Beschreibung
MEMS-Bauelement mit hoher Integrationsdichte Die Erfindung betrifft MEMS-Bauelemente, z.B. elektroakusti- sche Filter, bei denen MEMS-Strukturen geschützt in Hohlräumen angeordnet sind, wobei die Zahl der MEMS-Strukturen pro Grundfläche vergrößert ist. MEMS-Bauelemente umfassen MEMS-Strukturen, die im Allgemeinen einer Abkapselung gegenüber schädlichen Umwelteinflüssen bedürfen. Solche MEMS-Strukturen sind z.B. SAW-Strukturen, BAW- Strukturen oder MEMS-Schalter . MEMS-Bauelemente unterliegen dem Trend zur Größen- und Höhenreduzierung und zur Kostenreduzierung. Gleichzeitig soll trotz kleiner werdender Abmessungen die Signalqualität nicht verschlechtert sein. Die verwendete Gehäusetechnologie leistet deshalb einen ent¬ scheidenden Beitrag zur Reduzierung der Grundfläche, der Höhe und der Herstellungskosten entsprechender Bauelemente.
Es gibt so genannte Wafer Level Packages (WLP) . Dabei werden die Elemente des Gehäuses noch auf dem Wafer, d.h. vor dem Vereinzeln der späteren Bauelemente, erzeugt. Ein Beispiel für ein WLP ist ein Chip-Scale-Package (CSP) , bei dem sich die Grundflächen des fertigen Bauelements und des darin ent¬ haltenen Chips um nicht mehr als etwa 20 % unterscheiden. Beim sogenannten Die-Sized-Package (DSP) stimmen die Grund¬ flächen von Chip und dem gesamten Bauelement im Wesentlichen überein .
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, MEMS- Bauelemente anzugeben, die gegenüber bekannten Bauelementen eine höhere Integrationsdichte der funktionalen Elemente auf weisen, gute elektrische Eigenschaften haben und kostengüns¬ tig herstellbar sind.
Ein solches Bauelement und ein Verfahren zur Herstellung ei- nes solchen Bauelements werden in den unabhängigen Ansprüche angegeben. Abhängige Ansprüche geben vorteilhafte Ausgestal- tungen an.
Ein MEMS-Bauelement umfasst einen Basiswafer und einen darüber angeordneten Deckelwafer. Das Bauelement umfasst ferner einen ersten Hohlraum zwischen dem Basiswafer und dem Deckel wafer und erste Bauelementstrukturen im ersten Hohlraum. Das Bauelement umfasst ferner einen zweiten Hohlraum über dem De ckelwafer und zweite Bauelementstrukturen im zweiten Hohlraum. Zusätzlich hat das MEMS-Bauelement einen Rahmen, der den ersten Hohlraum seitlich umgibt, sowie eine Dünnschicht- Abdeckung, die den zweiten Hohlraum abdeckt.
Damit wird ein MEMS-Bauelement angegeben, das Bauelement¬ strukturen sowohl unter dem Deckelwafer als auch über dem De ckelwafer aufweist. Die Bauelementstruktur sind dabei zumindest teilweise funktionale MEMS-Strukturen, so dass die In¬ tegrationsdichte der Strukturen erhöht ist. Die Bauelement¬ strukturen sind jeweils in zumindest einem Hohlraum angeord¬ net und somit vor schädlichen Umwelteinflüssen geschützt.
Es ist möglich, dass die ersten Bauelementstrukturen direkt auf dem Basiswafer angeordnet sind bzw. dass die zweiten Bau elementstrukturen direkt auf dem Deckelwafer angeordnet sind Es ist allerdings auch möglich, dass weitere Schichten oder
weitere Strukturen zwischen den Bauelementstrukturen und den entsprechenden Wafern angeordnet sind.
Insbesondere im Fall von SAW-Strukturen (SAW = Surface A- coustic Wave = akustische Oberflächenwelle) oder von GBAW- Strukturen (GBAW = Guided Bulk Acoustic Wave = geführte akus tische Volumenwelle) kann der Basiswafer bzw. der Deckelwafe ein piezoelektrisches Material umfassen. Dann können die Bau elementstrukturen kammförmige Elektrodenstrukturen umfassen, die direkt auf dem piezoelektrischen Material des entspre¬ chenden Wafers angeordnet sind.
Umfassen die Bauelementstrukturen BAW-Strukturen (BAW = Bulk Acoustic Wave = akustische Volumenwelle) , dann können zwi¬ schen dem entsprechenden Wafer, der nicht piezoelektrisch zu sein braucht, und den Strukturen weitere Schichten, z.B. akustische Spiegelschichten oder piezoelektrische Schichten, angeordnet sein.
Der Basiswafer, der Deckelwafer und der Rahmen umschließen den ersten, unteren Hohlraum, wobei die ersten Bauelementstrukturen im ersten Hohlraum hermetisch von der Umgebung de MEMS-Bauelements abgedichtet sein können. Es ist allerdings auch möglich, dass die ersten Bauelementstrukturen Sensor- Strukturen sind und Eigenschaften der Umgebung detektieren sollen. Dann ist es möglich, dass der erste Hohlraum zumindest über eine kleine Öffnung mit der Umgebung des Bauele¬ ments verbunden ist.
Insbesondere, wenn der Bond mit einem Metallrahmen erfolgt, ist ein hermetischer Hohlraum möglich; ein metallischer Bond rahmen ist allerdings problematisch, wenn lateral metalli¬ schen Signalleitungen herausgeführt werden sollen. Dann wird
eine zusätzliche elektrische Isolierung, z. B. in Form einer dielektrischen Schicht zwischen Rahmen und Leitung, benötigt. Parasitäre Kapazitäten, falls eine derartige Isolations¬ schicht eingeführt wird, könnten durch zusätzliche Schal- tungskomponenten kompensiert werden. Rein dielektrische Bond¬ rahmen, z.B. mit Siliziumnitrid, können hermetisch sein. Polymere können bevorzugt als Bondmaterial verwendet werden, wenn keine absolute Hermetizität benötigt wird. Die Dünnschicht-Abdeckung, die den zweiten, oberen Hohlraum abdeckt, schützt die zweiten Bauelementstrukturen vor schädlichen Einwirkungen. Auch der zweite Hohlraum kann hermetisch gegenüber der Umgebung des Bauelements abgeschlossen sein o- der, z.B. über eine oder mehrere Öffnungen, mit der Umgebung verbunden sein.
Die Dünnschicht-Abdeckung unterscheidet sich dabei im Wesent¬ lichen von konventionellen Abdeckungen wie z.B. Deckeln, Kappen, überspannten Laminatfolien, usw. dadurch, dass ihr Mate- rial dünner als das Material konventioneller Abdeckungen ist und mittels eines Schichtabscheidungsverfahrens als Hohlraum- Abdeckung aufgebracht wurde. Durch die Verwendung eines
Schichtabscheidungsverfahrens , z.B. Sputtern (PVD = physical vapor deposition) , PECVD (plasma-enhanced chemical vapor de- position) PLD (Puls Laser Deposition) , MBE (Molecular Beam Epitaxie), ALD (atomic layer depositon) , usw., ist die Zahl der möglichen Materialien nahezu unbegrenzt. Entsprechend können die Dicke und die Form der Dünnschicht-Abdeckung und andere Eigenschaften wie z.B. Hermetizität, mechanische Sta- bilität, usw. individuell eingestellt sein.
Es ist möglich, dass die dünne Schicht der Dünnschicht-Abde¬ ckung schon die vollständige Abdeckung des zweiten Hohlraums
darstellt. Es ist allerdings auch möglich, dass die Dünn¬ schicht-Abdeckung Teil einer mehrschichtigen Abdeckung ist. Dann umfasst die Abdeckung des zweiten Hohlraums neben der Dünnschicht-Abdeckung noch zumindest eine weitere Schicht ei- nes weiteren Materials.
Es ist möglich, dass das MEMS-Bauelement als Teil der Abde¬ ckung des zweiten Hohlraums noch eine Versiegelungsschicht umfasst. Die Dünnschicht-Abdeckung weist zumindest ein Loch auf und die Versiegelungsschicht ist über der Dünnschicht-Ab¬ deckung angeordnet und dichtet das Loch ab.
Ein Loch in der Dünnschicht-Abdeckung kann vorteilhaft sein, um ein Verfahren zur Herstellung eines entsprechenden MEMS- Bauelements zu vereinfachen. So ist es möglich, das Material der Dünnschicht-Abdeckung auf eine Opferschicht aufzubringen, die nach der Fertigstellung der Dünnschicht-Abdeckung durch das Loch in der Dünnschicht-Abdeckung wieder entfernt wird. Um eine hermetisch dichte Abkapselung des zweiten Hohlraums zu erhalten, dichtet die Versiegelungsschicht das Loch bzw. alle Löcher in der Dünnschicht-Abdeckung ab.
Es ist möglich, dass das MEMS-Bauelement als Teil der Abde¬ ckung eine Verstärkungsschicht aufweist. Die Verstärkungs- schicht ist über oder auf der Dünnschicht-Abdeckung angeordnet und verstärkt die Dünnschicht-Abdeckung mechanisch. So dient die Verstärkungsschicht als Teil der Abdeckung im We¬ sentlichen dazu eine mechanisch stabile Abdeckung zu erhalten .
Es ist möglich, dass das MEMS-Bauelement als Teil der Abde¬ ckung des zweiten Hohlraums eine Planarisierungsschicht auf¬ weist. Die Planarisierungsschicht ist über oder direkt auf
der Dünnschicht-Abdeckung angeordnet und weist eine ebene Oberseite auf. Eine ebene Oberseite über dem zweiten Hohlraum ist vorteilhaft, wenn auf der Oberseite des Bauelements wei¬ tere Strukturen, z.B. Signalleiter und/oder Schaltungsele- mente und/oder Anschlussflächen für eine externe Verschaltung angeordnet sein sollen.
Entsprechend ist es möglich, dass das MEMS-Bauelement als Teil der Abdeckung eine Umverdrahtungsschicht aufweist. Die Umverdrahtungsschicht ist über oder direkt auf der Dünn¬ schicht-Abdeckung angeordnet und umfasst zumindest eine Lage eines dielektrischen Materials sowie einen Signalleiter.
Es ist möglich, dass das MEMS-Bauelement als Teil der Abde- ckung eine Passivierungsschicht aufweist. Die Passivierungs- schicht ist über oder direkt auf der Dünnschicht-Abdeckung angeordnet. Die Passivierungsschicht kann dazu dienen, eine chemisch inerte Oberfläche zur Verfügung zu stellen und die Dichtigkeit der Abdeckung zu verbessern.
Die Versiegelungsschicht, die Verstärkungsschicht, die Plana¬ risierungsschicht, die Umverdrahtungsschicht und die Passi¬ vierungsschicht können jeweils einzeln oder in Kombination mit der Dünnschicht-Abdeckung die Abdeckung des zweiten Hohl- raums bilden. Es ist möglich, dass eine Schicht über oder auf der Dünnschicht-Abdeckung mehrere der oben genannten Aufgaben erfüllt und so beispielsweise eine Planarisierungsschicht und gleichzeitig eine Passivierungsschicht darstellt. In der Umverdrahtungsschicht kann ein Schaltungselement ange¬ ordnet sein, das ausgewählt ist aus einem passiven Schal¬ tungselement, einem induktiven Element, einem kapazitiven Element, einem resistiven Element und einer Streifenleitung.
Das Schaltungselement umfasst vorzugsweise elektrisch lei¬ tende Strukturen, die im dielektrischen Material der Umver- drahtungsschicht eingebettet sind.
Es ist möglich, dass das MEMS-Bauelement ferner eine erste elektrische Anschlussfläche auf der Oberseite des Bauelements umfasst. Dazu gibt es ferner einen Signalleiter, der die ersten Bauelementstrukturen mit der ersten Anschlussfläche ver- schaltet. Der Signalleiter verläuft dabei zumindest ab¬ schnittsweise an einer äußeren Seitenfläche des Bauelements.
Dadurch wird ein MEMS-Bauelement erhalten, in welchem ein Signalleiter nicht durch eine Durchkontaktierung durch den Deckelwafer sondern um den Deckelwafer herum geführt ist. Es wurde erkannt, dass Durchkontaktierungen durch Wafer prinzipiell möglich sind, dabei aber technische Probleme aufwerfen. So ist das Erzeugen von Löchern in einem Wafer relativ teuer und führt zu einer mechanischen Schwächung des Wafers . Außer- dem ist für die Realisierung HF-geeigneter Durchkontaktierungen nur eine geringe Auswahl geeigneter Materialien (z.B. hoch leitende Metalle wie Kupfer, Silber oder Gold (geeig¬ net) , um einen akzeptablen Durchgangswiderstand in der Grö¬ ßenordnung von etwa 10 mQ zu ermöglichen. Für diese Materia- lien ist ferner die Kompatibilität mit den Wafermaterialien insbesondere hinsichtlich thermischer Ausdehnungskoeffizienten oder ihres Diffusionsverhaltens nicht immer gegeben. So ist für die Realisierung von HF-geeigneten Durchkontaktierungen ein relativ großer Durchmesser, z.B. 30 ym oder mehr, notwendig, um einen niedrigen Widerstand zu erreichen. Insbe¬ sondere, wenn eine Diffusionsbarriere zwischen dem Wafermate- rial und dem Material der Durchkontaktierung erforderlich wird, was z.B. bei Kupfer als Material der Durchkontaktierung
und Silizium als Material des Wafers notwendig ist, wird das Herstellungsverfahren sehr aufwändig. Im Übrigen kann eine vollständig mit Metall gefüllte Durchkontaktierung aufgrund unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoeffizienten zu mechanischen Spannungen im Materialsystem führen, was letztendlich auch Chip- bzw. Waferbruch zur Folge haben kann. Alternativ zu massiv gefüllten Durchkontaktierungen sind Durchkon- taktierungen möglich, bei denen nur die Lochwand mit Metall beschichtet wird. Hierfür wäre allerdings ein noch aufwändi¬ geres Abscheideverfahren erforderlich.
Durch das Führen des Signalleiters außen am Material des De- ckelwafers vorbei können diese Probleme umgangen werden. Dazu kann Material des Signalleiters von den ersten Bauelement¬ strukturen zwischen Rahmen und Material des Basiswafers oder zwischen Rahmen und Material des Deckelwafers seitlich aus dem ersten Hohlraum herausgeführt werden.
Es ist möglich, dass das MEMS-Bauelement eine zweite An¬ schlussfläche auf der Oberseite des Bauelements aufweist. Ferner umfasst das MEMS-Bauelement eine Durchkontaktierung, die die zweiten Bauelementstrukturen mit der zweiten Anschlussfläche verschaltet. Die Durchkontaktierung braucht da¬ bei nicht durch ein Wafermaterial geführt werden. Es genügt, die Durchkontaktierung durch ein Material der Dünnschicht-Abdeckung und/oder das Material einer weiteren Schicht der Abdeckung bzw. des Schichtstapels der Abdeckung des zweiten Hohlraums zu führen.
Es ist somit insbesondere möglich, dass das MEMS-Bauelement keine Durchkontaktierung durch das Material des Deckelwafers enthält .
Die ersten und die zweiten Bauelementstrukturen können ausgewählt sein aus SAW-Strukturen, BAW-Strukturen, GBAW- Strukturen, Mikrofonmembranen, Mikrofonrückplatten und MEMS- Strukturen .
Umfasst das MEMS-Bauelement eine Versiegelungsschicht, kann deren Material ganz oder zumindest teilweise ausgewählt sein aus einem dielektrischen Material, einem organischen Material, einem Siliziumnitrid, z.B. S13N4, einem Siliziumoxid, z.B. S1O2, einem Aluminiumoxid, z.B. AI2O3.
Umfasst das MEMS-Bauelement eine Verstärkungsschicht, kann deren Material ganz oder zumindest teilweise ausgewählt sein aus einem dielektrischen Material, einem organischen Material, einem Polymer, BCB (Benzocyclobuten) , einem anorganischen Material, einem Siliziumnitrid, z.B. S13N4, einem Sili¬ ziumoxid, z.B. S1O2, einem Aluminiumoxid, z.B. AI2O3.
Umfasst das Bauelement eine Planarisierungsschicht, kann de¬ ren Material ganz oder zumindest teilweise ausgewählt sein aus einem dielektrischen Material, einem organischen Material, einem Polymer, BCB, einem Laminat, einem anorganischen Material, einem Siliziumnitrid, z.B. S13N4, einem Siliziumoxid, z.B. S1O2, einem Aluminiumoxid, z.B. AI2O3.
Umfasst das MEMS-Bauelement eine Passivierungsschicht
und/oder eine Umverdrahtungsschicht , so kann deren Material ganz oder zumindest teilweise ausgewählt sein aus einem die¬ lektrischen, einem organischen Material, einem Polymer, BCB, einem Lötstopplack, einem anorganischen Material, einem Siliziumnitrid, z.B. S13N4, einem Siliziumoxid, z.B. S1O2, einem Aluminiumoxid, z.B. AI2O3.
Es ist möglich, dass das MEMS-Bauelement neben der Dünn¬ schicht-Abdeckung in der Abdeckung des oberen Hohlraums eine Versiegelungsschicht, eine Verstärkungsschicht, eine Planari¬ sierungsschicht, eine Passivierungsschicht und eine Umver- drahtungsschicht aufweist. Es ist ferner möglich, dass die Abdeckung neben der Dünnschicht-Abdeckung auch lediglich nur eine weitere, zwei weitere, drei weitere oder vier weitere Schichten der oben genannten Schichten aufweist. Es ist möglich, dass der Basiswafer und der Deckelwafer des Bauelements aus dem gleichen Material oder aus Materialien mit nahezu gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten bestehen.
Dies vermeidet oder vermindert thermisch induzierte Spannun- gen während der Herstellung oder während des Betriebs des Bauelements. Dehnt sich ein Material des Deckelwafers oder ein Material des Basiswafers in verschiedenen Raumrichtungen unterschiedlich stark aus, so ist es vorteilhaft, die Aus¬ richtungen der Materialien so zu wählen, dass Ausdehnungen in gleiche Richtungen im Wesentlichen gleich stark sind. Umfassen die Wafer beispielsweise die gleichen Materialien, so ist es bevorzugt, die Kristallachsen der Wafer parallel auszu¬ richten . Die Seiten des MEMS-Bauelements können abgeschrägt sein. D.h. der Querschnitt des Bauelements nimmt nach oben hin ab.
Ein Verfahren zur Herstellung eines MEMS-Bauelements mit erhöhter Integrationsdichte kann die folgenden Schritte
- Bereitstellen eines Basiswafers,
- Erzeugen erster Bauelementstrukturen und eines Rahmens auf dem Basiswafer,
- Bereitstellen eines Deckelwafers,
- Erzeugen zweiter Bauelementstrukturen auf dem Deckelwafer,
- Anordnen des Deckelwafers auf dem Rahmen und Ausbilden eines ersten Hohlraums zwischen Basiswafer, Deckelwafer und Rahmen,
- Ausbilden einer Dünnschicht-Abdeckung über den zweiten Bauelementstrukturen
umfassen .
Insbesondere die Schritte zum Ausbilden der Dünnschicht-Abde¬ ckung können die folgenden Teilschritte
- Aufbringen eines Opfermaterials auf den zweiten Bauelement¬ strukturen,
- Abscheiden einer Dünnschicht-Abdeckung in Form einer dünnen Schicht mittels eines Schichtabscheidungsverfahrens auf das Opfermaterial ,
- Strukturieren zumindest eines Loches in der Dünnschicht-Ab¬ deckung,
- Entfernen des Opfermaterials unter der Dünnschicht-Abde¬ ckung
umfassen .
Dem MEMS-Bauelement bzw. dem Verfahren zur Herstellung eines solchen Bauelements zugrunde liegende Ideen und Funktions¬ prinzipien sowie beispielhafte Ausgestaltungen und Ausführungsformen werden anhand der schematischen Figuren näher erläutert .
Es zeigen:
Fig. 1: Eine einfache Ausführungsform des MEMS-Bauelements ,
Fig. Eine weitere Ausführungsform des Bauelements mit An- Schlussmöglichkeiten an seiner Oberseite,
Fig. 3: Einen ersten Zwischenschritt bei der Herstellung eines Bauelements, Fig. 4: Einen zweiten Zwischenschritt bei der Herstellung eines Bauelements,
Fig. 5: Einen weiteren Zwischenschritt bei der Herstellung eines Bauelements,
Fig. 6: Einen weiteren Zwischenschritt,
Fig. 7: Einen weiteren Zwischenschritt, Fig. 8: Einen weiteren Zwischenschritt,
Fig. 9: Einen weiteren Zwischenschritt,
Fig. 10: Einen weiteren Zwischenschritt beim Herstellen des oberen Teils des Bauelements,
Fig. 11: Einen weiteren Zwischenschritt, bei dem der obere
Teil des Bauelements und der untere Teil des Bauele¬ ments zusammengefügt sind,
Fig. 12: Einen weiteren Zwischenschritt,
Fig. 13: Einen weiteren Zwischenschritt, Fig. 14: Als Ergebnis fertige Bauelemente nach der Herstel¬ lung,
Fig. 15: Eine weitere Ausführungsform des MEMS-Bauelements.
Figur 1 zeigt eine mögliche Ausführungsform des Bauelements, bei der BAW-Bauelementstrukturen als erste Bauelementstruktu¬ ren im ersten Hohlraum Hl und weitere BAW- Bauelementstrukturen als zweite Bauelementstrukturen im zweiten Hohlraum H2 angeordnet sind. Ein Rahmen R dient als Ab¬ standshalter und - z. B. bei Verwendung von Metall als Rahmenmaterial hermetische - Abdichtung zwischen dem Deckelwafer DW und dem Basiswafer BW. Die ersten Bauelementstrukturen sind direkt auf dem Basiswafer BW angeordnet. Weitere zwi¬ schen den BAW-Strukturen im ersten Hohlraum Hl und dem Basiswafer BW angeordnete akustische Spiegelschichten sind ebenfalls möglich aber für eine vereinfachte Übersicht nicht ge¬ zeigt. Auf dem Deckelwafer DW und unter den zweiten Bauelementstrukturen können ebenfalls akustische Spiegelschichten angeordnet sein. Eine Dünnschicht-Abdeckung DSA begrenzt den zweiten Hohlraum H2 nach oben und bedeckt die zweiten Bauelementstrukturen. Auf der Dünnschicht-Abdeckung DSA ist eine Planarisierungsschicht PS mit ebener Oberseite angeordnet. Ein Signalleiter SL verläuft zumindest abschnittsweise an der Außenseite des Bauelements MB. Durch einen solchen Signallei¬ ter SL können die verschiedenen Bauelementstrukturen miteinander und gegebenenfalls mit Anschlusspads an der Außen¬ seite, z.B. auf der Oberseite des Bauelements MB, verschaltet sein .
Insbesondere werden durch an der Außenseite des Bauelements MB geführte Signalleiter SL die mit Durchkontaktierungen durch den Deckelwafer DW verbundenen Nachteile vermieden.
Figur 2 zeigt eine Ausführungsform des Bauelements, bei der die Seitenflächen des Bauelements abgeschrägt und auf den ab¬ geschrägten Seitenflächen Signalleiter SL angeordnet sind,
die Bauelementstrukturen mit Kontaktflächen KF auf der Oberseite des Bauelements verschalten. Exemplarisch sind die ers¬ ten Bauelementstrukturen BS1 als BAW-Bauelementstrukturen und die zweiten Bauelementstrukturen BS2 als BAW- Bauelementstrukturen gezeigt. Neben den ersten Bauelementstrukturen BS1 sind weitere Bauelementstrukturen im ersten Hohlraum enthalten. Über dem Deckelwafer DW existiert ein weiterer Hohlraum neben dem zweiten Hohlraum H2, der im Wesentlichen einen ähnlichen Aufbau wie der zweite Hohlraum H2 aufweist. Über der Planarisierungsschicht PS ist eine Umver- drahtungsschicht US angeordnet. Darin verlaufen Abschnitte von Signalleitern, die über Durchkontaktierungen DK mit Kontaktflächen KF verschaltet sind. Durch die Umverdrahtungs- schicht US ist es im Wesentlichen möglich, die Lage der Kon- taktflächen KF so zu wählen, dass das Bauelement direkt mit vorgegebenen Kontaktflächen einer externen Schaltungsumgebung verschaltet werden kann und die Lage der Bauelementstrukturen im Bauelement dennoch frei gewählt werden kann. Figur 3 zeigt einen ersten Zwischenschritt zur Herstellung eines entsprechenden MEMS-Bauelements , bei dem erste Bauele¬ mentstrukturen BS1, hier exemplarisch als BAW- Bauelementstrukturen gezeigt, auf einem großflächigen Basis- wafer BW angeordnet sind.
Figur 4 zeigt einen weiteren Zwischenschritt, bei dem zusätzliche Rahmenstrukturen R an der Oberseite des Basiswafers BW angeordnet sind. Die ersten Bauelementstrukturen BS1 und die Rahmenstrukturen können dabei im Vielfachnutzen, d.h. vor der Vereinzelung des Basiswafers in eine Vielzahl einzelner Bauelement-Abschnitte erstellt werden.
Figur 5 zeigt einen weiteren Zwischenschritt, wobei zweite Bauelementstrukturen an der Oberseite des Deckelwafers DW angeordnet sind. Die zweiten Bauelementstrukturen werden durch eine Dünnschicht-Abdeckung abgedeckt, so dass keine Rahmen- strukturen an der Oberseite des Deckelwafers DW notwendig sind. Stattdessen wird - wie in Figur 6 gezeigt - ein Opfermaterial OM über den zweiten Bauelementstrukturen erzeugt und geformt. Die Form des Opfermaterials OM bestimmt dabei im We¬ sentlichen die Form des späteren Hohlraumes H2.
Auf das Material der Opferschicht OM wird das Material der Dünnschicht-Abdeckung DSA - wie in Figur 7 gezeigt - abgeschieden . Figur 8 zeigt einen weiteren Zwischenschritt, wobei Löcher L in die Dünnschicht-Abdeckung DSA strukturiert worden sind.
Figur 9 zeigt einen weiteren Zwischenschritt, wobei das Op¬ fermaterial OM durch die Löcher in der Dünnschicht-Abdeckung entfernt worden ist.
Figur 10 zeigt einen weiteren Zwischenschritt, wobei die Lö¬ cher in der Dünnschicht-Abdeckung z.B. durch eine Versiegelungsschicht VS abgedichtet und die Dünnschicht-Abdeckung DSA durch eine Verstärkungsschicht VST verstärkt und von einer Planarisierungsschicht PS bedeckt sind. Über der
Planarisierungsschicht PS wurde eine Umverdrahtungsschicht US angeordnet. Durchkontaktierungen DK durch das Material der Planarisierungsschicht PS verbinden Signalleiter an der Ober- seite des Deckelwafers DW mit Signalleitern an der Oberseite der Planarisierungsschicht PS, d.h. mit in der Umverdrah¬ tungsschicht US eingebetteten Signalleitern. Durch eine weitere Durchkontaktierung durch die Umverdrahtungsschicht US
können die Bauelementstrukturen mit Kontaktflächen an der Oberseite des Bauelements verschaltet sein. Das Bauelement kann eine Passivierungsschicht PAS aufweisen. Die
Passivierungsschicht PAS kann eine zusätzliche Schicht und eine der obersten Schichten sein. Die Passivierungsschicht kann auch mit einer der übrigen Schichten, z. B. der
Umverdrahtungsschicht US, übereinstimmen.
Figur 11 zeigt einen weiteren Zwischenschritt, bei dem die oberen Teile des Bauelements (vgl. Figuren 5 - 10) bereits vereinzelt und mit den Rahmenstrukturen R auf dem Basiswafer BW verbunden sind. Über die Rahmen R können Deckelwafer DW und Basiswafer BW z.B. über die üblichen Bondverfahren verbunden werden.
Figur 12 zeigt einen weiteren Zwischenschritt, bei dem Ab¬ schnitt der Seitenflächen ASF der Bauelemente abgeschrägt sind. Beim Abschrägen wird Material des Deckelwafers und der Planarisierungsschicht entfernt, so dass Signalleiter an der Oberseite des Basiswafers freiliegen.
Figur 13 zeigt entsprechend, wie die freiliegenden Signallei¬ ter durch Abscheiden eines leitenden Materials miteinander verschaltet sind.
Figur 14 zeigt fertige Bauelemente, bei denen schließlich auch der Basiswafer entlang der dafür vorgesehenen Vereinzelungslinien durchtrennt ist. Die Kontaktflächen an der Oberseite der Bauelemente sind mit Lotkugeln besetzt, so dass eine Verschaltung mit externen Schaltungsumgebungen über Bump-Verbindungen BU möglich ist.
Figur 15 zeigt eine Ausführungsform eines MEMS-Bauelements, welche innerhalb der Umverdrahtungsschicht US exemplarisch ein induktives Element IE eingebettet erhält. Andere Schal¬ tungselemente, insbesondere passive Schaltungselemente inner¬ halb der Umverdrahtungsschicht US sind ebenfalls möglich.
Das Bauelement bzw. das Verfahren zur Herstellung des Bauelements ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele be¬ schränkt. Bauelemente mit weiteren Hohlräumen, weiteren
Wafern oder weiteren Dünnschicht-Abdeckungen bzw. Herstellungsverfahren für entsprechend komplexere Bauelemente werden ebenfalls durch die Ansprüche abgedeckt.
Bezugs zeichenliste
ASF: abgeschrägte Seitenfläche
BS1 : erste Bauelementstrukturen
BS2 : zweite Bauelementstrukturen
BU: Bump-Verbindung
BW: Basiswafer
DK: Durchkontaktierung
DSA: Dünnschicht-Abdeckung
DW: Deckelwafer
Hl : erster Hohlraum
H2 : zweiter Hohlraum
IE : induktives Element
KF: Kontaktfläche
L: Loch
MB: MEMS-Bauelement
OM: Opfermaterial
PAS : Passivierungsschicht
PS : PIanarisierungsschicht
R: Rahmen
SL: Signalleiter
US : Umverdrahtungsschicht
VS : Versiegelungsschicht
VST: Verstärkungsschicht