DE10222959A1 - Micro-electromechanical component manufacturing method e.g. for acceleration sensor for vehicle airbag, forming electrically-conductive channel between opposing sides of substrate with micro-electromechanical component on one side - Google Patents

Micro-electromechanical component manufacturing method e.g. for acceleration sensor for vehicle airbag, forming electrically-conductive channel between opposing sides of substrate with micro-electromechanical component on one side

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Abstract

The manufacturing method has a substrate (6) with 2 opposing sides (2,4) provided with a micro-electromechanical element (3) on one side by formation of at least one electrically-conductive channel (8) between the opposite sides of the substrate. An Independent claim for a micro-electromechanical component is also included.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von mikro-elektromechanischen Bauelementen, sowie ein gehäustes mikro-elektromechanisches Bauelement. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung gehäuster mikroelektromechanischer Bauelemente im Waferverband mit einer strukturierten Auflage, sowie ein gehäustes mikroelektromechanisches Bauelement mit einer strukturierten Auflage. The invention relates to a method for producing micro-electromechanical components, as well as a housed micro-electromechanical component. In particular concerns the invention a method for producing housed microelectromechanical components in a wafer assembly with one structured edition, as well as a housed microelectromechanical component with a structured Edition.

Die Mikro-Elektromechanik gilt als eine der heutigen Schlüsseltechnologien. Für mikro-elektromechanische Systeme (MEMS) gibt es zahlreiche potentielle und bereits existierende Anwendungen, in der Sensortechnik, Optik und Kommunikationstechnik. So finden MEMS-Bauelemente bereits seit einigen Jahren Anwendungen als Beschleunigungssensoren für Airbags in der Automobilindustrie. Nach einer Marktforschungsstudie aus dem Jahr 2002 durch die Europäische Marketingorganisation für MEMS-Produkte NEXUS ist mit jährlichen Wachstumsraten der MEMS-Industrie von 20% auszugehen. Micro-electromechanics is considered one of today's Key technologies. For micro-electromechanical systems (MEMS) there are numerous potential and already existing applications, in sensor technology, optics and Communications technology. So MEMS components are already found applications as acceleration sensors for several years for airbags in the automotive industry. After a Market research study from 2002 by the European Marketing organization for MEMS products NEXUS is with annual growth rates of the MEMS industry of 20% go out.

Bei MEMS-Bausteinen ergibt sich jedoch häufig das Problem, daß die Kontaktierungen in ihrer räumlichen Anordnung störend für die Funktion der mechanischen Komponenten des MEMS- Bausteins sind. In der Regel befinden sich die mikromechanischen Strukturen auf derselben Seite eines Bausteins, wie dessen elektrische Anschlüsse. Insbesondere bei MEMS-Bausteinen mit optischen Funktionen müssen die Anschlüsse jedoch auf eine Seite gelegt werden, die der Seite mit den mikromechanischen Elementen gegenüberliegt, so daß die mikromechanischen Elemente beispielsweise bei der Befestigung auf einer Platine nicht verdeckt werden. Die Kontakte werden hierzu im allgemeinen in der Gehäusung des Bausteins seitlich um das mikro-elektromechanische Bauelement herum geführt. Nachteilig ist hierbei insbesondere, daß diese Art der Kontaktierung sehr platzraubend ist und somit eine Miniaturisierung entgegensteht. Eine derartige Kontaktierung erfordert zudem, daß die Bauelemente vereinzelt wurden, um das Herumführen von Kontakten zu ermöglichen. Dementsprechend ist diese Methode auch nicht geeignet, um im Waferverbund durchgeführt zu werden. With MEMS devices, however, the problem often arises that the contacts are disruptive in their spatial arrangement for the function of the mechanical components of the MEMS Building blocks are. As a rule, they are located micromechanical structures on the same side of a Building block, such as its electrical connections. In particular in the case of MEMS modules with optical functions, the However, connectors are placed on one side, the side opposite with the micromechanical elements, so that the micromechanical elements, for example, at Fastening on a board cannot be covered. The Contacts are generally in the housing of the Building block around the side of the micro-electromechanical component led around. A particular disadvantage here is that this Type of contacting is very space-consuming and therefore a Against miniaturization. Such contacting also requires that the components have been isolated to to allow contacts to move around. Accordingly this method is also not suitable to use in the wafer composite to be carried out.

Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, die oben genannten Nachteile bei MEMS-Bauelementen, sowie bei deren Herstellung zu beseitigen oder zumindest zu mildern. The invention has therefore set itself the task above Disadvantages mentioned in MEMS components, and in their Eliminate manufacturing or at least mitigate.

Diese Aufgabe wird bereits in überraschend einfacher Weise durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1, sowie ein MEMS- Bauelement gemäß Anspruch 29 gelöst. This task is already surprisingly simple by a method according to claim 1, and a MEMS Component solved according to claim 29.

Erfindungsgemäß wird dabei ein mikro-elektromechanisches Bauelement aus einem Substrat mit einer ersten Seite und einer der ersten Seite im wesentlichen gegenüberliegenden zweiten Seite, wobei zumindest die erste Seite wenigstens ein mikro-elektromechanisches Element aufweist, hergestellt, indem in das Substrat zumindest ein leitender Kanal eingefügt wird, welcher die erste Seite mit der zweiten Seite verbindet. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird auf diese Weise eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der ersten und zweiten Seite des Substrats geschaffen. Somit kann in besonders platzsparender Weise die Kontaktierung der mikro-elektromechanischen Elemente auf die den Elementen gegenüberliegende Seite des Substrats verlegt werden. According to the invention, this becomes a micro-electromechanical Component made of a substrate with a first side and one substantially opposite the first side second side, at least the first side being at least one has micro-electromechanical element, manufactured, by inserting at least one conductive channel into the substrate which is the first page with the second page combines. By the method according to the invention this way an electrically conductive connection between the first and second side of the substrate created. So can the contacting of the in a particularly space-saving manner micro-electromechanical elements on the elements opposite side of the substrate.

Bevorzugt umfaßt das Verfahren weiterhin den Schritt des Befestigens zumindest eine Auflage auf der ersten Seite des Substrats. Dabei ist die Reihenfolge der Verarbeitungsschritte des Befestigens der Auflage und des Einfügens des leitenden Kanals nicht festgelegt. The method preferably further comprises the step of Attach at least one pad on the first side of the Substrate. The order is Processing steps of attaching the pad and Inserting the leading channel not specified.

Beispielsweise kann das Befestigen der Auflage vor oder nach dem Einfügen des Kanals vorgenommen werden. Ebenso kann das Einfügen des Kanals auch in mehreren Schritten erfolgen. In diesem Fall kann die Auflage auch zwischen zwei Prozeßschritten des Einfügens befestigt werden. For example, attaching the pad before or after inserting the channel. It can also The channel can also be inserted in several steps. In In this case, the edition can also be between two Process steps of insertion are attached.

Besonders bevorzugt wird dabei zumindest einer der Schritte des Befestigens der Auflage oder des Einfügens von zumindest einem leitenden Kanal im Waferverband durchgeführt. Dies erlaubt eine besonders ökonomische Herstellung von MEMS- Bausteinen. Durch das Befestigen der Auflage wird außerdem eine zumindest teilweise Verpackung der Bausteine im Waferverband, entsprechend einem "Wafer-Level-Packaging" erreicht. At least one of the steps is particularly preferred attaching the pad or inserting at least conducted a conductive channel in the wafer association. This allows a particularly economical production of MEMS Blocks. By attaching the pad also an at least partial packaging of the building blocks in the Wafer association, corresponding to a "wafer level packaging" reached.

Mittels des leitenden Kanals kann in vorteilhafter Weise insbesondere eine elektrische Durchkontaktierung zum elektrischen Anschluß der mikromechanischen Komponenten von der gegenüberliegenden Seite des Substrats her geschaffen werden. Auf diese Weise können auf der Seite des Substrats, welche die mikromechanischen Komponenten aufweist, platzraubende und die Funktion des Bauteils störende Kontaktierungen vermieden werden. By means of the conductive channel can advantageously in particular an electrical via to electrical connection of the micromechanical components of created the opposite side of the substrate become. In this way, on the side of the substrate, which has the micromechanical components, space-consuming and disrupting the function of the component Avoid contacting.

Das Einfügen des elektrisch leitenden Kanals kann dabei auf verschiedene Weisen erfolgen, wobei die verschiedenen Bearbeitungsmöglichkeiten auch abhängig vom Material des Substrats gewählt werden können. The insertion of the electrically conductive channel can different ways are done, the different Processing options also depend on the material of the Substrate can be selected.

Insbesondere kann der Schritt des Einfügens des leitenden Kanals den Schritt des Herstellens einer Vertiefung durch Abtragen von Substratmaterial umfassen. In particular, the step of inserting the conductive Channel through the step of making a well Removal of substrate material include.

Die Vertiefungen können abhängig vom Substratmaterial mit verschiedenen Verfahren erzeugt werden. Beispielsweise sind solche Vertiefungen mittels eines Trockenätzverfahrens herstellbar. Geeignet ist beispielsweise für Silizium- Halbleitersubstrate insbesondere ein anisotropes Trockenätzverfahren wie zum Beispiel der auf SF6-Radikalen basierende "ASE-Prozeß". Auch verschiedenen Naßätzverfahren sind für solche Halbleitersubstrate geeignet, wie etwa das anisotrope Ätzen mit KOH-Lauge, welche sich bei Si-Wafern in (100)-Orientierung anbietet. Auch Schleifen oder Ultraschallschwingläppen kann zur Herstellung von Vertiefungen angewendet werden. Depending on the substrate material, the depressions can be produced using various methods. For example, such depressions can be produced using a dry etching process. For example, an anisotropic dry etching process, such as the “ASE process” based on SF 6 radicals, is particularly suitable for silicon semiconductor substrates. Various wet etching processes are also suitable for such semiconductor substrates, such as anisotropic etching with KOH lye, which is suitable for Si wafers in ( 100 ) orientation. Grinding or ultrasonic vibratory lapping can also be used to produce recesses.

Vorteilhaft kann das Verfahren außerdem der Schritt des Einfügens des leitenden Kanals den Schritt des Auffüllens des Kanals mit einem elektrisch leitenden Material umfassen. The method can also advantageously the step of Inserting the conductive channel the step of filling the Include channel with an electrically conductive material.

Als Material kann unter anderem ein leitendes Epoxid verwendet werden. Das Auffüllen mit einem solchen Epoxid stellt dabei eine einfach durchzuführende Variante des Verfahrens dar. Um einen leitenden Kanal mit besonders niedrigem elektrischen Widerstand erreichen zu können, ist es von Vorteil, wenn das leitende Material ein Metall umfaßt, welches galvanisch in der Vertiefung abgeschieden wird. A conductive epoxy can be used as the material be used. Filling up with such an epoxy represents an easy to implement variant of the Procedure. To a conductive channel with special to be able to achieve low electrical resistance advantageous if the conductive material comprises a metal, which is galvanically deposited in the recess.

Elektrisch leitende Verbindungen können ebenso auch mittels Dotierung oder Ionenimplantation hergestellt werden, so daß zumindest für die dotierten Bereiche ein Abtrag des Substratmaterials entbehrlich ist. Electrically conductive connections can also by means of Doping or ion implantation can be made so that at least for the doped areas Substrate material is unnecessary.

Insbesondere um eine Verbindung des mikro-elekromechanischen Elements zu dem elektrisch leitenden Kanal für die Durchkontaktierung elektrischer Verbindungen zu schaffen, ist es von Vorteil, wenn das Verfahren zusätzlich den Schritt des Herstellens zumindest einer elektrischen Kontaktfläche umfaßt. Der elektrisch leitende Kanal kann dabei in direktem Kontakt mit der Kontaktfläche stehen oder an diese über eine elektrische Verbindung, wie etwa eine Leiterbahn angeschlossen sein. In particular, a connection of the micro-electro-mechanical Elements to the electrically conductive channel for the Through-connection of electrical connections is to be created it is advantageous if the method additionally includes the step of Producing at least one electrical contact surface includes. The electrically conductive channel can be in direct Stand in contact with the contact surface or to this via a electrical connection, such as a conductor track be connected.

Bevorzugt wird dabei die Kontaktfläche auf der ersten Seite des Substrats erzeugt. The contact surface on the first side is preferred of the substrate generated.

Das Substrat kann weiterhin mit Vorteil ausgedünnt werden. Dadurch wird unter anderem erreicht, daß die erforderliche Tiefe des leitenden Kanals reduziert werden kann. Besonders vorteilhaft ist hierbei, wenn das Ausdünnen des Substrats nach dem Befestigen der Auflage erfolgt. Da die mit dem Substrat verbundene Auflage dem Substrat zusätzliche Festigkeit verleiht, kann auf diese Weise das Substrat weiter ausgedünnt werden, ohne das Substrat mechanisch zu überlasten und somit zu zerstören, als dies ohne befestigte Auflage möglich wäre. Beispielsweise wird gemäß einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens das Substrat auf der ersten Seite mit der Auflage, etwa einer dünnen Glasscheibe verklebt. Die mikromechanischen Elemente auf dem Substrat werden dadurch geschützt und die Anordnung gewinnt zusätzliche Stabilität. Als Kleber kann allgemein ein geeignetes Epoxidharz verwendet werden. Das Substrat kann danach auf der Rückseite mechanisch durch einen Schleifprozeß ausgedünnt werden, wobei die mechanische Stabilität weiterhin durch die Auflage gewährleistet wird. The substrate can furthermore advantageously be thinned out. This ensures, among other things, that the required Depth of the conductive channel can be reduced. Especially It is advantageous here if the substrate is thinned out after attaching the pad. Since the one with the Substrate connected support the substrate additional Gives strength, the substrate can further in this way be thinned without mechanically overloading the substrate and thus destroy it than this without a fixed pad it is possible. For example, according to a preferred Execution of the process the substrate on the first page glued to the pad, such as a thin sheet of glass. The This results in micromechanical elements on the substrate protected and the arrangement gains additional stability. A suitable epoxy resin can generally be used as the adhesive become. The substrate can then be mechanical on the back be thinned by a grinding process, the mechanical stability continues through the overlay is guaranteed.

Elektrisch leitende Kanäle können unter anderem unter Zuhilfenahme des Dünnschleifens des Substrats hergestellt werden, indem die erste Seite des optischen Chips photolithographisch strukturiert und Vertiefungen in der Form von Ätzgruben eingebracht werden. Die leitenden Kanäle befinden sich in dieser Variante bevorzugt neben den Kontaktflächen oder Bondpads zum Anschluß der mikroelektromechanischen Elemente. Die Ätzgruben werden danach mit einem Leiter aufgefüllt und eine Leiterbahn von der Ätzgrube zum Bondpad aufgebracht. Danach kann die transparente Abdeckung aufgebracht werden und der Wafer wird daraufhin auf der Rückseite solange ausgedünnt, bis die leitenden Auffüllungen der Ätzgruben auf der zweiten Seite hervortreten. Electrically conductive channels can be used, among other things Using the thin grinding of the substrate be by the first side of the optical chip structured photolithographically and indentations in the form from caustic pits. The leading channels are preferably located next to the in this variant Contact areas or bond pads for connecting the microelectromechanical elements. The etching pits are then with a conductor filled up and a conductor track from the etching pit applied to the bondpad. Then the transparent Cover are applied and the wafer is then on thinned the back until the conductive Filling of the etching pits on the second page emerge.

Das Substrat kann eine Vielzahl von geeigneten Materialien umfassen. Neben den für MEMS-Bausteine gebräuchlichen Halbleitermaterialien kann das Substrat ebenso auch Gläser, Metalle, Keramiken, piezoelektrische Materialien, Kunststoffe oder Verbundwerkstoffe umfassen. The substrate can be a variety of suitable materials include. In addition to the ones used for MEMS modules The substrate can also be used for semiconductor materials as well as glasses, Metals, ceramics, piezoelectric materials, plastics or composites.

Das Verfahren kann außerdem vorteilhaft weiter verfeinert werden, indem eine strukturierte Auflage hergestellt wird. Das Strukturieren kann dabei sowohl ganz oder teilweise im bereits mit dem Substrat zusammengefügten Zustand, als auch getrennt von diesem erfolgen. The method can also advantageously be further refined by creating a structured edition. The structuring can be completely or partially in the already assembled with the substrate, as well done separately from this.

Das Strukturieren der Auflage kann mit Vorteil das Einfügen zumindest einer eine Kavität und/oder einer Durchgangsöffnung bildenden Struktur umfassen. Die Kavität kann beispielsweise zur Aufnahme von Fluiden dienen, oder auch hervorstehende Teile der mikro-elektromechanischen Elemente auf dem Substrat umschließen. Mit einer Durchgangsöffnung kann beispielsweise eine Verbindung der mikro-elektromechanischen Elemente zur Umgebung geschaffen werden, so daß etwa Licht ungehindert auf die mikromechanischen Komponenten treffen kann. The structuring of the overlay can advantageously be inserted at least one a cavity and / or a through opening include structural structure. The cavity can, for example serve to hold fluids, or also protruding Parts of the micro-electromechanical elements on the substrate enclose. With a through opening, for example a connection of the micro-electromechanical elements for Environment are created so that about light on unimpeded can hit the micromechanical components.

Die Auflage kann außerdem so strukturiert werden, daß sie zumindest einen Graben, insbesondere einer V-Nut umfaßt, wobei der Graben sich vorzugsweise in einer Richtung entlang der Oberfläche der Auflage erstreckt. Solche Gräben können unter anderem dazu verwendet werden, optische Fasern aufzunehmen. The edition can also be structured so that it comprises at least one trench, in particular a V-groove, the trench preferably extending in one direction the surface of the pad extends. Such trenches can among other things, used optical fibers take.

Allgemein kann mittels des Strukturierens eine mechanische Passung in oder auf der Auflage geschaffen werden. Damit kann ein in die Passung eingefügtes Element unter genauer Ausrichtung zum Substrat, beziehungsweise den mikromechanischen Elementen eingefügt werden. Eine solche Passung ist insbesondere für optische Elemente, wie beispielsweise Wellenleiter, optische Linsen oder Prismen geeignet. In general, a mechanical Fit in or on the edition. So that can an element inserted into the fit under more precise Alignment to the substrate, or the micromechanical elements are inserted. Such Fit is especially for optical elements like for example waveguides, optical lenses or prisms suitable.

Die optischen Elemente können mit der Auflage jedoch nicht nur durch mechanische Passungen verbunden werden. Vielmehr kann die Auflage auch selbst so strukturiert werden, daß sie optische Komponenten aufweist. Solche integrierten optischen Elemente können etwa Linsen oder Gitter umfassen. However, the optical elements cannot with the edition can only be connected by mechanical fits. Much more the edition itself can also be structured so that it has optical components. Such integrated optical Elements can include lenses or grids.

Vorteilhaft für bestimmte MEMS-Anwendungen kann es auch sein, wenn der Schritt des Schritt des Strukturierens der Auflage den Schritt des Herstellens eines Abstandhalters, insbesondere für zumindest ein optisches Element und/oder zumindest eine weitere Auflage umfaßt. Mit Abstandhaltern kann beispielsweise die Brennweite von Linsen erhöht und damit deren Bildfehler erniedrigt werden. Ein Abstandhalter kann jedoch auch für andere Komponenten und andere Zwecke nützlich sein. Der Abstandhalter kann beispielsweise auch einen definierten Abstand zu einer weiteren mikromechanischen Komponente schaffen. It can also be advantageous for certain MEMS applications if the step of structuring the pad the step of making a spacer, in particular for at least one optical element and / or comprises at least one further edition. With spacers can, for example, increase the focal length of lenses and so that their image errors are reduced. A spacer however, can also be used for other components and other purposes to be useful. The spacer can also, for example a defined distance to another micromechanical Create component.

MEMS-Bausteine für komplexere Anwendungen lassen sich erfindungsgemäß unter anderem mit Vorteil herstellen, indem außerdem der Schritt des Herstellens einer strukturierten Auflage den Schritt des Herstellens einer Aufnahme, insbesondere für Fluide und/oder optische Elemente und/oder piezoelektrische Elemente und/oder mikromechanische Elemente und/oder elektronische Bauelemente umfaßt. Mit dieser Verfeinerung des Herstellungsverfahrens wird die Möglichkeit geschaffen, vielfältige Funktionen parallel in ein MEMS- Bauelement zu integrieren. MEMS modules for more complex applications can be Manufacture according to the invention, inter alia, by also the step of making a structured one Edition the step of making a recording, in particular for fluids and / or optical elements and / or piezoelectric elements and / or micromechanical elements and / or includes electronic components. With this Refinement of the manufacturing process becomes the possibility created, diverse functions in parallel in a MEMS Integrate component.

Für bestimmte Anwendungen können MEMS-Elemente sich auch auf gegenüberliegenden Seiten des Substrats befinden. Für derartige Strukturen kann es besonders von Vorteil sein, wenn zwischen den Strukturen auf gegenüberliegenden Seiten eine Verbindung geschaffen wird. Das Verfahren kann daher außerdem den Schritt des Einfügens weiterer Kanäle umfassen, welche eine funktionelle Verbindung zwischen den Strukturen herstellen. Besonders geeignet dafür sind beispielsweise lichtleitende, fluidleitende oder wärmeleitende Kanäle. For certain applications, MEMS elements can also refer to opposite sides of the substrate. For structures of this type can be particularly advantageous if one between the structures on opposite sides Connection is created. The method can therefore also include the step of inserting additional channels which a functional connection between the structures produce. For example, are particularly suitable light-conducting, fluid-conducting or heat-conducting channels.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der zumindest eine leitende Kanal von der ersten Seite des Substrats her eingefügt und die Auflage nach dem Einfügen des zumindest einen leitenden Kanals befestigt. According to a preferred embodiment of the invention The at least one conductive channel of the inserted the first side of the substrate and the edition after attached to the insertion of the at least one conductive channel.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der zumindest eine leitende Kanal von der zweiten Seite des Substrats her eingefügt. Dabei kann die Abdeckung vor oder nach dem Einfügen des Kanals befestigt werden. According to a further preferred embodiment, the at least one conductive channel from the second side of the Inserted substrate ago. The cover can be in front or be fixed after inserting the channel.

Um den MEMS-Baustein entweder auf einer Platine oder auf einem weiteren Substrat zu befestigen und die erforderliche elektrische Kontaktierung des Bausteins herzustellen, kann das Verfahren außerdem den Schritt des Aufbringens einer Lötperle auf den zumindest einen leitenden Kanal umfassen. Bei einer Vielzahl von elektrischen Anschlüssen mit entsprechenden zugeordneten leitenden Kanälen zur Durchkontaktierung durch das Substrat wird auf diese Weise ein "Ball Grid Array" auf der zweiten Seite des Substrats erzeugt. Around the MEMS module either on a board or on attach another substrate and the required can establish electrical contacting of the module the method also includes the step of applying one Include solder bump on the at least one conductive channel. With a variety of electrical connections with corresponding assigned conductive channels for Through-contact is made through the substrate in this way a "ball grid array" on the second side of the substrate generated.

Durch die mittels des in das Substrat eingefügten leitenden Kanals geschaffene Durchkontaktierung ergibt sich außerdem die besonders vorteilhafte Möglichkeit, weitere Substrate anzufügen. Beispielsweise können die Substrate integrierte Halbleiter-Schaltungsanordnungen oder Substrate mit weiteren MEMS-Elementen umfassen. Somit wird durch das erfindungsgemäße Verfahren die Herstellung dreidimensionaler MEMS-Systeme, beziehungsweise dreidimensionaler MEMS- Bausteine ermöglicht. By means of the conductive inserted into the substrate Through-hole created in the channel also results the particularly advantageous possibility of additional substrates to add. For example, the substrates can be integrated Semiconductor circuit arrangements or substrates with others Include MEMS elements. Thus, by the inventive method the production of three-dimensional MEMS systems, or three-dimensional MEMS Blocks enabled.

Im Rahmen der Erfindung liegt es auch, ein mikroelektromechanischen Bauelement anzugeben, welches insbesondere mit dem oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist, wobei das mikro-elektromechanische Bauelement ein Substrat mit einer ersten Seite und einer der ersten Seite im wesentlichen gegenüberliegenden zweiten Seite, aufweist und wobei die erste Seite des mikroelektromechanischen Bauelements wenigstens ein mikromechanisches Element umfaßt. Dabei weist das Substrat zusätzlich zumindest einen elektrisch leitenden Kanal auf, welcher die erste und die zweite Seite verbindet. It is also within the scope of the invention microelectromechanical component to specify which in particular with the invention described above Process is made, the micro-electromechanical Component a substrate with a first side and one of the first side essentially opposite second Side, and wherein the first side of the microelectromechanical component at least one Includes micromechanical element. The substrate additionally at least one electrically conductive channel, which connects the first and the second side.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Bauelements weist dieses eine Auflage auf, welche mit der ersten Seite des Substrats verbunden ist. Die Auflage schützt die mikro-elektromechanischen Elemente vor schädliche Umgebungseinflüssen, wie beispielsweise vor der Gefahr mechanischer Beschädigungen. In a particularly preferred embodiment of the Component this has an edition, which with the first side of the substrate is connected. The pad protects the micro-electromechanical elements from harmful Environmental influences, such as before the danger mechanical damage.

Die Abdeckung des Bauelements kann zumindest ein optisches Element, insbesondere ein Prisma und/oder ein Gitter und/oder eine Linse und/oder einen optischen Filter aufweisen. Damit können für optische Anwendungen vorteilhaft bestimmte optische Funktionen bereits in das Bauelement integriert werden, wodurch sich etwa auch ein Gesamtaufbau eines optische Systems mit MEMS-Bauelement in kompakterer Bauweise realisieren läßt. The cover of the component can be at least one optical Element, in particular a prism and / or a grating and / or have a lens and / or an optical filter. In order to can be advantageous for optical applications optical functions already integrated in the component be, which is also an overall structure of a optical systems with MEMS component in a more compact design can be realized.

Die Auflage kann außerdem zumindest eine Kavität und/oder eine Durchgangsöffnung aufweisen, beispielsweise um Fluide aufnehmen oder leiten zu können. The support can also have at least one cavity and / or have a through opening, for example around fluids to be able to record or direct.

Die Auflage kann vorteilhaft auch zumindest eine Passung aufweisen. Eine solche Passung gestattet die exakte Ausrichtung darin aufgenommener Elemente. Beispielsweise kann die Passung zur Aufnahme eines optischen Elements, insbesondere einer Linse und/oder eines Wellenleiters und/oder eines Gitters und/oder eines Prismas angepaßt sein. The support can advantageously also have at least one fit exhibit. Such a fit allows the exact Alignment of elements contained therein. For example the fit to accommodate an optical element, in particular a lens and / or a waveguide and / or a grating and / or a prism.

Neben solchen Passungen kann die Auflage auch zumindest eine Aufnahme umfassen. In der Aufnahme können unter anderem eine Schaltungsanordnung und/oder eine piezoelektrische Komponente und/oder ein aktives oder passives elektronisches Element untergebracht sein. Auf diese Weise lassen sich zusätzliche Funktionen in das Bauelement integrieren. Beispielsweise kann dort eine elektronische Schaltung aufgenommen sein, welche die Spannungen zur Ansteuerung der mikro-elektromechanischen Elemente bereitstellt. Es können auf diese Weise auch zum Beispiel aktive oder passive elektronische Filterelemente aufgenommen werden, welche etwa zur Stabilisierung der Steuerspannungen eines mikro-elektromechanischen Elements dienen können. In addition to such fits, the edition can also be at least one Include recording. Among other things, one can be included in the recording Circuit arrangement and / or a piezoelectric component and / or an active or passive electronic element be housed. In this way, additional Integrate functions into the component. For example there is an electronic circuit included the voltages for controlling the micro-electromechanical Provides items. It can also be used in this way Example active or passive electronic filter elements which are used to stabilize the Control voltages of a micro-electromechanical element can serve.

In besonders einfacher Weise kann die Auflage mit dem Substrat durch eine Verklebung, insbesondere mittels Epoxidharz verbunden sein. In a particularly simple manner, the edition with the Substrate by gluing, in particular by means of Epoxy resin.

Insbesondere kann die Auflage auch mehrere Schichten aufweisen. Diese können unter anderem zur Erhöhung der Festigkeit dienen. Auch lassen sich durch Kombination mehrerer Schichten verschiedene funktionelle Strukturen auf und innerhalb der Auflage miteinander kombinieren. Beispielsweise kann in die Auflage so eine mehrelementige Optik integriert werden. In particular, the overlay can also have several layers exhibit. These can be used to increase the Serve strength. Can also be combined different layers on different layers and combine with each other within the edition. For example, a multi-element can be included in the edition Optics can be integrated.

Mittels der durch die leitenden Kanäle hergestellten Durchkontaktierung kann insbesondere auch ein Bauelement hergestellt werden, welches mehrere aufeinander gestapelte Substrate aufweist. Neben aufeinander gestapelten Substraten mit MEMS-Elementen können mit dem ersten Substrat auch beispielsweise Substrate mit integrierten elektronischen Schaltkreisen kombiniert werden. Entsprechend ihrer Funktion können die einzelnen Substrate auch unterschiedliche Materialien umfassen. Dazu umfaßt eine solches mehrschichtiges Bauelement zumindest zwei übereinander angeordnete Substrate, wobei das weitere Substrat zumindest einen Anschlußkontakt aufweist und wobei ein elektrischer Kontakt zwischen dem zumindest einen elektrisch leitenden Kanal des Substrats und der Anschlußfläche des zumindest einen weiteren Substrats besteht. By means of those produced by the conductive channels Through-connection can in particular also be a component be produced, which several stacked on top of each other Has substrates. In addition to stacked substrates with MEMS elements can also with the first substrate for example substrates with integrated electronic Circuits can be combined. According to their function the individual substrates can also be different Include materials. To do this includes one multilayer component at least two one above the other arranged substrates, the further substrate at least has a connection contact and wherein an electrical Contact between the at least one electrically conductive Channel of the substrate and the pad of the at least there is another substrate.

Die Erfindung soll nachstehend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden, wobei sich in den einzelnen Zeichnungen gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche Bestandteile beziehen. The invention is based on preferred Embodiments and with reference to the attached drawings are explained in more detail, wherein in the same reference numerals on the same drawings or obtain similar components.

Es zeigen: Show it:

Fig. 1A bis 1E die Verfahrensschritte zur Herstellung eines mikroelektromechanischen Bauelements gemäß einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand von Querschnittsansichten durch einen Wafer, Figs. 1A to 1E, the process steps for fabricating a micro-electromechanical device according to a first embodiment of the inventive method with reference to cross-sectional views through a wafer,

Fig. 2A bis 2B eine Variante der anhand der Fig. 1D und 1E dargestellten Verfahrensschritte, FIGS. 2A-2B is a variant of the method steps illustrated with reference to FIGS. 1D and 1E,

Fig. 2C eine Querschnittsansicht durch einen vom Wafer abgetrennten MEMS-Baustein, FIG. 2C is a cross sectional view through a wafer separated from the MEMS device,

Fig. 3A bis 3D die Verfahrensschritte zur Herstellung eines mikroelektromechanischen Bauelements gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand von Querschnittsansichten durch einen Wafer, und Figs. 3A to 3D, the process steps for fabricating a micro-electromechanical device according to another embodiment of the inventive method with reference to cross-sectional views through a wafer, and

Fig. 4 einen MEMS-Baustein mit mehrlagiger, strukturierter Auflage und aufeinander gestapelten Substraten. Fig. 4 is a MEMS device with multilayered structured support and stacked substrates.

Im folgenden wird zunächst Bezug auf die Fig. 1A bis 1E genommen, welche anhand von Querschnittsansichten eines Ausschnitts eines Substratwafers 1 die Verfahrensschritte zur Herstellung eines mikro-elektromechanischen Bauelements gemäß einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellen. In the following, reference is first made to FIGS. 1A to 1E, which illustrate the method steps for producing a micro-electromechanical component according to a first embodiment of the method according to the invention on the basis of cross-sectional views of a section of a substrate wafer 1 .

Die im folgenden dargestellten Verfahrensschritte werden in diesem Ausführungsbeispiel im Waferverbund durchgeführt. Der Wafer 1 wurde bis zu der in Fig. 1A dargestellten Verarbeitungsphase mit mikro-elektromechanischen Strukturen 5 versehen. Auf dem Wafer 1 befinden sich eine Vielzahl von Dies 11, 12, 13, von denen der mit 11 bezeichnete Die vollständig gezeigt ist. Die einzelnen mikroelektromechanischen Bauelemente werden nach den im Waferverbund durch Abtrennen der Dies 11, 12, 13 gewonnen. Die mikro-elektromechanischen Elemente 5 sind für die Spannungsversorgung mit Kontaktflächen 3 verbunden. Kontaktflächen und mikro-elektromechanische Strukturen befinden sich auf der ersten Seite 2 des Substrats 6 des Wafers 1. Ziel ist es nun, eine elektrische Kontaktierung an der zweiten Seite 4 des Substrats 6 herzustellen, um eine besonders platzsparende Anordnung der Elemente eines MEMS- Bauelements und die Möglichkeit des Stapelns mit weiteren Substraten zu realisieren. The method steps shown below are carried out in this embodiment in the wafer composite. The wafer 1 was provided with micro-electromechanical structures 5 up to the processing phase shown in FIG. 1A. A plurality of dies 11 , 12 , 13 are located on the wafer 1 , of which the die denoted by 11 is shown in full. The individual microelectromechanical components are obtained after the dies 11 , 12 , 13 in the wafer assembly. The micro-electromechanical elements 5 are connected to contact surfaces 3 for the voltage supply. Contact surfaces and micro-electromechanical structures are located on the first side 2 of the substrate 6 of the wafer 1 . The aim is now to establish an electrical contact on the second side 4 of the substrate 6 in order to realize a particularly space-saving arrangement of the elements of a MEMS component and the possibility of stacking with further substrates.

Fig. 1B zeigt dazu einen weiteren Verarbeitungsschritt. In das Substrat 6 sind Vertiefungen 7 eingefügt. Diese können beispielsweise mittels einer geeigneten Ätzprozedur in das Substrat eingefügt werden. Für die Herstellung der Ätzgruben ist unter anderem anisotropes Ätzen eines Si(100)-Substrats mit KOH geeignet, wobei sich in diesem Fall Ätzgruben mit einem Öffnungswinkel von etwa 70° bilden. Das Einfügen der Vertiefungen ist unabhängig von der Herstellung der mikroelektromechanischen Elemente und der Kontaktflächen. Somit ist die Reihenfolge dieser Verarbeitungsschritte nicht zwingend. FIG. 1B shows to a further processing step. Wells 7 are inserted into the substrate 6 . These can be inserted into the substrate, for example, using a suitable etching procedure. Anisotropic etching of an Si ( 100 ) substrate with KOH is suitable for producing the etching pits, in which case etching pits with an opening angle of approximately 70 ° are formed. The insertion of the depressions is independent of the manufacture of the microelectromechanical elements and the contact areas. The order of these processing steps is therefore not mandatory.

In einer nachfolgenden Verarbeitungsphase werden dann, wie in Fig. 1C gezeigt, elektrische Verbindungen 9 zwischen den Vertiefungen 7 und den Kontaktflächen 3 hergestellt. Zur Herstellung der Kontaktierungen können die Ätzgruben 7, sowie Bereiche der ersten Seite 2 zwischen den Ätzgruben 7 mit einem Metall beschichtet werden. Dadurch wird eine Metallschicht als elektrische Verbindung 9 ausgebildet, die sich auf den Wänden der Ätzgruben und auf Bereichen zwischen den Ätzgruben befindet, wobei die Schicht die Kontaktflächen zumindest teilweise überdeckt, um eine sichere Kontaktierung herzustellen. Als kontaktgebendes Metall ist dabei beispielsweise Aluminium geeignet. In a subsequent processing phase, as shown in FIG. 1C, electrical connections 9 are then made between the depressions 7 and the contact surfaces 3 . To produce the contacts, the etching pits 7 and regions of the first side 2 between the etching pits 7 can be coated with a metal. As a result, a metal layer is formed as an electrical connection 9 , which is located on the walls of the etching pits and on regions between the etching pits, the layer at least partially covering the contact areas in order to produce reliable contacting. Aluminum, for example, is suitable as the contacting metal.

Anschließend werden die metallbeschichteten Vertiefungen 7, wie anhand von Fig. 1D gezeigt ist, mit einem leitenden Material aufgefüllt, so daß sich Füllungen 15 in den Vertiefungen 7 befinden. The metal-coated depressions 7 are then filled with a conductive material, as shown with reference to FIG. 1D, so that fillings 15 are located in the depressions 7 .

Die Vertiefungen 7 reichen bei diesem Ausführungsbeispiel nicht durch das Substrat 6 hindurch. Sie bilden daher in der in Fig. 1D gezeigten Verarbeitungsphase noch keine leitenden Kanäle, welche die erste Seite 2 mit der zweiten Seite 4 verbinden. Um diese Kanäle herzustellen, kann der Wafer 1 in einem weiteren Verarbeitungsschritt, der in Fig. 15 dargestellt ist, von der zweiten Seite 4 her dünn geschliffen werden, bis das leitende Material der Füllungen an der zweiten Seite 4 zutage tritt und Kontaktflächen 17 bildet. Die mit der Füllung 9 aufgefüllte Vertiefung 7 bildet so einen elektrisch leitenden Kanal, der die erste Seite 2 des Substrats 6 mit der zweiten Seite 4 verbindet. The depressions 7 do not extend through the substrate 6 in this exemplary embodiment. In the processing phase shown in FIG. 1D, they therefore do not yet form any conductive channels which connect the first side 2 to the second side 4. In order to produce these channels, the wafer 1 can be ground thinly from the second side 4 in a further processing step, which is shown in FIG. 15, until the conductive material of the fillings becomes apparent on the second side 4 and forms contact surfaces 17 . The depression 7 filled with the filling 9 thus forms an electrically conductive channel which connects the first side 2 of the substrate 6 to the second side 4.

In den Fig. 2A und 2B ist eine Variante der anhand der Fig. 1D und 15 gezeigten Verarbeitungsschritte gezeigt. Das Verfahren unterscheidet sich dahingehend, daß auf der ersten Seite 2 des Substrats 6 eine Auflage 19 befestigt wird. Beispielsweise kann die Auflage 19 für optische MEMS- Anwendungen einen transparenten Wafer umfassen, so daß Licht auf die MEMS-Elemente 5 fallen kann. Die Auflage 19 weist außerdem eine Strukturierung auf, welche im mit dem Wafer 1 zusammegefügten Zustand eine Kavität 21 bildet. Die Kavität schafft beispielsweise eine hermetische Abdichtung der MEMS- Elemente 5, ohne deren Beweglichkeit einzuschränken. Die Kavität 21 kann andererseits auch für die Aufnahme und Leitung von Fluiden ausgebildet sein. Die Auflage kann beispielsweise mit dem Substrat 6 verklebt sein, so daß sich zwischen Auflage 19 und erster Seite 2 des Substrats 6 eine Verklebung 20 befindet. In FIGS. 2A and 2B is shown a variation of the processing steps shown with reference to FIG. 1D and 15. The method differs in that a support 19 is attached to the first side 2 of the substrate 6 . For example, the support 19 for optical MEMS applications can comprise a transparent wafer, so that light can fall on the MEMS elements 5 . The support 19 also has a structure which forms a cavity 21 when the wafer 1 is assembled. The cavity creates a hermetic seal for the MEMS elements 5 , for example, without restricting their mobility. On the other hand, the cavity 21 can also be designed to receive and conduct fluids. The support can be glued to the substrate 6 , for example, so that there is an adhesive 20 between the support 19 and the first side 2 of the substrate 6 .

Die Auflage 19 verleiht außerdem dem Gesamtaufbau zusätzliche mechanische Festigkeit. Insbesondere wird der Wafer 1 mechanisch durch die Auflage unterstützt. Dadurch wird erreicht, daß der Wafer 1 dünner geschliffen werden kann, als dies bei einem freitragenden Wafer wie in Fig. 15 der Fall ist. Der Verarbeitungsschritt des Ausdünnens ist in Fig. 2B dargestellt. Das Befestigen der Auflage biete hier zusätzlich den Vorteil, daß die empfindlichen MEMS-Elemente 5 während der Bearbeitung vor Beschädigungen geschützt sind. The pad 19 also gives the overall structure additional mechanical strength. In particular, the wafer 1 is mechanically supported by the support. It is thereby achieved that the wafer 1 can be ground thinner than is the case with a self-supporting wafer as in FIG. 15. The thinning processing step is shown in Fig. 2B. Fastening the support offers the additional advantage here that the sensitive MEMS elements 5 are protected from damage during processing.

Zusätzlich sind in der in Fig. 2B gezeigten Verarbeitungsphase Lötperlen 23 auf die Kontaktflächen 17 der leitenden Kanäle 8 aufgebracht, um einen elektrischen Anschluß, etwa an eine Platine oder einen weiteren Baustein herstellen zu können. Die Lötperlen bilden dabei auf dem Wafer 1 einen "Ball Grid Array". In addition, in the processing phase shown in FIG. 2B, solder bumps 23 are applied to the contact surfaces 17 of the conductive channels 8 in order to be able to establish an electrical connection, for example to a circuit board or another module. The solder balls form a "ball grid array" on the wafer 1 .

In Fig. 2C ist ein MEMS-Baustein 27 in Querschnittsansicht gezeigt, welcher nach weiteren Verarbeitungsschritten aus einem wie in Fig. 2B gezeigten Waferverbund erhalten wird. Der Baustein wird durch Dicen, beziehungsweise Abtrennen des Dies 11 vom Wafer 1 hergestellt. FIG. 2C shows a MEMS module 27 in a cross-sectional view, which is obtained after further processing steps from a wafer composite as shown in FIG. 2B. The module is produced by dicing or separating the die 11 from the wafer 1 .

Um eine den Baustein 27 vollständig umschließende Gehäusung zu erreichen, wird der Baustein zusätzlich mit einer Verkapselung 25 versehen. Die Verkapselung kann beispielsweise aus einem Epoxidharz hergestellt werden. Die Verkapselung kann auf der Seite des Bausteins, auf welcher sich die Lötperlen 23 befinden, wieder teilweise abgeschliffen werden, so daß die Lötperlen teilweise freigelegt werden. Dies ermöglicht eine anschließende Verlötung mit einer anderen Komponenten durch Aufschmelzen der teilweise abgeschliffenen Lötperlen. In order to achieve a housing that completely surrounds the module 27 , the module is additionally provided with an encapsulation 25 . The encapsulation can be made, for example, from an epoxy resin. The encapsulation can be partially ground again on the side of the module on which the solder bumps 23 are located, so that the solder bumps are partially exposed. This enables subsequent soldering to another component by melting the partially ground solder balls.

Die Fig. 3A bis 3E zeigen die Verarbeitungsschritte für die Herstellung eines MEMS-Bausteins gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Auch in dieser Ausführungsform des Verfahrens werden die Verarbeitungsschritte im Waferverbund durchgeführt. Figs. 3A to 3E show the processing steps for the manufacture of a MEMS device according to another embodiment of the invention. In this embodiment of the method, too, the processing steps are carried out in the wafer composite.

Der Verarbeitungszustand des in Fig. 3A gezeigte Wafers entspricht dabei im wesentlichen dem des in Fig. 1A dargestellten Wafers. Als mikro-elektromechanisches Element 5 ist in Fig. 3A beispielhaft eine elektromechanisch verstellbare Spiegelanordnung dargestellt. Auch in dieser Ausführungsform sind die mikro-elektromechanischen Elemente 5 der Dies für die elektrische Versorgung an jeweils eine oder mehrere Kontaktflächen 3 angeschlossen. The processing state of the wafer shown in FIG. 3A essentially corresponds to that of the wafer shown in FIG. 1A. An electromechanically adjustable mirror arrangement is shown as an example in FIG. 3A as the micro-electromechanical element 5 . In this embodiment too, the micro-electromechanical elements 5 of the dies for the electrical supply are connected to one or more contact surfaces 3 in each case.

Fig. 3B zeigt den Waferverbund nach der Verbindung des Wafers 1 mit einer strukturierten Auflage 19. Die Auflage 19 weist in diesem Fall eine Durchgangsöffnung 29 auf. Neben der Durchgangsöffnung umfaßt die Auflage 19 zusätzlich eine mechanischen Passung 31 auf. Die mechanische Passung ist für die Aufnahme einer Linse 33 angepaßt. Die Linse fokussiert Licht auf den Spiegel des mikro-elektromechanischen Elements 5. Die gezeigte Strukturierung der Auflage, sowie die in die Passung eingefügte Linse sind nur beispielhaft. Vielmehr kann die Auflage auch auf viele andere Weisen zweckmäßig strukturiert sein. Die Strukturierung kann dabei sowohl vor dem Zusammenfügen, als auch teilweise oder vollständig im mit dem Substrat 6 zusammengefügten Zustand erfolgen. Fig. 3B shows the wafer composite of the compound of the wafer 1 with a structured rest 19. The support 19 has a through opening 29 in this case. In addition to the through opening, the support 19 also has a mechanical fit 31 . The mechanical fit is adapted to accommodate a lens 33 . The lens focuses light on the mirror of the micro-electromechanical element 5 . The structuring of the support shown and the lens inserted into the fit are only examples. Rather, the edition can also be appropriately structured in many other ways. The structuring can take place both before the assembly, and also partially or completely in the state joined to the substrate 6 .

In Fig. 3C ist der Waferverbund nach dem Einfügen von Vertiefungen 7 gezeigt. Im Gegensatz zu den anhand der Fig. 1A bis 1E und 2A bis 2C erläuterten Verfahren wird bei dieser Ausführungsform des Verfahrens die leitenden Kanal von der zweiten Seite 4 des Substrats 6 her eingefügt werden. Dazu werden von der zweiten Seite 4 des Substrats, wie Fig. 2C zeigt, den Kontaktflächen auf der ersten Seite 2 gegenüberliegend Vertiefungen 7 eingefügt. Die Vertiefungen reichen dabei bis zu den Kontaktflächen 3. In Fig. 3C, the wafer assembly is shown after insertion of depressions 7. In contrast to the methods explained with reference to FIGS. 1A to 1E and 2A to 2C, in this embodiment of the method the conductive channel will be inserted from the second side 4 of the substrate 6 . For this purpose, depressions 7 are inserted from the second side 4 of the substrate, as shown in FIG. 2C, opposite the contact areas on the first side 2. The depressions extend to the contact surfaces 3 .

Fig. 3D zeigt den Waferverbund nach dem Einfügen von Füllungen 15 aus leitendem Material in die Vertiefungen 7. Durch die leitenden Füllungen, welche in elektrischem Kontakt mit den Kontaktflächen 3 stehen, wird ein leitender Kanal 8 geschaffen, welcher die erste Seite 2 mit der zweiten Seite 4 des Substrats 6 verbindet. Auf der zweiten Seite 4 werden durch das Einfügen der Füllungen 15 wieder Kontaktflächen 17 geschaffen. Diese können für den elektrischen Anschluß der MEMS-Strukturen 5 wieder mit Lötperlen 23 versehen werden. Außerdem wurde der Wafer 1 auf der zweiten Seite 4 wieder mit einer Verkapselung 26, versehen, so daß eine weitgehende Verpackung im Waferverbund hergestellt ist. Die Verkapselung kann beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial, wie etwa einem Epoxidharz bestehen. Um die Lötperlen für eine spätere Kontaktierung wieder zugänglich zu machen, kann vor dem Abtrennen der Dies vom Wafer 1, beziehungsweise vom Waferverbund aus Wafer 1 und Auflage 19 die Verkapselung teilweise abgeschliffen werden, bis die Lötperlen an der Oberfläche teilweise freigelegt sind. Fig. 3D shows the wafer assembly after the insertion of fillings 15 made of conductive material in the depressions 7. The conductive fillings, which are in electrical contact with the contact surfaces 3 , create a conductive channel 8 which connects the first side 2 to the second side 4 of the substrate 6 . On the second side 4, contact surfaces 17 are created again by inserting the fillings 15 . These can be provided with soldering beads 23 again for the electrical connection of the MEMS structures 5 . In addition, the wafer 1 was again provided on the second side 4 with an encapsulation 26 , so that extensive packaging is produced in the wafer assembly. The encapsulation can consist, for example, of a plastic material, such as an epoxy resin. In order to make the solder bumps accessible again for later contacting, the encapsulation can be partially ground off before the dies are separated from the wafer 1 , or from the wafer composite comprising wafer 1 and support 19 , until the solder bumps are partially exposed on the surface.

Im folgenden wird auf Fig. 4 Bezug genommen, welche einen MEMS-Baustein mit mehrlagiger, strukturierter Auflage und aufeinander gestapelten Substraten in Querschnittsansicht zeigt. Das MEMS-Bauelement umfaßt ein Substrat 6, welches entsprechend der anhand der Fig. 3A bis 3D gezeigten Verfahrensschritte verarbeitet wurde. Im Unterschied umfaßt die in Fig. 4 gezeigte Ausführungsform jedoch eine mehrlagige Auflage 19. Die Auflage 19 setzt sich aus den Lagen 191, 192, 193 und 194 zusammen. Die Lagen 191 und 193 weisen dabei jeweils eine Durchgangsöffnung 29 auf. Zwischen diesen Lagen ist eine Lage 192 eingefügt, die so strukturiert ist, daß sie ein optisches Element, in diesem Ausführungsbeispiel eine integrierte optische Linse 37 aufweist. Die Lagen 191 und 193 dienen dabei als Abstandhalter für die Linse 37, sowie für die Lage 194, welche mechanische Passungen 31 für Wellenleiter 39 aufweist. In the following, reference is made to FIG. 4, which shows a cross-sectional view of a MEMS module with a multilayer, structured support and substrates stacked on top of one another. The MEMS component comprises a substrate 6 , which was processed in accordance with the method steps shown with reference to FIGS. 3A to 3D. In contrast, the embodiment shown in FIG. 4, however, comprises a multi-layer support 19 . The edition 19 is composed of the layers 191 , 192 , 193 and 194 . The layers 191 and 193 each have a through opening 29 . A layer 192 is inserted between these layers and is structured in such a way that it has an optical element, in this exemplary embodiment an integrated optical lens 37 . The layers 191 and 193 serve as spacers for the lens 37 and for the layer 194 , which has mechanical fits 31 for waveguides 39 .

Beim Herstellen der MEMS-Bauelemente im Waferverbund wurde außerdem ein weiteres Substrat 35 am Substrat 6 befestigt. Das weitere Substrat 35 umfaßt eine aktive Schicht 37 mit integrierten Halbleiter-Schaltungen. Diese können beispielsweise zur Ansteuerung der MEMS-Elemente 5 dienen. Alternativ ist auf diese Weise auch das Stapels mit einem oder mehreren MEMS-Bausteinen möglich. When the MEMS components were manufactured in the wafer composite, a further substrate 35 was also attached to the substrate 6 . The further substrate 35 comprises an active layer 37 with integrated semiconductor circuits. These can be used, for example, to control the MEMS elements 5 . Alternatively, stacking with one or more MEMS modules is also possible in this way.

Das weitere Substrat 35 weist ebenfalls wie Substrat 6 Kontaktflächen 3 auf. Die Kontaktierung der MEMS-Elemente 5 erfolgt in diesem Fall über die Durchkontaktierung mittels der leitenden Kanäle 8 des Substrats 6 und den auf den Kanälen 8 angebrachten Lötperlen 23, welche mit den Kontaktflächen 3 des weiteren Substrats 35 verlötet werden. Die Kontaktflächen 3 des weiteren Substrats 35 sind ihrerseits in gleicher Weise, wie oben beschrieben, über elektrisch leitende Kanäle 8 mit der gegenüberliegenden Seite des weiteren Substrats 35 verbunden. Ebenso können auch die Kontakte zur Versorgung der aktiven Schicht 37 auf die gegenüberliegende Seite des Substrats 35 verlegt werden. Auf diese Weise befinden sich alle elektrischen Kontakte des gestapelten Bauelements auf der den Wellenleitern gegenüberliegenden Seite. Die Seite des Bauelements 27, von der die Wellenleiter zugeführt werden, bleibt so völlig frei von störenden Bonding-Drähten oder anderen Kontaktierungen des Bauelements. The further substrate 35 likewise has contact areas 3 like substrate 6 . In this case, the contacting of the MEMS elements 5 takes place via the through-plating by means of the conductive channels 8 of the substrate 6 and the soldering beads 23 attached to the channels 8 , which are soldered to the contact surfaces 3 of the further substrate 35 . The contact surfaces 3 of the further substrate 35 are in turn connected in the same way as described above via electrically conductive channels 8 to the opposite side of the further substrate 35 . Likewise, the contacts for supplying the active layer 37 can also be laid on the opposite side of the substrate 35 . In this way, all the electrical contacts of the stacked component are on the side opposite the waveguides. The side of the component 27 from which the waveguides are fed thus remains completely free of interfering bonding wires or other contacts on the component.

Auf die leitenden Kanäle 8 des weiteren Substrats sind wieder Lötperlen aufgebracht. Eine Verkapselung, beziehungsweise Verpackung der im Waferverbund zusammengefügten Teile 6, 35 und 191 bis 194 kann in gleicher Weise wie anhand von Fig. 2C erläutert erfolgen, indem auf die Seite des Substrats 35 mit den Lötperlen eine Verkapselungsschicht 26 aufgebracht und diese anschließend wieder abgeschliffen wird, bis die Lötperlen an der abgeschliffenen Oberfläche hervortreten. Bezugszeichenliste 1 Wafer
2 erste Seite des Substrats
3, 17 Kontaktfläche
4 zweite Seite des Substrats
5 mikro-elektromechanische Elemente
6 Substrat
7 Vertiefungen
8 elektrisch leitender Kanal
9 elektrische Verbindung
11, 12, 13 Dies auf Wafer 1
15 elektrisch leitende Füllung
19, 191, 192, 193, 194 Auflage
20 Verklebung
21 Kavität
23 Lötperle
25, 26 Epoxidharzverkapselung
27 MEMS-Baustein
29 Durchgangsöffnung
31 Passung
33 Linse
35 weiteres Substrat
37 integrierte Linsenstruktur
39 Wellenleiter
Solder beads are again applied to the conductive channels 8 of the further substrate. Encapsulation or packaging of the parts 6 , 35 and 191 to 194 joined together in the wafer composite can be carried out in the same way as explained with reference to FIG. 2C, in that an encapsulation layer 26 is applied to the side of the substrate 35 with the soldering beads and this is then ground again until the solder bumps emerge from the ground surface. LIST OF REFERENCES 1 wafer
2 first side of the substrate
3 , 17 contact area
4 second side of the substrate
5 micro-electromechanical elements
6 substrate
7 wells
8 electrically conductive channel
9 electrical connection
11 , 12 , 13 this on wafer 1
15 electrically conductive filling
19 , 191 , 192 , 193 , 194 edition
20 bonding
21 cavity
23 solder pearl
25 , 26 epoxy encapsulation
27 MEMS component
29 through opening
31 fit
33 lens
35 further substrates
37 integrated lens structure
39 waveguides

Claims (40)

1. Verfahren zur Herstellung mikroelektromechanischer Bauelemente (27) aus einem Substrat (6) mit einer ersten Seite (2) und einer der ersten Seite (2) im wesentlichen gegenüberliegenden zweiten Seite (4), wobei zumindest die erste Seite (2) wenigstens ein mikroelektromechanisches Element (5) aufweist, gekennzeichnet durch das Einfügen von zumindest einem elektrisch leitenden Kanal (8) in das Substrat (6), welcher die erste Seite (2) mit der zweiten Seite (4) verbindet. 1. A method for producing microelectromechanical components ( 27 ) from a substrate ( 6 ) having a first side (2) and a second side (4) substantially opposite the first side (2), at least the first side (2) being at least one Microelectromechanical element ( 5 ), characterized by the insertion of at least one electrically conductive channel ( 8 ) in the substrate ( 6 ), which connects the first side (2) to the second side (4). 2. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch den Schritt des Befestigens zumindest einer Auflage (19) auf der ersten Seite (2) des Substrats (6). 2. The method according to claim 2, characterized by the step of attaching at least one support ( 19 ) on the first side (2) of the substrate ( 6 ). 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einer der Schritte des Befestigens der Auflage (19) oder des Einfügens von zumindest einem elektrisch leitenden Kanal (8) im Waferverbund erfolgt. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that at least one of the steps of attaching the support ( 19 ) or inserting at least one electrically conductive channel ( 8 ) in the wafer composite. 4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Einfügens des leitenden Kanals (8) den Schritt des Herstellens einer Vertiefung (7) durch Abtragen von Substratmaterial umfasst. 4. The method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the step of inserting the conductive channel ( 8 ) comprises the step of producing a recess ( 7 ) by removing substrate material. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Abtragens von Substratmaterial den Schritt des Trockenätzens und/oder den Schritt des Naßätzens und oder den Schritt des Schleifens und/oder den Schritt des Ultraschallschwingläppens umfaßt. 5. The method according to claim 4, characterized in that the step of removing substrate material Step of dry etching and / or the step of Wet etching and or the step of grinding and / or includes the step of ultrasonic rocking. 6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch den Schritt des Auffüllens der Vertiefung mit einem leitenden Material (15). 6. The method according to claim 4 or 5, characterized by the step of filling the recess with a conductive material ( 15 ). 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das leitende Material (15) ein leitendes Epoxid umfaßt. 7. The method according to claim 6, characterized in that the conductive material ( 15 ) comprises a conductive epoxy. 8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das leitende Material (15) ein Metall umfaßt, welches galvanisch in der Vertiefung abgeschieden wird. 8. The method according to claim 6 or 7, characterized in that the conductive material ( 15 ) comprises a metal which is electrodeposited in the recess. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Herstellens eines leitenden Kanals (8) den Schritt des Dotierens und/oder Ionenimplantierens umfaßt. 9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the step of producing a conductive channel ( 8 ) comprises the step of doping and / or ion implantation. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch den Schritt des Herstellens zumindest einer elektrischen Kontaktfläche (3, 17). 10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized by the step of producing at least one electrical contact surface ( 3 , 17 ). 11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Kontaktfläche (3, 17) auf der ersten Seite (2) des Substrats (6) hergestellt wird. 11. The method according to claim 10, wherein the contact surface ( 3 , 17 ) on the first side (2) of the substrate ( 6 ) is produced. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch den Schritt des Ausdünnens des Substratmaterials. 12. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized by the step of thinning the Substrate material. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Substrat (6) ein Halbleitermaterial und/oder ein Glas und/oder ein Metall und/oder ein keramisches Material und/oder ein piezoelektrisches Material und oder einen Kunststoff und/oder einen Verbundwerkstoff umfasst. 13. The method according to any one of claims 1 to 11, wherein the substrate ( 6 ) is a semiconductor material and / or a glass and / or a metal and / or a ceramic material and / or a piezoelectric material and or a plastic and / or a composite material includes. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 12, gekennzeichnet durch den Schritt des Strukturierens der Auflage (19). 14. The method according to any one of claims 2 to 12, characterized by the step of structuring the support ( 19 ). 15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Schritt des Strukturierens den Schritt des Einfügens zumindest einer eine Kavität (21) und/oder einer eine Durchgangsöffnung (29) bildenden Struktur umfaßt. 15. The method according to claim 14, wherein the structuring step comprises the step of inserting at least one structure forming a cavity ( 21 ) and / or a through opening ( 29 ). 16. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 oder 15, wobei der Schritt des Strukturierens der Auflage den Schritt des Herstellens zumindest eines Grabens, insbesondere einer V-Nut umfaßt, wobei der Graben sich vorzugsweise in einer Richtung entlang der Oberfläche der Auflage erstreckt. 16. The method according to any one of claims 14 or 15, wherein the Step of structuring the pad Production of at least one trench, in particular one V-groove, the trench preferably in a direction along the surface of the pad extends. 17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei der Schritt des Strukturierens der Auflage den Schritt des Herstellens einer mechanischen Passung (31) umfaßt. 17. The method according to any one of claims 14 to 16, wherein the step of structuring the support comprises the step of producing a mechanical fit ( 31 ). 18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei die mechanische Passung (31) für die Aufnahme eines optischen Elements, insbesondere eines Wellenleiters und/oder einer optischen Linse (33) und/oder eines Prismas geeignet ist. 18. The method according to claim 17, wherein the mechanical fit ( 31 ) is suitable for receiving an optical element, in particular a waveguide and / or an optical lens ( 33 ) and / or a prism. 19. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, wobei der Schritt des Strukturierens der Auflage (19) den Schritt des Herstellens einer Auflage umfaßt, welche optische Komponenten aufweist. 19. The method according to any one of claims 14 to 18, wherein the step of structuring the support ( 19 ) comprises the step of producing a support which has optical components. 20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei der Schritt des Herstellens einer Auflage (19), welche optische Komponenten aufweist, den Schritt des Herstellens von optischen Linsen und/oder Gittern umfaßt. 20. The method according to claim 19, wherein the step of producing a support ( 19 ) which has optical components comprises the step of producing optical lenses and / or gratings. 21. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 20, wobei der Schritt des Schritt des Strukturierens der Auflage den Schritt des Herstellens eines Abstandhalters, insbesondere für zumindest ein optisches Element und/oder zumindest eine weitere Auflage umfaßt. 21. The method according to any one of claims 14 to 20, wherein the Step of the step of structuring the pad Step of making a spacer, in particular for at least one optical element and / or comprises at least one further edition. 22. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 21, wobei der Schritt des Herstellens einer strukturierten Auflage den Schritt des Herstellens einer Aufnahme, insbesondere für Fluide und/oder optische Elemente und/oder piezoelektrische Elemente und/oder mikromechanische Elemente und/oder elektronische Bauelemente umfaßt. 22. The method according to any one of claims 14 to 21, wherein the Step of creating a structured edition Step of making a recording, especially for Fluids and / or optical elements and / or piezoelectric elements and / or micromechanical Includes elements and / or electronic components. 23. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22, gekennzeichnet durch den Schritt des Einfügens zumindest eines lichtleitenden und/oder fluidleitenden und/oder wärmeleitenden Kanals in das Substrat. 23. The method according to any one of claims 1 to 22, characterized by the step of inserting at least a light-conducting and / or fluid-conducting and / or heat-conducting channel in the substrate. 24. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß der zumindest eine leitende Kanal (8) von der ersten Seite (2) des Substrats (6) her eingefügt wird und daß die Auflage (19) nach dem Einfügen des zumindest einen leitenden Kanals (8) befestigt wird. 24. The method according to any one of claims 2 to 23, characterized in that the at least one conductive channel ( 8 ) from the first side (2) of the substrate ( 6 ) is inserted and that the support ( 19 ) after the insertion of the at least a conductive channel ( 8 ) is attached. 25. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß der zumindest eine leitende Kanal (8) von der zweiten Seite (4) des Substrats (6) her eingefügt wird. 25. The method according to any one of claims 1 to 24, characterized in that the at least one conductive channel ( 8 ) from the second side (4) of the substrate ( 6 ) is inserted. 26. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 25, weiter gekennzeichnet durch den Schritt des Aufbringens einer Lötperle (23) auf den zumindest einen leitenden Kanal (8). 26. The method according to any one of claims 1 to 25, further characterized by the step of applying a solder bump ( 23 ) to the at least one conductive channel ( 8 ). 27. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 26, weiter gekennzeichnet durch den Schritt des Befestigens zumindest eines weiteren Substrats an dem Substrat (6), welches insbesondere integrierte Halbleiter- Schaltungsanordnungen und/oder MEMS-Elemente umfaßt. 27. The method according to any one of claims 1 to 26, further characterized by the step of attaching at least one further substrate to the substrate ( 6 ), which in particular comprises integrated semiconductor circuit arrangements and / or MEMS elements. 28. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 27. 28. Device for carrying out a method according to a of claims 1 to 27. 29. Mikro-elektromechanisches Bauelement (27), insbesondere hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 27, welches ein Substrat (6) mit einer ersten Seite (2) und einer der ersten Seite (2) im wesentlichen gegenüberliegenden zweiten Seite (4), aufweist und wobei zumindest die erste Seite wenigstens ein mikro-elektromechanisches Element (5) umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (6) zumindest einen elektrisch leitenden Kanal (8) aufweist, welcher die erste (2) und die zweite Seite (4) verbindet. 29. Micro-electromechanical component ( 27 ), in particular produced according to one of claims 1 to 27, which has a substrate ( 6 ) with a first side (2) and a second side (4) substantially opposite the first side (2), and at least the first side comprises at least one micro-electromechanical element ( 5 ), characterized in that the substrate ( 6 ) has at least one electrically conductive channel ( 8 ) which the first ( 2 ) and the second side (4) combines. 29. Bauelement nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement zumindest eine Auflage (19) aufweist, welche mit der ersten Seite (2) des Substrats (6) verbunden ist. 29. The component according to claim 28, characterized in that the component has at least one support ( 19 ) which is connected to the first side (2) of the substrate ( 6 ). 30. Bauelement nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflage (19) zumindest ein optisches Element, insbesondere ein Prisma und/oder ein Gitter und/oder eine Linse (5) und/oder einen optischen Filter aufweist. 30. The component according to claim 29, characterized in that the support ( 19 ) has at least one optical element, in particular a prism and / or a grating and / or a lens ( 5 ) and / or an optical filter. 31. Bauelement nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflage (19) zumindest eine Kavität (21) und/oder eine Durchgangsöffnung (29) aufweist. 31. The component according to claim 29 or 30, characterized in that the support ( 19 ) has at least one cavity ( 21 ) and / or a through opening ( 29 ). 32. Bauelement nach einem der Ansprüche 29 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflage (19) zumindest eine Passung (31) aufweist. 32. Component according to one of claims 29 to 31, characterized in that the support ( 19 ) has at least one fit ( 31 ). 33. Bauelement nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Passung (31) zur Aufnahme eines optischen Elements, insbesondere einer Linse (5) und/oder eines Wellenleiters und/oder eines Gitters und/oder eines Prismas geeignet ist. 33. Component according to claim 32, characterized in that the fit ( 31 ) is suitable for receiving an optical element, in particular a lens ( 5 ) and / or a waveguide and / or a grating and / or a prism. 34. Bauelement nach einem der Ansprüche 29 bis 33, wobei die Auflage eine Aufnahme aufweist. 34. Component according to one of claims 29 to 33, wherein the Edition has a recording. 35. Bauelement nach Anspruch 34, wobei die Aufnahme für eine Schaltungsanordnung und/oder eine piezoelektrische Komponente und/oder ein aktives oder passives elektronisches Element angepaßt ist. 35. Component according to claim 34, wherein the receptacle for a Circuit arrangement and / or a piezoelectric Component and / or an active or passive electronic element is adapted. 36. Bauelement nach einem der Ansprüche 29 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflage (19) mit dem Substrat (6) verklebt ist, insbesondere mit einem Epoxidharz verklebt ist. 36. Component according to one of claims 29 to 35, characterized in that the support ( 19 ) is glued to the substrate ( 6 ), in particular is glued to an epoxy resin. 37. Bauelement nach einem der Ansprüche 29 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflage (19) mehrere Schichten (191, 192, 193, 194) aufweist. 37. Component according to one of claims 29 to 36, characterized in that the support ( 19 ) has a plurality of layers ( 191 , 192 , 193 , 194 ). 38. Bauelement nach einem der Ansprüche 29 bis 36, welches zumindest ein weiteres Substrat (35) umfaßt, wobei das Substrat (6) und das zumindest eine weitere Substrat (35) übereinander angeordnet sind. 38. Component according to one of claims 29 to 36, which comprises at least one further substrate ( 35 ), the substrate ( 6 ) and the at least one further substrate ( 35 ) being arranged one above the other. 39. Bauelement nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß das zumindest eine weitere Substrat (35) zumindest einen Anschlußkontakt (3) aufweist, wobei ein elektrischer Kontakt zwischen dem leitenden Kanal (8) und dem Anschlußkontakt (3) besteht. 39. Component according to claim 38, characterized in that the at least one further substrate ( 35 ) has at least one connection contact ( 3 ), wherein there is an electrical contact between the conductive channel ( 8 ) and the connection contact ( 3 ).
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