DE10241390B3 - Process for structuring a flat substrate made from glassy material for electrically contacting microelectronic or micromechanical components comprises preparing a semiconductor flat substrate, reducing its thickness, and further processing - Google Patents

Process for structuring a flat substrate made from glassy material for electrically contacting microelectronic or micromechanical components comprises preparing a semiconductor flat substrate, reducing its thickness, and further processing

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DE10241390B3
DE10241390B3 DE2002141390 DE10241390A DE10241390B3 DE 10241390 B3 DE10241390 B3 DE 10241390B3 DE 2002141390 DE2002141390 DE 2002141390 DE 10241390 A DE10241390 A DE 10241390A DE 10241390 B3 DE10241390 B3 DE 10241390B3
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Peter Dipl.-Ing. Merz
Hans-Joahim Dipl.-Phys. Quenzer
Arne Veit Dipl.-Ing. Schulz
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Abstract

Process for structuring a flat substrate made from glassy material comprises preparing a semiconductor flat substrate (1), reducing the thickness of the flat substrate within a surface region (3) of the substrate, structuring the surface region using local material removal to form recesses (5) in the surface region, connecting the structured surface of the substrate to a glassy substrate (6), and tempering the connected substrates. An Independent claim is also included for a glassy flat substrate produced by the above process.

Description

  • Technisches Gebiet technical field
  • [0001]
    Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Strukturierung eines aus glasartigem Material bestehenden Flächensubstrats, glasartiges Flächensubstrat und Verwendung des galsartigem Flächensubstrats. The invention relates to a method for structuring a flat substrate consisting of glassy material, glass-like surface substrate and using the galsartigem surface substrate.
  • Stand der Technik State of the art
  • [0002]
    Glas oder glasartige Materialien als Werkstoff in der modernen Mikroelektronik oder Mikromechanik besitzen gegenüber anderen Materialien insbesondere Kunststoffe zahlreiche Vorteile hinsichtlich ihres mit Halbleitermaterialien vergleichbaren, geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten und verfügen darüber hinaus über eine große mechanische sowie auch chemische Stabilität, wodurch diese Materialien in vielen technischen Bereichen von großer Bedeutung sind. Glass or glass-like materials as a material in modern microelectronics or micromechanics own particular plastics numerous advantages in terms of their relation to other materials with semiconductor materials similar, low thermal expansion coefficient and also possess a large mechanical as well as chemical stability, making these materials in many technical areas of great importance.
  • [0003]
    Jedoch sind der Herstellung insbesondere von technisch sehr interessanten Produkten, insbesondere von mikromechanischen und mikroelektronischen Bauelementen aus Glas sehr enge Grenzen gesetzt, da bislang hinsichtlich der Mikrostrukturierung von Glas nur wenig geeigneten Ätzverfahren bekannt sind, so daß bislang lediglich mechanischen Verfahren wie Sägen, Schleifen, Polieren, Ritzen, Ultraschall oder Sandstrahlen zum Einsatz kommen. However, the production of particularly technically very interesting products, particularly micromechanical and microelectronic devices made from glass are set very close limits, since so far only little suitable etching techniques are known with regard to the microstructuring of glass, so that so far only mechanical processes such as sawing, grinding, polishing , are used scoring, ultrasound or sandblasting. Dadurch sind die Strukturierungsmöglichkeiten von Glas stark eingeschränkt. This structuring possibilities of glass are severely limited. Mit diesen konventionellen Bearbeitungstechniken ist jedoch eine Strukturierung von Glas in den Mikro- und insbesondere Submikrometerbereich nicht mit der in der Halbleiter-Bauelement-Technik geforderten Präzision möglich. With these conventional processing techniques, however, a structuring of glass in the micro- and particularly sub-micron is not possible with the required in semiconductor device technology precision.
  • [0004]
    Aufgrund dieser stark eingeschränkten Strukturierungsmöglichkeiten werden Mikrostrukturkörper häufig aus Kunststoff gefertigt. Because of this very limited structuring possibilities microstructure bodies are often made of plastic. So beschreibt bspw. die Thus, for example describes. The DE 43 07 869 A1 DE 43 07 869 A1 ein Verfahren, bei dem Mikrostrukturkörper aus Kunststoff oder Sinterwerkstoffen mittels eines Formeinsatzes abgeformt werden. a method in which are molded microstructure element from plastics or sintered material by means of a mold insert. Der mikrostrukturierte Formeinsatz wird hierbei aus einem festen Körper, der aus Metall, Keramik, Glas, Stein oder einkristallinem Material ist, durch feinmechanische Präzisionsbearbeitung, additive oder subtraktive Strukturierung hergestellt. The microstructured mold insert is in this case made of a solid body which is made of metal, ceramics, glass, stone, or single crystal material produced by precision mechanical machining, additive or subtractive patterning. Anschließend wird der Formeinsatz mit fließfähigem Material ausgefüllt, überdeckt und nach seiner Verfestigung wird das Material von dem Formeinsatz getrennt. Then, the mold insert is filled with flowable material, covered, and after its solidification, the material is separated from the mold insert. Der so gefertigte Mikrostrukturkörper weist allerdings ebenfalls den Nachteil auf, dass er aus einem Material mit einem großen thermischen Ausdehnungskoeffizienten gefertigt ist und im Vergleich zu glasartigen Materialien über eine geringere mechanische und chemische Stabilität verfügt. However, the so-made microstructure bodies also has the disadvantage that it is made of a material having a large thermal expansion coefficient and has compared to vitreous materials have a reduced mechanical and chemical stability.
  • [0005]
    Könnten die technischen Grenzen in der Glasbearbeitung durchbrochen werden, so ließen sich neue Anwendungsgebiete erschließen, in denen Verbundwerkstoffe aus Silizium und Glas eine tragende Rolle spielen. Could the technical limits in glass processing to be broken, then new applications could open up in which composite materials of silicon and glass play a supporting role. Derartige Verbundelemente können sich die komplementären Eigenschaften beider Materialien zunutze machen. Such composite elements, the complementary properties of both materials can take advantage of. Zum Beispiel besitzt Glas im Vergleich zu Silizium eine sehr niedrige elektrische und thermische Leitfähigkeit, ist jedoch im Gegensatz zu Silizium im sichtbaren Wellenlängenbereich optisch transparent. For example, glass has compared to silicon has a very low electrical and thermal conductivity, however, is optically transparent as opposed to silicon in the visible wavelength range.
  • [0006]
    Zudem spielt neben Silizium Glas oder glasartige Materialien eine wichtige Rolle bei der Realisierung mikromechanischer Komponenten. Moreover, in addition to silicon glass or glass-like materials plays an important role in the realization of micro-mechanical components. Besonders im Hinblick auf eine Verkapseln der Bauelemente auf Waferlevel wird Glas als elektrisch isolierendes Material häufig eingesetzt. Particularly in view of the encapsulation of the devices at the wafer level lens is frequently used as an electrically insulating material. Aber auch in diesem Zusammenhang stößt man in der Mikrostrukturierung auf die vorstehend genannten Grenzen. But even in this context, one encounters in the microstructure of the above-mentioned limits.
  • [0007]
    Zur Überwindung der vorstehend geschilderten Problematik ist in der To overcome the problems described above is in the DE 101 18 529 DE 101 18 529 vorgeschlagen worden – zu der im übrigen diese Anmeldeschrift als Zusatzanmeldung anzusehen ist -, ein zu strukturierendes glasartiges Flächenmaterial mit einem bereits vorstrukturierten, aus einem Halbleitermaterial bestehenden Flächensubstrat in Verbindung zu bringen, vorzugsweise im Wege eines anodischen Bondvorganges, und diese Kompositstruktur derart zu erwärmen, dass das glasartige Material seine Fließtemperatur überschreitet und auf diese Weise in die vorstrukturierten Vertiefungen innerhalb des Halbleiter-Flächenmaterials eindringt. been proposed - to the rest of this patent application is to be regarded as an additional application - a to be patterned glass-like sheet material with an already pre-patterned to bring consisting of a semiconductor material surface substrate in connection to preferably heat by means of an anodic bonding process, and this composite structure such that the vitreous material exceeds its yield temperature, and thus penetrates into the recesses inside the pre-patterned semiconductor surface material. Nach entsprechendem Tempern und nachfolgendem Erkalten der Kompositstruktur sind die strukturierten Vertiefungen innerhalb des Halbleitermaterials vorzugsweise vollständig mit dem glasartigen Material ausgefüllt. After appropriate annealing and subsequent cooling of the composite structure, the patterned depressions are preferably completed within the semiconductor material with the vitreous material. Nach entsprechender Nachbehandlung der erkalteten Kompositstruktur kann das Halbleitermaterial im Wege gezielter Materialabtragung von dem sich innerhalb der Vertiefungen befindlichen Glasmaterial getrennt werden, um letztlich die gewünschte strukturierte Komponente aus Glas oder glasartigen Material zu erhalten. After appropriate post-treatment of the cooled composite structure, the semiconductor material can be separated by which indentations located within the glass material by means of targeted removal of material to ultimately obtain the desired structured component made of glass or glass-like material.
  • [0008]
    Ein wesentlicher Aspekt des in der vorstehenden Druckschrift vorgeschlagenen Verfahrens betrifft die Vorstrukturierung des Halbleiter-Flächensubstrates, die nicht nur maßgeblich für Größe, Form und Dimensionierung des letztlich zu erhaltenen strukturierten Glasproduktes verantwortlich ist, sondern auch entscheidend an den Verfahrens- und damit Herstellungskosten des gewünschten Produktes beiträgt. An important aspect of the proposed in the above reference method relates to the pre-structuring of said semiconductor flat substrate, which is responsible for the size, shape and dimensions of the end structured to be obtained glass product not only significant but also critical to the process and thus manufacturing cost of the desired product contributes.
  • [0009]
    In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, das auf der technischen Lehre der In a preferred embodiment of the technical teaching on DE 101 18 529 C1 DE 101 18 529 C1 beruht, wird ein als Siliziumsubstrat bzw. Si-Wafer ausgebildetes Halbleiter-Flächensubstrat mittels Ätzprozess strukturiert, vorzugsweise werden mit Hilfe eines Trockenätzprozesses gezielt Vertiefungen in den Si-Wafer eingebracht. based, designed as a silicon substrate or Si-wafer semiconductor substrate surface is patterned by etching process, preferably introduced by means of a dry etching process selectively recesses in the Si wafer. Dadurch können zwar beliebige Konturen in den Siliziumwafer eingebracht werden, anderseits wirft der Einsatz von Trockenätztechniken jedoch vergleichsweise hohe Kosten auf. This arbitrary contours in the silicon wafer, although can be introduced, on the other hand, however, the use of dry etching raises comparatively high costs. In bestimmten Fällen, zB bei der Herstellung von periodischen Stempelstrukturen, wäre jedoch eine Herstellung derartiger Strukturen mittels Einsägen auf einer Wafersäge eine deutlich billigerer Alternative, jedoch stossen derartige konventionelle Materialabtragetechniken auf folgendes Problem: Um einen für den Eindringvorgang des erwärmten fließfähigen, glasartigen Materials in die Vertiefungen des Halbleiter-Flächensubstrats erforderlichen gasdichten Abschluss zwischen dem strukturierten Halbleiterwafer und dem glasartigen Flächensubstrat zu erhalten, erfolgt die Strukturierung des Si-Wafers unter Verwendung eines Ätzprozesses nicht bis zum Waferrand, dieser nämlich wird bewusst unstrukturiert belassen, gleichwohl eine nahezu vollständige Flächennutzung des Si- Wafers angestrebt wird. In certain cases, for example in the production of periodic die structures, however, would be the production of such structures by means of sawing on a wafer a significantly cheaper alternative, but such conventional Materialabtragetechniken encounter the following problem: To one for the intrusion of the heated flowable glassy material in the recesses of the required semiconductor surface substrate gas-tight seal between obtain the patterned semiconductor wafer and the glass-like surface substrate, the patterning of the Si wafer is performed using an etching process, not to the edge of the wafer, this fact is left deliberately unstructured, however, an almost complete land use of the Si wafer is desired. Bedient man sich hingegen zur Strukturierung des Si-Wafers der vergleichbar zum Ätzprozess deutlich günstigeren Säge- oder Frästechnik, so ist es nicht möglich den Rand des Wafers von der Strukturierung auszusparen, sofern man bestrebt ist die vorgegebene Waferfläche möglichst vollständig für die Strukturierung auszunutzen. however, use is made for the structuring of the Si wafer is comparable to the etching process significantly lower sawing or milling, it is not possible to omit the edge of the wafer from the structuring, if the aim is entirely possible to take advantage of the given wafer area for structuring. Damit kann jedoch mit dem in der However, to enable the in DE 101 18 529 C1 DE 101 18 529 C1 beschriebenen Verfahren keine dichte Verbindung der beiden Substrate, zB durch das anodische Bonden des Glas mit dem Siliziumsubstrat, erreicht werden. Methods described no-tight connection of the two substrates, for example by anodic bonding of the glass can be achieved with the silicon substrate. Ein Vakuumeinschluß in den Kavitäten des Siliziumwafers ist damit ausgeschlossen, und somit wird ein vollständiges Auffüllen der Siliziumstrukturen während des Glasfließens verhindert. A vacuum enclosure in the cavities of the silicon wafer is thus excluded, and thus complete filling of the silicon structures during the glass flow is prevented.
  • [0010]
    Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde das in der The invention has for its object the in DE 101 18 529 C1 DE 101 18 529 C1 beschriebene Verfahren zur Strukturierung eines aus glasartigen Material bestehenden Flächensubstrats derart weiterzubilden, dass die Verfahrenskosten deutlich reduzier werden sollen. Described method for structuring a surface consisting of glass-type material substrate further develop such a way that the costs will be significantly reducer. So soll es möglich sein den für die Vorstrukturierung des Halbleiter-Flächensubstrates erforderlichen Ätzprozess durch eine günstigere Strukturierungstechniken zu ersetzen. So it should be possible to replace the required for the pre-structuring of the semiconductor substrate surface etching process through a more favorable structuring techniques. Zudem sollen alle Vorteile, die mit dem Verfahren gemäß der In addition, should any benefits associated with the process of the DE 101 18 529 C1 DE 101 18 529 C1 erzielbar sind, uneingeschränkt erhalten bleiben. are achievable, remain unrestricted.
  • [0011]
    Die Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. The solution of the underlying object of the invention is defined in claim. 1 Gegenstand des Anspruchs 28 ist ein mit diesem Verfahren hergestelltes und strukturiertes glasartiges Flächensubstrats. Subject matter of claim 28 is a product manufactured by this method and structured glassy surface of the substrate. Ferner werden bevorzugte Verwendungen der mit dem Verfahren herstellbaren Produkten angegeben. Further preferred uses of the prepared with the products of the process are given. Gegenstand der Unteransprüche sowie der Beschreibung insbesondere unter Bezugnahme auf die Figuren betreffen den Erfindungsgedanken vorteilhaft weiterbildende Merkmale. The subject of the dependent claims and the description with particular reference to the figures relate to the concept of the invention advantageously further features.
  • [0012]
    Das erfindungsgemäße Verfahren macht sich die gezielte und kostengünstige mechanische Materialabtragung im Wege der Säg-, Fräs- oder Schleiftechnik zu Eigen, um die Strukturierung des Halbleiter-Flächensubstrates vorzunehmen. The inventive method makes use of the selective and cost-effective mechanical removal of material by way of Säg-, milling or grinding technology to own, to make the patterning of the semiconductor surface substrate. Durch diesen Einsatz können nicht nur Halbleiteroberflächen in großen Stückzahlen, wie sie in der industriellen Fertigung vorkommen, kostengünstig hergestellt werden, auch ist es möglich Kleinserien, insbesondere in der Entwicklung, Forschung und Prototypenfertigung kostenreduziert zu verwirklichen. Through this application not only semiconductor surfaces in large numbers, as they occur in industrial production, be produced inexpensively, and it is possible small series, cost reduced to notably in the research, development and prototyping.
  • [0013]
    Um das kostengünstige Strukturierungsverfahren in Verbindung mit der Herstellung strukturierter glasartiger oder Glassubstrate erfolgreich anwenden zu können, dient das nachstehende erfindungsgemäße Verfahren, das sich im einzelnen aus den folgenden Verfahrensschritten zusammensetzt: Zunächst wird ein aus einem Halbleitermaterial bestehendes Halbleiter-Flächensubstrat, bspw. in Form eines Silizium-Wafers bereitgestellt. In order to successfully apply the cost patterning method in connection with the production of structured vitreous or glass substrates, the following method according to the invention, which is composed in each of the following steps is used. First, a composed of a semiconductor material of semiconductor-surface substrate, for example in the form of a silicon wafer provided.
  • [0014]
    Bevor das Halbleiter-Flächensubstrat strukturiert wird, erfolgt zunächst eine Dickenreduzierung des Halbleiter-Flächensubstrats innerhalb wenigstens eines Oberflächenbereiches. Before the semiconductor substrate surface is patterned at first a thickness reduction of the semiconductor substrate surface within at least one surface area. Grundsätzlich kann die Dickenreduzierung an einer beliebigen Stelle des Halbleiter-Flächensubstrates vorgenommen werden, doch ist eine Dickenreduzierung des Halbleiter-Flächensubstrates längs seines Randbereiches von Vorteil. In principle, the thickness reduction may be carried out at any point of the semiconductor substrate surface, but a reduction in thickness of the semiconductor substrate surface along its edge portion of advantage. In aller Regel steht der periphere Randbereich eines typischen Si-Wafers, der sich ca. 3 mm vom Umfangsrand des Wafers nach innen auf der Waferoberfläche erstreckt, nicht für eine funktionelle Prozessierung zur Verfügung, so dass eine gezielte Dickenreduzierung in eben jenen Randbereich, keine Nachteile in Bezug auf einen Flächenverlust für technisch wertvolle Prozessierungflächen nach sich zieht. As a rule, is the peripheral edge portion of a typical Si-wafer approximately 3 mm from the peripheral edge of the wafer extends inwardly on the wafer surface, not for functional processing available, so that a targeted thickness reduction in those same edge area, no disadvantages in terms draws to a loss of area for technically valuable Prozessierungflächen by itself. Die Dickenreduzierung erfolgt in besonders vorteilhafter Weise längs des gesamten Umfangsrandes des Halbleiter-Flächensubstrates bzw. um beim speziellen Fall des Si-Wafers zu bleiben, längs des gesamten Waferrandes. The thickness reduction is carried out in a particularly advantageous manner along the entire peripheral edge of the semiconductor substrate area or to stay at the specific case of the Si wafer, along the entire wafer edge. Somit bleibt inmitten des Wafers ein erhabener, großflächiger Oberflächenbereich gegenüber dem dickenreduzierten Randbereich bestehen. Thus, in the middle of the wafer remains a raised, large area surface area compared to the thickness-reduced edge area exist. Der erhabene Oberflächenbereich ist von einer Begrenzungsseitenfläche umgeben, die eben jene Höhe gegenüber des dickenreduzierten Randbereiches aufweist, die der Abtragetiefe entspricht, um die der Randbereich ausgedünnt bzw. dickenreduziert worden ist. The raised surface area is surrounded by a boundary face that has just that height opposite the thickness-reduced edge area that corresponds to the Abtragetiefe order has been thinned to the edge region or reduced in thickness.
  • [0015]
    Die Dickenreduzierung erfolgt vorzugsweise mittels eines naßchemischen Ätzverfahrens, es ist jedoch auch möglich geeignete mechanische Materialabtrageverfahren, wie bspw. Schleifen einzusetzen. The thickness reduction is preferably carried out by means of a wet chemical etching method, but it is also possible suitable mechanical Materialabtrageverfahren how to use, for example. Ribbons.
  • [0016]
    Für das nachfolgende Strukturieren des unbehandelten, erhabenen Oberflächenbereiches spielt das Vorsehen des dickenreduzierten Randbereiches am peripheren Umfangsrand des Wafers eine besondere Rolle. For the subsequent patterning of the untreated, raised surface area on the peripheral circumferential edge of the wafer, providing the thickness-reduced edge region plays a special role. So ist es nun möglich mit Hilfe eines geeigneten materialabtragenden Werkzeuges, bspw. einer Oberflächensäge oder eines Fräs- oder Schleifkopfes, vorzugsweise lineare Schnitte in den erhabenen Oberflächenbereich einzuarbeiten, indem das Werkzeug mit einer vorgebbaren Schnitttiefe, die sich maximal bis zur Ebene des dickenreduzierten Oberflächenbereiches erstreckt, lateral zur erhabenen Oberfläche bewegt wird und diese lokal abträgt. Thus, it is now possible with the aid of an appropriate stock removing tool, eg. A Oberflächensäge or a milling or grinding head, preferably incorporate linear cuts in the raised surface area by the tool with a predetermined cutting depth, the maximum extend to the plane of the thickness-reduced surface area is moved laterally to the raised surface, and this removes locally. Somit entstehen durchgängige Vertiefungen, die sich von einer Seite der Begrenzungsseitenfläche des erhabenen Oberflächenbereiches zur gegenüberliegenden Seite bzw. zu einer anderen Stelle erstrecken. Thus, continuous grooves which extend from one side of the restricting side surface of the raised surface region to the opposite side or to another location arise. Bedient man sich bspw. linearer Sägewerkzeuge, so können linear innerhalb des erhabenen Oberflächenbereiches verlaufende Vertiefungen eingearbeitet werden, die parallel zueinander orientiert oder unter vorgebbaren Winkeln sich durchkreuzen und eine Art Gittermuster bilden. one uses for example. linear saw tools, such linearly extending recesses within the raised surface region may be incorporated, which is oriented parallel to one another or predeterminable angles to intersect and form a kind of grid pattern. Auch können längs eines vorgebbaren Kurvenverlaufes Einschnitte in den erhabenen Oberflächenbereich eingearbeitet werden, indem maschinengeführte Fräsköpfe oder geeignete Schleifvorrichtungen mit der erhabenen Oberflächenbereich in Eingriff gebracht werden. Also along a predetermined curve shape incisions in the raised surface area may be incorporated by machine-guided cutter heads or suitable grinding devices are brought into engagement with the raised surface area. Neben der nahezu beliebigen Wahl der Musterbildung, die sich durch die Strukturierung des erhabenen Oberflächenbereiches ergibt, ist es auch möglich die Breite mit der die einzelnen linienhaften Vertiefungen vorgenommen werden, beliebig einzustellen. In addition to almost any choice of pattern formation, resulting from the structuring of the raised surface area, it is also possible with the width of the to be made, the individual line-like depressions, to arbitrarily set. Dies kann dadurch erreicht werden, indem bspw. das verwendete materialabtragende Werkzeug zweimal oder mehrmals linenversetzt eine längs einer Schnitttrajektorie verfahren wird. This can be achieved by eg. The material-removing tool used line shifted twice or more is moved a along a cutting trajectory. Jedoch gilt es neben dem vorstehend aufgezeigten Variantenreichtum an Strukturierungen die Strukturtiefe stets kleiner oder gleich zu wählen als der Dickenbetrag, um den der Randbereich ausgedünnt worden ist. However, it is in addition to the above-indicated variant wealth of structuring the structural depth to choose always less than or equal to the thickness amount by which the edge region has been thinned. Auf diese Weise wird insbesondere ein weiterer Materialabtrag in eben jenen Randbereich vermieden. In this way, a further material removal in those same border area is avoided in particular.
  • [0017]
    Im Anschluß an den vorstehend geschilderten Strukturierungsprozess wird die Oberfläche des strukturierten erhabenen Oberflächenbereich des Halbleiter-Flächensubstrats mit dem glasartigen Flächensubstrat derart in Verbindung gebracht, dass das glasartige Flächensubstrat zumindest teilweise den dickenreduzierten Oberflächenflächenbereich überdeckt. Following the above-described patterning process, the surface of the patterned raised surface portion of the semiconductor flat substrate is contacted with the glass-like surface substrate in such a way in connection to the glassy surface of the substrate at least partially overlaps the thickness-reduced surface area. Vorzugsweise ist das glasartige Flächensubstrat derart bemessen, dass es das vorstrukturierte Halbleiter-Flächensubstrat vollständig überdeckt einschließlich den dickenreduzierten Randbereich. Preferably, the glassy surface of the substrate is such that it is the pre-structured semiconductor substrate surface is completely covered, including the thickness-reduced edge area. Zur festen und innigen Verbindung beider Flächensubstrate eignet sich besonders vorzugsweise das anodische Bonden sowie das thermische Bonden, sodass eine hermetisch dichte Verbindung zwischen beiden Flächensubstraten entsteht. For fixed and intimate connection of the two surface substrates are particularly preferably suitable anodic bonding and thermal bonding, so that a hermetically sealed connection between the two flat substrates occurs. Denkbar wäre auch ein bloßes Aufeinanderlegen beider Flächensubstrate, die bei entsprechender Konturdeckung durch sich ausbildende Oberflächenadhäsionskräfte ebenso in einem gewissen Rahmen gasdicht aneinander haften. Another possibility would be a mere superposition of the two surface substrates by that forms Oberflächenadhäsionskräfte adhere with a corresponding contour cover as well to a certain extent in a gastight manner to each other.
  • [0018]
    Die Technik des Anodischen Bondens führt jedoch zu einer hochqualitativen gasdichten Verbindung und ist bereits seit Ende der sechziger Jahre bekannt, bei der zwei hochplanare Substrate, in der Regel bestehend aus einem Metall- und einem Isolatorsubstrat auf einer sogenannten "Hot Plate" erhitzt. However, the technique of anodic bonding results in a high quality gas-tight connection and has been known since the late sixties, heated at the two highly planar substrates, usually consisting of a metal and an insulator substrate on a so-called "hot plate". Im vorstehend beschriebenen Fall werden das Halbleiter- und das glasartige Flächensubstrat zusammengefügt. In the case described above, the semiconductor and the glassy surface of substrate are joined together. Zusätzlich wird eine Spannung zwischen beiden Flächensubstraten von bis zu 1000 V angelegt. In addition, a voltage between both substrates surface of up to 1000 V is applied. Befindet sich der negative Pol am glasartigen Flächensubstrat, so wandern die in der Glasmatrix vorhandenen positiven, beweglichen Ionen in Richtung Kathode. The negative pole is at the glass-like surface substrate, so that existing in the glass matrix positive mobile ions migrate toward the cathode. Die unbeweglichen, und somit ortsfesten Sauerstoffionen bilden an der Grenze zum Halbleiter eine negative Raumladungszone. The immovable and thus stationary oxygen ions form a negative space charge region at the boundary to the semiconductor. Zum einen führt die resultierende elektrostatische Kraft zu einem engen Kontakt der beiden Substratoberflächen. For one, the resulting electrostatic force results in a close contact of the two substrate surfaces. Zum anderen wird durch die starken elektrischen Felder an der Grenzfläche zwischen dem Halbleiter-Flächensubstrat, bspw. ein Siliziumwafer, und dem Glas eine elektrochemische Reaktion ausgelöst in deren Verlauf sich an der Grenzfläche ein Oxid ausbildet das beide Substrate miteinander verbindet. On the other hand, a silicon wafer, and the glass is determined by the strong electric fields at the interface between the semiconductor flat substrate, eg., An electrochemical reaction caused in the course of which is formed at the interface of an oxide which connects both substrates together.
  • [0019]
    Beim Anodischen Bonden von Si und Glas wird als glasartiges Flächensubstrat ein Borosilikatglas (PyrexTM, BorofIoatTM) verwendet, das im thermischen Ausdehnungskoeffizient weitgehend an Silizium angepaßt ist. When anodic bonding of Si and glass borosilicate glass (Pyrex, BorofIoatTM) is used as a glass-like surface substrate which is substantially matched to silicon in thermal expansion coefficient. Allerdings werden bei diesem Verfahren die beiden scheibenförmig vorliegenden Materialien als vertikaler Verbund (einfach oder mehrfach) übereinandergestapelt. However, in this method, the two disk-shaped present materials are stacked as a vertical composite (single or multiple).
  • [0020]
    Zu beachten ist jedoch, dass das Halbleiter- und das glasartige Flächensubstrat zwar längs der Oberfläche des strukturierten erhabenen Oberflächenbereichs innig und gasdicht miteinander verbunden sind, jedoch überragt das glasartige Flächensubstrat den dickenreduzierten Randbereich des Halbleiter-Flächensubstrats im Abstand der Höhe, um den der Randbereich dickenreduziert worden ist, sodass insbesondere in diesem Randbereich beide Flächensubstrate noch keine gasdichte innige Verbindung eingehen, die, wie sich noch zeigen wird, für die weiteren Verfahrensschritte wichtig und erforderlich ist. Note, however, that the semiconductor and the glassy surface of the substrate along the surface of the patterned raised surface area are intimately and gas-tightly connected to each other while, however, the glassy surface of the substrate projects beyond the thickness-reduced edge portion of the semiconductor flat substrate at a distance of the height to the thickness reduces the edge area is such that both planar substrates nor enter into any gas-tight intimate connection especially in this border area, which, as to be seen, is important and necessary for the further process steps.
  • [0021]
    In einem nachfolgenden Temperschritt, dem die vorstehend erläuterten, zusammengefügten Flächensubstrate unterzogen werden, erfolgt nun in einem ersten Temperschritt die vollständige gasdichte beiderseitige Versiegelung zwischen beiden Flächensubstraten. In a subsequent annealing step, the explained the above, the assembled flat substrates are subjected to now, in a first annealing step the complete gas-tight mutual sealing between the two planar substrates. So wird das auf dem Halbleitersubstrat aufliegende und mit diesem in dessen erhabenen, strukturierten Oberflächenbereich verbundene glasartige Flächensubstrat unter Unterdruckbedingungen, vorzugsweise innerhalb eines Vakuumofen, derart getempert, bis die Fließemperatur des glasartigen . Thus, the resting on the semiconductor substrate and glass-like connected thereto in the raised, patterned surface area substrate surface under vacuum conditions, preferably, is tempered within a vacuum furnace so until the Fließemperatur of the vitreous. Materials erreicht wird. is material reaches. In diesem Stadium beginnt sich bevorzugt der überhängende Randbereich des glasartigen Flächensubstrats abzusenken, um schließlich mit dem dickenreduzierten Randbereiches des Halbleiter-Flächensubstrates eine innige und gasdichte Verbindung einzugehen. At this stage, preferably, the overhanging edge region of the glass-type flat substrate starts to descend, to finally enter into an intimate and gas-tight connection with the thickness-reduced edge portion of the semiconductor substrate surface. Dabei umschließt das fließfähige, sich absenkende glasartige Material zugleich auch die Begrenzungsseitenfläche des erhabenen Oberflächenbereiches mit den darin eingebrachten Öffnungen zu den einzelnen Vertiefungen. In this case, the flowable is lowering glassy material at the same time surrounds the restricting side surface of the raised surface region with the incorporated therein openings to the individual wells.
  • [0022]
    Der Absenkvorgang des Randbereiches des glasartigen Flächensubstrates kann vorzugsweise auch dadurch unterstützt und beschleunigt werden, indem zusätzlich zum Eigengewicht des überstehenden Glasrandes auf diesem eine Last, bspw. in Form eines ringförmig ausgebildeten Gewichtes, bestehend vorzugsweise aus Graphit, einwirkt. The lowering of the edge region of the glassy surface of the substrate can also be assisted and accelerated, preferably by addition to the dead weight of the protruding glass edge on this, a load, eg. In the form of a ring-shaped weight, consisting preferably of graphite, is applied.
  • [0023]
    Nachdem der Glassrand überall vollständig mit dem Rand des dickenreduzierten Halbleiter-Flächensubstrats in Kontakt gekommen ist und somit die Strukturen bzw. die Vertiefungen in dem Halbleiter-Flächensubstrat hermetisch dicht eingeschlossen sind, erfolgt eine zweite Temperung unter Normaldruck bzw. unter erhöhtem Druck. After the lens edge is fully come anywhere with the edge of the thickness-reduced semiconductor surface substrate in contact and thus the structures or the recesses are hermetically sealed in the semiconductor surface of the substrate, a second heat treatment is carried out under normal pressure or under elevated pressure. Damit wird ein vollständiges Auffüllen der Zwischenräume des Siliziumwafers durch das Glassubstrat erreicht. Thus a complete filling of the interstices of the silicon wafer is achieved by the glass substrate.
  • [0024]
    Im Wege eines Ofenprozess, der unter Normalbedingungen erfolgt, füllt das auf den plastischen Bereich oberhalb der Glastemperatur T G erhitzte Glasmaterial die Strukturöffnungen bzw. die Vertiefungen innerhalb des Halbleiter-Flächensubstrats vollständig aus. By way of a furnace process, which is carried out under normal conditions, which fills in the plastic range above the glass transition temperature T G heated glass material, the structural openings or the wells within the semiconductor substrate surface completely. Nach entsprechendem Abkühlen beider innig miteinander verbundenen Flächensubstrate, deren thermisches Ausdehnungsverhalten vergleichbar oder gar identisch sind, wodurch nur geringe oder keine thermischen Spannungen auftreten, weist das glasartige Flächensubstrat die Struktur des Halbleiter-Flächensubstrats in der Negativform auf. After appropriate cooling of both intimately interconnected area substrates whose thermal expansion behavior comparable to or even identical, so that only little or no thermal stresses occur, the glass-like surface structure of the substrate on the semiconductor substrate surface in the negative mold.
  • [0025]
    Anschließend wird die Oberfläche des glasartigen Flächensubstrats bis auf die vorstrukturierte Halbleiteroberfläche zurückgeschliffen und poliert, zB durch Chemisch-mechanisches Polieren, sodass bereits nach Vollendung dieses Bearbeitungsschrittes ein Verbund-Flächensubstrat erhalten wird, in dem Glas oder glasartiges Material mit Strukturdimensionen geformt ist, die bislang nur Halbleitermaterialien und allen voran einkristallines Silizium vorbehalten waren. Subsequently, the surface of the glassy surface of the substrate is up to the pre-structured semiconductor surface back ground and polished, for example by chemical mechanical polishing, so that a composite sheet substrate is obtained after completion of this processing step is formed in the glass or glass-like material with structural dimensions that so far only semiconductor materials and above all were reserved for single-crystal silicon.
  • [0026]
    In weiteren vorteilhaften Bearbeitungsschritten wird nun die Rückseite des Halbleiter-Flächensubstrat bearbeitet, indem das überschüssige Halbleitermaterial, bspw. Silizium ebenfalls durch Schleifen und Polieren entfernt wird. In further advantageous processing steps, the back of the semiconductor substrate surface will be processed by the excess semiconductor material, eg., Silicon is also removed by grinding and polishing. Damit bleibt ein Substrat übrig, das in bestimmten Arealen aus Halbleitermaterial und in anderen aus dem glasartigen Material besteht. Thus remains a substrate consisting in certain areas of semiconductor material, and in other of the glassy material.
  • [0027]
    Zusätzlich ist es möglich in einem weiteren Ätzprozess das Halbleitermaterial zu entfernen, um zum Beispiel sehr schmale Löcher oder Durchbrüche im Glassubstrat zu erhalten. In addition, it is possible to remove, in a further etching process, the semiconductor material in order to obtain, for example, very small holes or openings in the glass substrate. Weitere mechanische Schleif- und Poliervorgänge können sich daran anschließen, um die Durchbrüche präzise zu öffnen bzw. entsprechende Öffnungskonturen zu erhalten. Other mechanical grinding and polishing operations can be connected thereto to open the openings accurately and to obtain corresponding opening contours.
  • [0028]
    Unter Ausnutzung der Fliesseigenschaft von Glas im erhitzten Zustand kann also die Oberflächentopographie von einem strukturierten Halbleiter-Flächensubstrats, bspw. in Form eines Siliziummasters, in glasartige Materialien exakt übertragen werden. Utilizing the flow property of glass in the heated state so, the surface topography of a structured semiconductor substrate surface, eg. In the form of a silicon master, is transmitted exactly in glassy materials. Dadurch ergeben sich erhebliche Vorteile in der Fertigung und in Bezug auf die Präzision. This significant benefits arising in production and in terms of precision. So können die Vorteile der Siliziumtechnologie (exakte Formgebungsverfahren bis in den sub-μm-Bereich hinein, Vielfalt der Strukturierungsmöglichkeiten) sowie die guten Materialeigenschaften von Glas kombiniert werden. So the benefits of silicon technology can (exact shaping methods, variety of structuring capabilities up to the sub-micron range in) as well as the good material properties of glass are combined.
  • [0029]
    Bei hinreichend großen Strukturhöhen im ursprünglichen Halbleiter-Flächensubstrats und kompletter Abformung in das glasartige Flächensubstrat durch einen geeigneten Glasfliessprozess, können damit Flächen erzeugt werden, die komplett durch das neue Verbundsubstrat hindurch reichen. With sufficiently large structural heights in the original semiconductor substrate surface and complete impression in the glassy surface of the substrate by a suitable glass flow process, surfaces can be formed therewith which extend completely through the new composite substrate. Je nach der flächenmäßigen Verteilung können auf diese Weise Glaswafer mit Siliziumdurchführungen oder Siliziumwafer mit Glasfenster erzeugt werden. Depending on the areal distribution can be produced in this way glass wafer with silicon or silicon wafers feedthroughs with glass windows.
  • [0030]
    Ein besonders wichtiger Aspekt hierbei ist die sehr gute thermische Verträglichkeit der verwendbaren Materialien, bspw. Silizium und Glas (Borosilikatgläser wie etwa Pyrex ® , Tempax ® oder Borofloat Glas). A particularly important aspect of this is the very good thermal compatibility of usable materials, eg. Silicon and glass (borosilicate glass such as Pyrex ®, ® or Tempax Borofloat glass). Aufgrund der fast perfekten Übereinstimmung der thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen Silizium und Pyrexglas ® läßt sich gewissermaßen ein thermisch homogenes Substrat herstellen. Because of the near perfect match of the thermal expansion coefficient between silicon and Pyrex ® effectively a thermally homogeneous substrate can be manufactured. Insbesondere treten dadurch keinerlei Effekte auf, die auf thermisch induzierten Streß zurückzuführen sind, wie etwa Neigung zu Rißbildung oder Verbiegung der Substrate. In particular, this occurs no effects which are due to thermally induced stress, such as tendency to cracking or warping of the substrates.
  • [0031]
    Die Dicke beider Flächensubstrate liegt typischerweise zwischen 0.1 mm und 1 mm. The thickness of the two surface substrates is typically between 0.1 mm and 1 mm. Es wird an dieser Stelle betont werden, daß die laterale Geometrie der Segmentierung des Halbleiter- und glasartigen Flächensubstrats keiner prinzipiellen Einschränkung unterworfen ist. It will be stressed at this point that the lateral geometry of the segmentation of semiconductor and glass-like surface of the substrate is not subjected to any fundamental restriction. Die Bereiche unterschiedlicher Materialien können zusammenhängend oder nicht zusammenhängend sein. The areas of different materials can be contiguous or non-contiguous.
  • Kurze Beschreibung der Erfindung Summary of the Invention
  • [0032]
    Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung exemplarisch beschrieben. The invention is described below, without limiting the general inventive idea with reference to embodiments with reference to the accompanying drawing. Es zeigen: Show it:
  • [0033]
    1 1 Ablaufschema des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines strukturierten glasartigen Flächensubstrates, Flow chart of the inventive method for producing a patterned glass-like surface of the substrate,
  • [0034]
    2 2 Draufsicht auf ein glasartiges Flächensubstrat mit elektrischen Durchführungen, Plan view of a glass-like surface substrate having electrical feedthroughs,
  • [0035]
    3a 3a , . b b Anwendungsbeispiele für ein prozessiertes glasartiges Flächensubstrat sowie Application examples for a processed glassy surface substrate, and
  • [0036]
    4 4 Draufsicht auf ein Halbleiter-Flächensubstrat mit isolierten elektrischen Durchführungen. Plan view of a semiconductor substrate surface with insulated electrical feedthroughs.
  • Wege zur Ausführung der Erfindung, gewerbliche Verwendbarkeit WAYS OF IMPLEMENTING THE INVENTION, INDUSTRIAL APPLICABILITY
  • [0037]
    In den In the 1 1 a – g sind die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte in schematisierter Abfolge dargestellt. a - g process steps of the invention are shown in schematic sequence.
  • [0038]
    In In 1a 1a wird zur Vorbereitung des Verfahrens das Halbleiter-Flächensubstrat is to prepare the process, the semiconductor substrate surface 1 1 längs seines Randbereiches along its edge region 2 2 dickenreduziert. reduced in thickness. Der dickenreduzierte Randbereich The thickness-reduced edge area 2 2 weist bei einem als Si-Wafer ausgebildeten Halbleiter-Flächensubstrat eine Randbreite b von ca. bis zu 4 mm auf. has a margin width b of about up to 4 mm, with a designed as a Si-wafer semiconductor substrate surface. Geht man typischerweise von einer Waferdicke von ca. 800 μm aus, so erfolgt ein Dickenabtrag im Randbereich If it is typically made from a wafer thickness of approximately 800 microns, a Dickenabtrag takes place in the edge area 2 2 des Wafers von bis zu 500 μm, so dass im dickenreduzierten Randbereich the wafer of up to 500 microns, so that in the thickness-reduced edge area 2 2 eine Waferrestdicke von ca. 400 μm übrig bleibt. a wafer remaining thickness of approximately 400 microns remains. Der erhabene Oberflächenbereich The raised surface area 3 3 des Wafers of the wafer 1 1 ist durch eine Begrenzungsseitenfläche is by limiting side surface 4 4 umgeben, die senkrecht, oder wie im Falle der surrounded perpendicular or, as in the case of 1a 1a . , schräg gegenüber der Oberfläche des Randbereiches diagonally across the surface of the edge area 2 2 angestellt ist. is hired.
  • [0039]
    Die Dickenreduzierung erfolgt vorzugsweise mittels naßchemischen Ätzverfahrens bspw. mittels KOH. The thickness reduction is preferably carried out by means of wet-chemical etching method, for example. By means of KOH.
  • [0040]
    In In 1b 1b sind eine Vielzahl von Vertiefungen bzw. Einschnitte a plurality of recesses or notches 5 5 in den erhabenen Oberflächenbereich eingebracht, die die Begrenzungsseitenfläche placed in the raised surface area, limiting the side surface 4 4 offen durchragen. project through open. Die Einschnitte sind typischerweise durch Einsägen oder Einfräsen in den erhabenen Oberflächebereich The incisions are typically by sawing or milling in the raised surface area 3 3 eingearbeitet. incorporated. Wesentlich ist, dass die maximale Tiefe der Einschnitte It is essential that the maximum depth of the cuts 5 5 kleiner oder gleich der Ebene der dickenreduzierten Oberfläche ist. is less than or equal to the plane of the thickness-reduced surface.
  • [0041]
    In In 1c 1c wird das glasartige Flächensubstrat is the glassy surface of substrate 6 6 auf das bereits vorstrukturierte Halbleiter-Flächensubstrat to the already pre-structured semiconductor flat substrate 1 1 im Wege des anodischen Bondens innig verfügt. has intimately in the way of anodic bonding. Hierbei schließen beide Flächensubstrate Zwischenvolumen ein, die durch die Geometrie der Vertiefungen Here, both surface substrates include intermediate volume, which by the geometry of the depressions 5 5 innerhalb der Oberfläche des Halbleiter-Flächensubstrates vorgegeben sind. are defined within the surface of the semiconductor substrate surface. Die Größe des glasartigen Flächensubstrates ist derart gewählt, dass der Randbereich des glasartigen Flächensubstrates The size of the glassy surface of the substrate is chosen such that the edge region of the glassy surface of the substrate 6 6 den dickenreduzierten Randbereich the thickness-reduced edge area 2 2 überdeckt. covered. Alternativ zum anodischen Bonden, das typischerweise bei Temperaturen von ca. 400 – 500 °C durchgeführt wird und bei dem zwischen den zu verbindenden Oberflächen eine elektrische Spannung angelegt wird, eignet sich auch das thermische Bonden zum Verbinden des glasartigen Flächensubstrats mit dem vorstrukturierten Halbleiter-Flächensubstrat, bei dem die zu verbindenden Flächensubstrate bei Temperaturen von ca. 1000 °C und unter Druck miteinander verfügt werden. As an alternative to anodic bonding, typically at temperatures of about 400 - is carried out 500 ° C and in which an electrical voltage is applied between the surfaces to be joined, also the thermal bonding is suitable for connecting the glassy surface of the substrate with the pre-patterned semiconductor surface substrate in which the features are to be joined area substrates at temperatures of about 1000 ° C and under pressure. Das thermische Bonden erfordert zwar höhere Temperaturen, jedoch sind die Anforderungen an die Planheit der zu verbindenden Oberflächen nicht so hoch wie beim anodischen Bonden. Although the thermal bonding requires higher temperatures, however, the requirements on the flatness of the surfaces to be joined are not as high as in the anodic bonding.
  • [0042]
    Es erfolgt nun unter Unterdruckbedingungen gem. It is now in accordance with the vacuum. 1d 1d ein Tempervorgang, bei dem das glasartige Material über die Glastemperatur in den plastischen Bereich bzw. in den fließfähigen Zustand überführt wird. a tempering process in which the vitreous material is transferred to above the glass temperature in the plastic region and in the flowable state. Hierbei senkt sich der Randbereich des glasartigen Flächensubstrates und neigt sich auf die Oberfläche des dickenreduzierten Randbereiches Here, the edge region of the glassy surface of the substrate lowers and leans on the surface of the thickness-reduced edge area 2 2 und schließt mit dieser eine gasfesten Zusammenschluss ein. and concludes with this one a gas-solid combination.
  • [0043]
    Im weiteren wird gemäß Furthermore, according to 1e 1e der Tempervorgang unter Normal- oder Überdruckbedingungen fortgeführt, wodurch sich das glasartige Material des Flächensubstrates in die Vertiefungen the annealing under atmospheric or superatmospheric pressure conditions continued, resulting in the vitreous material of the substrate surface into the wells 5 5 vollständig absankt. fully absankt. Die treibende Kraft, mit der das plastische Glasmaterial in die Strukturöffnungen hineingetrieben wird, ist zwar grundsätzlich das innerhalb der Strukturöffnungen eingeschlossene Vakuum, doch kann der Vorgang durch etwaig vorhandene Überdruckbedingungen innerhalb des Temperofens unterstützt werden. Although the driving force with which the plastic glass material is driven into the structure openings is basically the entrapped within the structure openings vacuum, but the process can be supported within the tempering furnace by any existing pressure conditions. Bei konstanter Temperatur und entsprechender Prozesszeit haben jedoch die Materialeigenschaften des' glasartigen Flächensubstrates den entscheidenden Einfluss auf die Ausprägung und Genauigkeit der Strukturabformung. However, the material properties of 'glassy surface substrate have the decisive influence on the intensity and accuracy of Strukturabformung at constant temperature and the appropriate process time.
  • [0044]
    Nach entsprechendem Erkalten beider nun innig miteinander verzahnten Flächensubstrate erfolgt ein Materialabtrag mittels geeigneter Schleif- und/oder Polierprozessen. After appropriate cooling, both now intimately interlinked planar substrates material is removed by suitable grinding and / or polishing processes. Je nach späterer Verwendungsweise kann gemäß Depending on the later use manner, according to 1f 1f das glasartige Flächensubstrat von oben in der Weise abgetragen werden, so dass das glasartige Flächensubstrat bündig mit der strukturierten Oberfläche des Halbleiter-Flächensubstrates abschließt. the glassy surface of the substrate to be removed from above in the manner such that the glassy surface of the substrate is flush with the structured surface of the semiconductor substrate surface.
  • [0045]
    1g 1g zeigt schließlich das Ergebnis eines weiteren Materialabtrageprozesses, der die über die strukturierten Bereiche hinausstehenden, entsprechenden Flächensubstratanteile (siehe hierzu finally shows the result of the addition, the property on the patterned areas of a further Materialabtrageprozesses, corresponding surface of substrate portions (see 1c 1c , . 1d 1d ) beseitigt. ) Eliminated. In diesem Stadium wird ein feinst strukturiertes glasartiges Flächensubstrat erhalten, das vollständig mit einer Vielzahl von Halbleiter-Durchbrüchen durchsetzt ist. In this stage, a very finely structured surface vitreous substrate is obtained, which is completely interspersed with a plurality of semiconductor breakthroughs. Nach entsprechendem Materialabtrag des an der Unterseite befindlichen, überstehenden Halbleitermaterials gemäß After appropriate removal of material disposed of at the bottom, supernatant semiconductor material according to 1g 1g wird eine Verbundkomponente erhalten, wie nachstehend erläutert wird, die zur selektiven elektrischen Kontaktierung von mikroelektronischen Bauelementen dient. a composite component is obtained, as explained below, which is used for the selective electrical contacting of microelectronic devices.
  • [0046]
    Alternativ ist es auch möglich, beide Flächensubstrate beispielsweise nach vollendeter Abkühlung im Anschluss an den Tempervorgang voneinander zu trennen, indem eine geeignete Trennschicht zwischen beiden Flächensubstraten eingebracht wird. Alternatively, it is also possible to separate the two flat substrates, for example, after completion of cooling subsequent to the annealing of one another by a suitable separating layer between the two surface substrates is introduced. So ist es insbesondere möglich, dass durch Aufbringen geeigneter Trennschichten eine Wiederverwendung des vorstrukturierten Halbleiter-Flächensubstrates möglich ist, wodurch die Verfahrenskosten weiter reduziert werden können. Thus it is in particular possible that by applying suitable separating layers is possible reuse of the pre-patterned semiconductor substrate surface, whereby the costs can be further reduced. Hierzu ist es erforderlich, dass vor dem Verbinden beider Flächensubstrate eine oder mehrere Trennschichten zwischen beiden Flächensubstraten eingebracht werden. For this purpose, it is necessary that one or more separating layers between the two surface substrates are introduced prior to bonding of both substrates surface. Prinzipiell gibt es hierzu mehrere Möglichkeiten: In principle there are several possibilities for this:
    • a) Auf dem Halbleiter-Flächensubstrat, bspw. Si-Wafer, wird eine Kohlenstoffschicht oder Diamantschicht oder diamantähnliche Schicht oder SiC aufgebracht, die ein Ankleben des Glases am Silizium unterbindet. a) on the semiconductor substrate surface, eg. Si wafer, a carbon layer or a diamond layer or a diamond-like layer or SiC is applied, which prevents sticking of the glass to the silicon. Die Verbindung des Si-Wafers mit dem Glaswafer wird durch einen Ring aus einem Lot erreicht, der die beiden Wafer am Waferrand vakuumdicht verbindet. The compound of the Si wafer with the glass wafer is achieved by a ring of solder, which connects the two wafers at the wafer edge vacuum-tight. Zwar wird das Lot bei der Prozesstemperatur bei der das Glasfließen stattfindet flüssig, die schlechte Benetzung der unbeschichteten Glas bzw. Kohlenstoffschichten verhindert jedoch, daß das Lot zu weit zwischen die Wafer eindringen kann. Although the solder at the process temperature will be at which the glass flow takes place in liquid, however, the poor wetting of the uncoated glass or carbon layers prevents the solder can penetrate too far between the wafers. Die Trennung der beiden Wafer kann entweder rein mechanisch erfolgen, der Lotring kann auch durch Ätzen entfernt werden oder aber die Kohlenstoffschicht wird durch einen Oxidationsprozess (ca. 400 – 500°C unter Sauerstoff) zwischen den beiden Substraten abgetragen. The separation of the two wafers can be effected either purely mechanical, the solder ring can also be removed by etching or the carbon layer is formed by an oxidation process (about 400 to 500 ° C under oxygen) removed between the two substrates. Vor einen weiteren Einsatz des Siliziumwafers müssen diese Schichten unter Umständen diese Trennschicht erneut aufgetragen werden. Before further use of the silicon wafer, these layers have to be applied again under certain circumstances this separation layer.
    • b) Auf dem Si-Wafer wird eine Haftvermittlungsschicht aus einem geeigneten Metall aufgebracht zB Tantal. b) On the Si wafer, an adhesion-promoting layer of a suitable metal is deposited as tantalum. Auf dieser Schicht wird ein weiteres Metall aufgebracht, zB Zinn. On this layer a further metal is applied, such as tin. Zinn verhindert ebenfalls ein Ankleben des Glases am Silizium und ist während des Glasfließprozesses flüssig Die Trennung der beiden Wafer kann entweder während eines weiteren Temperschritt oberhalb des Schmelzpunkts von Zinn rein mechanisch erfolgen oder aber das Metall wird selektiv zum Silizium und Glas herausgeätzt. Tin also prevents sticking of the glass at the silicon and during the glass flow process liquid, the separation of the two wafers can be effected either purely mechanically during a further annealing above the melting point of tin, or the metal is etched selectively to silicon and glass.
    • c) Auf dem Siliziumwafer wird eine zweite Schicht aufgebracht, mit der direkt der Glaswafer verbunden werden kann (zB durch anodic bonding). c) On the silicon wafer is applied a second layer with which the glass wafer can be directly connected (for example through anodic bonding). Beispiele hierfür wären Silizium, Titan, Aluminium oder Tantal. Examples include silicon, titanium, aluminum or tantalum. Am Ende des gesamten Prozesses wird diese Opferschicht durch Ätzen selektiv zum Glas oder Silizium entfernt. At the end of the entire process, this sacrificial layer is selectively removed by etching to the glass or silicon. Um zu vermeiden, dass der ursprüngliche Si-Wafer angegriffen wird, kann der Wafer auch mit geeigneten Schichten versehen werden, zB Siliziumnitrid oder Siliziumcarbid. In order to avoid that the original Si wafer is attacked, the wafer such as silicon nitride or silicon carbide may also be provided with suitable coatings.
  • [0047]
    Mit den geeigneten Trennschichten kann der Herstellungsprozess so abgewandelt werden, daß der Siliziumwafer mehrfach eingesetzt werden kann. With the appropriate separating layers, the manufacturing process may be modified such that the silicon wafer can be used repeatedly. Unter Umständen müssen die Trennschichten vor einem erneuten Einsatz wieder aufgebracht werden. It is possible that separating layers have to be applied again before using it again. Der nach dem Abtrennen des Siliziumwafers erhaltene strukturierte Glaswafer muß schließlich nur noch auf der Rückseite abgeschliffen werden, um komplette Durchbrüche zu erhalten. The structured glass wafer obtained after isolation of the silicon wafer must be ground on the back end only to obtain complete breakthroughs. Diese Durchbrüche können in einem weiteren Prozeß zB galvanisch mit Metallen aufgefüllt werden Im allgemeinen erfolgt in der Mikroelektronik und Mikrosystemtechnik die elektrische Kontaktierung von Chips über am Rand der Chips liegende Pads. These openings may for example be galvanically filled with metal in a further process In general, the electrical contact of chips takes place in the microelectronics and microsystem technology on the edge of the chips lying pads. In einer Reihe von Anwendungsfällen ist dies jedoch nachteilhaft und daher nicht gewünscht. In a number of applications, however, this is disadvantageous and therefore undesirable.
  • Beispielsweise For example
    • – aus elektrischen Gründen, um Signalverluste zu reduzieren, zB bei kleinen kapazitiven Signalen oder bei HF-Signalen. - for electrical reasons, in order to reduce signal loss, for example in small capacitive signals or RF signals. Die elektrische Durchführung bietet einen geringeren Serienwiderstand, geringere Streukapazitäten und geringere Induktivitäten als die Kontaktierung über den Rand. The electrical feedthrough has a smaller series resistance, low stray capacitance and lower inductance than the contact via the edge.
    • – aus Platzgründen. - lack of space. Dies gilt insbesondere für Systeme, die nahtlos arrayförmig aus mehreren Chips zusammengesetzt werden müssen, zB großflächige Detektorenarrays oder Mikrospiegelarrays. This is especially true for systems that need to be seamlessly assembled form of an array of a plurality of chips such as large-area detector arrays or micromirror arrays. In diesen Fällen muß bei den inneren Chips auf den Padbereich verzichtet werden. In these cases, must be dispensed on the pad area at the inner chips. Aber auch bei Einzelbauelementen gibt es oftmals Platzprobleme, zB bei medizinischen Mikrosonden (Elektroden zur Stimulation oder Registrierung). But even with discrete components, there are often problems of space, for example in medical microprobes (electrodes for stimulation or registration).
    • – wenn mehrere funktionale Chips übereinandergestapelt werden und einen Stack bilden. - if a plurality of functional chips are stacked and form a stack. Beispielsweise kann die oberste Ebene aus Sensoren (zB optische) bestehen und in dem Chip darunter die Signalverarbeitungselektronik liegen. For example, the top layer of sensors may be made (eg, optical) and are in the chip including the signal processing electronics.
    • – Probe-Cards bestehen aus Mikrokontaktarrays zum automatisierten elektrischen Test von Chips, Wafern oder Leiterplatten. - probe cards consist of micro-contact arrays for automated electrical test of chips, wafers or printed circuit boards. In diesem Fall ist aus elektrischen Gründen, bei größeren Probe-Cards auch aus Platzgründen eine Durchkontaktierung gewünscht. In this case, a via hole is for electrical reasons, for larger probe cards also for reasons of space desired.
  • [0048]
    In eben jenen Fällen ist eine Durchkontaktierung durch den Chip eine Alternative, die mit einem erfindungsgemäß prozessierten Glassubstrat möglich ist. In those same instances, a via through the chip is an alternative which is possible with the present invention the processed glass substrate.
  • [0049]
    2 2 zeigt eine schematisierte Draufsicht auf ein prozessierten Glaswafer (weißer Bereich), der mit elektrischen Kontakten (schwarze Bereiche) durchsetzt ist. is a schematic plan view of a processed glass wafer (white area) provided with electrical contacts (black areas) is penetrated. Eine derartige Struktur ist im Verfahrensschritt gemäß der Such a structure is in the process step according to the 1g 1g erhältlich. available. Die elektrischen Kontakte durch den Glaswafer können aus hochleitendem Silizium (Verfahren ohne Trennschicht) oder aus Metallen bestehen (Verfahren mit Trennschicht und nachfolgendem Aufmetallisieren der freien Durchbrüche innerhalb des Glaswafers). The electrical contacts through the glass wafers can be of highly conductive silicon (procedure without separation layer) or made of metals (procedure with separating layer and subsequent Aufmetallisieren the free openings within the glass wafer).
  • [0050]
    Besonders vorteilhaft erscheint die Verwendung derartig strukturierter Substrate für den Aufbau mikromechanischer Komponenten für den Hochfrequenzbereich 1- 100 GHz. Particularly advantageous is the use of such textured substrates for the construction of micro-mechanical components for the high frequency range 1- 100 GHz appears. Ein konkretes Beispiel hierzu ist der A concrete example of this is the 3a 3a ) und b) zu entnehmen. ) And b) can be seen. In diesem Beispiel wird auf einem Glassubstrates mit elektrischen Durchführungen ein mikromechanisches Bauelement (mirkomechanischer Schalter) aufgebaut ( In this example, a micromechanical component (Mirko mechanical switch) is constructed on a glass substrate having electrical feedthroughs ( 3a 3a ). ). Am Ende des gesamten Herstellungsablaufs wird die gesamte Struktur hermetisch mit einem Deckelwafer im Wege eines Lötprozesses verkappt, wobei auch die elektrischen Kontakte zwischen beiden Wafern hergestellt werden. At the end of the entire manufacturing process, the entire structure is hermetically capped with a lid wafer by means of a soldering process, wherein the electrical contacts between the two wafers are made. Alternativ können die elektrischen Kontakte auch in den Deckel eingebracht werden ( Alternatively, the electrical contacts may also be introduced into the cover ( 3b 3b ). ).
  • [0051]
    Auch dienen die in Also serve in 2 2 dargestellten elektrischen Kontaktbereiche der gezielten Wärmeabführung. electrical contact regions of the targeted heat dissipation illustrated. Einsatzbereiche sind denkbar bei Anwendungen, bei denen in einem Glassubstrat in bestimmten Bereichen Wärme abgeführt werden muß. Applications are conceivable for applications in which, in a glass substrate in certain areas of heat must be dissipated. Die Silizium- oder Metalldurchführungen dienen hier also als Wärmeleitpfade. The silicon or metal bushings thus serve here as Wärmeleitpfade.
  • [0052]
    In In 4 4 ist ein Ausführungsbeispiel für ein Siliziumwafer (schwarze Bereiche) dargestellt, der zu Zwecken isolierter elektrischer Durchführungen ringförmige Glasbereiche (weiße Bereiche) aufweist. an exemplary embodiment of a silicon wafer (black areas) is shown, which has for the purposes of insulated electrical feedthroughs glass annular areas (white areas). Eine derartige Struktur kann auch in etwas abgewandelter Form im Rahmen des Verfahrensschrittes gemäß Such a structure can also be in slightly modified form in the framework of the process step in accordance with 1g 1g erhalten werden. are obtained. Derartige Siliziumwafer, bei denen in bestimmten Bereichen aus elektrischen, thermischen oder optischen Gründen Glas eingearbeitet sind, eignen sich für eine Vielzahl unterschiedlicher Anwendungsfälle: Such a silicon wafer, in which, in certain areas of electrical, thermal or optical reasons glass are incorporated, are useful in a variety of different applications:
  • Siliziumwafer mit thermisch isolierten Bereichen Silicon wafer with thermally insulated areas
  • [0053]
    Für diese Anwendungen sind die Strukturen nach den For these applications, the structures are in accordance with the 1f 1f oder or 1g 1g geeignet. suitable. Thermisch isolierte Bereiche auf Siliziumwafern sind insbesondere bei thermischen Sensoren erforderlich, zum Beispiel bei Thermopiles, Bolometern oder pyroelektrischen Sensoren. Thermally isolated regions on silicon wafers in particular regarding thermal sensors, for example in thermopiles, bolometers, or pyroelectric sensors. Für diese Sensortypen werden bislang Membranstrukturen im oder auf dem Chip erzeugt, um die thermische Isolation zu gewährleisten. Membrane structures are previously produced in or on the chip, to ensure the thermal insulation of these sensor types. Diese Sensoren sind jedoch aus Stabilitätsgründen nicht für Einsatzbereiche mit hoher mechanischer Belastung geeignet. These sensors are not suitable for reasons of stability for applications with high mechanical stress.
  • Siliziumwafer mit elektrisch isolierten Bereichen Silicon wafer with an electrically insulated regions
  • [0054]
    Hierzu sind ebenfalls die Strukturen gemäß der For this purpose also the structures of the 1f 1f oder or 1g 1g nutzbar. available. Auf den Glasbereichen können insbesondere passive HF-Bauelemente (zB Induktivitäten) oder MEMS-Bauelemente mit hoher Güte platziert werden. On the glass spheres in particular passive RF components (eg, inductors), or MEMS devices can be placed with high quality. Auf reinen Siliziumsubstraten können aufgrund der Verluste im Substrat keine hohen Güten erreicht werden. On pure silicon substrates no high grades can be achieved due to the losses in the substrate.
  • Siliziumwafer mit optischen Fenstern Silicon wafer with optical windows
  • [0055]
    Hierzu können die Strukturen gemäß der For this, the structures according to the 1f 1f oder or 1g 1g eingesetzt werden. be used. Einsatzmöglichkeiten sind zB Lichtkollimatoren mit spezifischer Formgebung oder Kollimatorarrays mit engen Öffnungen. Applications include light collimators with a specific shape or collimator arrays with narrow openings.
  • [0056]
    Generell ist die Herstellung hermetisch dichter Verbindungen bereits auf Waferebene ein sehr wichtiges Thema in der Mikrosystemtechnik. In general, the production of hermetically sealed units is already at the wafer level is a very important issue in the microsystems technology. Bewegliche Mikrostrukturen müssen in jedem Fall gegen widrige Umweltbedingungen geschützt werden, am besten noch auf Waferebene. Movable microstructures must be protected in all cases against adverse environmental conditions, most still at the wafer level. Neben den Kostenaspekten die für eine Verkapselung auf Waferebene sprechen, spielt vor allem ein Schutz gegenüber den notwendigen Vereinzelungsprozessen eine sehr wichtige Rolle. In addition to the cost aspects that speak for an encapsulation at the wafer level, plays mainly a protection against the necessary separation processes a very important role. Da zudem häufig eine hermetisch dichte Versiegelung erforderlich ist, ergibt sich zwangsläufig das Problem der elektrischen Durchführungen unterhalb der Versiegelungsflächen. Moreover, since often a hermetic seal is required, inevitably results in the problem of electrical feedthroughs below the sealing surfaces. In diesem Zusammenhang die Verkapselung von mikroelektronischen Bauelementen betreffend unterstützt das erfindungsgemäße Verfahren die CSP-Technologie (Chip Side Packaging). In this connection, the encapsulation of microelectronic devices on the inventive method supports the CSP technology (chip side packaging).
  • [0057]
    Im Falle der Siliziumsensoren haben sich Verfahren auf der Basis von Glasloten bewährt, allerdings werden dabei Prozesstemperaturen von ca. 400°C benötigt, eindeutig zu hoch etwa für metallische Mikroelemente. In the case of silicon sensors have proven method based on glass solders, but this process temperatures of about 400 ° C are required, clearly too high as for metallic microelements. Zudem eignen sich Verbindungstechniken auf der Basis von Glasloten nur zum Versiegeln über eine vergleichsweise niedrige Topographie (ca. 0.5μm). In addition, joining techniques are suitable on the basis of glass solder to seal only a comparatively low topography (approximately 0.5μm).
  • [0058]
    Hermetisch dichte Verbindungen bei Temperaturen unterhalb 250 – 300°C lassen sich anderseits durch Löten herstellen. Hermetically tight connections at temperatures below 250-300 ° C can be prepared by soldering the other. Hier ergibt sich allerdings zwangsläufig das Problem, daß die Zuleitungen bei den zur Verfügung stehenden Isolationsmaterialien und deren prozesstechnisch herstellbaren Schichtdicken stark miteinander kapazitiv gekoppelt sind. Here, however, inevitably results in the problem that the supply lines are strongly capacitively coupled to each other in the available isolation materials and process-technically producible layer thicknesses. Daher scheiden solche Durchführungen für die Herstellung von mikromechanischen Bauelementen für hohen Frequenzen eigentlich aus. Therefore, such penetrations for the production of micromechanical components for high frequencies are eliminated actually. Nur durch die Verwendung von Durchführungen durch das Substrat oder den Deckel hindurch ist eine ausreichende Trennung der Leitungen möglich. Only through the use of vias through the substrate or through the lid a sufficient separation of the lines is possible.
  • [0059]
    Neben den bereits genannten Aspekten spricht für die Herstellung von Durchführungen auch die verbesserte Handhabung des kompletten Chips. In addition to the mentioned aspects speaks for the manufacture of bushings, the improved handling of the complete chip. Insbesondere eignen sich solcherart aufgebaute Bauelemente auch für die Nutzung innerhalb von Flip-chip Prozessen oder sogar der Verwendung des Chips direkt in der Leiterplattenbestückung zB als SMD Bauteil. In particular, in such a built-up devices are also suitable for use within flip-chip processes or even the use of the chip directly on the printed circuit board assembly, for example as an SMD component.
  • [0060]
    Abschließend sei darauf hingewiesen, dass das erfindungsgemäße Verfahren die Parallel-Herstellung von einer Vielzahl von einzelnen strukturierten glasartigen Flächensubstrate ermöglicht, die überdies im Rahmen eines Batch-Verfahrens produziert werden können, wodurch sich das Verfahren auch unter den Gesichtspunkten der industriellen Massenfertigung hervorragend eignet. Finally it should be noted that the inventive method allows the parallel preparation of a plurality of individual structured glassy surface of substrates that can be produced also in the context of a batch process, whereby the process also works well from the viewpoints of industrial mass production.

Claims (34)

  1. Verfahren zur Strukturierung eines aus glasartigem Material bestehenden Flächensubstrats, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Verfahrensschritte: – Bereitstellen eines aus einem Halbleitermaterial bestehenden Halbleiter-Flächensubstrats, – Dickenreduzieren des Halbleiter-Flächensubstrats innerhalb wenigstens eines Oberflächenbereiches des Halbleiter-Flächensubstrates zur Ausbildung eines gegenüber des dickenreduzierten Oberflächenflächenbereiches erhabenen Oberflächenbereiches, – Strukturieren des erhabenen Oberflächenbereiches des Halbleiter-Flächensubstrats mittels lokalen mechanischem Materialabtrag, zum Einbringen von Vertiefungen innerhalb des erhabenen Oberflächenbereiches, – Verbinden der strukturierten Oberfläche des Halbleiter-Flächensubstrats mit dem glasartigen Flächensubstrat derart, dass das glasartige Flächensubstrat zumindest teilweise den dickenreduzierten Oberflächenflächenbereich überdeckt, – Tempern der verbundenen Flächensubs A method for structuring a group consisting of vitreous material surface substrate, characterized by the combination of the following steps: - providing a group consisting of a semiconductor material of semiconductor-surface substrate, - the thickness reduction of the semiconductor surface substrate within at least a surface portion of said semiconductor flat substrate to form a raised against the thickness-reduced surface of the face portion surface area, - structuring of the raised surface region of the semiconductor flat substrate by means of local mechanical material removal, for the introduction of recesses within the raised surface area, - connecting the structured surface of said semiconductor flat substrate with said glass-type flat substrate in such a way that the glass-like surface substrate at least partially overlaps the thickness-reduced surface area - tempering the associated Flächensubs trate derart, dass in einer ersten Temperphase, die unter Unterdruckbedingungen durchgeführt wird, das den dickenreduzierten Oberflächenbereich überdeckende glasartige Flächensubstrat mit dem dickenreduzierten Oberflächenbereich eine fluiddichte Verbindung eingeht, wobei das Flächensubstrat die Vertiefungen unter Unterdruckbedingungen fluiddicht überdeckt, und dass in einer zweiten Temperphase ein Hineinfließen wenigstens von Teilbereichen des glasartigen Materials in die Vertiefungen der strukturierten Oberfläche des Halbleiter-Flächensubstrats erfolgt. trate such that covers in a first tempering phase, which is carried out under negative pressure conditions, which undergoes the thickness reduced surface area covering glass-like surface substrate with the reduced thickness surface area, a fluid-tight connection, wherein the planar substrate fluid-tight, the wells under reduced pressure conditions and that in a second tempering phase an inflow of at least of portions of glassy material is carried out in the recesses of the structured surface of the semiconductor substrate surface.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dickenreduzierung am Randbereich des Halbleiter-Flächensubstrats durchgeführt wird. A method according to claim 1, characterized in that the thickness reduction is performed on the edge portion of the semiconductor substrate surface.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dickenreduzierung derart durchgeführt wird, dass der erhabene Oberflächenbereich von einer Begrenzungsfläche begrenzt und vom dickenreduzierten Randbereich zumindest teilweise umgeben wird. A method according to claim 2, characterized in that the thickness reduction is performed such that the raised surface area is limited by a boundary surface and at least partially surrounded by a reduced thickness periphery.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dickenreduzierung im Wege eines naßchemischen Ätzverfahrens oder eines mechanischen Materialbearbeitungsverfahren durchgeführt wird. The method of claim 2 or 3, characterized in that the thickness reduction is carried out by means of a wet chemical etching process or a mechanical material working process.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturieren des erhabenen Oberflächenbereiches des Halbleiter-Flächensubstrats mittels lokalen mechanischem Materialabtrag derart erfolgt, dass mittels eines Abtragewerkzeuges Vertiefungen innerhalb des erhabenen Oberflächenbereiches eingearbeitet werden, die eine Strukturtiefe aufweisen, die sich maximal bis zur Ebene der dickenreduzierten Oberflächenbereich erstreckt. A method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the structuring of the raised surface region of the semiconductor flat substrate occurs by means of local mechanical material removal such that are incorporated by means of a Abtragewerkzeuges recesses within the raised surface area, which have a structure depth extending up to a maximum extends to the plane of the thickness-reduced surface area.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Abtragewerkzeug ein Säg- Schleif- oder Fräswerkzeug verwendet wird. Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that a grinding or milling tool is used Säg- as Abtragewerkzeug.
  7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtragewerkzeug relativ zum Halbleiter-Flächensubstrat derart bewegt wird, dass das Abtragewerkzeug lateral über die Oberfläche des dickenreduzierten Oberflächenbereiches in den erhabenen Oberflächenbereich zum gezielten Materialabtrag verfahren wird. A method according to claim 5 or 6, characterized in that the Abtragewerkzeug is moved relative to the semiconductor substrate surface such that the Abtragewerkzeug is moved laterally across the surface of the thickness-reduced surface area in the raised surface area for selective material removal.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Materialabtrag zu geradlinig oder gekrümmt verlaufenden Vertiefungskanälen innerhalb des erhabenen Oberflächenbereiches führt. A method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the removal of material to straight or curved extending recess channels within the raised surface area leads.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungskanäle zur Oberfläche des erhabener Oberflächenbereiches geöffnet sind und die seitliche Begrenzungswand des erhabenen Oberflächenbereich offen durchragen. A method according to claim 8, characterized in that the recess channels are open to the surface of the raised surface area and protrude through the lateral boundary wall of the raised surface area open.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbinden des Halbleiter-Flächensubstrat mit dem glasartigen Flächensubstrat mittels anodischem oder thermischen Bondens erfolgt. A method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the bonding of the semiconductor substrate surface will be within the glassy surface of the substrate by means of anodic or thermal bonding.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbinden bei Unterdruckbedingungen durchgeführt wird. A method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the bonding is carried out at subatmospheric pressure conditions.
  12. Verfahren einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass während der zweiten Temperphase Normal- oder Überdruckbedingungen vorherrschen, die auf die vom Halbleiter-Flächensubstrat abgewandte Oberfläche des glasartigen Flächensubstrats einwirken. The method any one of claims 1 to 11, characterized in that prevail during the second tempering phase normal or excess pressure conditions acting on the side facing away from the semiconductor substrate surface area of ​​the glassy surface of the substrate.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Tempern durch Steuerung von Temperatur und Zeitdauer derart ausgeführt wird, dass das Hineinfließen des glasartigen Materials in die Vertiefungen des Halbleiter-Flächensubstrats beendet wird, wenn das glasartigen Material die Vertiefungen vollständig ausfüllt. A method according to any one of claims 1 to 12, characterized in that the annealing is carried out by controlling the temperature and time duration such that the inflow of the glassy material is finished in the recesses of the semiconductor surface substrate when the glass-type material completely fills the wells.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Tempern ein flächiger Materialabtrag derart durchgeführt wird, dass das glasartige Flächensubstrat eine bündig zur strukturierten Oberfläche des Halbleiter-Flächensubstrats anschließende Oberfläche annimmt. A method according to any one of claims 1 to 13, characterized in that after tempering, a planar material removal is carried out such that the glass-like surface substrate assumes a subsequent flush to the structured surface of said semiconductor flat substrate surface.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass an der Oberfläche des Halbleiter-Flächensubstrats, die der mit dem glasartigen Flächensubstrat verbundenen Oberfläche gegenüberliegt, Halbleitermaterial abgetragen wird, bis zumindest Teilbereiche des in die Vertiefungen hineingeflossenen glasartigen Materials freigelegt sind, die bündig mit der Oberfläche des Halbleiter-Flächensubstrats abschließen. Method according to one of claims 1 to 14, characterized in that semiconductor material is removed on the surface of the semiconductor flat substrate, which is opposed to the associated with the glass-like surface substrate surface until at least partial areas of the inside flowed into the wells of the glassy material are exposed, the flush flush with the surface of the semiconductor substrate surface.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleitermaterial vom glasartigen Flächensubstrat abgetrennt wird. A method according to any one of claims 1 to 15, characterized in that the semiconductor material is separated from the glassy surface of the substrate.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtrennen des glasartigen Flächensubstrats vom Halbleiter-Flächensubstrat durch Wegätzen des Halbleitermaterials erfolgt. A method according to claim 16, characterized in that the separation of the glassy surface of the substrate from the semiconductor substrate surface by etching away the semiconductor material takes place.
  18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtrennen beider Flächensubstrate voneinander durch Vorsehen einer Trennschicht zwischen beiden Flächensubstraten erfolgt. A method according to claim 16, characterized in that the separating surface of both substrates from each other is by providing a separating layer between the two planar substrates.
  19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennschicht vor dem Zusammenführen beider Flächensubstrate auf der strukturierten Oberfläche des Halbleiter-Flächensubstrats strukturerhaltend aufgebracht wird und als Opferschicht ausgebildet ist, die im Wege thermischer und/oder chemischer Einwirkung zerstört wird und ein Trennen beider Substrate voneinander ermöglicht. A method according to claim 18, characterized in that the separating layer is applied structure preserving on the structured surface of said semiconductor flat substrate before merging the two flat substrates and formed as a sacrificial layer which is destroyed by means of thermal and / or chemical action and a separation of both substrates from each other, allows.
  20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass als Trennschicht eine Metallschicht eingesetzt wird, die einen Schmelzpunkt aufweist, der unterhalb der Schmelzpunkte der Substrate liegt. The method of claim 18 or 19, characterized in that a metal layer is used as a separation layer which has a melting point which is below the melting points of the substrates.
  21. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass als Trennschicht eine oxidationsfähige Schicht eingesetzt wird, die sich unter Zufuhr von Sauerstoff und/oder thermischer Energie chemisch umwandelt. The method of claim 18 or 19, characterized in that an oxidizable layer is used as the separating layer, the chemically transforms under supply of oxygen and / or thermal energy.
  22. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass als Trennschicht eine Kohlenstoffschicht, Diamantschicht, diamantähnliche Schicht oder SiC eingesetzt wird. The method of claim 18 or 19, characterized in that a carbon layer, diamond layer, diamond-like layer or SiC is used as parting layer.
  23. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das glasartige Material und das Halbleitermaterial über nahezu die gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten verfügen. A method according to any one of claims 1 to 22, characterized in that the vitreous material and the semiconductor material over virtually have the same thermal expansion coefficient.
  24. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das aus einem glasartigen Material bestehende Flächensubstrat ein Bor-Silikat-Glas ist. Method according to one of claims 1 to 23, characterized in that the existing of a vitreous material surface substrate is a borosilicate glass.
  25. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiter-Flächensubstrat ein Siliziumsubstrat ist. Method according to one of claims 1 to 24, characterized in that the semiconductor substrate surface is a silicon substrate.
  26. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Abtrennen beider Flächensubstrate voneinander das glasartige Flächensubstrat mechanisch nachbearbeitet wird, zum Erhalt von das Flächensubstrat senkrecht durchsetzende Durchbrüche. Method according to one of claims 16 to 25, characterized in that the glass-like surface substrate is mechanically reworked after the separation of both substrates from each surface, to obtain the flat substrate perpendicular passing through the apertures.
  27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbrüche mit einem elektrisch leitfähigem Material aufgefüllt werden. A method according to claim 26, characterized in that the breakthroughs are filled with an electrically conductive material.
  28. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturieren des Halbleiter-Flächensubstrats zu Vertiefungen mit Strukturdimensionen im Mikro- und/oder sub-Mikrometer-Bereich führt. A method according to any one of claims 1 to 27, characterized in that the patterning of the semiconductor substrate surface resulting in pits with structural dimensions in the micro- and / or sub-micrometer range.
  29. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen ein Aspektverhältnis (Höhe bzw. Tiefe:Breite) von 10:1 aufweisen. A method according to any one of claims 1 to 28, characterized in that the recesses have an aspect ratio (height or depth: width) exhibit 1 of the tenth
  30. Glasartiges Flächensubstrat, hergestellt nach einem Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass das glasartige Flächensubstrat senkrecht zur Substratoberfläche von Durchbrüchen durchsetzt ist, in denen elektrisch leitfähiges Material vorgesehen ist. Glass-like sheet substrate prepared by a process according to claims 1 to 29, characterized in that the glass-like surface substrate is penetrated perpendicular to the substrate surface by breakthroughs in which electrically conductive material is provided.
  31. Glasartiges Flächensubstrat nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die mit elektrisch leitfähigen Material gefüllten Durchbrüche arrayförmig angeordnet sind. Glass-like sheet substrate according to claim 30, characterized in that said breakthroughs filled with electrically conductive material are arrayed.
  32. Verwendung des glasartigen Flächensubstrats nach Anspruch 30 oder 31 zur elektrischen Kontaktierung von Bauelementen aus der Mikroelektronik oder Mikromechanik. Use of the glass-like surface substrate according to claim 30 or 31 for electrical contacting of components from microelectronics or micromechanics.
  33. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 29 zur Herstellung eines mit einem glasartigen Material durchsetzten Halbleiter-Flächensubstrats. Use of the method according to one of claims 1 to 29 for producing a interspersed with a vitreous material semiconductor substrate surface.
  34. Verwendung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiter-Flächensubstrat ein Siliziumwafer ist, der zu Zwecken der elektrischen und/oder thermischen Isolation oder aus Gründen optischer Transparenz den Siliziumwafer zumindest teilweise durchsetzende glasartige Materialbereiche aufweist. Use according to claim 33, characterized in that said semiconductor flat substrate is a silicon wafer, which has for the purposes of electrical and / or thermal insulation or for reasons of optical transparency of the silicon wafer at least partially penetrating glass-like material regions.
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