Zahlreiche Bauelemente, vor allem mikromechanische Bauelemen- te, weisen bewegliche bzw. gegenüber einer mechanischen Be- lastung oder Deformation empfindliche Strukturen auf. Dazu zählen mikromechanische Aktoren und Sensoren mit Membranen, freischwingenden Federn, an Federn aufgehängten Strukturen etc. Ein Beispiel für einen mikromechanischen Sensor ist ein Si-Mikrophon. Diese Bauelemente werden in der Regel zunächst mit einer Schutzstruktur, beispielsweise einer Opferschicht oder einem Lackstöpsel, hergestellt, welche die bewegliche Struktur während des Herstellungsverfahrens trägt bzw. stützt und damit eine mechanische Verformung oder Beschädigung der beweglichen Struktur verhindert.

Während der Herstellung eines mikromechanischen Bauelements können große mechanische Kräfte auf dasselbe und die bewegli- che Struktur einwirken, die beispielsweise durch ein Halte- werkzeug, einen statischen oder dynamischen Fluiddruck oder eine Oberflächenspannung an einer Phasengrenzfläche zwischen einem flüssigen und einem gasförmigen Medium hervorgerufen werden können. Im Zwischenbauelement, d. h. im unfertigen Bauelement, nimmt die Schutzstruktur diese Kräfte auf und verhindert so eine übermäßige Belastung bzw. Verformung der beweglichen Struktur, die andernfalls zu einem Reißen oder Brechen der beweglichen Struktur führen könnte. Nach abge- schlossener Strukturierung des Zwischenbauelements mit der Schutzstruktur wird diese entfernt bzw. herausgelöst, um die bewegliche Struktur zu befreien und so das fertige Bauelement

zu erhalten. Das Herauslösen der Schutzstruktur erfolgt in der Regel in einem naßchemischen Prozeß. Nach dem Lösen der Schutzstruktur sind die beweglichen Teile des Bauelements sehr empfindlich, z. B. gegenüber Fluidströmungen oder gegen- über einem kurzzeitigen Trockenfallen beim Umsetzen von einem flüssigen Medium in ein anderes.

Zuletzt muß das Bauelement getrocknet werden, wobei das Prob- lem auftritt, daß bei einem einfachen Trocknungsprozeß an der Grenzfläche zwischen einem flüssigen Medium und einem gasför- migen Medium eine Oberflächenspannung auftritt, die große Kräfte auf die bewegliche Struktur ausüben kann und bei- spielsweise ein Ankleben der mikromechanischen bzw. bewegli- chen Struktur an feststehenden Bereichen des Bauelements be- wirken kann. Das Auftreten einer Grenzfläche zwischen einer flüssigen und einer gasförmigen Phase kann beispielsweise mittels des"Super Critical Point Drying"verhindert werden, bei der mittels Anwendung eines Drucks, der höher als der kritische Druck der zu entfernenden Substanz ist, und einer Temperatur, die höher ist als die kritische Temperatur der zu entfernenden Substanz, die zu entfernende Substanz unter Ver- meidung einer Phasengrenze flüssig-gasförmig vom flüssigen in den gasförmigen Zustand überführt wird. Zuletzt werden die Bauelemente vereinzelt und in Gehäusen aufgebaut.

Die Handhabung der Bauelemente mit den befreiten mikromecha- nischen bzw. beweglichen Strukturen in dem oben beschriebenen Verfahren ist problematisch, da die beweglichen Strukturen nicht mehr naß werden dürfen und auch nicht auf andere Weise größeren mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt werden dür- fen. Genau dies geschieht jedoch in der Regel beim Vereinzeln der Bauelemente aus einem Substrat bzw. Wafer mittels Sägen.

Daraus folgt ein erhebliches Risiko der Beschädigung von Bau- elementen. Dieses Problem ist beispielsweise für Si-Mikropho- ne neu und wurde bisher noch nicht gelöst.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes und insbesondere zuverlässigeres Verfahren und eine zuverlässigere Vorrichtung zur Herstellung eines Bauele- ments mit einer beweglichen Struktur zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 oder eine Vorrichtung gemäß Anspruch 8 gelöst.

Bevorzugte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß ein Herstellungsverfahren, bei dem eine bewegliche Struktur eines Bauelements erst im letzten Herstellungsschritt durch Entfernen einer Schutzstruktur befreit wird, zuverlässiger ist, da die Schutzstruktur so die bewegliche Struktur bis zu- letzt schützen kann. Dabei wird die Verwendung einer Bauele- menthalteeinrichtung und insbesondere eines Chip-Trays bevor- zugt. Ein Chip-Tray ist ein Behälter für eine Mehrzahl von Chips bzw. Bauelementen oder Zwischenbauelementen, der in ei- nem Bodenteil eine entsprechende Mehrzahl von Fächern für je ein Zwischenbauelement aufweist. Die Fächer sind mittels ei- nes Deckels so verschließbar, daß Zwischenbauelemente in den Fächern festgehalten und gegen ein Herausfallen gesichert sind. Bodenteil und/oder Deckel weisen Öffnungen auf, durch die eine Flüssigkeit oder ein Gas, die bzw. das den Chip-Tray umgibt, in diesen eindringen und bis zu den Bauelementen in den Fächern gelangen kann.

Das Verfahren zur Herstellung eines Bauelementes mit einer beweglichen Struktur sieht vor, Zwischenbauelemente noch vor einem Entfernen von Opferschichten bzw. Schutzstrukturen durch Sägen zu vereinzeln. Anschließend werden die Zwischen- bauelemente in den Chip-Tray abgelegt. Die Zwischenbauelemen- te sind durch die genannten Öffnungen des Chip-Tray für Flüs- sigkeiten oder Gase zugänglich. Der Chip-Tray besteht aus ei- nem Material, das gegen folgende chemische Prozesse resistent

ist und eine elektrostatische Aufladung verhindert. Chip- Trays mit diesen Eigenschaften werden beispielsweise von der Firma Entegris angeboten. Der bestückte Chip-Tray durchläuft dann naßchemische Schritte zum Entfernen der Schutzstruktur bzw. Opferschicht und gegebenenfalls Lacklösungsschritte, Reinigungsschritte und Trocknungsschritte, beispielsweise ein Super Critical Point Drying. Dabei können mehrere Chip-Trays entsprechend einem Hordenkonzept zusammengefaßt werden, so daß ganze Stapel gleichzeitig bearbeitet bzw. prozessiert werden können.

Nach den beschriebenen Schritten des Entfernens der Schutz- struktur, der Reinigung und der Trocknung liegen die fertigen empfindlichen Bauelemente geschützt im Chip-Tray und werden zum Aufbauen, zum Einsetzen in Gehäuse etc. aus diesem ent- nommen. Vor dem Entnehmen der Bauelemente können diese auch noch im Chip-Tray einem Test hinsichtlich ihrer Funktionsfä- higkeit unterzogen werden.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß ein Bauelement mit einer beweglichen Struktur während des kriti- schen Prozessschritts des Vereinzelns geschützt ist.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vor- liegenden Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen : Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung eines Wafers mit mehreren Zwischenbauelementen ; Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung eines Chip- Trays mit mehreren vereinzelten Zwischenbauelemen- ten ; Fig. 3 eine schematische Darstellung des Chip-Trays mit den vereinzelten Zwischenbauelementen nach dem Ent- fernen einer Schutzstruktur ; und

Fig. 4 eine schematische Schnittdarstellung des Chip-Trays mit aus den Zwischenbauelementen erhaltenen Bauele- menten.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines vertikalen Schnitts durch ein Substrat bzw. einen Wafer 10, d. h. eines Schnitts senkrecht zu einer ersten Oberfläche 12 und einer zweiten Oberfläche 14 des Wafers 10. Der Wafer 10 ist in meh- reren Verfahrensschritten prozessiert, um Zwischenbauelemente 20 auf bzw. in dem Wafer 10 zu erhalten. Bei den Bauelementen 20 handelt es sich bei dem dargestellten Beispiel um Si- Mikrophone, wobei jedes Zwischenbauelement 20 eine Membran 30, die an ihrem Rand 32 von einer Membranhalterung 34 gehal- ten wird, und eine Gegenelektrode 36 mit mehreren Öffnungen 38 aufweist. Die Membranhalterung 34 ist mit der Gegenelekt- rode 36 verbunden, so daß sich Membran und Gegenelektrode pa- rallel zueinander und voneinander beabstandet gegenüberlie- gen. Die Gegenelektrode 36 ist ferner mit ihrer von der Memb- ran 30 abgewandten Oberfläche 40 mit einem Rahmen 42 verbun- den. Zwischen der Membran 30 und der Gegenelektrode 36 und in den Öffnungen 38 der Gegenelektrode ist eine Opferschicht bzw. Schutzstruktur 50 angeordnet. Die von der Gegenelektrode 36 abgewandte Oberfläche 52 der Membran 30 ist von einer Lackschicht 54 bedeckt, die sich im wesentlichen über alle Bauelemente 20 erstreckt.

Der Wafer 10 bzw. die Zwischenbauelemente 20 sind mit den Rahmen 42 an einer Sägefolie 60 angebracht und damit auf ei- nen Vereinzelungsschritt vorbereitet. Der Wafer 10 wird ent- lang der Sägespuren 62 gesägt, wodurch die Zwischenbauelemen- te 20 voneinander getrennt werden und nur noch über die Säge- folie 60 zusammenhängen.

Nach der Vereinzelung werden die Zwischenbauelemente 20 von der Sägefolie 60 getrennt und in eine Bauelementhalteeinrich- tung bzw. einen Chip-Tray 70 eingesetzt, wie es in Fig. 2

dargestellt ist. Der Chip-Tray 70 umfaßt ein Bodenteil 72 und einen Deckel 74. Im Bodenteil 72 sind Fächer 76 angeordnet, wobei jedes Fach 76 dafür vorgesehen ist, ein vereinzeltes Zwischenbauelement 20 aufzunehmen. Der Deckel 74 verschließt die Fächer 76 des Bodenteils 72 so, daß darin befindliche Zwischenbauelemente 20 gegen ein Herausfallen gesichert sind.

Sowohl das Bodenteil 72 als auch der Deckel 74 weisen jeweils eine Reihe von Öffnungen 78,80 auf, durch die ein Zwischen- bauelement 20 in einem Fach 76 mit der Umgebung des Chip- Trays 70 in Fluidkommunikation steht.

Nach dem Einbringen der Zwischenbauelemente 20 in die Fächer 76 des Chip-Trays 70 und dem Verschließen der Fächer 76 mit dem Deckel 74 wird die Schutzstruktur 50 naßchemisch ent- fernt. Dazu wird der gesamte Chip-Tray 70 in ein Ätzbad ge- taucht, das so gewählt ist, daß es weder mit der Membran 30, der Membranhalterung 34, der Gegenelektrode 36 noch dem Rah- men 42 chemisch reagiert, sondern lediglich die Schutzstruk- tur 50 auflöst. Das Ätzmedium dringt durch die Öffnungen 78 im Bodenteil 72 und die Öffnungen 80 im Deckel 74 in die Fä- cher 76 des Chip-Trays 70 ein und wirkt dort auf die er- wünschte Weise auf die Zwischenbauelemente 20 ein.

Der infolge der Einwirkung des Ätzmediums auf die Zwischen- bauelemente 20 erhaltene Zustand ist in Fig. 3 dargestellt.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind das Material der Lackschicht 54 und das Ätzmedium so gewählt, daß das Ätz- medium die Lackschicht 54 nicht oder nicht wesentlich ab- trägt. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn das Ätzme- dium eine anorganische Säure oder Base ist und die Schutz- struktur Siliziumoxid, Aluminium oder ein anderes anorgani- sches Material aufweist, wobei die Lackschicht ein organi- sches Material aufweist. Wie bereits eingangs erwähnt, ist das Zwischenbauelement nach dem Entfernen der Schutzstruktur sehr fragil. Der Chip-Tray kann auftretende, durch ein Fluid bewirkte Kräfte reduzieren und ein Trockenfallen der Struktu- ren beim Umsetzten in ein anderes Medium verhindern.

In einem weiteren Verfahrensschritt wird der Chip-Tray 70 mit den Zwischenbauelementen 20 einem Medium ausgesetzt, das die Lackschicht 54 abträgt, beispielsweise einem organischen Lö- sungsmittel. Man erhält, wie es in Fig. 4 dargestellt ist, die Bauelemente 20'mit beidseitig freiliegender Membran 30.

In den folgenden Verfahrensschritten müssen die Bauelemente 20'getrocknet werden, beispielsweise mittels CO2-Super- Kritischem-Punkt-Trocknen (CPD), mittels selbstanordnender Monolagen (SAM ; SAM = Self Assembling Monolayer) oder mittels Gefriertrocknen. Durch diese Verfahren wird verhindert, daß die Membran 30 aufgrund der Oberflächenspannung einer während des Trocknens auftretenden Grenzfläche zwischen einer flüssi- gen und einer gasförmigen Phase zu der Gegenelektrode 36 ge- zogen wird und dadurch beschädigt wird und/oder an dieser festklebt.

Die fertigen Bauelemente 20'können noch im Chip-Tray 70 ei- nem Test hinsichtlich ihrer Funktionsfähigkeit unterzogen werden. Dafür wird entweder der Deckel 74 abgenommen oder derselbe weist Öffnungen auf, durch die Sonden an die Bauele- mente 20'herangeführt werden können, mittels derer elektri- sche, optische oder akustische Signale auf die Bauelemente 20'übertragen oder von denselben empfangen werden können.

Abschließend werden die Bauelemente 20'einzeln aus den Fä- chern 76 des Chip-Trays 70 entnommen und elektrisch kontak- tiert, mit Gehäusen versehen oder an anderen Bauelementen an- gebracht.

Die vorliegende Erfindung ist nicht nur auf die im Ausfüh- rungsbeispiel dargestellten Si-Mikrophone 20'anwendbar, son- dern auf alle Bauelemente, welche mechanisch empfindliche, insbesondere bewegliche Strukturen aufweisen. Gegenüber me- chanischen Belastungen empfindliche bewegliche Strukturen sind neben der Membran 30 des Ausführungsbeispiels auch alle

Arten von Federn und elastischen Elementen sowie an diesen aufgehängte Strukturen. Somit zählen zu den Bauelementen 20', deren Herstellung durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung vereinfacht bzw. zuverlässi- ger gemacht wird, insbesondere mikromechanische Sensoren und Aktoren zur Erfassung bzw. Erzeugung von linearen und/oder rotatorischen Beschleunigungen bzw. Kräften bzw. Bewegungen.

Mittels der vorliegenden Erfindung können ferner vorteilhaft all jene Bauelemente hergestellt werden, die Strukturen auf- weisen, welche zwar nicht aufgrund der Funktionalität des Bauelements beweglich sein müssen, die jedoch aufgrund ande- rer Anforderungen filigran und damit tatsächlich auch beweg- lich und gegenüber mechanischen Belastungen empfindlich sind.

Ferner kann der Wafer 10 abweichend von dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel verschiedene Bauelemente und insbesondere neben einem oder mehreren gleichen oder un- terschiedlichen Bauelementen mit beweglichen Strukturen auch weitere Bauelemente ohne bewegliche Strukturen aufweisen, wie z. B. Schaltungen. Entsprechend können bei dem erfindungsge- mäßen Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung in dem Chip-Tray 70 neben einem Bauelement mit einer beweglichen Struktur weitere gleiche oder andersartige Bauelemente mit oder ohne bewegliche Strukturen angeordnet sein.

Ebenfalls können die Zwischenbauelemente mittels einer ande- ren Methode als der des Sägens vereinzelt werden, beispiels- weise unter Verwendung eines Laserstrahls, durch Ätzen oder Brechen.

Zur Entfernung der Schutzstruktur 50, die beispielsweise Si- liziumoxid, Aluminium oder einen organischen Lack aufweisen kann, sind neben dem beschriebenen naßchemischen Verfahren auch andere aus der Halbleiterfertigung bekannte materialab- tragende Verfahren verwendbar, beispielsweise reaktives Ione-

nätzen, die Verwendung eines Plasmas, Ätzen in der Gasphase, etc.

Ferner kann ein Zwischenbauelement 20 statt einer auch mehre- re Schutzstrukturen aufweisen, welche aus unterschiedlichen Materialien bestehen können. In diesem Sinn kann auch die Lackschicht 54 des dargestellten Ausführungsbeispiels als ei- ne Schutzstruktur für die Membran 30 angesehen werden.

In Anpassung an die Bauelemente 20'bzw. die Zwischenbauele- mente 20 sowie an verwendete Fertigungsschritte und Ferti- gungsanlagen kann die Form und der Aufbau des Chip-Trays 70 von dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel ab- weichen. Beispielsweise können die Fächer 76 statt in dem Bo- denteil 72 im Deckel 74 angeordnet sein, oder es können so- wohl das Bodenteil 72 als auch der Deckel 74 entsprechende Ausnehmungen zur Aufnahme von Zwischenbauelementen aufweisen.

Ferner kann anstelle des Chip-Trays 70 eine beliebige Bauele- menthalteeinrichtung verwendet werden, die dazu geeignet ist, die Zwischenbauelemente 20 bzw. die Bauelemente 20'sicher zu halten und gleichzeitig den Zugang eines Ätzmediums zu den Zwischenbauelementen 20 ermöglicht.

Bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren können abge- sehen von der Verwendung eines Chip-Trays oder einer anderen Bauelement-Halteeinrichtung einzelne Verfahrensteile, bei- spielsweise der Vereinzelungsprozeß und der Aufbauprozeß, von Standardlinien bzw. Standardfertigungsstraßen für mikroelekt- ronische Bauelemente verwendet werden.

Bezugszeichenliste 10 Wafer 12 erste Oberfläche des Wafers 10 14 zweite Oberfläche des Wafers 10 20 Zwischenbauelement 30 Membran 32 Rand der Membran 30 34 Membranhalterung 36 Gegenelektrode 38 Öffnung der Gegenelektrode 36 40 Oberfläche der Gegenelektrode 36 42 Rahmen 50 Schutzstruktur 52 Oberfläche der Membran 30 54 Lackschicht 60 Sägefolie 62 Sägespur 70 Chip-Tray 72 Bodenteil 74 Deckel 76 Fach 78 Öffnung im Bodenteil 72 80 Öffnung im Deckel 74