[go: up one dir, main page]

DE19700734B4 - Verfahren zur Herstellung von Sensoren sowie nicht-vereinzelter Waferstapel - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Sensoren sowie nicht-vereinzelter Waferstapel Download PDF

Info

Publication number
DE19700734B4
DE19700734B4 DE19700734A DE19700734A DE19700734B4 DE 19700734 B4 DE19700734 B4 DE 19700734B4 DE 19700734 A DE19700734 A DE 19700734A DE 19700734 A DE19700734 A DE 19700734A DE 19700734 B4 DE19700734 B4 DE 19700734B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
wafer
sensor elements
caverns
substrate wafer
cap
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE19700734A
Other languages
English (en)
Other versions
DE19700734A1 (de
Inventor
Juergen Kurle
Kurt Weiblen
Stefan Dr. Pinter
Horst Dr. Muenzel
Helmut Dr. Baumann
Dietrich Dr. Schubert
Karl Bender
Markus Lutz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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 Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE19700734A priority Critical patent/DE19700734B4/de
Priority to JP00318798A priority patent/JP4390225B2/ja
Priority to US09/005,924 priority patent/US6106735A/en
Publication of DE19700734A1 publication Critical patent/DE19700734A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE19700734B4 publication Critical patent/DE19700734B4/de
Priority to JP2009181835A priority patent/JP5334736B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/14—Housings
    • G01L19/147—Details about the mounting of the sensor to support or covering means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/0042—Constructional details associated with semiconductive diaphragm sensors, e.g. etching, or constructional details of non-semiconductive diaphragms
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/0072—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance
    • G01L9/0073—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance using a semiconductive diaphragm
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/0022—Multi-cavity moulds

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)

Abstract

Verfahren zur Herstellung von Sensoren (13) mit den Verfahrensschritten:
(A) Anordnen von mindestens zwei Sensorelementen (2) an einem Substratwafer (1),
(B) Versehen der Sensorelemente (2) mit elektrischen Kontakten (16) auf der gleichen Substratwaferseite,
(C) Einbringen von Kontaktierlöchern (9) in einem Kappenwafer (3)
(D) Aufbringen eines Verbindungsmediums in Form von Verbindungsstreifen (5) auf den Kappenwafer (3), wobei die Kontaktierlöcher (9) von den Verbindungsstreifen (5) umgeben sind,
(E) Anordnen des Kappenwafers (3) am Substratwafer (1), derart, dass das Verbindungsmedium den Substratwafer (1) und den Kappenwafer (3) miteinander verbindet,
– wobei Kavernen (17) gebildet werden in denen die Sensorelemente (2) angeordnet sind,
– wobei die Kavernen (17) von den Verbindungsstreifen (5) umgeben sind,
– wobei zwischen zwei aneinander grenzenden Kavernen (17) genau nur einer der Verbindungsstreifen (5) angeordnet ist,
– wobei die elektrischen Kontakte (16) außerhalb der Kavernen (17) angeordnet sind,
– wobei...

Description

  • Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung von Sensoren und von einem nicht-vereinzelten Waferstapel gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Aus der Druckschrift US 5,323,051 ist schon ein Waferstapel bekannt, bei dem zwischen einem Substratwafer und einem Kappenwafer Sealglasstreifen angeordnet sind, die mindestens eine auf dem Substratwafer aufgebrachte Anordnung hermetisch dicht versiegeln.
  • In der deutsches Offenlegungsschrift DE 42 39 132 A1 ist ein Verfahren zum Fabrizieren eines integrierten Drucksensors offenbart. Dabei wird zuerst ein Substratwafer und ein Silizium-Kappenwafer mit darin angeordneten Sensorelementen zusammengefügt, anschließend werden nach dem Durchsägen des Kappenwafers Messungen vorgenommen und zuletzt werden die Sensoren vereinzelt. Das hermetisch dichte Gehäuse beinhaltet mehrere Sensorelemente nebeneinander, so dass die Anordnung viel Platz verbraucht.
  • In der Patentschrift 4,802,952 ist ein Verfahren zur Herstellung von Drucksensoren auf Waferebene offenbart. Dabei wird ein Kappenwafer auf einen Substratwafer mit Sensorelementen mittels einer Glasschicht anodisch gebondet. Es werden hermetisch dichte Kavernen geschaffen, in denen die Drucksensorelemente angeordnet sind. Die verkappten Sensorelemente werden in mehreren Sägeschritten vereinzelt. Die Sägefuge verläuft dabei durch zwischen den Kavernen eigens vorgesehenen Kanäle, die einen nicht unerheblichen Platz beanspruchen. Schematisch sit dies in der 2 dargestellt.
    •
  • Aufgabe der Erfindungen ist den Platzverbrauch noch weiter zu reduzieren und gleichzeitig das Testen auf Dichtigkeit und elektrische Funktionsfähigkeit bereits auf der Waferebene zu ermöglichen.
  • Die Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Durch eine geschickte Anordnung eines Verbindungsmediums und durch eine geeignete Wahl einer Ritzgrabenbreite können mehr Sensorelemente pro Waferfläche untergebracht werden. Das führt zu einer Chipflächenersparnis einerseits und zu kleineren Sensoren andererseits, die wiederum in der jeweiligen Anwendung weniger Platz beanspruchen.
  • Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Verfahren bzw. Waferstapels möglich.
  • In einem Zweischrittsägeprozeß können die Sensorelemente auf elektrische Funktionsfähigkeit und/oder Dichtheit geprüft werden, solange sie noch auf dem Waferstapel vereint sind, aber schon der mechanischen Belastung durch den Sägevorgang ausgesetzt gewesen sind. Dies erlaubt ein Aussortieren eventuell beim Sägeprozeß beschädigter Sensoren.
  • Vor der Prüfung auf elektrische Funktionsfähigkeit und/oder Dichtheit kann ein Ausheilschritt eingefügt werden, der einerseits zu einer erhöhten Chipausbeute und andererseits zu einer erhöhten Sicherheit in dem Nachweis beschädigter Sensoren führt.
  • Erfolgt eine Anordnung der Sensorelemente auf dem Substratwafer zu Paaren, insbesondere zu seitlich versetzten Paaren, so können gegenüber einem Waferstapel mit zwei streifenförmigen Anordnungen des Verbindungsmediums zwischen den einzelnen Sensorelementen bis zu 60 % mehr Sensoren pro Waferstapel untergebracht werden, ohne die für die Verbindungsstreifen erforderlichen Siebdruckstrukturbreiten verschmälern zu müssen. Das ist eine unerwartet einfache und billige Vorgehensweise.
  • Werden Sockel auf dem Substratwafer vorgesehen, so können beim Aufbringen des Kappenwafers auf dem Substratwafer die Verbindungsstreifen, beispielsweise Streifen aus Sealglas, auf den Sockeln angeordnet werden. Das hat einerseits den Vorteil einer Flußbarriere für die Verbindungsstreifen, die dadurch besser lokal fixiert werden, andererseits ist eine einfachere Prüfung der Kavernen auf Dichtheit möglich, beispielsweise bei optischen Lecktestverfahren im Infraroten, für die durch die erhöhten Kavernenvolumen mehr Gas in den Kavernen zur Verfügung steht. Ferner erzielt man einen größeren Sicherheitsabstand des Sensorelements vom Kappenwafer. Die Sensorelemente kontaktierende Leiterbahnen können zudem zwischen den Sockeln und dem Substratwafer angeordnet werden. Dadurch bleibt für das Verkappen eine plane Sockelfläche bestehen, wodurch die Dichtheit der Kavernen gut gewährleistet wird.
  • Der erhöhte Sicherheitsabstand ist auch mit umlaufenden Stegen erzielbar, die z.B. auf dem Kappenwafer angeordnet sind. Für die Sockel auf dem Substratwafer wie für die Stege auf dem Kappenwafer ist der Vorteil des erhöhten Sicherheitsabstands insbesondere bei der Gefahr eines Anklebens der Sensorelemente an den Kappenwafer aufgrund elektrostatischer Anziehungskräfte bzw. Adhäsionskräfte bedeutsam. Die Stege dienen zusätzlich beim Verkappen als Flußbarriere für das Verbindungsmedium, insbesondere für Sealglas als Verbindungsmedium.
    •
  • Ausführungsbeispiele der Erfindungen sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen 1 ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung von Sensoren, 2 einen Waferstapel ähnlich dem Stand der Technik gemäß US 480 29 52 mit zwei Verbindungsstreifen zwischen benachbarten Sensorelementen, 3 einen erfindungsgemäßen Waferstapel mit nur einem Verbindungsstreifen zwischen zwei unmittelbar benachbarten Sensorelementen, die jeder für sich eine hermetisch dichte Einheit bildet, 4 einen erfindungsgemäßen Waferstapel mit einer üblichen und einer gespiegelten Sensorelementanordnung.
  • 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung von Sensoren. Dabei sind ein Substratwafer 1 und ein Kappenwafer 3 in einer seitlichen Querschnittsansicht dargestellt. In dem Substratwafer 1 werden Sensorelemente 2 eingebracht (1a) und mit Kontaktierungen (nicht eingezeichnet) versehen. Ein Kappenwafer 3 wird hergestellt, der Stege 4 und Kontaktierlöcher 9 aufweist. Die Stege 4 sind in der 1a nur mit ihrem Querschnitt ersichtlich; sie erstrecken sich längs und quer zum gezeigten Querschnitt entsprechend der Anordnung der Sensorelemente auf dem Substratwafer, um nach einem später folgenden Verfahrensschritt die einzelnen Sensorelemente 2 entlang jeweils einer geschlossenen Linie zur Bildung eines hermetisch abgeschlossenen Hohlraums zu umgeben. Die in den Kappenwafer eingebrachten Kontaktierlöcher 9 sind entsprechend der auf dem Substratwafer gewählten Anordnung der Kontaktierungen angeordnet: Nach Aufbringung des Kappenwafers auf den Substratwafer sollen die Kontaktierlöcher die Zugänglichkeit zu den Kontaktierungen der Sensorelemente durch den Kappenwafer hindurch gewährleisten, beispielsweise um über einführbare Meßspitzen die Funktionstüchtigkeit der Sensorelemente überprüfen zu können bzw. um über nachträglich an den Kontaktierungen anbringbare Bonddrähte die Sensoren mit elektrischen Schaltungen zu verbinden.
  • In 1b ist gezeigt, wie auf die Stege 4 des Kappenwafers 3 Verbindungsstreifen 5 aufgebracht werden, beispielsweise per Siebdruck. Diese Verbindungsstreifen bestehen beispielsweise aus Sealglas (Glaslot). In einem weiteren Schritt werden durch Wärmezufuhr 6 die Verbindungsstreifen aus Sealglas (Sealglasstreifen) vorgetrocknet (1c). 1d zeigt, wie Substratwafer und Kappenwafer zueinander ausgerichtet werden, so daß die Sensorelemente zwischen den Sealglasstreifen zum Liegen kommen. Durch Druck und Temperatur, die mit der Zeit variieren können, werden der Kappenwafer 3 und der Substratwafer 1 über die Sealglasstreifen miteinander verbunden (Bonden, Sealing; 1e). Dabei können in die entstehenden Kavernen 17 Gase unter definiertem Druck eingeschlossen werden. Nach dem eben beschriebenen Bondschritt erfolgt, wie in 1f gezeigt, eine Prüfung auf elektrische Funktionstüchtigkeit der Sensorelemente bzw. auf Dichtheit der Kavernen. Hierzu sind vor dem Aufbringen des Kappenwafers 3 auf den Substratwafer 1 Kontaktierungen 16 auf den Substratwafer aufgebracht worden, die die Sensorelemente 2 elektrisch kontaktieren. Über diese Kontaktierungen 16 erfolgt mittels einer Prüfvorrichtung 10 die Prüfung der Sensorelemente auf elektrische Funktionstüchtigkeit. Diese elektrische Prüfung kann gleichzeitig zur Prüfung der Kavernen auf Dichtheit verwendet werden, da sich das Sensorsignal beispielsweise bei Beschleunigungssensorelementen mit der Zusammensetzung bzw. dem Druck des in den Kavernen eingeschlossenen Gases verändert. Wahlweise kann die Dichtheit jedoch auch separat beispielsweise über optische Lecktestverfahren, beispielsweise im Infraroten, geprüft werden. Schließlich wird der Waferstapel auf eine Folie 12 als Unterlage aufgebracht und mit einer Sägevorrichtung 11 zu Sensoren 13 vereinzelt (1g). Mittels einer Hebevorrichtung 14 (1h) erfolgt eine Selektion der im Prüfvorgang für gut befundenen Sensoren und ihre Plazierung in ein Gehäuse oder, wie in 1h dargestellt, auf ein Hybridsubstrat 15.
  • 2 zeigt einen herkömmlichen Waferstapel, bei dem die Sealglasstreifen 5 mit einer Breite 21 auf Sockeln 20 des Substratwafers 1 angeordnet sind. Jedes Sensorelement 2 wird von einem eigenen Sealglasstreifen 5 umgeben. Zwischen den Sealglasstreifen 5 benachbarter Sensorelemente ist in der dargestellten Anordnung ein Zwischenraum mit einer Ausdehnung vorgesehen, die sich aus einer Ritzgrabenbreite 22 und zweimal einem Abstand 23 zusammensetzt. Die Vereinzelung erfolgt wie vorgehend beschrieben durch Durchsägen des Kappenwafers 3 und des Substratwafers 1 zwischen benachbarten Sealglasstreifen. Die Sealglasstreifen 5 haben herstellungstechnisch bedingt beispielsweise die Breite 21 von 500 μm, die im in der 2 gezeigten Fall der Sockelbreite entspricht. Zwischen benachbarten Sealglasstreifen ist ausreichend Platz vorgesehen, um sägen zu können. Dabei ist die Ritzgrabenbreite 22 vorgesehen mit beispielsweise 100 μm, sowie beiderseits der Abstand 23 von 2 mal 75 μm. Nachteilig an diesem Aufbau ist, daß viel Chipfläche benötigt wird. Zum einen sind zwei Sealglasstreifen zwischen benachbarten Sensorelementen vorgesehen, zum anderen ein extra Freiraum zum Sägen, charakterisiert durch Ritzgrabenbreite 22 und Abstand 23.
  • 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Waferstapels. Im Gegensatz zum Waferstapel nach 2 ist zwischen benachbarten Sensorelementen nur ein Sealglasstreifen angeordnet. Entsprechend befindet sich nur ein Sockel zwischen benachbarten Sensorelementen mit einer neuen Sockelbreite 31, die etwas breiter gewählt ist als die Sockelbreite des Waferstapels nach 2. Beispielsweise wird die neue Sockelbreite 31 zu 550 μm gewählt; sie setzt sich aus zwei Sockelbreiten 33 und einer neuen Ritzgrabenbreite 32 zusammen, die etwas breiter gewählt ist als die Ritzgrabenbreite 22 aus 2. Die etwas größere Breite erklärt sich dadurch, daß man beim Sägen durch Glas ein breiteres Sägeblatt benötigt, da die schmalen Sägeblätter, die für Silizium verwendet werden, ungeeignet sind, da sie sich mit Glas zusetzen.
  • Um gegenüber der Anordnung nach 2 den Flächenaufwand für die Sealglasstreifen und vorgesehene Ritzgräben zu verringern, ist beim erfindungsgemäßen Waferstapel nach 3 nur noch ein Sealglasstreifen zwischen benachbarten Sensorelementen vorgesehen. Durch einen Zweischrittsägeprozeß kann man die in der Beschreibung zu 1 erwähnte Testbarkeit des Waferstapels erhalten, indem man zuerst nur den Kappenwafer und die Sealglasstreifen an vorgesehenen Stellen durchsägt, dann die einzelnen Sensorelemente auf elektrische Funktionstüchtigkeit bzw. die Kavernen auf Dichtheit prüft und dann mit einem zweiten Sägeschritt die Sensorelemente zu Sensoren vereinzelt. Das Sägen erfolgt unter Wasser. Dabei können Haarrisse entstehen, die sich mit Wasser füllen. Solche Beschädigungen im Sealglas durch den ersten Sägeschritt können durch einen Ausheil-Temperschritt vor dem Prüfen ausgeheilt werden. Die Sägeblattdicke und Körnigkeit des ersten Sägeschritts muß so gewählt werden, daß das Sealglas und der Kappenwafer gesägt werden kann. Beim zweiten Schritt kann entweder ein gleich breites oder ein schmaleres Sägeblatt verwendet werden. In Summe ergibt sich ein lateraler Platzaufwand für den Sealglasstreifen zwischen zwei benachbarten Sensorelementen von ca. 275 μm pro Chipkante im beschriebenen Ausführungsbeispiel.
  • Der Ausheil-Temperschritt erfolgt bei einer Temperatur zwischen beispielsweise 300 und 400°C. Der genaue Temperaturwert hängt vom verwendeten Sealglas ab. Bei diesem Ausheil-Temperschritt tritt das Wasser aus den Kapillaren aus und kleine Risse im Sealglas, die kein Leck für die benachbarten Kavernen darstellen, heilen aus. Falls ein Riß jedoch ein verborgenes Leck darstellt, dann tritt es nach Entweichen des Wassers in Erscheinung und kann im Prüfvorgang entweder über das Testen der elektrischen Funktionstüchtigkeit der Sensorelemente oder über sonstige Lecktestverfahren, beispielsweise optische Verfahren im Infraroten oder Gasdetektion außerhalb der Kavernen, nachgewiesen werden.
  • Alternativ zu einem Siebdruckverfahren für das Aufbringen der Sealglasstreifen kann auch Schablonendruck oder aber ein anderes ganzflächiges Beschichtungsverfahren eingesetzt werden. Auch unstrukturierte Kappenwafer, d. h. ohne Stege 4, sind in diesem Verfahren verwendbar. Statt Sealglas (frit glass seal) können auch andere Materialien eingesetzt werden, die zwei Wafer gasdicht miteinander verbinden können, beispielsweise Kleber, Thermoplaste, sonstige Kunststoffe oder Lote. Es ist auch möglich, einen Kappenwafer aus Glas zu verwenden, der anodisch auf den Sockeln des Substratwafers gebondet wird. Dies ist möglich, da Leiterbahnen, die zur Kontaktierung der Sensorelemente dienen, unterhalb der Sockel verlaufend anordenbar sind, so daß vor einem anodischen Bonden die planen Oberflächen der Sockel elektrochemisch poliert werden können. Prinzipiell ist das Verfahren auch nicht auf eingebrachte Sensorelemente beschränkt, sondern jegliche Art von „Anordnung", die vor mechanischen und/oder thermischen Einflüssen geschützt werden soll bzw. von einer definierten Gasumgebung umgeben sein soll, kann platzsparend mit dem beschriebenen Verfahren hermetisch abgeschlossen werden.
  • 4 zeigt zwei Draufsichten auf erfindungsgemäße Waferstapel. 4a zeigt eine „normale" Anordnung 40 von Senorelementen 2 im Waferstapel. Die Sensorelemente 2 sind dabei gestrichelt eingezeichnet, da sie in der Draufsicht vom Kappenwafer 3 verdeckt sind. Durch die Kontaktierlöcher 9 ist ein Blick auf den Substratwafer möglich. Jedem Sensorelement sind Kontaktierungen 16 zugeordnet. Die mit Bezugszeichen 43 versehene Linie markiert den Querschnitt, der in 3 dargestellt ist. 4b zeigt eine „gespiegelte" Anordnung 41 der Sensorelemente 2 im Waferstapel. Gegenüber der normalen Anordnung 40 sind bei der gespiegelten Anordnung 41 die einzelnen Sensorelemente seitlich versetzt zueinander angeordnet. Es erniedrigt sich die Zahl der notwendigen Kontaktierlöcher 9, da sich zwei Sensorelemente jeweils ein Kontaktierloch 9 teilen. Durch die seitlich versetzte Anordnung erhöht sich außerdem die mechanische Stabilität des Waferstapels gegenüber einer Anordnung, bei der sich zwar zwei Sensorelemente jeweils ein Kontaktierloch teilen, Kontaktierlöcher und Sensorelemente aber jeweils genau entlang einer Linie angeordnet sind (nicht dargestellt in 4).
  • Eine Sägelinie 44 beispielsweise in der gespiegelten Anordnung nach 4b verläuft horizontal durch die Mitte des vollständig eingezeichneten Kontaktierlochs 9 und setzt sich entlang eines mit Sealglas aufgefüllten kontaktfreien Bereichs 42a zwischen zwei benachbarten Sensorelementen in der Zeichnung nach rechts hin fort. Eine weitere Sägelinie verläuft senkrecht zur Sägelinie 44 mitten durch den kontaktfreien Bereich 42b.
  • Die in 4a und b gezeigten Anordnungen stellen nur einen Ausschnitt aus einem Waferstapel mit vielen darin eingebrachten Sensorelementen dar. So ist in 4b dementsprechend bei zwei der drei gezeigten Kontaktierlöcher 9 nur die Hälfte dieser Kontaktierlöcher dargestellt. Bei der normalen Anordnung 40 nach 4a kann an zwei Chipkanten pro Sensorelement die erfindungsgemäße Sealglasstreifenanordnung eingesetzt werden, bei der in 4b gezeigten gespiegelten Anordnung 41 jedoch ist sie an drei Chipkanten pro Sensorelement einsetzbar. Die Abgrenzung eines Sensorelements zum zugeordneten Kontaktierloch ist weiterhin mit einem Sealglasstreifen mit einer Breite realisiert, die der Sockelbreite 21 aus 2 entspricht. Bei einer gespiegelten Anordnung 41 gemäß 4b ergibt sich eine Chipflächenersparnis von 60 % je Waferstapel gegenüber einer Anordnung 40, wenn bei letzterer eine Sealglasstreifenanordnung nach 2 zugrundegelegt wird. Diese Zahl ergibt sich, wenn entlang des Querschnitts 43 in 4a von einer Länge von 2,3 mm pro Sensorelement inklusiver anteiliger Sealglasstreifen ausgegangen wird und senkrecht dazu von einem Längenbedarf von 2,8 mm pro Sensorelement und zugeordnetem Kontaktierloch ausgegangen wird. Das ergibt in dieser Anordnung einen Flächenbedarf von 6,44 mm2. Demgegenüber ergibt sich bei einer gespiegelten Anordnung nach 4b mit erfindungsgemäßer Anordnung der Sealglasstreifen ein reduzierter Flächenbedarf von 3,92 mm2 pro Sensor ((2,3 mm – 2 × 0,35 mm) × (2,8 mm – 0,35 mm) = 3,92 mm2).

Claims (17)

  1. Verfahren zur Herstellung von Sensoren (13) mit den Verfahrensschritten: (A) Anordnen von mindestens zwei Sensorelementen (2) an einem Substratwafer (1), (B) Versehen der Sensorelemente (2) mit elektrischen Kontakten (16) auf der gleichen Substratwaferseite, (C) Einbringen von Kontaktierlöchern (9) in einem Kappenwafer (3) (D) Aufbringen eines Verbindungsmediums in Form von Verbindungsstreifen (5) auf den Kappenwafer (3), wobei die Kontaktierlöcher (9) von den Verbindungsstreifen (5) umgeben sind, (E) Anordnen des Kappenwafers (3) am Substratwafer (1), derart, dass das Verbindungsmedium den Substratwafer (1) und den Kappenwafer (3) miteinander verbindet, – wobei Kavernen (17) gebildet werden in denen die Sensorelemente (2) angeordnet sind, – wobei die Kavernen (17) von den Verbindungsstreifen (5) umgeben sind, – wobei zwischen zwei aneinander grenzenden Kavernen (17) genau nur einer der Verbindungsstreifen (5) angeordnet ist, – wobei die elektrischen Kontakte (16) außerhalb der Kavernen (17) angeordnet sind, – wobei die elektrischen Kontakte (16) und die Kontaktierlöcher (9) gemeinsam von den Verbindungsstreifen (5) umgeben sind, (F) Hermetisches Abdichten der Kavernen (17) mittels des Verbindungsmediums, (G) Testen der Kavernen auf Dichtheit (H) Durchsägen des Kappenwafers (3) und der Verbindungsstreifen (5) an bestimmten Stellen, die jeweils die lateralen Außenseiten von Sensoren (13) bilden sollen, (I) Durchsägen des Substratwafers (1) in einzelne Sensoren (13).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Verfahrensschritt (H) ein Ausheilschritt durch Tempern erfolgt.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorelemente (2) auf dem Substratwafer (1) zu Paaren angeordnet werden, wobei jedem Paar ein Kontaktierloch (9) zugeordnet wird, das Zugang gewährt zu den Kontaktierungen (16) der beiden Sensorelemente (2) des Paars.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Paare angeordnet werden und dass die Paare seitlich versetzt zueinander angeordnet werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Sockel (20) auf dem Substratwafer (1) vorgesehen werden, und dass die Verbindungsstreifen (5) auf dem Kappenwafer (3) derart angeordnet sind, dass das Verbindungsmedium vermittels der Sockel (20) den Substratwafer (1) und den Kappenwafer (3) miteinander verbindet.
  6. Nicht-vereinzelter Waferstapel mit – einem Substratwafer (1) mit – mindestens zwei darauf aufgebrachten Sensorelementen (2), – einem auf diesen Substratwafer aufgebrachten Kappenwafer (3), – der mit einem Verbindungsmedium mit dem Substratwafer (1) verbunden ist, wobei durch das Verbindungsmedium gebildete Verbindungsstreifen (5) Kavernen (17), in der die Sensorelemente (2) jeweils angeordnet sind, hermetisch dicht abschließen, – mindestens je einer außerhalb jeder Kaverne angeordneten Kontaktierung (16) auf der gleichen Substratwaferseite zur elektrischen Kontaktierung des zugehörigen Sensorelements (2), – wobei in Bereichen (42) zwischen zwei auf dem Substratwafer (1) aufgebrachten Sensorelementen (2), in denen keine Kontaktierungen angeordnet sind, genau ein Verbindungsstreifen die Kavernen (17) voneinander trennt, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Kontaktierloch (9) im Kappenwafer (3) außerhalb der Kavernen (17) vorhanden ist, das Zugang gewährt zur Kontaktierung (16).
  7. Waferstapel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorelemente (2) zu Paaren angeordnet sind und dass jedem Paar ein Kontaktierloch (9) im Kappenwafer (3) zugeordnet ist, das Zugang gewährt zu den Kontaktierungen (16) der beiden Sensorelemente (2) des Paars.
  8. Waferstapel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Waferstapel mindestens zwei Paare aufweist und dass die Paare versetzt zueinander angeordnet sind.
  9. Waferstapel nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kappenwafer (3) Stege (4) aufweist.
  10. Waferstapel nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Substratwafer (1) Sockel (20) aufweist.
  11. Waferstapel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (4) einstückig aus dem Kappenwafer (3) herausstrukturiert sind.
  12. Waferstapel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sockel (20) und die Sensorelemente (2) aus einer auf den Substratwafer (1) aufgebrachten Polysiliziumschicht herausstrukturiert sind.
  13. Verfahren zur Herstellung von Sensoren (13) mit den Verfahrensschritten: (a) Anordnen von mindestens zwei Sensorelementen (2) an einem Substratwafer (1), (b) Aufbringen eines Verbindungsmediums in Form von Verbindungsstreifen (5) auf einen Kappenwafer (3) und/oder den Substratwafer (1) (c) Anordnen des Kappenwafers (3) am Substratwafer (1), derart, dass das Verbindungsmedium den Substratwafer (1) und den Kappenwafer (3) hermetisch dicht miteinander verbindet, – wobei Kavernen (17) gebildet werden in denen die Sensorelemente (2) angeordnet sind, – wobei die Kavernen (17) von den Verbindungsstreifen (5) umgeben sind, – wobei zwischen zwei aneinander grenzende Kavernen (17) genau nur einer der Verbindungsstreifen (5) angeordnet ist, (d) Durchsägen des Kappenwafers (3) und des an den Kavernen unmittelbar angrenzenden Verbindungsstreifens (5) an bestimmten Stellen zwischen den Kavernen (17), die jeweils die lateralen Außenseiten von Sensoren (13) bilden sollen, (e) Durchsägen des Substratwafers (1) in einzelne Sensoren (13).
  14. Verfahren zur Herstellung von Sensoren (13) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Verfahrensschritt (d) ein Testen der Kavernen (17) auf Dichtheit erfolgt.
  15. Verfahren zur Herstellung von Sensoren (13) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Verfahrensschritt (d) ein Ausheilschritt durch Tempern erfolgt.
  16. Verfahren zur Herstellung von Sensoren (13) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Kappenwafer (3) Stege (4) vorgesehen sind und die Verbindungsstreifen (5) im Verfahrensschritt (b) auf den Stegen (4) angeordnet werden.
  17. Verfahren zur Herstellung von Sensoren (13) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Substratwafer (1) Sockel (20) vorgesehen sind und die Verbindungsstreifen (5) im Verfahrensschritt (b) auf den Sockeln (20) angeordnet werden.
DE19700734A 1997-01-11 1997-01-11 Verfahren zur Herstellung von Sensoren sowie nicht-vereinzelter Waferstapel Expired - Lifetime DE19700734B4 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19700734A DE19700734B4 (de) 1997-01-11 1997-01-11 Verfahren zur Herstellung von Sensoren sowie nicht-vereinzelter Waferstapel
JP00318798A JP4390225B2 (ja) 1997-01-11 1998-01-09 センサの製造方法
US09/005,924 US6106735A (en) 1997-01-11 1998-01-12 Wafer stack and method of producing sensors
JP2009181835A JP5334736B2 (ja) 1997-01-11 2009-08-04 ウェハステープル

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19700734A DE19700734B4 (de) 1997-01-11 1997-01-11 Verfahren zur Herstellung von Sensoren sowie nicht-vereinzelter Waferstapel

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE19700734A1 DE19700734A1 (de) 1998-07-16
DE19700734B4 true DE19700734B4 (de) 2006-06-01

Family

ID=7817164

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19700734A Expired - Lifetime DE19700734B4 (de) 1997-01-11 1997-01-11 Verfahren zur Herstellung von Sensoren sowie nicht-vereinzelter Waferstapel

Country Status (3)

Country Link
US (1) US6106735A (de)
JP (2) JP4390225B2 (de)
DE (1) DE19700734B4 (de)

Families Citing this family (46)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19700734B4 (de) * 1997-01-11 2006-06-01 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung von Sensoren sowie nicht-vereinzelter Waferstapel
IL123207A0 (en) * 1998-02-06 1998-09-24 Shellcase Ltd Integrated circuit device
DE19857550A1 (de) * 1998-12-14 2000-06-21 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Verkapselung von metallischen Mikrobauteilen
IL133453A0 (en) * 1999-12-10 2001-04-30 Shellcase Ltd Methods for producing packaged integrated circuit devices and packaged integrated circuit devices produced thereby
JP2001205437A (ja) * 2000-01-18 2001-07-31 Yaskawa Electric Corp 溶接部のビード形状計算方法
US7345316B2 (en) * 2000-10-25 2008-03-18 Shipley Company, L.L.C. Wafer level packaging for optoelectronic devices
US6932519B2 (en) 2000-11-16 2005-08-23 Shipley Company, L.L.C. Optical device package
US6827503B2 (en) * 2000-12-01 2004-12-07 Shipley Company, L.L.C. Optical device package having a configured frame
US7022546B2 (en) * 2000-12-05 2006-04-04 Analog Devices, Inc. Method and device for protecting micro electromechanical systems structures during dicing of a wafer
US6883977B2 (en) * 2000-12-14 2005-04-26 Shipley Company, L.L.C. Optical device package for flip-chip mounting
EP1356718A4 (de) * 2000-12-21 2009-12-02 Tessera Tech Hungary Kft Verpackte integrierte schaltungen und verfahren zu ihrer herstellung
AUPR244801A0 (en) * 2001-01-10 2001-02-01 Silverbrook Research Pty Ltd A method and apparatus (WSM01)
US6890445B2 (en) * 2001-12-13 2005-05-10 Agere Systems, Inc. Process for packaging electronic devices using thin bonding regions
DE10163506A1 (de) * 2001-12-21 2003-07-10 Infineon Technologies Ag Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Bauelements mit einer beweglichen Struktur
GB0203343D0 (en) * 2002-02-13 2002-03-27 Alcatel Optronics Uk Ltd Micro opto electro mechanical device
US7795586B2 (en) * 2002-09-17 2010-09-14 Robert Bosch Gmbh Device for detecting and device for measuring the concentration of a substance
US7033664B2 (en) * 2002-10-22 2006-04-25 Tessera Technologies Hungary Kft Methods for producing packaged integrated circuit devices and packaged integrated circuit devices produced thereby
US7514283B2 (en) 2003-03-20 2009-04-07 Robert Bosch Gmbh Method of fabricating electromechanical device having a controlled atmosphere
US7075160B2 (en) 2003-06-04 2006-07-11 Robert Bosch Gmbh Microelectromechanical systems and devices having thin film encapsulated mechanical structures
US6936491B2 (en) 2003-06-04 2005-08-30 Robert Bosch Gmbh Method of fabricating microelectromechanical systems and devices having trench isolated contacts
WO2005004195A2 (en) * 2003-07-03 2005-01-13 Shellcase Ltd. Method and apparatus for packaging integrated circuit devices
US6952041B2 (en) 2003-07-25 2005-10-04 Robert Bosch Gmbh Anchors for microelectromechanical systems having an SOI substrate, and method of fabricating same
KR100541087B1 (ko) 2003-10-01 2006-01-10 삼성전기주식회사 마이크로 디바이스를 위한 웨이퍼 레벨 패키지 및 제조방법
JP2005172543A (ja) * 2003-12-10 2005-06-30 Mitsubishi Electric Corp 加速度センサおよび加速度センサの製造方法
US20070102831A1 (en) * 2003-12-24 2007-05-10 Shuntaro Machida Device and method of manufacturing the same
US7068125B2 (en) 2004-03-04 2006-06-27 Robert Bosch Gmbh Temperature controlled MEMS resonator and method for controlling resonator frequency
DE102004011035B4 (de) * 2004-03-06 2006-05-04 X-Fab Semiconductor Foundries Ag Verfahren zur Prüfung der Dichtigkeit von Scheibenbondverbindungen und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens
US7038324B2 (en) * 2004-03-31 2006-05-02 Intel Corporation Wafer stacking using interconnect structures of substantially uniform height
US7102467B2 (en) 2004-04-28 2006-09-05 Robert Bosch Gmbh Method for adjusting the frequency of a MEMS resonator
DE102004027501A1 (de) 2004-06-04 2005-12-22 Robert Bosch Gmbh Mikromechanisches Bauelement mit mehreren Kavernen und Herstellungsverfahren
FR2879889B1 (fr) * 2004-12-20 2007-01-26 United Monolithic Semiconduct Boitier miniature hyperfrequence et procede de fabrication du boitier
US7566853B2 (en) * 2005-08-12 2009-07-28 Tessera, Inc. Image sensor employing a plurality of photodetector arrays and/or rear-illuminated architecture
DE102005040789B4 (de) 2005-08-29 2014-12-24 Robert Bosch Gmbh Herstellungsverfahren für ein Mikromechanisches Bauelement mit anodisch gebondeter Kappe
JP4984486B2 (ja) * 2005-10-20 2012-07-25 株式会社デンソー センサの製造方法
US20070170528A1 (en) 2006-01-20 2007-07-26 Aaron Partridge Wafer encapsulated microelectromechanical structure and method of manufacturing same
US20080054451A1 (en) * 2006-09-06 2008-03-06 Michael Bauer Multi-chip assembly
JP4792143B2 (ja) * 2007-02-22 2011-10-12 株式会社デンソー 半導体装置およびその製造方法
DE102007060632A1 (de) 2007-12-17 2009-06-18 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Herstellen eines Kappenwafers für einen Sensor
US7927906B2 (en) * 2008-02-04 2011-04-19 Honeywell International Inc. Method for MEMS threshold sensor packaging
JP5215892B2 (ja) * 2009-01-29 2013-06-19 Ｔｏｗａ株式会社 Ｍｅｍｓパッケージの製造方法
DE102009002485A1 (de) * 2009-04-20 2010-10-21 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung von verkappten MEMS-Bauelementen
DE102009042479A1 (de) * 2009-09-24 2011-03-31 Msg Lithoglas Ag Verfahren zum Herstellen einer Anordnung mit einem Bauelement auf einem Trägersubstrat und Anordnung sowie Verfahren zum Herstellen eines Halbzeuges und Halbzeug
JP5802364B2 (ja) * 2009-11-13 2015-10-28 オリンパス株式会社 画像処理装置、電子機器、内視鏡システム及びプログラム
US8551814B2 (en) * 2010-03-11 2013-10-08 Freescale Semiconductor, Inc. Method of fabricating a semiconductor device that limits damage to elements of the semiconductor device that are exposed during processing
DE102016113347A1 (de) 2016-07-20 2018-01-25 Infineon Technologies Ag Verfahren zum produzieren eines halbleitermoduls
DE102020214921A1 (de) 2020-11-27 2022-06-02 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Waferstapel, mikromechanische Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer mikromechanischen Vorrichtung

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4802952A (en) * 1987-03-06 1989-02-07 Hitachi, Ltd. Method for manufacturing semiconductor absolute pressure sensor units
DE4239132A1 (en) * 1991-11-20 1993-05-27 Nippon Denso Co Integrated pressure sensor prodn. - comprising forming diaphragm on silicon wafer, connecting to socket, semi-cutting socket, adjusting resistance, and completely cutting wafer
US5323051A (en) * 1991-12-16 1994-06-21 Motorola, Inc. Semiconductor wafer level package

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5421956A (en) * 1991-11-20 1995-06-06 Nippondenso Co., Ltd. Method of fabricating an integrated pressure sensor
JP3530202B2 (ja) * 1991-11-20 2004-05-24 株式会社デンソー 集積化圧力センサの製造方法
JPH0823563B2 (ja) * 1993-09-07 1996-03-06 日本電気株式会社 半導体加速度センサの製造方法
JP2711384B2 (ja) * 1993-11-04 1998-02-10 日本航空電子工業株式会社 加速度センサ
JPH0815067A (ja) * 1994-07-04 1996-01-19 Yazaki Corp 静電容量型圧力センサの製造方法
JP2790168B2 (ja) * 1995-03-13 1998-08-27 日本電気株式会社 半導体加速度センサ
DE19700734B4 (de) * 1997-01-11 2006-06-01 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung von Sensoren sowie nicht-vereinzelter Waferstapel

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4802952A (en) * 1987-03-06 1989-02-07 Hitachi, Ltd. Method for manufacturing semiconductor absolute pressure sensor units
DE4239132A1 (en) * 1991-11-20 1993-05-27 Nippon Denso Co Integrated pressure sensor prodn. - comprising forming diaphragm on silicon wafer, connecting to socket, semi-cutting socket, adjusting resistance, and completely cutting wafer
US5323051A (en) * 1991-12-16 1994-06-21 Motorola, Inc. Semiconductor wafer level package

Also Published As

Publication number Publication date
JPH10209470A (ja) 1998-08-07
US6106735A (en) 2000-08-22
DE19700734A1 (de) 1998-07-16
JP4390225B2 (ja) 2009-12-24
JP2009260388A (ja) 2009-11-05
JP5334736B2 (ja) 2013-11-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19700734B4 (de) Verfahren zur Herstellung von Sensoren sowie nicht-vereinzelter Waferstapel
DE3505926C2 (de) Kapazitiver Druckmesser für Absolutdruck
DE19709731C2 (de) Elektrostatisch-kapazitiver Beschleunigungssensor und Verfahren zur Herstellung desselben
EP2038624B1 (de) Elektrisches bauelement mit einem sensorelement und verfahren zur verkapselung eines sensorelements
DE10325020B4 (de) Verfahren zum Versiegeln eines Halbleiterbauelements und damit hergestellte Vorrichtung
DE19903380B4 (de) Halbleitersensoren für eine physikalische Grösse und ihre Herstellungsverfahren
DE4342890A1 (de) Verfahren zum Abdichten herstellprozeßbedingter Öffnungen an mikromechanischen Beschleunigungssensoren
DE4441903C1 (de) Drucksensor
DE4133008A1 (de) Kapazitiver drucksensor und herstellungsverfahren hierzu
EP0865081A2 (de) Verfahren zum Herstellen von elektronischen Elementen
DE69406174T2 (de) Verfahren zur Herstellung einer Anzeigezelle mit Kontaktierung für die Gegen-Elektrode
DE19627543B4 (de) Multi-Layer-Substrat sowie Verfahren zu seiner Herstellung
DE10257097B4 (de) Verfahren zur Herstellung von mikroelektromechanischen Systemen (Microelectromechanical Systems: MEMS) mittels Silizium-Hochtemperatur-Fusionsbonden
DE10121889A1 (de) Sensorelement
EP1475623B1 (de) Druckmessvorrichtung mit Durchkontaktierung sowie Kontaktierungsverfahren
EP1723402B1 (de) Prüfung der dichtigkeit von scheibenbondverbindungen und teststruktur zur durchführung des verfahrens
EP0645613A1 (de) Dünnschicht-Absolutdrucksensoren und deren Herstellverfahren
EP1316981B1 (de) Multi-Kugelschalter-Anordnung in Schicht-/Plattenbauweise
EP1678074A1 (de) Festes isolierendes und elektrisch leitendes verbinden prozessierter halbleiterscheiben
WO2007093279A2 (de) Verfahren zur herstellung von elektronischen bauelementen und drucksensor
DE102021204645A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines mikroelektromechanischen Sensors aus einem MEMS-Element und einem ASIC-Element und mikroelektromechanischer Sensor
DE19944410C2 (de) Vorrichtung zur Halterung einer zu heizenden Mikrostruktur und Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung
DE10249466B4 (de) Sensorelement
DE19541616C2 (de) Mikromechanisches Bauelement und Verfahren zu seiner Herstellung
DE10210974A1 (de) Sensorelement

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8364 No opposition during term of opposition
R071 Expiry of right