EP3262755A1 - Mems component having a high integration density - Google Patents

Mems component having a high integration density

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Publication number
EP3262755A1
EP3262755A1 EP15813073.2A EP15813073A EP3262755A1 EP 3262755 A1 EP3262755 A1 EP 3262755A1 EP 15813073 A EP15813073 A EP 15813073A EP 3262755 A1 EP3262755 A1 EP 3262755A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
structures
component
layer
wafer
thin
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP15813073.2A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Thomas Metzger
Jürgen PORTMANN
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SnapTrack Inc
Original Assignee
SnapTrack Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by SnapTrack Inc filed Critical SnapTrack Inc
Publication of EP3262755A1 publication Critical patent/EP3262755A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/11—Manufacturing methods

Definitions

  • the invention relates to MEMS components, eg electroacoustic filters, in which MEMS structures are arranged protected in cavities, wherein the number of MEMS structures per base area is increased.
  • MEMS devices include MEMS structures that generally require isolation from harmful environmental influences. Such MEMS structures are, for example, SAW structures, BAW structures or MEMS switches. MEMS devices are subject to the trend towards size and height reduction and cost reduction. At the same time, despite decreasing dimensions, the signal quality should not be deteriorated. Therefore, the packaging technology used makes an ent ⁇ distinctive contribution to the reduction of the base area, height and cost of corresponding components.
  • WLP Wafer Level Packages
  • CSP chip scale package
  • DSP die-Sized Package
  • a MEMS component comprises a base wafer and a cover wafer arranged above it.
  • the device further comprises a first cavity between the base wafer and the lid wafer and first device structures in the first cavity.
  • the device further comprises a second cavity over the de ckelwafer and second device structures in the second cavity.
  • the MEMS device has a frame laterally surrounding the first cavity and a thin film cover covering the second cavity.
  • the component ⁇ structures both under the lid wafer as well as over the De wafers wafer has.
  • the device structure are at least partially functional MEMS structures so that the structures in ⁇ tegrations ashamed is increased.
  • the component ⁇ structures are each angeord ⁇ net in at least one cavity and thus protected from harmful environmental influences.
  • first component structures are arranged directly on the base wafer or that the second construction element structures are arranged directly on the lid wafer.
  • further layers or further structures are arranged between the component structures and the corresponding wafers.
  • the base wafer or lidwafe may comprise a piezoelectric material.
  • the construction element may include structures comb-shaped electrode structures that are disposed directly on the piezoelectric material of the entspre ⁇ sponding wafer.
  • Zvi ⁇ rule can acoustic mirror layers or piezoelectric layers may be arranged to the corresponding wafer which need not be piezoelectric, and the structures of further layers, for example.
  • the base wafer, the lid wafer, and the frame enclose the first, lower cavity, wherein the first device structures in the first cavity may be hermetically sealed from the environment of the MEMS device.
  • the first component structures are sensor structures and should detect properties of the environment. Then it is possible that the first cavity is connected at least via a small opening with the environment of the compo ⁇ element.
  • the thin-film cover differs here in Wesent ⁇ union of conventional coverings like lids, caps, spanned laminate films, etc. in that its material is thinner than the material of conventional covers and was applied as a cavity cover by a layer deposition process.
  • PVD physical vapor deposition
  • PECVD plasma enhanced chemical vapor deposition
  • PLD Pulse Laser Deposition
  • MBE Molecular Beam Epitaxy
  • ALD atomic layer depositon
  • the thickness and shape of the thin film cover and other properties such as e.g. Hermeticity, mechanical stability, etc. individually adjusted.
  • the thin layer of the thin-film Abde ⁇ ckung already the complete coverage of the second cavity represents.
  • the thin ⁇ layer cover is part of a multi-layer cover. Then, the cover of the second cavity, in addition to the thin-film cover, still comprises at least one further layer of another material.
  • the MEMS device also comprises as part of the Cover B ⁇ ckung of the second cavity, a sealing layer.
  • the thin film cover has at least one hole and the sealing layer is disposed over the thin-film from ⁇ cover and seals the hole.
  • a hole in the thin film cover may be advantageous to simplify a method of making a corresponding MEMS device.
  • the sealing layer seals the hole (s) in the thin film cover.
  • the MEMS device has as part of Cover B ⁇ ckung a reinforcing layer.
  • the gain layer is disposed over or on the thin film cover and mechanically strengthens the thin film cover.
  • the reinforcing layer serves as part of the cover in We ⁇ sentlichen to obtain a mechanically stable cover.
  • the MEMS device has, as part of Cover B ⁇ ckung of the second cavity, a planarization layer on ⁇ .
  • the planarization layer is over or directly on the thin-film cover disposed and has a flat top.
  • a planar upper side over the second cavity is advantageous if on the upper side of the component wei ⁇ tere structures, such as signal conductors and / or Wegungsele- elements and / or pads are to be arranged for an external interconnection.
  • the MEMS device has a redistribution layer as part of the cover.
  • the redistribution layer is disposed above or on the thin layer ⁇ cover and comprises at least one layer of a dielectric material and a signal conductor.
  • the MEMS device has a passivation layer as part of the cover.
  • the passivation layer is arranged above or directly on the thin-film cover.
  • the passivation layer can serve to provide a chemically inert surface and improve the tightness of the cover.
  • the sealing layer, the reinforcing layer Plana ⁇ rleiters slaughter, the redistribution layer and the passivation ⁇ nieungs harsh can each, individually or form the cover of the second hollow space in combination with the thin-film cover. It is possible that a layer above or on the thin-film cover fulfills several of the above-mentioned objects and thus represents, for example, a planarization layer and at the same time a passivation layer.
  • a circuit element can be integrally arranged ⁇ , which is selected from a passive scarf ⁇ processing element, an inductive element, a capacitive element, a resistive element and a strip line.
  • the circuit element preferably comprises electrically lei ⁇ tend structures that are embedded in the dielectric material of the redistribution drahtungstik.
  • the MEMS component further comprises a first electrical connection area on the upper side of the component.
  • a signal conductor which connects the first component structures to the first connection area.
  • the signal conductor in this case runs at least from ⁇ cut, on an outer side surface of the component.
  • a MEMS device is obtained in which a signal conductor is not guided through a via through the lid wafer but around the lid wafer.
  • wafer vias are possible in principle but present technical problems.
  • creating holes in a wafer is relatively expensive and results in mechanical weakening of the wafer.
  • suitable materials for example, highly conductive metals such as copper, silver or gold (geeig ⁇ net) to provide an acceptable volume resistivity in the large ⁇ zowskiowski of about 10 mQ for the realization RF appropriate vias.
  • material of the signal conductor from the first component ⁇ structures between frame and material of the base wafer or between the frame and material of the lid wafer can be led out laterally from the first cavity.
  • the MEMS device has a second on ⁇ connecting surface on the upper side of the device.
  • the MEMS component comprises a via, which interconnects the second component structures with the second connection area.
  • the via needs as ⁇ at not pass through a wafer material. It suffices to guide the via through a material of the thin-film cover and / or the material of a further layer of the cover or of the layer stack of the cover of the second cavity.
  • the MEMS component does not contain through-plating through the material of the lid wafer.
  • the first and second device structures may be selected from SAW structures, BAW structures, GBAW structures, microphone membranes, microphone backplates, and MEMS structures.
  • the MEMS component comprises a sealing layer
  • its material may be wholly or at least partially selected from a dielectric material, an organic material, a silicon nitride, eg S1 3 N 4 , a silicon oxide, eg S1O 2 , an aluminum oxide, eg Al 2 O 3 ,
  • the MEMS component comprises a reinforcing layer
  • its material may be wholly or at least partially selected from a dielectric material, an organic material, a polymer, BCB (benzocyclobutene), an inorganic material, a silicon nitride, eg S1 3 N 4 , a silicide zium oxide, for example S1O 2 , an aluminum oxide, for example Al 2 O 3 .
  • the component comprises a planarization layer, de ⁇ ren material may be entirely or at least partly selected from a dielectric material, an organic material, a polymer, BCB, a laminate, an inorganic material, a silicon nitride, for example, S1 3 N 4, a silicon oxide, for example, SiO 2 , an aluminum oxide, for example Al 2 O 3 .
  • the MEMS device has in addition to the thin layer ⁇ cover in the cover of the upper cavity, a sealing layer, a reinforcement layer, a Planari ⁇ s réelles slaughter, a passivation layer and a redistribution drahtungstik.
  • the cover in addition to the thin-film cover, also has only one further, two further, three further or four further layers of the abovementioned layers. It is possible that the base wafer and the lid wafer of the component consist of the same material or of materials with almost identical coefficients of thermal expansion.
  • a method of fabricating a MEMS device with increased integration density may include the following steps
  • the steps for forming the thin-film Abde ⁇ ckung can the following sub-steps
  • FIG. 1 shows another embodiment of the component with connection possibilities on its upper side
  • 3 shows a first intermediate step in the manufacture of a component
  • FIG. 4 shows a second intermediate step in the production of a component
  • FIG. 7 shows a further intermediate step
  • FIG. 8 shows a further intermediate step
  • Fig. 13 A further intermediate step
  • Fig. 14 As a result, finished components after herstel ⁇ lung
  • FIG. 15 Another embodiment of the MEMS device.
  • Figure 1 shows a possible embodiment of the device, wherein the BAW component structures as the first Bauelementstruktu ⁇ ren Hl in the first cavity and other BAW component structures are arranged as a second component structures in the second cavity H2.
  • a frame R serves as Ab ⁇ spacers and - z.
  • the first component structures are arranged directly on the base wafer BW. More Zvi ⁇ rule the BAW structures St. and the base wafer BW in the first cavity arranged acoustic mirror layers are also possible but not shown ⁇ ge for a simplified overview.
  • a thin film cover DSA bounds the second cavity H2 upwardly and covers the second device structures.
  • a planarization layer PS is arranged with a flat top.
  • a signal conductor SL extends at least in sections on the outside of the component MB.
  • the signal conductors SL guided on the outside of the component MB avoid the disadvantages associated with plated-through holes by the cover wafer DW.
  • Figure 2 shows an embodiment of the device in which the side surfaces of the component bevelled and disposed on the slanted side faces from ⁇ signal conductor SL, interconnect the component structures with contact surfaces KF on the upper side of the component.
  • Exemplary the ers ⁇ th component structures BS1 BAW component structures and the second component structures BS2 are shown as BAW component structures.
  • further component structures are contained in the first cavity.
  • a rewiring layer US is arranged above the planarization layer PS. In it pass sections of signal conductors which are interconnected via contact holes DK with contact surfaces KF.
  • Figure 3 shows a first intermediate step for producing a corresponding MEMS device, here shown as an example in which first Bauele ⁇ management structures BS1 as a BAW device structures on a large-area base wafer BW are arranged.
  • FIG. 4 shows a further intermediate step, in which additional frame structures R are arranged on the upper side of the base wafer BW.
  • the first component structures BS1 and the frame structures can be created in multiple use, ie before the separation of the base wafer into a plurality of individual component sections.
  • FIG. 5 shows a further intermediate step, wherein second component structures are arranged on the upper side of the lid wafer DW.
  • the second component structures are covered by a thin-film cover, so that no frame structures at the top of the lid wafer DW are necessary.
  • a sacrificial material OM is formed and formed over the second device structures.
  • the shape of the sacrificial material OM determines in ⁇ We sentlichen the shape of the cavity later H2.
  • FIG. 8 shows a further intermediate step, wherein holes L have been structured in the thin-film cover DSA.
  • Figure 9 shows a further intermediate step, wherein the Op ⁇ fermaterial OM has been removed by the holes in the thin film cover.
  • Figure 10 shows a further intermediate step, wherein the Lö ⁇ cher sealed in the thin film cover for example by a sealing layer VS and reinforces the thin-film cover DSA by a reinforcing layer and VST are covered by a planarization layer PS.
  • a sealing layer VS and reinforces the thin-film cover DSA by a reinforcing layer and VST are covered by a planarization layer PS.
  • Planarleiterstik PS has been arranged a redistribution layer US.
  • DK vias connect through the material of the planarization layer PS signal conductor at the top of the cap wafer with DW signal conductors on the upper surface of the planarization layer PS, that is embedded in the Umverdrah ⁇ tung US layer signal conductors.
  • the component structures can be interconnected with contact surfaces on the upper side of the component.
  • the component may have a passivation layer PAS.
  • Passivation layer PAS can be an additional layer and one of the topmost layers.
  • the passivation layer may also be mixed with one of the remaining layers, e.g. B. the
  • Redistribution layer US match.
  • FIG. 11 shows a further intermediate step, in which the upper parts of the component (see FIGS. 5 to 10) are already singulated and connected to the frame structures R on the base wafer BW. Over the frames R, lid wafers DW and base wafers BW, e.g. be connected via the usual bonding methods.
  • FIG. 12 shows a further intermediate step, in which sections of the side surfaces ASF of the components are chamfered.
  • material of the lid wafer and the planarization layer is removed so that signal conductors are exposed at the top of the base wafer.
  • Figure 13 shows correspondingly how the exposed Signallei ⁇ ter are connected to each other by depositing a conductive material.
  • FIG. 14 shows finished components in which finally the base wafer is also cut along the separating lines provided for this purpose.
  • the contact surfaces at the top of the components are filled with solder balls, so that a connection to external circuit environments via bump connections BU is possible.
  • FIG. 15 shows an embodiment of a MEMS component which receives an inductive element IE as an example embedded within the redistribution layer US.
  • Other scarves ⁇ processing elements, in particular passive circuit elements within ⁇ half of rewiring US are also possible.
  • the device and the method for forming the device is not be limited to the embodiments shown ⁇ . Components with additional cavities, more
  • Wafers or other thin-film covers or manufacturing methods for correspondingly more complex components are also covered by the claims.
  • PAS passivation layer
  • VST reinforcing layer

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Abstract

The invention relates to a MEMS component having an increased integration density, and to a method for producing such a component. The component comprises a base wafer and a cover wafer arranged over this. A first cavity is arranged between said base wafer and cover wafer. A second cavity is arranged over said cover wafer and beneath a thin-film cover. Said cavities contain component structures.

Description

Beschreibung description
MEMS-Bauelement mit hoher Integrationsdichte Die Erfindung betrifft MEMS-Bauelemente, z.B. elektroakusti- sche Filter, bei denen MEMS-Strukturen geschützt in Hohlräumen angeordnet sind, wobei die Zahl der MEMS-Strukturen pro Grundfläche vergrößert ist. MEMS-Bauelemente umfassen MEMS-Strukturen, die im Allgemeinen einer Abkapselung gegenüber schädlichen Umwelteinflüssen bedürfen. Solche MEMS-Strukturen sind z.B. SAW-Strukturen, BAW- Strukturen oder MEMS-Schalter . MEMS-Bauelemente unterliegen dem Trend zur Größen- und Höhenreduzierung und zur Kostenreduzierung. Gleichzeitig soll trotz kleiner werdender Abmessungen die Signalqualität nicht verschlechtert sein. Die verwendete Gehäusetechnologie leistet deshalb einen ent¬ scheidenden Beitrag zur Reduzierung der Grundfläche, der Höhe und der Herstellungskosten entsprechender Bauelemente. The invention relates to MEMS components, eg electroacoustic filters, in which MEMS structures are arranged protected in cavities, wherein the number of MEMS structures per base area is increased. MEMS devices include MEMS structures that generally require isolation from harmful environmental influences. Such MEMS structures are, for example, SAW structures, BAW structures or MEMS switches. MEMS devices are subject to the trend towards size and height reduction and cost reduction. At the same time, despite decreasing dimensions, the signal quality should not be deteriorated. Therefore, the packaging technology used makes an ent ¬ distinctive contribution to the reduction of the base area, height and cost of corresponding components.
Es gibt so genannte Wafer Level Packages (WLP) . Dabei werden die Elemente des Gehäuses noch auf dem Wafer, d.h. vor dem Vereinzeln der späteren Bauelemente, erzeugt. Ein Beispiel für ein WLP ist ein Chip-Scale-Package (CSP) , bei dem sich die Grundflächen des fertigen Bauelements und des darin ent¬ haltenen Chips um nicht mehr als etwa 20 % unterscheiden. Beim sogenannten Die-Sized-Package (DSP) stimmen die Grund¬ flächen von Chip und dem gesamten Bauelement im Wesentlichen überein . Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, MEMS- Bauelemente anzugeben, die gegenüber bekannten Bauelementen eine höhere Integrationsdichte der funktionalen Elemente auf weisen, gute elektrische Eigenschaften haben und kostengüns¬ tig herstellbar sind. There are so-called Wafer Level Packages (WLP). In this case, the elements of the housing are still produced on the wafer, ie before the separation of the later components. An example of a WLP is a chip scale package (CSP), in which the bases of the finished component and is maintained ent ¬ chips differ by no more than about 20%. The so-called die-Sized Package (DSP) agree the basic ¬ surfaces of chip and the entire component are essentially identical. It is an object of the present invention to provide MEMS components that have a higher integration density of the functional elements over known components, good electrical properties and kostengüns ¬ tiger are produced.
Ein solches Bauelement und ein Verfahren zur Herstellung ei- nes solchen Bauelements werden in den unabhängigen Ansprüche angegeben. Abhängige Ansprüche geben vorteilhafte Ausgestal- tungen an. Such a device and a method of manufacturing such a device are given in the independent claims. Dependent claims indicate advantageous embodiments.
Ein MEMS-Bauelement umfasst einen Basiswafer und einen darüber angeordneten Deckelwafer. Das Bauelement umfasst ferner einen ersten Hohlraum zwischen dem Basiswafer und dem Deckel wafer und erste Bauelementstrukturen im ersten Hohlraum. Das Bauelement umfasst ferner einen zweiten Hohlraum über dem De ckelwafer und zweite Bauelementstrukturen im zweiten Hohlraum. Zusätzlich hat das MEMS-Bauelement einen Rahmen, der den ersten Hohlraum seitlich umgibt, sowie eine Dünnschicht- Abdeckung, die den zweiten Hohlraum abdeckt. A MEMS component comprises a base wafer and a cover wafer arranged above it. The device further comprises a first cavity between the base wafer and the lid wafer and first device structures in the first cavity. The device further comprises a second cavity over the de ckelwafer and second device structures in the second cavity. In addition, the MEMS device has a frame laterally surrounding the first cavity and a thin film cover covering the second cavity.
Damit wird ein MEMS-Bauelement angegeben, das Bauelement¬ strukturen sowohl unter dem Deckelwafer als auch über dem De ckelwafer aufweist. Die Bauelementstruktur sind dabei zumindest teilweise funktionale MEMS-Strukturen, so dass die In¬ tegrationsdichte der Strukturen erhöht ist. Die Bauelement¬ strukturen sind jeweils in zumindest einem Hohlraum angeord¬ net und somit vor schädlichen Umwelteinflüssen geschützt. Thus, a MEMS device is specified, the component ¬ structures both under the lid wafer as well as over the De wafers wafer has. The device structure are at least partially functional MEMS structures so that the structures in ¬ tegrationsdichte is increased. The component ¬ structures are each angeord ¬ net in at least one cavity and thus protected from harmful environmental influences.
Es ist möglich, dass die ersten Bauelementstrukturen direkt auf dem Basiswafer angeordnet sind bzw. dass die zweiten Bau elementstrukturen direkt auf dem Deckelwafer angeordnet sind Es ist allerdings auch möglich, dass weitere Schichten oder weitere Strukturen zwischen den Bauelementstrukturen und den entsprechenden Wafern angeordnet sind. It is possible that the first component structures are arranged directly on the base wafer or that the second construction element structures are arranged directly on the lid wafer. However, it is also possible that further layers or further structures are arranged between the component structures and the corresponding wafers.
Insbesondere im Fall von SAW-Strukturen (SAW = Surface A- coustic Wave = akustische Oberflächenwelle) oder von GBAW- Strukturen (GBAW = Guided Bulk Acoustic Wave = geführte akus tische Volumenwelle) kann der Basiswafer bzw. der Deckelwafe ein piezoelektrisches Material umfassen. Dann können die Bau elementstrukturen kammförmige Elektrodenstrukturen umfassen, die direkt auf dem piezoelektrischen Material des entspre¬ chenden Wafers angeordnet sind. Particularly in the case of SAW structures (SAW = Surface Acoustic Wave) or of GBAW structures (GBAW = Guided Bulk Acoustic Wave = Guided Acoustic Wave), the base wafer or lidwafe may comprise a piezoelectric material. Then, the construction element may include structures comb-shaped electrode structures that are disposed directly on the piezoelectric material of the entspre ¬ sponding wafer.
Umfassen die Bauelementstrukturen BAW-Strukturen (BAW = Bulk Acoustic Wave = akustische Volumenwelle) , dann können zwi¬ schen dem entsprechenden Wafer, der nicht piezoelektrisch zu sein braucht, und den Strukturen weitere Schichten, z.B. akustische Spiegelschichten oder piezoelektrische Schichten, angeordnet sein. Include the component structures BAW structures (BAW = Bulk Acoustic Wave = bulk acoustic wave), then Zvi ¬ rule can acoustic mirror layers or piezoelectric layers may be arranged to the corresponding wafer which need not be piezoelectric, and the structures of further layers, for example.
Der Basiswafer, der Deckelwafer und der Rahmen umschließen den ersten, unteren Hohlraum, wobei die ersten Bauelementstrukturen im ersten Hohlraum hermetisch von der Umgebung de MEMS-Bauelements abgedichtet sein können. Es ist allerdings auch möglich, dass die ersten Bauelementstrukturen Sensor- Strukturen sind und Eigenschaften der Umgebung detektieren sollen. Dann ist es möglich, dass der erste Hohlraum zumindest über eine kleine Öffnung mit der Umgebung des Bauele¬ ments verbunden ist. The base wafer, the lid wafer, and the frame enclose the first, lower cavity, wherein the first device structures in the first cavity may be hermetically sealed from the environment of the MEMS device. However, it is also possible that the first component structures are sensor structures and should detect properties of the environment. Then it is possible that the first cavity is connected at least via a small opening with the environment of the compo ¬ element.
Insbesondere, wenn der Bond mit einem Metallrahmen erfolgt, ist ein hermetischer Hohlraum möglich; ein metallischer Bond rahmen ist allerdings problematisch, wenn lateral metalli¬ schen Signalleitungen herausgeführt werden sollen. Dann wird eine zusätzliche elektrische Isolierung, z. B. in Form einer dielektrischen Schicht zwischen Rahmen und Leitung, benötigt. Parasitäre Kapazitäten, falls eine derartige Isolations¬ schicht eingeführt wird, könnten durch zusätzliche Schal- tungskomponenten kompensiert werden. Rein dielektrische Bond¬ rahmen, z.B. mit Siliziumnitrid, können hermetisch sein. Polymere können bevorzugt als Bondmaterial verwendet werden, wenn keine absolute Hermetizität benötigt wird. Die Dünnschicht-Abdeckung, die den zweiten, oberen Hohlraum abdeckt, schützt die zweiten Bauelementstrukturen vor schädlichen Einwirkungen. Auch der zweite Hohlraum kann hermetisch gegenüber der Umgebung des Bauelements abgeschlossen sein o- der, z.B. über eine oder mehrere Öffnungen, mit der Umgebung verbunden sein. In particular, when the bond is made with a metal frame, a hermetic cavity is possible; However, a metallic bond frame is problematic if laterally Metalli ¬ signal lines are to be led out. Then it will be an additional electrical insulation, for. B. in the form of a dielectric layer between the frame and line needed. Parasitic capacitances, if such insulation ¬ layer is introduced, could processing components by additional formwork to be compensated. Purely dielectric Bond ¬ frame, for example with silicon nitride can be hermetically. Polymers may preferably be used as bonding material if absolute hermeticity is not required. The thin film cover covering the second, upper cavity protects the second device structures from harmful effects. The second cavity can also be hermetically sealed off from the surroundings of the component or connected to the environment, for example via one or more openings.
Die Dünnschicht-Abdeckung unterscheidet sich dabei im Wesent¬ lichen von konventionellen Abdeckungen wie z.B. Deckeln, Kappen, überspannten Laminatfolien, usw. dadurch, dass ihr Mate- rial dünner als das Material konventioneller Abdeckungen ist und mittels eines Schichtabscheidungsverfahrens als Hohlraum- Abdeckung aufgebracht wurde. Durch die Verwendung eines The thin-film cover differs here in Wesent ¬ union of conventional coverings like lids, caps, spanned laminate films, etc. in that its material is thinner than the material of conventional covers and was applied as a cavity cover by a layer deposition process. By using a
Schichtabscheidungsverfahrens , z.B. Sputtern (PVD = physical vapor deposition) , PECVD (plasma-enhanced chemical vapor de- position) PLD (Puls Laser Deposition) , MBE (Molecular Beam Epitaxie), ALD (atomic layer depositon) , usw., ist die Zahl der möglichen Materialien nahezu unbegrenzt. Entsprechend können die Dicke und die Form der Dünnschicht-Abdeckung und andere Eigenschaften wie z.B. Hermetizität, mechanische Sta- bilität, usw. individuell eingestellt sein. Layer Deposition Method, e.g. Sputtering (PVD = physical vapor deposition), PECVD (plasma enhanced chemical vapor deposition) PLD (Pulse Laser Deposition), MBE (Molecular Beam Epitaxy), ALD (atomic layer depositon), etc., is the number of possible materials almost unlimited. Accordingly, the thickness and shape of the thin film cover and other properties such as e.g. Hermeticity, mechanical stability, etc. individually adjusted.
Es ist möglich, dass die dünne Schicht der Dünnschicht-Abde¬ ckung schon die vollständige Abdeckung des zweiten Hohlraums darstellt. Es ist allerdings auch möglich, dass die Dünn¬ schicht-Abdeckung Teil einer mehrschichtigen Abdeckung ist. Dann umfasst die Abdeckung des zweiten Hohlraums neben der Dünnschicht-Abdeckung noch zumindest eine weitere Schicht ei- nes weiteren Materials. It is possible that the thin layer of the thin-film Abde ¬ ckung already the complete coverage of the second cavity represents. However, it is also possible that the thin ¬ layer cover is part of a multi-layer cover. Then, the cover of the second cavity, in addition to the thin-film cover, still comprises at least one further layer of another material.
Es ist möglich, dass das MEMS-Bauelement als Teil der Abde¬ ckung des zweiten Hohlraums noch eine Versiegelungsschicht umfasst. Die Dünnschicht-Abdeckung weist zumindest ein Loch auf und die Versiegelungsschicht ist über der Dünnschicht-Ab¬ deckung angeordnet und dichtet das Loch ab. It is possible that the MEMS device also comprises as part of the Cover B ¬ ckung of the second cavity, a sealing layer. The thin film cover has at least one hole and the sealing layer is disposed over the thin-film from ¬ cover and seals the hole.
Ein Loch in der Dünnschicht-Abdeckung kann vorteilhaft sein, um ein Verfahren zur Herstellung eines entsprechenden MEMS- Bauelements zu vereinfachen. So ist es möglich, das Material der Dünnschicht-Abdeckung auf eine Opferschicht aufzubringen, die nach der Fertigstellung der Dünnschicht-Abdeckung durch das Loch in der Dünnschicht-Abdeckung wieder entfernt wird. Um eine hermetisch dichte Abkapselung des zweiten Hohlraums zu erhalten, dichtet die Versiegelungsschicht das Loch bzw. alle Löcher in der Dünnschicht-Abdeckung ab. A hole in the thin film cover may be advantageous to simplify a method of making a corresponding MEMS device. Thus, it is possible to apply the material of the thin-film cover on a sacrificial layer, which is removed after the completion of the thin-film cover through the hole in the thin-film cover again. In order to obtain a hermetically sealed second cavity, the sealing layer seals the hole (s) in the thin film cover.
Es ist möglich, dass das MEMS-Bauelement als Teil der Abde¬ ckung eine Verstärkungsschicht aufweist. Die Verstärkungs- schicht ist über oder auf der Dünnschicht-Abdeckung angeordnet und verstärkt die Dünnschicht-Abdeckung mechanisch. So dient die Verstärkungsschicht als Teil der Abdeckung im We¬ sentlichen dazu eine mechanisch stabile Abdeckung zu erhalten . It is possible that the MEMS device has as part of Cover B ¬ ckung a reinforcing layer. The gain layer is disposed over or on the thin film cover and mechanically strengthens the thin film cover. Thus, the reinforcing layer serves as part of the cover in We ¬ sentlichen to obtain a mechanically stable cover.
Es ist möglich, dass das MEMS-Bauelement als Teil der Abde¬ ckung des zweiten Hohlraums eine Planarisierungsschicht auf¬ weist. Die Planarisierungsschicht ist über oder direkt auf der Dünnschicht-Abdeckung angeordnet und weist eine ebene Oberseite auf. Eine ebene Oberseite über dem zweiten Hohlraum ist vorteilhaft, wenn auf der Oberseite des Bauelements wei¬ tere Strukturen, z.B. Signalleiter und/oder Schaltungsele- mente und/oder Anschlussflächen für eine externe Verschaltung angeordnet sein sollen. It is possible that the MEMS device has, as part of Cover B ¬ ckung of the second cavity, a planarization layer on ¬. The planarization layer is over or directly on the thin-film cover disposed and has a flat top. A planar upper side over the second cavity is advantageous if on the upper side of the component wei ¬ tere structures, such as signal conductors and / or Schaltungsele- elements and / or pads are to be arranged for an external interconnection.
Entsprechend ist es möglich, dass das MEMS-Bauelement als Teil der Abdeckung eine Umverdrahtungsschicht aufweist. Die Umverdrahtungsschicht ist über oder direkt auf der Dünn¬ schicht-Abdeckung angeordnet und umfasst zumindest eine Lage eines dielektrischen Materials sowie einen Signalleiter. Accordingly, it is possible that the MEMS device has a redistribution layer as part of the cover. The redistribution layer is disposed above or on the thin layer ¬ cover and comprises at least one layer of a dielectric material and a signal conductor.
Es ist möglich, dass das MEMS-Bauelement als Teil der Abde- ckung eine Passivierungsschicht aufweist. Die Passivierungs- schicht ist über oder direkt auf der Dünnschicht-Abdeckung angeordnet. Die Passivierungsschicht kann dazu dienen, eine chemisch inerte Oberfläche zur Verfügung zu stellen und die Dichtigkeit der Abdeckung zu verbessern. It is possible that the MEMS device has a passivation layer as part of the cover. The passivation layer is arranged above or directly on the thin-film cover. The passivation layer can serve to provide a chemically inert surface and improve the tightness of the cover.
Die Versiegelungsschicht, die Verstärkungsschicht, die Plana¬ risierungsschicht, die Umverdrahtungsschicht und die Passi¬ vierungsschicht können jeweils einzeln oder in Kombination mit der Dünnschicht-Abdeckung die Abdeckung des zweiten Hohl- raums bilden. Es ist möglich, dass eine Schicht über oder auf der Dünnschicht-Abdeckung mehrere der oben genannten Aufgaben erfüllt und so beispielsweise eine Planarisierungsschicht und gleichzeitig eine Passivierungsschicht darstellt. In der Umverdrahtungsschicht kann ein Schaltungselement ange¬ ordnet sein, das ausgewählt ist aus einem passiven Schal¬ tungselement, einem induktiven Element, einem kapazitiven Element, einem resistiven Element und einer Streifenleitung. Das Schaltungselement umfasst vorzugsweise elektrisch lei¬ tende Strukturen, die im dielektrischen Material der Umver- drahtungsschicht eingebettet sind. The sealing layer, the reinforcing layer Plana ¬ risierungsschicht, the redistribution layer and the passivation ¬ vierungsschicht can each, individually or form the cover of the second hollow space in combination with the thin-film cover. It is possible that a layer above or on the thin-film cover fulfills several of the above-mentioned objects and thus represents, for example, a planarization layer and at the same time a passivation layer. In the redistribution layer, a circuit element can be integrally arranged ¬, which is selected from a passive scarf ¬ processing element, an inductive element, a capacitive element, a resistive element and a strip line. The circuit element preferably comprises electrically lei ¬ tend structures that are embedded in the dielectric material of the redistribution drahtungsschicht.
Es ist möglich, dass das MEMS-Bauelement ferner eine erste elektrische Anschlussfläche auf der Oberseite des Bauelements umfasst. Dazu gibt es ferner einen Signalleiter, der die ersten Bauelementstrukturen mit der ersten Anschlussfläche ver- schaltet. Der Signalleiter verläuft dabei zumindest ab¬ schnittsweise an einer äußeren Seitenfläche des Bauelements. It is possible that the MEMS component further comprises a first electrical connection area on the upper side of the component. For this purpose, there is also a signal conductor which connects the first component structures to the first connection area. The signal conductor in this case runs at least from ¬ cut, on an outer side surface of the component.
Dadurch wird ein MEMS-Bauelement erhalten, in welchem ein Signalleiter nicht durch eine Durchkontaktierung durch den Deckelwafer sondern um den Deckelwafer herum geführt ist. Es wurde erkannt, dass Durchkontaktierungen durch Wafer prinzipiell möglich sind, dabei aber technische Probleme aufwerfen. So ist das Erzeugen von Löchern in einem Wafer relativ teuer und führt zu einer mechanischen Schwächung des Wafers . Außer- dem ist für die Realisierung HF-geeigneter Durchkontaktierungen nur eine geringe Auswahl geeigneter Materialien (z.B. hoch leitende Metalle wie Kupfer, Silber oder Gold (geeig¬ net) , um einen akzeptablen Durchgangswiderstand in der Grö¬ ßenordnung von etwa 10 mQ zu ermöglichen. Für diese Materia- lien ist ferner die Kompatibilität mit den Wafermaterialien insbesondere hinsichtlich thermischer Ausdehnungskoeffizienten oder ihres Diffusionsverhaltens nicht immer gegeben. So ist für die Realisierung von HF-geeigneten Durchkontaktierungen ein relativ großer Durchmesser, z.B. 30 ym oder mehr, notwendig, um einen niedrigen Widerstand zu erreichen. Insbe¬ sondere, wenn eine Diffusionsbarriere zwischen dem Wafermate- rial und dem Material der Durchkontaktierung erforderlich wird, was z.B. bei Kupfer als Material der Durchkontaktierung und Silizium als Material des Wafers notwendig ist, wird das Herstellungsverfahren sehr aufwändig. Im Übrigen kann eine vollständig mit Metall gefüllte Durchkontaktierung aufgrund unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoeffizienten zu mechanischen Spannungen im Materialsystem führen, was letztendlich auch Chip- bzw. Waferbruch zur Folge haben kann. Alternativ zu massiv gefüllten Durchkontaktierungen sind Durchkon- taktierungen möglich, bei denen nur die Lochwand mit Metall beschichtet wird. Hierfür wäre allerdings ein noch aufwändi¬ geres Abscheideverfahren erforderlich. As a result, a MEMS device is obtained in which a signal conductor is not guided through a via through the lid wafer but around the lid wafer. It has been recognized that wafer vias are possible in principle but present technical problems. Thus, creating holes in a wafer is relatively expensive and results in mechanical weakening of the wafer. Outside the is only a small selection of suitable materials (for example, highly conductive metals such as copper, silver or gold (geeig ¬ net) to provide an acceptable volume resistivity in the large ¬ ßenordnung of about 10 mQ for the realization RF appropriate vias. Furthermore, compatibility with the wafer materials, in particular with regard to thermal expansion coefficients or their diffusion behavior, is not always given for these materials, for example, a relatively large diameter, for example 30 μm or more, is necessary for the realization of HF-suitable plated-through holes to reach. in particular ¬ sondere when a diffusion barrier between the Wafermate- rial and the material of the via is required, for example in copper as material of the via and silicon is necessary as the material of the wafer, the manufacturing process becomes very expensive. Incidentally, due to different coefficients of thermal expansion, a through-hole completely filled with metal can lead to mechanical stresses in the material system, which can ultimately also result in chip or wafer breakage. As an alternative to solid-filled vias, through-contacts are possible in which only the perforated wall is coated with metal. This, however, an even aufwändi ¬ geres deposition would be required.
Durch das Führen des Signalleiters außen am Material des De- ckelwafers vorbei können diese Probleme umgangen werden. Dazu kann Material des Signalleiters von den ersten Bauelement¬ strukturen zwischen Rahmen und Material des Basiswafers oder zwischen Rahmen und Material des Deckelwafers seitlich aus dem ersten Hohlraum herausgeführt werden. By passing the signal conductor outside the material of the cover wafer, these problems can be avoided. For this purpose, material of the signal conductor from the first component ¬ structures between frame and material of the base wafer or between the frame and material of the lid wafer can be led out laterally from the first cavity.
Es ist möglich, dass das MEMS-Bauelement eine zweite An¬ schlussfläche auf der Oberseite des Bauelements aufweist. Ferner umfasst das MEMS-Bauelement eine Durchkontaktierung, die die zweiten Bauelementstrukturen mit der zweiten Anschlussfläche verschaltet. Die Durchkontaktierung braucht da¬ bei nicht durch ein Wafermaterial geführt werden. Es genügt, die Durchkontaktierung durch ein Material der Dünnschicht-Abdeckung und/oder das Material einer weiteren Schicht der Abdeckung bzw. des Schichtstapels der Abdeckung des zweiten Hohlraums zu führen. It is possible that the MEMS device has a second on ¬ connecting surface on the upper side of the device. Furthermore, the MEMS component comprises a via, which interconnects the second component structures with the second connection area. The via needs as ¬ at not pass through a wafer material. It suffices to guide the via through a material of the thin-film cover and / or the material of a further layer of the cover or of the layer stack of the cover of the second cavity.
Es ist somit insbesondere möglich, dass das MEMS-Bauelement keine Durchkontaktierung durch das Material des Deckelwafers enthält . Die ersten und die zweiten Bauelementstrukturen können ausgewählt sein aus SAW-Strukturen, BAW-Strukturen, GBAW- Strukturen, Mikrofonmembranen, Mikrofonrückplatten und MEMS- Strukturen . It is thus possible, in particular, that the MEMS component does not contain through-plating through the material of the lid wafer. The first and second device structures may be selected from SAW structures, BAW structures, GBAW structures, microphone membranes, microphone backplates, and MEMS structures.
Umfasst das MEMS-Bauelement eine Versiegelungsschicht, kann deren Material ganz oder zumindest teilweise ausgewählt sein aus einem dielektrischen Material, einem organischen Material, einem Siliziumnitrid, z.B. S13N4, einem Siliziumoxid, z.B. S1O2, einem Aluminiumoxid, z.B. AI2O3. If the MEMS component comprises a sealing layer, its material may be wholly or at least partially selected from a dielectric material, an organic material, a silicon nitride, eg S1 3 N 4 , a silicon oxide, eg S1O 2 , an aluminum oxide, eg Al 2 O 3 ,
Umfasst das MEMS-Bauelement eine Verstärkungsschicht, kann deren Material ganz oder zumindest teilweise ausgewählt sein aus einem dielektrischen Material, einem organischen Material, einem Polymer, BCB (Benzocyclobuten) , einem anorganischen Material, einem Siliziumnitrid, z.B. S13N4, einem Sili¬ ziumoxid, z.B. S1O2, einem Aluminiumoxid, z.B. AI2O3. If the MEMS component comprises a reinforcing layer, its material may be wholly or at least partially selected from a dielectric material, an organic material, a polymer, BCB (benzocyclobutene), an inorganic material, a silicon nitride, eg S1 3 N 4 , a silicide zium oxide, for example S1O 2 , an aluminum oxide, for example Al 2 O 3 .
Umfasst das Bauelement eine Planarisierungsschicht, kann de¬ ren Material ganz oder zumindest teilweise ausgewählt sein aus einem dielektrischen Material, einem organischen Material, einem Polymer, BCB, einem Laminat, einem anorganischen Material, einem Siliziumnitrid, z.B. S13N4, einem Siliziumoxid, z.B. S1O2, einem Aluminiumoxid, z.B. AI2O3. The component comprises a planarization layer, de ¬ ren material may be entirely or at least partly selected from a dielectric material, an organic material, a polymer, BCB, a laminate, an inorganic material, a silicon nitride, for example, S1 3 N 4, a silicon oxide, for example, SiO 2 , an aluminum oxide, for example Al 2 O 3 .
Umfasst das MEMS-Bauelement eine Passivierungsschicht Does the MEMS device includes a passivation layer
und/oder eine Umverdrahtungsschicht , so kann deren Material ganz oder zumindest teilweise ausgewählt sein aus einem die¬ lektrischen, einem organischen Material, einem Polymer, BCB, einem Lötstopplack, einem anorganischen Material, einem Siliziumnitrid, z.B. S13N4, einem Siliziumoxid, z.B. S1O2, einem Aluminiumoxid, z.B. AI2O3. Es ist möglich, dass das MEMS-Bauelement neben der Dünn¬ schicht-Abdeckung in der Abdeckung des oberen Hohlraums eine Versiegelungsschicht, eine Verstärkungsschicht, eine Planari¬ sierungsschicht, eine Passivierungsschicht und eine Umver- drahtungsschicht aufweist. Es ist ferner möglich, dass die Abdeckung neben der Dünnschicht-Abdeckung auch lediglich nur eine weitere, zwei weitere, drei weitere oder vier weitere Schichten der oben genannten Schichten aufweist. Es ist möglich, dass der Basiswafer und der Deckelwafer des Bauelements aus dem gleichen Material oder aus Materialien mit nahezu gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten bestehen. and / or a redistribution layer, its material may be entirely or at least partly selected from a the ¬ lektrischen, an organic material, a polymer, BCB, a solder resist, an inorganic material, a silicon nitride, for example, S1 3 N 4, a silicon oxide, for example, SiO 2 , an aluminum oxide, for example Al 2 O 3 . It is possible that the MEMS device has in addition to the thin layer ¬ cover in the cover of the upper cavity, a sealing layer, a reinforcement layer, a Planari ¬ sierungsschicht, a passivation layer and a redistribution drahtungsschicht. It is also possible that the cover, in addition to the thin-film cover, also has only one further, two further, three further or four further layers of the abovementioned layers. It is possible that the base wafer and the lid wafer of the component consist of the same material or of materials with almost identical coefficients of thermal expansion.
Dies vermeidet oder vermindert thermisch induzierte Spannun- gen während der Herstellung oder während des Betriebs des Bauelements. Dehnt sich ein Material des Deckelwafers oder ein Material des Basiswafers in verschiedenen Raumrichtungen unterschiedlich stark aus, so ist es vorteilhaft, die Aus¬ richtungen der Materialien so zu wählen, dass Ausdehnungen in gleiche Richtungen im Wesentlichen gleich stark sind. Umfassen die Wafer beispielsweise die gleichen Materialien, so ist es bevorzugt, die Kristallachsen der Wafer parallel auszu¬ richten . Die Seiten des MEMS-Bauelements können abgeschrägt sein. D.h. der Querschnitt des Bauelements nimmt nach oben hin ab. This avoids or reduces thermally induced stresses during manufacture or during operation of the device. Expands a material of the cap wafer, or a material of the base wafer in different spatial directions different degrees, so it is advantageous to select the off ¬ directions of the materials so that extensions are equally strong in same directions substantially. Include the wafer, for example, the same materials, so it is preferable for For the crystal axes of the wafer parallel set ¬. The sides of the MEMS device may be bevelled. That is, the cross section of the device decreases from the top.
Ein Verfahren zur Herstellung eines MEMS-Bauelements mit erhöhter Integrationsdichte kann die folgenden Schritte A method of fabricating a MEMS device with increased integration density may include the following steps
- Bereitstellen eines Basiswafers, Providing a base wafer,
- Erzeugen erster Bauelementstrukturen und eines Rahmens auf dem Basiswafer,  Generating first component structures and a frame on the base wafer,
- Bereitstellen eines Deckelwafers, - Erzeugen zweiter Bauelementstrukturen auf dem Deckelwafer,Providing a lid wafer, Generating second component structures on the lid wafer,
- Anordnen des Deckelwafers auf dem Rahmen und Ausbilden eines ersten Hohlraums zwischen Basiswafer, Deckelwafer und Rahmen, Arranging the lid wafer on the frame and forming a first cavity between base wafer, lid wafer and frame,
- Ausbilden einer Dünnschicht-Abdeckung über den zweiten Bauelementstrukturen  - Forming a thin-film cover over the second component structures
umfassen . include.
Insbesondere die Schritte zum Ausbilden der Dünnschicht-Abde¬ ckung können die folgenden Teilschritte In particular, the steps for forming the thin-film Abde ¬ ckung can the following sub-steps
- Aufbringen eines Opfermaterials auf den zweiten Bauelement¬ strukturen, - depositing a sacrificial material to the second component ¬ structures,
- Abscheiden einer Dünnschicht-Abdeckung in Form einer dünnen Schicht mittels eines Schichtabscheidungsverfahrens auf das Opfermaterial ,  Depositing a thin-film cover in the form of a thin layer on the sacrificial material by means of a layer deposition method,
- Strukturieren zumindest eines Loches in der Dünnschicht-Ab¬ deckung, - Organize at least one hole in the thin-film From ¬ cover,
- Entfernen des Opfermaterials unter der Dünnschicht-Abde¬ ckung - Removing the sacrificial material under the thin-film Abde ¬ ckung
umfassen . include.
Dem MEMS-Bauelement bzw. dem Verfahren zur Herstellung eines solchen Bauelements zugrunde liegende Ideen und Funktions¬ prinzipien sowie beispielhafte Ausgestaltungen und Ausführungsformen werden anhand der schematischen Figuren näher erläutert . The MEMS device and the method for producing such a component underlying ideas and principles, as well as functional ¬ exemplary designs and embodiments will be explained in more detail with reference to the schematic figures.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1: Eine einfache Ausführungsform des MEMS-Bauelements , 1 shows a simple embodiment of the MEMS device,
Fig. Eine weitere Ausführungsform des Bauelements mit An- Schlussmöglichkeiten an seiner Oberseite, Fig. 3: Einen ersten Zwischenschritt bei der Herstellung eines Bauelements, Fig. 4: Einen zweiten Zwischenschritt bei der Herstellung eines Bauelements, 1 shows another embodiment of the component with connection possibilities on its upper side, 3 shows a first intermediate step in the manufacture of a component, FIG. 4 shows a second intermediate step in the production of a component,
Fig. 5: Einen weiteren Zwischenschritt bei der Herstellung eines Bauelements, 5 shows a further intermediate step in the production of a component,
Fig. 6: Einen weiteren Zwischenschritt, 6: another intermediate step,
Fig. 7: Einen weiteren Zwischenschritt, Fig. 8: Einen weiteren Zwischenschritt, 7 shows a further intermediate step, FIG. 8 shows a further intermediate step, FIG.
Fig. 9: Einen weiteren Zwischenschritt, 9: another intermediate step,
Fig. 10: Einen weiteren Zwischenschritt beim Herstellen des oberen Teils des Bauelements, 10 shows a further intermediate step in the manufacture of the upper part of the component,
Fig. 11: Einen weiteren Zwischenschritt, bei dem der obere 11 shows a further intermediate step, in which the upper
Teil des Bauelements und der untere Teil des Bauele¬ ments zusammengefügt sind, Part of the component and the lower part of the compo ¬ element are joined,
Fig. 12: Einen weiteren Zwischenschritt, 12: another intermediate step,
Fig. 13: Einen weiteren Zwischenschritt, Fig. 14: Als Ergebnis fertige Bauelemente nach der Herstel¬ lung, Fig. 13: A further intermediate step, Fig. 14: As a result, finished components after herstel ¬ lung,
Fig. 15: Eine weitere Ausführungsform des MEMS-Bauelements. Figur 1 zeigt eine mögliche Ausführungsform des Bauelements, bei der BAW-Bauelementstrukturen als erste Bauelementstruktu¬ ren im ersten Hohlraum Hl und weitere BAW- Bauelementstrukturen als zweite Bauelementstrukturen im zweiten Hohlraum H2 angeordnet sind. Ein Rahmen R dient als Ab¬ standshalter und - z. B. bei Verwendung von Metall als Rahmenmaterial hermetische - Abdichtung zwischen dem Deckelwafer DW und dem Basiswafer BW. Die ersten Bauelementstrukturen sind direkt auf dem Basiswafer BW angeordnet. Weitere zwi¬ schen den BAW-Strukturen im ersten Hohlraum Hl und dem Basiswafer BW angeordnete akustische Spiegelschichten sind ebenfalls möglich aber für eine vereinfachte Übersicht nicht ge¬ zeigt. Auf dem Deckelwafer DW und unter den zweiten Bauelementstrukturen können ebenfalls akustische Spiegelschichten angeordnet sein. Eine Dünnschicht-Abdeckung DSA begrenzt den zweiten Hohlraum H2 nach oben und bedeckt die zweiten Bauelementstrukturen. Auf der Dünnschicht-Abdeckung DSA ist eine Planarisierungsschicht PS mit ebener Oberseite angeordnet. Ein Signalleiter SL verläuft zumindest abschnittsweise an der Außenseite des Bauelements MB. Durch einen solchen Signallei¬ ter SL können die verschiedenen Bauelementstrukturen miteinander und gegebenenfalls mit Anschlusspads an der Außen¬ seite, z.B. auf der Oberseite des Bauelements MB, verschaltet sein . Fig. 15: Another embodiment of the MEMS device. Figure 1 shows a possible embodiment of the device, wherein the BAW component structures as the first Bauelementstruktu ¬ ren Hl in the first cavity and other BAW component structures are arranged as a second component structures in the second cavity H2. A frame R serves as Ab ¬ spacers and - z. For example, when using metal as the frame material, hermetic sealing between the lid wafer DW and the base wafer BW. The first component structures are arranged directly on the base wafer BW. More Zvi ¬ rule the BAW structures St. and the base wafer BW in the first cavity arranged acoustic mirror layers are also possible but not shown ¬ ge for a simplified overview. On the lid wafer DW and under the second component structures may also be arranged acoustic mirror layers. A thin film cover DSA bounds the second cavity H2 upwardly and covers the second device structures. On the thin film cover DSA a planarization layer PS is arranged with a flat top. A signal conductor SL extends at least in sections on the outside of the component MB. By such Signallei ¬ ter SL the various component structures may be joined and optionally interconnected with pads on the outer ¬ side, for example on top of the device MB.
Insbesondere werden durch an der Außenseite des Bauelements MB geführte Signalleiter SL die mit Durchkontaktierungen durch den Deckelwafer DW verbundenen Nachteile vermieden. In particular, the signal conductors SL guided on the outside of the component MB avoid the disadvantages associated with plated-through holes by the cover wafer DW.
Figur 2 zeigt eine Ausführungsform des Bauelements, bei der die Seitenflächen des Bauelements abgeschrägt und auf den ab¬ geschrägten Seitenflächen Signalleiter SL angeordnet sind, die Bauelementstrukturen mit Kontaktflächen KF auf der Oberseite des Bauelements verschalten. Exemplarisch sind die ers¬ ten Bauelementstrukturen BS1 als BAW-Bauelementstrukturen und die zweiten Bauelementstrukturen BS2 als BAW- Bauelementstrukturen gezeigt. Neben den ersten Bauelementstrukturen BS1 sind weitere Bauelementstrukturen im ersten Hohlraum enthalten. Über dem Deckelwafer DW existiert ein weiterer Hohlraum neben dem zweiten Hohlraum H2, der im Wesentlichen einen ähnlichen Aufbau wie der zweite Hohlraum H2 aufweist. Über der Planarisierungsschicht PS ist eine Umver- drahtungsschicht US angeordnet. Darin verlaufen Abschnitte von Signalleitern, die über Durchkontaktierungen DK mit Kontaktflächen KF verschaltet sind. Durch die Umverdrahtungs- schicht US ist es im Wesentlichen möglich, die Lage der Kon- taktflächen KF so zu wählen, dass das Bauelement direkt mit vorgegebenen Kontaktflächen einer externen Schaltungsumgebung verschaltet werden kann und die Lage der Bauelementstrukturen im Bauelement dennoch frei gewählt werden kann. Figur 3 zeigt einen ersten Zwischenschritt zur Herstellung eines entsprechenden MEMS-Bauelements , bei dem erste Bauele¬ mentstrukturen BS1, hier exemplarisch als BAW- Bauelementstrukturen gezeigt, auf einem großflächigen Basis- wafer BW angeordnet sind. Figure 2 shows an embodiment of the device in which the side surfaces of the component bevelled and disposed on the slanted side faces from ¬ signal conductor SL, interconnect the component structures with contact surfaces KF on the upper side of the component. Exemplary the ers ¬ th component structures BS1 BAW component structures and the second component structures BS2 are shown as BAW component structures. In addition to the first component structures BS1, further component structures are contained in the first cavity. Above the lid wafer DW there is a further cavity adjacent to the second cavity H2, which essentially has a similar construction to the second cavity H2. Above the planarization layer PS, a rewiring layer US is arranged. In it pass sections of signal conductors which are interconnected via contact holes DK with contact surfaces KF. Due to the redistribution layer US, it is essentially possible to select the position of the contact surfaces KF such that the component can be connected directly to predetermined contact surfaces of an external circuit environment and the position of the component structures in the component can nevertheless be freely selected. Figure 3 shows a first intermediate step for producing a corresponding MEMS device, here shown as an example in which first Bauele ¬ management structures BS1 as a BAW device structures on a large-area base wafer BW are arranged.
Figur 4 zeigt einen weiteren Zwischenschritt, bei dem zusätzliche Rahmenstrukturen R an der Oberseite des Basiswafers BW angeordnet sind. Die ersten Bauelementstrukturen BS1 und die Rahmenstrukturen können dabei im Vielfachnutzen, d.h. vor der Vereinzelung des Basiswafers in eine Vielzahl einzelner Bauelement-Abschnitte erstellt werden. Figur 5 zeigt einen weiteren Zwischenschritt, wobei zweite Bauelementstrukturen an der Oberseite des Deckelwafers DW angeordnet sind. Die zweiten Bauelementstrukturen werden durch eine Dünnschicht-Abdeckung abgedeckt, so dass keine Rahmen- strukturen an der Oberseite des Deckelwafers DW notwendig sind. Stattdessen wird - wie in Figur 6 gezeigt - ein Opfermaterial OM über den zweiten Bauelementstrukturen erzeugt und geformt. Die Form des Opfermaterials OM bestimmt dabei im We¬ sentlichen die Form des späteren Hohlraumes H2. FIG. 4 shows a further intermediate step, in which additional frame structures R are arranged on the upper side of the base wafer BW. The first component structures BS1 and the frame structures can be created in multiple use, ie before the separation of the base wafer into a plurality of individual component sections. FIG. 5 shows a further intermediate step, wherein second component structures are arranged on the upper side of the lid wafer DW. The second component structures are covered by a thin-film cover, so that no frame structures at the top of the lid wafer DW are necessary. Instead, as shown in FIG. 6, a sacrificial material OM is formed and formed over the second device structures. The shape of the sacrificial material OM determines in ¬ We sentlichen the shape of the cavity later H2.
Auf das Material der Opferschicht OM wird das Material der Dünnschicht-Abdeckung DSA - wie in Figur 7 gezeigt - abgeschieden . Figur 8 zeigt einen weiteren Zwischenschritt, wobei Löcher L in die Dünnschicht-Abdeckung DSA strukturiert worden sind. On the material of the sacrificial layer OM, the material of the thin film cover DSA - as shown in Figure 7 - deposited. FIG. 8 shows a further intermediate step, wherein holes L have been structured in the thin-film cover DSA.
Figur 9 zeigt einen weiteren Zwischenschritt, wobei das Op¬ fermaterial OM durch die Löcher in der Dünnschicht-Abdeckung entfernt worden ist. Figure 9 shows a further intermediate step, wherein the Op ¬ fermaterial OM has been removed by the holes in the thin film cover.
Figur 10 zeigt einen weiteren Zwischenschritt, wobei die Lö¬ cher in der Dünnschicht-Abdeckung z.B. durch eine Versiegelungsschicht VS abgedichtet und die Dünnschicht-Abdeckung DSA durch eine Verstärkungsschicht VST verstärkt und von einer Planarisierungsschicht PS bedeckt sind. Über der Figure 10 shows a further intermediate step, wherein the Lö ¬ cher sealed in the thin film cover for example by a sealing layer VS and reinforces the thin-film cover DSA by a reinforcing layer and VST are covered by a planarization layer PS. Above the
Planarisierungsschicht PS wurde eine Umverdrahtungsschicht US angeordnet. Durchkontaktierungen DK durch das Material der Planarisierungsschicht PS verbinden Signalleiter an der Ober- seite des Deckelwafers DW mit Signalleitern an der Oberseite der Planarisierungsschicht PS, d.h. mit in der Umverdrah¬ tungsschicht US eingebetteten Signalleitern. Durch eine weitere Durchkontaktierung durch die Umverdrahtungsschicht US können die Bauelementstrukturen mit Kontaktflächen an der Oberseite des Bauelements verschaltet sein. Das Bauelement kann eine Passivierungsschicht PAS aufweisen. Die Planarisierungsschicht PS has been arranged a redistribution layer US. DK vias connect through the material of the planarization layer PS signal conductor at the top of the cap wafer with DW signal conductors on the upper surface of the planarization layer PS, that is embedded in the Umverdrah ¬ tung US layer signal conductors. Through another via through the redistribution layer US For example, the component structures can be interconnected with contact surfaces on the upper side of the component. The component may have a passivation layer PAS. The
Passivierungsschicht PAS kann eine zusätzliche Schicht und eine der obersten Schichten sein. Die Passivierungsschicht kann auch mit einer der übrigen Schichten, z. B. der Passivation layer PAS can be an additional layer and one of the topmost layers. The passivation layer may also be mixed with one of the remaining layers, e.g. B. the
Umverdrahtungsschicht US, übereinstimmen. Redistribution layer US, match.
Figur 11 zeigt einen weiteren Zwischenschritt, bei dem die oberen Teile des Bauelements (vgl. Figuren 5 - 10) bereits vereinzelt und mit den Rahmenstrukturen R auf dem Basiswafer BW verbunden sind. Über die Rahmen R können Deckelwafer DW und Basiswafer BW z.B. über die üblichen Bondverfahren verbunden werden. 11 shows a further intermediate step, in which the upper parts of the component (see FIGS. 5 to 10) are already singulated and connected to the frame structures R on the base wafer BW. Over the frames R, lid wafers DW and base wafers BW, e.g. be connected via the usual bonding methods.
Figur 12 zeigt einen weiteren Zwischenschritt, bei dem Ab¬ schnitt der Seitenflächen ASF der Bauelemente abgeschrägt sind. Beim Abschrägen wird Material des Deckelwafers und der Planarisierungsschicht entfernt, so dass Signalleiter an der Oberseite des Basiswafers freiliegen. FIG. 12 shows a further intermediate step, in which sections of the side surfaces ASF of the components are chamfered. In chamfering, material of the lid wafer and the planarization layer is removed so that signal conductors are exposed at the top of the base wafer.
Figur 13 zeigt entsprechend, wie die freiliegenden Signallei¬ ter durch Abscheiden eines leitenden Materials miteinander verschaltet sind. Figure 13 shows correspondingly how the exposed Signallei ¬ ter are connected to each other by depositing a conductive material.
Figur 14 zeigt fertige Bauelemente, bei denen schließlich auch der Basiswafer entlang der dafür vorgesehenen Vereinzelungslinien durchtrennt ist. Die Kontaktflächen an der Oberseite der Bauelemente sind mit Lotkugeln besetzt, so dass eine Verschaltung mit externen Schaltungsumgebungen über Bump-Verbindungen BU möglich ist. Figur 15 zeigt eine Ausführungsform eines MEMS-Bauelements, welche innerhalb der Umverdrahtungsschicht US exemplarisch ein induktives Element IE eingebettet erhält. Andere Schal¬ tungselemente, insbesondere passive Schaltungselemente inner¬ halb der Umverdrahtungsschicht US sind ebenfalls möglich. FIG. 14 shows finished components in which finally the base wafer is also cut along the separating lines provided for this purpose. The contact surfaces at the top of the components are filled with solder balls, so that a connection to external circuit environments via bump connections BU is possible. FIG. 15 shows an embodiment of a MEMS component which receives an inductive element IE as an example embedded within the redistribution layer US. Other scarves ¬ processing elements, in particular passive circuit elements within ¬ half of rewiring US are also possible.
Das Bauelement bzw. das Verfahren zur Herstellung des Bauelements ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele be¬ schränkt. Bauelemente mit weiteren Hohlräumen, weiteren The device and the method for forming the device is not be limited to the embodiments shown ¬. Components with additional cavities, more
Wafern oder weiteren Dünnschicht-Abdeckungen bzw. Herstellungsverfahren für entsprechend komplexere Bauelemente werden ebenfalls durch die Ansprüche abgedeckt. Wafers or other thin-film covers or manufacturing methods for correspondingly more complex components are also covered by the claims.
Bezugs zeichenliste Reference sign list
ASF: abgeschrägte SeitenflächeASF: bevelled side surface
BS1 : erste BauelementstrukturenBS1: first component structures
BS2 : zweite BauelementstrukturenBS2: second component structures
BU: Bump-Verbindung BU: bump connection
BW: Basiswafer  BW: basic wafer
DK: Durchkontaktierung  DK: through-connection
DSA: Dünnschicht-Abdeckung  DSA: thin-film cover
DW: Deckelwafer  DW: lid wafer
Hl : erster Hohlraum  Hl: first cavity
H2 : zweiter Hohlraum  H2: second cavity
IE : induktives Element  IE: inductive element
KF: Kontaktfläche  KF: contact area
L: Loch  L: hole
MB: MEMS-Bauelement  MB: MEMS device
OM: Opfermaterial  OM: sacrificial material
PAS : Passivierungsschicht  PAS: passivation layer
PS : PIanarisierungsschicht PS: PIanarization Layer
R: Rahmen R: frame
SL: Signalleiter  SL: signal conductor
US : Umverdrahtungsschicht US: redistribution layer
VS : Versiegelungsschicht VS: sealing layer
VST: Verstärkungsschicht  VST: reinforcing layer

Claims

Patentansprüche claims
1. MEMS-Bauelement (MB), umfassend 1. MEMS device (MB), comprising
- einen Basiswafer (BW) und einen darüber angeordneten  - A base wafer (BW) and arranged above it
Deckelwafer (DW) , Lid wafer (DW),
- einen ersten Hohlraum (Hl) zwischen dem Basiswafer (BW) und dem Deckelwafer (DW) und erste Bauelementstrukturen (BS1) im ersten Hohlraum (Hl),  a first cavity (H1) between the base wafer (BW) and the lid wafer (DW) and first component structures (BS1) in the first cavity (H1),
- einen zweiten Hohlraum (H2) über dem Deckelwafer (DW) und zweite Bauelementstrukturen (BS2) im zweiten Hohlraum (H2), a second cavity (H2) above the lid wafer (DW) and second component structures (BS2) in the second cavity (H2),
- einen Rahmen (R) , der den ersten Hohlraum (Hl) seitlich umgibt und - A frame (R), which surrounds the first cavity (Hl) laterally and
- eine Dünnschicht-Abdeckung (DSA) , die den zweiten Hohlraum (H2) abdeckt.  a thin film cover (DSA) covering the second cavity (H2).
2. MEMS-Bauelement nach dem vorherigen Anspruch, ferner umfassend eine Versiegelungsschicht (VS) , wobei die 2. MEMS device according to the preceding claim, further comprising a sealing layer (VS), wherein the
Dünnschicht-Abdeckung (DSA) ein Loch (L) enthält und die Versiegelungsschicht (VS) über der Dünnschicht-Abdeckung (DSA) angeordnet ist und das Loch (L) abdichtet. Thin-film cover (DSA) contains a hole (L) and the sealing layer (VS) is placed over the thin-film cover (DSA) and the hole (L) seals.
3. MEMS-Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner umfassend eine Verstärkungsschicht (VST) , die über der Dünnschicht-Abdeckung (DSA) angeordnet ist und diese The MEMS device according to any one of the preceding claims, further comprising a reinforcing layer (VST) disposed over the thin film cap (DSA) and these
mechanisch verstärkt. reinforced mechanically.
4. MEMS-Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner umfassend eine Planarisierungsschicht (PS) , die über der Dünnschicht-Abdeckung (DSA) angeordnet ist eine ebene Oberseite aufweist. 4. A MEMS device according to one of the preceding claims, further comprising a planarization layer (PS), which is arranged above the thin-film cover (DSA) has a flat upper side.
5. MEMS-Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner umfassend eine Umverdrahtungsschicht (US) , die ein dielektrisches Material sowie einen Signalleiter (SL) enthält und über der Dünnschicht-Abdeckung (DSA) angeordnet ist. 5. A MEMS device according to one of the preceding claims, further comprising a redistribution layer (US) comprising a dielectric material and a signal conductor (SL) and disposed over the thin film cover (DSA).
6. MEMS-Bauelement nach dem vorherigen Anspruch, ferner umfassend ein Schaltungselement, das in der 6. MEMS device according to the preceding claim, further comprising a circuit element, which in the
Umverdrahtungsschicht angeordnet und ausgewählt ist aus: Redistribution layer arranged and selected from:
einem passiven Schaltungselement, einem induktiven Element, einem kapazitiven Element, einem resistiven Element und einer Streifenleitung . a passive circuit element, an inductive element, a capacitive element, a resistive element and a stripline.
7. MEMS-Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner umfassend eine Passivierungsschicht (PAS) , die über der Dünnschicht-Abdeckung (DSA) angeordnet ist. 7. The MEMS device according to claim 1, further comprising a passivation layer (PAS) disposed over the thin film cap (DSA).
8. MEMS-Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner umfassend eine erste elektrische Anschlussfläche auf der Oberseite des Bauelements (MB) und einen Signalleiter (SL) , der die ersten Bauelementstrukturen (BS1) mit der ersten Anschlussfläche verschaltet und zumindest 8. MEMS component according to one of the preceding claims, further comprising a first electrical connection pad on top of the device (MB) and a signal conductor (SL), which connects the first device structures (BS1) with the first pad and at least
abschnittsweise an einer äußeren Seitenfläche (ASF) des Bauelements (MB) verläuft. sections on an outer side surface (ASF) of the component (MB) extends.
9. MEMS-Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner umfassend eine zweite Anschlussfläche auf der 9. MEMS device according to one of the preceding claims, further comprising a second pad on the
Oberseite des Bauelements (MB) und eine Durchkontaktierung (DK), die die zweiten Bauelementstrukturen (BS2) mit der zweiten Anschlussfläche verschaltet. Top of the device (MB) and a via (DK), which connects the second device structures (BS2) with the second pad.
10. MEMS-Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, das keine Durchkontaktierung (DK) durch den Deckelwafer (DW) enthält . 10. MEMS component according to one of the preceding claims, which contains no through-hole (DK) through the lid wafer (DW).
11. MEMS-Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die ersten (BS1) und zweiten (BS2) Bauelementstrukturen ausgewählt sind aus: SAW-Strukturen, BAW-Strukturen, GBAW- Strukturen, Mikrofon-Membranen, MEMS-Strukturen . 11. MEMS component according to one of the preceding claims, wherein the first (BS1) and second (BS2) component structures are selected from: SAW structures, BAW structures, GBAW structures, microphone membranes, MEMS structures.
12. MEMS-Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend 12. MEMS component according to one of the preceding claims, comprising
- eine Versiegelungsschicht (VS) , deren Material ausgewählt ist aus: einem dielektrischen Material, einem organischen Material, einem Polymer, BCB, einem anorganischen Material, einem Siliziumnitrid, einem Siliziumoxid, einem  a sealing layer (VS) whose material is selected from: a dielectric material, an organic material, a polymer, BCB, an inorganic material, a silicon nitride, a silicon oxide, a
Aluminiumoxid; alumina;
- eine Verstärkungsschicht (VST) , deren Material ausgewählt ist aus: einem dielektrischen Material, einem organischen Material, einem Polymer, BCB, einem anorganischen Material, einem Siliziumnitrid, einem Siliziumoxid, einem  a reinforcing layer (VST) whose material is selected from: a dielectric material, an organic material, a polymer, BCB, an inorganic material, a silicon nitride, a silicon oxide, a
Aluminiumoxid; alumina;
- eine Planarisierungsschicht (PS) , deren Material ausgewählt ist aus: einem dielektrischen Material, einem organischen Material, einem Polymer, BCB, einem Laminat, einem  a planarization layer (PS) whose material is selected from: a dielectric material, an organic material, a polymer, BCB, a laminate, a
anorganischen Material, einem Siliziumnitrid, einem inorganic material, a silicon nitride, a
Siliziumoxid, einem Aluminiumoxid; Silica, an alumina;
- eine Passivierungsschicht (PAS) und/oder eine  a passivation layer (PAS) and / or a
Umverdrahtungsschicht (US), deren Material jeweils ausgewählt ist aus: einem dielektrischen Material, einem organischen Material, einem Polymer, BCB, einem Lötstoplack, einem anorganischen Material, einem Siliziumnitrid, einem A redistribution layer (US), each material of which is selected from: a dielectric material, an organic material, a polymer, BCB, a solder resist, an inorganic material, a silicon nitride, a
Siliziumoxid, einem Aluminiumoxid. Silica, an alumina.
13. MEMS-Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Basiswafer (BW) und der Deckelwafer (DW) aus dem gleichen Material oder aus Materialien mit nahezu gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten bestehen . 13. MEMS component according to one of the preceding claims, wherein the base wafer (BW) and the lid wafer (DW) consist of the same material or of materials with almost identical thermal expansion coefficients.
14. Verfahren zur Herstellung eines MEMS-Bauelements (MB), umfassend die Schritte: 14. A method of making a MEMS device (MB) comprising the steps of:
- Bereitstellen eines Basiswafers (BW) ,  Providing a base wafer (BW),
- Erzeugen erster Bauelementstrukturen (BS1) und eines Rahmens (R) auf dem Basiswafer (BW) , Generating first component structures (BS1) and a frame (R) on the base wafer (BW),
- Bereitstellen eines Deckelwafers (DW) ,  Providing a lid wafer (DW),
- Erzeugen zweiter Bauelementstrukturen (BS2) auf dem  Generating second component structures (BS2) on the
Deckelwafer (DW) , Lid wafer (DW),
- Anordnen des Deckelwafers (DW) auf dem Rahmen (R) und- Arrange the lid wafer (DW) on the frame (R) and
Ausbilden eines ersten Hohlraums (Hl) zwischen Basiswafer (BW) , Deckelwafer (DW) und Rahmen (R) , Forming a first cavity (Hl) between base wafer (BW), lid wafer (DW) and frame (R),
- Ausbilden einer Dünnschicht-Abdeckung (DSA) über den zweiten Bauelementstrukturen (BS2).  - Forming a thin-film cover (DSA) over the second component structures (BS2).
15. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, wobei die 15. The method according to the preceding claim, wherein the
Schritte zum Ausbilden der Dünnschicht-Abdeckung (DSA) die folgenden Teilschritte umfassen: Steps for Forming the Thin Film Cover (DSA) include the following substeps:
- Aufbringen eines Opfermaterials (OM) auf den zweiten  - Applying a sacrificial material (OM) on the second
Bauelementstrukturen (BS2), Component structures (BS2),
- Abscheiden einer Dünnschicht-Abdeckung (DSA) in Form einer dünnen Schicht mittels eines Schichtabscheidungsverfahrens auf das Opfermaterial (OM) ,  Depositing a thin-film cover (DSA) in the form of a thin layer on the sacrificial material (OM) by means of a layer deposition method,
- Strukturieren zumindest eines Loches (L) in der  - structuring at least one hole (L) in the
Dünnschicht-Abdeckung (DSA) , Thin film cover (DSA),
- Entfernen des Opfermaterials (OM) unter der Dünnschicht- Abdeckung (DSA) .  - Remove the sacrificial material (OM) under the thin-film cover (DSA).
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