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    Ein Verfahren zum Bilden von Vorrichtungsgehäusen umfaßt ein Bilden einer Umrandung, die eine Reaktivfolie und ein Verbindungsmaterial aufweist, die zwischen einem ersten Wafer und einem zweiten Wafer angeordnet sind, ein Pressen des ersten und des zweiten Wafers gegen die Reaktivfolie und das Verbindungsmaterial, ein Auslösen der Reaktivfolie, wobei die Reaktivfolie das Verbindungsmaterial erwärmt, um eine Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Wafer zu erzeugen, und Vereinzeln des ersten und des zweiten Wafers in die Vorrichtungsgehäuse.A method of forming device housings includes forming a bezel comprising a reactive foil and a bonding material disposed between a first wafer and a second wafer, pressing the first and second wafers against the reactive foil and the bonding material, triggering the A reactive film, wherein the reactive film heats the bonding material to create a bond between the first and second wafers, and singulating the first and second wafers into the device housings.
    公开号:DE102004004539A1
    申请号:DE200410004539
    申请日:2004-01-29
    公开日:2005-01-05
    发明作者:Tanya Jegeris Edina Snyder；Robert Edward Palo Alto Wilson；Robert H. Palo Alto Yi
    申请人:Agilent Technologies Inc；
    IPC主号:B81C1-00
    专利说明:
    [0001] DieseErfindung bezieht sich auf die Verwendung von Reaktivfolien zumWaferverbinden bzw. -bonden und zum Bilden von Vorrichtungsgehäusen.TheseThe invention relates to the use of reactive films forWafer bonding and forming device housings.
    [0002] Waferverbindungs-Technikenwerden bei der Herstellung von ICs (integrierten Schaltungen) und MEMSs(mikro-elektromechanischen Systemen) verwendet. Durch ein Erzieleneiner Häusungsfunktion aufder Waferebene ist es möglich,Kosteneinsparungen übereine massiv parallele Anordnung zu realisieren. Während einMEMS-Häusenbisher bei der Bauelement- bzw.Vorrichtungsherstellungsstufe des Mikrobearbeitungsprozesses enthaltenwar, besteht ein Bedarf nach einem einheitlicheren Häusungsprozeß, um höhere Erträge zu erzeugenund Kosten zu senken. Eine hermetische Abdichtung und eine Niedertemperaturabdichtungsind zwei Schlüsselelemente,die großeHerausforderungen an das Ziel einer Prozeßeinheitlichkeit stellen.Wafer bonding techniquesare used in the manufacture of ICs (integrated circuits) and MEMSs(micro-electro-mechanical systems) used. By achievinga housing functionAt the wafer level, it is possibleCost savings overto realize a massively parallel arrangement. While aMEMS housingsSo far in the device orDevice manufacturing stage of the micromachining process includedThere is a need for a more unified housing process to generate higher yieldsand reduce costs. A hermetic seal and a low temperature sealare two key elements,the sizeSet challenges to the goal of process unity.
    [0003] MEMS-Vorrichtungenbzw. -Bauelemente und ICs sind im allgemeinen zerbrechliche Vorrichtungen,die empfindlich gegenüberhohen Temperaturen und hohen Spannungen sind, die für herkömmlicheWaferverbindungs-Techniken benötigtwerden. HerkömmlicheWaferverbindungs-Techniken umfassen ein Anodenverbinden, ein Zwischenschichtverbindenund ein Direktverbinden. Anodenverbinden findet üblicherweise bei 300 bis 450°C statt underfordert das Anlegen hoher Spannungen. Direktverbinden findet üblicherweisebei 1.000°Cstatt und erfordert eine extrem gute Oberflächenflachheit und -sauberkeit.Zwischenschichtverbindungen werden üblicherweise mit Hartlötmittelnoder Lötmitteln,wie z. B. AuSi (Gold-Silizium),AuGe (Gold-Germanium) und AuSn (Gold-Zinn), gebildet. All dieseHartlötmittel undLötmittelweisen Schmelztemperaturen auf, die temperaturempfindliche Materialienund Vorrichtungen verschlechtern können.MEMS devicesor components and ICs are generally fragile devices,the most sensitiveHigh temperatures and high voltages are commonWafer connection techniques neededbecome. conventionalWafer bonding techniques include anode bonding, interlayer bondingand a direct connection. Anode bonding usually takes place at 300 to 450 ° C andrequires the application of high voltages. Direct connection usually takes placeat 1,000 ° Cinstead and requires extremely good surface flatness and cleanliness.Intercoat compounds are usually brazedor solders,such as B. AuSi (gold-silicon),AuGe (gold-germanium) and AuSn (gold-tin), formed. All theseBraze andsolderhave melting temperatures that are temperature-sensitive materialsand worsen devices.
    [0004] Sowird ein Verfahren benötigt,das Wafer verbindet, ohne MEMS-Vorrichtungen und ICs hohen Temperaturenund hohen Spannungen auszusetzen.Sois a process neededthe wafer connects without MEMS devices and high temperature ICsand high voltages.
    [0005] Esist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahrenoder ein verbessertes Gehäusezu schaffen.ItThe object of the present invention is an improved methodor an improved caseto accomplish.
    [0006] DieseAufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 24 oder einGehäusegemäß Anspruch20 gelöst.TheseThe object is achieved by a method according to claim 1 or 24 or acasingaccording to claim20 solved.
    [0007] Beieinem Ausführungsbeispielder Erfindung umfaßtein Verfahren zum Bilden von Vorrichtungs- bzw. Bauelementgehäusen einBilden einer Umrandung bzw. eines Umfangs, die/der eine Reaktivfolieund ein Verbindungsmaterial aufweist, die zwischen einem erstenWafer und einem zweiten Wafer angeordnet sind, ein Pressen des erstenund des zweiten Wafers gegen die Reaktivfolie und das Verbindungsmaterial,ein Auslösenbzw. Initiieren der Reaktivfolie, wodurch die Reaktivfolie das Verbindungsmaterialerwärmt;um eine Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Wafer zuerzeugen, und ein Vereinzeln des ersten und des zweiten Wafers indie Vorrichtungsgehäuse.atan embodimentof the inventiona method of forming device packagesForming a border or a circumference, the / a reactive filmand a connecting material between a firstWafer and a second wafer are arranged, a pressing of the firstand the second wafer against the reactive film and the bonding material,a triggeror initiating the reactive film, whereby the reactive film is the bonding materialheated;to connect between the first and second wafersand singulating the first and second wafers inthe device housing.
    [0008] BevorzugteAusführungsbeispieleder vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend aufdie beigefügtenZeichnungen nähererläutert.Es zeigen:preferredembodimentsThe present invention will be described below with reference to FIGthe attachedDrawings closerexplained.Show it:
    [0009] 1, Querschnitte von Waferstrukturen zumBilden von 2 und 3 Vorrichtungsgehäusen in verschiedenen Ausführungsbeispielender Erfindung; 1 FIG. 12 shows cross-sections of wafer structures for forming 2 and 3 device housings in various embodiments of the invention; FIG.
    [0010] 1A eine Draufsicht des Musters,das durch die Reaktivfolie und das Verbindungsmaterial um Vorrichtungenauf einem Wafer bei einem Ausführungsbeispielder Erfindung gebildet wird 1A a plan view of the pattern formed by the reactive film and the bonding material around devices on a wafer in an embodiment of the invention
    [0011] 4A, 4B, 4C und 4D die resultierenden Querschnitteeiner Waferstruk tur, die durch ein Verfahren bei einem Ausfüh rungsbeispielder Erfindung gebildet wird; 4A . 4B . 4C and 4D the resulting cross sections of a wafer structure, which is formed by a method in an embodiment of the invention Ausfüh;
    [0012] 5A und 5B die resultierenden Querschnitte einerWaferstruk tur, die durch ein Verfahren bei einem weiteren Ausführungsbeispielder Erfindung gebildet wird; 5A and 5B the resulting cross sections of a wafer structure, which is formed by a method in another embodiment of the invention;
    [0013] 6 den resultierenden Querschnitteiner Waferstruktur, die durch ein Verfahren bei einem weiterenAusführungsbeispielder Erfindung gebildet wird; 6 the resulting cross-section of a wafer structure formed by a method in another embodiment of the invention;
    [0014] 7A und 7B die resultierenden Querschnitte einerWaferstruktur, die durch ein Verfahren bei einem weiteren Ausführungsbeispielder Erfindung gebildet wird; 7A and 7B the resulting cross sections of a wafer structure formed by a method in another embodiment of the invention;
    [0015] 8 den resultierenden Querschnitteiner Waferstruktur, die durch ein Verfahren bei einem weiterenAusführungsbeispielder Erfindung gebildet wird; und 8th the resulting cross-section of a wafer structure formed by a method in another embodiment of the invention; and
    [0016] 9A und 9B alternative Schichtgeometrien für die Reaktivfolie und das Verbindungsmaterial bei Ausführungsbeispielen der Erfindung. 9A and 9B alternative layer geometries for the reactive film and the bonding material in embodiments of the invention.
    [0017] Gemäß einemAspekt der Erfindung werden Vorrichtungsgehäuse mit Reaktivfolien auf sowohl derChip- als auch der Waferebene gebildet. Bei einem Ausführungsbeispielder Erfindung werden eine Reaktivfolie und ein Verbindungsmaterialstrukturiert, um eine oder mehrere Umrandungen um Vorrichtungenauf einem ersten Wafer zu bilden. Ein zweiter Wafer ist mit demersten Wafer ausgerichtet und die Reaktivfolie wird ausgelöst, um eineexotherme Reaktion zu starten, die Wärme abgibt. Die Wärme aus derReaktivfolie befindet sich entfernt von den Vorrichtungen. Die Wärme schmilztdas Verbindungsmaterial, um eine Verbindung zwischen dem erstenund dem zweiten Wafer zu bilden. Die verbundene Waferstruktur wirdvereinzelt, um einzelne Gehäuse,die die Vorrichtungen enthalten, zu bilden.In accordance with one aspect of the invention, device housings with reactive films on both the chip and the wafer level formed. In one embodiment of the invention, a reactive film and a bonding material are patterned to form one or more borders around devices on a first wafer. A second wafer is aligned with the first wafer and the reactive film is triggered to initiate an exothermic reaction that releases heat. The heat from the reactive film is removed from the devices. The heat melts the bonding material to form a bond between the first and second wafers. The bonded wafer structure is singulated to form individual packages containing the devices.
    [0018] 1 stellt einen Querschnitteiner Struktur 10 dar, die eines oder mehrere Vorrichtungsgehäuse beieinem Ausführungsbeispielder Erfindung bildet. Die Struktur 10 umfaßt einenBasiswafer 12 und einen Abdeckwafer 14. Abhängig vonder Anwendung könneneiner oder beide Wafer 12 und 14 Volumen- oderOberflächenmerkmalemit Mikrobearbeitung aufweisen. Mikrobearbeitete Merkmale umfassen Elektronikvorrichtungen,elektromechanische Sensoren, Mikro-Betätigungsglieder, optische Komponentenund mechanische Ausrichtungsmarkierungen. 1 represents a cross section of a structure 10 which forms one or more device housings in one embodiment of the invention. The structure 10 includes a base wafer 12 and a cover wafer 14 , Depending on the application, one or both wafers 12 and 14 Have volume or surface features with micromachining. Micromachined features include electronic devices, electromechanical sensors, microactuators, optical components, and mechanical alignment marks.
    [0019] EineReaktivfolie 16 ist auf dem Wafer 12 gebildet.Die Reaktivfolie 16 umfaßt abwechselnde Schichten reaktiverMaterialien (z. B. Aluminium und Nickel), die, wenn sie ausgelöst wird,eine exotherme Reaktion ergeben. Die Reaktivfolie 16 kannauf dem Wafer 12 durch Magnetronzerstäubung gebildet und durch Verfahrenstrukturiert werden, die späterin der vorliegenden Offenbarung beschrieben sind. Für weitereDetails überReaktivfolien wird auf (1) die internationale Anmeldung Nr. PCT/US01/14052,die internationale VeröffentlichungNr. WO 01/83205, veröffentlichtam 8. November 2001, (2) die internationale Anmeldung Nr. PCT/US01/14053,die internationale VeröffentlichungNr. WO 01/83182, (3) die U.S.-Patentanmeldung mit der Seriennummer09/846,422, die U.S.-Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer US 2001/0038029,veröffentlichtam 8. November 2001, (4) die U.S.-Patentanmeldung mit der Seriennummer09/846,447, die U.S.-Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer US 2001/0046597,veröffentlichtam 29. November 2001, verwiesen.A reactive film 16 is on the wafer 12 educated. The reactive film 16 includes alternating layers of reactive materials (eg, aluminum and nickel) which, when triggered, give an exothermic reaction. The reactive film 16 can on the wafer 12 formed by magnetron sputtering and patterned by methods described later in the present disclosure. For further details on reactive films, see (1) International Application No. PCT / US01 / 14052, International Publication No. WO 01/83205, published November 8, 2001, (2) International Application No. PCT / US01 / No. 14053, International Publication No. WO 01/83182, (3) U.S. Patent Application Serial No. 09 / 846,422, U.S. Patent Application Publication No. US 2001/0038029 published on Nov. 8, 2001, (4) US Patent Application Serial No. 09 / 846,447, U.S. Patent Application Publication No. 2001/0046597, published Nov. 29, 2001.
    [0020] EinVerbindungsmaterial 18 wird als nächstes auf der Reaktivfolie 16 gebildet.Das Verbindungsmaterial 18 kann ein Lötmittel, ein Kaltlötmittel oderjedes weitere Verbindungsmittel sein, das Wärme benötigt, um das Verbindungsma terialin seinen letztendlichen Zustand umzuwandeln. Das Verbindungsmaterial 18 kannauf der Reaktivfolie 16 durch Verdampfen oder Zerstäuben gebildetsein. Die Reaktivfolie 16 und das Verbindungsmaterial 18 werden dannstrukturiert, um einen Teil einer oder mehrerer Umrandungen 17 (1A) um Vorrichtungsflächen 19 (1A) auf dem Wafer 12 zubilden. Die Wafer 12 und 14 werden dann auf dieerforderliche Genauigkeit ausgerichtet. Eine nominelle Kraft wirdausgeübt,um die Wafer 12 und 14 gegen die reaktive Folie 16 unddas Verbindungsmaterial 18 zu pressen. Dies verhinderteine Bewegung der Wafer 12 und 14, wenn die Reaktivfolie 16 ausgelöst wird.Die Reaktivfolie 16 wird ausgelöst, um eine lokalisierte Wärmequellefür dasVerbindungsmaterial 18 zu schaffen. Als ein Ergebnis verbindetdas Verbindungsmaterial 18 die Wafer 12 und 14.Nach der exothermen Reaktion hinterläßt die Reaktivfolie 16 eineintermetallische Mischung, die aus den Materialien von der Reaktivfolie(z. B. Aluminium und Nickel) und dem Verbindungsmaterial besteht.A connecting material 18 will next on the reactive film 16 educated. The connecting material 18 may be a solder, a cold solder or any other connection means that requires heat to convert the Verbindungsma material in its final state. The connecting material 18 can on the reactive film 16 be formed by evaporation or sputtering. The reactive film 16 and the connecting material 18 are then structured to be part of one or more borders 17 ( 1A ) around device surfaces 19 ( 1A ) on the wafer 12 to build. The wafers 12 and 14 are then aligned to the required accuracy. A nominal force is applied to the wafers 12 and 14 against the reactive film 16 and the connecting material 18 to squeeze. This prevents movement of the wafers 12 and 14 if the reactive film 16 is triggered. The reactive film 16 is triggered to provide a localized heat source for the connecting material 18 to accomplish. As a result, the connecting material bonds 18 the wafers 12 and 14 , After the exothermic reaction leaves the reactive film 16 an intermetallic mixture consisting of the materials of the reactive film (eg aluminum and nickel) and the bonding material.
    [0021] Alternativkann das Verbindungsmaterial 18 (z. B. Lötmittel)durch Plattieren oder Siebdrucken anstelle von Verdampfung oderZerstäuben,auf die Reaktivfolie 16 aufgebracht werden, nachdem die Reaktivfolie 16 strukturiertwurde. Ein Photoresist, wie z. B. eine Plattierungs- oder Siebdruckmaske, wirdzuerst auf Bereichen aufgebracht, die kein Lötmittel benötigen, und dann wird die gesamteVorrichtung oder der gesamte Wafer mit dem Verbindungsmaterial 18 plattiertoder siebgedruckt, um die erwünschtenVerbindungslinien zu bilden. Die Photoresistmaske wird dann abgetragen.Plattieren oder Siebdrucken bietet einen Kostenvorteil gegenüber Verdampfungoder Zerstäubungdes Verbindungsmaterials.Alternatively, the connecting material 18 (eg, solder) by plating or screen printing instead of evaporation or sputtering on the reactive film 16 be applied after the reactive film 16 was structured. A photoresist, such as. A plating or screen printing mask, is first applied to areas that do not require solder, and then the entire device or the entire wafer with the bonding material 18 clad or screen printed to form the desired bond lines. The photoresist mask is then removed. Plating or screen printing offers a cost advantage over evaporation or atomization of the bonding material.
    [0022] DieVerbindungswafer 12 und 14 bilden ein Teilgehäuse für eine elektronischeVorrichtung, wie z. B. einen IC-Laser, eine MEMS-Vorrichtung, wiez. B. einen elektromechanischen Sensor, oder eine optoelektronischeVorrichtung, wie z. B.The connection wafers 12 and 14 form a sub-housing for an electronic device, such. As an IC laser, a MEMS device such. As an electromechanical sensor, or an opto-electronic device such. B.
    [0023] einenHalbleiterlaser (z. B. Fabry-Perot-Vertikalhohlraum-Oberflächenemissionslasermit verteilter Rückkopplung),lichtemittierende Dioden und Photodetektoren (z. B. Positiv-Intrinsisch-Negativ-Photodetektorenund Überwachungsdioden). Nachdem Reaktivfolienverbinden wird eine Vorrichtung 20 aufdem Basiswafer 12 plaziert, ausgerichtet und mit demselbendurch ein Loch 22 in dem Abdeckungswafer 14 verbunden.Obwohl dies in 1 nichtgezeigt sind, wissen Fachleute auf diesem Gebiet, daß es mehrereVorrichtungen 20 in der Struktur 10 gibt. DieStruktur 10 wird vereinzelt, um einzelne Vorrichtungsgehäuse zu bilden.a semiconductor laser (e.g., distributed feedback Fabry-Perot vertical cavity surface emitting lasers), light emitting diodes, and photodetectors (e.g., positive intrinsic negative photodetectors and monitor diodes). After Reaktivfolienverbinden is a device 20 on the base wafer 12 placed, aligned and with the same through a hole 22 in the cover wafer 14 connected. Although this in 1 not shown, those skilled in the art know that there are several devices 20 in the structure 10 gives. The structure 10 is singulated to form single device housings.
    [0024] 2 stellt einen Querschnitteiner Struktur 50 dar, die bei einem weiteren Ausführungsbeispiel derErfindung eines oder mehrere Vorrichtungsgehäuse bildet. Die Struktur 50 umfaßt einenBasiswafer 12 und einen Abdeckwafer 52. Bei diesemAusführungsbeispielweist der Basiswafer 12 eine Vorrichtung 20 auf,die auf demselben aufgebaut oder plaziert, ausgerichtet und vordem Reaktivfolienverbinden verbunden wurde. Ferner weist der Abdeckwafer 52 einenHohlraum 54 zur Unterbringung der Vorrichtung 20 auf.Abhängigvon der Anwendung könnendie Wafer 12 und 14 außerdem andere Volumen- oderOberflächenmerkmalemit Mikrobearbeitung aufweisen. 2 represents a cross section of a structure 50 which forms one or more device housings in another embodiment of the invention. The structure 50 includes a base wafer 12 and a cover wafer 52 , In this embodiment, the base wafer 12 a device 20 on that built on the same or placed, aligned and connected before Reaktivfolienverbinden. Furthermore, the cover wafer 52 a cavity 54 for housing the device 20 on. Depending on the application, the wafers can 12 and 14 also have other volume or surface features with micromachining.
    [0025] Wieoben ähnlichbeschrieben wurde, werden die Wafer 12 und 52 unterVerwendung von Reaktivfolie 16 und Verbindungsmaterial 18 verbunden. EinVerbinden der Wafer 12 und 52 kann ein vollständiges hermetischesGehäusefür elektronischeund MEMS-Vorrichtungen bilden. Wie für Fachleute auf diesem Gebietersichtlich ist, kann die Struktur 50 mehrere Vorrichtungen 20 umfassenund kann vereinzelt werden, um einzelne Vorrichtungsgehäuse zu bilden.As similarly described above, the wafers become 12 and 52 using reactive film 16 and connecting material 18 connected. A joining of the wafers 12 and 52 can form a complete hermetic housing for electronic and MEMS devices. As will be apparent to those skilled in the art, the structure 50 several devices 20 and can be singulated to form individual device housings.
    [0026] 3 stellt einen Querschnitteiner Struktur 80 dar, die bei einem weiteren Ausführungsbeispiel derErfindung eines oder mehrere Vorrichtungsgehäuse bildet. Die Struktur 80 umfaßt einenBasiswafer 12, einen Zwischenringwafer 82 und einenAbdeckwafer 84. Abhängigvon der Anwendung können dieWafer 12, 82 und 84 Volumen- oder Oberflächenmerkmalemit Mikrobearbeitung aufweisen. 3 represents a cross section of a structure 80 which forms one or more device housings in another embodiment of the invention. The structure 80 includes a base wafer 12 , an intermediate ring wafer 82 and a cover wafer 84 , Depending on the application, the wafers can 12 . 82 and 84 Have volume or surface features with micromachining.
    [0027] DieWafer 12 und 82 werden unter Verwendung von Reaktivfolie 16 undVerbindungsmaterial 18 verbunden. Die Reaktivfolie 16 unddas Verbindungsmaterial 18 werden auf dem Wafer 12 gebildet unddann strukturiert, um Umrandungen 17 ( 1A) auf dem Wafer 12 zu bilden.Die Wafer 12 und 82 werden dann auf die erforderlicheGenauigkeit ausgerichtet. Eine nominelle Kraft wird ausgeübt, um die Wafer 12 und 82 gegendie Reaktivfolie 16 und das Verbindungsmaterial 18 zupressen. Dies verhindert eine Bewegung der Wafer 12 und 82,wenn die Reaktivfolie 16 ausgelöst wird. Die Reaktivfolie 16 wird dannausgelöstund als ein Ergebnis erzeugt das Verbindungsmaterial 18 eineVerbindung zwischen den Wafern 12 und 82.The wafers 12 and 82 be using reactive film 16 and connecting material 18 connected. The reactive film 16 and the connecting material 18 be on the wafer 12 formed and then structured around borders 17 ( 1A ) on the wafer 12 to build. The wafers 12 and 82 are then aligned to the required accuracy. A nominal force is applied to the wafers 12 and 82 against the reactive film 16 and the connecting material 18 to squeeze. This prevents movement of the wafers 12 and 82 if the reactive film 16 is triggered. The reactive film 16 is then triggered and, as a result, the connection material is created 18 a connection between the wafers 12 and 82 ,
    [0028] EineVorrichtung 20 wird als nächstes auf dem Basiswafer 12 plaziert,ausgerichtet und mit demselben durch ein Loch 86 in demRingwafer 82 verbunden. Die Wafer 82 und 84 werdendann unter Verwendung einer Reaktivfolie 16A und einesVerbindungsmaterials 18A verbunden. Die Reaktivfolie 16A unddas Verbindungsmaterial 18A werden auf dem Abdeckwafer 84 gebildetund dann strukturiert, um Umrandungen auf dem Abdeckwafer 84 zubilden. Diese Umrandungen auf dem Abdeckwafer 84 entsprechenUmrandungen 17 (1A)auf dem Wafer 12 und sind gegenüber von denselben angeordnet.Die Wafer 82 und 84 werden dann auf die erforderlicheGenauigkeit ausgerichtet. Eine nominelle Kraft wird ausgeübt, um dieWafer 82 und 84 gegen die Reaktivfolie 16A unddas Verbindungsmaterial 18A zu pressen. Dies verhinderteine Bewegung der Wafer 82 und 84, wenn die Reaktivfolie 16A ausgelöst wird.Die Reaktivfolie 16A wird dann ausgelöst und als ein Ergebnis erzeugtdas Verbindungsmaterial 18A eine Verbindung zwischen denWafern 82 und 84.A device 20 is next on the base wafer 12 placed, aligned and with the same through a hole 86 in the ring wafer 82 connected. The wafers 82 and 84 are then using a reactive film 16A and a connecting material 18A connected. The reactive film 16A and the connecting material 18A be on the cover wafer 84 formed and then patterned around borders on the Abdeckwafer 84 to build. These borders on the cover wafer 84 correspond to borders 17 ( 1A ) on the wafer 12 and are arranged opposite to them. The wafers 82 and 84 are then aligned to the required accuracy. A nominal force is applied to the wafers 82 and 84 against the reactive film 16A and the connecting material 18A to squeeze. This prevents movement of the wafers 82 and 84 if the reactive film 16A is triggered. The reactive film 16A is then triggered and, as a result, the connection material is created 18A a connection between the wafers 82 and 84 ,
    [0029] DieVerbindungswafer 12, 82 und 84 können einvollständigeshermetisches Gehäusefür Elektronik-und MEMS-Vorrichtungen bilden. Wie für Fachleute auf diesem Gebietersichtlich ist, kann die Struktur 80 mehrere Vorrichtungen 20 umfassenund kann vereinzelt werden, um einzelne Vorrichtungsgehäuse zu bilden.The connection wafers 12 . 82 and 84 can form a complete hermetic package for electronics and MEMS devices. As will be apparent to those skilled in the art, the structure 80 several devices 20 and can be singulated to form individual device housings.
    [0030] Gemäß einemweiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt,um die Reaktivfolie zu strukturieren. Ein Strukturieren der Reaktivfolieist schwierig, da diese relativ dick (z. B. 20 bis 100 Mikrometer)verglichen mit herkömmlichenMetallschichten (z. B. 1 Mikrometer) in der Halbleiterverarbeitungist. Bei einem Ausführungsbeispielder Erfindung bilden zwei Schichten eines Photoresists eine Abhebemaske,die zur Strukturierung der Reaktivfolie verwendet wird. Bei einemweiteren Ausführungsbeispielder Erfindung wird eine mechanische Abhebemaske zur Strukturierungder Reaktivfolie verwendet. Bei noch einem weiteren Ausführungsbeispielder Erfindung wird ein Lithographieätzen zur Strukturierung derReaktivfolie verwendet.According to oneAnother aspect of the invention provides a methodto structure the reactive film. A structuring of the reactive filmis difficult as they are relatively thick (eg 20 to 100 microns)compared to conventionalMetal layers (eg 1 micron) in semiconductor processingis. In one embodimentinvention, two layers of a photoresist form a lift-off mask,which is used for structuring the reactive film. At aanother embodimentThe invention is a mechanical lifting mask for structuringthe reactive film used. In yet another embodimentThe invention relates to a lithography etching for structuring theReactive film used.
    [0031] Die 4A bis 4D stellen ein Verfahren zur Strukturierungeiner Reaktivfolie bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindungdar. Bezug nehmend auf 4A isteine erste Photoresistschicht 112 auf einem Wafer 114 gebildet.Eine zweite Photoresistschicht 116 wird dann auf dem Photoresist 112 gebildet.Das Material des Photoresists 116 ist ausgewählt, umsich mit einer langsameren Rate als das Photoresist 112 zuentwickeln. Regionen 122 des Photoresists 112 undRegionen 124 des Photoresists 116 werden mit Licht 118 durcheine Maske oder eine Zwischenmaske 120 belichtet bzw. demselbenausgesetzt. Die Photoresiste 112 und 116 werdendann entwickelt, um Fenster 126 durch die Photoresiste 116 und 112 zubilden, wie in 4B gezeigtist. Als ein Ergebnis der unterschiedlichen Entwicklungsrate bildetdas Photoresist 116 Überhänge 127 über dem Photoresist 112.The 4A to 4D illustrate a method of patterning a reactive film in one embodiment of the invention. Referring to FIG 4A is a first photoresist layer 112 on a wafer 114 educated. A second photoresist layer 116 will then be on the photoresist 112 educated. The material of the photoresist 116 is selected to be at a slower rate than the photoresist 112 to develop. regions 122 of the photoresist 112 and regions 124 of the photoresist 116 be with light 118 through a mask or an intermediate mask 120 exposed or exposed to the same. The photoresist 112 and 116 are then developed to windows 126 through the photoresist 116 and 112 to form, as in 4B is shown. As a result of the different rate of development, the photoresist forms 116 overhangs 127 over the photoresist 112 ,
    [0032] Bezugnehmend auf 4C ist eineReaktivfolie 128 auf dem Photoresist 116 und durchFenster 126 auf den Wafer 114 aufgebracht. DieReaktivfolie 128 kann durch Zerstäuben aufgebracht sein. Verbindungsmaterial 130 wirdals nächstesauf die Reaktivfolie 128 aufgebracht. Das Verbindungsmaterial 130 kanndurch Verdampfung oder Zerstäubenaufgebracht werden. Überhänge 127 (4B) verhindern, daß sich einedurchgehende Schicht aus Reaktivfolie 128 und Verbindungsmaterial 130 über demWafer 114 bildet.Referring to 4C is a reactive film 128 on the photoresist 116 and through windows 126 on the wafer 114 applied. The reactive film 128 can be applied by sputtering. connecting material 130 will next on the reactive film 128 applied. The connecting material 130 can be applied by evaporation or sputtering. overhangs 127 ( 4B ) prevent a continuous layer of reactive film 128 and connecting material 130 over the wafer 114 forms.
    [0033] Bezugnehmend auf 4D werdendie Photoresiste 116 und 112 abgezogen und dieReaktivfolie 128 und das Verbindungsmaterial 130 auf denselbenwerden abgehoben. Die verbleibende Reaktivfolie 128 unddas verbleibende Verbindungsmaterial 130 auf dem Wafer 114 bildendie erwünschte Verbindungsstruktur(z. B. Umrandungen 17 in 1A)zwischen dem Wafer 114 und einem weiteren Wafer (z . B. einem Ring- odereinem Abdeckwafer).Referring to 4D become the photoresists 116 and 112 subtracted and the reactive film 128 and the connecting material 130 on it are lifted off. The remaining reactive film 128 and the remaining bonding material 130 on the wafer 114 form the desired connection structure (eg borders 17 in 1A ) between the wafer 114 and another wafer (e.g., a ring or cover wafer).
    [0034] Beieinem weiteren Ausführungsbeispiel kanndie obere Photoresistschicht, anstatt zwei Photoresistschichtenmit unterschiedlichen Entwicklungsraten zu verwenden, mit Chlorbenzolbehandelt werden, um ihre Entwicklungsrate zu reduzieren, um dasUnterschnittprofil zu erlangen. Alternativ kann bei einer einzelnendicken Photoresistschicht deren obere Oberfläche mit Chlorbenzol behandeltwerden, um das Unterschnittprofil zu erzielen.ata further embodiment maythe upper photoresist layer instead of two photoresist layersto use with different development rates, with chlorobenzenebe treated to reduce their developmental rate to thatTo obtain undercut profile. Alternatively, with a singlethick photoresist layer whose upper surface treated with chlorobenzeneto achieve the undercut profile.
    [0035] Beinoch einem weiteren Ausführungsbeispielwird Verbindungsmaterial 130 auf die Reaktivfolie 128 plattiertoder siebgedruckt, nachdem die Reaktivfolie 128 alleinmit den in den 4A bis 4D gezeigten Schritten aufgebrachtund strukturiert worden ist.In still another embodiment, connecting material becomes 130 on the reactive film 128 clad or screen printed after the reactive film 128 alone with those in the 4A to 4D has been applied and structured steps shown.
    [0036] Die 5A und 5B zeigen ein weiteres Verfahren zurStrukturierung einer Reaktivfolie bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.Bezug nehmend auf 5A isteine Photoresistschicht 112 auf dem Wafer 114 gebildet.Das Photoresist 112 wird durch ein Belichten von Regionen 122 mitLicht 118 durch eine Maske oder eine Zwischenmaske 164 strukturiert.The 5A and 5B show another method for patterning a reactive film in an embodiment of the invention. Referring to 5A is a photoresist layer 112 on the wafer 114 educated. The photoresist 112 is by exposing regions 122 with light 118 through a mask or an intermediate mask 164 structured.
    [0037] Bezugnehmend auf 5B ist einePhotoresistschicht 116 auf dem Photoresist 112 gebildet.Bei diesem Ausführungsbeispielkönnendie Photoresiste 112 und 116 die gleiche Entwicklungsrateaufweisen. Das Photoresist 116 wird durch ein Belichtenvon Regionen 124 mit Licht 118 durch eine Maskeoder eine Zwischenmaske 168 strukturiert. Die Zwischenmaske 168 weistkleinere Fenster als die Zwischenmaske 164 auf. So istdie Region 124 kleiner als die Region 122.Referring to 5B is a photoresist layer 116 on the photoresist 112 educated. In this embodiment, the photoresists 112 and 116 have the same development rate. The photoresist 116 is by exposing regions 124 with light 118 through a mask or an intermediate mask 168 structured. The intermediate mask 168 has smaller windows than the intermediate mask 164 on. That's the region 124 smaller than the region 122 ,
    [0038] DieRegionen 122 und 124 werden dann entwickelt, umFenster 126 mit Überhängen 127,wie in 4B gezeigt ist,zu bilden. Die Reaktivfolie 128 und das Verbindungsmaterial 130 werdenals nächstesgebildet und dann mit den verbleibenden Photoresisten 112 und 116,wie oben Bezug nehmend auf die 4C und 4D beschrieben wurde, strukturiert. Alternativkann das Verbindungsmaterial 130 auf die Reaktivfolie 128 plattiertoder siebgedruckt werden, nachdem die Reaktivfolie 128 alleinmit den in den 5A und 5B gezeigten Schritten aufgebrachtund strukturiert wurde.The regions 122 and 124 are then developed to windows 126 with overhangs 127 , as in 4B is shown to form. The reactive film 128 and the connecting material 130 are formed next and then with the remaining photoresists 112 and 116 as above with reference to the 4C and 4D described, structured. Alternatively, the connecting material 130 on the reactive film 128 clad or screen printed after the reactive film 128 alone with those in the 5A and 5B applied and structured steps was shown.
    [0039] 6 stellt ein weiteres Verfahrenzur Strukturierung einer Reaktivfolie bei einem Ausführungsbeispielder Erfindung dar. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird eine mechanischeMaske oder Schablone 192 verwendet, um die Reaktivfolie 128 unddas Verbindungsmaterial 130 zu strukturieren. Die Maske 192 kannaus rostfreiem Stahl, Glas oder einem Siliziumwafer hergestelltsein, in den/das Unterschnittfenster 194 bearbeitet odergeätztsind. Die Reaktivfolie 128 und das Verbindungsmaterial 130 werden durchFenster 194 aufgebracht, um die gewünschte Verbindungsstrukturzu bilden. Die überschüssige Reaktivfolie 128 unddas überschüssige Verbindungsmaterial,die auf der Maske 192 aufgebracht sind, können abgezogenwerden, so daß dieMaske 192 wiederverwendet werden kann. Alternativ kann dasVerbindungsmaterial 130 auf die Reaktivfolie 128 plattiertoder siebge druckt werden, nachdem die Reaktivfolie 128 alleinmit den in 6 gezeigtenSchritten aufgebracht und strukturiert wurde. 6 illustrates another method for patterning a reactive film in an embodiment of the invention. In this embodiment, a mechanical mask or stencil 192 used the reactive film 128 and the connecting material 130 to structure. The mask 192 may be made of stainless steel, glass or a silicon wafer into the undercut window 194 are processed or etched. The reactive film 128 and the connecting material 130 be through windows 194 applied to form the desired connection structure. The excess reactive film 128 and the excess bonding material on the mask 192 are applied, can be peeled off, so that the mask 192 can be reused. Alternatively, the connecting material 130 on the reactive film 128 clad or screen printed after the reactive film 128 alone with the in 6 applied and structured steps was shown.
    [0040] Die 7A und 7B stellen ein weiteres Verfahren zurStrukturierung einer Reaktivfolie bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindungdar. Bezug nehmend auf 7A isteine Reaktivfolie 128 übereinem Wafer 114 gebildet. Verbindungsmaterial 130 ist aufder Reaktivfolie 128 gebildet. Das Verbindungsmaterial 130 kannauf die Reaktivfolie 128 durch Verdampfung oder Zerstäuben aufgebrachtwerden. Alternativ kann das Verbindungsmaterial 130 aufdie Reaktivfolie 128 plattiert oder siebgedruckt werden. EinePhotoresistschicht 220 ist auf dem Verbindungsmaterial 130 gebildet.Das Photoresist 220 wird dann durch ein Belichten von Regionen 222 mit Licht 224 durcheine Maske oder eine Zwischenmaske 226 strukturiert.The 7A and 7B illustrate another method of patterning a reactive film in one embodiment of the invention. Referring to FIG 7A is a reactive film 128 over a wafer 114 educated. connecting material 130 is on the reactive film 128 educated. The connecting material 130 can on the reactive film 128 be applied by evaporation or sputtering. Alternatively, the connecting material 130 on the reactive film 128 clad or screen printed. A photoresist layer 220 is on the connecting material 130 educated. The photoresist 220 is then by exposing regions 222 with light 224 through a mask or an intermediate mask 226 structured.
    [0041] DieRegionen 222 werden dann entwickelt, um Ätzfenster 228 indem Photoresist 220 zu bilden. Regionen 128A und 130A,die durch das verbleibende Photoresist 220 ungeschützt bleiben,werden weggeätztund das verbleibende Photoresist 220 wird abgezogen, umdie in 4D gezeigte Struktur zubilden.The regions 222 are then designed to be etched windows 228 in the photoresist 220 to build. regions 128A and 130A caused by the remaining photoresist 220 remain unprotected, are etched away and the remaining photoresist 220 is subtracted to the in 4D To form shown structure.
    [0042] Gemäß einemweiteren Aspekt der Erfindung wird eine Reaktivfolie verwendet,um eine großeAnzahl von Vorrichtungen, wie z. B. IC-Lasern, auf eine paralleleArt und Weise zu verbinden. Bezug nehmend auf 8 wird ein Wafer 114 gemäß der spezifischenAnwendung volumen- oder oberflächenmikrobearbeitet.Eine Metallschicht 250 wird gebildet und strukturiert,um Metallinien auf dem Wafer 114 zu bilden. Eine Reaktivfolie 252 undein leitfähigesVerbindungsmaterial 254 werden auf der Metallschicht 250 gebildetund strukturiert. Die Reaktivfolie 252 und das Verbindungsmaterial 254 können durch einesder oben beschriebenen Verfahren strukturiert werden.According to a further aspect of the invention, a reactive film is used to produce a large number of devices, such. B. IC lasers to connect in a parallel manner. Referring to 8th becomes a wafer 114 volume or surface micromachining according to the specific application. A metal layer 250 is formed and structured to metal lines on the wafer 114 to build. A reactive film 252 and a conductive bonding material 254 be on the metal layer 250 formed and structured. The reactive film 252 and the connecting material 254 can through one of the methods described above.
    [0043] Vorrichtungen 256 werdenauf dem Verbindungsmaterial 254 ausgerichtet und plaziert.Eine nominelle Kraft wird ausgeübt,um die Vorrichtung 254 und den Wafer 114 gegendie Reaktivfolie 252 und das Verbindungsmaterial 254 zupressen. Dies verhindert eine Bewegung der Vorrichtungen 256 unddes Wafers 114, wenn die Reaktivfolie 252 ausgelöst wird.Die Reaktivfolie 252 wird dann ausgelöst, um das Verbindungsmaterial 254 zuerwärmen.Als ein Ergebnis bildet das Verbindungsmaterial 254 eine Verbindungzwischen den Vorrichtungen 256 und ihrem jeweiligen Metall 250.Nach der exothermen Reaktion hinterläßt die Reaktivfolie 252 eineintermetallische Mischung, die aus den Materialien von der Reaktivfolie(z. B. Aluminium und Nickel) und dem Verbindungsmaterial besteht.Die oben beschriebenen Schritte können verwendet werden, um dieVorrichtungen der 1, 2 und 3 mit ihren Basiswafern zu verbinden.devices 256 be on the connecting material 254 aligned and placed. A nominal force is applied to the device 254 and the wafer 114 against the reactive film 252 and the connecting material 254 to squeeze. This prevents movement of the devices 256 and the wafer 114 if the reactive film 252 is triggered. The reactive film 252 is then triggered to the connecting material 254 to warm up. As a result, the connecting material forms 254 a connection between the devices 256 and their respective metal 250 , After the exothermic reaction leaves the reactive film 252 an intermetallic mixture consisting of the materials of the reactive film (eg aluminum and nickel) and the bonding material. The steps described above can be used to control the devices of the 1 . 2 and 3 to connect with their base wafers.
    [0044] Beiden oben beschriebenen Ausführungsbeispielenbesteht die Schichtgeometrie aus einem Verbindungsmaterial (z. B.Lötmittel)auf einer Reaktivfolie. Unterschiedliche Schichtgeometrien können jedochverwendet werden, um die Wafer zu verbinden und Vorrichtungsgehäuse zu bilden. 9A stellt eine Schichtgeometriedar, bei der die Reaktivfolie 128 auf Verbindungsmaterial 130 gebildetwird, das zwischen Wafern 114A und 114B angeordnetist, um die Wafer zu verbinden. 9B stellteine Schichtgeometrie dar, bei der ein Sandwich aus Verbindungsmaterial 130A,Reaktivfolie 128 und Verbindungsmaterial 130B zwischenWafern 114A und 114B angeordnet ist, um die Waferzu verbinden. Ferner kann diese Schichtgeometrie wiederholt werden.In the embodiments described above, the layer geometry consists of a bonding material (eg, solder) on a reactive film. However, different layer geometries can be used to join the wafers and form device housings. 9A represents a layer geometry in which the reactive film 128 on connecting material 130 that is formed between wafers 114A and 114B is arranged to connect the wafers. 9B represents a layer geometry in which a sandwich of bonding material 130A , Reactive film 128 and connecting material 130B between wafers 114A and 114B is arranged to connect the wafers. Furthermore, this layer geometry can be repeated.
    权利要求:
    Claims (27)
    [1]
    Verfahren zum Bilden von Vorrichtungsgehäusen, mitfolgenden Schritten: Bilden einer Umrandung (17),die eine Reaktivfolie (16; 128) und ein Verbindungsmaterial(18; 130) aufweist, die zwischen einem erstenWafer (12; 114A) und einem zweiten Wafer (14; 52, 82; 114B)angeordnet sind; Pressen des ersten und des zweiten Wafersgegen die Reaktivfolie und das Verbindungsmaterial; Auslösen derReaktivfolie, wobei die Reaktivfolie das Verbindungsmaterial erwärmt, umeine Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Wafer zu erzeugen;und Vereinzeln des ersten und des zweiten Wafers in Vorrichtungsgehäuse.A method of forming device housings, comprising the steps of: forming a border ( 17 ), which is a reactive film ( 16 ; 128 ) and a connecting material ( 18 ; 130 ) between a first wafer ( 12 ; 114A ) and a second wafer ( 14 ; 52 . 82 ; 114B ) are arranged; Pressing the first and second wafers against the reactive film and the bonding material; Triggering the reactive film, wherein the reactive film heats the bonding material to create a bond between the first and second wafers; and singulating the first and second wafers in device housings.
    [2]
    Verfahren gemäß Anspruch1, bei dem das Bilden einer Umrandung (17) folgende Schritteaufweist: Bilden einer ersten Photoresistschicht (112)auf dem ersten Wafer, wobei die erste Photoresistschicht eine ersteEntwicklungsrate aufweist; Bilden einer zweiten Photoresistschicht(116) auf der ersten Photoresistschicht, wobei die zweitePhotoresistschicht eine zweite Entwicklungsrate aufweist, wobeidie zweite Entwicklungsrate langsamer als die erste Entwicklungsrateist; Aussetzen der ersten und der zweiten Photoresistschichtgegenübereiner Struktur; Entfernen ausgesetzter Regionen (122, 124)der ersten und der zweiten Photoresistschicht, um ein Fenster (126)zu dem ersten Wafer zu bilden, wobei das Fenster ein Unterschnittprofilumfaßt; Aufbringender Reaktivfolie (128) auf nicht ausgesetzten Regionender ersten und der zweiten Photoresistschicht und durch das Fensterauf den ersten Wafer; und Abziehen der nicht ausgesetzten Regionender ersten und der zweiten Photoresistschicht, um die Reaktivfolieauf denselben abzuheben.The method of claim 1, wherein forming a border ( 17 ) comprises the following steps: forming a first photoresist layer ( 112 ) on the first wafer, the first photoresist layer having a first rate of development; Forming a second photoresist layer ( 116 ) on the first photoresist layer, the second photoresist layer having a second development rate, the second development rate being slower than the first development rate; Exposing the first and second photoresist layers to a structure; Remove suspended regions ( 122 . 124 ) of the first and second photoresist layers to form a window ( 126 ) to form the first wafer, the window comprising an undercut profile; Application of the reactive film ( 128 ) on unexposed regions of the first and second photoresist layers and through the window on the first wafer; and stripping the unexposed regions of the first and second photoresist layers to lift the reactive film thereon.
    [3]
    Verfahren gemäß Anspruch2, bei dem das Bilden einer Umrandung (17) ferner folgendenSchritt aufweist: Aufbringen des Verbindungsmaterials (130)auf der Reaktivfolie (128) durch das Fenster, wobei dasAbziehen auch das Verbindungsmaterial auf der ersten und der zweitenPhotoresistschicht abhebt.Method according to claim 2, wherein forming a border ( 17 ) further comprising the step of: applying the bonding material ( 130 ) on the reactive film ( 128 through the window, the peeling also lifting off the bonding material on the first and second photoresist layers.
    [4]
    Verfahren gemäß Anspruch2, bei dem das Bilden einer Umrandung (17) ferner folgendeSchritte aufweist: Strukturieren einer Maske auf dem erstenWafer; Aufbringen des Verbindungsmaterials über dem ersten Wafer, wobeidas Aufbringen ein Schritt ist, der aus der Gruppe ausgewählt wird,die aus Plattieren und Siebdrucken besteht; und Abziehen derMaske, um das Verbindungsmaterial auf derselben abzuheben.Method according to claim 2, wherein forming a border ( 17 ) further comprises the steps of: patterning a mask on the first wafer; Applying the bonding material over the first wafer, wherein the deposition is a step selected from the group consisting of plating and screen printing; and peeling off the mask to lift the bonding material thereon.
    [5]
    Verfahren gemäß einemder Ansprüche1 bis 4, bei dem das Bilden einer Umrandung folgende Schritte aufweist: Bildeneiner ersten Photoresistschicht (112) auf dem ersten Wafer; Definiereneiner ersten Region (122) der ersten Photoresistschicht,die entfernt werden soll; Bilden einer zweiten Photoresistschicht(116) auf der ersten Photoresistschicht; Definiereneiner zweiten Region (124) der zweiten Photoresistschicht,die entfernt werden soll, wobei die zweite Region oberhalb der erstenRegion ist, wobei die zweite Region kleiner als die erste Regionist; Entfernen der ersten und der zweiten Region, um ein Fenster(126) zu dem ersten Wafer zu bilden, wobei das Fensterein Unterschnittprofil umfaßt; Aufbringender Reaktivfolie durch das Fenster auf den ersten Wafer; und Abziehenverbleibender Regionen der ersten und der zweiten Photoresistschicht,um die Reaktivfolie auf denselben abzuheben.Method according to one of claims 1 to 4, wherein the formation of a border comprises the following steps: forming a first photoresist layer ( 112 ) on the first wafer; Defining a first region ( 122 ) of the first photoresist layer to be removed; Forming a second photoresist layer ( 116 ) on the first photoresist layer; Defining a second region ( 124 ) the second photoresist layer to be removed, the second region being above the first region, the second region being smaller than the first region; Remove the first and the second region to a window ( 126 ) to form the first wafer, the window comprising an undercut profile; Applying the reactive film through the window to the first wafer; and subtracting remaining regions of the first and the second photoresist layer to lift the reactive film thereon.
    [6]
    Verfahren gemäß Anspruch5, bei dem das Bilden einer Umrandung (17) ferner folgendenSchritt aufweist: Aufbringen des Verbindungsmaterials (130)auf die Reaktivfolie (128) durch das Fenster, wobei dasAbziehen auch das Verbindungsmaterial auf der ersten und der zweitenPhotoresistschicht abhebt.Method according to claim 5, wherein forming a border ( 17 ) further comprising the step of: applying the bonding material ( 130 ) on the reactive film ( 128 through the window, the peeling also lifting off the bonding material on the first and second photoresist layers.
    [7]
    Verfahren gemäß Anspruch5, bei dem das Bilden einer Umrandung (17) ferner folgendeSchritte aufweist: Strukturieren einer Maske auf dem erstenWafer; Aufbringen des Verbindungsmaterials über dem ersten Wafer, wobeidas Aufbringen ein Schritt ist, der aus der Gruppe ausgewählt wird,die aus Plattieren und Siebdrucken besteht; und Abziehen derMaske, um das Verbindungsmaterial auf derselben abzuheben.Method according to claim 5, wherein forming a border ( 17 ) further comprises the steps of: patterning a mask on the first wafer; Applying the bonding material over the first wafer, wherein the deposition is a step selected from the group consisting of plating and screen printing; and peeling off the mask to lift the bonding material thereon.
    [8]
    Verfahren gemäß einemder Ansprüche1 bis 7, bei dem das Bilden einer Umrandung folgende Schritte aufweist: Plaziereneiner mechanischen Maske (192) über dem ersten Wafer, wobeidie mechanische Maske ein Fenster (194) aufweist, wobeidas Fenster ein Unterschnittprofil umfaßt; und Aufbringen derReaktivfolie durch das Fenster auf den ersten Wafer.Method according to one of claims 1 to 7, wherein the formation of a border comprises the following steps: placing a mechanical mask ( 192 ) over the first wafer, the mechanical mask being a window ( 194 ), wherein the window comprises an undercut profile; and applying the reactive film through the window to the first wafer.
    [9]
    Verfahren gemäß Anspruch8, bei dem das Bilden einer Umrandung (17) ferner folgendenSchritt aufweist: Aufbringen des Verbindungsmaterials (130)auf die Reaktivfolie (128) durch das Fenster, wobei dasAbziehen auch das Verbindungsmaterial auf der ersten und der zweitenPhotoresistschicht abhebt.Method according to claim 8, wherein forming a border ( 17 ) further comprising the step of: applying the bonding material ( 130 ) on the reactive film ( 128 through the window, the peeling also lifting off the bonding material on the first and second photoresist layers.
    [10]
    Verfahren gemäß Anspruch8, bei dem das Bilden einer Umrandung (17) ferner folgendeSchritte aufweist: Strukturieren einer Maske auf dem erstenWafer; Aufbringen des Verbindungsmaterials über dem ersten Wafer, wobeidas Aufbringen ein Schritt ist, der aus der Gruppe ausgewählt wird,die aus Plattieren und Siebdrucken besteht; und Abziehen derMaske, um das Verbindungsmaterial auf derselben abzuheben.Method according to claim 8, wherein forming a border ( 17 ) further comprises the steps of: patterning a mask on the first wafer; Applying the bonding material over the first wafer, wherein the deposition is a step selected from the group consisting of plating and screen printing; and peeling off the mask to lift the bonding material thereon.
    [11]
    Verfahren gemäß einemder Ansprüche1 bis 10, bei dem das Bilden einer Umrandung folgende Schritte aufweist: Aufbringender Reaktivfolie auf den ersten Wafer; Bilden einer Photoresistschicht(220) auf der Reaktivfolie; Strukturieren der Photoresistschicht,um ein Fenster (228) zu definieren; und Entferneneiner Region (130A) der Reaktivfolie, die durch das Fensterausgesetzt wird.The method of any one of claims 1 to 10, wherein forming a border comprises the steps of: applying the reactive film to the first wafer; Forming a photoresist layer ( 220 ) on the reactive film; Patterning the photoresist layer around a window ( 228 ) define; and removing a region ( 130A ) of the reactive film exposed through the window.
    [12]
    Verfahren gemäß einemder Ansprüche1 bis 11, bei dem der zweite Wafer (14; 82) einLoch (22; 86) definiert, wobei das Verfahren fernerfolgende Schritte aufweist: Bilden einer zweiten Reaktivfolieund eines zweiten Verbindungsmaterials, die zwischen einer Vorrichtung (20)und dem ersten Wafer angeordnet sind; Plazieren der Vorrichtungdurch das Loch in dem zweiten Wafer und auf den ersten Wafer; Pressender Vorrichtung und des ersten Wafers gegen die zweite Reaktivfolieund das zweite Verbindungsmaterial; und Auslösen derzweiten Reaktivfolie, wobei die zweite Reaktivfolie das zweite Verbindungsmaterialerwärmt,um eine zweite Verbindung zwischen der Vorrichtung und dem erstenWafer zu erzeugen.Method according to one of Claims 1 to 11, in which the second wafer ( 14 ; 82 ) a hole ( 22 ; 86 ), the method further comprising the steps of: forming a second reactive foil and a second bonding material interposed between a device ( 20 ) and the first wafer are arranged; Placing the device through the hole in the second wafer and onto the first wafer; Pressing the device and the first wafer against the second reactive film and the second bonding material; and initiating the second reactive film, wherein the second reactive film heats the second bonding material to create a second bond between the device and the first wafer.
    [13]
    Verfahren gemäß einemder Ansprüche1 bis 12, bei dem der erste Wafer eine Vorrichtung (20)an einem ersten Ort umfaßtund der zweite Wafer (52) einen Hohlraum (54)an einem zweiten Ort gegenübervon dem ersten Ort definiert.Method according to one of Claims 1 to 12, in which the first wafer comprises a device ( 20 ) at a first location and the second wafer ( 52 ) a cavity ( 54 ) at a second location opposite the first location.
    [14]
    Verfahren gemäß Anspruch13, das ferner folgende Schritte aufweist: Bilden einer zweitenReaktivfolie und eines zweiten Verbindungsmaterials, die zwischender Vorrichtung und dem ersten Wafer angeordnet sind; Pressender Vorrichtung und des ersten Wafers gegen die zweite Reaktivfolieund das zweite Verbindungsmaterial; und Auslösen derzweiten Reaktivfolie, wobei die zweite Reaktivfolie das zweite Verbindungsmaterialerwärmt,um eine zweite Verbindung zwischen der Vorrichtung und dem erstenWafer zu erzeugen.Method according to claim13, further comprising the steps of:Forming a secondReactive film and a second bonding material betweenthe device and the first wafer are arranged;Pressthe device and the first wafer against the second reactive filmand the second connection material; andTrigger thesecond reactive film, wherein the second reactive film, the second compound materialheateda second connection between the device and the first oneTo produce wafers.
    [15]
    Verfahren gemäß einemder Ansprüche1 bis 14, das ferner folgende Schritte aufweist: Bilden einerzweiten Umrandung, die eine zweite Reaktivfolie (16A) undein zweites Verbindungsmaterial (18A) aufweist, die zwischendem zweiten Wafer (82) und einem dritten Wafer angeordnetsind; Pressen des zweiten und des dritten Wafers gegen diezweite Reaktivfolie und das zweite Verbindungsmaterial; und Auslösen derzweiten Reaktivfolie, wobei die zweite Reaktivfolie das zweite Verbindungsmaterialerwärmt,um eine zweite Verbindung zwischen dem zweiten und dem dritten Waferzu erzeugen.Method according to one of claims 1 to 14, further comprising the steps of: forming a second border which comprises a second reactive film ( 16A ) and a second connecting material ( 18A ) between the second wafer ( 82 ) and a third wafer are arranged; Pressing the second and third wafers against the second reactive foil and the second joining material; and triggering the second reactive foil, wherein the second reactive foil heats the second bonding material to create a second bond between the second and third wafers.
    [16]
    Verfahren gemäß Anspruch15, bei dem der erste Wafer eine Vorrichtung (20) umfaßt, diesich an einem ersten Ort befindet, und der zweite Wafer ein Loch(86) definiert, das sich an einem zweiten Ort gegenüber vondem ersten Ort befindet.The method of claim 15, wherein the first wafer comprises a device ( 20 ), which is located at a first location, and the second wafer a hole ( 86 ) defined at a second location opposite the first location.
    [17]
    Verfahren gemäß Anspruch16, das ferner folgende Schritte aufweist: Bilden einer drittenReaktivfolie und eines dritten Verbindungsmaterials, die zwischender Vorrichtung und dem ersten Wafer angeordnet sind; Zusammendrücken derVorrichtung und des ersten Wafers gegen die dritte Reaktivfolieund das dritte Verbindungsmaterial; und Auslösen derdritten Reaktivfolie, wobei die dritte Reaktivfolie das dritte Verbindungsmaterialerwärmt,um eine dritte Verbindung zwischen der Vorrichtung und dem erstenWafer zu erzeugen.The method of claim 16, further comprising the steps of: forming a third reactive foil and a third bonding material disposed between the device and the first wafer; Compressing the device and the first wafer against the third reactive foil and the third bonding material; and triggering the third reactive foil, wherein the third reactive foil heats the third bonding material to produce a third connection between the device and the first wafer.
    [18]
    Verfahren gemäß einemder Ansprüche1 bis 17, bei dem das Bilden einer Umrandung folgende Schritte aufweist: Bildendes Verbindungsmaterials (130; 130A) auf dem erstenWafer (114A); und Bilden der Reaktivfolie (128)auf dem Verbindungsmaterial.Method according to one of claims 1 to 17, wherein the formation of a border comprises the steps of: forming the connecting material ( 130 ; 130A ) on the first wafer ( 114A ); and forming the reactive film ( 128 ) on the connecting material.
    [19]
    Verfahren gemäß Anspruch18, bei dem die Umrandung ferner ein zweites Verbindungsmaterial aufweist,wobei das Bilden einer Umrandung ferner ein Bilden des zweiten Verbindungsmaterialsauf der Reaktivfolie aufweist.Method according to claim18, wherein the border further comprises a second bonding material,wherein forming a border further comprises forming the second bonding materialhas on the reactive film.
    [20]
    Vorrichtungsgehäusemit folgenden Merkmalen: einem ersten Wafer (12; 114A); einemzweiten Wafer (14; 52; 82; 114B);und einer Umrandung aus einer intermetallischen Mischung, diezwischen dem ersten und dem zweiten Wafer angeordnet ist, wobeidie intermetallische Mischung Materialien von einer Reaktivfolie(16; 128) und einem Verbindungsmaterial (18; 130; 130A; 130B)aufweist, wobei die intermetallische Mischung nach einer exothermenReaktion der Reaktivfolie gebildet ist.Device housing having the following features: a first wafer ( 12 ; 114A ); a second wafer ( 14 ; 52 ; 82 ; 114B ); and a border of an intermetallic mixture disposed between the first and second wafers, the intermetallic mixture comprising materials from a reactive foil (11). 16 ; 128 ) and a connecting material ( 18 ; 130 ; 130A ; 130B ), wherein the intermetallic mixture is formed after an exothermic reaction of the reactive film.
    [21]
    Vorrichtungsgehäusegemäß Anspruch20, das ferner folgende Merkmale aufweist: eine Vorrichtung(20; 256); und eine zweite intermetallischeMischung, die zwischen der Vorrichtung und dem ersten Wafer angeordnet ist,wobei die zweite intermetallische Mischung Materialien von einerzweiten Reaktivfolie (252) und einem zweiten Verbindungsmaterial(254) aufweist, wobei die zweite intermetallische Mischungnach einer zweiten exothermen Reaktion der zweiten Reaktivfoliegebildet wird.Device housing according to claim 20, further comprising: a device ( 20 ; 256 ); and a second intermetallic mixture disposed between the device and the first wafer, wherein the second intermetallic mixture comprises materials from a second reactive film ( 252 ) and a second connecting material ( 254 ), wherein the second intermetallic mixture is formed after a second exothermic reaction of the second reactive film.
    [22]
    Vorrichtungsgehäusegemäß Anspruch20 oder 21, bei dem der zweite Wafer (14; 82; 52)ein Merkmal aufweist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Loch(22; 86) und einem Hohlraum (54) besteht.Device housing according to claim 20 or 21, wherein the second wafer ( 14 ; 82 ; 52 ) has a feature selected from the group consisting of a hole ( 22 ; 86 ) and a cavity ( 54 ) consists.
    [23]
    Vorrichtungsgehäusegemäß einemder Ansprüche20 bis 22, das ferner folgende Merkmale aufweist: einen drittenWafer (84); und eine zweite Umrandung aus einer zweitenintermetallischen Mischung, die zwischen dem zweiten und dem drittenWafer angeordnet ist, wobei die zweite intermetallische MischungMaterialien von einer zweiten Reaktivfolie und einem zweiten Verbindungsmaterialaufweist, wobei die intermetallische Mischung nach einer zweitenexothermen Reaktion der zweiten Reaktivfolie gebildet wird.Device housing according to one of claims 20 to 22, further comprising: a third wafer ( 84 ); and a second border of a second intermetallic mixture disposed between the second and third wafers, the second intermetallic mixture comprising materials of a second reactive film and a second bonding material, the intermetallic mixture formed after a second exothermic reaction of the second reactive film becomes.
    [24]
    Verfahren zum Verbinden von Vorrichtungen mit Wafern,mit folgenden Schritten: Strukturieren einer Metallschicht(250) auf einem Wafer (114), um Metallinien zubilden; Strukturieren einer Reaktivfolie (252) undeines Verbindungsmaterials (254), die zwischen einer Vorrichtung(256) und den Metallinien auf dem Wafer angeordnet sind; Pressender Vorrichtung und des Wafers gegen die Reaktivfolie und das Verbindungsmaterial;und Auslösender Reaktivfolie, wobei die Reaktivfolie das Verbindungsmaterialerwärmt,um eine Verbindung zwischen der Vorrichtung und der Metallschichtauf dem Wafer zu erzeugen.Method for connecting devices to wafers, comprising the following steps: structuring a metal layer ( 250 ) on a wafer ( 114 ) to form metal lines; Structuring a reactive film ( 252 ) and a connecting material ( 254 ) between a device ( 256 ) and the metal lines are disposed on the wafer; Pressing the device and the wafer against the reactive film and the bonding material; and initiating the reactive film, wherein the reactive film heats the bonding material to create a bond between the device and the metal layer on the wafer.
    [25]
    Verfahren gemäß Anspruch24, bei dem die Vorrichtung aus der Gruppe ausgewählt wird,die aus einer MEMS(Mikro-Elektromechanik-System-) Vorrichtung, einerElektronikvorrichtung und einer optoelektronischen Vorrichtung besteht.Method according to claim24, where the device is selected from the group,from a MEMS (Micro-Electromechanical System) device, aElectronic device and an optoelectronic device consists.
    [26]
    Vorrichtungswafergehäuse mit folgenden Merkmalen: einemWafer (114), der Metallinien (250) aufweist; einerVorrichtung (256); und einer intermetallischen Mischung(254), die zwischen der Vorrichtung und den Metallinienangeordnet ist, wobei die Metallmischung Materialien von einer Reaktivfolie(252) und einem Verbindungsmaterial aufweist, wobei dieintermetallische Mischung nach einer exothermen Reaktion der Reaktivfoliegebildet ist.Device wafer housing comprising: a wafer ( 114 ), the metal lines ( 250 ) having; a device ( 256 ); and an intermetallic mixture ( 254 ) disposed between the device and the metal lines, wherein the metal mixture comprises materials from a reactive film ( 252 ) and a bonding material, wherein the intermetallic mixture is formed after an exothermic reaction of the reactive film.
    [27]
    Gehäusegemäß Anspruch26, bei dem die Vorrichtung aus der Gruppe ausgewählt ist,die aus einer MEMS- (Mikro-Elektromechanik-System-)Vorrichtung, einer Elektronikvorrichtung und einer optoelektronischenVorrichtung besteht.casingaccording to claim26, in which the device is selected from the group,which consists of a MEMS (micro electromechanical system)Device, an electronic device and an optoelectronicDevice exists.
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    公开号 | 公开日
    US7202553B2|2007-04-10|
    DE102004004539B4|2011-02-24|
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
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