DE102014216223B4

DE102014216223B4 - Verkapseltes MEMS-Bauelement und zugehöriges Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE102014216223B4
Application number: DE102014216223.8A
Authority: DE
Inventors: Alfons Dehe; Irmgard Escher-Poeppel; Edward Fürgut
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2013-08-27
Filing date: 2014-08-14
Publication date: 2022-08-25
Anticipated expiration: 2034-08-15
Also published as: CN104418291A; KR20150024792A; CN104418291B; KR101713375B1; US9584889B2; DE102014216223A1; US20150061048A1

Abstract

Verkapseltes MEMS-Bauelement (100), das Folgendes umfasst:eine Einbettungsanordnung (170, 252), die eine Vergussmasse (252) umfasst;ein MEMS-Bauelement (110), das in die Vergussmasse (252) der Einbettungsanordnung (170, 252) eingebettet ist, wobei das MEMS-Bauelement (110) eine Membran (112) und eine Elektroden-Rückplatte (114) zur Schallwandlung aufweist, und wobei die Vergussmasse (252) die Membran (112) und die Elektroden-Rückplatte (114) verankert;einen Schalldurchgang (180), der in der Einbettungsanordnung (170, 252) angeordnet ist, wobei der Schalldurchgang (180) akustisch mit dem MEMS-Bauelement (110) gekoppelt ist; undein Gitter (172), das in dem Schalldurchgang (180) angeordnet ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Ausführungsformen betreffen ein verkapseltes MEMS-Bauelement. Einige Ausführungsformen betreffen eine Schallwandlerkomponente. Einige Ausführungsformen betreffen ein Verfahren zum Verkapseln (Häusen) eines MEMS-Chips. Einige Ausführungsformen betreffen ein Verfahren zur Herstellung einer Schallwandlerkomponente.
HINTERGRUND
Auf dem technischen Gebiet der elektronischen Bauelemente und der mikroelektromechanischen Systeme (MEMS) gibt es einen Trend zur Miniaturisierung und heterogenen Systemintegration. Unter anderem verlangt der Wunsch nach Miniaturisierung und heterogener Systemintegration neue Verpackungstechnologien, die auch eine Verarbeitung großer Flächen und eine 3D-Integration mit Potenzial für kostengünstige Anwendungen erlauben. Zwei bedeutende Verpackungstrends in diesem Bereich sind die Dünnfilmtechnik und die sogenannte Chip-in-Substrat-Package-Technik (CiSP).
Typischerweise können die Hauptfunktionen eines Chip-Package sein, einen Halbleiterchip auf einer gedruckten Leiterplatte (Printed Circuit Board, PCB) anzubringen und den integrierten Schaltkreis, der auf dem Halbleiterchip implementiert ist, mit einem oder mehreren Schaltkreisen, die sich auf der gedruckten Leiterplatte befinden, elektrisch zu verbinden. Der Chip kann auf einem Interposer angeordnet sein. Darüber hinaus kann das Package den Chip vor Beschädigung und Umwelteinflüssen (Schmutz, Feuchtigkeit usw.) schützen.
Die DE 10 2005 046008 A1 bezieht sich auf ein Halbleitersensorbauteil mit Sensorchip und auf ein Verfahren zur Herstellung desselben.
Die DE 10 2011 086764 A1 betrifft ein MEMS-Chip-Package und ein Verfahren zum Herstellen eines MEMS-Chip-Packages.
Die US 6,088,463 A bezieht sich auf ein Festkörper-Kondensatormikrofon auf Siliziumbasis mit einem Siliziumwandlerchip.
Die DE 10 2006 058010 A1 betrifft ein Halbleiterbauelement mit Hohlraumstruktur und ein entsprechendes Herstellungsverfahren.
Die US 2012/0237073 A1 bezieht sich auf Gehäuse und Verfahren zum Unterbringen von MEMS-Mikrofonbauelementen in einem Gehäuse.
Daher besteht ein Bedarf nach einem verbesserten verkapselten MEMS-Bauelement, nach einer verbesserten Schallwandlerkomponente, nach einem verbesserten Verfahren zum Verkapseln eines MEMS-Bauelements, und nach einem verbesserten Verfahren zur Herstellung einer Schallwandlerkomponente.
Dieser Bedarf wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der vorliegenden Anmeldung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Ein verkapseltes MEMS-Bauelement wird bereitgestellt, das Folgendes umfasst: eine Einbettungsanordnung, ein MEMS-Bauelement, das in der Einbettungsanordnung angeordnet ist, einen Schalldurchgang (eine Schallmündung), der in der Einbettungsanordnung angeordnet ist und akustisch mit dem MEMS-Bauelement gekoppelt ist, und ein Gitter, das in dem Schalldurchgang angeordnet ist.
Gemäß weiteren Ausführungsformen wird ein verkapseltes MEMS-Bauelement bereitgestellt, das Folgendes umfasst: eine Einbettungsanordnung, ein MEMS-Bauelement, das in der Einbettungsanordnung angeordnet ist, einen Schalldurchgang, der in die Einbettungsanordnung eingebettet ist, und ein Gitter, das über bzw. quer zu dem Schalldurchgang angeordnet ist. Der Schalldurchgang ist akustisch mit dem MEMS-Bauelement gekoppelt.
Weitere Ausführungsformen stellen ein verkapseltes MEMS-Bauelement bereit, das Folgendes umfasst: eine Einbettungsanordnung, ein MEMS-Bauelement, das in der Einbettungsanordnung angeordnet ist, eine Öffnung, die in der Einbettungsanordnung angeordnet ist, und ein Gitter innerhalb der Öffnung. Die Öffnung befindet sich neben bzw. benachbart zu dem MEMS-Bauelement.
Gemäß weiteren Ausführungsformen wird eine Schallwandlerkomponente bereitgestellt, die Folgendes umfasst: ein Einbettungsmaterial und einen vom Substrat befreiten MEMS-Chip, der in das Einbettungsmaterial eingebettet ist. Der MEMS-Chip kann eine Membran zur Schallwandlung umfassen. Die Schallwandlerkomponente kann des Weiteren einen Schalldurchgang innerhalb des Einbettungsmaterials umfassen, der in fluidischem (zum Beispiel akustischem) Kontakt mit der Membran steht.
Ein Verfahren zum Verkapseln eines MEMS-Bauelements wird bereitgestellt. Das Verfahren umfasst das Einbetten eines Vorläufer-MEMS-Chips in eine Einbettungsanordnung, um einen eingebetteten Vorläufer-MEMS-Chip zu erhalten. Das Verfahren umfasst des Weiteren das Bilden eines Gitters auf einer Oberfläche des eingebetteten Vorläufer-MEMS-Chips. Das Verfahren umfasst außerdem das Entfernen eines Hilfsabschnitts des eingebetteten Vorläufer-MEMS-Chips neben bzw. benachbart zu dem Gitter, um einen Schalldurchgang innerhalb der Einbettungsanordnung zu bilden.
Ein Verfahren zur Herstellung einer Schallwandlerkomponente oder mehrerer Schallwandlerkomponenten wird bereitgestellt. Das Verfahren umfasst das Bilden mehrerer Abstandshalter auf einer Oberfläche eines Wafers, der mehrere Vorläufer-MEMS-Chips umfasst. Jeder Abstandshalter bedeckt mindestens einen Abschnitt einer Membran eines entsprechenden Vorläufer-MEMS-Chips. Das Verfahren umfasst außerdem das Vereinzeln des Wafers, um mehrere vereinzelte Vorläufer-MEMS-Chips zu erhalten. Das Verfahren umfasst des Weiteren das Einbetten einer ausgewählten Anzahl der mehreren vereinzelten Vorläufer-MEMS-Chips zusammen mit den Abstandshaltern in eine Einbettungsanordnung, um einen Rekonstitutionswafer zu bilden. Das Verfahren umfasst das Entfernen der mehreren Abstandshalter, um mehrere Schalldurchgänge innerhalb der Einbettungsanordnung zu erhalten. Das Verfahren umfasst des Weiteren das Vereinzeln des Rekonstitutionswafers, wodurch die eine oder die mehreren Schallwandlerkomponenten gebildet oder erhalten werden.
Figurenliste
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im vorliegenden Text unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.

1 zeigt einen schematischen Querschnitt einer Schallwandlerkomponente;
2A bis 2H zeigen schematische Querschnitte von Prozessschritten eines Verfahrens zum Verkapseln eines MEMS-Bauelements beispielsweise einer Schallwandlerkomponente, wobei ein Oxid als eine Opferschicht verwendet wird;
3A bis 3L zeigen schematische Querschnitte von Prozessschritten eines Verfahrens zum Verkapseln eines MEMS-Bauelements beispielsweise einer Schallwandlerkomponente, wobei ein Schalldurchgang innerhalb einer Deckschicht gebildet wird;
4A bis 4G zeigen schematische Querschnitte von Verfahrensschritten eines Verfahrens zum Verkapseln eines MEMS-Bauelements beispielsweise einer Schallwandlerkomponente, wobei Kohlenstoff als eine Opferschicht verwendet wird; und
5A bis 5F zeigen schematische Querschnitte von Verfahrensschritten eines Verfahrens zum Verkapseln eines MEMS-Bauelements, wobei das Package einen Teil der Schallwandlerstrukturen umfasst.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VERANSCHAULICHENDER AUSFÜHRUNGSFORMEN
In der folgenden Beschreibung werden mehrere Details erläutert, um eine gründlichere Erläuterung von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu geben. Jedoch leuchtet dem Fachmann ein, dass Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auch ohne diese konkreten Details praktiziert werden können. In anderen Fällen sind allgemein bekannte Strukturen und Bauelemente in Blockschaubildform anstatt im Detail gezeigt, um zu vermeiden, dass wesentliche Aspekte von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in den Hintergrund treten. Des Weiteren können Merkmale der verschiedenen im vorliegenden Text beschriebenen Ausführungsformenafter miteinander kombiniert werden, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angemerkt ist.
Die vorliegende Erfindung wird mit Bezug auf Implementierungsbeispiele in einem speziellen Kontext beschrieben, und zwar im Kontext eines eingebetteten MEMS-Mikrofons, das in einem Chipeinbettungsprozess hergestellt wird. Ausführungsformen der Erfindung können jedoch auch auf andere MEMS-Bauelemente, Sensoren oder Wandler und auf andere Verkapselungsprozesse angewendet werden.
1 zeigt einen schematischen Querschnitt einer Schallwandlerkomponente 100 gemäß einem ersten möglichen Implementierungsbeispiel. Die Schallwandlerkomponente 100 kann ein verkapseltes MEMS-Bauelement sein und einen MEMS-Chip 110 umfassen, der eine Membran 112 umfasst. Der MEMS-Chip 110 kann ein MEMS-Bauelement oder ein Teil eines MEMS-Bauelements sein. Die Schallwandlerkomponente kann des Weiteren ein Einbettungsmaterial 252 umfassen (für einige Implementierungsbeispiele auch als „Haupteinbettungsteil“ bezeichnet), in das der MEMS-Chip 110 eingebettet sein kann, d. h. der MEMS-Chip kann in der Einbettungsanordnung angeordnet sein. Zum Beispiel kann der MEMS-Chip 110 durch Formen in das Einbettungsmaterial 252 eingebettet werden. Ein Hohlraum 160 kann innerhalb des Einbettungsmaterials 252 gebildet werden. Der Hohlraum 160 kann die Membran 112 berühren. Der Hohlraum 160 kann in fluidischem und/oder akustischem Kontakt mit der Membran 112 stehen, d. h. ein Fluid innerhalb des Hohlraums 160, wie zum Beispiel Luft oder ein Gas oder eine Schallwelle, kann die Membran 112 über fluidische Bewegung oder Schallausbreitung erreichen. Die fluidische Bewegung kann durch eine perforierte Rückwand, ein Gitter oder eine andere ähnliche Struktur stattfinden, die eine fluidische und/oder akustische Verbindung zwischen dem Hohlraum 160 und einem Volumen eines Fluids, das sich direkt neben der Membran 112 befindet, herstellt. Allgemeiner ausgedrückt, kann der Hohlraum 160 in Kontakt mit einer Schallwandlungsregion der Schallwandlerkomponente 100 stehen oder sich direkt daneben befinden. Die Schallwandlungsregion kann typischerweise mindestens eine Membran umfassen. Darüber hinaus kann die Schallwandlungsregion eine oder mehrere Rückwände als eine Gegenelektrode für einen kapazitiven Schallwandler umfassen. Alternativ kann die Schallwandlerkomponente zum Beispiel ein piezoelektrisches Element zum Wandeln einer Auslenkung oder Verschiebung der Membran in ein elektrisches Signal umfassen. In einigen Ausführungsformen kann die Membran 112 als eine Membrane implementiert sein. Das Einbettungsmaterial (Verkapselungsmaterial) 252 kann ein Formverbundteil oder eine Vergussmasse sein oder umfassen. Das Einbettungsmaterial kann Kunststoff oder Harz sein oder umfassen.
In dem Beispiel einer möglichen Implementierung, das schematisch in 1 veranschaulicht ist, kann der MEMS-Chip 110 eine Rückwand 114 umfassen. Die Membran 112 und die Rückwand 114 können im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sein, wobei sich ein Spalt 113 zwischen ihnen befindet. Die Membran 112 kann Wellungen 116 umfassen, die dafür konfiguriert sein können, ein Auslenken oder Verschieben der Membran 112 zu ermöglichen. Insbesondere können die Wellungen 116 dazu dienen, eine im Wesentlichen parallele Verschiebung eines mittleren Abschnitts der Membran 112 zu ermöglichen, wenn eine Schallwelle auf die Membran 112 auftrifft und eine Verschiebung der Membran 112 verursacht. Die Rückwand 114 kann mehrere Antihafthöcker 118 umfassen, die dafür konfiguriert sein können zu verhindern, dass die Rückwand 114 und die Membran 112 in einer im Wesentlichen permanenten Weise aneinander haften, wodurch die Schallwandlerkomponente 100 unbrauchbar werden könnte. In dem in 1 gezeigten Beispiel kann die Rückwand 114 an einer Seite der Membran 112 angeordnet sein, die dem Hohlraum 160 gegenüber liegt. In alternativen Implementierungsbeispielen könnten die Positionen der Rückwand 114 und der Membran 112 anders herum sein. Die Rückwand 114 kann perforiert sein und mehrere Löcher umfassen, die es einer ankommenden Schallwelle erlauben, die Membran 112 zu erreichen. Die Membran 112 kann auch ein Loch umfassen, um einen Ausgleich des statischen Drucks in dem Hohlraum 160 und einer Wandleröffnung oder eines Schalldurchgangs 180, die bzw. der auf der Seite der Membran 112 angeordnet sein kann, die dem Hohlraum 160 gegenüberliegt, zu ermöglichen. Der Schalldurchgang 180 kann akustisch mit dem MEMS-Bauelement gekoppelt sein.
Der MEMS-Chip 110 kann des Weiteren mindestens eines von Folgendem umfassen: eine Stützstruktur (in 1 nicht explizit gezeigt), ein dielektrisches Abstandshalterelement (in 1 nicht explizit gezeigt) zwischen der Membran 112 und der Rückwand 114, und elektrische Verbindungen 115, 117, 119, die dafür konfiguriert sein können, einen elektrischen Kontakt für die Membran 112 und die Rückwand 114 zu bilden.
Das Einbettungsmaterial 252 kann elektrische Durchkontakte 122 und 124 umfassen. Das Einbettungsmaterial oder Haupteinbettungsteil 252 kann eine Hauptfläche umfassen, an der eine Deckschicht 170 angeordnet sein kann. Die Deckschicht 170 kann eine erste Umverteilungsschicht oder erste Metallisierungsschicht 174 umfassen. Die erste Metallisierungsschicht 174 kann dafür konfiguriert sein, die Durchkontakte 122, 124 innerhalb des Einbettungsmaterials 252 und somit die Kontaktinseln 119, 117 des MEMS-Chips 110 elektrisch zu kontaktieren. In dem schematisch in 1 veranschaulichten Beispiel kann die Schallwandlerkomponente 100 des Weiteren ein Gitter 172 umfassen, das in dem oder über den bzw. quer zu dem Schalldurchgang 180 angeordnet ist. Das Gitter 172 kann dafür konfiguriert sein, einen mechanischen Schutz und/oder einen Schutz gegen Schmutz, Staub usw. für den MEMS-Chip 110 zu bilden, während es ermöglicht wird, dass eine Schallwelle die Membran 112 des MEMS-Chips über den Schalldurchgang 180 erreichen kann. Wie schematisch in 1 veranschaulicht, kann das Gitter 172 des Weiteren die Funktion des Abschirmens elektromagnetischer Störungen erfüllen. Zu diesem Zweck kann das Gitter 172 elektrisch mit einer zweiten Metallisierungsschicht oder Umverteilungsschicht 176 verbunden sein, die auch innerhalb der Deckschicht 170 angeordnet ist. Die erste Umverteilungsschicht 174 kann eine darunterliegende Umverteilungsschicht relativ zur zweiten Umverteilungsschicht 176 sein. Eine Kontaktinsel 178 kann elektrisch mit dem Gitter 172 über die zweite Metallisierungsschicht 176 verbunden sein. Die zweite Metallisierungsschicht 176 kann mindestens eine der folgenden Funktionen erfüllen: Abschirmung von Interconnect zu ASIC (nicht gezeigt), Abschirmung einer oder mehrerer darunterliegender Umverteilungsschichten, mechanischer Schutz von MEMS-Schichten vor Teilchen oder Berührung, und/oder eventuelle akustische Tiefpassfilterung des Audiobandes in Verbindung mit dem resultierenden vorderen Hohlraum.
Bei Integration der Schallwandlerkomponente 100 in ein komplexeres System, wie zum Beispiel ein Mobiltelefon, ein Smartphone, eine Digitalkamera, einen digitalen Camcorder usw. kann die Kontaktinsel 178 mit einer Masse (elektrischen Erde) des umgebenden Systems verbunden sein. Auf diese Weise kann das Gitter 172 auf einem im Wesentlichen konstanten, genau definierten elektrischen Potenzial gehalten werden. Das Gitter 172 kann mehrere Löcher umfassen, wobei die Löcher einen runden Querschnitt, einen quadratischen Querschnitt, einen rechteckigen Querschnitt, einen länglichen Querschnitt, einen sechseckigen Querschnitt, eine wabenförmige Anordnung usw. haben können.
Die Schallwandlerkomponente 100 kann des Weiteren eine rückseitige Abdeckung 190 umfassen, die dafür konfiguriert ist, den Hohlraum 160 zu verschließen. Das Einbettungsmaterial 252, die Deckschicht 170 und die rückseitige Abdeckung 190 können Teil einer Package- oder Einbettungsanordnung für den MEMS-Chip 110 sein.
Gemäß einigen Ausführungsformen kann ein Querschnitt des Hohlraums 160 im Wesentlichen gleich einer Oberfläche des MEMS-Chips 110 sein. Der Querschnitt des Hohlraums 160 ist hier der Querschnitt entlang einer Schnittebene parallel zu einer Hauptfläche des MEMS-Chips 110, d. h. im Wesentlichen parallel zu der XY-Ebene, wie durch das Koordinatensystem in 1 angedeutet. Oder anders ausgedrückt: Ein Boden des Hohlraums 160 kann durch den MEMS-Chip 110 im Wesentlichen vollständig ausgebildet sein. Dieses Merkmal kann aus der Tatsache resultieren, dass der MEMS-Chip 110, wie er in der fertigen Schallwandlerkomponente 100 vorliegt, ein substratfreier (vom Substrat befreiter) MEMS-Chip ist. Ein Substrat, das ursprünglich vor dem Verkapselungsprozess Teil des MEMS-Chips 110 war, kann im Verlauf des Verkapselungsprozesses entfernt werden, da seine Funktion des Bereitstellens von mechanischer Stabilität für den MEMS-Chip 110 während der Herstellung (insbesondere während der Frontend-Verarbeitung) letztendlich durch das Einbettungsmaterial 252 übernommen werden kann. Des MEMS-Chips 110 kann durch Formen in das Einbettungsmaterial 252 eingebettet werden. Gemäß alternativen Ausführungsformen ist es auch möglich, dass nur ein Abschnitt des ursprünglichen Substrats während des Verkapselungsprozesses entfernt wird, um den Hohlraum 160 zu bilden.
Obgleich in 1 nicht gezeigt, kann die Schallwandlerkomponente (MEMS-Bauelement) 100 des Weiteren einen weiteren Chip umfassen. Der weitere Chip kann zum Beispiel (beispielsweise durch Formen) in das Einbettungsmaterial 252 eingebettet sein. Der weitere Chip kann zum Beispiel ein ASIC (anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis) sein, der dafür verwendet werden kann, zum Beispiel eine Stromversorgung für den Schallwandlerabschnitt (insbesondere die Membran 112 und die Rückwand 114) und/oder eine Auslesefunktion zum Bereitstellen eines elektrisches Signals, das der Schallwelle entspricht, die durch die Schallwandlerkomponente 100 empfangen wurde, zu bilden. Zum Beispiel kann der ASIC dafür konfiguriert sein, eine Verstärkung und/oder eine Analog-Digital-Wandlung vorzunehmen. Mindestens eine der Umverteilungsschichten 174 und 176 kann dafür konfiguriert sein, eine elektrische Verbindung zwischen dem MEMS-Chip 110 und dem weiteren Chip (zum Beispiel ASIC) zu bilden. In diesem Kontext ist anzumerken, dass die Begriffe „erste Umverteilungs-/Metallisierungsschicht“ und „zweite Umverteilungs-/Metallisierungsschicht“ nicht so zu verstehen sind, als implizierten sie eine bestimmte Stapelreihenfolge innerhalb der Deckschicht 170. Falls die Deckschicht 170 zwei oder mehr Umverteilungs-/Metallisierungsschichten umfasst, so kann mindestens eine der Umverteilungsschichten (typischerweise die oberste oder äußerste Umverteilungsschicht) als eine Abschirmung gegen elektromagnetische Störungen (EMI) für die eine oder die mehreren darunterliegenden Umverteilungsschichten dienen. Das Gitter 172 kann mindestens teilweise elektrisch leitfähig sein. Wenn es mit der Umverteilungsschicht, die eigens der EMI-Abschirmung dient, oder einer anderen EMI-relevanten Umverteilungsschicht verbunden wird, so kann das Gitter 172 eine EMI-Abschirmung für elektrische Verbindungen zwischen dem MEMS-Chip und dem weiteren Chip (zum Beispiel ASIC) und/oder für den Schallwandlungsabschnitt des MEMS-Chips 110, d. h. zum Beispiel die Membran 112 und die Rückwand 114, bereitstellen.
Der Schalldurchgang 180 kann sich innerhalb des Einbettungsmaterials 252 an einer dem Hohlraum 160 der Membran 112 gegenüberliegenden Fläche der Membran 112 erstrecken. Der Schalldurchgang 180 kann sich zu einer Außenfläche der Schallwandlerkomponente und somit zu einer Umgebung des verkapselten MEMS-Bauelements erstrecken. Das Gitter 172 kann mechanisch entweder durch das Einbettungsmaterial 252 oder durch die Deckschicht 170 gestützt werden. Der Schalldurchgang 180 kann sich auch durch die Deckschicht 170 erstrecken. Oder anders ausgedrückt: Das verkapselte MEMS-Bauelement 100 kann das MEMS-Bauelement 110 und den Schalldurchgang 180, der sich neben dem MEMS-Bauelement 110 befindet, umfassen. Das verkapselte MEMS-Bauelement 100 kann des Weiteren die Einbettungsanordnung umfassen, die das MEMS-Bauelement 110 und den Schalldurchgang 180 einbettet. Die Einbettungsanordnung kann das Einbettungsmaterial 252 und optional auch die Deckschicht 170 umfassen. Das verkapselte MEMS-Bauelement kann des Weiteren das Gitter 172 innerhalb des Schalldurchgangs 180 umfassen.
1 kann auch so verstanden werden, dass sie schematisch eine Schallwandlerkomponente 100 zeigt, die ein Einbettungsmaterial 252, einen vom Substrat befreiten MEMS-Chip 110 und einen Schalldurchgang 180 innerhalb des Einbettungsmaterials 252 umfassen kann. Der vom Substrat befreite MEMS-Chip 110 kann in das Einbettungsmaterial 252 eingebettet sein und kann eine Membran zur Schallwandlung umfassen. Der Schalldurchgang 180 kann mit der Membran in fluidischem und/oder akustischem Kontakt stehen (fluidisch und/oder akustisch gekoppelt sein). Folglich kann sich der Schalldurchgang 180 innerhalb des Einbettungsmaterials 252 erstrecken - im Gegensatz zu dem vom Substrat befreiten MEMS-Chip, der direkt auf einer Oberfläche des Einbettungsmaterials 252 angeordnet ist (d. h. der vom Substrat befreite MEMS-Chip 110 schließt im Wesentlichen bündig mit einer der Außenflächen des Einbettungsmaterials 252 ab). Oder anders ausgedrückt: Der vom Substrat befreite MEMS-Chip 110 kann mit Bezug auf die Außenfläche des Einbettungsmaterials eine gewisse Ausnehmung aufweisen.
Die rückseitige Abdeckung 190 kann auch als eine Hohlraumabdeckung bezeichnet werden, die dafür konfiguriert ist, den Hohlraum 160 abzudecken.
Siliziummikrofone oder MEMS-Mikrofone brauchen typischerweise eine Verkapselung, um mindestens eine der folgenden Funktionen ausführen zu können:

- mechanischer Schutz des MEMS-Teils
- Bereitstellen eines akustischen Schalldurchgangs
- Bereitstellen eines akustischen Referenzvolumens
- Unterbringung eines ASIC zum Auslesen
- EMI-Abschirmung
- mechanische und elektrische Interconnect-Verbindung mit einer gedruckten Leiterplatte (PCB) der zweiten Ebene.

Es wird typischerweise gewünscht, dass die gewünschten Funktionen in ein kleinstmögliches Volumen integriert werden sollen, um eine vorteilhafterweise Anwendung beispielsweise in einem schlanken Smartphone zu ermöglichen.
In Bezug auf die Verkapselungstechnologien für Halbleiterbauelemente ist eine relativ neue Technik die „Waferebenenverkapselung“. Im Vergleich zu früheren Verkapselungstechnologien lassen sich mit der Waferebenenverkapselung Vorteile hinsichtlich der Flexibilität (hauptsächlich in Bezug auf die Halbleiterfertigungs- und/oder -verkapselungsprozesse), der Kosten und des Leistungsverhaltens realisieren. Die Waferebenenverkapselung kann zur Herstellung von Mehrchip-Packages verwendet werden, d. h. Packages, die mehrere (einzelne) Chips umfassen. Die einzelnen Chips können einander ähnlich oder zueinander homogen sein, oder sie können heterogen sein, wie zum Beispiel ein MEMS-Chip und ein ASIC als ein zweiter Chip. Der ASIC kann elektronische Schaltkreise umfassen, die zum Betreiben des MEMS-Chips verwendet werden können. Auf diese Weise können verschiedene Chips, die durch verschiedene, dedizierte Halbleiterfertigungsprozesse (zum Beispiel einen dedizierten MEMS-Prozess, der die Handhabung von Opfermaterial für den MEMS-Chip umfasst, und zum Beispiel einen CMOS-Prozess für den ASIC) hergestellt werden, in einem einzelnen Package kombiniert werden.
Gemäß der Waferebenenpackage-Technik, die auf dem Siliziumwafer eingesetzt wird, können die Interconnects auf den Chip passen (die sogenannte Fan-in-Bauweise). In einem ersten Schritt kann der im Frontend verarbeitete Wafer vereinzelt werden, und anschließend können die vereinzelten Chips auf einem Träger angeordnet werden. Die Chips können auf dem Träger in einer Distanz angeordnet werden, die relativ frei gewählt werden kann. Typischerweise kann die Distanz der Chips größer sein als die ursprüngliche Distanz der Chips auf dem ursprünglichen Siliziumwafer. Nun kann eine Vergussmasse verwendet werden, um die Lücken und die Kanten um die Chips zu verfüllen, um den künstlichen Wafer (Rekonstitutionswafer) zu bilden. Nach dem Aushärten kann der künstliche Wafer einen Formrahmen um die Chips enthalten und kann dafür konfiguriert sein, zusätzliche Interconnect-Elemente aufgrund eines „Fan-out“ zu tragen, das durch das Anordnen der Chips in einer größeren Distanz, als sie ursprünglich auf dem ursprünglichen Siliziumwafer vorhanden waren, entstehen kann. Der Begriff „Rekonstitution“ bezieht sich auf Bauweise des künstlichen Wafers. Nach der Rekonstitution können die Chipkontaktinseln elektrisch mit den Interconnects beispielsweise mittels einer Dünnfilmtechnik verbunden werden.
Obgleich die Möglichkeit des Erhöhens der Anzahl von Interconnects für komplexe elektronische Halbleiterbauelemente, wie zum Beispiel Mikroprozessoren, Mikrocontroller, Analog-Digital-Wandler, Digital-Analog-Wandler usw. die typischerweise eine große Anzahl von Interconnects erfordern, von besonderem Interesse sein kann, kann die Waferebenenpackage-Technik auch neue Horizonte für MEMS-Bauelemente, wie zum Beispiel Schallwandler, eröffnen. Bei der Anwendung der Package-Lösungen gemäß dem Waferebenen-Package auf MEMS-Schallwandler ist es möglich, eine Nahe-Chip-Maßstab-Integration zu erreichen, d. h. es kann ein kleines und dünnes Volumen der verkapselten Schallwandlerkomponente erreicht werden. Der Hohlraum 160, der in einigen Schallwandler-Designs benötigt wird, kann in einer alternativen Weise ausgeführt werden, und in einigen Ausführungsformen kann die Hohlraumätzung während der Frontend-Verarbeitung sogar ganz und gar weggelassen werden. Dadurch werden kostenintensive Ätztechnologien während des Frontend-Prozesses vermieden, wie zum Beispiel Tiefe Reaktive Ionenätzprozesse (DRIE). Die im vorliegenden Text vorgeschlagene Waferebenenpackage-Lösung kann auch eine Abschirmung bilden, wie zum Beispiel eine EMI-Abschirmung, und zusätzlichen mechanischen Schutz bieten. In einigen Ausführungsformen, die im Folgenden beschrieben werden, kann die Waferebenenpackage-basierte Lösung, oder ein Teil davon, sogar ein Teil des Sensors, d. h. der Schallwandlungsstruktur, sein, die, im Fall eines kapazitiven Schallwandlers, typischerweise eine Membran und eine Rückwand (Gegenelektrode) umfasst.
Der MEMS-Chip kann zu dem Package geformt werden, und zum Schluss kann der rückseitige Hohlraum zum Beispiel durch chemisches Nassentfernen des Volumensiliziums oder wenigstens eines Teils des Volumensiliziums realisiert werden. Als ein zusätzlicher Aspekt kann eine (zweite) Metallisierungsschicht für die EMI-Abschirmung der kritischen Interconnect-Verbindung zwischen dem ASIC und dem Sensor (MEMS-Chip) verwendet werden. Die (zweite) Metallisierungsschicht kann auch für den mechanischen Schutz des MEMS-Teils (zum Beispiel Schutz vor Teilchen) verwendet werden. Alternativ kann die (zweite) Metallisierungsschicht auch direkt als eine Rückwand (Gegenelektrode) verwendet werden.
In der folgenden Beschreibung werden einige möglichen Implementierungen mit Bezug auf die entsprechenden Figuren beschrieben. 2A bis 2H veranschaulichen schematisch einen Prozessfluss gemäß einer Implementierung mit einer Oxid-Opferschicht. 3A bis 3K veranschaulichen schematisch einen Prozessfluss gemäß einer Implementierung, wobei ein Schalldurchgang innerhalb einer Deckschicht ausgebildet ist, die Teil des Package ist. 4A bis 4G veranschaulichen schematisch einen Prozessfluss für eine Implementierung mit einer Kohlenstoff-Opferschicht. 5A bis 5F zeigen die möglichen Implementierungen, wobei das Package - oder genauer gesagt, eine Komponente des Package - als ein Funktionsteil der MEMS-Struktur verwendet wird.
2A zeigt einen schematischen Querschnitt eines Vorläufer-MEMS-Chips 210, wie er aus einem Frontend-Prozess hervorgehen und vor einem Verkapselungsprozess vorliegen kann. Der Vorläufer-MEMS-Chip 210 umfasst ein Substrat 202 und die eigentliche MEMS-Struktur, die auf einer Hauptfläche des Substrats 202 angeordnet ist. Das Substrat 202 und nahezu die gesamte MEMS-Struktur können voneinander durch eine Ätzstoppschicht 231 getrennt sein, die ein Siliziumoxid oder ein Siliziumnitrid sein kann oder ein Siliziumoxid, ein Siliziumnitrid oder ein sonstiges geeignetes Material umfassen kann. Auf der Oberfläche des Substrats 202 können kleine Inseln 216 vorhanden sein, die während des Bildens der Wellungen 116 der Membran 112 verwendet werden. Der letztendliche Spalt 113 (siehe 1) zwischen der Membran 112 und der Rückwand 114 ist immer noch mit einem Opfermaterial 234 gefüllt, wie zum Beispiel einem Oxid, zum Beispiel einem Siliziumoxid. Die Membran 112 kann des Weiteren ein Lüftungsloch 111 für statischen Druckausgleich umfassen, wie oben erläutert. Das Opfermaterial 234 kann sich auch um die Rückwand 114 und innerhalb der Löcher 211 erstrecken, die innerhalb der Rückwand ausgebildet sind. Das Opfermaterial 234 kann mit dem Material der Ätzstoppschicht 231 identisch sein, aber das ist nicht unbedingt so.
Was die elektrischen Kontakte anbelangt, so ist nun in 2A in größerer Detailliertheit zu sehen, dass, gemäß der gezeigten Ausführungsform, der Kontakt 117 dafür konfiguriert ist, das Substrat 202 zu kontaktieren, dass der elektrische Kontakt 119 dafür konfiguriert ist, die Membran 112 zu kontaktieren, und dass der Kontakt 115 dafür konfiguriert ist, die Rückwand 114 elektrisch zu kontaktieren. Es sind auch andere Anordnungen der elektrischen Kontakte 115, 117 und 119 möglich.
Die Rückwand 114 kann zwei Schichten umfassen: eine elektrisch leitfähige Schicht 215 und eine zweite Schicht 214. Die elektrisch leitfähige Schicht kann zum Beispiel Polysilizium umfassen. Die zweite Schicht 214 kann zum Beispiel Si₃N₄ umfassen und kann eine Basisschicht für das Abscheiden von Polysilizium bilden und/oder als eine Diffusionssperre für das Dotierungsmaterial von Polysilizium (P-Implantation) fungieren. Zusätzlich oder alternativ kann die zweite Schicht 214 eine Spannungsbelastung, zusätzliche mechanische Stabilität und/oder zusätzliche elektrische Isolierung bieten.
Der MEMS-Chip 210 kann des Weiteren eine Passivierungsschicht 232 umfassen. Die Passivierungsschicht 232 kann zum Beispiel eine SiON-Passivierung mit einer Dicke von ungefähr 400 nm sein. Im Allgemeinen kann die Passivierungsschicht 232 eine Dicke zum Beispiel im Bereich von etwa 200 nm bis etwa 700 nm haben. Die Passivierungsschicht 232 kann die gesamte Oberseite des MEMS-Chips 210 bedecken.
2B zeigt einen schematischen Querschnitt des Vorverkapselungs- oder Vorläufer-MEMS-Chips 210, nachdem eine Hilfsschicht 242 auf der Passivierungsschicht 232 abgeschieden wurde. Die Hilfsschicht 242 ist außerdem einer Planarisierung und einer Strukturierung unterzogen worden, so dass die Hilfsschicht 242 nur innerhalb der Platzbedarfsfläche 12 der Schallwandlungsstruktur vorhanden ist. Um die Platzbedarfsfläche 12 herum sind die Passivierungsschicht 232 und die Hilfsstruktur 242 entfernt worden. Darüber hinaus ist auch ein Sicherheitsrand des Opfermaterials 234 entfernt worden, soweit er sich über die Platzbedarfsfläche 12 hinaus erstreckte. Dieses Entfernen kann während des Frontend-Prozesses ausgeführt worden sein und kann zum Beispiel durch Ionenätzen oder eine andere geeignete Halbleiterfertigungstechnik bewerkstelligt worden sein. Die Rückwand 114 und die Schichten 232, 242, die auf einer Oberseite der Rückwand 114 abgeschieden sind, werden nur durch das Opfermaterial 234 gestützt. Es ist jedoch möglich, wenigstens einen Abschnitt einer Stützstruktur, wie zum Beispiel einen dielektrischen Abstandshalter zwischen der Membran 112 und die Rückwand 114, wenigstens an einer oder mehreren Positionen entlang eines Umfangs der Schallwandlerstruktur/Platzbedarfsfläche 12 beizubehalten. Die Hilfsstruktur 242 kann Phosphosilikatglas (PSG) umfassen, und die Dicke der abgeschiedenen Hilfsstruktur 242 kann zwischen etwa 6 µm und etwa 30 µm betragen, genauer gesagt zwischen 8 µm und 20 µm, zum Beispiel etwa 12 µm. Das Abscheiden, Planarisieren und Strukturieren der PSG-Schicht 242 ist jedoch optional. Die SiON-Passivierungsschicht 232 allein würde auch reichen.
2C zeigt einen schematischen Querschnitt des Vorläufer-MEMS-Chips 210, der die abgeschiedene, planarisierte und/oder strukturierte Hilfsstruktur 242 aufweist, nachdem sie in ein Einbettungsmaterial 252 zum Beispiel durch Formen eingebettet wurde. Obgleich in der vorangehenden 2B der Vorläufer-MEMS-Chip 210 typischerweise immer noch auf dem ursprünglichen Siliziumwafer, zusammen mit mehreren ähnlichen MEMS-Chips, vorhanden sein kann, wenn sie den Frontend-Prozess verlassen, kann zwischen den 2B und 2C eine Chip-Vereinzelung ausgeführt worden sein. Gemäß mindestens einigen Ausführungsformen kann eine bestimmte Anzahl von Vorläufer-MEMS-Chips 210 auf einem Träger angeordnet sein, der die Größe und die Form eines Standard-Siliziumwafers hat. Die Distanz, mit der die einzelnen MEMS-Chips 210 angeordnet werden, kann größer sein als die Distanz, mit der sie auf dem ursprünglichen Siliziumwafer beabstandet waren, so dass eine kleinere Anzahl an Vorläufer-MEMS-Chips 210 auf einen ursprünglichen Träger von Wafergröße passt, als auf dem ursprünglichen Siliziumwafer vorhanden sind. Die Vorläufer-MEMS-Chips 210 können kopfüber auf dem Träger angeordnet werden, so dass nach dem Einbetten der MEMS-Chips 210 in das Einbettungsmaterial 252 eine Oberfläche des Einbettungsmaterials 252 im Wesentlichen bündig mit einer Oberfläche der Hilfsstruktur 242 abschließt. Eine Dicke des Einbettungsmaterials 252 kann so gewählt werden, dass genügend mechanische Stabilität für die endgültige Schallwandlerkomponente 100 bereitgestellt werden kann. In 2C kann das Einbettungsmaterial 252 das Substrat 202 des Vorläufer-MEMS-Chips 210 vollständig umgeben. In alternativen Ausführungsformen kann das Einbettungsmaterial 252 auf eine solche Höhe gefüllt werden, dass ein Abschnitt des Substrats 202 von einer zweiten Hauptfläche des Einbettungsmaterials 252 hervorsteht (wie oben erwähnt, können die Vorläufer-MEMS-Chips 210 kopfüber auf dem Träger angeordnet werden, und das Einbettungsmaterial 252 kann auf den Träger gegossen werden, um die Lücken zwischen den Vorläufer-MEMS-Chips 210 auszufüllen, bis das Einbettungsmaterial 252 die gewünschte Höhe aufweist).
2D zeigt einen schematischen Querschnitt der Schallwandlerkomponente während des Verkapselungsprozesses, nachdem eine vorderseitige Umverteilungsschicht (Redistribution Layer, RDL) 174 gebildet wurde. Darüber hinaus können Durchkontakte 122, 124 in dem Einbettungsmaterial 252 gebildet worden sein, um die Kontakte 117 und 119 des MEMS-Chips 210 elektrisch zu kontaktieren. Obgleich in 2D nicht gezeigt, kann ein weiterer Durchkontakt für den Kontakt 115 vorhanden sein, der für einen elektrischen Kontakt zu der Rückwand 114 verwendet werden kann. Die Bildung der Durchkontakte 122, 124 und/oder der vorderseitigen RDL 174 kann durch Laserbohren oder durch ein anderes geeignetes Verfahren, wie zum Beispiel ein Fotolithografie-basiertes Verfahren, ausgeführt werden.
2E zeigt einen schematischen Querschnitt, nachdem ein weiterer Schritt des Verkapselungsprozesses ausgeführt wurde. Insbesondere könnte eine Deckschicht 170 auf der Hauptfläche des Einbettungsmaterials 252 abgeschieden worden sein, die im Wesentlichen bündig mit der frei liegenden Fläche der Hilfsstruktur 242 abschließen kann. Die Deckschicht 170 kann ein LTC-Imid (niedrigtemperaturaushärtendes Imid) umfassen. Als eine Alternative kann die Deckschicht 170 einen Photoresist umfassen, zum Beispiel SU-8. Die Deckschicht 170 kann in zwei Schritten abgeschieden werden, wobei der erste Schritt die erste Umverteilungsschicht 174 bedeckt und eine Zwischenfläche bereitstellt. Vor dem zweiten Schritt der Deckschichtabscheidung kann die zweite Umverteilungsschicht 176 auf der Zwischenschicht abgeschieden und anschließend strukturiert werden. Darüber hinaus kann das Gitter 172 auch zu diesem Zeitpunkt gebildet werden. Das Gitter 172 kann auf einer Oberfläche des eingebetteten Vorläufer-MEMS-Chips 210 gebildet werden, und insbesondere, wie schematisch in 2E veranschaulicht, auf einer Fläche der Hilfsstruktur 242. Alternativ kann das Gitter 172 auf einer anderen Fläche gebildet werden, wie im Folgenden im Kontext der Beschreibung von 3F beschrieben wird.
Die Bildung des Gitters 172 kann insbesondere Folgendes umfassen: a) Abscheiden einer Keimschicht auf der Hilfsstruktur 242 (zum Beispiel durch Sputtern von Kupfer auf die Oberfläche der Hilfsstruktur 242 - gesputtertes Kupfer ist typischerweise unstrukturiert und stellt somit einen Keimpunkt für eine anschließende Kupferabscheidung bereit); b) Aufbringen eines Photoresists auf die Keimschicht; c) Belichten ausgewählter Bereiche des Photoresists; d) Entwickeln des belichteten Photoresists, so dass der Photoresist an den Stellen entfernt wird, wo Kupfer auf der Keimschicht gezüchtet werden soll; e) Züchten von Kupfer in den Öffnungen in dem Photoresist zum Beispiel mittels eines Abscheidensprozesses; f) Entfernen des verbliebenen Photoresists; und g) Entfernen der Kupferkeimschicht. Die Höhe des Kupfers, das in Schritt e) gezüchtet werden kann, steht typischerweise in Beziehung zur Dicke des Photoresists, so dass die Höhe des gezüchteten Kupfers maximal gleich der Dicke des Photoresists sein kann. Die Kupferkeimschicht kann relativ dünn sein, so dass ihr Entfernen die gezüchteten Kupferstrukturen, die das Gitter 172 bilden, nicht erheblich modifiziert, da diese Strukturen wesentlich dicker sind. Als eine Alternative für Kupfer können auch andere geeignete Materialien verwendet werden, insbesondere Metalle. Das Gitter 172 kann elektrisch leitfähig sein und kann eine EMI-Abschirmung ausführen oder können, in Ausführungsformen, die im Folgenden beschrieben werden, im Zusammenwirken mit der Membran 112 als eine Rückwand fungieren.
Nachdem die zweite Umverteilungsschicht 176 und das Gitter 172 gebildet wurden, kann der zweite Schritt des Abscheidens der Deckschicht 170 ausgeführt werden. Das Einbettungsmaterial 252 und die Deckschicht 170 können als eine Einbettungsanordnung betrachtet werden.
2F zeigt einen schematischen Querschnitt, nachdem ein weiterer Schritt des Verfahrens zum Verkapseln des MEMS-Chips 210 ausgeführt wurde. Der (rückseitige) Hohlraum 160 kann an einer zweiten Hauptfläche des Einbettungsmaterials 252 ausgebildet worden sein, indem das Substrat 202 des eingebetteten Vorläufer-MEMS-Chips 210 entfernt wird, was praktisch zu einem vom Substrat befreiten MEMS-Chip (oder einem wenigstens teilweise vom Substrat befreiten MEMS-Chip) führt. Das Entfernen des Substrats oder Volumensiliziums 202 kann durch einen rückseitigen Siliziumätzschritt ausgeführt werden. Um das Substrat 202 frei zu legen, das von einer Schicht des Einbettungsmaterials 252 bedeckt sein kann, kann ein Schleifschritt an der zweiten Hauptfläche des Einbettungsmaterials 252 ausgeführt werden. Alternativ kann der Abschnitt des Einbettungsmaterials 252, der das Substrat 202 bedeckt, durch eine chemische Reaktion entfernt werden, wie zum Beispiel teilweises Auflösen oder Fortätzen des Einbettungsmaterials 252. Selbst wenn dem MEMS-Chips 210 nun sein Substrat 202 oder ein großer Teil davon genommen wird, können seine einzelnen Komponenten, insbesondere die Membran 112 und die Rückwand 114, nach wie vor in einer genau definierten räumlichen Beziehung zueinander stehen. Zu allererst kann das Opfermaterial 234 immer noch zwischen der Membran 112 und der Rückwand 114 vorhanden sein. Darüber hinaus kann das Einbettungsmaterial 252 die verbliebenen Teile des ursprünglichen Vorläufer-MEMS-Chips 210 umfassen bzw. verankern, und zwar die Membran 112 und die Rückwand 114.
2G zeigt einen schematischen Querschnitt, nachdem die Hilfsstruktur 242 zwischen der Passivierungsschicht 232 und dem Gitter 172 entfernt worden sein kann. Auf diese Weise kann ein Hilfsabschnitt (zum Beispiel die Hilfsstruktur 242) des eingebetteten Vorläufer-MEMS-Chips 210 neben dem Gitter 172 entfernt werden, um den Schalldurchgang 180 innerhalb der Einbettungsanordnung 252, 170 zu bilden. Das Entfernen der Hilfsstruktur 242 (zum Beispiel Phosphosilikatglas, PSG) kann einen Ätzschritt von der Vorderseite aus umfassen. Nach dem Entfernen der Hilfsstruktur 242 kann der Schalldurchgang 180 oder ein Abschnitt des Schalldurchgangs 180 erhalten werden. Infolge dessen kann das Gitter 172 in dem Schalldurchgang 180 oder über den Schalldurchgang 180 angeordnet sein.
2H zeigt einen schematischen Querschnitt, nachdem eine Trennätzung ausgeführt worden sein kann, und nach dem rückseitigen Abdecken. Durch Ausführen der Trennätzung kann die Opferschicht/das Material 234 zwischen der Membran 112 und der Rückwand 114 entfernt worden sein, so dass der Spalt 113 gebildet werden kann. In 2H kann der rückseitige Hohlraum 160 durch eine rückseitige Abdeckung 190 verschlossen werden. Die rückseitige Abdeckung 190 kann sein: ein Kunststofffilm, ein Spritzgussteil, das an der Vergussmasse befestigt wird, während die rückseitige Abdeckung 190 spritzgegossen wird, ein kleines Stück Metall oder sogar eine Wand eines Gehäuses des Systems/eine Anwendungsschicht (zum Beispiel Smartphone, Tablet-PC, Digitalkamera usw.), in dem bzw. in der die Schallwandlerkomponente 100 verwendet wird. Die Reihenfolge der Prozessschritte, die schematisch in den 2A bis 2H veranschaulicht ist, kann geändert werden. Zum Beispiel kann das rückseitige Abdecken früher ausgeführt werden, zum Beispiel vor dem Entfernen der Hilfsstruktur 242.
Wie im vorangegangenen Absatz erwähnt, kann die endgültige Schallwandlerkomponente (das verkapselte MEMS-Bauelement) 100, wie schematisch in 1 veranschaulicht, erhalten werden, nachdem die Passivierungsschicht 232 und das Opfermaterial 234 durch geeignete Ätzschritte entfernt wurden, die von der Vorderseite der Schallwandlerkomponente 100 aus ausgeführt werden, d. h. durch die Öffnungen des Gitters 172. Das Opfermaterial 234 kann TEOS (Tetraethylorthosilikat) umfassen. Die mechanische Stabilität des MEMS-Teils, das die Membran 112 und die Rückwand 114 umfasst, kann nun hauptsächlich durch das Einbettungsmaterial 252 bereitgestellt werden. Wie in 2H zu erkennen ist, kann das verkapselte MEMS-Bauelement 100 das MEMS-Bauelement umfassen (das hauptsächlich die Membran 112, die Rückwand 114 und eventuell einige Überbleibsel einer Stützstruktur umfasst), das zwischen dem Schalldurchgang 180 und dem rückseitigen Hohlraum 160 angeordnet ist. Das verkapselte MEMS-Bauelement 100 kann des Weiteren die Einbettungsanordnung (die hauptsächlich das Einbettungsmaterial 252 und die Deckschicht 170 umfasst), das Gitter 172, das in dem oder über den Schalldurchgang 180 angeordnet sein kann, und die rückseitige Abdeckung 190 umfassen.
Es wird davon ausgegangen, dass der beschriebene Verkapselungsprozess beträchtliches Potenzial zum Reduzieren der Fertigungskosten einer Schallwandlerkomponente besitzt, weil der rückseitige Hohlraum 160 in einer kosteneffizienten Weise zum Beispiel durch Nassätzen des Substrats 202 des ursprünglichen MEMS-Chips 210 gebildet werden kann. Kostenintensive Ätztechnologien, wie zum Beispiel DRIE, sind nicht mehr notwendig. Im Gegensatz dazu können andere Verfahren zum Herstellen und Verkapseln einer Schallwandlerkomponente, bei denen nicht das Substrat 202 fortgeätzt wird, nachdem der MEMS-Chips 210 durch Formen in das Einbettungsmaterial 252 eingebettet wurde, darauf beschränkt sein, den Hohlraum 160 während des Frontend-Prozesses entweder durch DRIE oder durch einen chemischen Ätzschritt zu bilden. Es ist zu beachten, dass chemisches Ätzen in Silizium typischerweise zu diagonalen oder verjüngten Seitenwänden (ungefähr 54°) führen kann, was bedeutet, dass der Hohlraum 160 einen viel größeren Platzbedarf hätte. Dies vergrößert die erforderliche Fläche für den MEMS-Chip auf dem ursprünglichen Siliziumwafer, was wiederum zu mehr „vergeudeter“ Siliziumfläche führt.
Oder anders ausgedrückt: Das Reduzieren der Menge an vergeudeter Fläche auf dem ursprünglichen Siliziumwafer besitzt ein großes Potenzial bezüglich der Kosteneffizienz und der Waferausbeute.
Die 3A bis 3K veranschaulichen schematisch einen Prozessfluss anhand einer Abfolge schematischer Querschnitte für ein Implementierungsbeispiel, bei dem auf das Hilfsmaterial 242 verzichtet wird und statt dessen eine erste teilweise Schicht der Deckschicht 170 als eine Basis zum Abscheiden und Strukturieren des Materials zum Bilden des Gitters 172 verwendet wird. 3A ähnelt 2A und zeigt schematisch den MEMS-Chip 210 vor der Verkapselung.
3B zeigt einen schematischen Querschnitt des Vorläufer-MEMS-Chips 210, nachdem die Passivierungsschicht 232 strukturiert worden sein kann, um Teile der Rückwand 114 und der Membran 112 freizulegen. Auf diese Weise kann das Einbettungsmaterial 252 mit den Teilen der Rückwand 114 und der Rückwand 112 in Kontakt kommen, um letztendlich als eine Stützstruktur für die Rückwand 114 und die Membran 112 zu fungieren. Die Passivierungsschicht 232 kann durch einen anisotropen Ätzprozess strukturiert werden, wie zum Beispiel reaktives Ionenätzen (RIE). Der Unterschied zu dem in 2B gezeigten Implementierungsbeispiel ist, dass in dem Implementierungsbeispiel von 3B keine Hilfsstruktur 242 verwendet wird. Die Passivierungsschicht 232 kann planarisiert werden.
3C zeigt einen schematischen Querschnitt des MEMS-Chips 210, nachdem er durch Formen in ein Einbettungsmaterial 252 eingebettet wurde. Die Oberfläche der Passivierungsschicht 232 kann im Wesentlichen auf die Oberfläche des Einbettungsmaterials 252 ausgerichtet oder damit bündig sein.
3D zeigt einen schematischen Querschnitt der Schallwandlerkomponente während des Verkapselungsprozesses, nachdem eine vorderseitige Umverteilungsschicht (RDL) 174 ausgebildet worden sein kann. Darüber hinaus können Durchkontakte 122, 124 in dem Einbettungsmaterial 252 ausgebildet worden sein, um die Kontakte 117 und 119 des MEMS-Chips 210 elektrisch zu kontaktieren.
3E zeigt einen schematischen Querschnitt des eingebetteten Vorläufer-MEMS-Chips, nachdem ein weiterer Schritt des Verkapselungsprozesses ausgeführt worden sein kann. Insbesondere könnte ein erster Abschnitt einer Deckschicht 170 an der Hauptfläche des Einbettungsmaterials 252 abgeschieden worden sein, das im Wesentlichen bündig mit der frei liegenden Fläche der Passivierungsschicht 232 abschließt. Der erste Abschnitt der Deckschicht 170 kann die erste Umverteilungsschicht 174 bedecken und kann eine Zwischenfläche des Einbettungsvorläufer-MEMS-Chips bereitstellen. Der erste Abschnitt der Deckschicht 170 kann Imid, LTC-Imid und/oder SU-8 umfassen.
3F zeigt einen schematischen Querschnitt, nachdem eine zweite Umverteilungsschicht 176 und ein Gitter 172 an der Zwischenfläche ausgebildet wurden. Auf diese Weise können die zweite Umverteilungsschicht 176 und das Gitter 172 in einer gemeinsamen Ebene angeordnet werden. Insbesondere gibt es keinen Schritt zwischen dem Gitter 172 und der zweiten Umverteilungsschicht 176 wie in dem in 2E gezeigten Implementierungsbeispiel. Das Fehlen des Schrittes zwischen dem Gitter 172 und der zweiten Umverteilungsschicht 176 kann im Hinblick auf eine vereinfachte Herstellung von Vorteil sein.
In 3G kann ein Abschnitt der Deckschicht 170 zwischen dem Gitter 172 und der Passivierungsschicht 232 entfernt worden sein, um den Schalldurchgang 180 zu bilden. Der Abschnitt der Deckschicht 170 kann entfernt werden, indem ein Ätzmittel, ein Lösemittel oder ein Oxidans durch die Öffnungen des Gitters 172 eingeleitet wird. Oder anders ausgedrückt: Ein Hilfsabschnitt des eingebetteten Vorläufer-MEMS-Chips neben dem Gitter 172 kann entfernt werden.
3H zeigt einen schematischen Querschnitt, nachdem eine zweite Schicht der Deckschicht 170 bereitgestellt wurde, die die zweite Umverteilungsschicht 170 bedeckt, zum Beispiel durch einen Abscheidensprozess. Der Bereich des Gitters 172 und der Kontaktinsel 178 braucht nicht mit der zweiten Schicht der Deckschicht 170 bedeckt zu werden. Alternativ kann die Deckschicht 170 nach dem Abscheiden strukturiert werden, um das Gitter 172 und die Kontaktinsel 178 freizulegen. Es kann auch möglich sein, den Schritt, der 3H entspricht, vor 3G auszuführen, so dass die Deckschicht 170 zuerst vollendet wird (d. h. Abscheiden und Strukturieren), bevor der Schalldurchgang 180 gebildet wird.
In 31 kann ein Abschnitt des Einbettungsmaterials 252 auf einer Seite gegenüber der Deckschicht 170 entfernt worden sein, so dass das Substrat 202 des MEMS-Chips 210 frei liegen kann.
3J zeigt einen schematischen Querschnitt des Verkapselungsprozesses des MEMS-Chips 210, nachdem das Substrat 202 des MEMS-Chips 210 entfernt wurde. Auf diese Weise kann der rückseitige Hohlraum 160 gebildet werden. Das Entfernen des Substrats 202 kann einen Ätzschritt umfassen, der an der Ätzstoppschicht 231 stoppen kann.
3K zeigt schematisch das Resultat der Trennätzung, durch die das Opfermaterial 234 zwischen der Membran 112 und der Rückwand 114 entfernt werden kann, um den Spalt 313 zu bilden. Gleichzeitig kann die Ätzstoppschicht 231 entfernt werden, wenn das gleiche Material oder ein ähnliches Material für die Ätzstoppschicht 231 und für das Opfermaterial 234 verwendet wird.
3L zeigt die fertige Schallwandlerkomponente, die eine rückseitige Abdeckung 190 zum Verschließen des Hohlraums 160 umfasst. Oder anders ausgedrückt: 3L zeigt einen schematischen Querschnitt eines verkapselten MEMS-Bauelements, das ein MEMS-Bauelement, einen Schalldurchgang 180 neben dem MEMS-Bauelement, eine Einbettungsanordnung 252, 170, die das MEMS-Bauelement und den Schalldurchgang 180 verkapselt, und ein Gitter 172 innerhalb des Schalldurchgangs umfasst. Wie in 3L gezeigt, kann der MEMS-Chip mit Bezug auf eine erste Hauptfläche des Einbettungsmaterials 252, d. h. die Oberfläche, die mit der Deckschicht 170 verbunden ist, eine Ausnehmung aufweisen. Die Ausnehmung kann durch die Passivierungsschicht 232 hervorgerufen werden, die ursprünglich auf dem Vorläufer-MEMS-Chip vorhanden war und anschließend entfernt wurde, um einen akustischen und/oder fluidischen Zugang von außen her zu der Rückwand 114 und der Membran 112 bereitzustellen. Das Gitter 170 kann in dem oder über den Schalldurchgang 180 angeordnet sein.
4A bis 4G veranschaulichen schematisch einen Prozessfluss anhand einer Abfolge schematischer Querschnitte für das Implementierungsbeispiel, das eine Kohlenstoff-Opferschicht 434 anstelle der TEOS-Opferschicht 234 verwenden kann. Gemäß dem in den 4A bis 4G präsentierten Implementierungsbeispiel können die Passivierungsschicht 232 und die Hilfsstruktur 242 in dem Beispiel gemäß den 2A bis 2H auch aus Kohlenstoff bestehen, d. h. die Opferschicht und optional die schützende Deckschicht bestehen aus Kohlenstoff. 4A zeigt einen schematischen Querschnitt des Vorläufer-MEMS-Chips 410, wie er den Frontend-Prozess verlassen kann, und eventuell vor dem Vereinzeln. Die Kohlenstoff-Schicht 434 kann die Räume ausfüllen, die letztendlich in den Spalt 113 zwischen der MEMS-Membran 112 und der Rückwand 114 verwandelt werden, und auch den Raum, der letztendlich durch den (einen Abschnitt des) Schalldurchgang 180 belegt werden wird. Die Kohlenstoff-Opferschicht 434 kann des Weiteren die Perforationslöcher ausfüllen, die in der Rückwand 114 ausgebildet sind. Die Kohlenstoff-Opferschicht 434 kann in verschiedenen Phasen gebildet werden, die durch ein Abscheiden und Strukturieren eines anderen Materials getrennt werden können, wie zum Beispiel des Materials für die Rückwand 114.
4B zeigt einen schematischen Querschnitt nach der Chip-Vereinzelung und dem Einbetten des Vorläufer-MEMS-Chips 410 in das Einbettungsmaterial 252. Ein Abschnitt der Passivierungsschicht 232 oder der Stützstruktur des Vorläufer-MEMS-Chips 410 kann immer noch vorhanden sein und kann ebenfalls in das Einbettungsmaterial 252 eingebettet werden.
4C zeigt einen schematischen Querschnitt der halbfertigen Schallwandlerkomponente, nachdem ein Prozessschritt zum Bilden einer vorderseitigen Umverteilungsschicht an einer ersten Hauptfläche des Einbettungsmaterials 252 ausgeführt wurde. Dieser Verfahrensschritt kann einen Durchkontakt-Laser und eine erste Kupfer-Schicht (erste CU) 174 beinhalten.
4D zeigt einen schematischen Querschnitt, nachdem eine zweite vorderseitige RDL ausgeführt wurde. In einem weiteren Sinne kann die zweite vorderseitige RDL das Abscheiden oder Bilden einer ersten Schicht der Deckschicht 170 (zum Beispiel LTC-Imid), einer zweiten Kupfer-Schicht 176 und einer weiteren Schicht der Deckschicht 170 (zum Beispiel LTC-Imid) umfassen. Das Gitter 172 kann wie oben beschrieben gebildet werden. Nachdem dieser Schritt ausgeführt wurde, wird die Struktur erhalten, die schematisch als eine Querschnittsansicht in 4E veranschaulicht ist. Das Substrat 202 und auch das Ätzstopp-Oxid 231 (siehe zum Beispiel 4A) können entfernt werden, so dass der rückseitige Hohlraum 160 gebildet wurde.
4F zeigt einen schematischen Querschnitt, nachdem eine rückseitige Abdeckung unter Verwendung einer rückseitigen Abdeckung 190 ausgeführt wurde.
4G zeigt einen schematischen Querschnitt nach den Verfahrensschritten der schnellen Trockentrennätzung der Schutzschicht und des Opferschicht-Kohlenstoffs 434 durch Oxidplasmaätzung. Gemäß alternativen Ausführungsformen kann die Trennätzung vor der rückseitigen Abdeckung ausgeführt werden, speziell im Fall von Bodenrückwandmikrofonen oder Doppelrückwandmikrofonen, da der Spalt 113 zwischen der Membran 112 und der Rückwandelektrode 114 aufgrund der Perforation der Rückwand 114 leichter durch die Rückwand 114 zugänglich ist.
In den 5A bis 5F, die als nächstes beschrieben werden, wird ein mögliches Implementierungsbeispiel präsentiert, wobei das Package als ein Teil des MEMS dient. 5A zeigt einen schematischen Querschnitt eines Vorläufer-MEMS-Chips 510, wie es auf dem ursprünglichen Siliziumwafer vorhanden sein kann, der den Frontend-Waferprozess verlässt. Der Vorläufer-MEMS-Chip 510 kann das Substrat 202, die Ätzstoppschicht 231, einen verbliebenen Abschnitt einer Passivierungsschicht 232, die Membrane 112 und die Opferschicht 534 umfassen. Dementsprechend braucht der Siliziumchip 510 nur die Membranschicht 112 sowie die Opferschicht 534 darauf zu umfassen, aber keine Rückwand-Schicht. Die Opferschicht 534 kann TEOS oder Kohlenstoff oder ein anderes geeignetes Opfermaterial sein.
5B zeigt einen schematischen Querschnitt, nachdem der vorläufige MEMS-Chip 510 durch Formen in das Einbettungsmaterial 252 eingebettet wurde. Darüber hinaus kann eine vorderseitige RDL (1) unter Verwendung eines Durchkontaktlasers und einer ersten Kupfer-Schicht 174 ausgeführt worden sein.
5C zeigt einen schematischen Querschnitt, wobei ein zweiter vorderseitiger RDL-Schritt ausgeführt worden sein kann, einschließlich des Bildens einer ersten LTC-Imid-Schicht, einer zweiten Kupfer-Schicht 176 und einer zweiten LTC-Imid-Schicht. Die Deckschicht 170 kann somit die LTC-Imid-Schichten und die ersten und zweiten Kupfer-Schichten 174, 176 umfassen.
Ein elektrisch leitfähiges Gitter 172 kann ebenfalls an einer frei liegenden Fläche der Opferschicht 534 gebildet oder hergestellt werden.
5D zeigt einen schematischen Querschnitt nach dem Schleifen, Siliziumätzen und Stoppoxidätzen an einer Rückseite der halbfertigen Schallwandlerkomponente. Auf diese Weise kann der rückseitige Hohlraum 160 in dem Raum gebildet werden, der ursprünglich durch das Substrat 202 des MEMS-Chips 510 belegt wurde.
In dem schematischen Querschnitt von 5E kann der rückseitige Hohlraum 160 durch die rückseitige Abdeckung 190 abgedeckt worden sein.
Nach der schnellen Trockentrennätzung der Schutzschicht und des Opferschicht-Kohlenstoffs 534 durch Oxidplasmaätzung kann die Struktur erhalten werden, die schematisch in dem Querschnitt von 5F veranschaulicht ist. Das Entfernen der Schutzschicht und der Opferschicht-Kohlenstoff 534 kann den Spalt 513 zwischen der Membran 112 und dem Gitter 172 hinterlassen, der nun als die perforierte Rückwand oder Gegenelektrode des MEMS-Wandlers dienen kann. Wie bereits erwähnt, kann die Trennätzung vor der rückseitigen Abdeckung ausgeführt werden (5E). Der schematische Querschnitt in 5F zeigt im Wesentlichen die fertige Schallwandlerkomponente 500.
Die Schallwandlerkomponente 500 kann die perforierte Rückwand 172 umfassen, die durch die zweite Umverteilungsschicht (RDL (2)) erzeugt wird. Der Luftspalt 513 kann durch die Kohlenstoff/Oxidschicht-Dicke gesteuert werden. Die Siliziummembrane oder Membran 112 kann durch den Frontend-Prozess relativ gut gesteuert werden. Je nach der vorgesehenen Anwendung der Schallwandlerkomponente erfordern der Luftspalt 513 und die perforierte Rückwand 172 möglicherweise nicht eine so hohe Präzision wie die Siliziummembran 112 und können darum auch während der Backend-of-Line-Verarbeitung oder die Verkapselung hergestellten.
Gemäß weiteren Implementierungsbeispielen kann der MEMS-Chip 110, 210, 410, 510 einen Abstandshalter 234, 334, 434, 534 umfassen, der auf einer dem Hohlraum 160 gegenüberliegenden Seite der Membran 112 angeordnet sein kann. Der Abstandshalter kann während des Schrittes des Einbettens des MEMS-Chips in das Einbettungsmaterial mindestens teilweise in das Einbettungsmaterial 252 eingebettet werden. Das Verfahren kann des Weiteren das Ausbilden des Gitters 172 auf einer Oberfläche des Abstandshalters 234, 334, 434, 534 umfassen.
Das Verfahren kann des Weiteren das Entfernen des Abstandshalters 234, 334, 434 umfassen, um eine Wandleröffnung (einen Schalldurchgang) 180 zu bilden, die sich zu der Membran 112 innerhalb des Einbettungsmaterials 252 erstreckt.
Das Verfahren kann des Weiteren einen Schritt des Ausbildens einer ersten Deckschicht auf einer ersten Oberfläche des Einbettungsmaterials 252 umfassen. Die erste Deckschicht kann eine (erste) Umverteilungsschicht 174 umfassen. Die Umverteilungsschicht 174 kann dafür konfiguriert sein, einen elektrischen Kontakt für den MEMS-Chip 110 bereitzustellen.
Das Verfahren kann des Weiteren das Einbetten - durch Formen - eines weiteren Chips, wie zum Beispiel eines ASIC, in das Einbettungsmaterial 252 umfassen. Die eine oder die mehreren Umverteilungsschichten 174, 176 können dafür konfiguriert sein, eine elektrische Verbindung zwischen dem MEMS-Chips 110 und dem weiteren Chip, zum Beispiel dem ASIC, zu bilden.
Das Verfahren kann des Weiteren das Ausbilden einer zweiten Umverteilungsschicht 176 innerhalb der Deckschicht 170 umfassen. Die zweite Umverteilungsschicht 176 kann eine Abschirmung gegen elektromagnetische Störungen (EMI) für die (ersten) Umverteilungsschicht(en) 174 bereitstellen.
Gemäß einem weiteren Implementierungsbeispiel kann eine Schallwandlerkomponente ein Einbettungsmaterial 252, einen vom Substrat befreiten MEMS-Chip 110, der durch Formen in das Einbettungsmaterial 252 eingebettet ist, einen Hohlraum 160 und eine Wandleröffnung (Schalldurchgang) 180 umfassen. Der MEMS-Chip kann eine Membran 112 zur Schallwandlung umfassen. Der Hohlraum 160 kann innerhalb des Einbettungsmaterials 252 gebildet werden und kann in (fluidischem oder akustischem) Kontakt mit der Membran 112 stehen. Die Wandleröffnung 180 kann innerhalb des Einbettungsmaterials 252 gebildet werden und kann auf einer dem Hohlraums 160 gegenüberliegenden Seite der Membran 112 in (fluidischem oder akustischem) Kontakt mit der Membran 112 stehen.
Ein weiteres mögliches Implementierungsbeispiel wird durch ein Verfahren zum Verkapseln eines MEMS-Chips einer Schallwandlerkomponente bereitgestellt. Das Verfahren kann das Ausbilden oder Herstellen mehrerer Abstandshalter 234, 334, 434 oder 534 an einer Oberfläche eines Wafers, der mehrere Vorläufer-MEMS-Chips umfasst (zum Beispiel Vorläufer-MEMS-Chips) 210, 410, 510, umfassen. Jeder Abstandshalter kann mindestens einen Abschnitt einer Membran eines entsprechenden MEMS-Chips bedecken. Das Verfahren kann des Weiteren das Vereinzeln des Wafers umfassen, um mehrere vereinzelte halbfertige Vorläufer-MEMS-Chips zu erhalten. Eine ausgewählte Anzahl der mehreren vereinzelten Vorläufer-MEMS-Chips kann dann durch Formen in eine Einbettungsanordnung eingebettet werden, die ein Einbettungsmaterial 252 umfasst, um einen Rekonstitutionswafer zu bilden. Die vereinzelten Vorläufer-MEMS-Chips können zusammen mit ihren entsprechenden Abstandshaltern eingebettet werden. Das Verfahren kann des Weiteren das Entfernen mindestens eines Abschnitts der mehreren Abstandshalter umfassen, um mehrere Schalldurchgänge 180 innerhalb der Einbettungsanordnung 252 zu erhalten. Der Rekonstitutionswafer kann dann vereinzelt werden, um dadurch die Schallwandlerkomponente zu bilden. Ein Abstandshalter kann die Hilfsstruktur 242, 434 oder 534 sein oder umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann ein Abstandshalter ein Abschnitt der Passivierungsschicht 232 und/oder ein Abschnitt der Deckschicht 170 sein oder umfassen.

Claims

Verkapseltes MEMS-Bauelement (100), das Folgendes umfasst: eine Einbettungsanordnung (170, 252), die eine Vergussmasse (252) umfasst; ein MEMS-Bauelement (110), das in die Vergussmasse (252) der Einbettungsanordnung (170, 252) eingebettet ist, wobei das MEMS-Bauelement (110) eine Membran (112) und eine Elektroden-Rückplatte (114) zur Schallwandlung aufweist, und wobei die Vergussmasse (252) die Membran (112) und die Elektroden-Rückplatte (114) verankert; einen Schalldurchgang (180), der in der Einbettungsanordnung (170, 252) angeordnet ist, wobei der Schalldurchgang (180) akustisch mit dem MEMS-Bauelement (110) gekoppelt ist; und ein Gitter (172), das in dem Schalldurchgang (180) angeordnet ist.
Verkapseltes MEMS-Bauelement (100) nach Anspruch 1, wobei das Gitter (172) elektrisch leitfähig ist.
Verkapseltes MEMS-Bauelement (100) nach Anspruch 2, wobei das Gitter (172) dafür konfiguriert ist, als eine Elektroden-Rückplatte (114) eines kapazitiven Wandlers in Kombination mit der Membran (112) zu fungieren.
Verkapseltes MEMS-Bauelement (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Einbettungsanordnung (170, 252) einen Haupteinbettungsteil (252) und eine Deckschicht (170) an einer ersten Oberfläche des Haupteinbettungsteils (252) umfasst, wobei das MEMS-Bauelement (110) in den Haupteinbettungsteil (252) eingebettet ist.
Verkapseltes MEMS-Bauelement (100) nach Anspruch 4, wobei sich der Schalldurchgang (180) durch die Deckschicht (170) erstreckt, und wobei sich das Gitter (172) innerhalb eines Abschnitts des Schalldurchgangs (180) befindet, der sich durch die Deckschicht (170) erstreckt.
Verkapseltes MEMS-Bauelement (100) nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Deckschicht (170) eine Umverteilungsschicht (174, 176) umfasst.
Verkapseltes MEMS-Bauelement (100) nach Anspruch 6, wobei das Gitter (172) Teil der Umverteilungsschicht (174, 176) ist.
Verkapseltes MEMS-Bauelement (100) nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Gitter (172) elektrisch leitfähig ist und die Umverteilungsschicht (174, 176) in elektrischem Kontakt mit dem Gitter (172) steht.
Verkapseltes MEMS-Bauelement (100) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Umverteilungsschicht (174, 176) dafür konfiguriert ist, mindestens einen elektrischen Kontakt für das MEMS-Bauelement (110) bereitzustellen.
Verkapseltes MEMS-Bauelement (100) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei die Umverteilungsschicht (174, 176) dafür konfiguriert ist, eine Abschirmung für elektromagnetische Störungen für das MEMS-Bauelement (110) und/oder für elektrische Verbindungen für das MEMS-Bauelement (110) und/oder für eine darunterliegende Umverteilungsschicht (174, 176) bereitzustellen.
Verkapseltes MEMS-Bauelement (100) nach einem der Ansprüche 4 bis 10, wobei das MEMS-Bauelement (110) mit Bezug auf eine erste Hauptfläche und eine gegenüberliegende zweite Hauptfläche des Haupteinbettungsteils (252) eine Ausnehmung aufweist.
Verkapseltes MEMS-Bauelement (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, das des Weiteren Folgendes umfasst: ein weiteres Bauelement, das in die Einbettungsanordnung (170, 252) eingebettet ist; und eine elektrische Verbindung zwischen dem MEMS-Bauelement (110) und dem weiteren Bauelement.
Verkapseltes MEMS-Bauelement (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, das des Weiteren einen Hohlraum (160) umfasst, der innerhalb der Einbettungsanordnung (170, 252) benachbart zu dem MEMS-Bauelement (110) auf einer dem Schalldurchgang (180) gegenüberliegenden Seite des MEMS-Bauelements (110) gebildet ist.
Verkapseltes MEMS-Bauelement (100) nach Anspruch 13, wobei ein Querschnitt des Hohlraums (160) im Wesentlichen gleich einer Oberfläche des MEMS-Bauelements (110) ist.
Verkapseltes MEMS-Bauelement (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei das MEMS-Bauelement (110) einen vom Substrat befreiten MEMS-Chip umfasst.
Verkapseltes MEMS-Bauelement (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei der Schalldurchgang (180) eine Öffnung enthält.
Verkapseltes MEMS-Bauelement (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei sich der Schalldurchgang (180) benachbart zu dem MEMS-Bauelement (110) befindet.
Verkapseltes MEMS-Bauelement (100), das Folgendes umfasst: eine Einbettungsanordnung (170, 252); ein MEMS-Bauelement (110), das in der Einbettungsanordnung (170, 252) angeordnet ist; einen Schalldurchgang (180), der in der Einbettungsanordnung (170, 252) angeordnet ist, wobei der Schalldurchgang (180) akustisch mit dem MEMS-Bauelement (110) gekoppelt ist; und ein Gitter (172), das in dem Schalldurchgang (180) angeordnet ist, wobei das Gitter (172) elektrisch leitfähig ist, wobei das MEMS-Bauelement (110) des Weiteren eine Membran (112) umfasst, und wobei das Gitter (172) dafür konfiguriert ist, als eine Elektroden-Rückplatte (114) eines kapazitiven Wandlers in Kombination mit der Membran (112) zu fungieren.
Verkapseltes MEMS-Bauelement (100), das Folgendes umfasst: eine Einbettungsanordnung (170, 252); ein MEMS-Bauelement (110), das in der Einbettungsanordnung (170, 252) angeordnet ist; eine Öffnung, die in der Einbettungsanordnung (170, 252) angeordnet ist, wobei sich die Öffnung benachbart zu dem MEMS-Bauelement (110) befindet; und ein Gitter (172) innerhalb der Öffnung, wobei das Gitter (172) elektrisch leitfähig ist, wobei das MEMS-Bauelement (110) des Weiteren eine Membran (112) umfasst, und wobei das Gitter (172) dafür konfiguriert ist, als eine Elektroden-Rückplatte (114) eines kapazitiven Wandlers in Kombination mit der Membran (112) zu fungieren.
Verkapseltes MEMS-Bauelement (100), das Folgendes umfasst: eine Einbettungsanordnung (170, 252); ein MEMS-Bauelement (110), das in der Einbettungsanordnung (170, 252) angeordnet ist; einen Schalldurchgang (180), der in die Einbettungsanordnung (170, 252) eingebettet ist, wobei der Schalldurchgang (180) akustisch mit dem MEMS-Bauelement (110) gekoppelt ist; und ein Gitter (172) quer zu dem Schalldurchgang (180), wobei das Gitter (172) elektrisch leitfähig ist, wobei das MEMS-Bauelement (110) des Weiteren eine Membran (112) umfasst, und wobei das Gitter (172) dafür konfiguriert ist, als eine Elektroden-Rückplatte (114) eines kapazitiven Wandlers in Kombination mit der Membran (112) zu fungieren.
Verkapseltes MEMS-Bauelement (100) nach Anspruch 20, wobei der Schalldurchgang (180) eine Öffnung enthält, wobei sich das Gitter (172) quer zu der Öffnung erstreckt.
Verkapseltes MEMS-Bauelement (100) nach Anspruch 20 oder 21, wobei sich der Schalldurchgang (180) benachbart zu dem MEMS-Bauelement (110) befindet.
Schallwandlerkomponente (100), die Folgendes umfasst: eine Vergussmasse (252); einen vom Substrat befreiten MEMS-Chip (110), der in die Vergussmasse (252) eingebettet ist, wobei der MEMS-Chip (110) eine Membran (112) zur Schallwandlung umfasst; einen Schalldurchgang (180) innerhalb der Vergussmasse (252) in fluidischem Kontakt mit der Membran (112), und ein Gitter (172) quer zu dem Schalldurchgang (180), wobei das Gitter (172) elektrisch leitfähig ist, wobei das Gitter (172) dafür konfiguriert ist, als eine Elektroden-Rückplatte (114) eines kapazitiven Wandlers in Kombination mit der Membran (112) zu fungieren.
Verfahren zum Verkapseln eines MEMS-Bauelements (110), wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Einbetten eines Vorläufer-MEMS-Chips (210) in eine Einbettungsanordnung (170, 252), die eine Vergussmasse (252) umfasst, um einen in die Vergussmasse (252) eingebetteten Vorläufer-MEMS-Chip (210) zu erhalten; Bilden eines Gitters (172) an einer Oberfläche des in die Vergussmasse (252) eingebetteten Vorläufer-MEMS-Chips (210); und Entfernen eines Hilfsabschnitts des in die Vergussmasse (252) eingebetteten Vorläufer-MEMS-Chips (210) benachbart zu dem Gitter (172), um einen Schalldurchgang (180) innerhalb der Vergussmasse (252) der Einbettungsanordnung (170, 252) zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei das Gitter (172) elektrisch leitfähig ist.
Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, wobei das Entfernen des Hilfsabschnitts umfasst, ein Ätzmittel und/oder ein Lösemittel und/oder ein Oxidans für den Hilfsabschnitt durch das Gitter (172) einzuleiten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 26, das des Weiteren Folgendes umfasst: Entfernen, mindestens teilweise, einer Opferschicht des Vorläufer-MEMS-Chips (210) nach dem Einbetten des Vorläufer-MEMS-Chips (210) in die Vergussmasse (252) der Einbettungsanordnung (170, 252).
Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 27, wobei das Bilden des Gitters (172) Folgendes umfasst: Abscheiden eines Maskenmaterials an der Oberfläche des eingebetteten Vorläufer-MEMS-Chips (210); Strukturieren des Maskenmaterials zum Ausbilden von Hohlräumen innerhalb des Maskenmaterials; Abscheiden eines Gittermaterials innerhalb der Hohlräume; und Entfernen von verbliebenem Maskenmaterial zwischen dem abgeschiedenen Gittermaterial zum Bilden des Gitters (172).
Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 28, das des Weiteren Folgendes umfasst: Bereitstellen einer Deckschicht (170) an einer Oberfläche des Vorläufer-MEMS-Chips (210) oder des eingebetteten Vorläufer-MEMS-Chips (210).
Verfahren nach Anspruch 29, wobei die Deckschicht (170) eine Umverteilungsschicht (174, 176) umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 30, das des Weiteren Folgendes umfasst: Bilden mindestens eines Durchkontakts (122, 124) innerhalb der Vergussmasse (252) der Einbettungsanordnung (170, 252) zum Bilden mindestens eines elektrischen Kontakts für den MEMS-Chip (110).
Verfahren zur Herstellung einer Schallwandlerkomponente (100), wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bilden mehrerer Abstandshalter (234, 334, 434, 534) an einer Oberfläche eines Wafers, der mehrere Vorläufer-MEMS-Chips (210) umfasst, wobei jeder Abstandshalter (234, 334, 434, 534) mindestens einen Abschnitt einer Membran (112) eines entsprechenden MEMS-Chips bedeckt; Vereinzeln des Wafers, um mehrere vereinzelte Vorläufer-MEMS-Chips (210) zu erhalten; Einbetten einer ausgewählten Anzahl der mehreren vereinzelten Vorläufer-MEMS-Chips (210) zusammen mit den Abstandshaltern (234, 334, 434, 534) in eine Einbettungsanordnung (170, 252), die eine Vergussmasse (252) umfasst, um einen Rekonstitutionswafer zu bilden; Entfernen der mehreren Abstandshalter (234, 334, 434, 534), um mehrere Schalldurchgänge innerhalb der Vergussmasse (252) der Einbettungsanordnung (170, 252) zu erhalten; und Vereinzeln des Rekonstitutionswafers, um dadurch die Schallwandlerkomponente (100) zu bilden.