TWI690479B - 用於避免雷射再密封構造突出晶圓表面外的構造與程序 - Google Patents

用於避免雷射再密封構造突出晶圓表面外的構造與程序 Download PDF

Info

Publication number
TWI690479B
TWI690479B TW105134279A TW105134279A TWI690479B TW I690479 B TWI690479 B TW I690479B TW 105134279 A TW105134279 A TW 105134279A TW 105134279 A TW105134279 A TW 105134279A TW I690479 B TWI690479 B TW I690479B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
substrate
cover
cavity
processing step
area
Prior art date
Application number
TW105134279A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201726538A (zh
Inventor
法蘭克 萊賢巴哈
猶根 蘭穆斯
顏斯 福雷
尤莉亞 雅木托
Original Assignee
德商羅伯特博斯奇股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 德商羅伯特博斯奇股份有限公司 filed Critical 德商羅伯特博斯奇股份有限公司
Publication of TW201726538A publication Critical patent/TW201726538A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI690479B publication Critical patent/TWI690479B/zh

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B7/00—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
    • B81B7/0032—Packages or encapsulation
    • B81B7/0045—Packages or encapsulation for reducing stress inside of the package structure
    • B81B7/0048—Packages or encapsulation for reducing stress inside of the package structure between the MEMS die and the substrate
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00015—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems
    • B81C1/00261—Processes for packaging MEMS devices
    • B81C1/00277—Processes for packaging MEMS devices for maintaining a controlled atmosphere inside of the cavity containing the MEMS
    • B81C1/00285—Processes for packaging MEMS devices for maintaining a controlled atmosphere inside of the cavity containing the MEMS using materials for controlling the level of pressure, contaminants or moisture inside of the package, e.g. getters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B7/00—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
    • B81B7/02—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems containing distinct electrical or optical devices of particular relevance for their function, e.g. microelectro-mechanical systems [MEMS]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B7/00—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
    • B81B7/0032—Packages or encapsulation
    • B81B7/0035—Packages or encapsulation for maintaining a controlled atmosphere inside of the chamber containing the MEMS
    • B81B7/0038—Packages or encapsulation for maintaining a controlled atmosphere inside of the chamber containing the MEMS using materials for controlling the level of pressure, contaminants or moisture inside of the package, e.g. getters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B7/00—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
    • B81B7/0032—Packages or encapsulation
    • B81B7/0058—Packages or encapsulation for protecting against damages due to external chemical or mechanical influences, e.g. shocks or vibrations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00015—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems
    • B81C1/00261—Processes for packaging MEMS devices
    • B81C1/00277—Processes for packaging MEMS devices for maintaining a controlled atmosphere inside of the cavity containing the MEMS
    • B81C1/00293—Processes for packaging MEMS devices for maintaining a controlled atmosphere inside of the cavity containing the MEMS maintaining a controlled atmosphere with processes not provided for in B81C1/00285
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00015—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems
    • B81C1/00261—Processes for packaging MEMS devices
    • B81C1/00325—Processes for packaging MEMS devices for reducing stress inside of the package structure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00642—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for improving the physical properties of a device
    • B81C1/0065—Mechanical properties
    • B81C1/00682—Treatments for improving mechanical properties, not provided for in B81C1/00658 - B81C1/0065
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/02—Sensors
    • B81B2201/0228—Inertial sensors
    • B81B2201/0235—Accelerometers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/02—Sensors
    • B81B2201/0228—Inertial sensors
    • B81B2201/0242—Gyroscopes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C2201/00—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems
    • B81C2201/01—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems in or on a substrate
    • B81C2201/0101—Shaping material; Structuring the bulk substrate or layers on the substrate; Film patterning
    • B81C2201/0128—Processes for removing material
    • B81C2201/013—Etching
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C2203/00—Forming microstructural systems
    • B81C2203/01—Packaging MEMS
    • B81C2203/0145—Hermetically sealing an opening in the lid

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Micromachines (AREA)

Abstract

一種製造微機械元件的方法，該微機械元件具有基板及與該基板連接且與該基板包圍第一空穴的罩蓋，其中在該第一空穴中存在第一壓力且包絡具有第一化學組成的第一氣體混合物，其中- 在第一處理步驟中，在該基板中或該罩蓋中構建將該第一空穴與該微機械元件之周圍環境連接在一起的第一入口，其中- 在第二處理步驟中，調節該第一空穴中的該第一壓力及/或該第一化學組成，其中- 在第三處理步驟中，透過用雷射將能量或熱量輸入該基板或該罩蓋之吸收部分來將該入口封閉，其中- 在第四處理步驟中，在該基板或該罩蓋之背離該第一空穴的表面內，在該入口之區域內構建凹槽，以便容置該基板或該罩蓋之在該第三處理步驟中轉化為液態聚集態的材料區域。

Description

用於避免雷射再密封構造突出晶圓表面外的構造與程序
本發明係有關於一種如申請專利範圍第1項之前言所述的方法。
此種方法由WO 2015/120939 A1已知。若期望在微機械元件的空穴中獲得某種內壓或者需要在空穴中包絡具有某種化學組成的氣體混合物，則通常在微機械元件的封裝過程中或者在基板晶圓與罩蓋晶圓的接合過程中調節該內壓或該化學組成。實施封裝時，例如將罩蓋與基板連接在一起，使得罩蓋與基板共同地將空穴包圍。透過調節在封裝過程中存在於周圍環境中之氣體混合物的氣氛或壓力以及/或者化學組成，便能調節空穴中的某種內壓及/或某種化學組成。
用WO 2015/120939 A1所揭露的方法能夠針對性地調節微機械元件之空穴中的內壓。用該方法特別是能夠製造一種具有第一空穴的微機械元件，其中在第一空穴中可調節第一壓力及第一化學組成，其在封裝時間點上不同於第二壓力及第二化學組成。
採用WO 2015/120939 A1所提出之針對性地調節微機械元件之空穴中的內壓的方法時，係在罩蓋中或罩蓋晶圓中或者在基板中或感測器晶圓中製成一通向空穴的較窄之進入通道。隨後，經由進入通道將期望氣體及期望內壓注入空穴。最後，藉由雷射來局部加熱圍繞進入通道的區域，基板材料局部液化並在凝固後將進入通道氣密封閉。
本發明之目的在於，以較先前技術簡單且廉價的方式提供一種製造較先前技術機械堅固且使用壽命更長之微機械元件的方法。本發明之另一目的在於提供一種較先前技術更為緊密、機械堅固且使用壽命更長的微機械元件。根據本發明，此點特別適用於具有(第一)空穴的微機械元件。採用本發明之方法及本發明之微機械元件後，還能實現一種微機械元件，其中在第一空穴中可調節第一壓力及第一化學組成，在第二空穴中可調節第一壓力及第二化學組成。例如設有此種製造微機械元件的方法，針對該等微機械元件較佳地，在第一空穴中包絡第一壓力，在第二空穴中包絡第二壓力，其中該第一壓力不同於該第二壓力。例如透過以下方式來實現此點：在微機械元件中整合用於進行轉速測量的第一感測器單元及用於進行加速度測量的第二感測器單元。
本發明用以達成上述目的之解決方案為，- 在第四處理步驟中，在該基板或該罩蓋之背離該第一空穴的表面內，在該基板或該罩蓋之用於容置在該第三處理步驟中轉化為液態聚集態之材料區域的入口的區域內，構建凹槽。
如此便能簡單且廉價地提供一種製造微機械元件的方法，用 來以相對該表面沈降至基板或罩蓋的方式製造凝固後的材料區域。與不構建凹槽的方法相比，本發明之方法的優點例如為：凝固後的材料區域突出於表面的幅度有所減小，從而減小了機械衝擊作用面。採用上述方案後，凝固後的材料區域以及/或者其與剩餘基板或剩餘罩蓋之界面以及/或者圍繞該界面的區域不易形成裂紋。換言之，採用本發明之方法後，凝固後的材料區域不易受損且不易(例如)在生產流程中發生意外接觸，因而難以造成裂紋。此外，在僅局部加熱基板材料且加熱後的材料在凝固及冷卻過程中皆相對其周圍環境發生收縮的情況下，採用本發明之方法後的問題同樣較少。此外，本發明之方法可能在封閉區域內造成極大的拉應力，此點同樣問題較少，因為透過凝固後的材料區域之沈降而將針對機械衝擊的作用面降至最小。因此，不大可能因具體應力及材料而自發形成裂紋。此外也不大可能在再加工過程中或者就地因微機械元件之熱負荷或機械負荷而形成裂紋，因為封閉之入口區域更好地受到了保護。特定言之，採用本發明之方法的危險較小，因為在材料區域凝固過程中，因再結晶動力而在熔化區之中央或者在凝固後的材料區域之中央，形成突出基板或罩蓋之表面外的尖端或尖端突出部。可透過使用該凹槽來有效降低此種尖端受損的機率以及有效抑制在該尖端之進一步生產流程中發生意外接觸。本發明的主要優點在於，該尖端位於罩蓋或基板之其餘(即除入口區域外)大體平直的表面下方。因此，本發明之方法能夠有效降低該尖端造成裂紋的機率。從而以簡單且廉價的方式提供一種製造較先前技術機械堅固且使用壽命更長之微機械元件的方法。
本發明中之“微機械元件”此一概念既包括微機械元件又 包括微電機械元件。
本發明較佳係用於製造具有一空穴的微機械元件以及用於具有一空穴的微機械元件。但本發明例如亦用於具有兩個或兩個以上(如三個、四個、五個、六個或六個以上)空穴的微機械元件。
較佳地，透過用雷射將能量或熱量輸入該基板或該罩蓋之吸收該能量或熱量的部分來封閉該入口。其中較佳地，在時間上先後地將能量或熱量輸入例如在同一晶圓上製成之多個微機械元件的基板或罩蓋之相應的吸收部分。替代地，亦可透過多個雷射束或雷射裝置來在時間上並行地將能量或熱量輸入多個微機械元件的基板或罩蓋之相應的吸收部分。
本發明之有利設計方案或改良方案參閱附屬項及結合附圖的相關描述。
根據一種較佳改良方案，該罩蓋與該基板包圍第二空穴，其中在該第二空穴中存在第二壓力且包絡具有第二化學組成的第二氣體混合物。
本發明亦有關於一種製造微機械元件的方法，該微機械元件具有基板及與該基板連接且與該基板包圍第一空穴及第二空穴的罩蓋，其中在該第一空穴中存在第一壓力且包絡具有第一化學組成的第一氣體混合物，其中在該第二空穴中存在第二壓力且包絡具有第二化學組成的第二氣體混合物，其中- 在第一處理步驟中，在該基板中或該罩蓋中構建將該第一空穴與該微機械元件之周圍環境連接在一起的第一入口，其中- 在第二處理步驟中，調節該第一空穴中的該第一壓力及/或該第一化 學組成，其中- 在第三處理步驟中，透過用雷射將能量或熱量輸入該基板或該罩蓋之吸收部分來將該入口封閉，其中- 在第四處理步驟中，在該基板或該罩蓋之背離該第一空穴的表面內，在該入口之區域內構建凹槽，以便容置該基板或該罩蓋之在該第三處理步驟中轉化為液態聚集態的材料區域。
根據一種較佳改良方案，如此地構建該凹槽，使得該凝固後的材料區域佈置在一大體沿該表面延伸的平面與該第一空穴之間。此舉之優點在於，該凝固後的材料區域完全不會突出於該表面，從而進一步減小了機械衝擊作用面。採用上述方案後，凝固後的材料區域以及/或者其與剩餘基板或剩餘罩蓋之界面以及/或者圍繞該界面的區域更不易形成裂紋。
根據一種較佳改良方案，如此地構建該凹槽，使得該凹槽在大體沿該表面延伸的平面上的投影的第一面積大於該基板或該罩蓋之凝固後的材料區域或吸收部分在該平面上的投影的第二面積。此舉之優點在於，若相對該表面而言，至少以採用不構建凹槽的方法時該材料區域之突出表面外的預計突出部之高度的幅度，將該凹槽平面地加深，則能防止凝固後的材料區域突出表面外。
根據一種較佳改良方案，如此地構建該凹槽，使得該凹槽在大體沿該表面延伸的平面上的投影的第一面積小於該基板或該罩蓋之凝固後的材料區域或吸收部分在該平面上的投影的第二面積。此舉之優點在於，該基板或該罩蓋之轉化為液態聚集態的量可有所減小，以便因輸入能量而產生的熔池更好地流走，而不會過多佔用表面面積來形成凹槽。
根據一種較佳改良方案，在一大體平行於該表面的平面內，以相對該進入通道或者相對該基板或該罩蓋之材料區域或吸收部分大體旋轉對稱的方式構建該凹槽。此舉特別有利於熔池流走。
根據一種較佳改良方案，各向異性地將該凹槽蝕刻至該表面。如此便能各向異性或者長形地(在該凹槽在大體垂直於表面的方向上具有大於平行於表面的方向上之延伸度的意義上，或者在該凹槽在大體垂直於表面的方向上具有小於平行於表面的方向上之延伸度的意義上)設置該凹槽。
根據一種較佳改良方案，在該第一處理步驟結束後實施該第四處理步驟。如此便能採用既有之進入通道來將凹槽置入表面。
根據一種較佳改良方案，- 在該第四處理步驟中，在該表面內，在該入口之區域內構建另一凹槽或者較佳多個其他凹槽，以便容置該基板或該罩蓋之在該第三處理步驟中轉化為液態聚集態的材料區域。
根據一種較佳改良方案，藉由硬遮罩來結構化該凹槽或該另一凹槽或該等多個其他凹槽。
本發明亦有關於一種微機械元件，其具有基板及與該基板連接且與該基板包圍第一空穴的罩蓋，其中在該第一空穴中存在第一壓力且包絡具有第一化學組成的第一氣體混合物，其中該基板或該罩蓋包括封閉的入口，其中該基板或該罩蓋包括佈置在該基板或該罩蓋之背離該第一空穴的表面內且佈置在該入口之區域內的凹槽，用於容置該基板或該罩蓋之在封閉該入口期間轉化為液態聚集態的材料區域。
根據一種較佳改良方案，該罩蓋與該基板包圍第二空穴，其中在該第二空穴中存在第二壓力且包絡具有第二化學組成的第二氣體混合物。
本發明亦有關於一種微機械元件，具有基板及與該基板連接且與該基板包圍第一空穴及第二空穴的罩蓋，其中在該第一空穴中存在第一壓力且包絡具有第一化學組成的第一氣體混合物，其中在該第二空穴中存在第二壓力且包絡具有第二化學組成的第二氣體混合物，其中該基板或該罩蓋包括封閉的入口，其中該基板或該罩蓋包括佈置在該基板或該罩蓋之背離該第一空穴的表面內且佈置在該入口之區域內的凹槽，用於容置該基板或該罩蓋之在封閉該入口期間轉化為液態聚集態的材料區域。如此便能提供一種緊密、機械堅固且廉價的具有調節之第一壓力及第二壓力的微機械元件。本發明之方法的前述優點亦適用於本發明之微機械元件。
根據一種較佳改良方案，該凹槽採用某種構建方案，使得該凝固後的材料區域佈置在一大體沿該表面延伸的平面與該第一空穴之間。如此便能提供針對機械衝擊特別堅固的微機械元件。
根據一種較佳改良方案，該第一壓力小於該第二壓力，其中在該第一空穴中佈置有用於進行轉速測量的第一感測器單元，在該第二空穴中佈置有用於進行加速度測量的第二感測器單元。如此便能提供一種針對轉速測量及加速度測量皆具機械穩定性的微機械元件，該微機械元件為該第一感測器單元及該第二感測器單元皆提供了最佳工作條件。
1‧‧‧微機械元件
3‧‧‧基板
5‧‧‧第一空穴
7‧‧‧罩蓋
9‧‧‧周圍環境
11‧‧‧入口，進入通道
13‧‧‧材料區域
15‧‧‧橫向區域
17‧‧‧凹槽
19‧‧‧表面，晶圓表面，矽表面
21‧‧‧吸收部分
101‧‧‧第一處理步驟
102‧‧‧第二處理步驟
103‧‧‧第三處理步驟
104‧‧‧第四處理步驟
圖1為本發明之示例性實施方式中之具有曝露之入口的微機械元件的示意圖；圖2為圖1中之微機械元件具有封閉之入口時的示意圖；圖3為本發明之示例性實施方式中之製造微機械元件的方法的示意圖；圖4為本發明之另一示例性實施方式中之微機械元件的基板或罩蓋之材料區域的示意圖；圖5為本發明之第三示例性實施方式中之微機械元件在本發明之方法的不同時間點上的示意圖；圖6為本發明之第四示例性實施方式中之微機械元件在本發明之方法的不同時間點上的示意圖；圖7為本發明之第五示例性實施方式中之微機械元件在本發明之方法的不同時間點上的示意圖。
不同附圖中相同的部件總是用同一元件符號表示，因而通常僅命名或提及一次。
圖1及2為本發明之示例性實施方式中之微機械元件1的示意圖，該微機械元件在圖1中具有曝露之入口11，在圖2中具有封閉之入口11。微機械元件1包括基板3及罩蓋7。基板3與罩蓋7較佳氣密地相連且共同地包圍第一空穴5。微機械元件1例如採用某種構建方案，使得基板3與罩蓋7還共同地包圍第二空穴。但圖1及圖2中未將第二空穴繪出。
例如在第一空穴5中，特別是在採用圖2所示封閉之入口11的情況下，存在第一壓力。該第一空穴5中還包絡具有第一化學組成的 第一氣體混合物。該第二空穴中例如還存在第二壓力，在該第二空穴中包絡具有第二化學組成的第二氣體混合物。入口11佈置在基板3或罩蓋7中。在該實施例中，入口11示例性地佈置在罩蓋7中。但在本發明之替代方案中，入口11亦可佈置在基板3中。
舉例而言，第一空穴5中的第一壓力小於第二空穴中的第二壓力。例如在第一空穴5中佈置有未繪示於圖1及圖2中之用於進行轉速測量的第一微機械感測器單元，在第二空穴中佈置有未繪示於圖1及圖2中之用於進行加速度測量的第二微機械感測器單元。
圖3為本發明之示例性實施方式中之製造微機械元件1的方法的示意圖。其中- 在第一處理步驟101中，在基板3或罩蓋7中構建將第一空穴5與微機械元件1之周圍環境9連接在一起的特別是較窄之入口11。圖1示例性地示出第一處理步驟101完畢後的微機械元件1。此外還- 在第二處理步驟102中，調節第一空穴5中的第一壓力及/或第一化學組成或者經由該進入通道將期望氣體及期望內壓注入第一空穴5。例如還- 在第三處理步驟103中，透過用雷射將能量或熱量輸入基板3或罩蓋7之吸收部分21來將入口11封閉。例如替代地，- 在該第三處理步驟103中，較佳透過雷射來僅局部加熱圍繞該進入通道的區域並將該進入通道氣密封閉。該方案之優點在於，本發明之方法可採用不同於雷射的能源來封閉入口11。圖2示例性地示出第三處理步驟103完畢後的微機械元件1。
在實施第三處理步驟103前，在微機械元件1之表面19上 之在圖2中示例性示出的橫向區域15內，以及在該微機械元件1之在該橫向區域15投影至表面15的深度中(即在沿入口11且朝向第一空穴5的深度中)，可能出現機械應力。此等機械應力，特別是局部機械應力，特別是會積累於罩蓋7之在第三處理步驟103中會轉化為液態聚集態且在該第三處理步驟103結束後會轉化為固態聚集態且將入口11封閉的材料區域13，與罩蓋7之在第三處理步驟103期間停留於固態聚集態的剩餘區域，間的界面附近。在圖2中，罩蓋7之將入口11封閉的材料區域13僅起示意性作用或者僅作示意性顯示，特別是僅示意性示出了該材料區域之橫向(特別是平行於表面19的)延伸度或形狀，以及特別是僅示意性示出了該材料區域之垂直於該橫向延伸度的(特別是垂直於表面19的)延伸度或配置方案。
如圖3示例性所示，附加地- 在第四處理步驟104中，在基板3或罩蓋7之背離第一空穴5的表面19內，在入口11之區域內構建凹槽17，以便容置或部分容置基板3或罩蓋7之在第三處理步驟103中轉化為液態聚集態的材料區域13或至少部分地轉化為液態聚集態的吸收部分21。如圖3示例性所示，第四處理步驟104例如在第一處理步驟101後且在第二處理步驟102前實施。作為替代方案，第四處理步驟104亦可在第一處理步驟101前或者在第二處理步驟102後實施。如此便能根據不同製造程序來簡單地對本發明之方法進行調整。
特別是在雷射再密封前或者在第一處理步驟101前，在進入通道或入口11之區域內，將若干構造或者該凹槽17或多個凹槽17置入表面19或矽表面，從而沈降封閉平面或材料區域13或者降低其深度，使得在熔池凝固過程中產生的突出部低於晶圓表面或表面19。
圖4為另一示例性實施方式中之基板3或罩蓋7之已經凝固的材料區域13的示意圖。凝固後的材料區域13或尖端突出於罩蓋7之表面19。圖5、圖6及圖7為第三、第四及第五示例性實施方式中之微機械元件1在本發明之方法的不同時間點上的示意圖。此處提出凹槽17的多個不同的構造，其中較佳各向異性地將該等構造蝕刻至表面19或矽表面。罩蓋7示例性地包括佈置在罩蓋7之背離第一空穴5的表面19內的凹槽17。在圖7所示實施例中，罩蓋7包括多個凹槽17。此外，該凹槽17或該等多個凹槽17佈置在入口11之用於容置罩蓋7之在封閉入口11期間會轉化為液態聚集態的材料區域13的區域內。在圖5、圖6及圖7所示所有實施例中，該凹槽17或該等多個凹槽17採用某種構建方案，使得凝固後的材料區域13佈置在一大體沿表面19延伸的平面與該第一空穴5之間。
圖5示出在實施本發明之方法的過程中在不同時間點上的微機械元件1，其中如此地構建凹槽17，使得凹槽17在大體沿表面19延伸的平面上的投影的第一面積大於基板3或罩蓋7之凝固後的材料區域13或吸收部分21在該平面上的投影的第二面積。作為補充或替代方案，例如為沈降該再密封突出部而較佳地採用大於熔化區域的平面區域。以便藉由各向異性蝕刻來蝕刻進入通道。其中蝕刻深度例如至少為預計突出部之高度。此外，例如如此地選擇該平面區域的大小，使得熔化區域在將所有公差考慮在內的情況下總是位於平面區域內。
此外，圖6示出在實施本發明之方法的過程中在不同時間點上的微機械元件1，其中如此地構建凹槽17，使得凹槽17在大體沿表面19延伸的平面上的投影的第一面積小於基板3或罩蓋7之凝固後的材料區域 13或吸收部分21在該平面上的投影的第二面積。
此外，圖7示出在實施本發明之方法的過程中在不同時間點上的微機械元件1，其中在大體平行於表面19的平面內，以相對進入通道11或者相對基板3或罩蓋7之材料區域13或吸收部分21大體旋轉對稱的方式構建凹槽17。特別是在圖7所示實施例中，各向異性地將該凹槽17或該等多個凹槽17蝕刻至表面19。
如圖6及圖7示例性所示，可透過一或多個蝕刻的單個構造來減小在雷射再密封過程中熔化之材料的量，使得熔池能夠流走且在凝固後不會突出於晶圓背面19。該等構造之伸入矽表面19的深度可根據蝕刻面積在熔化區域內的比例而受到調整。移除之材料愈多，所需的蝕刻深度愈小。但必須確保剩餘材料足以封閉進入通道11。
最後，根據較佳方案，以至少為預計突出部之高度的幅度，將一大於熔化區域的區域平面地加深，或者透過一或多個蝕刻至表面19的單個構造來減小在該熔化區域內熔化之材料的量，使得熔池能夠流走。在此情形下，該等構造之伸入矽表面19的深度可為數微米，直至突出於罩蓋7或基板3或矽之熔化深度。例如亦可將該凹槽17或者該等多個凹槽17或構造與用於應力釋放的構造相結合。
1‧‧‧微機械元件
3‧‧‧基板
5‧‧‧第一空穴
7‧‧‧罩蓋
9‧‧‧周圍環境
11‧‧‧入口

Claims (6)

  1. 一種製造微機械元件(1)的方法，該微機械元件具有基板(3)及與該基板(3)連接且與該基板(3)包圍第一空穴(5)的罩蓋(7)，其中在該第一空穴(5)中存在第一壓力且包含具有第一化學組成的第一氣體混合物，其中在第一處理步驟(101)中，在該基板(3)中或該罩蓋(7)中構建將該第一空穴(5)與該微機械元件(1)之周圍環境(9)連接在一起的入口(11)，其中在第二處理步驟(102)中，調節該第一空穴(5)中的該第一壓力及/或該第一化學組成這二種參數的至少一種參數；在第三處理步驟(103)中，透過用雷射將能量或熱量輸入該基板(3)或該罩蓋(7)之吸收部分(21)來將該入口(11)封閉，其中輸入能量或熱量使得該基板(3)或罩蓋(7)的一部分轉化成液態聚集態的材料區域；在第四處理步驟(104)中，在該基板(3)或該罩蓋(7)之背離該第一空穴(5)的表面(19)內，在該入口(11)之區域內構建凹槽(17)，以便容置該基板(3)或該罩蓋(7)之在該第三處理步驟(103)中轉化為液態聚集態的材料區域(13)，其中該罩蓋(7)與該基板(3)包圍第二空穴，其中在該第二空穴中存在第二壓力且包絡具有第二化學組成的第二氣體混合物。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該基板(3)或罩蓋(7)的轉化成液態聚集態的材料區域在該第三處理步驟後凝固形成一固化的材料區域， 且該凹槽(17)構建成，使得該凝固後的材料區域(13)佈置在一大體沿該表面(19)延伸的平面與該第一空穴(5)之間。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中該凹槽(17)構建成，使得在該第三處理步驟後該凹槽(19)在大體沿該表面(19)延伸的平面上的投影的第一面積大於該基板(3)或該罩蓋(7)之凝固後的材料區域(13)或吸收部分(21)在該平面上的投影的第二面積。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中該凹槽(17)構建成使得在該第三處理步驟後該凹槽(19)在大體沿該表面(19)延伸的平面上的投影的第一面積小於該基板(3)或該罩蓋(7)之凝固後的材料區域(13)或吸收部分(21)在該平面上的投影的第二面積。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中在一大體平行於該表面(19)的平面內，以相對該進入通道(11)或者相對該基板(3)或該罩蓋(7)之材料區域(13)或吸收部分(21)大體旋轉對稱的方式構建該凹槽(17)。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中各向異性地將該凹槽(17)蝕刻至該基板或該罩蓋的表面。
TW105134279A 2015-10-26 2016-10-24 用於避免雷射再密封構造突出晶圓表面外的構造與程序 TWI690479B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015220890.7 2015-10-26
DE102015220890.7A DE102015220890A1 (de) 2015-10-26 2015-10-26 Strukturen und Prozess zur Vermeidung eines Überstandes der Laser-reseal-Struktur über die Waferoberfläche

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201726538A TW201726538A (zh) 2017-08-01
TWI690479B true TWI690479B (zh) 2020-04-11

Family

ID=58490325

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW105134279A TWI690479B (zh) 2015-10-26 2016-10-24 用於避免雷射再密封構造突出晶圓表面外的構造與程序

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10000375B2 (zh)
CN (1) CN107032293A (zh)
DE (1) DE102015220890A1 (zh)
TW (1) TWI690479B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015220892A1 (de) * 2015-10-26 2017-04-27 Robert Bosch Gmbh Strukturen zur Reduzierung und Vermeidung von Spannungen an der Verschlussunterseite beim Laser-Reseal
DE102015224495A1 (de) * 2015-12-08 2017-06-08 Robert Bosch Gmbh Laserstrahlablenkung zur gezielten Energiedeposition
DE102017215531A1 (de) * 2017-09-05 2019-03-07 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Verschließen einer mikromechanischen Vorrichtung mittels Laser-Schmelzen und mikromechanische Vorrichtung mit einem Laser-Schmelz-Verschluss
DE102018222804B4 (de) 2018-12-21 2022-03-24 Robert Bosch Gmbh Mikromechanische Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer mikromechanischen Vorrichtung
JP7552177B2 (ja) 2020-09-15 2024-09-18 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー及び慣性計測ユニット
US20240019457A1 (en) * 2022-07-13 2024-01-18 Robert Bosch Gmbh Inertial measurement device with vent hole structure

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110114840A1 (en) * 2008-07-25 2011-05-19 Takao Yamazaki Encapsulating package, printed circuit board, electronic device and method for manufacturing encapsulating package
US20130074596A1 (en) * 2011-09-22 2013-03-28 Seiko Epson Corporation Electronic device, manufacturing method thereof, and electronic apparatus
US20140022718A1 (en) * 2009-02-19 2014-01-23 Nec Corporation Vacuum sealed package, printed circuit board having vacuum sealed package, electronic device, and method for manufacturing vacuum sealed package

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008040970A1 (de) * 2008-08-04 2010-02-11 Robert Bosch Gmbh Mikromechanische Vorrichtung mit Kavernen mit unterschiedlichem atmosphärischen Innendruck
DE102011103516B4 (de) * 2011-06-03 2015-01-22 Epcos Ag Verfahren zum Befüllen eines Hohlraums mit einer Atmosphäre
JP2013232626A (ja) * 2012-04-04 2013-11-14 Seiko Epson Corp 電子デバイス及びその製造方法、電子機器、並びに移動体
CN202749423U (zh) * 2012-07-16 2013-02-20 松下能源(无锡)有限公司 电池封口板、电池外壳、以及二次电池
DE102014202801B4 (de) 2014-02-17 2023-08-24 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Herstellen eines mikromechanischen Bauelements

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110114840A1 (en) * 2008-07-25 2011-05-19 Takao Yamazaki Encapsulating package, printed circuit board, electronic device and method for manufacturing encapsulating package
US20140022718A1 (en) * 2009-02-19 2014-01-23 Nec Corporation Vacuum sealed package, printed circuit board having vacuum sealed package, electronic device, and method for manufacturing vacuum sealed package
US20130074596A1 (en) * 2011-09-22 2013-03-28 Seiko Epson Corporation Electronic device, manufacturing method thereof, and electronic apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
US10000375B2 (en) 2018-06-19
TW201726538A (zh) 2017-08-01
CN107032293A (zh) 2017-08-11
US20170113920A1 (en) 2017-04-27
DE102015220890A1 (de) 2017-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI690479B (zh) 用於避免雷射再密封構造突出晶圓表面外的構造與程序
US20170113923A1 (en) Laser resealing with stress-reducing prestructuring
US10017375B2 (en) Structures for reducing and preventing stress and tensions during processing of silicon with the aid of melting by a laser
US9790084B2 (en) Micromechanical sensor device
TWI718231B (zh) 製造微機械裝置的方法
WO2015019589A1 (ja) 力学量センサ
JP5330697B2 (ja) 機能素子のパッケージ及びその製造方法
US20170158491A1 (en) Laser reseal having special diaphragm structure
US10207366B2 (en) Laser reseal including optimized intensity distribution
JP2011218462A (ja) Ｍｅｍｓ装置
US7598125B2 (en) Method for wafer level packaging and fabricating cap structures
TWI688542B (zh) 具有局部定界的雷射再封閉
US10730746B2 (en) Method for manufacturing a micromechanical inertial sensor
CN105523519A (zh) Mems器件及其形成方法
US10023460B2 (en) Structures for reducing and avoiding stresses on the seal bottom side during laser reseal
US9914640B2 (en) Targeted control of the absorption behavior during laser resealing
JP5446107B2 (ja) 素子ウェハおよび素子ウェハの製造方法
US20170158497A1 (en) Laser reseal including a protective structure
JP5727798B2 (ja) Ｍｅｍｓセンサ
TW201726543A (zh) 具不同罩蓋材料的雷射再密封法
TWI844601B (zh) 微機械裝置及用於製造微機械裝置的方法
US20180257932A1 (en) Manufacturing method for a micromechanical device including an oblique surface and corresponding micromechanical device
US20240083743A1 (en) Microelectromechanical systems package and method for manufacturing the same
US20170158492A1 (en) Laser reseal including stress compensation layer
JP2010044061A (ja) Ｍｅｍｓデバイスにおけるソー・デブリの低減