DE102023122673A1 - Method for producing a plurality of sensor chips for determining a pressure of a medium - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von Sensorchips (1) zum Bestimmen eines Drucks (p1) eines Mediums (2), wobei jeder Sensorchip (1) eine Sensorstruktur (3) aufweist, wobei das Verfahren zumindest die folgenden Verfahrensschritte aufweist:
- Bereitstellen eines elektrisch leitfähigen Wafers (4) mit einer Vielzahl von darauf aufgebrachten Sensorstrukturen (3), einer Trägerplatte (5) und eines Isolationssubstrats (6),
- Bilden eines Waferverbunds (7) aus dem Wafer (4), der Trägerplatte (5) und dem Isolationssubstrat (6), wobei die Trägerplatte (5) zwischen dem Wafer (4) und dem Isolationssubstrat (6) angeordnet und sowohl mit dem Wafer (4) als auch dem Isolationssubstrat (6) mechanisch verbunden ist,
- Einbringen mindestens einer Nut (8) in zumindest das Isolationssubstrat (6), wobei die mindestens eine Nut (8) senkrecht zum Waferverbund (7) angeordnet ist, wobei mindestens ein Abschnitt der mindestens einen Nut (8) jeweils unterhalb einer Sensorstruktur (3) angeordnet ist,
- Generieren der Vielzahl von Sensorchips (1) durch Teilen des Waferverbunds (7) entlang senkrechter Achsen, so dass jeder Sensorchip (1) jeweils eine Sensorstruktur (3) aufweist.
The invention relates to a method for producing a plurality of sensor chips (1) for determining a pressure (p1) of a medium (2), wherein each sensor chip (1) has a sensor structure (3), wherein the method comprises at least the following method steps:
- providing an electrically conductive wafer (4) with a plurality of sensor structures (3) applied thereto, a carrier plate (5) and an insulation substrate (6),
- forming a wafer composite (7) from the wafer (4), the carrier plate (5) and the insulation substrate (6), wherein the carrier plate (5) is arranged between the wafer (4) and the insulation substrate (6) and is mechanically connected to both the wafer (4) and the insulation substrate (6),
- introducing at least one groove (8) into at least the insulation substrate (6), wherein the at least one groove (8) is arranged perpendicular to the wafer composite (7), wherein at least one section of the at least one groove (8) is arranged below a sensor structure (3),
- generating the plurality of sensor chips (1) by dividing the wafer assembly (7) along vertical axes, so that each sensor chip (1) has a sensor structure (3).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von Sensorchips zum Bestimmen eines Drucks eines Mediums, wobei jeder Sensorchip eine Sensorstruktur aufweist.The invention relates to a method for producing a plurality of sensor chips for determining a pressure of a medium, wherein each sensor chip has a sensor structure.
In der Druckmesstechnik sind Absolutdruck-, Differenzdruck- und Relativdruckmessaufnehmer bekannt. Absolutdruckmessaufnehmer bestimmen den vorherrschenden Druck eines Prozessmediums absolut, d. h. in Bezug auf Vakuum, während Differenzdruckmessaufnehmer die Differenz zwischen zwei unterschiedlichen Drücken des Prozessmediums oder der Prozessmedien bestimmen. Bei Relativdruckmessaufnehmern wird der zu messende Druck des Prozessmediums gegenüber einem Referenzdruck bestimmt, wobei der in der Umgebung des Relativdruckmessaufnehmer vorherrschende Atmosphärendruck als Referenzdruck dient.Absolute pressure, differential pressure and relative pressure sensors are known in pressure measurement technology. Absolute pressure sensors determine the prevailing pressure of a process medium absolutely, i.e. in relation to vacuum, while differential pressure sensors determine the difference between two different pressures of the process medium or media. With relative pressure sensors, the pressure of the process medium to be measured is determined in relation to a reference pressure, with the atmospheric pressure prevailing in the vicinity of the relative pressure sensor serving as the reference pressure.
Druckmessaufnehmer weisen ein druckempfindliches Messelement auf, den sogenannten Drucksensor, an dessen erster und zweiter Fläche jeweils ein Druck anliegt. Im Falle von Relativ- oder Absolutdruckmessaufnehmer wirkt auf die erste Fläche des Drucksensors der zu bestimmende Druck des Prozessmediums ein, während auf der zweiten Fläche ein Absolut- oder Referenzdruck einwirkt. Im Falle von Differenzdruckmessaufnehmern liegt auf beiden Flächen jeweils ein erster Druck und ein zweiter Druck eines Prozessmediums an. Das Messelement verbiegt sich in Abhängigkeit des vorliegenden Relativdrucks, welcher aus der Differenz zwischen den auf den beiden Flächen anliegenden Drücken gebildet wird. Diese Verbiegung wird mittels einer Elektronikeinheit in ein vom Relativdruck abhängiges elektrisches Signal umgewandelt, das dann zur weiteren Verarbeitung oder Auswertung zur Verfügung steht. Dabei wird unter anderem zwischen kapazitiven und piezoresistiven Drucksensoren unterschieden. Eine Vielzahl solcher Druckmessaufnehmer wird von Firmen der Endress+Hauser-Gruppe hergestellt und vertrieben.Pressure sensors have a pressure-sensitive measuring element, the so-called pressure sensor, on the first and second surfaces of which a pressure is applied. In the case of relative or absolute pressure sensors, the pressure of the process medium to be determined acts on the first surface of the pressure sensor, while an absolute or reference pressure acts on the second surface. In the case of differential pressure sensors, a first pressure and a second pressure of a process medium are applied to both surfaces. The measuring element bends depending on the relative pressure present, which is formed from the difference between the pressures on the two surfaces. This bending is converted by an electronic unit into an electrical signal dependent on the relative pressure, which is then available for further processing or evaluation. A distinction is made between capacitive and piezoresistive pressure sensors, among others. A large number of such pressure sensors are manufactured and sold by companies in the Endress+Hauser Group.
Gängige Drucksensoren weisen beispielsweise einen Silizium-Chip auf. Zur thermomechanischen Entkopplung ist dieser in der Regel auf ein Silizium-Substrat als Trägerplatte gebondet. Aufgrund der elektrischen Leitfähigkeit des Silizium-Substrats muss zusätzlich ein elektrisch isolierendes Substrat mit dem Silizium-Substrat verbunden werden. Beispielsweise wird das Silizium-Substrat auf einen Sockel aus Keramik geklebt oder gelötet. Der Sockel wiederum wird nachher mit einer Stromdurchführung geklebt oder gelötet. Zur Herstellung eines einzelnen Sensorchips muss also ein Bonding-Schritt, sowie mindestens ein Kleb- oder Lötschritt durchgeführt werden.Common pressure sensors, for example, have a silicon chip. For thermomechanical decoupling, this is usually bonded to a silicon substrate as a carrier plate. Due to the electrical conductivity of the silicon substrate, an electrically insulating substrate must also be connected to the silicon substrate. For example, the silicon substrate is glued or soldered to a ceramic base. The base is then glued or soldered to a current feedthrough. To produce a single sensor chip, a bonding step and at least one gluing or soldering step must be carried out.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren anzugeben, welches die Herstellung eines Sensorchips vereinfacht.The object of the present invention is therefore to provide a method which simplifies the production of a sensor chip.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von Sensorchips zum Bestimmen eines Drucks eines Mediums, wobei jeder Sensorchip eine Sensorstruktur aufweist, wobei das Verfahren zumindest die folgenden Verfahrensschritte aufweist:
- - Bereitstellen eines elektrisch leitfähigen Wafers mit einer Vielzahl von darauf aufgebrachten Sensorstrukturen, einer Trägerplatte und eines Isolationssubstrats,
- - Bilden eines Waferverbunds aus dem Wafer, der Trägerplatte und dem Isolationssubstrat, wobei die Trägerplatte zwischen dem Wafer und dem Isolationssubstrat angeordnet und sowohl mit dem Wafer als auch mit dem Isolationssubstrat mechanisch verbunden ist,
- - Einbringen mindestens einer Nut in zumindest das Isolationssubstrat, wobei die mindestens eine Nut senkrecht zum Waferverbund angeordnet ist, wobei mindestens ein Abschnitt der mindestens einen Nut jeweils unterhalb einer Sensorstruktur angeordnet ist,
- - Generieren der Vielzahl von Sensorchips durch Teilen des Waferverbunds entlang senkrechter Achsen, so dass jeder Sensorchip jeweils eine Sensorstruktur aufweist.
- - Providing an electrically conductive wafer with a plurality of sensor structures applied thereon, a carrier plate and an insulation substrate,
- - forming a wafer composite from the wafer, the carrier plate and the insulation substrate, wherein the carrier plate is arranged between the wafer and the insulation substrate and is mechanically connected to both the wafer and the insulation substrate,
- - introducing at least one groove into at least the insulation substrate, wherein the at least one groove is arranged perpendicular to the wafer composite, wherein at least one section of the at least one groove is arranged below a sensor structure,
- - Generating the plurality of sensor chips by dividing the wafer assembly along vertical axes so that each sensor chip has a sensor structure.
Im erfindungsgemäßen Verfahren werden eine Vielzahl von Sensorchips auf einfache Weise hergestellt, indem zunächst ein Waferverbund gebildet wird, welcher anschließend geteilt wird. Indem das mechanische Verbinden der Trägerplatte mit dem Wafer und dem Isolationssubstrat innerhalb des Waferverbunds erfolgt, entfallen die vielen einzelnen Löt- oder Klebprozesse zwischen der Trägerplatte und dem Isolationssubstrat. Insbesondere wird die Trägerplatte mit dem Wafer und dem Isolationssubstrat möglichst vollflächig mechanisch verbunden. Darüber hinaus ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren eine bessere Reproduzierbarkeit bei der Herstellung der Sensorchips.In the method according to the invention, a large number of sensor chips are produced in a simple manner by first forming a wafer composite, which is then divided. As the mechanical connection of the carrier plate to the wafer and the insulation substrate takes place within the wafer composite, the many individual soldering or gluing processes between the carrier plate and the insulation substrate are eliminated. In particular, the carrier plate is mechanically connected to the wafer and the insulation substrate over as much of its surface as possible. In addition, the method according to the invention enables better reproducibility in the production of the sensor chips.
Nach dem Teilen des Waferverbunds umfasst jeder Sensorchip einen Stapel aus einer Sensorstruktur, einem Abschnitt der Trägerplatte und einem Abschnitt des Isolationssubstrats, sowie zumindest einen Abschnitt der zumindest einen Nut. Die Sensorstruktur ist insbesondere dazu ausgestaltet, sich in Abhängigkeit einer Druckdifferenz zu verbiegen. Die Druckdifferenz liegt insbesondere an der Sensorstruktur an. Beispielsweise weist die Sensorstruktur eine Messmembran auf, welche insbesondere eine erste Fläche und eine der ersten Fläche gegenüberliegenden, zweite Fläche aufweist. Die erste Fläche und die zweite Fläche können jeweils mit dem Druck des Mediums und einem weiteren Druck, bspw. einem Umgebungsdruck, einem Absolutdruck oder einem weiteren Druck des Mediums, beaufschlagt werden.After dividing the wafer assembly, each sensor chip comprises a stack of a sensor structure, a section of the carrier plate and a section of the insulation substrate, as well as at least one section of the at least one groove. The sensor structure is designed in particular to bend depending on a pressure difference. The pressure difference is applied in particular to the sensor structure. For example, the sensor structure has a measuring membrane, which in particular has a first surface and a second surface opposite the first surface. The The first surface and the second surface can each be subjected to the pressure of the medium and another pressure, e.g. an ambient pressure, an absolute pressure or another pressure of the medium.
Mit dem Begriff „senkrecht“ zum Waferverbund oder „senkrechter Achsen“ sind solche Ebenen oder Achsen gemeint, die senkrecht und damit nicht parallel zu den Schichten des Waferverbunds angeordnet sind.The term “perpendicular” to the wafer composite or “perpendicular axes” refers to planes or axes that are arranged perpendicularly and thus not parallel to the layers of the wafer composite.
Die mindestens eine Nut dient zur Entkopplung thermomechanischer Spannungen des nachher generierten Sensorchips und ist derart eingebracht, dass mindestens ein Abschnitt der mindestens einen Nut innerhalb des Waferverbunds jeweils unterhalb einer Sensorstruktur angeordnet ist, d.h. in einem jeweiligen Abschnitt zumindest des Isolationssubstrats, welcher senkrecht unterhalb der Sensorstruktur angeordnet ist.The at least one groove serves to decouple thermomechanical stresses of the subsequently generated sensor chip and is introduced in such a way that at least one section of the at least one groove is arranged within the wafer composite below a sensor structure, i.e. in a respective section of at least the insulation substrate, which is arranged vertically below the sensor structure.
In einer Ausgestaltung wird für das Bilden des Waferverbunds zunächst der Wafer mit der Trägerplatte und anschließend die Trägerplatte mit dem Isolationssubstrat mechanisch verbunden.In one embodiment, to form the wafer composite, the wafer is first mechanically connected to the carrier plate and then the carrier plate is mechanically connected to the insulation substrate.
In einer alternativen Ausgestaltung wird für das Bilden des Waferverbunds zunächst die Trägerplatte mit dem Isolationssubstrat und anschließend die Trägerplatte mit dem Wafer mechanisch verbunden.In an alternative embodiment, to form the wafer composite, the carrier plate is first mechanically connected to the insulation substrate and then the carrier plate is mechanically connected to the wafer.
Bevorzugt wird der Wafer mit der Trägerplatte mittels einer Bondverbindung verbunden. Insbesondere wird die Vielzahl der Sensorstrukturen mit der Trägerplatte gebondet.Preferably, the wafer is connected to the carrier plate by means of a bond connection. In particular, the plurality of sensor structures are bonded to the carrier plate.
Besonders bevorzugt wird der Wafer, insbesondere die Vielzahl der Sensorstrukturen, mit der Trägerplatte mittels einer Silizium-Direkt-Bondverbindung verbunden. Dies ist insbesondere der Fall, wenn sowohl der Wafer als auch die Trägerplatte aus Silizium hergestellt sind.Particularly preferably, the wafer, in particular the plurality of sensor structures, is connected to the carrier plate by means of a silicon direct bond connection. This is particularly the case when both the wafer and the carrier plate are made of silicon.
In einer Ausgestaltung wird die Trägerplatte mit dem Isolationssubstrat mittels anodischen Bonden verbunden. Das anodische Bonden führt zu einer chemischen Verbindung zwischen der Trägerplatte und dem Isolationssubstrat unter dem Einfluss von Wärme und dem Anlegen einer Spannung. Durch das anodische Bonden können Trägerplatten und Isolationssubstrate mit einer jeweils großen Oberfläche an diesen miteinander, insbesondere vollflächig, mechanisch verbunden werden.In one embodiment, the carrier plate is connected to the insulation substrate by means of anodic bonding. The anodic bonding leads to a chemical connection between the carrier plate and the insulation substrate under the influence of heat and the application of a voltage. Through anodic bonding, carrier plates and insulation substrates with a large surface area can be mechanically connected to one another, in particular over the entire surface.
Insbesondere wird als Material für den Wafer und/oder die Trägerplatte Silizium verwendet. Als Material für das Isolationssubstrat wird insbesondere Glas, bspw. ein Borosilikatglas, verwendet.In particular, silicon is used as the material for the wafer and/or the carrier plate. Glass, e.g. borosilicate glass, is used as the material for the insulation substrate.
In einer Weiterbildung wird die mindestens eine Nut derart eingebracht, dass sich die mindestens eine Nut über die gesamte Breite oder Tiefe des Isolationssubstrats erstreckt. Die Breite und die Tiefe des Isolationssubstrats sind diejenigen Ausdehnungen des Isolationssubstrats bezeichnet, welche parallel zum Waferverbund angeordnet sind. Vorteilhafterweise werden einige wenige Nuten mit einer großen Länge in das Isolationssubstrat eingebracht, anstelle von vielen kleinen Nuten.In a further development, the at least one groove is introduced in such a way that the at least one groove extends over the entire width or depth of the insulation substrate. The width and depth of the insulation substrate are those dimensions of the insulation substrate which are arranged parallel to the wafer composite. Advantageously, a few grooves with a large length are introduced into the insulation substrate instead of many small grooves.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die mindestens eine Nut derart eingebracht werden, dass sich eine Tiefe der mindestens einen Nut über die gesamte Höhe des Isolationssubstrats bis hin zur Trägerplatte erstreckt. Mit der Höhe des Isolationssubstrats ist die Ausdehnung des Isolationssubstrats senkrecht zum Waferverbund bezeichnet. Durch die Tiefe der mindestens einen Nut über die gesamte Höhe des Isolationssubstrats wird eine gute Entkopplung thermomechanischer Spannungen der Sensorchips erreicht.One embodiment provides that the at least one groove is introduced in such a way that a depth of the at least one groove extends over the entire height of the insulation substrate up to the carrier plate. The height of the insulation substrate refers to the extent of the insulation substrate perpendicular to the wafer composite. The depth of the at least one groove over the entire height of the insulation substrate achieves good decoupling of thermomechanical stresses of the sensor chips.
In einer weiteren Ausgestaltung wird die mindestens eine Nut derart eingebracht, dass sich die Tiefe der mindestens einen Nut durch das Isolationssubstrats hindurch in die Trägerplatte erstrecken. Die mindestens eine Nut ist teilweise in der Trägerplatte angeordnet. Dadurch wird die Entkopplung thermomechanischer Spannungen des nachher generierten Sensorchips weiter verbessert.In a further embodiment, the at least one groove is introduced in such a way that the depth of the at least one groove extends through the insulation substrate into the carrier plate. The at least one groove is partially arranged in the carrier plate. This further improves the decoupling of thermomechanical stresses of the subsequently generated sensor chip.
In einer Weiterbildung werden vier Nuten jeweils unterhalb einer Sensorstruktur eingebracht, so dass die vier Nuten auf einer Unterseite des Isolationssubstrats ein Raster bilden. Die Unterseite des Isolationssubstrats ist diejenige Oberfläche des Isolationssubstrats, welche von der Trägerplatte abgewandt ist.In a further development, four grooves are each introduced below a sensor structure so that the four grooves form a grid on the underside of the insulation substrate. The underside of the insulation substrate is the surface of the insulation substrate that faces away from the carrier plate.
In einer Ausgestaltung erfolgt das Einbringen der mindestens einen Nut mittels einer Säge. Die Säge weist hierfür ein Sägeblatt auf.In one embodiment, the at least one groove is created using a saw. The saw has a saw blade for this purpose.
Vorteilhafterweise erfolgt das Teilen des Waferverbunds mittels einer Wafersäge oder einem Trennschleifer. Der Vorgang des Teilens des Waferverbunds wird mittels Trennschleifens erreicht. Insbesondere weisen die Wafersäge oder der Trennschleifer ein Sägeblatt zum Teilen des Waferverbunds auf.The wafer composite is advantageously divided by means of a wafer saw or a cutting grinder. The process of dividing the wafer composite is achieved by means of cutting grinding. In particular, the wafer saw or the cutting grinder has a saw blade for dividing the wafer composite.
In einer Ausgestaltung umfasst das Verfahren den folgenden Verfahrensschritt:
- - Bereitstellen eines elektrisch leitfähigen Wafers mit einer Vielzahl von darauf aufgebrachten Sensorstrukturen, einer Trägerplatte und eines Isolationssubstrats, wobei die Trägerplatte eine Vielzahl von ersten Bohrungen und das Isolationssubstrat eine Vielzahl von zweiten Bohrungen aufweisen,
- - Ausrichten des Wafers, der Trägerplatte und des Isolationssubstrats derart, dass die Trägerplatte zwischen dem Wafer und dem Isolationssubstrat angeordnet ist und die ersten Bohrungen, die zweiten Bohrungen und die Sensorstrukturen übereinander liegen.
- - Providing an electrically conductive wafer with a plurality of sensor structures applied thereto, a carrier plate and an insulation substrate, wherein the carrier plate has a plurality of first holes and the insulation substrate has a plurality of second holes,
- - Aligning the wafer, the carrier plate and the insulation substrate such that the carrier plate is arranged between the wafer and the insulation substrate and the first holes, the second holes and the sensor structures lie one above the other.
In der Regel ist eine erste Fläche der Sensorstruktur mit dem (ersten) Druck des Mediums beaufschlagt. Die Bohrung dient im Druckmessgerät nachher dazu, eine zweite Fläche der Sensorstruktur mit einem weiteren Druck zu beaufschlagen. Im Falle eines Relativdruckmessgeräts ist die Bohrung dazu ausgestaltet, die zweite Fläche mit einem Umgebungsdruck zu beaufschlagen. Im Falle eines Differenzdruckmessgeräts ist die Bohrung dazu ausgestaltet, die zweite Fläche mit einem zweiten Druck des Mediums zu beaufschlagen. Beispielsweise ist die Bohrung mit einer Druckmittlerflüssigkeit befüllt. Das Ausrichten von Wafer, Trägerplatte und Isolationssubstrat kann beispielsweise mittels eines Lochrasters erfolgen. Die ersten Bohrungen, die zweiten Bohrungen und die Sensorstrukturen liegen nach dem Ausrichten übereinander, d.h. sie überlappen zumindest teilweise, insbesondere vollständig. Das Ausrichten von Wafer, Trägerplatte und Isolationssubstrat erfolgt insbesondere vor dem Bilden des Waferverbunds.As a rule, a first surface of the sensor structure is subjected to the (first) pressure of the medium. The hole in the pressure measuring device is then used to apply a further pressure to a second surface of the sensor structure. In the case of a relative pressure measuring device, the hole is designed to apply an ambient pressure to the second surface. In the case of a differential pressure measuring device, the hole is designed to apply a second pressure of the medium to the second surface. For example, the hole is filled with a pressure transmitter fluid. The wafer, carrier plate and insulation substrate can be aligned using a hole grid, for example. The first holes, the second holes and the sensor structures lie on top of one another after alignment, i.e. they overlap at least partially, in particular completely. The wafer, carrier plate and insulation substrate are aligned in particular before the wafer composite is formed.
In einer weiteren Ausgestaltung umfasst das Verfahren den folgenden Verfahrensschritt:
- - Nach Generieren der Sensorchips, Verbinden der Sensorchips mit einer Stromdurchführung.
- - After generating the sensor chips, connect the sensor chips with a power feedthrough.
Das Verbinden der Sensorchips mit der Stromdurchführung erfolgt insbesondere mittels Kleben, Löten oder Glaslöten. Die Stromdurchführung dient im Druckmessgerät nachher u.a. dazu, die Sensorstruktur elektrisch zu kontaktieren.The sensor chips are connected to the power feedthrough in particular by means of gluing, soldering or glass soldering. The power feedthrough in the pressure measuring device is subsequently used, among other things, to electrically contact the sensor structure.
Im Weiteren soll die vorliegende Erfindung anhand der Figuren
-
1 : eine schematische Darstellung von Wafer, Trägerplatte und Isolationssubstrat. -
2 : eine schematische Darstellung des Waferverbunds nach seiner Bildung. -
3 : eine schematische Darstellung des Waferverbunds vor der Generierung der Sensorchips. -
4 : eine schematische Darstellung einer Untenansicht des Isolationssubstrats. -
5a : eine schematische Darstellung einer Seitenansicht eines Sensorchips. -
5b : eine schematische Darstellung einer perspektivischen Ansicht eines Sensorchips. -
5c : eine schematische Darstellung eines Längsschnitts eines Sensorchips. -
5d : eine schematische Darstellung einer Unteransicht eines Sensorchips. -
6a ,6b : zwei weitere Ausgestaltungen eines Sensorchips. -
7 : eine schematische Seitenansicht eines Sensorchips, welcher auf eine Stromdurchführung aufgebracht ist. -
8 : eine schematische Aufsicht auf einen Sensorchip, welcher auf eine Stromdurchführung aufgebracht ist.
-
1 : a schematic representation of wafer, carrier plate and insulation substrate. -
2 : a schematic representation of the wafer composite after its formation. -
3 : a schematic representation of the wafer assembly before the generation of the sensor chips. -
4 : a schematic representation of a bottom view of the insulation substrate. -
5a : a schematic representation of a side view of a sensor chip. -
5b : a schematic representation of a perspective view of a sensor chip. -
5c : a schematic representation of a longitudinal section of a sensor chip. -
5d : a schematic representation of a bottom view of a sensor chip. -
6a ,6b : two further designs of a sensor chip. -
7 : a schematic side view of a sensor chip applied to a current feedthrough. -
8 : a schematic plan view of a sensor chip which is applied to a current feedthrough.
Anschließend wird aus dem Wafer 4, der Trägerplatte 5 und dem Isolationssubstrat 6 ein Waferverbund 7 gebildet (s.
In
Die mindestens eine Nut 8 wird so eingebracht, dass sie senkrecht zum (ggf. später gebildeten) Waferverbund 7 angeordnet ist. So ist es auch möglich, anders als in
Die mindestens eine Nut 8 dient als Entkopplungsstruktur, weshalb jeder Sensorstruktur 3 mindestens ein Abschnitt der mindestens einen Nut 8 zugeordnet ist. Dafür wird die mindestens eine Nut 8 derart eingebracht, dass mindestens ein Abschnitt der mindestens einen Nut 8 jeweils unterhalb einer Sensorstruktur 3 angeordnet ist. Diese Anordnung ist bspw. in
Nach dem Bilden des Waferverbunds 7 und nachdem die mindestens eine Nut 8 eingebracht ist, wird der Waferverbund 7 entlang senkrechter Achsen geteilt, so dass die Vielzahl an Sensorchips 1 generiert wird. Die senkrechten Achsen sind in
Der Wafer 4 inkl. der darauf aufgebrachten Sensorstrukturen 3 und/oder die Trägerplatte 5 können aus Silizium hergestellt sein. Der Wafer 4, insbesondere die Sensorstrukturen 3, sind mit der Trägerplatte 5 bevorzugt mittels einer Bondverbindung, insbesondere einer Silizium-Direkt-Bondverbindung (silicon direct bonding), verbunden. Das Isolationssubstrat 6 kann als Material Glas aufweisen. Vorteilhafterweise ist das Isolationssubstrat 6 mit der Trägerplatte 5 mittels anodischem Bonden verbunden.The
Die Figuren
Die Sensorstrukturen 3 weisen beispielsweise jeweils eine Messmembran 17 mit einer ersten Fläche 18 und einer zweiten Fläche 19 auf, die mit einem (ersten) Druck p1 des Mediums 2 und einem zweiten Druck p2 beaufschlagbar sind. Die Sensorstrukturen 3 sind insbesondere dazu ausgestaltet, sich in Abhängigkeit des durch den ersten Druck p1 und den zweiten Druck p2 gebildeten Relativdrucks Δp zu verbiegen. Die druckabhängige Verbiegung der Messmembran 17 wird mittels eines Druckwandlers in ein elektrisches Signal umgewandelt, welches mittels einer Stromdurchführung 11 vom Sensorchip 1 zu einer Auswerteelektronik geführt wird.The
Für das Einbringen der mindestens einen Nut 8 sind weitere Ausgestaltungen möglich, die in den Figuren
Nach dem Generieren der Sensorchips 1 kann eine Stromdurchführung 11 mit dem Sensorchip 1, insbesondere dem Isolationssubstrat 6, verbunden werden, wie in
Bezugszeichenlistelist of reference symbols
- 11
- Sensorchipsensor chip
- 22
- Mediummedium
- 33
- Sensorstruktursensor structure
- 44
- Waferwafer
- 55
- Trägerplattecarrier plate
- 66
- Isolationssubstratinsulation substrate
- 77
- Waferverbundwafer assembly
- 88
- Nutengrooves
- 99
- Sägesaw
- 10a10a
- erste Bohrungfirst drilling
- 10b10b
- zweite Bohrungsecond hole
- 1111
- Stromdurchführungpower feedthrough
- 1212
- Unterseite des Isolationssubstratsunderside of the insulation substrate
- 1313
- Wafersägewafer saw
- 1414
- Klebungbonding
- 1515
- Pinpin
- 1616
- Bonddrahtbonding wire
- 1717
- Messmembranmeasuring membrane
- 1818
- erste Flächefirst area
- 1919
- zweite Flächesecond surface
- 2020
- Kontaktflächecontact surface
- BB
- Breite des Isolationssubstratswidth of the insulation substrate
- TT
- Tiefe des Isolationssubstratsdepth of the insulation substrate
- HH
- Höhe des Isolationssubstratsheight of the insulation substrate
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2725334A1 (en) * | 2012-10-25 | 2014-04-30 | Sensirion AG | A pressure sensor having a membrane and a method for fabricating the same |
JP2015028425A (en) * | 2013-07-30 | 2015-02-12 | 俊 保坂 | Semiconductor sensor device and method of manufacturing the same |
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