DE102007001290A1 - Halbleitermodul - Google Patents

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DE102007001290A1
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    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B7/00Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
    • B81B7/0032Packages or encapsulation
    • B81B7/0045Packages or encapsulation for reducing stress inside of the package structure
    • B81B7/0054Packages or encapsulation for reducing stress inside of the package structure between other parts not provided for in B81B7/0048 - B81B7/0051
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B81CPROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
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    • B81C2203/0118Bonding a wafer on the substrate, i.e. where the cap consists of another wafer

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Abstract

Beschrieben wird ein Modul (100) mit einem Halbleiterchip (11), der mindestens ein bewegliches Element (12) aufweist, einem ersten Substrat (10) aus einem Glas- oder Halbleitermaterial, das eine erste Hauptoberfläche (14) des Halbleiterchips (11) bedeckt, und einem zweiten Substrat (13) aus einem Glas- oder Halbleitermaterial, das eine zweite Hauptoberfläche (15) des Halbleiterchips (11) bedeckt. Ein Teil zumindest des Halbleiterchips (11) oder des ersten Substrats (10) oder des zweiten Substrats (13) liegt offen.

Description

  • Bei der Entwicklung von Gehäusen für Halbleiterchips, die bewegliche Elemente enthalten, müssen besondere Anforderungen beachtet werden. Beispielsweise reagieren bewegliche Elemente empfindlich auf mechanische Verspannungen, die während der Gehäusefertigung auftreten können oder die durch bestimmte Eigenschaften der Gehäuse verursacht werden können.
  • Vor diesem Hintergrund wird ein Modul gemäß der unabhängigen Ansprüche 1, 15 und 26 sowie ein Verfahren gemäß der unabhängigen Ansprüche 11, 21 und 31 angegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Gemäß einer Ausgestaltung umfasst ein Modul einen Halbleiterchip mit mindestens einem beweglichen Element, ein erstes Substrat und ein zweites Substrat. Die beiden Substrate sind aus einem Glas- oder Halbleitermaterial gefertigt. Das erste Substrat bedeckt eine erste Hauptoberfläche des Halbleiterchips, und das zweite Substrat bedeckt eine zweite Hauptoberfläche des Halbleiterchips. Ein Teil zumindest des Halbleiterchips oder des ersten Substrats oder des zweiten Substrats liegt offen.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung umfasst ein Modul einen Halbleiterchip mit mindestens einem beweglichen Element, ein erstes Substrat und ein zweites Substrat. Die beiden Substrate weisen jeweils einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten im Bereich von 0,3·10–6/K bis 8,2·10–6/K auf. Das erste Substrat bedeckt eine erste Hauptoberfläche des Halbleiterchips, und das zweite Substrat bedeckt eine zweite Hauptoberfläche des Halbleiterchips. Ein Teil zumindest des Halbleiterchips oder des ersten Substrats oder des zweiten Substrats liegt offen.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung umfasst ein Modul einen Halbleiterchip mit mindestens einem beweglichen Element, ein erstes Substrat und ein zweites Substrat. Das erste Substrat bedeckt eine erste Hauptoberfläche des Halbleiterchips. Das zweite Substrat bedeckt eine zweite Hauptoberfläche des Halbleiterchips und weist eine dem mindestens einen beweglichen Element zugewandte Ausnehmung auf. Ein Teil zumindest des Halbleiterchips oder des ersten Substrats oder des zweiten Substrats liegt offen.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird ein Halbleitersubstrat, das mindestens zwei bewegliche Elemente aufweist, bereitgestellt. Ein erstes Substrat wird auf eine erste Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats aufgebracht. Nach dem Aufbringen des ersten Substrats auf die erste Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats wird das Halbleitersubstrat zu mindestens zwei Halbleitermodulen mit jeweils mindestens einem beweglichen Element getrennt.
  • Die Erfindung wird nachfolgend in beispielhafter Weise unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung eines Moduls 100 als Ausführungsbeispiel;
  • 2 eine schematische Darstellung eines Moduls 200 als weiteres Ausführungsbeispiel;
  • 3 eine schematische Darstellung eines Moduls 300 als weiteres Ausführungsbeispiel;
  • 4 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung des Moduls 300 als weiteres Ausführungsbeispiel; und
  • 5 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung des Moduls 100 als weiteres Ausführungsbeispiel.
  • Im Folgenden werden Module, die Halbleiterchips mit beweglichen Elementen umfassen, sowie Verfahren zur Herstellung der Module beschrieben. Die Erfindung ist unabhängig von der Art der Halbleiterchips und der beweglichen Elemente. Die beweglichen Elemente können beispielsweise mechanische Elemente, Sensoren oder Aktoren sein und können beispielsweise als Drucksensoren, Beschleunigungssensoren, Rotationssensoren oder Mikrofone ausgestaltet sein. Die Halbleiterchips, in welche die beweglichen Elemente eingebettet sind, umfassen elektronische Schaltungen, die beispielsweise die beweglichen Elemente ansteuern oder Signale, die von den beweglichen Elementen erzeugt werden, weiterverarbeiten. Die beweglichen Elemente können genauso wie die Halbleiterchips aus Halbleitermaterialien, aber auch aus anderen Materialien, wie z. B. Kunststoffen, hergestellt sein. In der Literatur werden Kombinationen von mechanischen Elementen, Sensoren oder Aktoren mit elektronischen Schaltungen in einem Halbleiterchip häufig als MEMS (Micro-Electro-Mechanical System; mikroelektromechanisches System) bezeichnet.
  • In 1 ist als Ausführungsbeispiel ein Modul 100 im Querschnitt dargestellt. Das Modul 100 besteht aus einem Substrat 10, einem auf dem Substrat 10 angeordneten Halbleiterchip 11 mit einem beweglichen Element 12 und einem auf dem Halbleiterchip 11 angeordneten Substrat 13. Die Substrate 10 und 13 bilden zumindest einen Teil eines Gehäuses des Halbleiterchips 11. Die Substrate 10 und 13 sowie der Halbleiterchip 11 sind so übereinander gestapelt, dass die zwei Hauptoberflächen 14 und 15 des Halbleiterchips 11 von jeweils einem der Substrate 10 und 13 bedeckt werden. Die Substrate 10 und 13 dienen dazu, den Halbleiterchip 11 und das bewegliche Element 12 vor Umwelteinflüssen, wie beispielsweise Schmutz, Nässe oder auch mechanischen Stößen, zu schützen. Ein Teil des Halbleiterchips 11 und/oder des Substrats 10 und/oder des Substrats 13 liegt offen. Beispielsweise kann es sich dabei um eine Randfläche des Halbleiterchips 11, des Substrats 10 oder des Substrats 13 handeln.
  • Das bewegliche Element 12 kann beispielsweise eine Membran, eine Brückenstruktur oder eine Zungenstruktur sein und beispielsweise als Sensor oder Aktor eingesetzt werden. Zusammen mit dem beweglichen Element 12 kann der Halbleiterchip 11 beispielsweise ein MEMS bilden und als Drucksensor, Beschleunigungssensor, Rotationssensor oder Mikrofon ausgestaltet sein.
  • Die beiden Substrate 10 und 13 können z. B. aus einem Glas- oder Halbleitermaterial hergestellt sein. Die Verwendung von Glas- oder Halbleitermaterialien für die Substrate 10 und 13 bringt mehrere Vorteile mit sich. Ein erster Vorteil dieser Maßnahme ist, dass eine verspannungsfreie Montage des Halbleiterchips 11 zwischen den Substraten 10 und 13 ermöglicht wird. Es ist nicht erforderlich, den Halbleiterchip 11 bei der Gehäusefertigung mit einer Vergussmasse, z. B. einem Kunststoffmaterial oder Glob-Top oder anderen polymerhaltigen Vergussmaterialien, zu umspritzen. Das Umspritzen mit einer Vergussmasse verursacht häufig mechanische Verspannungen in dem Halbleiterchip 11 und insbesondere in dem beweglichen Element 12, wodurch deren Funktionsfähigkeit eingeschränkt werden kann. Ferner besteht beim Umspritzen mit einer Vergussmasse das Risiko, dass das bewegliche Element 12 mit der Vergussmasse direkt in Kontakt kommt. Bereits ein Benetzen des beweglichen Elements 12 mit der Vergussmasse würde zu einem Funktionsausfall führen.
  • Ein weiterer Vorteil, den die Verwendung von Glas- oder Halbleitermaterialien für die Substrate 10 und 13 mit sich bringt, ist dadurch begründet, dass die das Gehäuse des Halbleiterchips 11 bildenden Substrate 10 und 13 die gleichen oder zumindest ähnliche thermomechanische Eigenschaften wie der Halbleiterchip 11, der z. B. zu einem überwiegenden Teil aus Silizium besteht, aufweisen. Bei Temperaturveränderungen verhalten sich der Halbleiterchip 10 sowie die Substrate 10 und 13 beispielsweise hinsichtlich ihrer Ausdehnung daher gleich oder zumindest ähnlich. Dadurch ist eine spannungsfreie Lagerung des Halbleiterchips 10 in dem ihn umgebenden Gehäuse gewährleistet. Eine solche spannungsfreie Lagerung ist insbesondere für die Funktionsfähigkeit des beweglichen Elements 12 vorteilhaft, da viele bewegliche Elemente 12, die in MEMS eingesetzt werden, sehr empfindlich auf mechanische Verspannungen reagieren.
  • Als Halbleitermaterial für die Substrate 10 und 13 kommt beispielsweise Silizium infrage. Sofern auch der Halbleiterchip 11 auf Silizium-Basis hergestellt worden ist, sind die thermomechanischen Eigenschaften, z. B. der thermische Ausdehnungskoeffizient, des Halbleiterchips 11 und der Substrate 10 sowie 13 sehr ähnlich. Es können aber auch andere Halbleiter- sowie Glasmaterialien für die Herstellung der Substrate 10 und 13 eingesetzt werden, da das thermomechanische Verhalten dieser Materialien dem des Halbleiterchips 11 sehr ähnlich ist.
  • Als Alternative zu Glas- oder Halbleitermaterialien können andere Materialien für die Herstellung der beiden Substrate 10 und 13 verwendet werden, sofern der thermische Ausdehnungskoeffizient dieser Materialien im Wesentlichen dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Halbleitermaterials entspricht, aus dem der Halbleiterchip 11 gefertigt wurde. Der thermische Ausdehnungskoeffizient bestimmt, wie sich ein Material bei einer Temperaturänderung ausdehnt. Eine ausreichende Anpassung des thermomechanischen Verhaltens der das Gehäuse bildenden Substrate 10 und 13 an das thermomechanische Verhalten des Halbleiterchips 11 ist gewährleistet, falls die Substrate 10 und 13 einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten im Bereich von 0,3·10–6/K bis 8,2·10–6/K aufweisen. Insbesondere können die Substrate 10 und 13 einen ther mischen Ausdehnungskoeffizienten im Bereich von 4,0·10–6/K bis 4,5·10–6/K aufweisen. Ferner kann beispielsweise ein Material für die Substrate 10 und 13 gewählt werden, dass in etwa den gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten wie Silizium von ca. 4,2·10–6/K aufweist. Durch die Verwendung von Substraten 10 und 13 mit den genannten Ausdehnungskoeffizienten werden mechanische Verspannungen in dem beweglichen Element 12 weitestgehend minimiert.
  • Zur Herstellung des Moduls 100 wird der Halbleiterchip 11 bereitgestellt und die Substrate 10 und 13 werden auf die Hauptoberflächen 14 und 15 des Halbleiterchips 11 aufgebracht. Nach dem Aufbringen der beiden Substrate 10 und 13 auf die Hauptoberflächen 14 und 15 des Halbleiterchips 11 liegt ein Teil zumindest des Halbleiterchips 11 oder des Substrats 10 oder des Substrats 13 offen.
  • In 2 ist als weiteres Ausführungsbeispiel ein Modul 200 im Querschnitt dargestellt. Der Aufbau des Moduls 200 ist ähnlich zu dem Aufbau des Moduls 100. Das Modul 200 besteht aus einem Substrat 10, einem auf dem Substrat 10 angeordneten Halbleiterchip 11 mit einem beweglichen Element 12 und einem auf dem Halbleiterchip 11 angeordneten Substrat 13. Die Substrate 10 und 13 bilden zumindest einen Teil eines Gehäuses des Halbleiterchips 11. Das Substrat 13 weist eine dem beweglichen Element 12 zugewandte Ausnehmung 16 auf. Die Ausnehmung 16 bildet im zusammengebauten Zustand des Moduls 200 einen Hohlraum, der für die Beweglichkeit und/oder Funktionsfähigkeit des beweglichen Elements 12 erforderlich sein kann. Ein Teil des Halbleiterchips 11 und/oder des Substrats 10 und/oder des Substrats 13 liegt offen. Beispielsweise kann es sich dabei um eine Randfläche des Halbleiterchips 11, des Substrats 10 oder des Substrats 13 handeln.
  • Beispielsweise kann das bewegliche Element 12 als Membran ausgebildet sein, und der durch die Ausnehmung 16 gebildete Hohlraum bildet ein Rückvolumen der Membran 12. Ein Rückvolu men ist ein eingeschlossener Luftraum, der bei jeder Auslenkung der Membran 12 eine Rückstellkraft zusätzlich zu der durch die elastischen Eigenschaften der Membran 12 verursachten Rückstellkraft bewirkt.
  • Der Halbleiterchip 11 kann ferner eine Ausnehmung 17 aufweisen, in der das bewegliche Element 12 angeordnet ist oder die von dem beweglichen Element 12 begrenzt ist. Auch die Ausnehmung 17, die im zusammengebauten Zustand des Moduls 200 einen Hohlraum ausbilden kann, kann für die Beweglichkeit und/oder Funktionsfähigkeit des beweglichen Elements 12 erforderlich sein.
  • Die Ausnehmungen 16 und 17 können beispielsweise durch Ätzschritte, aber auch durch mechanische Bearbeitungen, wie z. B. Fräsen oder Bohren, in das Substrat 13 bzw. den Halbleiterchip 11 eingebracht werden.
  • Das bewegliche Element 12 des Moduls 200 kann genauso wie das oben beschriebene bewegliche Element 12 des Moduls 100 ausgestaltet sein. Die Substrate 10 und 13 des Moduls 200 können aus einem Glas- oder Halbleitermaterial oder aus einem Material mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten im Bereich von 0,3·10–6/K bis 8,2·10–6/K und insbesondere im Bereich von 4,0·10–6/K bis 4,5·10–6/K hergestellt sein, sie können aber auch aus anderen Materialien hergestellt sein.
  • Zur Herstellung des Moduls 200 wird der Halbleiterchip 11 bereitgestellt und die Substrate 10 und 13 werden auf die Hauptoberflächen 14 und 15 des Halbleiterchips 11 aufgebracht. Dabei wird das Substrat 13 mit der Seite, welche die Ausnehmung 16 aufweist, auf den Halbleiterchip 11 aufgebracht. Nach dem Aufbringen der beiden Substrate 10 und 13 auf die Hauptoberflächen 14 und 15 des Halbleiterchips 11 liegt ein Teil zumindest des Halbleiterchips 11 oder des Substrats 10 oder des Substrats 13 offen.
  • In 3 ist ein Modul 300 gezeigt, das eine Weiterbildung sowohl des Moduls 100 als auch des Moduls 200 darstellt. Bei dem Modul 300 sind die Substrate 10 und 13 aus einem Glas- oder Halbleitermaterial oder aus einem Material mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten im Bereich von 0,3·10–6/K bis 8,2·10–6/K und insbesondere im Bereich von 4,0·10–6/K bis 4,5·10–6/K gefertigt. Der Halbleiterchip 11 des Moduls 300 enthält als bewegliche Elemente eine Zungenstruktur 18 und eine Membranstruktur 19. Die Zungenstruktur 18 und die Membranstruktur 19 sind in Hohlräumen, die durch die Ausnehmungen 16 und 17 gebildet sind, angeordnet. Das Substrat 10 weist eine Öffnung 20 auf, die zu der Ausnehmung 17, die an die Membranstruktur 19 angrenzt, führt. Zusammen mit den in dem Halbleiterchip 11 integrierten Schaltungen ist die Zungenstruktur 18 beispielsweise als Beschleunigungssensor und die Membranstruktur 19 beispielsweise als Drucksensor ausgebildet. In diesem Fall gewährleistet die Öffnung 20, dass der Luftdruck in dem durch die Ausnehmung 17 gebildeten Hohlraum dem Luftdruck außerhalb des Moduls 300 entspricht.
  • Das Substrat 10 ist in 3 auf seiner Unterseite mit Außenkontaktelementen 21 versehen, die über Verbindungsleitungen 22 mit Kontaktflächen 23 des Halbleiterchips 11 elektrisch verbunden sind. Über die Außenkontaktelemente 21 kann der Halbleiterchip 11 von außen elektrisch kontaktiert werden. Die Verbindungsleitungen 22 führen in 3 durch Durchlässe 24 in dem Substrat und sind als sogenannte Via(Vertical Interconnect Access)-Verbindungen ausgestaltet. Alternativ können die Verbindungsleitungen 22 von den Außenkontaktelementen 21 des Substrats 10 entlang der Oberfläche und über einen Randbereich 25 des Substrats 10 zu den Kontaktflächen 23 des Halbleiterchips 11 führen.
  • Die Verbindungsleitungen 22 können mittels üblicher Wafer-Prozesse auf dem Substrat 10 erzeugt werden. Beispielsweise werden Metallschichten auf das Substrat 10 gesputtert, die anschließend photolithografisch strukturiert werden. Sofern dickere Schichten benötigt werden, können die aufgebrachten Metallschichten galvanisch verstärkt werden (sog. Elektroplating). Es kann auch vorgesehen sein, dass beide Seiten des Substrats 10 beschichtet werden. In diesem Fall weist das Substrat 10 metallische Beschichtungen auf, die dem Halbleiterchip 11 zugewandt sind und eine zuverlässige elektrische Kontaktierung mit dem Halbleiterchip 11 gewährleisten. Beispielhaft ist sind derartige Beschichtungen 28 in 4 dargestellt.
  • Die Außenkontaktelemente 21 und die Verbindungsleitungen 22 können aus einem Metall, wie z. B. Aluminium, Gold oder Kupfer, oder einer Legierung hergestellt sein. Die Kontaktflächen 23 des Halbleiterchips 11 können mit einer Metallisierungsschicht, z. B. aus Aluminium, Gold, Kupfer oder einer Legierung, beschichtet sein.
  • Wie in 3 gezeigt ist, kann das Substrat 10 im Bereich der Kontaktelemente 21 Erhebungen 26 aufweisen. Bei einer Montage des Moduls 300 auf eine Leiterplatte erleichtern die Erhebungen 26 die Kontaktierung der Außenkontaktelemente 21 mit den entsprechenden Kontaktelementen der Leiterplatte. Zusätzlich können auf den Außenkontaktelementen 21 Lotdepots bzw. Lotkugeln 27 aufgebracht sein, die zum Verlöten des Moduls 300 mit den Kontaktelementen einer Leiterplatte dienen.
  • Aufgrund der thermomechanischen Eigenschaften der Substrate 10 und 13 werden die bei der Montage des Moduls 300 auf eine Leiterplatte auftretenden mechanischen Spannungen von den Substraten 10 und 13 aufgenommen, sodass die Montage für den Halbleiterchip 11 sowie insbesondere die Zungenstruktur 18 bzw. die Membranstruktur 19 besonders spannungsarm ist. Besonders gute Ergebnisse werden erzielt, wenn auch die Leiterplatte, auf die das Modul 300 montiert wird, in ihren thermomechanischen Eigenschaften an das für die Substrate 10 und 13 verwendete Material angepasst ist. Beispielsweise ist dies für eine aus einer Keramik gefertigte Leiterplatte der Fall.
  • Die aktive Hauptoberfläche des Halbleiterchips 11, auf der sich elektrisch betreibbare Strukturen bzw. Schaltungen befinden, kann eine der beiden Hauptoberflächen 14 und 15 sein. Folglich kann der Halbleiterchip 11 sowohl derart ausgerichtet sein, dass seine aktive Hauptoberfläche dem Substrat 10 zugewandt ist, als auch derart, dass die aktive Hauptoberfläche an das Substrat 13 angrenzt. Sofern die Hauptoberfläche 15 die aktive Hauptoberfläche des Halbleiterchips 11 ist, müssen Verbindungsleitungen von den Kontaktflächen der aktiven Hauptoberfläche zu den Kontaktflächen 23 vorgesehen sein. Beispielsweise können zu diesem Zweck Durchkontaktierungen (Via-Verbindungen) durch vertikale Durchlässe in dem Halbleiterchip 11 führen.
  • Die aktive Hauptoberfläche des Halbleiterchips 11 kann mit einer Umverdrahtungslage versehen sein, in welcher Leiterbahnen von Kontaktflächen des Halbleiterchips 11 zu den Kontaktflächen 23 geführt sind.
  • In 4 ist als weiteres Ausführungsbeispiel ein Verfahren zum Herstellen des Moduls 300 schematisch dargestellt. Bei dem Verfahren werden, wie in 4 gezeigt ist, das Substrat 10, der Halbleiterchip 11 und das Substrat 13 übereinander gestapelt. Während des Stapelns sind sowohl die Substrate 10 und 13 als auch der Halbleiterchip 11 vorzugsweise noch Teil eines jeweiligen Wafers. Folglich werden zur Herstellung des Moduls 300 nicht bereits vereinzelte Substrate 10 und 13 und ein vereinzelter Halbleiterchip 11 übereinander gestapelt, sondern es werden drei Wafer oder zumindest Teile von drei Wafern, welche die in 4 gezeigten Strukturen enthalten, übereinander gestapelt. Das Stapeln auf Wafer-Ebene ermöglicht eine kostengünstige Herstellung, die mit dem sogenannten „Wafer-Level-Packaging"-Verfahren kompatibel ist.
  • Die Wafer können beispielsweise durch Löten, Kleben, anodisches Bonden oder Glas-Frit-Bonden miteinander verbunden wer den. Beim anodischen Bonden wird ein elektrisches Feld an den aus den übereinander geschichteten Wafer gebildeten Stapel angelegt. Der dadurch hervorgerufene Strom durch den Waferstapel führt zu einem Verschmelzen der Wafer in den Kontaktbereichen. Beim Glas-Frit-Bonden wird zwischen die Wafer ein Glaslot oder Glaspulver eingebracht. Anschließend wird der Waferstapel bis zum Schmelzpunkt des Glaslots oder Glaspulvers erhitzt, wodurch sich eine feste Verbindung zwischen den Wafern ergibt.
  • Die Module 300 werden anschließend, beispielsweise durch Sägen, vereinzelt.
  • Die Außenkontaktelemente 21 und die Verbindungsleitungen 22 können entweder vor dem Stapeln der Wafer oder danach auf das Substrat 10 aufgebracht werden.
  • In 5 ist als weiteres Ausführungsbeispiel ein Verfahren zur Herstellung des Moduls 100 dargestellt. Dazu wird ein Halbleitersubstrat 30 bereitgestellt, das mindestens zwei bewegliche Elemente 12, z. B. zwei offen liegende Membrane, enthält. Beispielsweise kann das Halbleitersubstrat 30 ein Halbleiterwafer sein, der mindestens zwei Halbleiterchips enthält. Auf eine Hauptoberfläche 14 des Halbleitersubstrats 30 wird ein Substrat 31 aufgebracht. Auf eine Hauptoberfläche 15 des Halbleitersubstrats 30 kann ferner beispielsweise ein Substrat 32 aufgebracht werden. Nach dem Aufbringen des Substrats 31 auf die Hauptoberfläche 14 des Halbleitersubstrats 30 und insbesondere nach dem Aufbringen des Substrats 32 auf die Hauptoberfläche 15 des Halbleitersubstrats 30 wird das Halbleitersubstrat 30 zu mindestens zwei Modulen 100 mit jeweils mindestens einem beweglichen Element 12 getrennt.
  • Nach dem Trennen der Halbleitersubstrats 30, beispielsweise durch Sägen, liegen beispielsweise Randbereiche der Module 100 offen.
  • Durch das in 5 gezeigte Verfahren können beispielsweise auch die Module 200 und 300 hergestellt werden.
  • Die Substrate 31 und 32 können mit dem Halbleitersubstrat 30 beispielsweise durch Löten, Kleben, anodisches Bonden oder Glas-Frit-Bonden verbunden werden.
  • Die Substrate 31 und 32 können aus einem Glas- oder Halbleitermaterial oder aus einem Material mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten im Bereich von 0,3·10–6/K bis 8,2·10–6/K und insbesondere im Bereich von 4,0·10–6/K bis 4,5·10–6/K hergestellt sein.
  • Das Substrat 31 oder 31 kann eine oder mehrere den beweglichen Elementen 12 zugewandte Ausnehmungen aufweisen, die ähnlich wie die Ausnehmungen 16 der Module 200 und 300 ausgestaltet sein können.

Claims (32)

  1. Modul (100; 200; 300) umfassend: – einen Halbleiterchip (11), der mindestens ein bewegliches Element (12; 18, 19) aufweist; – ein erstes Substrat (10) aus einem Glas- oder Halbleitermaterial, das eine erste Hauptoberfläche (14) des Halbleiterchips (11) bedeckt; und – ein zweites Substrat (13) aus einem Glas- oder Halbleitermaterial, das eine zweite Hauptoberfläche (15) des Halbleiterchips (11) bedeckt, wobei – zumindest ein Teil des Halbleiterchips (11) oder des ersten Substrats (10) oder des zweiten Substrats (13) offen liegt.
  2. Modul (200; 300) nach Anspruch 1, wobei das erste Substrat (10) und/oder das zweite Substrat (13) mindestens eine dem mindestens einen beweglichen Element (12; 18, 19) zugewandte Ausnehmung (16) aufweisen.
  3. Modul (300) nach Anspruch 1 oder 2, wobei auf das erste Substrat (10) Verbindungsleitungen (22) aufgebracht sind.
  4. Modul (300) nach Anspruch 3, wobei zumindest eine der Verbindungsleitungen (22) durch einen Durchlass (24) in dem ersten Substrat (10) führt und/oder zumindest eine der Verbindungsleitungen (22) über einen seitlichen Oberflächenbereich (25) des ersten Substrats (10) führt.
  5. Modul (300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei auf das erste Substrat (10) Außenkontaktelemente (21) aufgebracht sind.
  6. Modul (300) nach Anspruch 5, wobei die Außenkontaktelemente auf Erhebungen (26) des ersten Substrats (10) aufgebracht sind.
  7. Modul (300) nach Anspruch 5 oder 6, wobei Lotdepots (27) auf den Außenkontaktelementen (21) aufgebracht sind.
  8. Modul (300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Substrat (10) und/oder das zweite Substrat (13) mindestens einen Durchlass (20) aufweisen, der zu dem mindestens einen beweglichen Element (19) führt.
  9. Modul (100; 200; 300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Verbindungen zwischen den beiden Substraten (10, 13) und dem Halbleiterchip (11) jeweils durch Kleben und/oder Löten und/oder Anlegen eines elektrischen Felds und/oder Schmelzen eines Glas- oder Halbleitermaterials hergestellt sind.
  10. Modul (100; 200; 300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Halbleiterchip (11) mit dem mindestens einen beweglichen Element (12; 18, 19) als Drucksensor und/oder Beschleunigungssensor und/oder Rotationssensor und/oder Mikrofon ausgestaltet ist.
  11. Verfahren, umfassend: – ein Halbleitersubstrat (30), das mindestens zwei bewegliche Elemente (12) aufweist, wird bereitgestellt; – ein erstes Substrat (31) aus einem Glas- oder Halbleitermaterial wird auf eine erste Hauptoberfläche (14) des Halbleitersubstrats (30) aufgebracht; und – nach dem Aufbringen des ersten Substrats (31) auf die erste Hauptoberfläche (14) des Halbleitersubstrats (30) wird das Halbleitersubstrat (30) zu mindestens zwei Halbleitermodulen (100) mit jeweils mindestens einem beweglichen Element (12) getrennt.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Halbleitersubstrat (30) eine Halbleiterscheibe (Wafer) ist.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei ein zweites Substrat (32) aus einem Glas- oder Halbleitermaterial auf eine zweite Hauptoberfläche (15) des Halbleitersubstrats (30) aufgebracht wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei nach dem Aufbringen des zweiten Substrats (32) auf die zweite Hauptoberfläche (15) des Halbleitersubstrats (30) das Halbleitersubstrat (30) zu mindestens zwei Halbleitermodulen (100) mit jeweils mindestens einem beweglichen Element (12) getrennt wird.
  15. Modul (100; 200; 300) umfassend: – einen Halbleiterchip (11), der mindestens ein bewegliches Element (12; 18, 19) aufweist; – ein eine erste Hauptoberfläche (14) des Halbleiterchips (11) bedeckendes erstes Substrat (10), das einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten im Bereich von 0,3·10–6/K bis 8,2·10–6/K aufweist; und – ein eine zweite Hauptoberfläche (15) des Halbleiterchips (11) bedeckendes zweites Substrat (13), das einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten im Bereich von 0,3·10–6/K bis 8,2·10–6/K aufweist, wobei – zumindest ein Teil des Halbleiterchips (11) oder des ersten Substrats (10) oder des zweiten Substrats (13) offen liegt.
  16. Modul (200; 300) nach Anspruch 15, wobei das erste Substrat (10) und/oder das zweite Substrat (13) mindestens eine dem mindestens einen beweglichen Element (12; 18, 19) zugewandte Ausnehmung (16) aufweisen.
  17. Modul (300) nach Anspruch 15 oder 16, wobei auf das erste Substrat (10) Verbindungsleitungen (22) aufgebracht sind.
  18. Modul (300) nach Anspruch 17, wobei zumindest eine der Verbindungsleitungen (22) durch einen Durchlass (24) in dem ersten Substrat (10) führt und/oder zumindest eine der Ver bindungsleitungen (22) über einen seitlichen Oberflächenbereich (25) des ersten Substrats (10) führt.
  19. Modul (300) nach einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei auf das erste Substrat (10) Außenkontaktelemente (21) aufgebracht sind.
  20. Modul (100; 200; 300) nach einem der Ansprüche 15 bis 19, wobei das erste Substrat (10) und das zweite Substrat (13) jeweils einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten im Bereich von 4,0·10–6/K bis 4,5·10–6/K aufweisen.
  21. Verfahren, umfassend: – ein Halbleitersubstrat (30), das mindestens zwei bewegliche Elemente (12) aufweist, wird bereitgestellt; – ein erstes Substrat (31), das einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten im Bereich von 0,3·10–6/K bis 8,2·10–6/K aufweist, wird auf eine erste Hauptoberfläche (14) des Halbleitersubstrats (30) aufgebracht; und – nach dem Aufbringen des ersten Substrats (31) auf die erste Hauptoberfläche (14) des Halbleitersubstrats (30) wird das Halbleitersubstrat (30) zu mindestens zwei Halbleitermodulen (100) mit jeweils mindestens einem beweglichen Element (12) getrennt.
  22. Verfahren nach Anspruch 21, wobei das Halbleitersubstrat (30) eine Halbleiterscheibe (Wafer) ist.
  23. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, wobei ein zweites Substrat (32), das einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten im Bereich von 0,3·10–6/K bis 8,2·10–6/K aufweist, auf eine zweite Hauptoberfläche (15) des Halbleitersubstrats (30) aufgebracht wird.
  24. Verfahren nach Anspruch 23, wobei nach dem Aufbringen des zweiten Substrats (32) auf die zweite Hauptoberfläche (15) des Halbleitersubstrats (30) das Halbleitersubstrat (30) zu mindestens zwei Halbleitermodulen (100) mit jeweils mindestens einem beweglichen Element (12) getrennt wird.
  25. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 24, wobei das erste Substrat (31) und/oder das zweite Substrat (32) jeweils einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten im Bereich von 4,0·10–6/K bis 4,5·10–6/K aufweisen.
  26. Modul (200; 300) umfassend: – einen Halbleiterchip (11), der mindestens ein bewegliches Element (12; 18, 19) aufweist; – ein erstes Substrat (10), das eine erste Hauptoberfläche (14) des Halbleiterchips (11) bedeckt; und – ein zweites Substrat (13), das eine zweite Hauptoberfläche (15) des Halbleiterchips (11) bedeckt und das mindestens eine dem mindestens einen beweglichen Element (12; 18, 19) zugewandte Ausnehmung (16) aufweist, wobei – zumindest ein Teil des Halbleiterchips (11) oder des ersten Substrats (10) oder des zweiten Substrats (13) offen liegt.
  27. Modul (200; 300) nach Anspruch 26, wobei die mindestens eine Ausnehmung (16) durch einen Ätzschritt hergestellt ist.
  28. Modul (300) nach Anspruch 26 oder 27, wobei auf das erste Substrat (10) Verbindungsleitungen (22) aufgebracht sind.
  29. Modul (300) nach Anspruch 28, wobei zumindest eine der Verbindungsleitungen (22) durch einen Durchlass (24) in dem ersten Substrat (10) führt und/oder zumindest eine der Verbindungsleitungen (22) über einen seitlichen Oberflächenbereich (25) des ersten Substrats (10) führt.
  30. Modul (300) nach einem der Ansprüche 26 bis 29, wobei auf das erste Substrat (10) Außenkontaktelemente (21) aufgebracht sind.
  31. Verfahren, umfassend: – ein Halbleitersubstrat (30), das mindestens zwei bewegliche Elemente (12) aufweist, wird bereitgestellt; – ein erstes Substrat (31) wird auf eine erste Hauptoberfläche (14) des Halbleitersubstrats (30) aufgebracht; – ein zweites Substrat (32) wird mit einer Seite, die mindestens eine Ausnehmung (16) aufweist, auf eine zweite Hauptoberfläche (15) des Halbleitersubstrats (30) aufgebracht; und – nach dem Aufbringen des ersten Substrats (31) und des zweiten Substrats (32) auf die Hauptoberflächen (14, 15) des Halbleitersubstrats (30) wird das Halbleitersubstrat (30) zu mindestens zwei Halbleitermodulen (100) mit jeweils mindestens einem beweglichen Element (12) getrennt.
  32. Verfahren nach Anspruch 31, wobei das Halbleitersubstrat (30) eine Halbleiterscheibe (Wafer) ist.
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