EP1456116A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines bauelements mit einer beweglichen struktur - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines bauelements mit einer beweglichen struktur

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Publication number
EP1456116A1
EP1456116A1 EP02795183A EP02795183A EP1456116A1 EP 1456116 A1 EP1456116 A1 EP 1456116A1 EP 02795183 A EP02795183 A EP 02795183A EP 02795183 A EP02795183 A EP 02795183A EP 1456116 A1 EP1456116 A1 EP 1456116A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
component
holding device
protective structure
compartments
components
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02795183A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Barzen
Alfons Dehe
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Infineon Technologies AG
Original Assignee
Infineon Technologies AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Infineon Technologies AG filed Critical Infineon Technologies AG
Publication of EP1456116A1 publication Critical patent/EP1456116A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00865—Multistep processes for the separation of wafers into individual elements
    • B81C1/00896—Temporary protection during separation into individual elements

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for producing a component with a movable structure and in particular a micromechanical component.
  • micromechanical components have structures that are movable or sensitive to mechanical stress or deformation. These include micromechanical actuators and sensors with membranes, free-floating springs, structures suspended from springs, etc.
  • An example of a micromechanical sensor is an Si microphone.
  • a protective structure for example a sacrificial layer or a lacquer stopper, which supports or supports the movable structure during the production process and thus prevents mechanical deformation or damage to the movable structure.
  • the protective structure absorbs these forces and thus prevents excessive loading or deformation of the movable structure, which could otherwise lead to the movable structure tearing or breaking.
  • the protective structure is removed or detached to free the movable structure and thus the finished component to obtain.
  • the protective structure is usually removed in a wet chemical process. After the protective structure has been loosened, the moving parts of the component are very sensitive, for example to fluid flows or to a brief dropping when converting from one liquid medium to another.
  • the component must be dried, with the problem that in a simple drying process at the interface between a liquid medium and a gaseous medium, a surface tension occurs which can exert large forces on the movable structure and, for example, sticking of the micromechanical or movable Structure can affect fixed areas of the component.
  • the occurrence of an interface between a liquid and a gaseous phase can be prevented, for example, by means of "super critical point drying", in which by using a pressure which is higher than the critical pressure of the substance to be removed and a temperature which is higher than the critical temperature of the substance to be removed, the substance to be removed is converted from the liquid to the gaseous state, avoiding a liquid-gas phase boundary.
  • the components are separated and assembled in housings.
  • the handling of the components with the freed micromechanical or movable structures in the method described above is problematic, since the movable structures may no longer get wet and may not be exposed to larger mechanical stresses in any other way. However, this is usually exactly what happens when the components are separated from a substrate or wafer by means of sawing. This results in a considerable risk of damage to components. This problem is new, for example, for Si microphones and has not yet been solved.
  • the object of the present invention is to provide an improved and, in particular, a more reliable method and a more reliable device for producing a component with a movable structure.
  • a chip tray is a container for a plurality of chips or components or intermediate components, which has a corresponding plurality of compartments for each intermediate component in a base part.
  • the compartments can be closed by means of a lid so that intermediate components are held in the compartments and secured against falling out.
  • Bottom part and / or cover have openings through which a liquid or a gas that surrounds the chip tray can penetrate into it and reach the components in the compartments.
  • the method for producing a component with a movable structure provides that intermediate components are separated by sawing before sacrificial layers or protective structures are removed. The intermediate components are then placed in the chip tray. The intermediate components are accessible for liquids or gases through the openings in the chip tray.
  • the chip tray is made of a material that is resistant to the following chemical processes and prevents electrostatic charging. Chip trays with these properties are available from Entegris, for example.
  • the equipped chip tray then goes through wet chemical steps to remove the protective structure or sacrificial layer and, if necessary, lacquer solution steps,
  • Cleaning steps and drying steps for example a super critical point drying.
  • Several chip trays can be combined according to a tray concept, so that entire stacks can be processed or processed at the same time.
  • the finished sensitive components are protected in the chip tray and are removed from them for assembly, for insertion in the housing, etc. Before the components are removed, they can also be tested for their functionality in the chip tray.
  • An advantage of the present invention is that a component with a movable structure is protected during the critical process step of isolating.
  • Figure 1 is a schematic sectional view of a wafer with a plurality of intermediate components.
  • FIG. 2 shows a schematic sectional illustration of a chip tray with a plurality of isolated intermediate components
  • Fig. 3 shows a schematic representation of the chip tray with the isolated intermediate components after the removal of a protective structure
  • Fig. 4 is a schematic sectional view of the chip tray with components obtained from the intermediate components.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a vertical section through a substrate or a wafer 10, i. H. a cut perpendicular to a first surface 12 and a second surface 14 of the wafer 10.
  • the wafer 10 is processed in a number of process steps in order to obtain intermediate components 20 on or in the wafer 10.
  • the components 20 in the example shown are silicon microphones, each intermediate component 20 having a membrane 30 which is held at its edge 32 by a membrane holder 34 and a counter electrode 36 with a plurality of openings 38.
  • the membrane holder 34 is connected to the counterelectrode 36, so that the membrane and the counterelectrode face each other in parallel and at a distance from one another.
  • the counter electrode 36 is also connected to a frame 42 by its surface 40 facing away from the membrane 30.
  • a sacrificial layer or protective structure 50 is arranged between the membrane 30 and the counter electrode 36 and in the openings 38 of the counter electrode.
  • the surface 52 of the membrane 30 facing away from the counterelectrode 36 is covered by a lacquer layer 54 which extends essentially over all components 20.
  • the wafer 10 or the intermediate components 20 are attached to a saw foil 60 with the frames 42 and are thus prepared for a singulation step.
  • the wafer 10 is sawed along the sawing tracks 62, as a result of which the intermediate components 20 are separated from one another and are only connected via the sawing film 60.
  • the chip tray 70 comprises a base part 72 and a cover 74. Compartments 76 are arranged in the base part 72, each compartment 76 being provided for receiving an isolated intermediate component 20.
  • the lid 74 closes the compartments 76 of the bottom part 72 so that there are
  • Both the bottom part 72 and the cover 74 each have a row of openings 78, 80 through which an intermediate component 20 in a compartment 76 is in fluid communication with the surroundings of the chip tray 70.
  • the protective structure 50 is removed by wet chemical means.
  • the entire chip tray 70 is immersed in an etching bath which is selected such that it does not react chemically with the membrane 30, the membrane holder 34, the counterelectrode 36 or the frame 42, but merely dissolves the protective structure 50.
  • the etching medium penetrates through the openings 78 in the base part 72 and the openings 80 in the cover 74 into the compartments 76 of the chip tray 70 and there acts on the intermediate components 20 in the desired manner.
  • the material of the lacquer layer 54 and the etching medium are selected so that the etching medium does not, or does not significantly, remove the lacquer layer 54.
  • the etching medium is an inorganic acid or base and the protective structure has silicon oxide, aluminum or another inorganic material, the lacquer layer having an organic material.
  • the intermediate component is very fragile after the protective structure has been removed.
  • the chip tray can reduce occurring forces caused by a fluid and prevent the structures from drying out when they are converted into another medium.
  • the chip tray 70 with the intermediate components 20 is exposed to a medium that removes the lacquer layer 54, for example an organic solvent. As is shown in FIG. 4, the components 20 ′ with a membrane 30 exposed on both sides are obtained.
  • the components 20 have to be dried, for example by means of C0 2 super critical point drying (CPD), by means of self-arranging
  • the finished components 20 ' can still be subjected to a test with regard to their functionality in the chip tray 70.
  • the cover 74 is removed or it has openings through which probes can be brought to the components 20 ', by means of which electrical, optical or acoustic signals can be transmitted to the components 20' or received by them.
  • the components 20 are removed individually from the compartments 76 of the chip tray 70 and electrically contacted, provided with housings or attached to other components.
  • the present invention is not only applicable to the Si microphones 20 'shown in the exemplary embodiment, but also to all components which have mechanically sensitive, in particular movable, structures. Movable structures that are sensitive to mechanical loads are all besides the membrane 30 of the exemplary embodiment Types of springs and elastic elements and structures suspended from them.
  • the components 20 ' include in particular micromechanical sensors and actuators for detecting or generating linear and / or rotary accelerations or forces or movements ,
  • the wafer 10 can have various components and in particular, in addition to one or more identical or different components with movable structures, also have further components without movable structures, such as, for example, B. Circuits. Accordingly, in the method according to the invention or the device according to the invention, in the chip tray 70, in addition to a component with a movable structure, further identical or different components with or without movable structures can be arranged.
  • the intermediate components can also be separated by means of a method other than that of sawing, for example using a laser beam, by etching or breaking.
  • protective structure 50 which can have silicon oxide, aluminum or an organic lacquer, for example, in addition to the wet chemical process described, other material-removing processes known from semiconductor production can also be used, for example reactive ion etching, the use of a plasma, etching in the gas phase, etc.
  • an intermediate component 20 can also have several protective structures instead of one, which can consist of different materials.
  • the lacquer layer 54 of the exemplary embodiment shown can also be regarded as a protective structure for the membrane 30.
  • the shape and structure of the chip tray 70 can deviate from the exemplary embodiment shown in the figures.
  • the compartments 76 can be arranged in the cover 74 instead of in the base part 72, or both the base part 72 and the cover 74 can have corresponding recesses for receiving intermediate components.
  • any component holding device can be used instead of the chip tray 70, which is suitable for holding the intermediate components 20 or the components 20 ′ securely and at the same time enables an etching medium to access the intermediate components 20.
  • first surface of the wafer 10 14 second surface of the wafer 10

Landscapes

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

Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung eines Bauelements mit einer beweglichen Struktur (30) wird ein Substrat prozessiert, um Zwischenbauelemente (20) auf dem Substrat zu erhalten, wobei ein Zwischenbauelement (20) die bewegliche Struktur (30) und eine Schutzstruktur (50, 54), die die bewegliche Struktur (30) schützt, aufweist. Das Substrat wird vereinzelt, um ein vereinzeltes Zwischenbauelement (20) zu erhalten, das die Schutzstruktur (50, 54) aufweist. Anschliessend wird die Schutzstruktur (50, 54) von dem vereinzelten Zwischenbauelement (20) entfernt, um das Bauelement zu erhalten. Eine Vorrichtung zur Herstellung eines Bauelements umfasst Einrichtungen zum Durchführen der Verfahrensschritte.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Bauelements mit einer beweglichen Struktur
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Bauelements mit einer beweglichen Struktur und insbesondere eines mikromechanischen Bauelements.
Zahlreiche Bauelemente, vor allem mikromechanische Bauelemente, weisen bewegliche bzw. gegenüber einer mechanischen Belastung oder Deformation empfindliche Strukturen auf. Dazu zählen mikromechanische Aktoren und Sensoren mit Membranen, freischwingenden Federn, an Federn aufgehängten Strukturen etc. Ein Beispiel für einen mikromechanischen Sensor ist ein Si-Mikrophon. Diese Bauelemente werden in der Regel zunächst mit einer Schutzstruktur, beispielsweise einer Opferschicht oder einem Lackstöpsel, hergestellt, welche die bewegliche Struktur während des Herstellungsverfahrens trägt bzw. stützt und damit eine mechanische Verformung oder Beschädigung der beweglichen Struktur verhindert.
Während der Herstellung eines mikromechanischen Bauelements können große mechanische Kräfte auf dasselbe und die bewegliche Struktur einwirken, die beispielsweise durch ein Haltewerkzeug, einen statischen oder dynamischen Fluiddruck oder eine Oberflächenspannung an einer Phasengrenzfläche zwischen einem flüssigen und einem gasförmigen Medium hervorgerufen werden können. Im Zwischenbauelement, d. h. im unfertigen Bauelement, nimmt die Schutzstruktur diese Kräfte auf und verhindert so eine übermäßige Belastung bzw. Verformung der beweglichen Struktur, die andernfalls zu einem Reißen oder Brechen der beweglichen Struktur führen könnte. Nach abge- schlossener Strukturierung des Zwischenbauelements mit der
Schutzstruktur wird diese entfernt bzw. herausgelöst, um die bewegliche Struktur zu befreien und so das fertige Bauelement zu erhalten. Das Herauslösen der Schutzstruktur erfolgt in der Regel in einem naßchemischen Prozeß. Nach dem Lösen der Schutzstruktur sind die beweglichen Teile des Bauelements sehr empfindlich, z.B. gegenüber Fluidströmungen oder gegen- über einem kurzzeitigen Trockenfallen beim Umsetzen von einem flüssigen Medium in ein anderes.
Zuletzt muß das Bauelement getrocknet werden, wobei das Problem auftritt, daß bei einem einfachen Trocknungsprozeß an der Grenzfläche zwischen einem flüssigen Medium und einem gasförmigen Medium eine Oberflächenspannung auftritt, die große Kräfte auf die bewegliche Struktur ausüben kann und beispielsweise ein Ankleben der mikromechanischen bzw. beweglichen Struktur an feststehenden Bereichen des Bauelements be- wirken kann. Das Auftreten einer Grenzfläche zwischen einer flüssigen und einer gasförmigen Phase kann beispielsweise mittels des "Super Critical Point Drying" verhindert werden, bei der mittels Anwendung eines Drucks, der höher als der kritische Druck der zu entfernenden Substanz ist, und einer Temperatur, die höher ist als die kritische Temperatur der zu entfernenden Substanz, die zu entfernende Substanz unter Vermeidung einer Phasengrenze flüssig-gasförmig vom flüssigen in den gasförmigen Zustand überführt wird. Zuletzt werden die Bauelemente vereinzelt und in Gehäusen aufgebaut.
Die Handhabung der Bauelemente mit den befreiten mikromechanischen bzw. beweglichen Strukturen in dem oben beschriebenen Verfahren ist problematisch, da die beweglichen Strukturen nicht mehr naß werden dürfen und auch nicht auf andere Weise größeren mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt werden dürfen. Genau dies geschieht jedoch in der Regel beim Vereinzeln der Bauelemente aus einem Substrat bzw. Wafer mittels Sägen. Daraus folgt ein erhebliches Risiko der Beschädigung von Bauelementen. Dieses Problem ist beispielsweise für Si-Mikropho- ne neu und wurde bisher noch nicht gelöst. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes und insbesondere zuverlässigeres Verfahren und eine zuverlässigere Vorrichtung zur Herstellung eines Bauelements mit einer beweglichen Struktur zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 oder eine Vorrichtung gemäß Anspruch 8 gelöst.
Bevorzugte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß ein Herstellungsverfahren, bei dem eine bewegliche Struktur eines Bauelements erst im letzten Herstellungsschritt durch Entfernen einer Schutzstruktur befreit wird, zuverlässiger ist, da die Schutzstruktur so die bewegliche Struktur bis zuletzt schützen kann. Dabei wird die Verwendung einer Bauelementhalteeinrichtung und insbesondere eines Chip-Trays bevorzugt. Ein Chip-Tray ist ein Behälter für eine Mehrzahl von Chips bzw. Bauelementen oder Zwischenbauelementen, der in einem Bodenteil eine entsprechende Mehrzahl von Fächern für je ein Zwischenbauelement aufweist. Die Fächer sind mittels eines Deckels so verschließbar, daß Zwischenbauelemente in den Fächern festgehalten und gegen ein Herausfallen gesichert sind. Bodenteil und/oder Deckel weisen Öffnungen auf, durch die eine Flüssigkeit oder ein Gas, die bzw. das den Chip-Tray umgibt, in diesen eindringen und bis zu den Bauelementen in den Fächern gelangen kann.
Das Verfahren zur Herstellung eines Bauelementes mit einer beweglichen Struktur sieht vor, Zwischenbauelemente noch vor einem Entfernen von Opferschichten bzw. Schutzstrukturen durch Sägen zu vereinzeln. Anschließend werden die Zwischenbauelemente in den Chip-Tray abgelegt. Die Zwischenbauelemen- te sind durch die genannten Öffnungen des Chip-Tray für Flüssigkeiten oder Gase zugänglich. Der Chip-Tray besteht aus einem Material, das gegen folgende chemische Prozesse resistent ist und eine elektrostatische Aufladung verhindert. Chip- Trays mit diesen Eigenschaften werden beispielsweise von der Firma Entegris angeboten. Der bestückte Chip-Tray durchläuft dann naßchemische Schritte zum Entfernen der Schutzstruktur bzw. Opferschicht und gegebenenfalls Lacklösungsschritte,
Reinigungsschritte und Trocknungsschritte, beispielsweise ein Super Critical Point Drying. Dabei können mehrere Chip-Trays entsprechend einem Hordenkonzept zusammengefaßt werden, so daß ganze Stapel gleichzeitig bearbeitet bzw. prozessiert werden können.
Nach den beschriebenen Schritten des Entfernens der Schutzstruktur, der Reinigung und der Trocknung liegen die fertigen empfindlichen Bauelemente geschützt im Chip-Tray und werden zum Aufbauen, zum Einsetzen in Gehäuse etc. aus diesem entnommen. Vor dem Entnehmen der Bauelemente können diese auch noch im Chip-Tray einem Test hinsichtlich ihrer Funktionsfähigkeit unterzogen werden.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß ein Bauelement mit einer beweglichen Struktur während des kritischen Prozessschritts des Vereinzeins geschützt ist.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vor- liegenden Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung eines Wafers mit mehreren Zwischenbauelementen;
Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung eines Chip- Trays mit mehreren vereinzelten Zwischenbauelementen;
Fig. 3 eine schematische Darstellung des Chip-Trays mit den vereinzelten Zwischenbauelementen nach dem Entfernen einer Schutzstruktur; und Fig. 4 eine schematische Schnittdarstellung des Chip-Trays mit aus den Zwischenbauelementen erhaltenen Bauelementen.
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines vertikalen Schnitts durch ein Substrat bzw. einen Wafer 10, d. h. eines Schnitts senkrecht zu einer ersten Oberfläche 12 und einer zweiten Oberfläche 14 des Wafers 10. Der Wafer 10 ist in meh- reren Verfahrensschritten prozessiert, um Zwischenbauelemente 20 auf bzw. in dem Wafer 10 zu erhalten. Bei den Bauelementen 20 handelt es sich bei dem dargestellten Beispiel um Si- Mikrophone, wobei jedes Zwischenbauelement 20 eine Membran 30, die an ihrem Rand 32 von einer Membranhalterung 34 gehal- ten wird, und eine Gegenelektrode 36 mit mehreren Öffnungen 38 aufweist. Die Membranhalterung 34 ist mit der Gegenelektrode 36 verbunden, so daß sich Membran und Gegenelektrode parallel zueinander und voneinander beabstandet gegenüberliegen. Die Gegenelektrode 36 ist ferner mit ihrer von der Memb- ran 30 abgewandten Oberfläche 40 mit einem Rahmen 42 verbunden. Zwischen der Membran 30 und der Gegenelektrode 36 und in den Öffnungen 38 der Gegenelektrode ist eine Opferschicht bzw. Schutzstruktur 50 angeordnet. Die von der Gegenelektrode 36 abgewandte Oberfläche 52 der Membran 30 ist von einer Lackschicht 54 bedeckt, die sich im wesentlichen über alle Bauelemente 20 erstreckt.
Der Wafer 10 bzw. die Zwischenbauelemente 20 sind mit den Rahmen 42 an einer Sägefolie 60 angebracht und damit auf ei- nen Vereinzelungsschritt vorbereitet. Der Wafer 10 wird entlang der Sägespuren 62 gesägt, wodurch die Zwischenbauelemente 20 voneinander getrennt werden und nur noch über die Sägefolie 60 zusammenhängen.
Nach der Vereinzelung werden die Zwischenbauelemente 20 von der Sägefolie 60 getrennt und in eine Bauelementhalteeinrichtung bzw. einen Chip-Tray 70 eingesetzt, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Der Chip-Tray 70 umfaßt ein Bodenteil 72 und einen Deckel 74. Im Bodenteil 72 sind Fächer 76 angeordnet, wobei jedes Fach 76 dafür vorgesehen ist, ein vereinzeltes Zwischenbauelement 20 aufzunehmen. Der Deckel 74 verschließt die Fächer 76 des Bodenteils 72 so, daß darin befindliche
Zwischenbauelemente 20 gegen ein Herausfallen gesichert sind. Sowohl das Bodenteil 72 als auch der Deckel 74 weisen jeweils eine Reihe von Öffnungen 78, 80 auf, durch die ein Zwischenbauelement 20 in einem Fach 76 mit der Umgebung des Chip- Trays 70 in Fluidkommunikation steht.
Nach dem Einbringen der Zwischenbauelemente 20 in die Fächer 76 des Chip-Trays 70 und dem Verschließen der Fächer 76 mit dem Deckel 74 wird die Schutzstruktur 50 naßchemisch ent- fernt. Dazu wird der gesamte Chip-Tray 70 in ein Ätzbad getaucht, das so gewählt ist, daß es weder mit der Membran 30, der Membranhalterung 34, der Gegenelektrode 36 noch dem Rahmen 42 chemisch reagiert, sondern lediglich die Schutzstruktur 50 auflöst. Das Ätzmedium dringt durch die Öffnungen 78 im Bodenteil 72 und die Öffnungen 80 im Deckel 74 in die Fächer 76 des Chip-Trays 70 ein und wirkt dort auf die erwünschte Weise auf die Zwischenbauelemente 20 ein.
Der infolge der Einwirkung des Ätzmediums auf die Zwischen- bauelemente 20 erhaltene Zustand ist in Fig. 3 dargestellt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind das Material der Lackschicht 54 und das Ätzmedium so gewählt, daß das Ätzmedium die Lackschicht 54 nicht oder nicht wesentlich abträgt. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn das Ätzme- dium eine anorganische Säure oder Base ist und die Schutzstruktur Siliziumoxid, Aluminium oder ein anderes anorganisches Material aufweist, wobei die Lackschicht ein organisches Material aufweist. Wie bereits eingangs erwähnt, ist das Zwischenbauelement nach dem Entfernen der Schutzstruktur sehr fragil. Der Chip-Tray kann auftretende, durch ein Fluid bewirkte Kräfte reduzieren und ein Trockenfallen der Strukturen beim Umsetzten in ein anderes Medium verhindern. In einem weiteren Verfahrensschritt wird der Chip-Tray 70 mit den Zwischenbauelementen 20 einem Medium ausgesetzt, das die Lackschicht 54 abträgt, beispielsweise einem organischen Lö- sungsmittel. Man erhält, wie es in Fig. 4 dargestellt ist, die Bauelemente 20' mit beidseitig freiliegender Membran 30.
In den folgenden Verfahrensschritten müssen die Bauelemente 20' getrocknet werden, beispielsweise mittels C02-Super- Kritischem-Punkt-Trocknen (CPD) , mittels selbstanordnender
Monolagen (SAM; SAM = Seif Assembling Monolayer) oder mittels Gefriertrocknen. Durch diese Verfahren wird verhindert, daß die Membran 30 aufgrund der Oberflächenspannung einer während des Trocknens auftretenden Grenzfläche zwischen einer flüssi- gen und einer gasförmigen Phase zu der Gegenelektrode 36 gezogen wird und dadurch beschädigt wird und/oder an dieser festklebt.
Die fertigen Bauelemente 20' können noch im Chip-Tray 70 ei- nem Test hinsichtlich ihrer Funktionsfähigkeit unterzogen werden. Dafür wird entweder der Deckel 74 abgenommen oder derselbe weist Öffnungen auf, durch die Sonden an die Bauelemente 20' herangeführt werden können, mittels derer elektrische, optische oder akustische Signale auf die Bauelemente 20' übertragen oder von denselben empfangen werden können.
Abschließend werden die Bauelemente 20' einzeln aus den Fächern 76 des Chip-Trays 70 entnommen und elektrisch kontaktiert, mit Gehäusen versehen oder an anderen Bauelementen an- gebracht.
Die vorliegende Erfindung ist nicht nur auf die im Ausführungsbeispiel dargestellten Si-Mikrophone 20' anwendbar, sondern auf alle Bauelemente, welche mechanisch empfindliche, insbesondere bewegliche Strukturen aufweisen. Gegenüber mechanischen Belastungen empfindliche bewegliche Strukturen sind neben der Membran 30 des Ausführungsbeispiels auch alle Arten von Federn und elastischen Elementen sowie an diesen aufgehängte Strukturen. Somit zählen zu den Bauelementen 20', deren Herstellung durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung vereinfacht bzw. zuverlässi- ger gemacht wird, insbesondere mikromechanische Sensoren und Aktoren zur Erfassung bzw. Erzeugung von linearen und/oder rotatorischen Beschleunigungen bzw. Kräften bzw. Bewegungen.
Mittels der vorliegenden Erfindung können ferner vorteilhaft all jene Bauelemente hergestellt werden, die Strukturen aufweisen, welche zwar nicht aufgrund der Funktionalität des Bauelements beweglich sein müssen, die jedoch aufgrund anderer Anforderungen filigran und damit tatsächlich auch beweglich und gegenüber mechanischen Belastungen empfindlich sind.
Ferner kann der Wafer 10 abweichend von dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel verschiedene Bauelemente und insbesondere neben einem oder mehreren gleichen oder unterschiedlichen Bauelementen mit beweglichen Strukturen auch weitere Bauelemente ohne bewegliche Strukturen aufweisen, wie z. B. Schaltungen. Entsprechend können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung in dem Chip-Tray 70 neben einem Bauelement mit einer beweglichen Struktur weitere gleiche oder andersartige Bauelemente mit oder ohne bewegliche Strukturen angeordnet sein.
Ebenfalls können die Zwischenbauelemente mittels einer anderen Methode als der des Sägens vereinzelt werden, beispielsweise unter Verwendung eines Laserstrahls, durch Ätzen oder Brechen.
Zur Entfernung der Schutzstruktur 50, die beispielsweise Siliziumoxid, Aluminium oder einen organischen Lack aufweisen kann, sind neben dem beschriebenen naßchemischen Verfahren auch andere aus der Halbleiterfertigung bekannte materialabtragende Verfahren verwendbar, beispielsweise reaktives Ione- nätzen, die Verwendung eines Plasmas, Ätzen in der Gasphase, etc.
Ferner kann ein Zwischenbauelement 20 statt einer auch mehre- re Schutzstrukturen aufweisen, welche aus unterschiedlichen Materialien bestehen können. In diesem Sinn kann auch die Lackschicht 54 des dargestellten Ausführungsbeispiels als eine Schutzstruktur für die Membran 30 angesehen werden.
In Anpassung an die Bauelemente 20' bzw. die Zwischenbauelemente 20 sowie an verwendete Fertigungsschritte und Fertigungsanlagen kann die Form und der Aufbau des Chip-Trays 70 von dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel abweichen. Beispielsweise können die Fächer 76 statt in dem Bo- denteil 72 im Deckel 74 angeordnet sein, oder es können sowohl das Bodenteil 72 als auch der Deckel 74 entsprechende Ausnehmungen zur Aufnahme von Zwischenbauelementen aufweisen. Ferner kann anstelle des Chip-Trays 70 eine beliebige Bauelementhalteeinrichtung verwendet werden, die dazu geeignet ist, die Zwischenbauelemente 20 bzw. die Bauelemente 20' sicher zu halten und gleichzeitig den Zugang eines Ätzmediums zu den Zwischenbauelementen 20 ermöglicht.
Bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren können abge- sehen von der Verwendung eines Chip-Trays oder einer anderen Bauelement-Halteeinrichtung einzelne Verfahrensteile, beispielsweise der Vereinzelungsprozeß und der Aufbauprozeß, von Standardlinien bzw. Standardfertigungsstraßen für mikroelektronische Bauelemente verwendet werden. Bezugszeichenliste
10 Wafer
12 erste Oberfläche des Wafers 10 14 zweite Oberfläche des Wafers 10
20 Zwischenbauelement
30 Membran
32 Rand der Membran 30
34 Membranhalterung 36 Gegenelektrode
38 Öffnung der Gegenelektrode 36
40 Oberfläche der Gegenelektrode 36
42 Rahmen
50 Schutzstruktur 52 Oberfläche der Membran 30
54 Lackschicht
60 Sägefolie
62 Sägespur
70 Chip-Tray 72 Bodenteil 4 Deckel 6 Fach 8 Öffnung im Bodenteil 72
80 Öffnung im Deckel 74

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Bauelements (20') mit einer beweglichen Struktur (30), mit folgenden Schritten:
Prozessieren eines Substrats (10), um Zwischenbauelemente (20) auf dem Substrat (10) zu erhalten, wobei ein Zwischenbauelement (20) die bewegliche Struktur (30) und eine Schutzstruktur (50, 54), die die bewegliche Struktur (30) schützt, aufweist;
Vereinzeln des Substrats (10), um ein vereinzeltes Zwischenbauelement (20) zu erhalten, das die Schutzstruktur (50, 54) aufweist;
Einbringen des vereinzelten Zwischenbauelements (20) in ein Fach (76) einer Mehrzahl von Fächern (76) einer Bauelementhalteeinrichtung (70), wobei jedes Fach (76) der Mehrzahl von Fächern (76) eine Ausnehmung in der Bauelementhalteeinrich- tung (70) umfaßt und so ausgeführt ist, daß es eine Fluidkom- munikation zwischen der Ausnehmung und einer Umgebung der Bauelementhalteeinrichtung (70) ermöglicht; und
Entfernen der Schutzstruktur (50, 54) von dem vereinzelten Zwischenbauelement (20) während das vereinzelte Zwischenbauelement (20) in der Bauelementhalteeinrichtung (70) gehalten wird durch Zuführen eines Fluids von der Umgebung der Bauelementhalteeinrichtung (70) zu dem vereinzelten Zwischenbauelement (20) in der Bauelementhalteeinrichtung (70), um das Bau- element (20') zu erhalten.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem der Schritt des Vereinzeins ein mechanisches Verfahren zum Vereinzeln umfaßt.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, ferner mit einem
Schritt des Testens des Bauelements (20' ) mit der beweglichen Struktur (30), während das Bauelement (20') in der Bauelementhalteeinrichtung (70) gehalten wird.
4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Schutzstruktur (50, 54) naßchemisch, durch Plasmaätzen, Ionenätzen oder Ätzen in der Dampfphase von dem vereinzelten Zwischenbauelement (20) entfernt wird.
5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Bauelement (20') ein mikromechanisches Bauelement ist.
6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Schutzstruktur eine Opferschicht (50) oder einen Lackstöpsel umfaßt.
7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner mit einem Schritt des Super-Kritischen-Punkt-Trocknen oder einem Schritt des Trocknens mit einer selbstanordnenden Monolage oder einem Schritt des Gefriertrocknens.
8. Vorrichtung zum Herstellen eines Bauelements (20') mit einer beweglichen Struktur (30) mit folgenden Merkmalen:
einer Einrichtung zum Prozessieren eines Substrats (10), um auf dem Substrat (10) ein Zwischenbauelement (20) mit der beweglichen Struktur (30) und einer Schutzstruktur (50) , die die bewegliche Struktur (30) schützt, zu erzeugen;
einer Einrichtung zum Vereinzeln des Substrats (10), um ein vereinzeltes Zwischenbauelement (20) zu erhalten, das die Schutzstruktur (50) aufweist;
einer Einrichtung zum Entfernen der Schutzstruktur (50, 54) von dem vereinzelten Zwischenbauelement (20) , um das Bauele- ment (20') zu erhalten; und einer Bauelementhalteeinrichtung (70) zum Halten des vereinzelten Zwischenbauelements (20) in der Einrichtung zum Entfernen, wobei die Bauelementhalteeinrichtung (70) eine Mehrzahl von Fächern (76) zum Aufnehmen von Zwischenbauelementen (20) aufweist und wobei jedes Fach (76) der Mehrzahl von Fächern (76) eine Ausnehmung umfaßt und so ausgebildet ist, daß es eine Fluidkommunikation zwischen der Ausnehmung und einer Umgebung der Bauelementhalteeinrichtung (70) ermöglicht,
wobei die Einrichtung zum Entfernen ausgebildet ist, um die Schutzstruktur (50, 54) durch Zuführen eines Fluids von der Umgebung der Bauelementhalteeinrichtung (70) zu dem vereinzelten Zwischenbauelement (20) in der Bauelementhalteeinrichtung (70) zu entfernen.
9. Vorrichtung gemäß Anspruch 8, bei der die Einrichtung zum Vereinzeln eine Einrichtung zum mechanischen Vereinzeln umfaßt .
10. Vorrichtung gemäß Anspruch 8 oder 9, bei der die Bauelementhalteeinrichtung (70) ein Bodenteil (72) mit der Mehrzahl von Fächern (76) und einen Deckel (74) aufweist wobei die Mehrzahl von Fächern (76) durch den Deckel (74) verschließbar ist, um die vereinzelten Zwischenbauelemente (20) in der Mehrzahl von Fächern (76) zu halten, wobei das Bodenteil (72) und/oder der Deckel (74) eine Öffnung (78, 80) aufweist, um die Fluidkommunikation zwischen dem vereinzelten Zwischenbauelement (20) und der Umgebung der Bauelementhalteeinrichtung (70) zu ermöglichen.
11. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die Schutzstruktur eine Opferschicht (50) oder einen Lackstöpsel umfaßt.
12. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11, ferner mit einer Einrichtung zum Super-Kritischen-Punkt-Trocknen o- der zum Trocknen mit einer selbstanordnenden Monolage oder zum Gefriertrocknen.
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10163506A1 (de) * 2001-12-21 2003-07-10 Infineon Technologies Ag Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Bauelements mit einer beweglichen Struktur
US7849369B2 (en) * 2005-10-25 2010-12-07 Waratek Pty Ltd. Failure resistant multiple computer system and method
US8015236B2 (en) * 2005-10-25 2011-09-06 Waratek Pty. Ltd. Replication of objects having non-primitive fields, especially addresses
GB2443756B (en) 2006-02-24 2010-03-17 Wolfson Microelectronics Plc MEMS device
US20080133859A1 (en) * 2006-10-05 2008-06-05 Holt John M Advanced synchronization and contention resolution
US7781852B1 (en) * 2006-12-05 2010-08-24 Amkor Technology, Inc. Membrane die attach circuit element package and method therefor
US7901969B2 (en) * 2006-12-26 2011-03-08 Silicon Quest Kabushiki-Kaisha Micromirror manufacturing method
US7662669B2 (en) * 2007-07-24 2010-02-16 Northrop Grumman Space & Mission Systems Corp. Method of exposing circuit lateral interconnect contacts by wafer saw
DE102008040528B4 (de) * 2008-07-18 2018-11-08 Robert Bosch Gmbh Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Bauteil und ein mikromechanisches Bauteil
DE102010001759B4 (de) * 2010-02-10 2017-12-14 Robert Bosch Gmbh Mikromechanisches System und Verfahren zum Herstellen eines mikromechanischen Systems

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5389182A (en) * 1993-08-02 1995-02-14 Texas Instruments Incorporated Use of a saw frame with tape as a substrate carrier for wafer level backend processing
JPH07176511A (ja) * 1993-12-17 1995-07-14 Fujitsu Ltd 半導体装置の製造方法
US20010029060A1 (en) * 1998-05-08 2001-10-11 Denso Corporation Method for manufacturing semiconductor dynamic quantity sensor

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5331454A (en) * 1990-11-13 1994-07-19 Texas Instruments Incorporated Low reset voltage process for DMD
US5130276A (en) * 1991-05-16 1992-07-14 Motorola Inc. Method of fabricating surface micromachined structures
US5393706A (en) * 1993-01-07 1995-02-28 Texas Instruments Incorporated Integrated partial sawing process
US5597767A (en) * 1995-01-06 1997-01-28 Texas Instruments Incorporated Separation of wafer into die with wafer-level processing
JP3496347B2 (ja) * 1995-07-13 2004-02-09 株式会社デンソー 半導体装置及びその製造方法
DE19600399C1 (de) * 1996-01-08 1997-08-21 Siemens Ag Herstellverfahren für ein mikromechanisches Bauteil mit einer beweglichen Struktur
DE19700734B4 (de) * 1997-01-11 2006-06-01 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung von Sensoren sowie nicht-vereinzelter Waferstapel
US6555417B2 (en) * 2000-12-05 2003-04-29 Analog Devices, Inc. Method and device for protecting micro electromechanical system structures during dicing of a wafer
DE10163506A1 (de) * 2001-12-21 2003-07-10 Infineon Technologies Ag Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Bauelements mit einer beweglichen Struktur

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5389182A (en) * 1993-08-02 1995-02-14 Texas Instruments Incorporated Use of a saw frame with tape as a substrate carrier for wafer level backend processing
JPH07176511A (ja) * 1993-12-17 1995-07-14 Fujitsu Ltd 半導体装置の製造方法
US20010029060A1 (en) * 1998-05-08 2001-10-11 Denso Corporation Method for manufacturing semiconductor dynamic quantity sensor

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of WO03053844A1 *

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US20050026313A1 (en) 2005-02-03
US7001828B2 (en) 2006-02-21
DE10163506A1 (de) 2003-07-10

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