WO2021110440A1

WO2021110440A1 - Mikromechanisch-optisches bauteil und verfahren zur herstellung eines mikrome-chanisch-optischen bauteils

Info

Publication number: WO2021110440A1
Application number: PCT/EP2020/082898
Authority: WO
Inventors: Jochen Reinmuth; Daniel SOLGA; Stefan Pinter; Stefan Majoni
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2019-12-03
Filing date: 2020-11-20
Publication date: 2021-06-10
Also published as: DE102019218819A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein mikromechanisch-optisches Bauteil mit einem Glasdeckel (6), einem Abstandshalter (40) und einem Bauteilsubstrat (2), - wobei der Abstandshalter eine Ausnehmung aufweist, welche eine Kaverne (28) bildet, die von dem Glasdeckel und dem Bauteilsubstrat begrenzt ist, - wobei in der Kaverne ein optisches Halbleiterbauelement (1) angeordnet ist, welches an dem Bauteilsubstrat befestigt ist und dazu eingerichtet ist, optische Strahlung durch den Glasdeckel zu senden, - wobei der Abstandshalter und das Bauteilsubstrat mittels einer ersten stoffschlüssigen Verbindung (5) miteinander verbunden sind, - wobei der Glasdeckel und der Abstandshalter mittels einer zweiten stoffschlüssigen Verbindung (13) miteinander verbunden sind, - wobei an der ersten stoffschlüssigen Verbindung eine erste Absorptionsschicht (12) und an der zweiten stoffschlüssigen Verbindung eine zweite Absorptionsschicht (14) angeordnet ist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischoptischen Bauteils.

Description

Beschreibung

Titel

Mikromechanisch-optisches Bauteil und Verfahren zur Herstellung eines mikro- mechanisch-optischen Bauteils

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein mikromechanisch-optisches Bauteil in Form eines mik romechanisch verpackten optischen Halbleiterbauelements und ein zugehöriges Herstellungsverfahren.

Viele optisch aktive Bauelemente müssen in einer hermetischen Atmosphäre be trieben werden. Einige Laserdioden müssen beispielsweise in einer von Feuchte und organischen Bestandteilen freien Umgebung betrieben werden, um deren Lebensdauer nicht signifikant zu reduzieren. Aktive betriebene Mikrospiegel müssen zum Teil bei Unterdrück betrieben werden, um die Dämpfung durch das umgebende Gas zu vermeiden. Oder die optischen Bauteile müssen vor Ver schmutzung oder Partikelanlagerung geschützt werden.

Um das zu erreichen, können die optischen Bauteile einzeln in einem Gehäuse, das mit mindesten einem optischen Fenster versehen ist, verpackt werden. Oft werden dazu Metallgehäuse verwendet, die einerseits Keramikdurchführungen besitzen, um elektrische Signale zum optischen Bauteil führen zu können und andererseits mindestens ein Glasfenster besitzen, um ein optischen Signal zum optischen Bauteil hinein oder auch heraus führen zu können. Wichtig dabei ist oft, dass das optische Bauteil meist sehr genau relativ zum Gehäuse montiert werden muss und dass auch das Fenster relativ genau zum optischen Bauteil justiert werden muss. Nachteilig an diesem Konzept ist, dass bekannte Metallgehäuse meiste sehr groß und teuer sind. Weiter nachteilig ist, dass die Justage-Genauigkeit bei der artigen Systemen meist sehr ungenau ist.

Bekannt sind weiter mikromechanische Beschleunigungssensoren und Drehra tensensoren und deren Herstellungsverfahren. Die Sensoren werden auf Wafer- Level, das heißt in großer Anzahl auf einem Siliziumsubstrat (Wafer) parallel mit einander hergestellt und auch auf Wafer-Level, meist über ein Bondverfahren, bei dem ein weiter Wafer auf den Wafer mit den Sensoren aufgebracht wird, in einer hermetisch abgeschlossenen Kaverne verschlossen. Der Herstellungspro zess ist relativ kostengünstig, da die einzelnen, an sich teuren, Arbeitsschritte auf Wafer-Level, also gleichzeitig für ein Ensemble von vielen einzelnen Sensoren gemacht werden. Die üblicherweise verwendeten Bondverfahren benötigen eine hohe Bondtemperatur ermöglichen aber gleichzeitig auch eine hermetische und sehr robuste Verbindung. Es wäre vorteilhaft, wenn optisch aktive Bauelemente ebenfalls auf Wafer- Level hermetisch und robust verschließbar wären. Eine ein fache Nutzung dieser Prozess für optische Bauelement ist aber nicht möglich da die optisch aktiven Bauelemente normalerweise die hohen Bondtemperaturen nicht überstehen.

Aufgabe

Es wird eine Anordnung und ein Herstellungsverfahren gesucht, um in einem Waferverbund, optische Bauteile hermetisch und robust zu verpacken. Das Ver fahren soll dabei ermöglichen die optischen Bauteile hermetisch zu schützen und gleichzeitig soll die thermische Belastung auf die optischen Bauteile während des Herstellungsverfahrens möglichst gering gehalten werden.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein mikromechanisch-optisches Bauteil mit einem Glasde ckel, einem Abstandshalter und einem Bauteilsubstrat, wobei der Abstandshalter eine Ausnehmung aufweist, welche eine Kaverne bildet, die von dem Glasdeckel und dem Bauteilsubstrat begrenzt ist, wobei in der Kaverne ein optisches Halblei- terbauelement angeordnet ist, welches an dem Bauteilsubstrat befestigt ist und dazu eingerichtet ist, optische Strahlung durch den Glasdeckel zu senden, wobei der Abstandshalter und das Bauteilsubstrat mittels einer ersten stoffschlüssigen Verbindung miteinander verbunden sind, wobei der Glasdeckel und der Ab standshalter mittels einer zweiten stoffschlüssigen Verbindung miteinander ver bunden sind, wobei an der ersten stoffschlüssigen Verbindung eine erste Absorp tionsschicht und an der zweiten stoffschlüssigen Verbindung eine zweite Absorp tionsschicht angeordnet ist. Die Vorrichtung ist einfach aufgebaut.

Vorteilhaft ist das Bauteilsubstrat eine Keramik ist. Vorteilhaft lässt sich das Bau teil daran gut kontaktieren und Wärme ableiten.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des mikromechanisch-optisches Bauteils sieht vor, dass die erste stoffschlüssige Verbindung oder auch die zweite stoffschlüs sige Verbindung ein Seal Glas Bond ist. Vorteilhaft lässt sich so eine hermetische Kaverne schaffen.

Vorteilhaft ist, dass, die Kaverne hermetisch dicht abgeschlossen ist. Dadurch ist das optische Halbleiterbauelement vor Staub, Feuchtigkeit und weiteren Umwelt einflüssen geschützt.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des mikromechanisch-optisches Bauteils sieht vor, dass die erste Absorptionsschicht eine Schicht auf dem Bauteilsubstrat ist. Vorteilhaft lässt sich das Bauteilsubstrat mit nur geringem lokalen Wärmeeintrag mit dem Abstandshalter verbinden. Eine vorteilhafte Ausgestaltung des mikrome chanisch-optisches Bauteils sieht vor, dass die zweite Absorptionsschicht eine Schicht auf dem Glasdeckel ist. Vorteilhaft lässt sich auch der Glasdeckel mit nur geringem lokalen Wärmeeintrag mit dem Abstandshalter verbinden.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des mikromechanisch-optisches Bauteils sieht vor, dass die zweite Absorptionsschicht ein dotierter Bereich des Abstandshalters ist. Vorteilhaft lässt sich so der Glasdeckel mit einem durchsichtigem Seal Glas mit dem Abstandshalter verbinden. Eine vorteilhafte Ausgestaltung des mikromechanisch-optisches Bauteils sieht vor, dass an dem Abstandshalter wenigstens ein Rahmen angeordnet ist, wel cher den Glasdeckel oder auch das Bauteilsubstrat umgibt. Vorteilhaft lässt sich so eine besonders robuste Vorrichtung schaffen, bei welcher besonders der Glasdeckel oder auch das Bauteilsubstrat geschützt sind, oder der Abstandshal ter sehr dünn ausgeführt werden kann, was die Bauhöhe der Vorrichtung verrin gert.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines mikromechanisch optischen Bauteils.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens werden zunächst optische Elemente, darunter ein optisches Halbleiterbauelement auf einem einzelnen Bau teilsubstrat einzeln auf ein Spacer-Wafer mit einem ersten Durch-Licht-Schweiß- Verfahren aufgebracht. Es wird mit einem IR-Laser durch den Spacer- Wafer hin durch eine erste Bondverbindung zwischen Spacer-Wafer und Bauteilsubstrat thermisch aktiviert. Danach wird ein Glasdeckel auf den Spacer-Wafer, wiederum mit einem zweiten Durch-Licht-Schweiß-Verfahren aufgebracht. In diesem Schritt wird mit einem Laser durch den Glasdeckel hindurch eine Bondverbindung zwi schen Glasdeckel und Spacer-Wafer thermisch aktiviert. Zum Schluss werden die mikromechanisch-optischen Bauteile vereinzelt.

Durch Verwendung des Durchlicht-Schweiß-Verfahrens welches auch mit sehr schneller lokalen Pulsen mithilfe eines Laser verwendet werden kann, können ei nerseits sehr robuste Bondverbindungen, die hohe Temperaturen zur Aktivierung benötigen genutzt werden. Andererseits erreicht man mit der Verwendung von lokalen Pulsen nur eine Erwärmung der Bondverbindung. Elemente die zur Bondverbindung einen gewissen Abstand haben werden nicht oder fast nicht er wärmt.

Das Durchlicht-Schweiß-Verfahren wird zweifach von jeweils der gleichen Seite aus angewendet. Damit können die Bondverbindungen auch direkt übereinander angeordnet werden. Es werden sehr kleine Bauelemente möglich. Das Durchlicht-Schweißen erfolgt bevorzugt von oben, damit wird es möglich die Kontaktbereiche auch direkt unter der Bondverbindung anzuordnen. Es werden sehr kleine Bauelemente möglich.

In alternativen Ausgestaltungen des Verfahrens werden aber auch das erste und zweite Durchlichtschweißen von gegenüberliegenden Seiten durchgeführt.

Insgesamt handelt es sich um ein einfaches Herstellungsverfahren. Das Verfah ren ist vor allem kompatibel zum optischen Halbeiterbauelement und vermeidet es, dieses im Herstellungsprozess der Vorrichtung zu schädigen. Vermiedene Risiken dabei sind beispielsweise eine zu hohe Belastung durch Temperatur, Druck und aggressive Medien. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine genaue Justage des optischen Halbleiterbauelements zum Abstandshalter oder Spacer-Wafer und damit insbesondere auch zu einer Spiegelfläche. Ebenso er laubt es eine genaue Justage eines optischen Fensters, des Glasdeckels zum Abstandshalter. Das hergestellte Package ist schließlich sehr klein.

Zeichnung

Die Figuren 1 a - e zeigen in verschiedenen Stadien der Vorrichtung ein Verfah ren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen mikromechanisch-optischen Bau teils in einem ersten Ausführungsbeispiel.

Die Figuren 2 a und b zeigen in verschiedenen Stadien der Vorrichtung ein Ver fahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen mikromechanisch-optischen Bauteils in einem zweiten Ausführungsbeispiel.

Die Figuren 3 a - d zeigen in verschiedenen Stadien der Vorrichtung ein Verfah ren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen mikromechanisch-optischen Bau teils in einem dritten Ausführungsbeispiel.

Figur 4 zeigt schematisch das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung ei nes mikromechanisch-optischen Bauteils.

Beschreibung Die Figuren 1 a - e zeigen in verschiedenen Stadien der Vorrichtung ein Verfah ren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen mikromechanisch-optischen Bau teils in einem ersten Ausführungsbeispiel.

Zunächst wird ein Spacer-Wafer 4 mit einer durchgehenden Ausnehmung 8 her gestellt (Figur la). Für optische Elemente, die ein Signal ausgeben oder aufneh men, das nicht senkrecht zur Wafer- Ebene verläuft ist es günstig im Spacer- Wafer ein passives optisches Element wie einen Spiegel vorzusehen, um in ein facher Weise einen geeigneten Strahlengang zu erreichen. Beispielsweise kann über eine KOH-Ätzung eine definierte schräge Flanke in einen einkristallinen Sili ziumwafer mit definierter Kristallorientierung geätzt werden, die als Spiegelflanke 9 nutzbar ist.

Die einzelnen optischen Bauteile, insbesondere ein optisches Halbleiterbauele ment 1, werden nun auf einem Bauteilsubstrat 2 aufbracht. Günstig ist es ein ke ramisches Substrat zu verwenden, denn dieses ist kostengünstig und besitzt eine gute Wärmeleitfähigkeit. Günstig ist es ein Substrat mit elektrischen Durchkon takten zu verwenden, um früh und kostengünstig die elektrischen Zugänge zu er zeugen. Günstig ist es ein Substrat mit vorbereiteten Rückseitenkontakten 10 zu verwenden. Bevorzugt können die Bauteile auf dem Substrat schon geprüft und je nach Messwert aussortiert werden, so dass nur gute Bauteile weiterverarbeitet werden.

Die einzelnen optischen Bauteile werden nun auf der Rückseite des Spacer- Wafers 4 in die Ausnehmung 8 eingebracht. Das Bauteilsubstrat 2, ein Einzel- Substrat, wird in der Ausnehmung justiert und über ein Durchstrahl- Bondverfahren auf den Spacer-Wafer aufgebracht. Es wird mit einem kurzen Wärme-Puls, beispielsweise einem IR-Laser Strahl 3 eine erste stoffschlüssige Verbindung 5, eine hermetische Verbindung zwischen Spacer-Wafer und Bau teilsubstrat erzeugt (Figur lb). Bevorzugt wird ein Seal-Glas-Verfahren verwendet, wobei über ein Siebdruckver fahren die Bondrahmen auf den Spacer-Wafer besonders kostengünstig aufge bracht werden können.

Besonders günstig ist es, wenn auf dem Bauteilsubstrat wenigstens im Bereich der zukünftigen Bondverbindung eine erste Absorptionsschicht 12, insbesondere eine metallhaltige Schicht, angeordnet ist, um dort gezielt eine Erwärmung der Bondverbindung erreichen zu können.

Die Justage des Bauteilsubstrats auf dem Spacer-Wafer kann drüber erfolgen, dass ein charakteristisches Merkmal des optischen Elements auf ein charakteris tisches Merkmal des Spiegels im Spacer-Wafer justiert wird. Es ist besonders günstige wenn eine Fein-Justage von der Vorderseite erfolgt. Dabei kann das Spiegelelement 9 und das optische Element 1 in der durchgehenden Ausneh mung 8 gleichzeitig beobachtet werden. So kann eine besonders hohe Justage- Genauigkeit erreicht werden.

Bevorzugt wird der neue Seal-Glas-Bondrahmen mit einem kurzen Laser-Puls aufgewärmt. Der Laser- Plus wird bevorzugt kürzer als 200 msec angewendet.

Der Laserplus kann auch als Mehrfachpuls angewendet werden. Es wird bevor zugt ein Laser mit einer Wellenlänge von mehr als 600 nm verwendet.

Der Laserpuls wird bevorzugt nur lokal im Bereich des neuen Seal-Glas- Bondrahmen eingebracht. Der Laser-Puls wird bevorzugt von der Vorderseite eingebracht, durchstrahlt also den Spacer-Wafer, bevor er auf den Bereich der zu schaffenden ersten stoffschlüssigen Verbindung 5 trifft.

Auf den Spacer-Wafer werden einzelne Glasdeckel 6 aufgebondet (Figur lc). Es wird also mittels eines Durchstrahl-Bondverfahrens eine zweite stoffschlüssige Verbindung 13 geschaffen. Bevorzugt wird wiederum ein Seal-Glas-Bond- Verfahren verwendet.

Bevorzugt werden die Seal-Glas-Bondrahmen mit einem kurzen Laser-Puls auf gewärmt. Der Laser- Plus wird bevorzugt kürzer als 200 msec angewendet. Der Laserplus kann auch als Mehrfachpuls angewendet werden. Es wird bevorzugt ein Laser mit einer Wellenlänge von mehr als 600 nm verwendet.

Der Laserpuls 7 wird bevorzugt nur lokal im Bereich des neuen Seal-Glas- Bondrahmen eingebracht. Der Laser-Puls wird bevorzugt von der Vorderseite eingebracht.

Günstig ist es den Seal-Glas-Bondrahmen auf dem Spacer-Wafer aufgebringen. Dann kann bevorzugt auf der Unterseite des Glasdeckels in Bereichen des Bond rahmens 13 eine zweite Absorptionsschicht 14 aufgebracht werden, um dort ge zielt eine Erwärmung der Bondverbindung erreichen zu können. Diese Schicht kann in günstiger weise auch als Maskierungsschicht in anderen Bereichen des Glasdeckels genutzt werden, um beispielsweise ungewünschte Streustrahlung aus der Kaverne zu blocken.

In einem optional weiteren Schritt können auf der Rückseite des Einzelsubstrats 2 Kontaktflächen erzeugt oder weiterverarbeitet werden (Figur ld). Es ist bei spielsweise günstig die Bauteilsubstrate zunächst mit ebenen Kontaktflächen zu versehen und dann in diesem Schritt, also nach dem Aufbonden auf den Spacer- Wafer im Waferverbund Lotkugeln 15 auf die Kontaktflächen aufzubringen. Die Lotkugeln können bei einer derartigen Reihenfolge nicht im Bondprozess ge schädigt werden, ein einfacheres Handling im Bondprozess ist möglich und im Waferverbund können die Balls kostengünstig auf alle Kontaktflächen gleichzeitig aufgebracht werden.

In einem letzten Schritt werden die Bauteile vereinzelt, indem der Spacer-Wafer gesägt wird. Aus dem Spacer-Wafer 4 entsteht ein Abstandshalter 40. Im Ergeb nis ist in einem ersten Ausführungsbeispiel ein erfindungsgemäßes mikromecha nisch-optisches Bauteil mit einem Glasdeckel 6, einem Abstandshalter 40 und einem Bauteilsubstrat 2 geschaffen (Figur le). Der Abstandshalter weist eine Ausnehmung auf, welche eine Kaverne 28 bildet, die von dem Glasdeckel und dem Bauteilsubstrat begrenzt ist, In der Kaverne ist ein optisches Halbleiterbau element 1 angeordnet, welches an dem Bauteilsubstrat befestigt ist und dazu eingerichtet ist, entlang eines Strahlenganges 50 optische Strahlung durch den Glasdeckel zu senden. Der Abstandshalter weist dazu ein strahlumlenkendes Element in Gestalt einer Spiegelflanke 9 auf. Der Abstandshalter und das Bau teilsubstrat sind mittels einer ersten stoffschlüssigen Verbindung 5, einem Seal Glas Bond miteinander verbunden.

Der Glasdeckel und der Abstandshalter mittels einer zweiten stoffschlüssigen Verbindung 13, ebenfalls einem Seal Glas Bond miteinander verbunden. An der ersten stoffschlüssigen Verbindung, hier zwischen Seal Glas und Bauteilsubstrat, ist eine erste Absorptionsschicht 12 in Form einer Beschichtung des Bauteilsub strats angeordnet. An der zweiten stoffschlüssigen Verbindung, hier zwischen Seal Glas und Glasdeckel, ist eine zweite Absorptionsschicht 14 in Form einer Beschichtung einer zur Kaverne weisenden Seite des Glasdeckels angeordnet. An einer Rückseite des Bauteilsubstrats 2 sind Rückseitenkontakte 10 mit Lotku geln 15 angeordnet.

In einer alternativen Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden in einem ersten Schritt die einzelnen Bauteilsubstrate 2 mit einem ersten Durch- licht-Schweiß-Prozess 3 mit Lichteinstrahlung von der Vorderseite des Spacer- Wafers 4 her stoffschlüssig verbunden (Figur 2a). In einem weiteren Schritt wer den die Glasdeckel auf den Spacer-Wafer aufgebracht und mit einem zweiten Durchlicht-Schweiß-Prozess 7 von der Rückseite des Spacer-Wafers her stoff schlüssig verbunden (Figur 2b).

Vorteilhaft an dieser Anordnung ist, dass der Durchlicht-Schweiß-Prozess immer durch den Spacer-Wafer vorgenommen wird und dieser Prozess sehr gut ausge lastet und gesteuert werden kann. Die erste stoffschlüssige Verbindung 5 und die zweite stoffschlüssige Verbindung 13 sind dazu versetzt angeordnet, derart, dass ein Laserstrahl für das zweite Durchstrahlbonden 7 neben dem Bauteilsubstrat 2 vorbei und durch den Abstandswafer 4 hindurch geführt werden kann. Günstig ist es in dieser Anordnung, wenn vor dem ersten Bondvorgang eine ers te Absorptionsschicht 12 auf dem einzelnen Bauteilsubstrat 2, angeordnet wird und das Seal-Glas für die erste stoffschlüssige Verbindung 5 mit einem Sieb druckverfahren auf der Rückseite des Spacer-Wafers 4 aufgebracht wird.

Günstig ist es in dieser Anordnung, wenn vor dem zweiten Bondvorgang eine zweite Absorptionsschicht 14 auf dem Glasdeckel 6 vorgesehen wird und das Seal-Glas für die zweite stoffschlüssige Verbindung 13 mit einem Siebdruckver fahren auf der Vorderseite des Spacer-Wafers 4 aufgebracht wird.

In einem letzten Schritt (nicht dargestellt) werden die Bauteile vereinzelt, indem der Spacer-Wafer gesägt wird. Im Ergebnis ist in einem zweiten Ausführungsbei spiel ein erfindungsgemäßes mikromechanisch-optisches Bauteil geschaffen, bei dem die erste stoffschlüssige Verbindung 5 und die zweite stoffschlüssige Ver bindung 13, in Durchsicht senkrecht zu einer Hauptebene der Vorrichtung gese hen, nebeneinander angeordnet sind (Figur 2b).

In einer alternativen Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Dotierung als zweite Absorptionsschicht 14 angelegt. Ein Spacer-Wafer 4 wird hierzu bereitgestellt und an seiner Vorderseite eine Dotierung 18 eingebracht (Figur 3a). Dies kann dann günstig sein, wenn man beispielsweise auf dem Glasdeckel 6 als zweite stoffschlüssige Verbindung 13 einen transparenten Seal- Glas-Bond-Rahmen vorsieht und durch den Glasdeckel 6 hindurch den zweiten Bondprozess 7 vornimmt. Günstig ist dafür eine lokale Dotierungsschicht mit be vorzugt As, P, B, Sb oder AI. Das gleiche Verfahren kann auch auf die erste Stoffschlüssige Verbindung 5 mit den Einzelsubstraten 2 angewendet werden. Hierzu wäre der Spacer-Wafer entsprechend an seiner Rückseite zu dotieren.

In einer alternativen Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Rahmen für den Glasdeckel 6 oder auch das Bauteilsubstrat 2geschaffen. Dazu wird zunächst ein Hilfswafer 16 auf eine Seite oder auch auf beide Seiten des Spacer-Wafers 4 aufgebracht und befestigt. Dies kann wiederum durch ein Bondverfahren erfolgen. Der Hilfswafer 16 weist dazu Durchgangslöcher 17 auf, die größer als die Durchgangskaverne im Spacer-Wafer gewählt sind. Die Durchgangslöcher im Hilfswafer können dabei in günstiger weise die Justage der Glasdeckel 6 oder der Einzelsubstrate 2 zum Spacerwafer 4 erleichtern und die se gegen ein Wegrutschen im Bondprozess sichern, oder auch nur ein Vorjusta ge und günstige Vorbestückung ermöglichen. Figur 3b zeigt ein Beispiel eines Rahmens für den Glasdeckel. Neben dem Rahmen, welcher durch den Hilfs wafer 16 mit dem Loch 17 gebildet ist, befindet sich der dotierte Bereich 18, wel cher die zweite Absorptionsschicht 14 bildet. Weiter ist es günstig, wenn der Hilfswafer dicker gewählt wird als die Glasdeckel oder bei Anwendung auf der Spacer- Rückseite dicker als die Einzelsubstrate. Mit dem Hilfswafer können die Einzelelemente während der Weiterverarbeitung sehr gut geschützt werden und gleichzeitig ergibt sich für die Weiterarbeitung eine in der Höhe sauber definierte neue Oberfläche. Weiter wird auch der Spacer-Wafer durch den Hilfswafer sehr gut stabilisiert. Es wird dadurch prinzipiell möglich den Spacer-Wafer deutliche dünner zu wählen. Wird der Hilfswafer später zum Beispiel im Vereinzelungspro zess ganz entfernt, kann man damit extrem dünne Einzelbauelemente hersteilen. Figur 3c zeigt das nachfolgende erste Durchstrahlbonden 3, bei dem Bauteilsub strat 2 und Spacerwafer 4 miteinander verbunden werden. Figur 3d zeigt das nachfolgende zweite Durchstrahlbonden 7, bei dem Spacer-Wafer 4 und Glasde ckel 6 miteinander verbunden werden.

In einem letzten Schritt werden die Bauteile vereinzelt, indem der Spacer-Wafer und der Hilfswafer gesägt werden. Aus dem Spacer-Wafer 4 entsteht ein Ab standshalter 40, und aus dem Hilfswafer 16 entsteht ein Rahmen 160. Im Ergeb nis ist in einem dritten Ausführungsbeispiel ein erfindungsgemäßes mikromecha nisch-optisches Bauteil mit einem Rahmen 160 um den Glasdeckel und mit einer zweiten Absorptionsschicht 14 in Form eines dotierten Bereichs 18 des Ab standshalters 40 geschaffen (Figur 3d).

Figur 4 zeigt schematisch das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung ei nes mikromechanisch-optischen Bauteils. Das Verfahren beinhaltet die wesentlichen Schritte:

A: Bereitstellen eines Spacer-Wafers mit einer Ausnehmung; B: Bereitstellen eines Bauteilsubstrats mit einem darauf befestigten optischen

Halbleiterbauelements;

C: Anlegen des Bauteilsubstrats an den Spacer-Wafer derart, dass das optische Halbleiterbauteil in der Ausnehmung angeordnet wird;

D: Verbinden des Bauteilsubstrats mit dem Spacer-Wafer durch Schaffen einer ersten stoffschlüssigen Verbindung mittels eines ersten Durchstrahl-Bond- Verfahrensschrittes, E: Anlegen eines Glasdeckels an den Spacer- Wafer derart, dass die Ausneh mung abgedeckt wird;

F: Verbinden des Glasdeckels mit dem Spacer-Wafer durch Schaffen einer zwei ten stoffschlüssigen Verbindung mittels eines zweiten Durchstrahl-Bond- Verfahrensschrittes;

G: Vereinzeln des mikromechanisch-optischen Bauteils durch Sägen des Spa- cer-Wafers.

Bezugszeichenliste

1 optisches Halbleiterbauelement 2 Bauteilsubstrat

3 erstes Durchstrahlbonden

4 Spacer-Wafer

5 erste stoffschlüssige Verbindung

6 Glasdeckel 7 zweites Durchstrahlbonden

8 durchgehende Ausnehmung

9 Spiegelflanke

10 Rückseitenkontakt

12 erste Absorptionsschicht 13 zweite stoffschlüssige Verbindung

14 zweite Absorptionsschicht

15 Lotkugel

16 Hilfswafer

17 Durchgangsloch 18 dotierter Bereich

28 Kaverne

40 Abstandshalter

50 Strahlengang

160 Rahmen

Claims

Ansprüche

1. Mikromechanisch-optisches Bauteil mit einem Glasdeckel (6), einem Ab standshalter (40) und einem Bauteilsubstrat (2),

- wobei der Abstandshalter eine Ausnehmung aufweist, welche eine Kaverne (28) bildet, die von dem Glasdeckel und dem Bauteilsubstrat begrenzt ist,

- wobei in der Kaverne ein optisches Halbleiterbauelement (1) angeordnet ist, welches an dem Bauteilsubstrat befestigt ist und dazu eingerichtet ist, optische Strahlung durch den Glasdeckel zu senden,

- wobei der Abstandshalter und das Bauteilsubstrat mittels einer ersten stoff schlüssigen Verbindung (5) miteinander verbunden sind,

- wobei der Glasdeckel und der Abstandshalter mittels einer zweiten stoffschlüs sigen Verbindung (13) miteinander verbunden sind,

- wobei an der ersten stoffschlüssigen Verbindung eine erste Absorptionsschicht (12) und an der zweiten stoffschlüssigen Verbindung eine zweite Absorptions schicht (14) angeordnet ist.

2. Mikromechanisch-optisches Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass das Bauteilsubstrat (2) eine Keramik ist.

3. Mikromechanisch-optisches Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass die erste stoffschlüssige Verbindung (5) und/oder die zweite stoffschlüssige Verbindung (13) ein Seal Glas Bond ist.

4. Mikromechanisch-optisches Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass, die Kaverne (28) hermetisch dicht abge schlossen ist.

5. Mikromechanisch-optisches Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Absorptionsschicht (12) eine Schicht auf dem Bauteilsubstrat (2) ist.

6. Mikromechanisch-optisches Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprü che 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Absorptionsschicht (14) ei ne Schicht auf dem Glasdeckel (6) ist.

7. Mikromechanisch-optisches Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprü che 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Absorptionsschicht (14) ein dotierter Bereich (18) des Abstandshalters (40) ist.

8. Mikromechanisch-optisches Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Abstandshalter (40) wenigstens ein Rahmen (160) angeordnet ist, welcher den Glasdeckel (6) und/oder das Bau teilsubstrat (2) umgibt.

9. Verfahren zur Herstellung eines mikromechanisch-optischen Bauteils mit den Schritten:

A: Bereitstellen eines Spacer-Wafers mit einer Ausnehmung;

B: Bereitstellen eines Bauteilsubstrats mit einem darauf befestigten optischen Halbleiterbauelements;

D: Verbinden des Bauteilsubstrats mit dem Spacer-Wafer durch Schaffen einer ersten stoffschlüssigen Verbindung mittels eines ersten Durchstrahl-Bond- Verfahrensschrittes,

E: Anlegen eines Glasdeckels an den Spacer-Wafer derart, dass die Ausneh mung abgedeckt wird;

10. Verfahren zur Herstellung eines optischen Bauteils nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste stoffschlüssige Verbindung durch Seal Glas Bonden hergestellt wird, nachdem auf den Spacer-Wafer und/oder das Bau teilsubstrat ein Seal Glas aufgetragen wurde.

11. Verfahren zur Herstellung eines optischen Bauteils nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite stoffschlüssige Verbindung durch Seal Glas Bonden hergestellt wird, nachdem auf den Spacer-Wafer und/oder den Glaswafer ein Seal Glas aufgetragen wurde.

12. Verfahren zur Herstellung eines optischen Bauteils nach einem der Ansprü che 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Schritt C auf das Bau teilsubstrat eine erste Absorptionsschicht aufgetragen wird.

13. Verfahren zur Herstellung eines optischen Bauteils nach einem der Ansprü che 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Schritt E auf den Glasde ckel eine zweite Absorptionsschicht aufgetragen wird.

14. Verfahren zur Herstellung eines optischen Bauteils nach einem der Ansprü che 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Schritt E auf dem Spacer- Wafer durch Dotieren eines Bereichs eine zweite Absorptionsschicht geschaffen wird.

15. Verfahren zur Herstellung eines optischen Bauteils nach einem der Ansprü che 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Schritt C ein Hilfswafer mit einem Loch auf den Spacer-Wafer aufgebracht wird, und im Schritt C das Bau teilsubstrat in dem Loch positioniert wird und/oder dass vor dem Schritt E ein Hilfswafer mit einem Loch auf den Spacer-Wafer aufgebracht wird, und im Schritt E der Glasdeckel in dem Loch positioniert wird.