DE10222959B4 - Micro-electromechanical component and method for the production of micro-electromechanical components - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Herstellung mikro-elektromechanischer Bauelemente (27) aus einem Substrat (6) mit einer ersten Seite (2) und einer der ersten Seite (2) im Wesentlichen gegenüberliegenden zweiten Seite (4), wobei zumindest die erste Seite (2) wenigstens ein mikro-elektromechanisches Element (5) aufweist, mit einem elektrisch leitenden Kanal (8), welcher die erste Seite (2) mit der zweiten Seite (4) verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass auf der zweiten Seite (4) in das Substrat Vertiefungen eingebracht werden, die Vertiefungen mit einem Leiter aufgefüllt werden und daraufhin der Wafer auf der zweiten Seite ausgedünnt wird.method for the production of micro-electromechanical components (27) from a Substrate (6) with a first side (2) and one of the first side (2) substantially opposite second side (4), wherein at least the first side (2) at least a micro-electro-mechanical element (5), with an electric conductive channel (8), which the first side (2) with the second Side (4) connects, characterized in that on the second Side (4) into the substrate recesses are introduced, the recesses filled with a ladder and then the wafer is thinned out on the second side.

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Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von mikro-elektromechanischen Bauelementen, sowie ein gehäustes mikro-elektromechanisches Bauelement. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung gehäuster mikro-elektromechanischer Bauelemente im Waferverband mit einer strukturierten Auflage, sowie ein gehäustes mikro-elektromechanisches Bauelement mit einer strukturierten Auflage.The The invention relates to a method for producing micro-electromechanical Components, as well as a housed microelectromechanical component. In particular, the Invention a method for producing housed micro-electromechanical Components in the Wafer Association with a structured overlay, as well a housed one micro-electromechanical Component with a structured support.

Die Mikro-Elektromechanik gilt als eine der heutigen Schlüsseltechnologien. Für mikro-elektromechanische Systeme (MEMS) gibt es zahlreiche potentielle und bereits existierende Anwendungen, in der Sensortechnik, Optik und Kommunikationstechnik. So finden MEMS-Bauelemente bereits seit einigen Jahren Anwendungen als Beschleunigungssensoren für Airbags in der Automobilindustrie. Nach einer Marktforschungsstudie aus dem Jahr 2002 durch die Europäische Marketingorganisation für MEMS-Produkte NEXUS ist mit jährlichen Wachstumsraten der MEMS-Industrie von 20% auszugehen.The Microelectromechanics is considered one of today's key technologies. For micro-electromechanical Systems (MEMS) there are many potential and existing ones Applications in sensor technology, optics and communication technology. For example, MEMS components have been used for several years as acceleration sensors for Airbags in the automotive industry. After a market research study from the year 2002 through the European marketing organization for MEMS products NEXUS is having annual Growth rates of the MEMS industry of 20%.

Bei MEMS-Bausteinen ergibt sich jedoch häufig das Problem, daß die Kontaktierungen in ihrer räumlichen Anordnung störend für die Funktion der mechanischen Komponenten des MEMS-Bausteins sind. In der Regel befinden sich die mikromechanischen Strukturen auf derselben Seite eines Bausteins, wie dessen elektrische Anschlüsse. Insbesondere bei MEMS-Bausteinen mit optischen Funktionen müssen die Anschlüsse jedoch auf eine Seite gelegt werden, die der Seite mit den mikromechanischen Elementen gegenüberliegt, so daß die mikromechanischen Elemente beispielsweise bei der Befestigung auf einer Platine nicht verdeckt werden.at MEMS devices, however, often results in the problem that the contacts in their spatial Arrangement disturbing for the Function of the mechanical components of the MEMS module are. In As a rule, the micromechanical structures are located on the same Side of a device, such as its electrical connections. Especially However, in the case of MEMS devices with optical functions, the connections must be be placed on one side of the side with the micromechanical Opposite elements, So that the micromechanical elements, for example, during attachment a board are not obscured.

Die Kontakte werden hierzu im allgemeinen in der Gehäusung des Bausteins seitlich um das mikro-elektromechanische Bauelement herum geführt. Nachteilig ist hierbei insbesondere, daß diese Art der Kontaktierung sehr platzraubend ist und somit eine Miniaturisierung entgegensteht. Eine derartige Kontaktierung erfordert zudem, daß die Bauelemente vereinzelt wurden, um das Herumführen von Kontakten zu ermöglichen. Dementsprechend ist diese Methode auch nicht geeignet, um im Waferverbund durchgeführt zu werden.The For this purpose, contacts are generally laterally in the housing of the module led around the micro-electromechanical device around. adversely this is in particular that this Type of contacting is very bulky and thus a miniaturization opposes. Such contacting also requires that the components were isolated to lead around of contacts. Accordingly, this method is also not suitable to be in Waferverbund carried out to become.

Die DE 4 314 907 C1 zeigt ein Verfahren zur Herstellung von vertikal miteinander kontaktierten Halbleiterbauelementen. Die US 6 338 284 B1 zeigt das Einbringen von Vertiefungen in einen Wafer, der anschließend kontaktiert wird. Die US 6 384 353 B1 schließlich zeigt ein elektromechanisches Bauelement.The DE 4 314 907 C1 shows a method for producing vertically interconnected semiconductor devices. The US 6 338 284 B1 shows the introduction of wells in a wafer, which is then contacted. The US Pat. No. 6,384,353 B1 Finally, shows an electromechanical device.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die oben genannten Nachteile bei MEMS-Bauelementen, sowie bei deren Herstellung zu beseitigen oder zumindest zu mildern.The Invention has the object of the above disadvantages in MEMS devices and in their manufacture or at least mitigate it.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1, sowie ein MEMS-Bauelement gemäß Anspruch 25 gelöst.These The object is achieved by a method according to claim 1, as well as a MEMS device according to claim 25 solved.

Erfindungsgemäß wird dabei ein mikro-elektromechanisches Bauelement aus einem Substrat mit einer ersten Seite und einer der ersten Seite im Wesentlichen gegenüberliegenden zweiten Seite, wobei zumindest die erste Seite wenigstens ein mikro-elektromechanisches Element aufweist, hergestellt, indem in das Substrat zumindest ein leitender Kanal eingefügt wird, welcher die erste Seite mit der zweiten Seite verbindet. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird auf diese Weise eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der ersten und der weiten Seite des Substrats geschaffen. Somit kann in besonders platzsparender Weise die Kontaktierung der mikro-elektromechanischen Elemente auf die den Elementen gegenüberliegende Seite des Substrats verlegt werden.According to the invention is doing a micro-electromechanical component of a substrate with a first side and one of the first side substantially opposite one another second side, wherein at least the first side at least one micro-electromechanical Element, prepared by at least one in the substrate inserted conductive channel which connects the first page to the second page. By the inventive method In this way, an electrically conductive connection between the first and the far side of the substrate created. Thus, can in a particularly space-saving manner, the contacting of the micro-electro-mechanical Elements on the side of the substrate opposite the elements be moved.

Bevorzugt umfaßt das Verfahren weiterhin den Schritt des Befestigens zumindest einer Auflage auf der ersten Seite des Substrats. Dabei ist die Reihenfolge der Verarbeitungsschritte des Befestigens der Auflage und des Einfügens des leitenden Kanals nicht festgelegt.Prefers comprises the method further comprises the step of attaching at least one Edition on the first side of the substrate. Here is the order the processing steps of attaching the pad and inserting the conductive channel is not fixed.

Beispielsweise kann das Befestigen der Auflage vor oder nach dem Einfügen des Kanals vorgenommen werden. Ebenso kann das Einfügen des Kanals auch in mehreren Schritten erfolgen. In diesem Fall kann die Auflage auch zwischen zwei Prozeßschritten des Einfügens befestigt werden.For example may be fixing the pad before or after inserting the Channels are made. Similarly, the insertion of the channel in several Steps take place. In this case, the edition can also be between two process steps of insertion be attached.

Besonders bevorzugt wird dabei zumindest einer der Schritte des Befestigens der Auflage oder des Einfügens von zumindest einem leitenden Kanal im Waferverband durchgeführt. Dies erlaubt eine besonders ökonomische Herstellung von MEMS-Bausteinen. Durch das Befestigen der Auflage wird außerdem eine zumindest teilweise Verpackung der Bausteine im Waferverband, entsprechend einem "Wafer-Level-Packaging" erreicht.Especially At least one of the steps of fastening is preferred the pad or the insert performed by at least one conductive channel in the wafer assembly. This allows a particularly economical Production of MEMS components. By attaching the pad is also at least partially Packaging of the components in the wafer assembly, achieved according to a "wafer-level packaging".

Mittels des leitenden Kanals kann in vorteilhafter Weise insbesondere eine elektrische Durchkontaktierung zum elektrischen Anschluß der mikromechanischen Komponenten von der gegenüberliegenden Seite des Substrats her geschaffen werden. Auf diese Weise können auf der Seite des Substrats, welche die mikromechanischen Komponenten aufweist, platzraubende und die Funktion des Bauteils störende Kontaktierungen vermieden werden.through of the conductive channel can advantageously in particular a electrical via for electrical connection of the micromechanical Components from the opposite Side of the substrate are created ago. That way you can the side of the substrate containing the micromechanical components has, space-consuming and the function of the component disturbing contacts be avoided.

Das Einfügen des elektrisch leitenden Kanals kann dabei auf verschiedene Weisen erfolgen, wobei die verschiedenen Bearbeitungsmöglichkeiten auch abhängig vom Material des Substrats gewählt werden können.The Insert of the electrically conductive channel can in different ways be carried out, the various processing options also depending on Material of the substrate chosen can be.

Insbesondere kann der Schritt des Einfügens des leitenden Kanals den Schritt des Herstellens einer Vertiefung durch Abtragen von Substratmaterial umfassen.Especially may be the step of pasting of the conductive channel, the step of making a recess by removing substrate material.

Die Vertiefungen können abhängig vom Substratmaterial mit verschiedenen Verfahren erzeugt werden. Beispielsweise sind solche Vertiefungen mittels eines Trockenätzverfahrens herstellbar. Geeignet ist beispielsweise für Silizium-Halbleitersubstrate insbesondere ein anisotropes Trockenätzverfahren wie zum Beispiel der auf SF6-Radikalen basierende „ASE-Prozeß". Auch verschiedene Naßätzverfahren sind für solche Halbleitersubstrate geeignet, wie etwa das anisotrope Ätzen mit KOH-Lauge, welche sich bei Si-Wafern in (100)-Orientierung anbietet. Auch Schleifen oder Ultraschallschwingläppen kann zur Herstellung von Vertiefungen angewendet werden.The recesses can be generated by various methods depending on the substrate material. For example, such depressions can be produced by means of a dry etching process. For example, an anisotropic dry etching method such as the SF 6 radical-based "ASE process" is particularly suitable for silicon semiconductor substrates, Also, various wet etching methods are suitable for such semiconductor substrates, such as anisotropic etching with KOH alkali, which is found in Si (100) Orientation Also loops or ultrasonic lobes can be used to make wells.

Vorteilhaft kann das Verfahren außerdem beim Schritt des Einfügens des leitenden Kanals den Schritt des Auffüllens des Kanals mit einem elektrisch leitenden Material umfassen.Advantageous the procedure may as well at the step of inserting of the conductive channel, the step of filling the channel with a comprise electrically conductive material.

Als Material kann unter anderem ein leitendes Epoxid verwendet werden. Das Auffüllen mit einem solchen Epoxid stellt dabei eine einfach durchzuführende Variante des Verfahrens dar. Um einen leitenden Kanal mit besonders niedrigem elektrischen Widerstand erreichen zu können, ist es von Vorteil, wenn das leitende Material ein Metall umfaßt, welches galvanisch in der Vertiefung abgeschieden wird.When Material can be used including a conductive epoxy. The padding with such an epoxide makes this an easy-to-perform variant of the method. To a conducting channel with particularly low To achieve electrical resistance, it is advantageous if the conductive material comprises a metal which is galvanic in the Well is deposited.

Elektrisch leitende Verbindungen können ebenso auch mittels Dotierung oder Ionenimplantation hergestellt werden, so daß zumindest für die dotierten Bereiche ein Abtrag des Substratmaterials entbehrlich ist.electrical conductive connections can also produced by doping or ion implantation be so that at least for the doped areas dispensable removal of the substrate material is.

Insbesondere um eine Verbindung des mikro-elekromechanischen Elements zu dem elektrisch leitenden Kanal für die Durchkontaktierung elektrischer Verbindungen zu schaffen, ist es von Vorteil, wenn das Verfahren zusätzlich den Schritt des Herstellens zumindest einer elektrischen Kontaktfläche umfaßt. Der elektrisch leitende Kanal kann dabei in direktem Kontakt mit der Kontaktfläche stehen oder an diese über eine elektrische Verbindung, wie etwa eine Leiterbahn angeschlossen sein.Especially to a compound of the micro-electromechanical element to the electrically conductive channel for to provide the through-connection of electrical connections is It is advantageous if the method additionally includes the step of manufacturing at least one electrical contact surface comprises. The electrically conductive Channel can be in direct contact with the contact surface or to these over an electrical connection, such as a track connected be.

Bevorzugt wird dabei die Kontaktfläche auf der ersten Seite des Substrats erzeugt.Prefers becomes the contact surface generated on the first side of the substrate.

Das Substrat kann weiterhin mit Vorteil gedünnt werden. Dadurch wird unter anderem erreicht, daß die erforderliche Tiefe des leitenden Kanals reduziert werden kann. Besonders vorteilhaft ist hierbei, wenn das Dünnen des Substrats nach dem Befestigen der Auflage erfolgt. Da die mit dem Substrat verbundene Auflage dem Substrat zusätzliche Festigkeit verleiht, kann auf diese Weise das Substrat weiter ausgedünnt werden, ohne das Substrat mechanisch zu überlasten und somit zu zerstören, als dies ohne befestigte Auflage möglich wäre. Beispielsweise wird gemäß einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens das Substrat auf der ersten Seite mit der Auflage, etwa einer dünnen Glasscheibe verklebt. Die mikromechanischen Elemente auf dem Substrat werden dadurch geschützt und die Anordnung gewinnt zusätzliche Stabilität. Als Kleber kann allgemein ein geeignetes Epoxidharz verwendet werden. Das Substrat kann danach auf der Rückseite mechanisch durch einen Schleifprozeß ausgedünnt werden, wobei die mechanische Stabilität weiterhin durch die Auflage gewährleistet wird.The Substrate can continue to be thinned with advantage. This will be under other achieves that the required Depth of the conductive channel can be reduced. Especially advantageous is here when the thinning of the substrate after securing the support. Since the with the substrate connected to the substrate gives additional strength to the substrate, In this way, the substrate can be further thinned without the substrate mechanically overload and thus destroying, as this would be possible without a fixed support. For example, according to a preferred embodiment of the process the substrate on the first side with the support, about a thin one Glued glass. The micromechanical elements on the substrate are protected by it and the arrangement gains additional Stability. As the adhesive, a suitable epoxy resin can be generally used. The substrate can then mechanically on the back by a Thinning process be thinned being the mechanical stability still guaranteed by the edition becomes.

Elektrisch leitende Kanäle können unter anderem unter Zuhilfenahme des Dünnschleifens des Substrats hergestellt werden, indem die erste Seite des optischen Chips photolithographisch strukturiert und Vertiefungen in der Form von Ätzgruben eingebracht werden. Die leitenden Kanäle befinden sich in dieser Variante bevorzugt neben den Kontaktflächen oder Bondpads zum Anschluß der mikro-elektromechanischen Elemente. Die Ätzgruben werden danach mit einem Leiter aufgefüllt und eine Leiterbahn von der Ätzgrube zum Bondpad aufgebracht. Danach kann die transparente Abdeckung aufgebracht werden und der Wafer wird daraufhin auf der Rückseite solange gedünnt, bis die leitenden Auffüllungen der Ätzgruben auf der zweiten Seite hervortreten.electrical conductive channels can among other things with the aid of the thin grinding of the substrate be prepared by the first side of the optical chip photolithographically structured and recesses are introduced in the form of etching pits. The leading channels are in this variant preferably next to the contact surfaces or Bondpads to connect the microelectromechanical Elements. The etching pits are then filled with a ladder and a trace of the etching pit applied to the bondpad. After that, the transparent cover are applied and the wafer is then on the back thinned, until the conductive fillings the etching pits come out on the second page.

Das Substrat kann eine Vielzahl von geeigneten Materialien umfassen. Neben den für MEMS-Bausteine gebräuchlichen Halbleitermaterialien kann das Substrat ebenso auch Gläser, Metalle, Keramiken, piezoelektrische Materialien, Kunststoffe oder Verbundwerkstoffe umfassen.The Substrate may comprise a variety of suitable materials. In addition to the for Commonly used MEMS devices Semiconductor materials, the substrate as well as glasses, metals, Ceramics, piezoelectric materials, plastics or composites include.

Das Verfahren kann außerdem vorteilhaft weiter verfeinert werden, indem eine strukturierte Auflage hergestellt wird. Das Strukturieren kann dabei sowohl ganz oder teilweise im bereits mit dem Substrat zusammengefügten Zustand, als auch getrennt von diesem erfolgen.The Procedure can also Advantageously, further refined by producing a structured overlay becomes. The structuring can be either completely or partially in the already assembled with the substrate state, as well as separated done by this.

Das Strukturieren der Auflage kann mit Vorteil das Einfügen zumindest einer eine Kavität und/oder eine Durchgangsöffnung bildenden Struktur umfassen. Die Kavität kann beispielsweise zur Aufnahme von Fluiden dienen, oder auch hervorstehende Teile der mikro-elektromechanischen Elemente auf dem Substrat umschließen. Mit einer Durchgangsöffnung kann beispielsweise eine Verbindung der mikro-elektromechanischen Elemente zur Umgebung geschaffen werden, so daß etwa Licht ungehindert auf die mikromechanischen Komponenten treffen kann.The Structuring the overlay can be beneficial to insert at least one a cavity and / or a passage opening comprising forming structure. The cavity can, for example, for recording serve of fluids, or even protruding parts of the micro-electromechanical Enclose elements on the substrate. With a through hole can For example, a compound of the micro-electro-mechanical elements be created to the environment, so that about light without hindrance can hit the micromechanical components.

Die Auflage kann außerdem so strukturiert werden, daß sie zumindest einen Graben, insbesondere eine V-Nut umfaßt, wobei der Graben sich vorzugsweise in einer Richtung entlang der Oberfläche der Auflage erstreckt. Solche Gräben können unter anderem dazu verwendet werden, optische Fasern aufzunehmen.The Pad can also be structured so that they at least one trench, in particular a V-groove, wherein the trench preferably diverge in a direction along the surface of the Edition extends. Such trenches can used, inter alia, to accommodate optical fibers.

Allgemein kann mittels des Strukturierens eine mechanische Passung in oder auf der Auflage geschaffen werden. Damit kann ein in die Passung eingefügtes Element unter genauer Ausrichtung zum Substrat, beziehungsweise den mikromechanischen Elementen eingefügt werden. Eine solche Passung ist insbesondere. für optische Elemente, wie beispielsweise Wellenleiter, optische Linsen oder Prismen geeignet.Generally can by means of structuring a mechanical fit in or to be created on the pad. This can be in the fit inserted Element under precise alignment with the substrate, respectively the micromechanical elements are inserted. Such a fit is particular. For optical elements, such as waveguides, optical lenses or prisms suitable.

Die optischen Elemente können mit der Auflage jedoch nicht nur durch mechanische Passungen verbunden werden. Vielmehr kann die Auflage auch selbst so strukturiert werden, daß sie optische Komponenten aufweist. Solche integrierten optischen Elemente können etwa Linsen oder Gitter umfassen.The optical elements can but not only connected by mechanical fits with the edition become. Rather, the edition itself can be structured in such a way that she having optical components. Such integrated optical elements can include lenses or grids.

Vorteilhaft für bestimmte MEMS-Anwendungen kann es auch sein, wenn der Schritt des Strukturierens der Auflage den Schritt des Herstellens eines Abstandhalters, insbesondere für zumindest ein optisches Element und/oder zumindest eine weitere Auflage umfaßt. Mit Abstandhaltern kann beispielsweise die Brennweite von Linsen erhöht und damit deren Bildfehler erniedrigt werden. Ein Abstandhalter kann jedoch auch für andere Komponenten und andere Zwecke nützlich sein. Der Abstandhalter kann beispielsweise auch einen definierten Abstand zu einer weiteren mikromechanischen Komponente schaffen.Advantageous for certain It may also be MEMS applications when the step of structuring the Edition the step of producing a spacer, in particular for at least an optical element and / or at least one further support. With Spacers, for example, increases the focal length of lenses and thus whose aberrations are lowered. However, a spacer can also for other components and other purposes be useful. The spacer For example, it can also be a defined distance to another create micromechanical component.

MEMS-Bausteine für komplexere Anwendungen lassen sich erfindungsgemäß unter anderem mit Vorteil herstellen, indem außerdem der Schritt des Herstellens einer strukturierten Auflage den Schritt des Herstellens einer Aufnahme, insbesondere für Fluide und/oder optische Elemente und/oder piezoelektrische Elemente und/oder mikromechanische Elemente und/oder elektronische Bauelemente umfaßt. Mit dieser Verfeinerung des Herstellungsverfahrens wird die Möglichkeit geschaffen, vielfältige Funktionen parallel in ein MEMS-Bauelement zu integrieren.MEMS devices for more complex Applications can be according to the invention, inter alia, with advantage manufacture by adding as well the step of creating a structured pad is the step the production of a recording, in particular for fluids and / or optical Elements and / or piezoelectric elements and / or micromechanical Includes elements and / or electronic components. With this refinement The manufacturing process creates the possibility of multiple functions parallel in a MEMS device to integrate.

Für bestimmte Anwendungen können MEMS-Elemente sich auch auf gegenüberliegenden Seiten des Substrats befinden. Für derartige Strukturen kann es besonders von Vorteil sein, wenn zwischen den Strukturen auf gegenüberliegenden Seiten eine Verbindung geschaffen wird. Das Verfahren kann daher außerdem den Schritt des Einfügens weiterer Kanäle umfassen, welche eine funktionelle Verbindung zwischen den Strukturen herstellen. Besonders geeignet dafür sind beispielsweise lichtleitende, fluidleitende oder wärmeleitende Kanäle.For certain Applications can MEMS elements also appear on opposite sides of the substrate are located. For Such structures may be particularly advantageous when between the structures on opposite Pages a connection is created. The method can therefore also the Step of inserting other channels which include a functional connection between the structures produce. Particularly suitable for this purpose are, for example, photoconductive, fluid-conducting or heat-conducting channels.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der zumindest eine leitende Kanal von der ersten Seite des Substrats her eingefügt und die Auflage nach dem Einfügen des zumindest einen leitenden Kanals befestigt.According to one preferred embodiment the method according to the invention the at least one conductive channel is from the first side of the Substrate inserted and the pad after insertion attached to the at least one conductive channel.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der zumindest eine leitende Kanal von der zweiten Seite des Substrats her eingefügt. Dabei kann die Abdeckung vor oder nach dem Einfügen des Kanals befestigt werden.To a further preferred embodiment the at least one conductive channel is from the second side of the Substrate inserted. In this case, the cover can be attached before or after the insertion of the channel.

Um den MEMS-Baustein entweder auf einer Platine oder auf einem weiteren Substrat zu befestigen und die erforderliche elektrische Kontaktierung des Bausteins herzustellen, kann das Verfahren außerdem den Schritt des Aufbringens einer Lötperle auf den zumindest einen leitenden Kanal umfassen. Bei einer Vielzahl von elektrischen Anschlüssen mit entsprechenden zugeordneten leitenden Kanälen zur Durchkontaktierung durch das Substrat wird auf diese Weise ein "Ball Grid Array" auf der zweiten Seite des Substrats erzeugt.In order to mount the MEMS device either on a circuit board or on another substrate and make the required electrical contacting of the device, the method may further include the step of applying a solder bump to the at least one conductive channel. In a variety In this way, a ball grid array is produced on the second side of the substrate by electrical connections with corresponding associated conductive channels for through-contacting through the substrate.

Durch die mittels des in das Substrat eingefügten leitenden Kanals geschaffene Durchkontaktierung ergibt sich außerdem die besonders vorteilhafte Möglichkeit, weitere Substrate anzufügen. Beispielsweise können die Substrate integrierte Halbleiter-Schaltungsanordnungen oder Substrate mit weiteren MEMS-Elementen umfassen. Somit wird durch das erfindungsgemäße Verfahren die Herstellung dreidimensionaler MEMS-Systeme, beziehungsweise dreidimensionaler MEMS-Bausteine ermöglicht.By the created by means of inserted into the substrate conductive channel Through-hole also results in the particularly advantageous Possibility, add additional substrates. For example, you can the substrates integrated semiconductor circuits or Include substrates with other MEMS elements. Thus, by the inventive method the production of three-dimensional MEMS systems, respectively three-dimensional MEMS devices allows.

Im Rahmen der Erfindung liegt es auch, ein mikro-elektromechanisches Bauelement anzugeben, welches insbesondere mit dem oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist, wobei das mikro-elektromechanische Bauelement ein Substrat mit einer ersten Seite und einer der ersten Seite im Wesentlichen gegenüberliegenden zweiten Seite, aufweist und wobei die erste Seite des mikro-elektromechanischen Bauelements wenigstens ein mikromechanisches Element umfaßt. Dabei weist das Substrat zusätzlich zumindest einen elektrisch leitenden Kanal auf, welcher die erste und die zweite Seite verbindet.in the It is also within the scope of the invention to specify a microelectromechanical component, which in particular with the method according to the invention described above is manufactured, wherein the micro-electromechanical component a Substrate having a first side and one of the first side substantially opposite second side, and wherein the first side of the micro-electromechanical component at least one micromechanical element comprises. In this case, the substrate has additionally at least one electrically conductive channel, which is the first and the second side connects.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Bauelements weist dieses eine Auflage auf, welche mit der ersten Seite des Substrats verbunden ist. Die Auflage schützt die mikro-elektromechanischen Elemente vor schädlichen Umgebungseinflüssen, wie beispielsweise vor der Gefahr mechanischer Beschädigungen.In a particularly preferred embodiment of the component, this has a support, which with the first Side of the substrate is connected. The pad protects the Microelectromechanical elements against harmful environmental influences, such as For example, from the risk of mechanical damage.

Die Abdeckung des Bauelements kann zumindest ein optisches Element, insbesondere ein Prisma und/oder ein Gitter und/oder eine Linse und/oder einen optischen Filter aufweisen. Damit können für optische Anwendungen vorteilhaft bestimmte optische Funktionen bereits in das Bauelement integriert werden, wodurch sich etwa auch ein Gesamtaufbau eines optischen Systems mit MEMS-Bauelement in kompakterer Bauweise realisieren läßt.The Cover of the device can at least one optical element, in particular a prism and / or a grating and / or a lens and / or have an optical filter. This can be used for optical applications advantageous certain optical functions already in the device be integrated, which is about a total construction of a realize optical system with MEMS device in a more compact design leaves.

Die Auflage kann außerdem zumindest eine Kavität und/oder eine Durchgangsöffnung aufweisen, beispielsweise um Fluide aufnehmen oder leiten zu können.The Pad can also at least one cavity and / or a passage opening have, for example, to record or direct fluids.

Die Auflage kann vorteilhaft auch zumindest eine Passung aufweisen. Eine solche Passung gestattet die exakte Ausrichtung darin aufgenommener Elemente. Beispielsweise kann die Passung zur Aufnahme eines optischen Elements, insbesondere einer Linse und/oder eines Wellenleiters und/oder eines Gitters und/oder eines Prismas angepaßt sein.The Pad can advantageously also have at least one fit. Such a fit allows the exact alignment therein Elements. For example, the fit for receiving an optical Elements, in particular a lens and / or a waveguide and / or a grid and / or a prism adapted.

Neben solchen Passungen kann die Auflage auch zumindest eine Aufnahme umfassen. In der Aufnahme können unter anderem eine Schaltungsanordnung und/oder eine piezoelektrische Komponente und/oder ein aktives oder passives elektronisches Element untergebracht sein. Auf diese Weise lassen sich zusätzliche Funktionen in das Bauelement integrieren. Beispielsweise kann dort eine elektronische Schaltung aufgenommen sein, welche die Spannungen zur Ansteuerung der mikro-elektromechanischen Elemente bereitstellt. Es können auf diese Weise auch zum Beispiel aktive oder passive elektronische Filterelemente aufgenommen werden, welche etwa zur Stabilisierung der Steuerspannungen eines mikro-elektromechanischen Elements dienen können.Next Such fits, the edition can also at least one recording include. In the recording can inter alia, a circuit arrangement and / or a piezoelectric Component and / or an active or passive electronic element be housed. This way you can add extra Integrate functions into the component. For example, there can be be included an electronic circuit, which the voltages provides for driving the micro-electro-mechanical elements. It can in this way, for example, active or passive electronic Filter elements are added, which for stabilization about serve the control voltages of a micro-electro-mechanical element can.

In besonders einfacher Weise kann die Auflage mit dem Substrat durch eine Verklebung, insbesondere mittels Epoxidharz verbunden sein.In Particularly simple manner, the support with the substrate through a bond, in particular be connected by means of epoxy resin.

Insbesondere kann die Auflage auch mehrere Schichten aufweisen. Diese können unter anderem zur Erhöhung der Festigkeit dienen. Auch lassen sich durch Kombination mehrerer Schichten verschiedene funktionelle Strukturen auf und innerhalb der Auflage miteinander kombinieren. Beispielsweise kann in die Auflage so eine mehrelementige Optik integriert werden.Especially the overlay can also have several layers. These can be under other things to increase serve the strength. Also can be combined by combining several Layers of different functional structures on and within combine the overlay. For example, in the Edition so a multi-element optics are integrated.

Mittels der durch die leitenden Kanäle hergestellten Durchkontaktierung kann insbesondere auch ein Bauelement hergestellt werden, welches mehrere aufeinander gestapelte Substrate aufweist. Neben aufeinander gestapelten Substraten mit MEMS-Elementen können mit dem ersten Substrat auch beispielsweise Substrate mit integrierten elektronischen Schaltkreisen kombiniert werden. Entsprechend ihrer Funktion können die einzelnen Substrate auch unterschiedliche Materialien umfassen. Dazu umfaßt ein solches mehrschichtiges Bauelement zumindest zwei übereinander angeordnete Substrate, wobei das weitere Substrat zumindest einen Anschlußkontakt aufweist und wobei ein elektrischer Kontakt zwischen dem zumindest einen elektrisch leitenden Kanal des Substrats und der Anschlußfläche des zumindest einen weiteren Substrats besteht.By means of the plated-through hole produced by the conductive channels, it is also possible in particular to produce a component which has a plurality of substrates stacked on one another. In addition to stacked substrates with MEMS elements, substrates with integrated electronic circuits can also be combined with the first substrate. Depending on their function, the individual substrates may also comprise different materials. For this purpose, such a multilayer component comprises at least two superimposed substrates, wherein the further substrate has at least one terminal contact and wherein an electrical contact between the at least one electrically conductive channel of the substrate and the pad of the at least one further substrate be stands.

Die Erfindung soll nachstehend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden, wobei sich in den einzelnen Zeichnungen gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche Bestandteile beziehen.The Invention will be described below with reference to preferred embodiments and with reference to the accompanying drawings, wherein the same reference numerals in the individual drawings same or similar Refer to components.

Es zeigen:It demonstrate:

1A bis 1E: die Verfahrensschritte zur Herstellung eines mikro-elektromechanischen Bauelements gemäß einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand von Querschnittsansichten durch einen Wafer, 1A to 1E 1: the method steps for producing a microelectromechanical component according to a first embodiment of the method according to the invention on the basis of cross-sectional views through a wafer,

2A bis 2B: eine Variante der anhand der 1D und 1E dargestellten Verfahrensschritte, 2A to 2 B : a variant of the basis of the 1D and 1E illustrated method steps,

2C: eine Querschnittsansicht durch einen vom Wafer abgetrennten MEMS-Baustein, 2C FIG. 2 is a cross-sectional view through a MEMS device separated from the wafer. FIG.

3A bis 3D die Verfahrensschritte zur Herstellung eines mikro-elektromechanischen Bauelements gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand von Querschnittsansichten durch einen Wafer, und 3A to 3D the method steps for producing a micro-electromechanical component according to a further embodiment of the method according to the invention based on cross-sectional views through a wafer, and

4 einen MEMS-Baustein mit mehrlagiger, strukturierter Auflage und aufeinander gestapelten Substraten. 4 a MEMS device with multilayer, structured support and stacked substrates.

Im Folgenden wird zunächst Bezug auf die 1A bis 1E genommen, welche anhand von Querschnittsansichten eines Ausschnitts eines Substratwafers 1 die Verfahrensschritte zur Herstellung eines mikro-elektromechanischen Bauelements gemäß einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. darstellen.The following is first referring to the 1A to 1E taken on the basis of cross-sectional views of a section of a substrate wafer 1 the method steps for producing a micro-electromechanical component according to a first embodiment of the method according to the invention. represent.

Die im Folgenden dargestellten Verfahrensschritte werden in diesem Ausführungsbeispiel im Waferverbund durchgeführt. Der Wafer 1 wurde bis zu der in 1A dargestellten Verarbeitungsphase mit mikro-elektromechanischen Strukturen 5 versehen. Auf dem Wafer 1 befinden sich eine Vielzahl von Dies 11, 12, 13, von denen der mit 11 bezeichnete Die vollständig gezeigt ist. Die einzelnen mikro-elektromechanischen Bauelemente werden nach den im Waferverbund durch Abtrennen der Dies 11, 12, 13 gewonnen. Die mikro-elektromechanischen Elemente 5 sind für die Spannungsversorgung mit Kontaktflächen 3 verbunden. Kontaktflächen und mikro-elektromechanische Strukturen befinden sich auf der ersten Seite 2 des Substrats 6 des Wafers 1. Ziel ist es nun, eine elektrische Kontaktierung an der zweiten Seite 4 des Substrats 6 herzustellen, um eine besonders platzsparende Anordnung der Elemente eines MEMS-Bauelements und die Möglichkeit des Stapelns mit weiteren Substraten zu realisieren.The method steps illustrated below are performed in the wafer composite in this embodiment. The wafer 1 was up to the in 1A illustrated processing phase with micro-electromechanical structures 5 Mistake. On the wafer 1 There are a variety of this 11 . 12 . 13 of which the with 11 denoted The completely shown. The individual micro-electromechanical components are after the wafer composite by separating the Dies 11 . 12 . 13 won. The microelectromechanical elements 5 are for the power supply with contact surfaces 3 connected. Contact surfaces and microelectromechanical structures are on the first page 2 of the substrate 6 of the wafer 1 , The goal is now, an electrical contact on the second page 4 of the substrate 6 to realize a particularly space-saving arrangement of the elements of a MEMS device and the possibility of stacking with other substrates.

1B zeigt dazu einen weiteren Verarbeitungsschritt. In das Substrat 6 sind Vertiefungen 7 eingefügt. Diese können beispielsweise mittels einer geeigneten Ätzprozedur in das Substrat eingefügt werden. Für die Herstellung der Ätzgruben ist unter anderem anisotropes Ätzen eines Si(100)-Substrats mit KOH geeignet, wobei sich in diesem Fall Ätzgruben mit einem Öffnungswinkel von etwa 70° bilden. Das Einfügen der Vertiefungen ist unabhängig von der Herstellung der mikro-elektromechanischen Elemente und der Kontaktflächen. Somit ist die Reihenfolge dieser Verarbeitungsschritte nicht zwingend. 1B shows a further processing step. In the substrate 6 are depressions 7 inserted. These can for example be inserted into the substrate by means of a suitable etching procedure. Anisotropic etching of an Si (100) substrate with KOH is suitable for the production of the etch pits, in which case etch pits with an opening angle of approximately 70 ° are formed. The insertion of the recesses is independent of the preparation of the micro-electro-mechanical elements and the contact surfaces. Thus, the order of these processing steps is not mandatory.

In einer nachfolgenden Verarbeitungsphase werden dann, wie in 1C gezeigt, elektrische Verbindungen 9 zwischen den Vertiefungen 7 und den Kontaktflächen 3 hergestellt. Zur Herstellung der Kontaktierungen können die Ätzgruben 7, sowie Bereiche der ersten Seite 2 zwischen den Ätzgruben 7 mit einem Metall beschichtet werden. Dadurch wird eine Metallschicht als elektrische Verbindung 9 ausgebildet, die sich auf den Wänden der Ätzgruben und auf Bereichen zwischen den Ätzgruben befindet, wobei die Schicht die Kontaktflächen zumindest teilweise überdeckt, um eine sichere Kontaktierung herzustellen. Als kontaktgebendes Metall ist dabei beispielsweise Aluminium geeignet.In a subsequent processing phase, then, as in 1C shown electrical connections 9 between the wells 7 and the contact surfaces 3 produced. For the preparation of the contacts, the etching pits 7 , as well as areas of the first page 2 between the etching pits 7 be coated with a metal. As a result, a metal layer as an electrical connection 9 formed on the walls of the etching pits and on areas between the etching pits, wherein the layer at least partially covers the contact surfaces in order to establish a secure contact. For example, aluminum is suitable as the contact-making metal.

Anschließend werden die metallbeschichteten Vertiefungen 7, wie anhand von 1D gezeigt ist, mit einem leitenden Material aufgefüllt, so daß sich Füllungen 15 in den Vertiefungen 7 befinden.Subsequently, the metal-coated depressions 7 as based on 1D is shown filled with a conductive material, so that fillings 15 in the wells 7 are located.

Die Vertiefungen 7 reichen bei diesem Ausführungsbeispiel nicht durch das Substrat 6 hindurch. Sie bilden daher in der in 1D gezeigten Verarbeitungsphase noch keine leitenden Kanäle, welche die erste Seite 2 mit der zweiten Seite 4 verbinden. Um diese Kanäle herzustellen, kann der Wafer 1 in einem weiteren Verarbeitungsschritt, der in 1E dargestellt ist, von der zweiten Seite 4 her dünn geschliffen werden, bis das leitende Material der Füllungen an der zweiten Seite 4 zutage tritt und Kontaktflächen 17 bildet. Die mit der Füllung 9 aufgefüllte Vertiefung 7 bildet so einen elektrisch leitenden Kanal, der die erste Seite 2 des Substrats 6 mit der zweiten Seite 4 verbindet.The wells 7 are not sufficient in this embodiment by the substrate 6 therethrough. They therefore form in the in 1D shown processing phase still no conductive channels, which are the first page 2 with the second page 4 connect. To make these channels, the wafer can 1 in a further processing step, which is in 1E is shown from the second page 4 be thinly ground until the conductive material of the fillings on the second side 4 comes to light and contact surfaces 17 forms. The one with the filling 9 filled well 7 thus forms an electrically conductive channel, the first side 2 of the substrate 6 with the second page 4 combines.

In den 2A und 2B ist eine Variante der anhand der 1D und 1E gezeigten Verarbeitungsschritte gezeigt. Das Verfahren unterscheidet sich dahingehend, daß auf der ersten Seite 2 des Substrats 6 eine Auflage 19 befestigt wird. Beispielsweise kann die Auflage 19 für optische MEMS-Anwendungen einen transparenten Wafer umfassen, so daß Licht auf die MEMS-Elemente 5 fallen kann. Die Auflage 19 weist außerdem eine Strukturierung auf, welche im mit dem Wafer 1 zusammengefügten Zustand eine Kavität 21 bildet. Die Kavität schafft beispielsweise eine hermetische Abdichtung der MEMS-Elemente 5, ohne deren Beweglichkeit einzuschränken. Die Kavität 21 kann andererseits auch für die Aufnahme und Leitung von Fluiden ausgebildet sein. Die Auflage kann beispielsweise mit dem Substrat 6 verklebt sein, so daß sich zwischen Auflage 19 und erster Seite 2 des Substrats 6 eine Verklebung 20 befindet.In the 2A and 2 B is a variant of the basis of the 1D and 1E shown processing steps shown. The method differs in that on the first page 2 of the substrate 6 an edition 19 is attached. For example, the edition 19 for optical MEMS applications, comprise a transparent wafer so that light is applied to the MEMS elements 5 can fall. The edition 19 also has a structuring, which in with the wafer 1 assembled state a cavity 21 forms. The cavity, for example, creates a hermetic seal of the MEMS elements 5 without restricting their mobility. The cavity 21 On the other hand, it can also be designed for receiving and conducting fluids. The overlay can be, for example, with the substrate 6 be glued, so that between edition 19 and first page 2 of the substrate 6 a bond 20 located.

Die Auflage 19 verleiht außerdem dem Gesamtaufbau zusätzliche mechanische Festigkeit. Insbesondere wird der Wafer 1 mechanisch durch die Auflage unterstützt. Dadurch wird erreicht, daß der Wafer 1 dünner geschliffen werden kann, als dies bei einem freitragenden Wafer wie in 1E der Fall ist. Der Verarbeitungsschritt des Dünnens ist in 2B dargestellt. Das Befestigen der Auflage bietet hier zusätzlich den Vorteil, daß die empfindlichen MEMS-Elemente 5 während der Bearbeitung vor Beschädigungen geschützt sind.The edition 19 also gives the overall structure additional mechanical strength. In particular, the wafer becomes 1 mechanically supported by the pad. This ensures that the wafer 1 can be sharpened thinner than with a cantilevered wafer as in 1E the case is. The processing step of thinning is in 2 B shown. The attachment of the support here additionally offers the advantage that the sensitive MEMS elements 5 are protected against damage during processing.

Zusätzlich sind in der in 2B gezeigten Verarbeitungsphase Lötperlen 23 auf die Kontaktflächen 17 der leitenden Kanäle 8 aufgebracht, um einen elektrischen Anschluß, etwa an eine Platine oder einen weiteren Baustein herstellen zu können. Die Lötperlen bilden dabei auf dem Wafer 1 einen "Ball Grid Array".In addition, in the in 2 B soldering beads shown 23 on the contact surfaces 17 the leading channels 8th applied in order to produce an electrical connection, such as a circuit board or another block can. The solder bumps form on the wafer 1 a "ball grid array".

In 2C ist ein MEMS-Baustein 27 in Querschnittsansicht gezeigt, welcher nach weiteren Verarbeitungsschritten aus einem wie in 2B gezeigten Waferverbund erhalten wird. Der Baustein wird durch Dicen, beziehungsweise Abtrennen des Dies 11 vom Wafer 1 hergestellt.In 2C is a MEMS device 27 shown in cross-sectional view, which after further processing steps from a as in 2 B obtained wafer composite is obtained. The block is made by dicing, or separating the dies 11 from the wafer 1 produced.

Um eine den Baustein 27 vollständig umschließende Gehäusung zu erreichen, wird der Baustein zusätzlich mit einer Verkapselung 25 versehen. Die Verkapselung kann beispielsweise aus einem Epoxidharz hergestellt werden. Die Verkapselung kann auf der Seite des Bausteins, auf welcher sich die Lötperlen 23 befinden, wieder teilweise abgeschliffen werden, so daß die Lötperlen teilweise freigelegt werden. Dies ermöglicht eine anschließende Verlötung mit einer anderen Komponenten durch Aufschmelzen der teilweise abgeschliffenen Lötperlen.To get a building block 27 To achieve completely enclosing housing, the block is additionally encapsulated 25 Mistake. The encapsulation may be made of an epoxy resin, for example. The encapsulation may be on the side of the device on which the solder bumps are located 23 are again partially abraded, so that the solder bumps are partially exposed. This allows a subsequent soldering with another component by melting the partially ground solder bumps.

Die 3A bis 3E zeigen die Verarbeitungsschritte für die Herstellung eines MEMS-Bausteins gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Auch in dieser Ausführungsform des Verfahrens werden die Verarbeitungsschritte im Waferverbund durchgeführt.The 3A to 3E show the processing steps for the fabrication of a MEMS device according to another embodiment of the invention. Also in this embodiment of the method, the processing steps are carried out in the wafer composite.

Der Verarbeitungszustand des in 3A gezeigten Wafers entspricht dabei im Wesentlichen dem des in 1A dargestellten Wafers. Als mikro-elektromechanisches Element 5 ist in 3A beispielhaft eine elektromechanisch verstellbare Spiegelanordnung dargestellt. Auch in dieser Ausführungsform sind die mikro-elektromechanischen Elemente 5 der Dies für die elektrische Versorgung an jeweils eine oder mehrere Kontaktflächen 3 angeschlossen.The processing state of in 3A Wafers shown here essentially corresponds to that of in 1A represented wafers. As a micro-electro-mechanical element 5 is in 3A exemplified an electromechanically adjustable mirror assembly. Also in this embodiment are the micro-electro-mechanical elements 5 the die for the electrical supply to one or more contact surfaces 3 connected.

3B zeigt den Waferverbund nach der Verbindung des Wafers 1 mit einer strukturierten Auflage 19. Die Auflage 19 weist in diesem Fall eine Durchgangsöffnung 29 auf. Neben der Durchgangsöffnung umfaßt die Auflage 19 zusätzlich eine mechanischen Passung 31. Die mechanische Passung ist für die Aufnahme einer Linse 33 angepaßt. Die Linse fokussiert Licht auf den Spiegel des mikro-elektromechanischen Elements 5. Die gezeigte Strukturierung der Auflage, sowie die in die Passung eingefügte Linse sind nur beispielhaft. Vielmehr kann die Auflage auch auf viele andere Weisen zweckmäßig strukturiert sein. Die Strukturierung kann dabei sowohl vor dem Zusammenfügen, als auch teilweise oder vollständig im mit dem Substrat 6 zusammengefügten Zustand erfolgen. 3B shows the wafer composite after the connection of the wafer 1 with a structured edition 19 , The edition 19 in this case has a passage opening 29 on. In addition to the passage opening comprises the support 19 in addition a mechanical fit 31 , The mechanical fit is for taking a lens 33 customized. The lens focuses light on the mirror of the micro-electro-mechanical element 5 , The illustrated structuring of the support, as well as the inserted into the fit lens are only examples. Rather, the edition can be structured appropriately in many other ways. The structuring can be done both before joining, as well as partially or completely in with the substrate 6 assembled state done.

In 3C ist der Waferverbund nach dem Einfügen von Vertiefungen 7 gezeigt. Im Gegensatz zu den anhand der 1A bis 1E und 2A bis 2C erläuterten Verfahren wird bei dieser Ausführungsform des Verfahrens der leitende Kanal von der zweiten Seite 4 des Substrats 6 her eingefügt. Dazu werden von der zweiten Seite 4 des Substrats, wie 3C zeigt, den Kontaktflächen auf der ersten Seite 2 gegenüberliegend Vertiefungen 7 eingefügt. Die Vertiefungen reichen dabei bis zu den Kontaktflächen 3.In 3C is the wafer composite after inserting wells 7 shown. In contrast to the basis of the 1A to 1E and 2A to 2C explained method in this embodiment of the method, the conductive channel from the second side 4 of the substrate 6 inserted. This will be from the second page 4 of the substrate, like 3C shows the contact areas on the first page 2 gegenüberlie minor wells 7 inserted. The depressions extend to the contact surfaces 3 ,

3D zeigt den Waferverbund nach dem Einfügen von Füllungen 15 aus leitendem Material in die Vertiefungen 7. Durch die leitenden Füllungen, welche in elektrischem Kontakt mit den Kontaktflächen 3 stehen, wird ein leitender Kanal 8 geschaffen, welcher die erste Seite 2 mit der zweiten Seite 4 des Substrats 6 verbindet. Auf der zweiten Seite 4 werden durch das Einfügen der Füllungen 15 wieder Kontaktflächen 17 geschaffen. Diese können für den elektrischen Anschluß der MEMS-Strukturen 5 wieder mit Lötperlen 23 versehen werden. Außerdem wurde der Wafer 1 auf der zweiten Seite 4 wieder mit einer Verkapselung 26, versehen, so daß eine weitgehende Verpackung im Waferverbund hergestellt ist. Die Verkapselung kann beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial, wie etwa einem Epoxidharz bestehen. Um die Lötperlen für eine spätere Kontaktierung wieder zugänglich zu machen, kann vor dem Abtrennen der Dies vom Wafer 1, beziehungsweise vom Waferverbund aus Wafer 1 und Auflage 19 die Verkapselung teilweise abgeschliffen werden, bis die Lötperlen an der Oberfläche teilweise freigelegt sind. 3D shows the wafer composite after inserting fillings 15 made of conductive material in the wells 7 , Through the conductive fillings, which are in electrical contact with the contact surfaces 3 become a leading channel 8th created, which is the first page 2 with the second page 4 of the substrate 6 combines. On the second page 4 be by inserting the fillings 15 again contact surfaces 17 created. These can be used for the electrical connection of the MEMS structures 5 again with solder balls 23 be provided. Also, the wafer became 1 on the second page 4 again with an encapsulation 26 , Provided so that a substantial packaging in the wafer composite is made. The encapsulation may for example consist of a plastic material, such as an epoxy resin. In order to make the solder bumps accessible again for later contacting, the wafer may be removed from the wafer before being cut off 1 , or from the wafer composite of wafers 1 and edition 19 the encapsulation is partially ground until the solder bumps are partially exposed on the surface.

Im Folgenden wird auf 4 Bezug genommen, welche einen MEMS-Baustein mit mehrlagiger, strukturierter Auflage und aufeinander gestapelten Substraten in Querschnittsansicht zeigt. Das MEMS-Bauelement umfaßt ein Substrat 6, welches entsprechend der anhand der 3A bis 3D gezeigten Verfahrensschritte verarbeitet wurde. Im Unterschied umfaßt die in 4 gezeigte Ausführungsform jedoch eine mehrlagige Auflage 19. Die Auflage 19 setzt sich aus den Lagen 191, 192, 193 und 194 zusammen. Die Lagen 191 und 193 weisen dabei jeweils eine Durchgangsöffnung 29 auf. Zwischen diesen Lagen ist eine Lage 192 eingefügt, die so strukturiert ist, daß sie ein optisches Element, in diesem Ausführungsbeispiel eine integrierte optische Linse 37 aufweist. Die Lagen 191 und 193 dienen dabei als Abstandhalter für die Linse 37, sowie für die Lage 194, welche mechanische Passungen 31 für Wellenleiter 39 aufweist.The following will be on 4 Reference is made which shows a MEMS module with multilayer, structured support and stacked substrates in cross-sectional view. The MEMS device comprises a substrate 6 , which according to the basis of 3A to 3D process steps shown was processed. In contrast, the in 4 However, the embodiment shown a multi-layer edition 19 , The edition 19 is made up of the layers 191 . 192 . 193 and 194 together. The layers 191 and 193 each have a passage opening 29 on. Between these layers is a location 192 which is structured to be an optical element, in this embodiment an integrated optical lens 37 having. The layers 191 and 193 serve as spacers for the lens 37 as well as for the location 194 which mechanical fits 31 for waveguides 39 having.

Beim Herstellen der MEMS-Bauelemente im Waferverbund wurde außerdem ein weiteres Substrat 35 am Substrat 6 befestigt. Das weitere Substrat 35 umfaßt eine aktive Schicht 87 mit integrierten Halbleiter-Schaltungen. Diese können beispielsweise zur Ansteuerung der MEMS-Elemente 5 dienen. Alternativ ist auf diese Weise auch das stapeln mit einem oder mehreren MEMS-Bausteinen möglich.When manufacturing the MEMS devices in the wafer composite also became another substrate 35 on the substrate 6 attached. The further substrate 35 comprises an active layer 87 with integrated semiconductor circuits. These can be used, for example, to control the MEMS elements 5 serve. Alternatively, stacking with one or more MEMS modules is also possible in this way.

Das weitere Substrat 35 weist ebenfalls wie Substrat 6 Kontaktflächen 3 auf. Die Kontaktierung der MEMS-Elemente 5 erfolgt in diesem Fall über die Durchkontaktierung mittels der leitenden Kanäle 8 des Substrats 6 und den auf den Kanälen 8 angebrachten Lötperlen 23, welche mit den Kontaktflächen 3 des weiteren Substrats 35 verlötet werden. Die Kontaktflächen 3 des weiteren Substrats 35 sind ihrerseits in gleicher Weise, wie oben beschrieben, über elektrisch leitende Kanäle 8 mit der gegenüberliegenden Seite des weiteren Substrats 35 verbunden. Ebenso können auch die Kontakte zur Versorgung der aktiven Schicht 87 auf die gegenüberliegende Seite des Substrats 35 verlegt werden. Auf diese Weise befinden sich alle elektrischen Kontakte des gestapelten Bauelements auf der den Wellenleitern gegenüberliegenden Seite. Die Seite des Bauelements 27, von der die Wellenleiter zugeführt werden, bleibt so völlig frei von störenden Bonding-Drähten oder anderen Kontaktierungen des Bauelements.The further substrate 35 also indicates how substrate 6 contact surfaces 3 on. The contacting of the MEMS elements 5 takes place in this case via the via by means of the conductive channels 8th of the substrate 6 and on the channels 8th attached solder bumps 23 , which with the contact surfaces 3 the further substrate 35 be soldered. The contact surfaces 3 the further substrate 35 are themselves in the same way, as described above, via electrically conductive channels 8th with the opposite side of the further substrate 35 connected. Likewise, the contacts for supplying the active layer 87 on the opposite side of the substrate 35 be moved. In this way, all electrical contacts of the stacked device are on the opposite side of the waveguides. The side of the device 27 , from which the waveguides are supplied, so completely free of interfering bonding wires or other contacts of the device.

Auf die leitenden Kanäle 8 des weiteren Substrats sind wieder Lötperlen aufgebracht. Eine Verkapselung, beziehungsweise Verpackung der im Waferverbund zusammengefügten Teile 6, 35 und 191 bis 194 kann in gleicher Weise wie anhand von 2C erläutert erfolgen, indem auf die Seite des Substrats 35 mit den Lötperlen eine Verkapselungsschicht 26 aufgebracht und diese anschließend wieder abgeschliffen wird, bis die Lötperlen an der abgeschliffenen Oberfläche hervortreten.On the leading channels 8th the further substrate solder balls are applied again. An encapsulation or packaging of the parts assembled in the wafer composite 6 . 35 and 191 to 194 can be done in the same way as based on 2C explained by pointing to the side of the substrate 35 with the solder bumps an encapsulation layer 26 applied and this is then ground again until the solder bumps emerge on the abraded surface.

Bezugszeichenliste

Figure 00200001
LIST OF REFERENCE NUMBERS
Figure 00200001

Claims (36)

Verfahren zur Herstellung mikro-elektromechanischer Bauelemente (27) aus einem Substrat (6) mit einer ersten Seite (2) und einer der ersten Seite (2) im Wesentlichen gegenüberliegenden zweiten Seite (4), wobei zumindest die erste Seite (2) wenigstens ein mikro-elektromechanisches Element (5) aufweist, mit einem elektrisch leitenden Kanal (8), welcher die erste Seite (2) mit der zweiten Seite (4) verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass auf der zweiten Seite (4) in das Substrat Vertiefungen eingebracht werden, die Vertiefungen mit einem Leiter aufgefüllt werden und daraufhin der Wafer auf der zweiten Seite ausgedünnt wird.Method for producing microelectromechanical components ( 27 ) from a substrate ( 6 ) with a first page ( 2 ) and one of the first page ( 2 ) substantially opposite second side ( 4 ), where at least the first page ( 2 ) at least one microelectromechanical element ( 5 ), with an electrically conductive channel ( 8th ), which is the first page ( 2 ) with the second page ( 4 ), characterized in that on the second side ( 4 ) in the substrate recesses are introduced, the wells are filled with a conductor and then the wafer is thinned on the second side. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch den Schritt des Befestigens zumindest einer Auflage (19) auf der ersten Seite (2) des Substrats (6).Method according to claim 2, characterized by the step of fastening at least one support ( 19 ) on the first page ( 2 ) of the substrate ( 6 ). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einer der Schritte des Befestigens der Auflage (19) oder des Einfügens von zumindest einem elektrisch leitenden Kanal (8) im Waferverbund erfolgt.Method according to claim 1 or 2, characterized in that at least one of the steps of the Be consolidating the overlay ( 19 ) or the insertion of at least one electrically conductive channel ( 8th ) takes place in the wafer composite. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Einfügens des leitenden Kanals (8) den Schritt des Herstellens einer Vertiefung (7) durch Abtragen von Substratmaterial umfasst.Method according to Claim 1, 2 or 3, characterized in that the step of inserting the conductive channel ( 8th ) the step of creating a recess ( 7 ) by removing substrate material. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Abtragens von Substratmaterial den Schritt des Trockenätzens und/oder den Schritt des Naßätzens und oder den Schritt des Schleifens und/oder den Schritt des Ultraschallschwingläppens umfaßt.Method according to claim 4, characterized in that that the Step of removing substrate material, the step of dry etching and / or the step of wet etching and or the step of grinding and / or the step of ultrasound vibration lapping. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch den Schritt des Auffüllens der Vertiefung mit einem leitenden Material (15).Method according to claim 4 or 5, characterized by the step of filling the recess with a conductive material ( 15 ). Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das leitende Material (15) ein leitendes Epoxid umfaßt.Method according to claim 6, characterized in that the conductive material ( 15 ) comprises a conductive epoxy. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das leitende Material (15) ein Metall umfaßt, welches galvanisch in der Vertiefung abgeschieden wird.Method according to claim 6 or 7, characterized in that the conductive material ( 15 ) comprises a metal which is electrodeposited in the recess. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Herstellens eines leitenden Kanals (8) den Schritt des Dotierens und/oder Ionenimplantierens umfaßt.Method according to one of Claims 1 to 8, characterized in that the step of producing a conductive channel ( 8th ) comprises the step of doping and / or ion implanting. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch den Schritt des Herstellens zumindest einer elektrischen Kontaktfläche (3, 17).Method according to one of claims 1 to 9, characterized by the step of producing at least one electrical contact surface ( 3 . 17 ). Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Kontaktfläche (3, 17) auf der ersten Seite (2) des Substrats (6) hergestellt wird.Method according to claim 10, wherein the contact surface ( 3 . 17 ) on the first page ( 2 ) of the substrate ( 6 ) will be produced. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Substrat (6) ein Halbleitermaterial und/oder ein Glas und/oder ein Metall und/oder ein keramisches Material und/oder ein piezoelektrisches Material und/oder einen Kunststoff und/oder einen Verbundwerkstoff umfasst.Method according to one of claims 1 to 11, wherein the substrate ( 6 ) comprises a semiconductor material and / or a glass and / or a metal and / or a ceramic material and / or a piezoelectric material and / or a plastic and / or a composite material. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 12, gekennzeichnet durch den Schritt des Strukturierens der Auflage (19).Method according to one of Claims 2 to 12, characterized by the step of structuring the overlay ( 19 ). Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Schritt des Strukturierens den Schritt des Einfügens zumindest einer eine Kavität (21) und/oder einer eine Durchgangsöffnung (29) bildenden Struktur umfaßt.The method of claim 13, wherein the step of structuring comprises the step of inserting at least one cavity ( 21 ) and / or a through opening ( 29 ) forming structure. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, wobei der Schritt des Strukturierens der Auflage den Schritt des Herstellens zumindest eines Grabens, insbesondere einer V-Nut umfaßt, wobei der Graben sich vorzugsweise in einer Richtung entlang der Oberfläche der Auflage erstreckt.Method according to one of claims 13 or 14, wherein the step structuring the pad at least the step of producing a trench, in particular a V-groove, wherein the trench is preferably extends in one direction along the surface of the support. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei der Schritt des Strukturierens der Auflage den Schritt des Herstellens einer mechanischen Passung (31) umfaßt.The method of any of claims 13 to 15, wherein the step of patterning the overlay includes the step of creating a mechanical fit ( 31 ). Verfahren nach Anspruch 16, wobei die mechanische Passung (31) für die Aufnahme eines optischen Elements, insbesondere eines Wellenleiters und/oder einer optischen Linse (33) und/oder eines Prismas geeignet ist.The method of claim 16, wherein the mechanical fit ( 31 ) for receiving an optical element, in particular a waveguide and / or an optical lens ( 33 ) and / or a prism is suitable. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, wobei der Schritt des Strukturierens der Auflage (19) den Schritt des Herstellens einer Auflage umfaßt, welche optische Komponenten aufweist.A method according to any one of claims 13 to 17, wherein the step of structuring the overlay ( 19 ) comprises the step of producing a support comprising optical components. Verfahren nach Anspruch 18, wobei der Schritt des Herstellens einer Auflage (19), welche optische Komponenten aufweist, den Schritt des Herstellens von optischen Linsen und/oder Gittern umfaßt.The method of claim 18, wherein the step of producing a pad ( 19 ) comprising optical components, comprises the step of producing optical lenses and / or gratings. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 19, wobei der Schritt des Strukturierens der Auflage den Schritt des Herstellens eines Abstandhalters, insbesondere für zumindest ein optisches Element und/oder zumindest eine weitere Auflage umfaßt.A method according to any one of claims 13 to 19, wherein the step structuring the pad the step of creating a Spacer, especially for at least one optical element and / or at least one further Pad includes. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 20, wobei der Schritt des Herstellens einer strukturierten Auflage den Schritt des Herstellens einer Aufnahme, insbesondere für Fluide und/oder optische Elemente und/oder piezoelektrische Elemente und/oder mikromechanische Elemente und/oder elektronische Bauelemente umfaßt.A method according to any one of claims 13 to 20, wherein the step producing a structured overlay the step of manufacturing a recording, in particular for Fluids and / or optical elements and / or piezoelectric elements and / or micromechanical elements and / or electronic components includes. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, gekennzeichnet durch den Schritt des Einfügens zumindest eines lichtleitenden und/oder fluidleitenden und/oder wärmeleitenden Kanals in das Substrat.Method according to one of claims 1 to 21, characterized through the step of pasting at least one light-conducting and / or fluid-conducting and / or thermally conductive Channel in the substrate. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22, gekennzeichnet durch den Schritt des Aufbringens einer Lötperle (23) auf den zumindest einen leitenden Kanal (8).Method according to one of claims 1 to 22, characterized by the step of applying a solder bump ( 23 ) on the at least one conductive channel ( 8th ). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 23, gekennzeichnet durch den Schritt des Befestigens zumindest eines weiteren Substrats an dem Substrat (6), welches insbesondere integrierte Halbleiter-Schaltungsanordnungen und/oder MEMS-Elemente umfaßt.Method according to one of claims 1 to 23, characterized by the step of attaching at least one further substrate to the substrate ( 6 ), which in particular comprises integrated semiconductor circuit arrangements and / or MEMS elements. Mikro-elektromechanisches Bauelement (27), welches ein Substrat (6) mit einer ersten Seite (2) und einer der ersten Seite (2) im Wesentlichen gegenüberliegenden zweiten Seite (4), aufweist, wobei zumindest die erste Seite wenigstens ein mikro-elektromechanisches Element (5) umfaßt und zumindest einen elektrisch leitenden Kanal (8) aufweist, welcher die erste (2) und die zweite Seite (4) verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat ausgedünnt ist und der zumindest eine elektrisch leitende Kanal (8) von der zweiten Seite (4) des Substrats (6) eingefügt ist.Microelectromechanical component ( 27 ), which is a substrate ( 6 ) with a first page ( 2 ) and one of the first page ( 2 ) substantially opposite second side ( 4 ), wherein at least the first side comprises at least one microelectromechanical element ( 5 ) and at least one electrically conductive channel ( 8th ), which is the first ( 2 ) and the second page ( 4 ), characterized in that the substrate is thinned and the at least one electrically conductive channel ( 8th ) from the second page ( 4 ) of the substrate ( 6 ) is inserted. Bauelement nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß eine Auflage (19) zumindest ein optisches Element, insbesondere ein Prisma und/oder ein Gitter und/oder eine Linse (5) und/oder einen optischen Filter aufweist.Component according to Claim 25, characterized in that a support ( 19 ) at least one optical element, in particular a prism and / or a grating and / or a lens ( 5 ) and / or has an optical filter. Bauelement nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflage (19) zumindest eine Kavität (21) und/oder eine Durchgangsöffnung (29) aufweist.Component according to Claim 25 or 26, characterized in that the support ( 19 ) at least one cavity ( 21 ) and / or a passage opening ( 29 ) having. Bauelement nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflage (19) zumindest eine Passung (31) aufweist.Component according to Claim 26 or 27, characterized in that the support ( 19 ) at least one fit ( 31 ) having. Bauelement nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Passung (31) zur Aufnahme eines optischen Elements, insbesondere einer Linse (5) und/oder eines Wellenleiters und/oder eines Gitters und/oder eines Prismas geeignet ist.Component according to Claim 28, characterized in that the fit ( 31 ) for receiving an optical element, in particular a lens ( 5 ) and / or a waveguide and / or a grating and / or a prism is suitable. Bauelement nach einem der Ansprüche 25 bis 29, wobei die Auflage eine Aufnahme aufweist.Component according to one of claims 25 to 29, wherein the support has a recording. Bauelement nach Anspruch 30, wobei die Aufnahme für eine Schaltungsanordnung und/oder eine piezoelektrische Komponente und/oder ein aktives oder passives elektronisches Element angepaßt ist.Component according to claim 30, wherein the receptacle for one Circuit arrangement and / or a piezoelectric component and / or an active or passive electronic element is adapted. Bauelement nach einem der Ansprüche 25 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflage (19) mit dem Substrat (6) verklebt ist, insbesondere mit einem Epoxidharz verklebt ist.Component according to one of Claims 25 to 31, characterized in that the support ( 19 ) with the substrate ( 6 ) is glued, in particular glued to an epoxy resin. Bauelement nach einem der Ansprüche 25 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflage (19) mehrere Schichten (191, 192, 193, 194) aufweist.Component according to one of Claims 25 to 32, characterized in that the support ( 19 ) multiple layers ( 191 . 192 . 193 . 194 ) having. Bauelement nach einem der Ansprüche 25 bis 33, welches zumindest ein weiteres Substrat (35) umfaßt, wobei das Substrat (6) und das zumindest eine weitere Substrat (35) übereinander angeordnet sind.Component according to one of Claims 25 to 33, which comprises at least one further substrate ( 35 ), wherein the substrate ( 6 ) and the at least one further substrate ( 35 ) are arranged one above the other. Bauelement nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß das zumindest eine weitere Substrat (35) zumindest einen Anschlußkontakt (3) aufweist, wobei ein elektrischer Kontakt zwischen dem leitenden Kanal (8) und dem Anschlußkontakt (3) besteht.Component according to Claim 34, characterized in that the at least one further substrate ( 35 ) at least one terminal contact ( 3 ), wherein an electrical contact between the conductive channel ( 8th ) and the connection contact ( 3 ) consists. Mikro-elektromechanisches Bauelement (27), hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 24.Microelectromechanical component ( 27 ) prepared according to any one of claims 1 to 24.
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