TW202230539A - 製造經密封之功能元件的方法 - Google Patents

Abstract

一種製造複數個特別是氣密密封之功能元件的方法，具有下列步驟：提供具有複數個功能元件的第一晶圓，提供第二晶圓，將形式為數個框架結構的密封材料施覆至該第二晶圓之第一表面上，將第二晶圓安置至第一晶圓上或將第一晶圓安置至第二晶圓上，將第一晶圓與第二晶圓接合。

Description

製造經密封之功能元件的方法

發明領域

本揭示內容係有關於一種製造經密封之功能元件的方法。

本揭示內容亦有關於一種經密封之功能元件。

發明背景 (無)

發明概要

較佳實施方式涉及具有下列步驟的製造複數個特別是氣密密封之功能元件的方法：提供具有複數個功能元件的第一晶圓，提供第二晶圓，將形式為數個框架結構的密封材料施覆至該第二晶圓之第一表面上，將第二晶圓安置至第一晶圓上或將第一晶圓安置至第二晶圓上，將第一晶圓與第二晶圓接合。藉此能夠在晶圓級上高效地製造數個經密封之功能元件。

較佳地，「經氣密密封」係指功能元件之氣密密封，尤其指在諸如23℃的標準條件下的氣密密封。尤佳地，在應用條件下，即在自-40℃至+125℃之溫度範圍內實現氣密密封。由此，在其他較佳實施方式中有利地確保：在相關功能元件之內腔與相關功能元件之周圍環境之間無法發生物質(特別是粒子或固體，以及氣體)的交換。藉此特別是能夠使功能元件之內腔免受干擾因素影響，否則此等干擾因素可能對功能元件之功能造成干擾。

在其他較佳實施方式中，該等功能元件中之若干、較佳所有皆為表面波(SAW)功能元件，其中功能元件特別是設於第一晶圓之第一表面上。

縮寫為SAW(英語：Surface Acoustic Wave)的表面聲波係在表面上平面式傳播的結構聲波。SAW功能元件或SAW感測器利用表面波速度與機械應力(變形)及/或質量施加(例如表面上之沈積物)及/或溫度(音速之溫度係數)之關聯。SAW感測器尤其適合應用在出於特定原因而難以接近的待量測位置。

在SAW功能元件或具有一或數個SAW功能元件之SAW感測器的製造及使用過程中，一項特殊挑戰為保護SAW功能元件之表面，以免其受雜質影響。

基於較佳實施方式之原理，能夠過程穩定地並且特別是經濟地製造SAW功能元件及SAW感測器，以及在製造過程及後續之應用期間高效地保護特別是SAW功能元件之表面，以免其受雜質影響。

在其他較佳實施方式中，在安置後，至少一框架結構將該等複數個功能元件中之至少一功能元件包圍。藉此能夠定義一內腔，其具有該至少一功能元件，並且係可藉由該二晶圓以及藉由該框架結構較佳氣密地與周圍環境隔絕。換言之，在其他較佳實施方式中，該第一晶圓之對應區域構成界定該內腔的底壁，該第二晶圓之對應區域構成界定該內腔的頂壁，以及，該框架結構可構成至少一側壁，其係可較佳氣密地與該底壁以及與該頂壁緊密連接。

在其他較佳實施方式中，在安置後，數個框架結構分別至少將可預定之第一數目的功能元件包圍。藉此能夠透過框架結構至少在側面將一或數個功能元件相應地包圍。

在其他較佳實施方式中，在安置後，數個框架結構分別將正好為可預設之第二數目的功能元件包圍，其中該第二數目特別是小於等於四，其中該第二數目特別是正好為一。

據此，在其他較佳實施方式中，可根據功能元件在第一晶圓上之佈局，將該等一或數個框架結構施覆至第二晶圓上。

在其他較佳實施方式中，該等數個框架結構中之超過50百分比分別正好將該(相應的)第二數目之功能元件包圍，其中，該等數個框架結構中之特別是超過90百分比分別正好將該第二數目之功能元件包圍。

在其他較佳實施方式中，至少該等框架結構中之若干，較佳框架結構中之所有皆具有介於1.0 µm(微米)與30 µm之間、特別是介於2.5 µm與20 µm之間、進一步特別是介於5 µm與15 µm之間、較佳特別是約為10 µm的高度。藉此，待密封之內腔便具有足夠的高度，以便容置視情況而定自第一晶圓之表面平面伸出之SAW功能元件或各SAW結構，避免該等功能元件或結構例如在接合後接觸第二晶圓。

在其他較佳實施方式中，對形式為數個框架結構的密封材料進行的施覆包括：以具有數列及數行之矩陣狀佈局施覆該等數個框架結構。

在其他較佳實施方式中，形式為數個框架結構的密封材料之施覆包括：該等數個框架結構係經施覆以使得至少相鄰之框架結構在第二晶圓之第一表面上的、特別是沿第一座標軸視之的第一距離等於相鄰之功能元件在第一晶圓上的對應的第二距離，其中形式為數個框架結構的密封材料之施覆特別是包括：該等數個框架結構係經施覆以使得相鄰之框架結構在第二晶圓之第一表面上的、特別是沿第一座標軸視之的第一距離等於相鄰之功能元件在第一晶圓上的對應的第二距離，且相鄰之框架結構在第二晶圓之第一表面上的、特別是沿垂直於該第一座標軸之第二座標軸視之的第三距離等於相鄰之功能元件在第一晶圓上的對應的第四距離。

在其他較佳實施方式中，至少該等框架結構中之若干、較佳框架結構中之所有皆具有實質上為多邊形的基本形狀，特別是矩形，(亦或經倒圓之)矩形或正方形。

在其他較佳實施方式中，密封材料之施覆係藉由網板印刷法進行。

在其他較佳實施方式中，將玻璃焊料用作密封材料。

在其他較佳實施方式中，該方法還包括：對該第二晶圓實施熱處理，在該第二晶圓上施覆有形式為數個框架結構的密封材料，其中該熱處理特別是具有可預定之溫度曲線。

在其他較佳實施方式中，該實施熱處理包括：在第一時間期間將該第二晶圓加熱至可預定之第一溫度，其中該第一時間特別是介於20分鐘與120分鐘之間，較佳為60分鐘，其中該第一溫度特別是介於420與690攝氏度之間，較佳介於520與600攝氏度之間，進一步較佳地特別是為約560攝氏度。

在其他較佳實施方式中，該實施熱處理包括：在第二時間內保持可預定之第二溫度，其中該可預定之第二溫度特別是至少約等於該第一溫度，其中該第二時間特別是介於10分鐘與90分鐘之間，進一步地特別是介於約20分鐘與約60分鐘之間，進一步較佳地特別是為約40分鐘。

在其他較佳實施方式中，該實施熱處理包括：在第三時間期間冷卻至特別是室溫，其中該第三時間特別是介於6小時與24小時之間，進一步地特別是介於12小時與20小時之間，進一步較佳地介於15小時與18小時之間。

在其他較佳實施方式中，該方法還包括：將材料自該第二晶圓之第一表面移除，直至達到可預定之第一深度，其小於第二晶圓之厚度之80百分比，特別是小於第二晶圓之厚度之60百分比。

在其他較佳實施方式中，在該實施熱處理後實施移除。

在其他較佳實施方式中，在彼此相鄰之框架結構之間進行材料移除。

在其他較佳實施方式中，該材料移除包括實施鋸切。

在其他較佳實施方式中，該第一深度介於20 µm與150 µm之間，特別是介於20 µm與100 µm之間。

在其他較佳實施方式中，該接合操作包括：在可預定之壓力下及/或在可預定之溫度下將該第一晶圓與該第二晶圓壓緊，其中該可預定之壓力介於約200 Pa(帕斯卡)與約12000 Pa之間，特別是介於500 Pa與6000 Pa之間，其中該可預定之溫度特別是介於300與700攝氏度之間。

在其他較佳實施方式中，以5秒至10小時、特別是10秒至5小時的時間實施該壓緊操作。

在其他較佳實施方式中，該方法還包括：特別是藉由磨削及/或銑削，將材料自該第二晶圓之第二表面移除，其中特別是該移除係以使得第二晶圓之數個區域相互單體化的方式實施。

在其他較佳實施方式中，該方法還包括：特別是在晶圓級上對單個或者數個功能元件進行檢查，特別是較佳為電性的定性。

在其他較佳實施方式中，該方法還包括：特別是藉由鋸切將該等功能元件中之數個單體化。

在其他較佳實施方式中，該方法還包括：對至少一經單體化之功能元件作進一步處理，特別是將該至少一經單體化之功能元件裝入目標系統，例如焊接及/或黏合至機械軸體上。

在其他較佳實施方式中，該第一晶圓及/或該第二晶圓為石英晶圓。在其他較佳實施方式中，該第一晶圓及/或該第二晶圓具有下列材料中之至少一者：鈮酸鋰(LiNbO ₃)及/或鉭酸鋰(LiTaO ₃)。其他較佳實施方式涉及晶圓結構，其具有第一晶圓及第二晶圓，該第一晶圓具有複數個功能元件，該晶圓結構係藉由根據該等實施方式之方法獲得。

其他較佳實施方式涉及經密封之功能元件，其藉由根據該等實施方式之方法獲得。

其他較佳實施方式涉及經密封之功能元件，其具有第一基板，該功能元件係設於該第一基板上，並且具有至少一第二基板，以及至少一將該功能元件包圍的框架結構，其中該第一基板係藉由該框架結構與該第二基板連接、特別是材料接合式連接，其中在第一基板與第二基板與框架結構之間定義一特別是氣密密封之內腔。

其他較佳實施方式涉及根據該等實施方式之至少一經密封之功能元件的用途，其係用於測定將轉矩定性的量。

下文將藉由附圖所示實施例對本發明之特徵、用途及優點作進一步說明。凡在說明中述及或在附圖中示出之單項特徵或特徵組合，不論申請專利範圍對其如何歸總或如何回溯引用，亦不論說明書對其如何表述，附圖如何示之，皆屬發明項目。

較佳實施例之詳細說明

較佳實施方式涉及製造複數個特別是氣密密封之功能元件FE1、FE2、FE3的方法，參閱圖6E，其中該方法具有下文參照圖7A例示性描述的步驟：提供100具有複數個功能元件FE的第一晶圓210，例如參閱圖1中之俯視圖；提供110(圖7A)第二晶圓220，另見圖2中之俯視圖；將形式為數個框架結構RS的密封材料DM(圖2)施覆120(圖7A)至第二晶圓220之第一表面220a上；將第二晶圓220安置130(圖7A)至第一晶圓210上，或將第一晶圓安置至第二晶圓上；將第一晶圓210與第二晶圓220接合140(圖7A)。透過接合140較佳獲得一單塊晶圓結構200，其具有第一晶圓210及第二晶圓220，例如參閱圖6A中之側視圖。透過前文參照圖7A例示性描述的根據較佳實施方式的方法，能夠在晶圓級上高效地製造數個經密封之功能元件，從而與傳統的方法相比大幅簡化操作。

在其他較佳實施方式中，視情況而定，亦可至少部分時間重疊地，或同時地，或以不同於在此例示性述及的順序實施前述方法之一或數個步驟。例如，可至少部分時間重疊地，或同時地，或以另一順序(110，100)實施步驟100、110。就其他較佳實施方式而言，此舉例如亦相應地適用於下文描述的其他較佳實施方式。

在其他較佳實施方式中，第二晶圓220(特別是最初，即在施覆120密封材料DM前)為未經結構化之晶圓。

圖1為第一晶圓210之示意性俯視圖，該晶圓具有數個功能元件FE(在此例示性地示出九個功能元件)。在其他較佳實施方式中，功能元件FE中之若干、較佳所有皆為表面波(SAW)功能元件FE，其中功能元件FE特別是設於第一晶圓210之第一表面210a上或至少部分地整合至第一表面210a中。

縮寫為SAW(英語：Surface Acoustic Wave)的表面聲波係在表面上平面式傳播的結構聲波。SAW功能元件FE，或可具有一或數個SAW功能元件FE的SAW感測器，利用表面波速度與機械應力(變形)及/或質量施加(例如表面上之沈積物)及/或溫度(音速之溫度係數)之關聯。SAW功能元件FE或SAW感測器尤其適合應用在出於特定原因而難以接近的待量測位置。

在SAW功能元件FE或具有一或數個SAW功能元件FE之SAW感測器的製造及使用過程中，一項特殊挑戰為保護SAW功能元件FE之表面，以免其受雜質影響。

就此而言，基於較佳實施方式之原理，能夠有利地實現SAW功能元件FE及/或SAW感測器的過程穩定並且特別是經濟的製造，以及在製造過程及後續之應用期間高效地保護特別是SAW功能元件FE之表面，以免其受雜質影響。

在其他較佳實施方式中，在安置130(圖7A)後，至少一框架結構RS(圖2)將該等複數個功能元件中之至少一功能元件FE(圖1)包圍。這例如可以從該二晶圓210、220之根據圖3的示意性交疊佈局看出，其中第一框架結構RS1將第一功能元件FE1包圍，第二框架結構RS2將第二功能元件FE2包圍，以此類推，參閱第九功能元件FE9，其被第九框架結構RS9包圍。透過前述根據較佳實施方式的安置，能夠在相應功能元件FE的區域內定義內腔I(參閱圖6A中之側視圖)，其具有該至少一功能元件FE，並且係可藉由該二晶圓210、220以及藉由框架結構RS較佳氣密地與周圍環境隔絕。換言之，在其他較佳實施方式中，第一晶圓210之對應區域(其例如被框架結構RS、RS1、...包圍)構成界定內腔I(圖6A)的底壁，第二晶圓220之對應區域構成界定內腔I的頂壁，以及，框架結構RS、RS1、RS2、...可構成至少一側壁，其係可較佳氣密地與該底壁以及與該頂壁緊密連接。藉此能夠實現對相應內腔I的高效的、較佳氣密的封裝，其特別是在(進一步)製造或處理期間以及在之後應用於目標系統(例如用於測定將轉矩定性的量的SAW感測器)中時對設於其中之功能元件FE進行保護，以免其受環境因素影響。

在其他較佳實施方式中，在安置130(圖7A)後，數個框架結構RS分別至少將可預定之第一數目的功能元件FE包圍。藉此能夠透過框架結構RS至少在側面將一或數個功能元件FE相應地包圍。

在其他較佳實施方式中，在安置(圖7A)後，數個框架結構RS分別將正好為可預設之第二數目的功能元件FE包圍，其中該第二數目特別是小於等於四，其中該第二數目特別是正好為一。在圖3和圖6A中例示性示出此狀態。

然而，在其他較佳實施方式中，數個功能元件FE亦可如前文所述佈置在共同的內腔I中並被(單獨一個)框架結構RS包圍(未繪示)。在此情形下，數個功能元件FE好似將共同的經密封的內腔I分割。

據此，在其他較佳實施方式中，可根據功能元件FE在第一晶圓210上之佈局，將一或數個框架結構RS、RS1、RS2、...施覆至第二晶圓220上。在其他較佳實施方式中，此舉涉及下列態樣中之至少一者：a) 功能元件FE之距離，b)功能元件之角定向。

在其他較佳實施方式中，該等數個框架結構RS(圖2)中之超過50百分比分別正好將該(相應的)第二數目之功能元件FE包圍，其中，該等數個框架結構中之特別是超過90百分比分別正好將該第二數目之功能元件包圍。

在其他較佳實施方式中，在第二晶圓220上可設有第一數目之框架結構，該第一數目被設置及構建成與第一可預定數目的功能元件FE(例如正好一個功能元件)對應或將其包圍，其中在(同一)第二晶圓220上可設有第二數目之框架結構，該第二數目被設置及構建成與第二可預定數目的功能元件FE(例如兩個功能元件FE)對應或將其包圍。藉此能夠(為了保持前述示例而)獲得晶圓結構200，其中設有第一數目之經特別是氣密單獨密封的功能元件FE以及第二數目之特別是氣密密封之功能元件之組(每組各兩個功能元件)。

在其他較佳實施方式中，至少框架結構RS中之若干，較佳框架結構RS中之所有皆具有介於1.0 µm(微米)與30 µm之間、特別是介於2.5 µm與20 µm之間、進一步特別是介於5 µm與15 µm之間、較佳特別是約為10 µm的高度H1(圖4B)。藉此，待密封之內腔I(圖6A)具有對應的、特別是足夠的高度，以便容置視情況而定自第一晶圓210之表面平面伸出之SAW功能元件FE或各SAW結構，避免該等功能元件或結構例如在接合140後接觸第二晶圓220。

在其他較佳實施方式中，對形式為數個框架結構RS的密封材料DM進行的施覆120包括：以具有數列及數行之矩陣狀佈局施覆該等數個框架結構RS，例如參閱圖2。

在其他較佳實施方式中，形式為數個框架結構RS的密封材料DM之施覆120包括：該等數個框架結構RS係經施覆以使得至少相鄰之框架結構RS在第二晶圓220之第一表面220a上的、特別是沿第一(圖2中的水平)座標軸x1視之的第一距離d1(圖2)等於相鄰之功能元件FE在第一晶圓210上的對應的第二距離d2(圖1)，其中形式為數個框架結構RS的密封材料DM之施覆120特別是包括：該等數個框架結構RS係經施覆以使得相鄰之框架結構RS在第二晶圓220之第一表面220a上的、特別是沿第一座標軸x1視之的第一距離d1等於相鄰之功能元件FE在第一晶圓210上的對應的第二距離d2，且相鄰之框架結構RS在第二晶圓22之第一表面220a上的、特別是沿垂直於該第一座標軸x1之第二座標軸x2(在圖2中豎向)視之的第三距離d3(圖2)等於相鄰之功能元件FE在第一晶圓210上的對應的第四距離d4(圖1)。

在例如數個功能元件FE亦可被一共同的框架結構RS包圍的其他較佳實施方式中，對應的關係可適用於相關的距離。

在其他較佳實施方式中，距離d1、d3特別是不一樣大。藉此能夠視情況而定在某些區域內，特別是在框架結構RS外部為電接觸提供空間。在其他較佳實施方式中，類似的關係適用於距離d2、d4。自下文描述的圖11例如可以看出此點。

在其他較佳實施方式中，至少該等框架結構RS(圖2)中之若干、較佳框架結構RS中之所有皆具有實質上為多邊形的基本形狀，特別是矩形，(亦或經倒圓之)矩形或正方形。

在其他較佳實施方式中，借助網板印刷法來施覆120密封材料DM。藉此能夠例如以述及的框架結構RS特別高效地將密封材料DM施覆至第二晶圓220(圖2)上。

在其他較佳實施方式中，將玻璃焊料用作密封材料DM。較佳可將玻璃焊料用於高效地建立與相應晶圓210、220的相關表面210a、220a的特別是材料接合的密封式連接。同時，充當密封材料DM的玻璃焊料能夠定義內腔I(圖6A)之淨高度，其確保功能元件FE之SAW結構及/或其他結構與第二晶圓220或其面向第一晶圓210的第一表面220a間隔足夠的距離，從而確保功能元件FE之SAW結構及/或其他結構在經較佳氣密密封之狀態下的正常功能。

在其他較佳實施方式中，另見圖7B中之流程圖，該方法還包括：對第二晶圓220(圖2)實施熱處理125，在該第二晶圓上施覆有形式為數個框架結構RS、RS1、RS2、...的密封材料DM，其中該熱處理特別是具有可預定之溫度曲線。在其他較佳實施方式中，可在該施覆步驟120(圖7A)後及/或在該安置步驟130前實施熱處理125。在其他較佳實施方式中，熱處理125可引起所謂之「預玻璃化」，其中密封材料DM(特別是玻璃焊料)之粒子例如相互熔合，並且較佳構成均勻、可流動且較佳至少實質上無氣泡的材料。在其他較佳實施方式中，例如可使用馬弗爐來實施熱處理125或至少熱處理125之一部分。

在其他較佳實施方式中，該實施熱處理125(圖7B)包括：在第一時間期間將第二晶圓220加熱125a至可預定之第一溫度，其中該第一時間特別是介於20分鐘與120分鐘之間，較佳為60分鐘，其中該第一溫度特別是介於420與690攝氏度之間，較佳介於520與600攝氏度之間，進一步較佳地特別是為約560攝氏度。

在其他較佳實施方式中，該實施熱處理125包括：在第二時間(其較佳緊隨該第一時間，參閱加熱階段125a)內保持125b可預定之第二溫度，其中該可預定之第二溫度特別是至少約等於該第一溫度，其中該第二時間特別是介於10分鐘與90分鐘之間，進一步地特別是介於約20分鐘與約60分鐘之間，進一步較佳地特別是為約40分鐘。

在其他較佳實施方式中，該實施熱處理125包括：在第三時間(其較佳緊隨該第二時間，參閱保持階段125b)期間冷卻125c至特別是室溫，其中該第三時間特別是介於6小時與24小時之間，進一步地特別是介於12小時與20小時之間，進一步較佳地介於15小時與18小時之間。

在其他較佳實施方式中，如圖7B所示，該方法還包括：參閱圖4B，將材料自第二晶圓220之第一表面220a移除126，直至達到可預定之第一深度T1，其較佳小於第二晶圓220之厚度D2之80百分比，特別是小於第二晶圓220之厚度D2之60百分比。由此產生在圖4B中示意性示出的例如位於相鄰之框架結構RS之間的溝槽TR，其簡化隨後的單體化操作，參閱圖6C、6D。

在其他較佳實施方式中，在該實施熱處理125後實施移除126(圖7B)。

在其他較佳實施方式中，參閱圖4B，在彼此相鄰之框架結構RS之間進行材料移除126。

在其他較佳實施方式中，材料移除126包括實施一或數個鋸切，例如沿在圖4A中以未標號的虛線表示的鋸切線(即特別是亦沿數個例如在第二晶圓220之平面內相互正交的座標方向)進行。例如，在其他較佳實施方式中，根據圖4B之溝槽TR係可藉由各一在彼此相鄰之框架結構之間的鋸切製造。其他較佳實施方式採用在彼此相鄰之框架結構之間的數個、例如兩個鋸切，下文將結合圖9A、圖9B、圖9C對此進行描述。

在其他較佳實施方式中，該第一深度T1(圖4B)介於20 µm與150 µm之間，特別是介於20 µm與100 µm之間。

據此，該第二晶圓之厚度D2例如可介於200 µm與400 µm之間。

在其他較佳實施方式中，該第一晶圓210之厚度D1(圖5)例如可介於200 µm與400 µm之間。

在其他較佳實施方式中，在特別是為鋸切的移除126(圖7B)後，以及特別是在安置130或接合140前，實施對第二晶圓200的清潔步驟。在其他較佳實施方式中，該清潔例如可包括將鋸末吸除，以及/或者諸如擦拭的機械清潔。在其他較佳實施方式中，該清潔例如亦可整合在步驟126中。

在其他較佳實施方式中，該接合140(圖7A)包括：在可預定之壓力下及/或在可預定之溫度下將第一晶圓210(圖5)與第二晶圓220(圖4B)壓緊，其中該可預定之壓力介於約200 Pa(帕斯卡)與約12000 Pa之間，特別是介於500 Pa與6000 Pa之間，其中該可預定之溫度特別是介於300與700攝氏度之間。藉此，特別是有利地在組件210a、RS、220a之間產生(較佳氣密)密封的材料接合式連接。

在其他較佳實施方式中，以5秒至10小時、特別是10秒至5小時、特別是1分鐘至1小時的時間實施該壓緊操作。

在其他較佳實施方式中，如圖7C所示，該方法還包括：特別是藉由磨削及/或銑削，將材料自第二晶圓220之第二表面220b(圖6A)移除150，其中特別是該移除150係以使得第二晶圓之數個區域相互單體化的方式實施。為此，圖6B示意性示出將第二晶圓220劃分成兩個如圖6B所示之水平區域220'(以陰影線表示)、220''，其中例如在移除步驟150(圖7C)中藉由磨削及/或銑削將以陰影線表示的區域220'移除。較佳可如此選擇以陰影線表示之待移除區域220'之在圖6B中的豎向厚度，使得以陰影線表示之待移除區域220'與預先在步驟126中製造之溝槽TR(英語：「trench」)接觸或相交，從而定義第二晶圓220之各區域B1、B2、B3或將其相互分離，另見圖6C中之元件符號TR'。在移除150後，此等區域B1、B2、B3特別是僅透過框架結構RS保持在第一晶圓210或其表面210a上。如前所述，在如圖6C所示之狀態下，能夠在晶圓級上對佈局200進行簡單的操作，因為第一晶圓210好似構成針對經步驟150單體化之區域B1、B2、B3的「支架」。

在其他較佳實施方式中，如圖7C所示，該方法還包括：特別是在晶圓級上對單個或者數個功能元件進行檢查160，特別是進行較佳電性的定性。該電性定性例如可以包括對例如同樣設於第一晶圓210之第一平面210a(圖1)上的電觸點(在圖1中未繪示，細節參閱圖8)的電接觸，以及在此等觸點上實施電性量測。藉此例如能夠確定：在如圖6C所示之狀態下已特別是氣密密封之各功能元件是否正確地電性工作。在此，例如與已完全單體化之功能元件之電性定性相比，在晶圓級上，即對單塊式晶圓結構200的操作非常有利。

在其他較佳實施方式中，如圖7C所示，該方法還包括：特別是藉由鋸切，例如沿在圖6D中示意性示出之線L1、L2，將該等功能元件中之數個單體化170。較佳地，亦可在晶圓結構200之至少大致平行於圖6D之繪圖平面的其他平面中實施更多鋸切，從而將功能元件單體化。

圖6E為如此獲得之經單體化之功能元件FE1、FE2、FE3的例示性側視圖。

在其他較佳實施方式中，如圖7C所示，該方法還包括：對至少一經單體化之功能元件FE1、FE2、FE3作進一步處理180，特別是將該至少一經單體化之功能元件FE1、FE2、FE3裝入目標系統(未繪示)，例如焊接及/或黏合至諸如a)機械軸體，b)載體上。在該處例如可將經密封之功能元件FE1用於測定量(例如軸體之扭力或其他變形)，其將經軸體傳遞之轉矩定性。

在其他較佳實施方式中，該第一晶圓210(圖1)及/或該第二晶圓220(圖2)為石英晶圓。在其他較佳實施方式中，該第一晶圓210及/或該第二晶圓220具有下列材料中之至少一者：鈮酸鋰(LiNbO ₃)及/或鉭酸鋰(LiTaO ₃)。

其他較佳實施方式涉及晶圓結構200(圖6A)，其具有第一晶圓210及第二晶圓220，該第一晶圓具有複數個功能元件FE，該晶圓結構係藉由根據該等實施方式之方法獲得。

其他較佳實施方式涉及經密封之功能元件FE1(圖6E)，其藉由根據該等實施方式之方法獲得。

參閱圖6E，其他較佳實施方式涉及經較佳氣密密封之功能元件FE1，其具有第一基板S1(例如根據圖1之第一晶圓210之分區)，功能元件FE係設於該第一基板上，並且具有至少一第二基板S2(例如根據圖2之第二晶圓220之分區)，以及至少一將功能元件FE包圍的框架結構RS(圖6E)，其中第一基板S1係藉由框架結構RS與第二基板S2連接、特別是材料接合式連接，其中在第一基板S1與第二基板S2與框架結構RS之間定義一特別是氣密密封之內腔I。在製造過程之一部分期間，以及在裝入目標系統時，以及在之後應用於目標系統中時，功能元件FE已在內腔I中被保護，故不受環境因素影響。

其他較佳實施方式涉及根據該等實施方式之至少一經密封之功能元件FE1(圖6E)之用途，用於測定將轉矩定性之量。

圖8為根據其他較佳實施方式之經密封之功能元件FE1'的示意性透視圖。可以看出第一基板S1(例如第一晶圓210之一部分，圖1)，第二基板S2(例如第二晶圓220之一部分，圖1)，其在此好似構成針對設於第一晶圓210之第一表面210a上之功能元件FE'的「保護蓋」，以及框架結構RS，其(與基板S1、S2一起)定義經密封之內腔I。可選地，在第一晶圓210之第一表面210a上較佳亦設有一或數個電觸點K1、K2，例如用於功能元件FE'之電接觸。電觸點K1、K2例如可藉由習知之製造工藝產生，故對於提供步驟100(圖7A)而言，該等電觸點例如已存在。

在其他較佳實施方式中，在材料移除步驟126(圖7B)中，可如此將材料自第二晶圓220之第一表面220a(圖4B)移除，使得視情況而定設於第一晶圓210或其第一表面210a上之觸點K1、K2不因安置130(圖7A)操作而被第二晶圓220之材料遮蓋，確切言之，溝槽TR(圖6B)例如與觸點K1、K2(圖8)相對。在此情形下，例如能夠透過移除150(圖7C)將觸點K1、K2曝露出來。

圖9A為根據其他較佳實施方式之第二晶圓2200的示意性側視圖。類似於根據圖4B之第二晶圓220，圖9A中之第二晶圓2200亦具有框架結構，在此例示性地示出此等框架結構中之兩個彼此相鄰的框架結構RSa、RSb。與根據圖4B之配置220的區別在於，在圖9A之該等彼此相鄰之框架結構RSa、RSb之間設有兩個溝槽TRa、TRb，其例如可再度藉由特別是相互平行之鋸切製造。

圖9B示出安置至第一晶圓2100上並與其接合後的圖9A中之第二晶圓2200，該第一晶圓具有類似於根據圖5之第一晶圓210的配置，其中在圖9B中例示性示出第一晶圓2100之兩個功能元件FE''a、FE''b。第一晶圓2100之功能元件FE''a、FE''b例如分別具有一類似於根據圖8之配置FE'的電接觸裝置，其中在圖9B中僅繪示出功能元件FE''a之第二觸點K2'以及功能元件FE''b之與其相鄰的第一觸點K1'。這同樣適用於功能元件FE''a、FE''b之為清楚起見未在圖9B中示出的、視情況而定設有的其他電觸點。

在此，透過該二溝槽TRa、TRb確保：在特別是藉由磨削及/或銑削將材料自第二晶圓2200之第二表面2200b移除(參閱根據圖7C之步驟150)後，將第二晶圓2200之區域2202曝露出來，故接觸區域KB中之電觸點K1'、K2'係可自外部(在圖9B中自上方)觸及，藉此例如實現對功能元件FE''a、FE''b之電性定性或檢查160(圖7C)，參閱圖9C中之箭頭EC。在此，上述操作可有利地在晶圓級進行，因為功能元件FE''a、FE''b未經單體化，而是仍然透過第一晶圓2100相連，參閱圖9C。隨後(例如在晶圓級上之可選檢驗EC後)例如藉由沿圖9C中之線L1'的鋸切進行單體化170( 圖7C)，最終得到數個經單體化之功能元件。

圖9D為根據其他較佳實施方式之功能元件的示意性俯視圖。可以看出在框架結構RS之右側及左側設於第一晶圓2100之表面上的可自由觸及之觸點K1'、K2'，以及位於經氣密密封之內腔I中的未詳細標示的SAW結構。

圖10為根據其他較佳實施方式之晶圓結構2000之一部分的示意性俯視圖。晶圓結構2000具有大量未單獨標號的經氣密密封之功能元件。在如圖10所示之狀態下，每個功能元件之電觸點K1、K2(圖8)已曝露出來，故尚且能夠有利地在晶圓級上對各功能元件、較佳所有功能元件進行電性定性及/或檢查，藉此簡化操作。在檢查後，可將該等功能元件單體化(例如參閱圖7C中之步驟170)，此舉例如可藉由沿在圖10中示意性示出之鋸切線L1''、L2(豎直)以及L1''' 、L2(水平，僅例示性地示出兩條線)的鋸切進行。

類似於圖3，圖11為根據其他較佳實施方式的第一晶圓與第二晶圓的假想交疊佈局的功能元件FE'1、FE'2的示意性俯視圖。如圖所示，兩個相鄰之功能元件FE'1、FE'2在此被由密封材料DM構成之共同的框架結構RS1包圍。藉此便能將該二功能元件FE'1、FE'2在經較佳氣密密封之內腔I中共同地設置在第一與第二晶圓之對應區域之間(且隨後視情況而定將其單體化)。為清楚起見，在圖11中未示出電觸點，但其可在其他較佳實施方式中例如類似於圖8或圖9D實施。

100:提供第一晶圓 110:提供第二晶圓 120:施覆框架結構 125:實施熱處理 125a:加熱 125b:保持溫度 125c:冷卻 126,150:材料移除 130:安置 140:接合 160:檢查、電性定性 170:單體化 180:進一步處理 200,2000:晶圓結構 210,2100:第一晶圓 210a:第一晶圓之第一表面 220,2200:第二晶圓 220',220'':第二晶圓之區域 220a:第二晶圓之第一表面 220b,2200b:第二晶圓之第二表面 B1,B2,B3:區域 d1:相鄰之框架結構之第一距離 d2:相鄰之功能元件之第二距離 d3:相鄰之框架結構之第三距離 d4:相鄰之功能元件之第四距離 D1:第一晶圓之厚度 D2:第二晶圓之厚度 DM:密封材料 FE,FE1,FE2,FE3,FE9,FE'1,FE'2,FE''a,FE''b:功能元件 H1:框架結構之高度 I:內腔 K1,K2,K1',K2':電觸點 KB:接觸區域 L1,L1', L1'',L1''',L2:線 RS,RS1,RS2,RS9,RSa,RSb:框架結構 S1,S2:基板 T1:第一深度 TR,TRa,TRb:溝槽 x1:第一座標軸 x2:第二座標軸

其中： 圖1為根據較佳實施方式之第一晶圓的示意性俯視圖， 圖2為根據其他較佳實施方式之第二晶圓的示意性俯視圖， 圖3為根據其他較佳實施方式的如圖1所示之第一晶圓與如圖2所示之第二晶圓的假想交疊佈局的示意性俯視圖， 圖4A為根據其他較佳實施方式之第二晶圓的示意性俯視圖， 圖4B為根據其他較佳實施方式之第二晶圓的示意性側視圖， 圖5為根據其他較佳實施方式之第一晶圓的示意性側視圖， 圖6A至圖6D分別為根據其他較佳實施方式之晶圓結構的側視圖， 圖6E示出根據其他較佳實施方式之經單體化的功能元件， 圖7A為根據較佳實施方式之方法的示意性簡化流程圖， 圖7B為根據其他較佳實施方式之方法的示意性簡化流程圖， 圖7C為根據其他較佳實施方式之方法的示意性簡化流程圖， 圖8為根據其他較佳實施方式之經密封之功能元件的示意性透視圖， 圖9A至圖9C分別為根據其他較佳實施方式的側視圖， 圖9D為根據其他較佳實施方式之功能元件的示意性俯視圖， 圖10為根據其他較佳實施方式之晶圓結構的示意性俯視圖， 圖11為根據其他較佳實施方式的第一晶圓與第二晶圓的假想交疊佈局的示意性俯視圖。

210:第一晶圓

220:第二晶圓

220a:第二晶圓之第一表面

DM:密封材料

FE1,FE2,FE9:功能元件

RS1,RS2,RS9:框架結構

Claims (31)

1. 一種製造複數個特別是氣密密封之功能元件的方法，具有下列步驟：提供具有複數個功能元件之第一晶圓，提供第二晶圓，將形式為數個框架結構的密封材料施覆至該第二晶圓之第一表面上，將該第二晶圓安置至該第一晶圓上或將該第一晶圓安置至該第二晶圓上，將該第一晶圓與該第二晶圓接合，其中該方法還包括：在該安置前，在彼此相鄰之框架結構之間將材料自該第二晶圓之該第一表面移除，直至達到可預定之第一深度，該深度小於該第二晶圓之厚度之80百分比。
2. 如請求項1之方法，其中，該等功能元件中之若干、較佳所有皆為表面波(SAW)功能元件，其中該等功能元件特別是設於該第一晶圓之第一表面上。
3. 如請求項1或2之方法，其中在該安置後，至少一框架結構將該等複數個功能元件中之至少一功能元件包圍。
4. 如請求項1至3中任一項之方法，其中在該安置後，數個框架結構分別至少將可預定之第一數目之功能元件包圍。
5. 如請求項1至4中任一項之方法，其中在該安置後，數個框架結構分別將正好為可預設之第二數目的功能元件包圍，其中該第二數目特別是小於等於四，其中該第二數目特別是正好為一。
6. 如請求項5之方法，其中該等數個框架結構中之超過50百分比分別正好將該第二數目之功能元件包圍，其中，該等數個框架結構中之特別是超過90百分比分別正好將該第二數目之功能元件包圍。
7. 如請求項1至6中任一項之方法，其中至少該等框架結構中之若干、較佳框架結構中之所有皆具有介於1.0 微米(µm)與30 µm之間、特別是介於2.5 µm與20 µm之間、進一步特別是介於5 µm與15 µm之間、較佳特別是約為10 µm的高度。
8. 如請求項1至7中任一項之方法，其中形式為該等數個框架結構的該密封材料之施覆包括：以具有數列及數行之矩陣狀佈局施覆該等數個框架結構。
9. 如請求項1至8中任一項之方法，其中形式為該等數個框架結構的該密封材料之施覆包括：該等數個框架結構係經施覆以使得至少該等相鄰之框架結構在該第二晶圓之該第一表面上的、特別是沿第一座標軸視之的第一距離等於該等相鄰之功能元件在該第一晶圓上的對應的第二距離，其中形式為該等數個框架結構的密封材料之施覆特別是包括：該等數個框架結構係經施覆以使得該等相鄰之框架結構在該第二晶圓之該第一表面上的、特別是沿第一座標軸視之的第一距離等於該等相鄰之功能元件在該第一晶圓上的對應的第二距離，且相鄰之框架結構在第二晶圓之該第一表面上的、特別是沿垂直於該第一座標軸之第二座標軸視之的第三距離等於相鄰之功能元件在該第一晶圓上的對應的第四距離。
10. 如請求項1至9中任一項之方法，其中至少該等框架結構中之若干、較佳框架結構中之所有皆具有實質上為多邊形之基本形狀，特別是矩形或正方形。
11. 如請求項1至10中任一項之方法，其中該密封材料之施覆係藉由網板印刷法進行。
12. 如請求項1至11中任一項之方法，其中玻璃焊料係用作該密封材料。
13. 如請求項1至12中任一項之方法，其中該方法還包括：對該第二晶圓實施熱處理，在該第二晶圓上施覆有形式為數個框架結構的密封材料，其中該熱處理特別是具有可預定之溫度曲線。
14. 如請求項13之方法，其中該實施熱處理包括：在第一時間期間將該第二晶圓加熱至可預定之第一溫度，其中該第一時間特別是介於20分鐘與120分鐘之間，較佳為60分鐘，其中該第一溫度特別是介於420與690攝氏度之間，較佳介於520與600攝氏度之間，進一步較佳地特別是為約560攝氏度。
15. 如請求項14之方法，其中該實施熱處理包括：在第二時間內保持可預定之第二溫度，其中該可預定之第二溫度特別是至少約等於該第一溫度，其中該第二時間特別是介於10分鐘與90分鐘之間，進一步地特別是介於約20分鐘與約60分鐘之間，進一步較佳地特別是為約40分鐘。
16. 如請求項14或15之方法，其中該實施熱處理包括：在第三時間期間冷卻至特別是室溫，其中該第三時間特別是介於6小時與24小時之間，進一步地特別是介於12小時與20小時之間，進一步較佳地介於15小時與18小時之間。
17. 如請求項1至16中任一項之方法，其中在該移除期間及/或在該移除後，實施對該第二晶圓之清潔。
18. 如請求項1至17中任一項之方法，其中在實施一或多次熱處理後實施該移除。
19. 如請求項1至18中任一項之方法，其中該預定之第一深度小於該第二晶圓之厚度之60百分比。
20. 如請求項1至19中任一項之方法，其中該移除材料包括實施鋸切。
21. 如請求項1至20中任一項之方法，其中該第一深度介於20 µm與150 µm之間，特別是介於20 µm與100 µm之間。
22. 如請求項1至21中任一項之方法，其中該接合包括：在可預定之壓力下及/或在可預定之溫度下將該第一晶圓與該第二晶圓壓緊，其中該可預定之壓力介於約200帕斯卡(Pa)與約12000 Pa之間，特別是介於500 Pa與6000 Pa之間，其中該可預定之溫度特別是介於300與700攝氏度之間。
23. 如請求項22之方法，其中以5秒至10小時、特別是10秒至5小時的時間實施該壓緊。
24. 如請求項1至23中任一項之方法，還包括：特別是藉由磨削及/或銑削，將材料自該第二晶圓之第二表面移除，其中特別是該移除係以使得第二晶圓之數個區域相互單體化的方式實施。
25. 如請求項1至24中任一項之方法，還包括：特別是在晶圓級上對單個或者數個功能元件進行檢查，特別是較佳為電性的定性。
26. 如請求項1至25中任一項之方法，還包括：特別是藉由鋸切將該等功能元件中之數個單體化。
27. 如請求項26之方法，還包括：對至少一經單體化之功能元件作進一步處理，特別是將該至少一經單體化之功能元件裝入目標系統。
28. 如請求項1至27中任一項之方法，其中該第一晶圓及/或該第二晶圓為石英晶圓，或具有下列材料中之至少一者：鈮酸鋰、鉭酸鋰。
29. 一種晶圓結構，包含一具有複數個功能元件之第一晶圓以及一第二晶圓，該等係藉由如請求項1至28中任一項之方法獲得。
30. 一種經密封之功能元件，其藉由如請求項1至28中任一項之方法獲得。
31. 一種如請求項30之至少一經密封之功能元件的用途，其係用於測定將轉矩定性的量。

Images