JP2011524816A - マイクロマシニング型の構成素子のための製造方法、相応の構成素子複合体、及び相応のマイクロマシニング型の構成素子 - Google Patents

Abstract

本発明は、マイクロマシニング型の構成素子のための製造方法、相応の構成素子複合体、及び相応のマイクロマシニング型の構成素子に関する。本発明に係る方法は、以下のステップ、すなわち、第１の前面側の表面（Ｖ１；Ｖ１′；Ｖ１′′；Ｖ１′′′）及び第１の背面側の表面（Ｒ１；Ｒ１′；Ｒ１′′；Ｒ１′′′）を備える、多数の半導体チップ（ＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ３；ＳＣ２′′；ＳＣ１′′′，ＳＣ２′′′；ＳＣ３′′′）の第１の複合体（Ｗ１；Ｗ１′；Ｗ１′′；Ｗ１′′′）を用意するステップと、第２の前面側の表面（Ｖ２；Ｖ２′′′）及び第２の背面側の表面（Ｒ２；Ｒ２′′′）を備える、対応する多数のキャリア基板（ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３；ＳＳ１′′′，ＳＳ２′′′，ＳＳ３′′′）の第２の複合体（Ｗ２；Ｗ２′）を用意するステップと、前記第１の前面側の表面（Ｖ１；Ｖ１′；Ｖ１′′；Ｖ１′′′）及び／又は前記第２の前面側の表面（Ｖ２；Ｖ２′′′）に、排気通路（ＳＫ，ＫＧ）を備える構造化された付着層（ＳＧ）を印刷するステップと、前記第１の前面側の表面（Ｖ１；Ｖ１′；Ｖ１′′；Ｖ１′′′）と、前記第２の前面側の表面（Ｖ２；Ｖ２′′′）とを、それぞれ１つの半導体チップ（ＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ３；ＳＣ２′′；ＳＣ１′′′，ＳＣ２′′′；ＳＣ３′′′）及び対応するキャリア基板（ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３；ＳＳ１′′′，ＳＳ２′′′，ＳＳ３′′′）を備える多数のマイクロマシニング型の構成素子に対応するようにアライメント調整するステップと、前記第１の前面側の表面（Ｖ１；Ｖ１′；Ｖ１′′；Ｖ１′′′）と、前記第２の前面側の表面（Ｖ２；Ｖ２′′′）とを、前記構造化された付着層（ＳＧ）を介して、圧力を印加した状態で結合するステップであって、各々の半導体チップ（ＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ３；ＳＣ２′′；ＳＣ１′′′，ＳＣ２′′′；ＳＣ３′′′）が前記対応するキャリア基板（ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３；ＳＳ１′′′，ＳＳ２′′′，ＳＳ３′′′）に、それぞれのマイクロマシニング型の構成素子に対応するように結合され、このとき、周囲雰囲気のガスが前記排気通路（ＳＫ，ＫＧ）を通して外部に逃げることができるように結合するステップと、マイクロマシニング型の構成素子を個別化するステップと、を有する。

Description

本発明は、マイクロマシニング型の構成素子のための製造方法、相応の構成素子複合体、及び相応のマイクロマシニング型の構成素子に関する。

従来技術
普遍性あるいは一般性を制限することなく、本発明、及び本発明の根底にある課題について、高圧センサ素子を参照しながら説明する。高圧センサ素子の場合、集積された評価回路を有するか、又は集積された評価回路を有しない単数又は複数の薄いシリコンチップが、鋼ダイヤフラムを備える鋼基板にろう接されている。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００７０１２１０６号明細書において公知であるように、シリコンチップの回路面及び接続面は、鋼ダイヤフラムとは反対側の面に位置している。はんだとして、例えばガラスはんだ（以下、シールガラスとも呼ぶ）が使用される。この技術は、例えば「パターン‐トランスファ（Ｐａｔｔｅｒｎ‐Ｔｒａｎｓｆｅｒ）」の名称で知られている。しかし、この技術は、処理に関して種々異なる課題を有する。例えば、チップを前面の処理と背面の処理との間で何度も裏返す必要があり、手間を要する。その際に使用される小乃至極小のチップの取扱は、手間を要する。ウエハプロセスとシングルチッププロセス（ろう接）とバッチプロセスとの間の、複数の手間のかかる切換が必要である。最後に、ろう接時の気泡形成を最小化するための特別な措置が必要である。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１００３６２８４号明細書に記載の高圧センサ素子では、ダイヤフラム上に、ダイヤフラムから電気絶縁性の層により隔離されて、抵抗線歪ゲージの形態の少なくとも１つの測定素子が被着される。測定素子は、電気絶縁性の基板に被着される。電気絶縁性の基板は、後続のステップにおいて、測定素子とは反対側の面でダイヤフラムに固定される。その結果、電気絶縁性の基板は、電気絶縁性の層を形成する。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００７０１２１０６号明細書は、金属ハウジング及び半導体チップを備える圧力センサを開示している。ハウジングは、ハウジングと一体的なダイヤフラムと、ダイヤフラムに流体を供給するための入口とを有している。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０３５００３６号明細書及びドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００５０３５０５７号明細書には、それぞれ、半導体チップアセンブリを製造する方法が記載されている。複数の半導体チップが、薄い背面側のウェブ又は支持箇所を介してキャリア基板に結合されている。ウェブは、例えばシリコンからなり、製造に起因して中空室により包囲される。キャリア基板及び半導体チップに対して選択的なエッチングプロセスにより、ウェブが解離され、これにより、半導体チップがキャリア基板から分離される。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９９３４１１４号明細書には、基板複合体を形成するための、基板及びこの種の複数の基板を収容するためのワークキャリアが記載されている。

発明の利点
請求項１の特徴を備える本発明に係るマイクロマシニング型の構成素子のための製造方法、又は請求項１４に係る構成素子複合体、又は請求項１７に係る相応のマイクロマシニング型の構成素子は、当該マイクロマシニング型の構成素子がウエハプロセスの使用、又はウエハプロセス及びバッチプロセスの組み合わせの使用だけで簡単に、確実に、かつ特に気泡なしに製造可能であるという利点を有する。ろう接時の気泡形成の最小化は、印刷されたシールガラス構造に設けられた排気通路、及び場合によってはろう接時のチップの凸状の形状によって可能となる。これにより、電気的な構成素子安定性が向上する。個別基板の代わりに複合基板を使用することによって、製造の簡単化及び合理化が達成される。

複合体内の非直線的な輪郭のための個別化法によって、チップ及び個別化された基板の外側輪郭は、互いに調整可能である。このことは、半導体ウエハにおける高い面利用と同時に、個別化された基板における好適な組立ジオメトリ（例えば円形、多角形又は長方形）を可能にする。加えて、本発明に係る方法は、優れた縮小可能性（Ｓｈｒｉｎｋ−Ｆａｅｈｉｇｋｅｉｔ）を示す。

本発明の根底にある思想は、排気通路を備える構造化された付着層を、例えば印刷により、第１の前面側の表面及び／又は第２の前面側の表面に被着することにある。これにより、周囲雰囲気のガスを排気通路を通して結合工程の際に外部に逃がすことができるので、複合体において各々の半導体チップが、対応するキャリア基板に、それぞれのマイクロマシニング型の構成素子に対応して実質的に気泡なしに結合される。

従属請求項には、本発明のそれぞれの対象の有利な態様及び改良が看取される。マイクロマシニング型の構成素子のための製造方法は、以下のステップ、すなわち、第１の前面側の表面及び第１の背面側の表面を備える、多数の半導体チップの第１の複合体を用意するステップと、第２の前面側の表面及び第２の背面側の表面を備える、対応する多数のキャリア基板の第２の複合体を用意するステップと、前記第１の前面側の表面及び／又は前記第２の前面側の表面に、排気通路を備える構造化された付着層を被着するステップと、前記第１の前面側の表面と前記第２の前面側の表面とを、それぞれ１つの半導体チップ及び対応するキャリア基板を備える多数のマイクロマシニング型の構成素子に対応するようにアライメント調整するステップと、前記第１の前面側の表面と、前記第２の前面側の表面とを、前記構造化された付着層を介して、圧力を印加した状態で結合するステップであって、各々の半導体チップが前記対応するキャリア基板に、それぞれのマイクロマシニング型の構成素子に対応するように結合され、このとき、周囲雰囲気のガスが前記排気通路を通して外部に逃げることができるように結合するステップと、マイクロマシニング型の構成素子を個別化するステップと、を有することを特徴とする。好ましくは、前記第１の複合体がウエハ複合体である。好ましくは、前記ウエハ複合体を、前記半導体チップが、それぞれの中空室により包囲されている単数又は複数の支持領域を介してウエハ本体に結合されているように構成する。好ましくは、前記結合するステップが熱ステップを含み、該熱ステップにおいて、前記支持領域を破断して、前記ウエハ本体を前記半導体チップから解離する。好ましくは、前記第１の複合体を、多数の半導体チップがダイシングシートに設けられているように構成する。好ましくは、前記第２の複合体がウエハ複合体である。好ましくは、前記第２の複合体を、多数のキャリア基板がキャリア装置により結合されているように構成する。好ましくは、前記付着層がシールガラス層であり、該シールガラス層を結合のために１００〜５００℃の範囲の温度に加熱する。好ましくは、前記付着層が、第１の排気通路を備える多数の別体の構造を備える印刷パターンを備え、該別体の構造が、第２の排気通路により離間されているようにする。好ましくは、前記キャリア基板が鋼基板である。好ましくは、前記第１の前面側の表面上に、各々の半導体チップが集積回路を有しており、前記第１の前面側の表面を前記第２の前面側の表面に、前記構造化された付着層を介して結合する。好ましくは、結合後、個別化する前に、前記第１の背面側の表面から前記半導体チップを貫通接続するステップを実施する。好ましくは、貫通接続前に、多数の半導体チップの第１の複合体を前記第１の背面側の表面において薄肉化するステップを実施する。また、本発明に係るマイクロマシニング型の構成素子複合体は、多数の半導体チップの第１の複合体を備え、該第１の複合体が、第１の前面側の表面及び第１の背面側の表面を有しており、対応する多数のキャリア基板の第２の複合体を備え、該第２の複合体が、第２の前面側の表面及び第２の背面側の表面を有しており、該キャリア基板が鋼基板であり、前記第１の前面側の表面と、前記第２の前面側の表面とは、構造化された付着層を介して、各々の半導体チップが対応するキャリア基板に、それぞれのマイクロマシニング型の構成素子に対応するように実質的に気泡なしに結合されているように、結合されている、ことを特徴とする。好ましくは、前記半導体チップが、圧電式の装置を備えるセンサチップである。

有利な態様では、第１の複合体がウエハ複合体である。

別の有利な態様では、ウエハ複合体を、半導体チップが、それぞれの中空室により包囲されている単数又は複数の支持領域を介してウエハ本体に結合されているように構成する。例えば、多孔質のシリコンの使用により、この種の欠陥の少ない薄いシリコンチップが、背面研削、研磨又はプラズマエッチングの工程を必要とすることなく形成される。背面薄肉化プロセス、ラミネートプロセス、多重のトランスファラミネートプロセスの代わりに、この種の薄いシリコンチップのキャリアとしての原始ウエハ（Ｕｒｓｐｒｕｎｇｓｗａｆｅｒ）の使用は、明らかに簡単化された取扱を可能にする。

別の有利な態様では、結合するステップが熱ステップ及び／又は機械ステップを含み、熱ステップ及び／又は機械ステップにおいて、支持領域を破断して、ウエハ本体を半導体チップから解離する。

別の有利な態様では、第１の複合体を、多数の半導体チップがダイシングシートに設けられているように構成する。

別の有利な態様では、第２の複合体がウエハ複合体である。基板の取扱及び調整の簡単化は、個別基板及びワークキャリアシステムの代わりとしての、このような大型基板の使用により達成される。

別の有利な態様では、第２の複合体を、多数のキャリア基板がキャリア装置により結合されているように構成する。

別の有利な態様では、付着層がシールガラス層であり、シールガラス層を結合のために１００〜５００℃の範囲の温度に加熱する。「ピックアンドプレース工具」による個別チップ接合の代わりとしての、ウエハシールガラス接合の使用は、ろう接の簡単化及び合理化を可能にする。シールガラス接合時のチップ欠陥は、圧着力をチップ背面を介してピックアンドプレース工具の代わりにチップ前面に導入することにより解決される。

別の有利な態様では、付着層（ＳＧ）が、第１の排気通路（ＳＫ）を備える多数の別体の構造（ＳＧＳ）を備える印刷パターンを備え、別体の構造（ＳＧＳ）が、第２の排気通路（ＫＧ）により隔離されているようにする。

別の有利な態様では、キャリア基板が鋼基板である。

別の有利な態様では、第１の前面側の表面上に、各々の半導体チップが集積回路を有しており、第１の前面側の表面を第２の前面側の表面に、構造化された付着層を介して結合する。

別の有利な態様では、結合後、個別化する前に、第１の背面側の表面から半導体チップを貫通接続するステップを実施する。

別の有利な態様では、貫通接続前に、多数の半導体チップの第１の複合体を第１の背面側の表面において薄肉化するステップを実施する。

本発明の実施の形態を図面に示し、以下に詳細に説明する。

本発明の第１の実施の形態に係るマイクロマシニング型の構成素子のための製造方法を説明するための概略断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るマイクロマシニング型の構成素子のための製造方法を説明するための概略断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るマイクロマシニング型の構成素子のための製造方法を説明するための概略断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るマイクロマシニング型の構成素子のための製造方法を説明するための概略断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るマイクロマシニング型の構成素子のための組付コンセプトを説明するための概略断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係るマイクロマシニング型の構成素子のための製造方法を説明するための概略断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係るマイクロマシニング型の構成素子のための製造方法を説明するための概略断面図である。 本発明の第４の実施の形態に係るマイクロマシニング型の構成素子のための製造方法を説明するための概略断面図である。 本発明の第５の実施の形態に係るマイクロマシニング型の構成素子のための製造方法を説明するための概略断面図である。

実施の形態の説明
図中、同一の符号は、同一又は機能同一のコンポーネントを示す。

図１ａ，ｂ〜図４ａ，ｂは、本発明の第１の実施の形態に係るマイクロマシニング型の構成素子のための製造方法を説明するための概略的な断面図である。

図１ａ，ｂにおいて、符号１は、シリコンウエハＷ１のシリコンウエハ本体を示している。シリコンウエハ本体１には、薄いシリコンセンサチップＳＣ１，ＳＣ２，・・・が、それぞれのウェブ又は支持領域ＳＴ１，ＳＴ２，・・・を介して結合されている。

図１ｂから判るように、図１ａは、図１ｂに係るウエハＷ１の部分Ａを示している。シリコンセンサチップＳＣ１，ＳＣ２，・・・は、その前面に集積回路Ｃ１又はＣ２を有する。集積回路Ｃ１又はＣ２には、圧電式の装置Ｐが設けられている。圧電式の装置Ｐは、圧力検出のために使用される。支持箇所ＳＴ１，ＳＴ２，・・・は、シリコンからなり、例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００５０３５０５７号明細書に記載の方法にしたがって形成される。支持箇所ＳＴ１，ＳＴ２，・・・は、それぞれの中空室Ｈ１あるいはＨ２等により包囲されている。

それぞれの中空室Ｈ１，Ｈ２の上側に位置するシリコンセンサチップＳＣ１，ＳＣ２は、高圧センサ素子のために適して構成されているように、特に薄く構成されている。シリコンからなる支持箇所ＳＴ１，ＳＴ２，・・・は、複合体で実施したい半導体プロセス及びマイクロマシニングプロセス中、シリコンセンサチップＳＣ１，ＳＣ２，・・・を固定する。支持箇所ＳＴ１，ＳＴ２，・・・の有利な配置は、シリコンセンサチップＳＣ１，ＳＣ２，・・・の中央の領域にある。チップ毎に複数の支持箇所を設けてもよい。

この種の配置構造により、シリコンセンサチップＳＣ１，ＳＣ２，・・・は、分離溝Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を製造するための前面の乾式エッチングの際に、内部応力により、軽微な凸状の形状を取ることができる。すなわち、シリコンセンサチップＳＣ１，ＳＣ２，・・・の側方の端部は、中央の領域よりもウエハ本体１の近くに位置する。これにより、凸状の形状は、後に実施すべきシールガラス接合プロセス（Ｓｅａｌｇｌａｓ‐Ｂｏｎｄｐｒｏｚｅｓｓ）の際のガス封入及び気泡を回避する。シールガラス接合プロセスについては後述する。シリコンセンサチップＳＣ１，ＳＣ２，・・・間に設けられる分離溝Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３は、ウエハ本体１内まで延在しており、後に実施すべきシールガラスウエハ接合時の熱膨張及びメニスカス形成を可能にする所定の最小幅及び最小深さを有して構成されている。

これにより、図１ａ，ｂに係るアセンブリは、多数の半導体チップＳＣ１，ＳＣ２，・・・の第１の複合体である。第１の複合体は、第１の前面側の表面Ｖ１及び第１の背面側の表面Ｒ１を有している。第１の表側の表面Ｖ１は、図１ｂに示すように、シリコンセンサチップＳＣ１，ＳＣ２，・・・の前面側の表面の総体により形成される。

前面の乾式エッチング法により形成される分離溝Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３は、任意の形状に形成可能である。これにより、シリコンセンサチップＳＣ１，ＳＣ２，・・・の形状は、シリコンセンサチップＳＣ１，ＳＣ２，・・・と結合すべきキャリア基板の所望の形状に適合可能である。キャリア基板は、本実施の形態では、例えば鋼からなる。

図２ａ，ｂにおいて、符号１０は、鋼からなるキャリア基板本体を示している。キャリア基板本体１０は、ウエハＷ２の形態で存在する。ウエハＷ２は、有利には、図１ａ，ｂを参照しながら説明したウエハＷ１と同じ寸法を有する。ウエハＷ２は、第２の前面側の表面Ｖ２及び第２の背面側の表面Ｒ２を有する。

図２ａには、図２ｂの部分Ｂが示されている。背面側の孔Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，・・・により、第２の前面側の表面Ｖ２には、複数の高圧ダイヤフラムＭ１，Ｍ２，Ｍ３，・・・が設けられている。高圧ダイヤフラムＭ１，Ｍ２，Ｍ３，・・・のパターンは、シリコンウエハＷ１上のシリコンチップＳＣ１，ＳＣ２，・・・のパターンと一致する。

シリコンウエハＷ１と結合するために、後に実施すべきシールガラス接合中、特殊鋼ウエハＷ２の調整のために、特殊鋼ウエハＷ２は、光学的に評価可能な２つの調整穴ＬＪを有する。調整穴ＬＪは、高圧ダイヤフラムＭ１，Ｍ２，Ｍ３，・・・のパターン内に含まれており、高圧ダイヤフラムＭ１，Ｍ２，Ｍ３，・・・とともに形成される。例えば１つのクランプ装置内でのこの共通した機械的な製造によって、ダイヤフラムＭ１，Ｍ２，Ｍ３，・・・又はダイヤフラム孔Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，・・・に対する調整穴ＬＪの極めて良好な位置精度が保証される。

さらに、第２の前面側の表面Ｖ２には、溝Ｎ１，Ｎ２が設けられている。溝Ｎ１，Ｎ２は、ダイシングラインあるいはソーイングラインＳ１２，Ｓ２３，・・・に沿ったダイシングあるいはソーイングにより、鋼からなる個々のキャリア基板ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３，・・・を後に個別化する際の、又はレーザ溶接により後に装着する際の簡単化を実現する。

これにより、特殊鋼ウエハＷ２は、多数のキャリア基板ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３，・・・の第２の複合体を含む。第２の複合体は、第２の前面側の表面Ｖ２及び第２の背面側の表面Ｒ２を有する。第２の前面側の表面Ｖ２は、後の工程において、ウエハＷ１の複合体中のシリコンセンサチップＳＣ１，ＳＣ２，・・・に結合されることになる。

図３ａ，ｂには、構造化されたシールガラス層ＳＧを特殊鋼ウエハＷ２の第２の前面側の表面Ｖ２に印刷するステップ（図３ａ）と、ウエハＷ１とウエハＷ２とをシールガラス層ＳＧを介して結合するステップとが示されている。

図３ａに示した印刷は、例えばスクリーン印刷又はディスペンス（Ｄｉｓｐｅｎｓｅｎ）によって行われる。その際、互いに広幅の排気通路ＫＧによって隔離された個々のシールガラス構造ＳＧＳは、特殊鋼ダイヤフラムＭ１，Ｍ２，Ｍ３，・・・の各々の位置に、シールガラス構造が、シリコンチップＳＣ１，ＳＣ２，・・・の気泡の少ないシールガラス接合のための狭幅の排気通路ＳＫを備えて存在するように構成される。狭幅の排気通路ＳＫは、広幅の排気通路ＫＧに開口している。広幅の排気通路ＫＧは、ガスが積層したウエハＷ１，Ｗ２のウエハ縁部を介して外部に完全に排出されることを可能にする。これは、広幅の排気通路が外部まで連通しているからである。排気通路ＳＫの可能な構成の例は、カットケーキ状、つまり、切り分けられたケーキ状の構造、ストリップ状の構造、グリッド状の構造等である。

図３ａの符号ＤＭＢは、鋼ダイヤフラムＭ１，Ｍ２，Ｍ３，・・・の直径を示している。このことから、シールガラス構造ＳＧＳが鋼ダイヤフラムＭ１，Ｍ２，Ｍ３，・・・より大きな直径を有していることが判る。シリコンセンサチップＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ３，・・・も、鋼ダイヤフラムＭ１，Ｍ２，Ｍ３，・・・より大きな直径を有している。シールガラス構造ＳＧＳの直径は、実質的にシリコンセンサチップＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ３の直径に等しい。

付加的に又は択一的に、シリコンウエハＷ１にこの種のシールガラス構造ＳＧＳを印刷してもよい。

シールガラス構造ＳＧＳの光学式のアライメント調整のために、特殊鋼ウエハＷ２の調整穴ＬＪが使用される。それぞれシリコンセンサチップ及び対応する鋼からなるキャリア基板を備える、形成したい多数のマイクロマシニング型の構成素子に応じて、ウエハＷ１，Ｗ２のアライメント調整後、図３ｂに示すように、第１の前面側の表面Ｖ１と、第２の前面側の表面Ｖ２とが、構造化されたシールガラス層ＳＧを介して結合されて、マイクロマシニング型の構成素子の相応の複合体を形成する。

この結合は、１００℃〜５００℃の温度と、適当に選択された圧着力、例えば適当なラムを用いた適当に選択された圧着力とで、シールガラスウエハ接合の公知の技術によってなされる。これにより、ダイヤフラムＭ１，Ｍ２，Ｍ３，・・・と、センサチップＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ３，・・・との間の中空室は、回避可能である。シールガラスウエハ接合時の機械的な圧着力によって、又はシリコンウエハＷ１と特殊鋼ウエハＷ２とのそれぞれ異なる熱膨張係数による、シールガラスウエハ接合中の冷却時の熱機械的な亀裂プロセスによって、又は機械的な力の入力によって、又は支持箇所ＳＴ１，ＳＴ２，ＳＴ３，・・・に対する化学的な反応によって、支持箇所ＳＴ１，ＳＴ２，ＳＴ３，・・・は、適当に分離され、ひいてはシリコンセンサチップＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ３，・・・とウエハ本体１との固い結合は切り離される。この切り離しは、特殊鋼ウエハＷ２及びろう接されたシリコンセンサチップＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ３，・・・の移動、ひいては内部応力の少ない冷却を可能にする。冷却後、ウエハ本体１は、簡単に、形成された構造から持ち上げられる。

図４ａは、ウエハ本体１を持ち上げ、シリコンセンサチップＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ３，・・・の背面を任意選択的に平滑化した後の状態を示す。

続いての、やはり図４ａに示したプロセスステップにおいて、シリコンセンサチップＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ３の背面貫通接続が行われる。それぞれの集積回路の、半導体チップＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ３の前面に設けられた導体路装置Ｌ１，Ｌ２を、半導体チップＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ３，・・・の背面から接続するために、背面からコンタクト穴Ｋ１１，Ｋ１２，Ｋ２１，Ｋ２２，Ｋ３２，・・・が形成される。

図４ｂは、シリコンセンサチップＳＣ２の背面貫通接続を説明するための部分拡大図である。

回路Ｃ２の前面側の薄層セラミックＤ２（第１の実施の形態のために図４ｂにのみ図示）内に設けられている導体路Ｌ１，Ｌ２の接点接続のために、シリコンセンサチップＳＣ２の背面には、対応する（図示しない）レジストマスクあるいはラッカーマスクが設けられる。その後、コンタクト穴Ｋ２１，Ｋ２２の相応の乾式エッチングプロセスが、導体路Ｌ１，Ｌ２まで、例えば適当なエッチングストップによって実施される。

レジストマスクの形成は、ろう接されたシリコンセンサチップＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ３，・・・を備える特殊鋼ウエハＷ２のトポグラフィ（Ｔｏｐｏｇｒａｐｈｉｅ）によって難しくなっている。それゆえ、好ましくはスプレーコーティングが用いられる。その際、大きなコンタクト、例えば構造精度に対するより小さな要求を伴う導電性接着剤接続のための大きなコンタクトが形成される。乾式エッチングステップ後、さらに、絶縁層ＩがシリコンセンサチップＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ３の背面に析出され、再度のリソグラフィと、導体路Ｌ１，Ｌ２内のエッチングストップを用いた後続の乾式エッチングとによって、コンタクト穴Ｋ２１，Ｋ２２が導体路Ｌ１，Ｌ２まで開通される。

次に、導電性接着剤コンタクトフィリングＫＦ２１，ＫＦ２２がコンタクト穴Ｋ２１，Ｋ２２内に充填される。これにより、図４ｂに示したプロセス状態に至る。

さらに、導体路Ｌ１，Ｌ２が、集積回路Ｃ２の回路接続領域ＣＣ１又はＣＣ２に接続されていることについて言及しておく。回路接続領域ＣＣ１又はＣＣ２は、他方、図示しない別の導体路及び別の電子的なコンポーネントを介して圧電式の装置Ｐに接続されている。

図４ａ，ｂに示したプロセス状態に続いて、構成素子複合体が個々の構成素子に個別化される。個々の構成素子は、それぞれ、シリコンセンサチップと、鋼からなるキャリア基板とからなる。このために、ダイシングプロセスがそれぞれのダイシングラインＳ１２，Ｓ２３，・・・に沿って実施される。ダイシングのために、例えばレーザ‐ウォータジェット‐切断が使用可能である。センサ構成素子を接続管体に溶接するのに適した外側輪郭、例えば円形が形成される。個別化中及び個別化後の個別化された構成素子の取扱は、（図示しない）ガラス繊維テープ又はその他の適当なキャリア上でなされる。

図５は、本発明の第１の実施の形態に係るマイクロマシニング型の構成素子のための組付コンセプトを説明するための概略断面図である。

図５に示すように、組立のために、キャリア基板ＳＳ２とシリコンセンサチップＳＣ２とからなるセンサ構成素子の、接続管体ＡＳ２への溶接が、ビーム溶接によって周囲に沿ってなされる。このとき、溶接シームＳＮが形成される。この周囲を取り巻いた溶接によって、溶接シームＳＮは、その用途での運転中、有利には圧縮応力によって負荷される。このことは、当該センサの疲れ強さに関して、特に高い圧力のために設計することを可能にする。センサ構成素子の下側の領域でのみ溶接することによって、シリコンセンサチップＳＣ２と、溶接による熱影響ゾーンとの間隔は、比較的大きく維持可能である。

図５との関連で説明したプロセス状態に続いて、圧力及び温度に関するセンサ構成素子の調整が行われる。評価電子回路を有しないセンサ構成素子の調整は、対応するＡＳＩＣ（２チップ解決手段）でなされる。集積された評価電子回路を備えるセンサ素子では、調整は、サイリスタザッピング（Ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ−Ｚａｐｐｉｎｇ）又はツェーナザッピング（Ｚｅｈｎｅｒ−Ｚａｐｐｉｎｇ）によって可能である。

このように構成された高圧センサのための使用分野の例は、燃料噴射装置、空調装置又は変速装置である。

図６は、本発明の第２の実施の形態に係るマイクロマシニング型の構成素子のための製造方法を説明するための概略断面図である。

図６に示した第２の実施の形態では、多数の半導体チップＳＣ１′，ＳＣ２′，・・・の第１の複合体は、各々の半導体チップＳＣ１′，ＳＣ２′，・・・が完全にウエハＷ１′のウエハ本体１′に組み込まれており、つまり第１の実施の形態にあるようなシリコンからなる支持箇所が存在しない点において相違する。

ウエハＷ１′は、第１の前面側の表面Ｖ１′及び第１の背面側の表面Ｒ１′を有する。センサチップＳＣ１′，ＳＣ２′内の回路Ｃ１′，Ｃ２′の構造は、図１ａ，ｂとの関連で説明した圧電式の装置Ｐを含む回路領域Ｃ１，Ｃ２の構造に相当する。

付加的に、図６において、符号ＰＬはポリッシングラインを示している。このポリッシングラインＰＬまで、特殊鋼ウエハＷ２の表面Ｖ２上での表面Ｖ１′のシールガラスウエハ接合後、シリコンセンサチップＳＣ１′，ＳＣ２′，・・・の要求される小さな厚さを達成するために、ウエハＷ１′の薄肉化が第２の背面側の表面Ｒ１′からなされる。ウエハＷ１′の背面の薄肉化が第２の背面側の表面Ｒ１′から、例えばエッチング又は化学機械的な除去により実施可能であることを言及しておく。最後に、符号Ｓ１２′は、個別化プロセス、例えばダイシングによる個別化プロセスのための線を示している。この個別化プロセスにおいて、第１の実施の形態とは異なり、ウエハＷ１′のウエハ本体１′も特殊鋼ウエハＷ２と同時に切断される。

図７は、本発明の第３の実施の形態に係るマイクロマシニング型の構成素子のための製造方法を説明するための概略断面図である。

図７に係る第３の実施の形態では、上述の第１の実施の形態とは異なり、この種のシリコンセンサチップＳＣ２′′がその背面側の表面Ｒ１′′から背面貫通接続がなされるのではなく、前面側の表面Ｖ１′′のシールガラスウエハ接合と、絶縁状態にキャリア基板ＳＳ２の表面Ｖ２内に又は表面Ｖ２上に設けられている対応する導体路（破線により概略的に図示）上への、薄層セラミックＤ２′′内の回路側の導体路Ｌ１′′，Ｌ２′′上に設けられているはんだバンプＬＢ１，ＬＢ２のろう接とが同時になされる。導体路Ｌ１′′及びＬ２′′は、第１の実施の形態と同様に、集積回路Ｃ２′′の対応する回路接続領域ＣＣ１′′，ＣＣ２′′に接続されている。

図８ａ，ｂは、本発明の第４の実施の形態に係るマイクロマシニング型の構成素子の製造方法を説明するための概略断面図である。

図８に係る第４の実施の形態では、多数の半導体チップＳＣ１′′′，ＳＣ２′′′，・・・の第１の複合体が、枠で囲まれたダイシングシートあるいはソーイングシートＳＦ上で、複合体Ｗ１′′内に設けられている。シリコンセンサチップＳＣ１′′′，ＳＣ２′′′，・・・は、回路領域ＣＣ１′′′，ＣＣ２′′′，・・・を有する。回路領域ＣＣ１′′′，ＣＣ２′′′，・・・は、既述の、圧電式の装置Ｐを含む回路領域Ｃ１，Ｃ２に相当する。つまり、図６に示したプロセス状態から出発して、半導体チップＳＣ１′′′，ＳＣ２′′′，・・・は、既に薄肉化されており、個別チップＳＣ１′′′，ＳＣ２′′′，・・・にダイシングされている。この複合体Ｗ１′′の結束は、枠で囲まれたダイシングシートＳＦだけによって提供されている。Ｖ１′′′は、第１の複合体Ｗ１′′の第１の前面側の表面を示しているのに対して、Ｒ１′′′は、第１の複合体Ｗ１′′の第１の背面側の表面を示している。

前述の実施の形態とは異なり、第４の実施の形態では、同様に、鋼からなるキャリア基板ＳＳ１′′′，ＳＳ２′′′，ＳＳ３′′′，・・・が、特殊鋼ウエハの形態で存在しているのではなく、例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第１９９３４１１４号明細書に詳述されているように、キャリア装置ＴＥにより複合体Ｗ２′′として結合されている個別基板として存在している。Ｖ２′′′は、複合体Ｗ２′′の第２の前面側の表面を示しているのに対して、Ｒ２′′′は、第２の背面側の表面を示している。

図８に示したプロセス状態に続いて、既に第１の実施の形態との関連で説明したシールガラス接合、背面接続、個別化及びこれらに続く別のプロセスステップが実施される。

図９ａ，ｂは、本発明の第５の実施の形態に係るマイクロマシニング型の構成素子のための製造方法を説明するための概略断面図である。

図９ａ，ｂに係る第５の実施の形態では、薄肉化されかつ個別化されたセンサチップＳＣ１′′′，ＳＣ２′′′，・・・が、枠で囲まれたダイシングシートＳＦ′を介して結合され、１つの複合体Ｗ１′′′を形成している。ダイシングシートＳＦ′は、第４の実施の形態とは異なり、第１の前面側の表面Ｖ１′′′に取り付けられており、これに対して、第１の背面側の表面Ｒ１′′′は露出している。

相応に、第１の背面側の表面Ｒ１′′′と、チップＳＣ２′′′等を備える鋼キャリア基板ＳＳ２の第２の前面側の表面Ｖ２とのろう接がなされる。回路Ｃ２′′′の回路接続領域ＣＣ１′′′，ＣＣ２′′′は、薄層セラミックＤ２′′′を貫いて延びる導体路ＬＢ１′′′，ＬＢ２′′′を介して、前面側の表面Ｖ１′′′に接続されている。導体路ＬＢ１′′′，ＬＢ２′′′は、後に接合その他の技術により電気的に接続可能である。

以上、本発明について有利な実施の形態を参照しながら説明してきたが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、多様に改変可能である。

特に、上述の材料の組み合わせや、センサの型式は、例にすぎない。上述の実施の形態も、複合体の態様及び接点接続の態様に関して任意に組み合わせ可能である。

Claims (15)

1. マイクロマシニング型の構成素子のための製造方法において、以下のステップ、すなわち、
   第１の前面側の表面（Ｖ１；Ｖ１′；Ｖ１′′；Ｖ１′′′）及び第１の背面側の表面（Ｒ１；Ｒ１′；Ｒ１′′；Ｒ１′′′）を備える、多数の半導体チップ（ＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ３；ＳＣ２′′；ＳＣ１′′′，ＳＣ２′′′；ＳＣ３′′′）の第１の複合体（Ｗ１；Ｗ１′；Ｗ１′′；Ｗ１′′′）を用意するステップと、
   第２の前面側の表面（Ｖ２；Ｖ２′′′）及び第２の背面側の表面（Ｒ２；Ｒ２′′′）を備える、対応する多数のキャリア基板（ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３；ＳＳ１′′′，ＳＳ２′′′，ＳＳ３′′′）の第２の複合体（Ｗ２；Ｗ２′）を用意するステップと、
   前記第１の前面側の表面（Ｖ１；Ｖ１′；Ｖ１′′；Ｖ１′′′）及び／又は前記第２の前面側の表面（Ｖ２；Ｖ２′′′）に、排気通路（ＳＫ，ＫＧ）を備える構造化された付着層（ＳＧ）を被着するステップと、
   前記第１の前面側の表面（Ｖ１；Ｖ１′；Ｖ１′′；Ｖ１′′′）と、前記第２の前面側の表面（Ｖ２；Ｖ２′′′）とを、それぞれ１つの半導体チップ（ＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ３；ＳＣ２′′；ＳＣ１′′′，ＳＣ２′′′；ＳＣ３′′′）及び対応するキャリア基板（ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３；ＳＳ１′′′，ＳＳ２′′′，ＳＳ３′′′）を備える多数のマイクロマシニング型の構成素子に対応するようにアライメント調整するステップと、
   前記第１の前面側の表面（Ｖ１；Ｖ１′；Ｖ１′′；Ｖ１′′′）と、前記第２の前面側の表面（Ｖ２；Ｖ２′′′）とを、前記構造化された付着層（ＳＧ）を介して、圧力を印加した状態で結合するステップであって、各々の半導体チップ（ＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ３；ＳＣ２′′；ＳＣ１′′′，ＳＣ２′′′；ＳＣ３′′′）が前記対応するキャリア基板（ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３；ＳＳ１′′′，ＳＳ２′′′，ＳＳ３′′′）に、それぞれのマイクロマシニング型の構成素子に対応するように結合され、このとき、周囲雰囲気のガスが前記排気通路（ＳＫ，ＫＧ）を通して外部に逃げることができるように結合するステップと、
   マイクロマシニング型の構成素子を個別化するステップと、
   を有することを特徴とする、マイクロマシニング型の構成素子のための製造方法。
2. 前記第１の複合体（Ｗ１；Ｗ１′；Ｗ１′′；Ｗ１′′′）がウエハ複合体（Ｗ１；Ｗ１′）である、請求項１記載の製造方法。
3. 前記ウエハ複合体（Ｗ１）を、前記半導体チップ（ＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ３）が、それぞれの中空室（Ｈ１，Ｈ２）により包囲されている単数又は複数の支持領域（ＳＴ１，ＳＴ２）を介してウエハ本体（１）に結合されているように構成する、請求項２記載の製造方法。
4. 前記結合するステップが熱ステップを含み、該熱ステップにおいて、前記支持領域（ＳＴ１，ＳＴ２）を破断して、前記ウエハ本体（１）を前記半導体チップ（ＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ３）から解離する、請求項３記載の製造方法。
5. 前記第１の複合体（Ｗ１；Ｗ１′；Ｗ１′′；Ｗ１′′′）を、多数の半導体チップ（ＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ３；ＳＣ２′′；ＳＣ１′′′，ＳＣ２′′′；ＳＣ３′′′）がダイシングシート（ＳＦ；ＳＦ′）に設けられているように構成する、請求項１記載の製造方法。
6. 前記第２の複合体（Ｗ２；Ｗ２′）がウエハ複合体（Ｗ２）である、請求項１記載の製造方法。
7. 前記第２の複合体（Ｗ２；Ｗ２′）を、多数のキャリア基板（ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３；ＳＳ１′′′，ＳＳ２′′′，ＳＳ３′′′）がキャリア装置（ＴＥ）により結合されているように構成する、請求項１記載の製造方法。
8. 前記付着層（ＳＧ）がシールガラス層であり、該シールガラス層を結合のために１００〜５００℃の範囲の温度に加熱する、請求項１から７までのいずれか１項記載の製造方法。
9. 前記付着層（ＳＧ）が、第１の排気通路（ＳＫ）を備える多数の別体の構造（ＳＧＳ）を備える印刷パターンを備え、該別体の構造（ＳＧＳ）が、第２の排気通路（ＫＧ）により離間されているようにする、請求項１から８までのいずれか１項記載の製造方法。
10. 前記キャリア基板（ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３；ＳＳ１′′′，ＳＳ２′′′，ＳＳ３′′′）が鋼基板である、請求項１から９までのいずれか１項記載の製造方法。
11. 前記第１の前面側の表面（Ｖ１；Ｖ１′；Ｖ１′′；Ｖ１′′′）上に、各々の半導体チップ（ＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ３；ＳＣ２′′；ＳＣ１′′′，ＳＣ２′′′；ＳＣ３′′′）が集積回路（Ｃ１，Ｃ２；Ｃ１′，Ｃ２′；Ｃ２′′；Ｃ１′′′，Ｃ２′′′）を有しており、前記第１の前面側の表面（Ｖ１；Ｖ１′；Ｖ１′′；Ｖ１′′′）を前記第２の前面側の表面（Ｖ２；Ｖ２′′′）に、前記構造化された付着層（ＳＧ）を介して結合する、請求項１から１０までのいずれか１項記載の製造方法。
12. 結合後、個別化する前に、前記第１の背面側の表面（Ｒ１；Ｒ１′；Ｒ１′′；Ｒ１′′′）から前記半導体チップ（ＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ３；ＳＣ２′′；ＳＣ１′′′，ＳＣ２′′′；ＳＣ３′′′）を貫通接続するステップを実施する、請求項１１記載の製造方法。
13. 貫通接続前に、多数の半導体チップ（ＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ３；ＳＣ２′′；ＳＣ１′′′，ＳＣ２′′′；ＳＣ３′′′）の第１の複合体（Ｗ１；Ｗ１′；Ｗ１′′；Ｗ１′′′）を前記第１の背面側の表面（Ｒ１；Ｒ１′；Ｒ１′′；Ｒ１′′′）において薄肉化するステップを実施する、請求項１１記載の製造方法。
14. マイクロマシニング型の構成素子複合体において、
    多数の半導体チップ（ＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ３；ＳＣ２′′；ＳＣ１′′′，ＳＣ２′′′；ＳＣ３′′′）の第１の複合体（Ｗ１；Ｗ１′；Ｗ１′′；Ｗ１′′′）を備え、該第１の複合体が、第１の前面側の表面（Ｖ１；Ｖ１′；Ｖ１′′；Ｖ１′′′）及び第１の背面側の表面（Ｒ１；Ｒ１′；Ｒ１′′；Ｒ１′′′）を有しており、
    対応する多数のキャリア基板（ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３；ＳＳ１′′′，ＳＳ２′′′，ＳＳ３′′′）の第２の複合体（Ｗ２；Ｗ２′）を備え、該第２の複合体が、第２の前面側の表面（Ｖ２；Ｖ２′′′）及び第２の背面側の表面（Ｒ２；Ｒ２′′′）を有しており、該キャリア基板（ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３；ＳＳ１′′′，ＳＳ２′′′，ＳＳ３′′′）が鋼基板であり、
    前記第１の前面側の表面（Ｖ１；Ｖ１′；Ｖ１′′；Ｖ１′′′）と、前記第２の前面側の表面（Ｖ２；Ｖ２′′′）とは、構造化された付着層（ＳＧ）を介して、各々の半導体チップ（ＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ３；ＳＣ２′′；ＳＣ１′′′，ＳＣ２′′′；ＳＣ３′′′）が対応するキャリア基板（ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３；ＳＳ１′′′，ＳＳ２′′′，ＳＳ３′′′）に、それぞれのマイクロマシニング型の構成素子に対応するように実質的に気泡なしに結合されているように、結合されている、
    ことを特徴とする、マイクロマシニング型の構成素子複合体。
15. 前記半導体チップ（ＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ３；ＳＣ２′′；ＳＣ１′′′，ＳＣ２′′′；ＳＣ３′′′）が、圧電式の装置（Ｐ）を備えるセンサチップである、請求項１４記載のマイクロマシニング型の構成素子複合体。

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