzlichen Schicht 52 erzeugt wird. Korrespondierend zu dem mindestens einen weiteren Verbindungssteg 53 weist die Zwischenschicht 4 mindestens eine zusätzliche Ausnehmung 54 auf, die ausgebildet ist, um den weiteren Verbindungssteg 53 aufzunehmen. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann auch auf die mindestens eine zusätzliche Ausnehmung 54 verzichtet werden. In einem folgenden Verfahrensschritt, der in 16A dargestellt ist, wird die Schichtanordnung 8 auf die Verbindungsschicht 4 aufgelegt, wobei der mindestens eine weitere Verbindungssteg 53 in der mindestens einen zusätzlichen Ausnehmung 54 aufgenommen wird. Anschließend wird der Graben 20 ausgehend von der Rückseite der Schichtanordnung 8 mit Hilfe eines Ätzverfahrens in die Schichtanordnung 8 eingebracht. Der mindestens eine weitere Verbindungssteg 53 ist aus einem Material gefertigt, das in dem Ätzprozess zur Erzeugung des Grabens 20 eine deutlich geringere Ätzrate als das Material der Schichtanordnung 8 aufweist. Beispielsweise kann der mindestens eine weitere Verbindungssteg 53 als einlagige Schicht 52 oder aus einer mehrlagigen Schicht 52 gebildet sein. Die wenigstens eine weitere Schicht 52 kann Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumcarbid, Silizium, Metall, Metallschichten, Metallsilicid, Metallnitrid und/oder Metalloxid aufweisen oder daraus gebildet sein, wobei jede einzelne Schicht eine von einer stöchiometrischen Schichtzusammensetzung abweichende Zusammensetzung haben kann.
Folglich bleibt beim Ätzen der mindestens eine weitere Verbindungssteg 53 im Wesentlichen unverändert, sodass der mindestens eine weitere Verbindungssteg 53 eine Verbindung zwischen dem Schichtelement 22 und der umgebenden Schichtanordnung 8 ausbildet.
16B zeigt einen Querschnitt C-D durch die Anordnung der 16A. Dabei ist deutlich zu erkennen, dass der mindestens eine weitere Verbindungssteg 53 den Graben 20 überbrückt und das Schichtelement 22 an der umgebenden Schichtanordnung 8 befestigt.
16C zeigt einen Querschnitt C-D durch die Anordnung der 16A, wobei der mindestens eine weitere Verbindungssteg 53 eine Trapezform in der Z-X-Ebene aufweist. Auch bei dieser Ausführungsform überbrückt der mindestens eine weitere Verbindungssteg 53 den Graben 20 und verbindet das Schichtelement 22 mit der umgebenden Schichtanordnung 8. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann der mindestens eine weitere Verbindungssteg 53 auch andere Formen aufweisen. Die Ausführung des mindestens einen weiteren Verbindungsstegs 53 in Trapezform begünstigt beispielsweise das Ausbilden einer Bruchkante im Bereich des schmalen Befestigungsbereichs der trapezförmigen Struktur.
17 zeigt einen Querschnitt in einer Y-X-Ebene durch eine Anordnung 1, die im Wesentlichen gemäß der Anordnung der 15 ausgebildet ist, wobei jedoch bei dieser Ausbildungsform die mindestens eine weitere Schicht 52 in mindestens einer zusätzlichen Ausnehmung 54 der Vorderseite der Schichtanordnung 8 eingebracht ist und in der mindestens einen zusätzlichen Ausnehmung 54 mindestens ein weiterer Verbindungssteg 53 hergestellt ist. Somit ist es nicht erforderlich, dass die Zwischenschicht 4 Ausnehmungen aufweist. Zudem kann auf die Zwischenschicht 4 verzichtet werden.
18 zeigt für die Anordnung der 17 einen folgenden Verfahrensschritt, bei dem die Schichtanordnung 8 über die Verbindungsschicht 6 mit der Trägerplatte 2 fest verbunden ist. Zudem ist der Graben 20 ausgehend von der Rückseite der Schichtanordnung 8 in die Schichtanordnung 8 umlaufend eingebracht worden. Auf diese Weise wurde mindestens ein weiterer Verbindungssteg 53 mit Hilfe der wenigsten einen weiteren Schicht 52 analog zu den 16b und 16c hergestellt.
19 zeigt einen Querschnitt in einer Y-X-Ebene durch eine weitere Ausführungsform der Anordnung 1, die im Wesentlichen gemäß 13A ausgebildet ist, wobei jedoch in dieser Ausführungsform die Schichtanordnung 8 eine zusätzliche Schicht 55 zumindest teilweise auf der Vorderseite 12 der Schichtanordnung 8 aufweist, wobei in der zusätzlichen Schicht 55 der mindestens eine weitere Verbindungssteg 53 ausgebildet ist. Die zusätzliche Schicht 55 wurde vor der Montage der Schichtanordnung 8 auf der Trägerplatte 2 vorstrukturiert, um den mindestens einen weiteren Verbindungssteg 53 auszubilden. Weiterhin kann eine weitere Schicht zumindest teilweise auf der Vorderseite 12 der Schichtanordnung 8 vorgesehen werden und der mindestens eine weitere Verbindungssteg 53 mit Hilfe der weiteren Schicht hergestellt sein. Anschließend wurden nach der Montage der Schichtanordnung 8 auf der Trägerplatte 2 die Gräben 20 ausgehend von der Rückseite der Schichtanordnung 8 in die Schichtanordnung 8 eingebracht. Dabei wurde die gesamte Schichtanordnung 8 bis auf die zusätzliche Schicht 55 oder die weitere Schicht durchgeätzt. Mit weiteren Vertiefungen 44, die in der zusätzlichen Schicht 55 und/oder der weiteren Schicht und/oder der Schichtanordnung 8 von der Vorderseite her eingeätzt wurden, kann die Form und der Befestigungsbereich des mindestens einen weiteren Verbindungssteges 53 beispielsweise gemäß den in den 16B und 16C oder 13C dargestellten Ausführungsformen ausgebildet werden. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann auch auf der Rückseite 14 der Schichtanordnung 8 eine zusätzliche Schicht 55 angeordnet sein.
20 zeigt eine weitere Ausführungsform der Anordnung 1 als Querschnitt in einer Y-X-Ebene, die im Wesentlichen gemäß 5 ausgebildet ist, wobei die Schichtanordnung 8 auf der Rückseite 14 und auf der Vorderseite 12 ganzflächig oder wenigstens in einem Teilbereich jeweils eine zusätzliche Schicht 55 aufweist. Mit Hilfe der zusätzlichen Schichten 55 kann die Schichtanordnung 8 beispielsweise gegenüber Umwelteinflüssen geschützt werden.
Beispielsweise kann die Schichtanordnung 8 eine Dicke im Bereich von 20µm, 50µm oder einigen 100 µm aufweisen. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können die zusätzlichen Schichten 55 beispielsweise aus einer Einzelschicht oder einem Multischichtsystem gebildet sein. Das Multischichtsystem kann beispielsweise Siliziumdioxid, Siliziumnitrid, Siliziumcarbid, Silizium, Metallschichten, Metallsilicide, Metallnitride und/oder Metalloxide aufweisen, wobei jede einzelne Schicht eine von einer stöchiometrischen Schichtzusammensetzung abweichende Zusammensetzung haben kann. Vorzugsweise ist die zusätzliche Schicht 55, insbesondere wenigstens die Schicht der zusätzlichen Schicht 55, die an der Vorderseite 12 der Schichtanordnung 8 ausgebildet ist, aus einem gegenüber dem Ätzverfahren zur Herstellung eines Grabens 20 ätzresistenten Material hergestellt. Somit kann diese Schicht als Stoppschicht für den Ätzvorgang des Grabens dienen. Nach der Herstellung des Grabens 20 kann mithilfe eines weiteren Ätzprozesses die zusätzliche Schicht 55 wenigstens teilweise im Bereich des Grabens/der Grabenstrukturen 20 entfernt/geätzt werden.
Weiterhin können die zusätzlichen Schichten 55 auf der Vorderseite 12 und/oder der Rückseite 14 des Schichtelementes 22 Verspannungsschichten darstellen, die eine definierte Biegung oder Wölbung des Schichtelementes 22 und/oder von wenigstens einem Teilbereich des Schichtelements 22 in der Y-Achse einstellen. Zudem können mit den zusätzlichen Schichten 55 definierte optische Eigenschaften des Schichtelementes 22 und/oder von wenigstens einem Teilbereich des Schichtelements 22 wie Beispielsweise das Reflexion- oder Absorptionsverhalten eingestellt werden.
Beispielsweise können die Schichtelemente 22 rein mechanische Bauteile wie zum Beispiel Nadelstrukturen, insbesondere für Medizinanwendungen, oder Federstrukturen darstellen. Zudem eignet sich das beschriebene Verfahren auch insbesondere für runde optische Elemente, wie z.B. Siliziuminfrarotlinsen oder Infrarotsichtfenster. Beispielsweise kann eine definierte Wölbung des Schichtelementes 22 vorteilhaft bei der Realisierung einer Federstruktur in Form des Schichtelementes 22 sein. Zudem kann sich mindestens eine weitere, beliebig geformte, Ausnehmung innerhalb des Schichtelements befinden, die sich von der Rückseite 14 bis zur Vorderseite 12 des Schichtelements 22 erstrecken kann. Zudem können in allen Ausführungen mehrere Gräben 20 vorgesehen sein, wobei die Gräben eine Grabenstruktur bilden und z.B. so ausgebildet sind, dass sich die Gräben wenigstens teilweise berühren und/oder ineinanderlaufen bzw. ineinander übergehen können.

Claims

Verfahren zum Bereitstellen eines Schichtelements in einer Schichtanordnung, wobei die Schichtanordnung wenigstens eine Halbleiterschicht aufweist, wobei eine Vorderseite der Schichtanordnung über eine Verbindungsschicht mit einer Vorderseite einer Trägerplatte verbunden wird, wobei anschließend mithilfe eines Ätzverfahrens in eine Rückseite der Schichtanordnung ein Graben eingebracht wird, wobei der Graben bis zur Vorderseite der Schichtanordnung geätzt wird, wobei der Graben das Schichtelement bis auf wenigstens einen Verbindungssteg oder vollständig umlaufend von der Schichtanordnung trennt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei zwischen der Vorderseite der Schichtanordnung und der Vorderseite der Trägerplatte an der Vorderseite der Trägerplatte eine Zwischenschicht ausgebildet ist, wobei die Vorderseite der Schichtanordnung beim Verbinden mit der Trägerplatte wenigstens teilweise auf die Zwischenschicht aufgelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei zwischen der Vorderseite der Schichtanordnung und der Vorderseite der Trägerplatte an der Vorderseite der Trägerplatte eine Zwischenschicht vorgesehen ist, und wobei die Zwischenschicht als Ätzstoppschicht ausgebildet ist, und wobei der Ätzvorgang des Grabens in der Ätzstoppschicht verlangsamt wird und insbesondere der Ätzvorgang des Grabens im Bereich der Ätzstoppschicht beendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verbindungsschicht in einer Ausnehmung der Vorderseite der Schichtanordnung und/oder in einer Ausnehmung der Vorderseite der Trägerplatte angeordnet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Abdeckung mit der Schichtanordnung verbunden wird, wobei die Abdeckung das Schichtelement kraft- und/oder formschlüssig in der Schichtanordnung festhält.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Abdeckung in Form eines Deckels mit wenigstens einem Federelement ausgebildet ist, wobei das Federelement am Schichtelement anliegt und das Schichtelement in Richtung auf die Trägerplatte vorspannt.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Abdeckung in Form einer Klebefolie ausgebildet ist, wobei die Klebefolie auf einer Rückseite der Schichtanordnung und auf einer Rückseite des Schichtelements befestigt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei die Zwischenschicht an einer Vorderseite, an der das Schichtelement anliegt, wenigstens eine Ausnehmung aufweist.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Ausnehmung über einen Kanal mit Umgebungsdruck verbunden ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei vor dem Verbinden der Schichtanordnung mit der Trägerplatte auf die Vorderseite der Schichtanordnung wenigstens in einem Teilbereich eine zusätzliche Schicht aufgebracht wird, wobei anschließend die Schichtanordnung über die Verbindungsschicht mit der Trägerplatte verbunden wird und der Graben in die Rückseite der Schichtanordnung in der Weise geätzt wird, dass die zusätzliche Schicht wenigstens einen Teil eines Verbindungssteges zwischen dem Schichtelement und der umgebenden Schichtanordnung bildet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zuerst eine Ausnehmung in die Vorderseite der Schichtanordnung eingebracht wird, wobei anschließend die Schichtanordnung mit Hilfe der Verbindungsschicht mit der Trägerplatte verbunden wird, wobei dann beim Ätzen des Grabens in die Rückseite der Schichtanordnung der Verbindungssteg unter Ausnutzung der Ausnehmung ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schichtanordnung wenigstens eine vorprozessierte mechanische und/oder elektrische Struktur aufweist, und wobei der Graben in der Weise in die Schichtanordnung eingebracht wird, dass das Schichtelement die mechanische und/oder elektrische Struktur aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei vor dem Verbinden der Schichtanordnung mit der Trägerplatte auf die Vorderseite und/oder auf die Rückseite der Schichtanordnung wenigstens eine zusätzliche Schicht aufgebracht wird, wobei nach einem vollständigen Lösen des Schichtelements von der umgebenden Schichtanordnung das Schichtelement aufgrund der wenigstens einen zusätzlichen Schicht eine vorgegebene gebogene Form und/oder vorgegebene optische Eigenschaften aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abdeckung entfernt wird und das Schichtelement aus der Schichtanordnung entnommen wird, und wobei insbesondere beim Entnehmen des Schichtelementes aus der Schichtanordnung der Verbindungssteg zwischen dem Schichtelement und der Schichtanordnung aufgetrennt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schichtanordnung einen Wafer, insbesondere einen Halbleiterwafer aufweist oder als Wafer, insbesondere als Halbleiterwafer ausgebildet ist.