Auf Waferlevel herstellbares Bauelement und Verfahren zur Herstellung

Die Erfindung betrifft Bauelemente, z.B. MEMS-Bauelemente (MEMS = Microelectromechanical System) wie MEMS-Mikrofone, die mehrere Chips umfassen. Zumindest zwei Chips sind auf Wa- ferebene miteinander verbindbar. Weiter betrifft die Erfin- dung ein Verfahren zur Herstellung solcher Bauelemente.

Das Einsatzgebiet elektrischer Bauelemente ist umfangreich. Viele elektrische oder elektronische Geräte umfassen einige oder viele elektrische Bauelemente als diskrete oder monolit- hisch integrierte Komponenten. Der anhaltende Trend zur Mini ^¬ aturisierung elektrischer Geräte wie z.B. Mobilfunkgeräte oder tragbare Computer bedingt die Notwendigkeit zur Miniatu ^¬ risierung der verbauten Bauelemente. Gleichzeitig dürfen die elektrischen und mechanischen Eigenschaften der Bauelemente durch die Verkleinerung nicht verschlechtert werden. Vielmals steigen die Anforderungen, z.B. hinsichtlich der Signalqualität, an die Bauelemente.

Klein bauende MEMS-Bauelemente mit guten elektrischen Eigen- schaffen sind aus der Veröffentlichungsschrift DE 10 2010 006 132 bekannt, wobei ein MEMS-Chip und ein ASIC-Chip (ASIC = Application-specific integrated circuit) gestapelt angeordnet sind . Es ist möglich, dass MEMS-Chips derart komplexe MEMS-Struktu- ren tragen, dass die zusätzliche Anordnung von Strukturen zur Verbindung oder Verschaltung mit anderen Elementen des Bauelements erschwert ist. Es ist deshalb eine Aufgabe, ein entsprechend verbessertes Bauelement sowie ein Verfahren zur Herstellung solcher Bauelemente anzugeben.

Diese Aufgaben werden durch den Gegenstand bzw. das Verfahren der unabhängigen Ansprüche gelöst, wobei abhängige Ansprüche vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angeben. In der Beschreibung oder in den Figuren gezeigte Merkmale können einzeln oder in Kombination zusammenwirken, um allen spezifischen Anforderungen genügendes Bauelement zu ergeben.

Das Bauelement umfasst einen ersten Chip mit einer Oberseite und einen zweiten Chip mit einer Unterseite. Das Bauelement umfasst ferner eine erste Verbindungsstruktur und eine zweite Verbindungsstruktur, die jeweils auf der Oberseite des ersten Chips angeordnet sind. Eine erste Kontaktstruktur und eine zweite Kontaktstruktur des Bauelements sind an der Unterseite des zweiten Chips angeordnet. Weiterhin existiert eine An- passstruktur, die die Höhe Ah aufweist und zwischen dem ers ^¬ ten Chip und der ersten Verbindungsstruktur angeordnet ist. Die erste Verbindungsstruktur ist mit der ersten Kontaktstruktur verbunden. Die zweite Verbindungsstruktur ist mit der zweiten Kontaktstruktur verbunden. Die zweite Kontakt- struktur ist um einen Betrag Ah höher als die erste Kontakt ^¬ struktur .

Die Verbindungsstrukturen sind auf der Oberseite des ersten Chips angeordnete strukturierte Elemente, die dazu dienen, eine mechanische und/oder elektrische Verbindung beider Chips herzustellen, und haben eine Höhe, die der Summe aller Dicken aller in den Strukturen enthaltenen Lagen entspricht. Die Kontaktstrukturen sind an der Unterseite des zweiten Chips angeordnete strukturierte Elemente, die dazu dienen, zusammen mit den Verbindungsstrukturen die mechanische und/oder elektrische Verbindung zwischen den Chips

herzustellen, und haben eine Höhe, die der Summe aller Dicken aller in den Strukturen enthaltenen Lagen entspricht.

Im Wesentlichen stimmen deshalb die Begriffe „Höhe" und „Dicke" überein.

Es ist möglich, dass der zweite Chip funktionale Strukturen auf seiner Unterseite aufweist, die das Verbinden beider Chips erschweren, weil die Unterseite des zweiten Chips zu ^¬ sammen mit den funktionalen Strukturen keine ebene Oberfläche mehr zur Verfügung stellt. Deshalb ist es möglich, dass die erste Kontaktstruktur und die zweite Kontaktstruktur eine unterschiedliche Höhe aufweisen, dass ihre vom zweiten Chip beabstandeten Enden also einen unterschiedlichen Abstand vom zweiten Chip aufweisen. Deshalb ist eine gleichmäßige Verbin- dung beider Chips erschwert. Als Lösung dieses Problems wird die Anpassstruktur auf der Oberseite des ersten Chips vorge ^¬ sehen, die dazu dient, die beiden Chips - trotz funktionaler Strukturen an der Unterseite des zweiten Chips - in einem homogenen Abstand anzuordnen und zu verbinden. Die Höhendiffe- renz der Kontaktstrukturen Ah der Elemente an der Unterseite des zweiten Chips wird also durch eine analog gewählte Höhe der Anpassstruktur auf der Oberseite des unteren Chips ausgeglichen . Die Verbindungsstrukturen, die Kontaktstrukturen und die Anpassstruktur können mittels lithografischer Verfahren auf Wa- fern, aus denen später die ersten und zweiten Chips vereinzelt werden, strukturiert werden. Das gesamte Bauelement kann deshalb auf Waferlevel im Mehrfachnutzen hergestellt werden, wodurch der Aufwand zur Herstellung sinkt, Fehlerquellen bei der Herstellung vermieden werden und Herstellungskosten verringert werden.

In einer Ausführungsform sind die erste Verbindungsstruktur und die zweite Verbindungsstruktur gleich hoch bzw. ihr

Lagenaufbau gleich dick. Dann können beide Verbindungsstrukturen im selben Verfahrensschritt hergestellt werden. Unterschiedliche Abstände der Verbindungspunkte der Strukturen zum Oberflächenniveau des zweiten Chips, die durch funktionale Strukturen an

Unterseite des zweiten Chips bedingt sind, werden durch die Anpassstruktur auf der Oberseite des anderen, nämlich des ersten Chips, ausgeglichen.

In einer Ausführungsform sind Schaltungselemente des ersten Chips über die Verbindungsstrukturen und Kontaktstrukturen mit Schaltungselementen des zweiten Chips verschaltet.

Der erste Chip kann ein ASIC-Chip sein, während der zweite Chip ein MEMS-Chip mit MEMS-Strukturen sein kann. Der ASIC- Chip kann dann analoge und/oder digitale Schaltkreise zur Ansteuerung der MEMS-Strukturen bzw. zur Auswertung der vom MEMS-Chip empfangenen Signale umfassen.

So ist es z.B. möglich, dass das Bauelement ein MEMS-Mikrofon ist und der zweite Chip als MEMS-Strukturen elektrisch leit- fähige zu Schwingungen anregbare Membranen bzw. im Wesentli ^¬ chen steife und fest stehende perforierte Rückplatten (engl.: „backplates" ) und ein im Inneren des zweiten Chips struktu ^¬ rierten Hohlraum als akustisches Rückvolumen umfasst. Zur Strukturierung der Membranen, Rückplatten und des akustischen Rückvolumens sind im Allgemeinen eine Vielzahl von Struktu- rierungsschritten notwendig, wobei eine Vielzahl unterschied ^¬ licher Verbindungs- und Kontaktstrukturen an der Unterseite des zweiten Chips gebraucht werden. Diese Strukturen

bedingen, dass die Unterseite des zweiten Chips eine komplexe Topologie aufweist, die eine einfache und direkte Verbindung mit dem ersten Chip verhindert. Soll das Bauelement als Mikrofon funktionieren und gute elektrische und akustische Eigenschaften aufweisen, so kann es notwendig sein, das zwischen den beiden Chips angeordnete Volumen durch einen geschlossenen oder durch einen bis auf eine Schalleintrittsöffnung geschlossenen akustisch

abdichtenden Rahmen einzuschließen sowie zusätzliche

elektrische und mechanische Verbindungen zwischen den Chips bereitzustellen. Der akustisch abdichtende Rahmen ist

notwendig, um einen akustischen Kurzschluss, also das

Auftreffen akustischer Schallwellen auf die Vorderseite und auf die Rückseite akustisch aktiver Strukturen zu verhindern.

In einer Ausführungsform umfasst das Bauelement entsprechend eine vollständig geschlossene Rahmenstruktur oder eine Rah ^¬ menstruktur mit seitlicher Öffnung, z.B. einer Schallein- trittsöffnung, wobei die Rahmenstruktur durch eine der Verbindungsstrukturen, eine der Kontaktstrukturen oder eine weitere rahmenförmige Struktur gebildet ist.

Die erste und die zweite Verbindungsstruktur können somit dazu dienen, die beiden Chips elektrisch und/oder mechanisch miteinander zu verbinden oder durch eine formschlüssige An- bindung an beide Chips als offene oder geschlossene Rahmen ^¬ struktur einen Hohlraum zwischen den Chips - trotz auf der Unterseite des Chips angeordneter funktionaler Strukturen - zu umschließen.

In einer Ausführungsform ist eine der Verbindungsstrukturen, eine der Kontaktstrukturen oder eine weitere Struktur eine Stützstruktur .

Das die zwei Chips und das Volumen zwischen den Chips umfas ^¬ sende Bauelement kann in einer externen Schaltungsumgebung eingesetzt und von weiteren Schaltungskomponenten oder Häu- sungskomponenten, z.B. einer Moldmasse, umgeben sein. In jedem Fall ist es vorteilhaft, wenn das Bauelement mechanisch stabil ist und gegebenenfalls Drücken, die bei weiteren Ver ^¬ fahrensschritten oder Integrationsschritten auftreten können, standhalten kann. Insbesondere der Hohlraum zwischen den

Chips würde die mechanische Stabilität beeinträchtigen. Das Vorsehen weiterer Stützstrukturen, die im Hohlraum angeordnet sind und beide Chips gegeneinander abstützen, d.h. vertikale Kräfte übertragen, erhöht die Stabilität des Bauelements, wo- durch insbesondere Belastungen von der optionalen Rahmenstruktur genommen wird und die akustische Abdichtung weniger gefährdet ist.

In einer Ausführungsform umfasst das Bauelement ferner eine elektromagnetische Abschirmung des ersten Chips, des zweiten Chips und/oder des gesamten Bauelements.

In einer Ausführungsform des Bauelements mit elektromagneti ^¬ scher Abschirmung sind der Körper des ersten Chips und der Körper des zweiten Chips nicht direkt über die Abschirmung miteinander verschaltet. Es ist möglich, dass an einer Oberseite des zweiten Chips oder an Seitenflächen des zweiten Chips ein metallisches Material zur elektromagnetischen Abschirmung angeordnet ist. Ebenso ist es möglich, dass an der Unterseite des ersten Chips oder an Seitenflächen des ersten Chips ein leitendes Material zur elektromagnetischen Abschirmung angeordnet ist. Solche Abschirmungen weisen eine gute elektrische Kopplung an das entsprechende Chipmaterial auf, wenn sie großflächig auf ^¬ liegen. Je nachdem, welches elektrische Potenzial für die Körper des ersten und des zweiten Chips vorgesehen sind, kann es vorteilhaft sein, die Körper beider Chips über die groß ^¬ flächige elektromagnetische Abschirmung mit einander

niederohmig zu verschalten oder beide Körper auf

unterschiedlichen Potenzialen zu halten. In diesem Fall ist es möglich, eine zusätzliche Schicht eines isolierenden

Materials zwischen der elektromagnetischen Abschirmung und zumindest einem der beiden Chipkörper vorzusehen, damit eine elektromagnetische Abschirmung die Körper nicht kurzschließt. In einer Ausführungsform ist der erste Chip ein ASIC-Chip und der zweite Chip ein MEMS-Chip.

In einer Ausführungsform ist der zweite Chip ein MEMS-Chip mit einer elektrisch leitenden Membran, einer Gegenelektrode und einem Rückvolumen. Das Bauelement ist entsprechend ein Mikrofon .

Die Zahl der elektrisch leitenden Membranen bzw. die Zahl der Gegenelektroden ist nicht auf eins beschränkt. Zwei oder mehr Membranen oder zwei oder mehr Gegenelektroden können vorgesehen sein, damit ein MEMS-Mikrofon mit verbesserten akustischen bzw. elektrischen Eigenschaften erhalten wird. Insbesondere ist es möglich, eine Membran zwischen zwei Gegen- elektroden oder eine Gegenelektrode zwischen zwei beweglichen Membranen anzuordnen, um ein differenziell arbeitendes Mikro ^¬ fon zu erhalten. Das Bauelement kann ferner Lötpads, z.B. für Kontakte zur

SMD-Montage (SMD = Surface Mounted Device), aufweisen. ASIC- Strukturen, z.B. im ersten Chip, können an der Unterseite des ersten Chips, im Inneren des ersten Chips oder an der Oberseite des ersten Chips angeordnet sein.

Analog können MEMS-Strukturen an der Unterseite, im Inneren oder an der Oberseite des zweiten Chips angeordnet sein.

Durchkontaktierungen durch den ersten oder durch den zweiten Chip können Schaltungselemente der entsprechenden Chips oder Kontaktstrukturen zur Verschaltung bzw. Verbindung des Bauelements mit einer externen Schaltungsumgebung verschalten.

Die Verbindungsstrukturen bzw. Kontaktstrukturen, welche elektrische Verschaltungen zwischen den Chips herstellen, sind vorzugsweise elektrisch leitend und können ein Metall umfassen. Andere Verbindungsstrukturen oder Kontaktstrukturen können ein leitendes oder ein nicht leitendes Material umfas ^¬ sen. Die Anpassstruktur kann ebenso ein leitendes oder ein nicht leitendes Material umfassen. Umfasst die Anpassstruktur ein leitendes Material, kann sie Teil einer elektrischen Verschaltung zwischen den Chips oder zwischen Elementen eines Chips sein. Sollen Verbindungsstrukturen und/oder Kontaktstrukturen sowohl eine elektrische Verschaltung herstellen als auch ein im Wesentlichen nicht leitendes Material, z.B. aus mechanischen Überlegungen, umfassen, so ist es möglich, an der Oberseite der Verbindungsstrukturen bzw. an der Unterseite der Kontaktstrukturen Verbindungsmetallisierungen vorzusehen, die einander entsprechend berühren und eine elektrische Verschaltung herstellen .

Als Materialien für die Verbindungsstrukturen, die Kontaktstrukturen oder die Anpassstruktur kommen Metall - z.B. Aluminium, Kupfer, Nickel, Gold oder Silber oder eine ein entsprechendes Metall umfassende Legierung - , Glas, ein Polymer oder anorganisch modifizierte Hybridpolymere in

Frage. Die Anpassstruktur kann auch aus bei der Herstellung von ASIC-Strukturen verwendeten Materialien zusammengesetzt sein. Durch das Anpassen der Schichtdicke der Anpassstruktur oder durch lokales Weglassen der Anpassstruktur im Bereich eines Bondrahmens zwischen den Chips oder im Bereich von Verbindungspfosten können gezielt unterschiedliche Höhen dieser Stütz- oder Verbindungselemente eingestellt werden, um das Gegenstück zur individuellen Topologie an der Unterseite des zweiten Chips darzustellen.

Bondrahmen oder Verbindungspfosten, die z.B. aus den ersten beiden Verbindungsstrukturen oder den ersten beiden Kontaktstrukturen oder weiteren Verbindungs- und Kontaktstrukturen bestehen, können Lacke - z.B. SU8 (Microchem) - oder Trocken- filme - z.B. PerMX (DuPont) - umfassen.

Die Höhe Ah kann im Bereich einiger Mikrometer liegen und beispielsweise 10 ym betragen. Die Höhe von Bondrahmen oder Verbindungspfosten, also die Gesamthöhe der Strukturen, zusammengesetzt aus Verbindungs ^¬ strukturen und Kontaktstrukturen, kann im Bereich einiger Mikrometer, z.B. zwischen 5 und 200 ym liegen. Es ist möglich, als Material eines Bondrahmens ein ver ^¬ gleichsweise elastisches, plastisches oder allgemein

komprimierbares Material zu wählen, um einen weiteren

Höhenausgleich durch Kompression beim Zusammenfügen der beiden Chips zu erhalten. Dann kann der Bondrahmen z.B. ein Polymer umfassen.

Um eine stabile Verbindung zwischen den Verbindungsstrukturen und den Kontaktstrukturen zu erhalten, kann ein Verbindungsmittel an der entsprechenden Verbindungsstelle der Strukturen vorgesehen sein. Ein solches Verbindungsmittel kann bei ^¬ spielsweise Lot oder ein elektrisch leitender Kleber sein. Eine elektrische Isolierschicht, die dazu dient, die Körper der beiden Chips voneinander zu isolieren, kann beispielsweise Glas, ein Polymer, anorganisch modifizierte Hyb ^¬ ridpolymere z.B. Ormecer oder Parylene umfassen. Ein Material der elektromagnetischen Abschirmung kann ein Metall - z.B. Aluminium, Kupfer, Nickel, Zinn oder Titan oder eine eines dieser Metalle umfassende Legierung aufweisen. Die entsprechenden Materialien können durch PVD (Physical Vapour Deposition) , CVD (Chemical Vapour Deposition) , galvanische Verfahren oder stromloses Metallisieren sowie durch Jet-Be- schichtung entsprechender Precursoren oder durch Flammspritzen aufgebracht werden.

Ist das Bauelement ein MEMS-Mikrofon, so kann die Schallein- trittsöffnung durch eine Öffnung im ersten Chip oder durch eine seitliche Schalleintrittsöffnung durch eine Öffnung durch eine Rahmenstruktur realisiert sein. Aus akustischen Gründen, nämlich wegen der besseren Symmetrie, wäre eine Schalleintrittsöffnung von unten durch den ersten Chip wünschenswert. Allerdings weisen moderne, d.h. kleine MEMS-Mik- rofone, eine bestimmte Anzahl elektrischer Kontakte an der entsprechend kleinen Unterseite auf, so dass die Dichte der Kontakte entsprechend hoch ist. Befindet sich die Schallein ^¬ trittsöffnung auf der Unterseite des ersten Chips, so besteht bei der Herstellung des Bauelements die Gefahr, die

Schalleintrittsöffnung durch ein Prozessmaterial, z.B. Lot, bei der Herstellung des Bauelements oder bei der Verbindung des Bauelements mit einer externen Schaltungsumgebung zu verschließen .

Deshalb kann es vorteilhaft sein, die Schalleintrittsöffnung an der Seite des Bauelements vorzusehen.

Ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelements umfasst die Schritte :

- Erstellen von MEMS-Strukturen und Kontaktstrukturen auf einer Unterseite eines zweiten Chips,

- Erstellen einer Anpassstruktur und von Kontaktstrukturen auf der Oberseite eines ersten Chips,

- Zusammenfügen beider Chips, wobei die Kontaktstrukturen mit den Verbindungsstrukturen verbunden werden und die Höhe der Anpassstruktur so gewählt ist, dass die Verbindung trotz un- terschiedlich hoher Kontaktstrukturen spaltfrei ist.

So wird eine spaltfreie und potentiell (z. B. durch

Lotverbindungen) stoffschlüssige Verbindung beider Chips erhalten, obwohl an der Unterseite des zweiten Chips MEMS- Strukturen angeordnet sind, die das Verbinden der Chips erschweren . In einer Ausführungsform des Verfahrens sind die ersten Chips zusammen in einem ersten Wafer und die zweiten Chips zusammen in einem zweiten Wafer gebildet. Durch das Zusammenfügen der entsprechenden Wafer können eine Vielzahl von Bauelementen gleichzeitig hergestellt werden, welche nach dem Zusammenfügen der Wafer lediglich vereinzelt werden müssen. In einer Ausführungsform des Verfahrens ist es möglich, nach dem Verbinden der beiden Wafer die zweiten Chips durch einen ersten partiellen Vereinzelungsschritt voneinander zu trennen. Der Vereinzelungsschritt dringt durch das Material der zweiten Chips und in das Material aber nicht durch das

Material der Verbindungsstrukturen. Die ersten Chips werden durch einen zweiten partiellen Vereinzelungsschritt

voneinander getrennt. Der zweite partielle

Vereinzelungsschritt dringt durch das Material der ersten Chips und in das Material der Verbindungsstrukturen.

Dadurch wird eine Basis geschaffen, um die Chipkörper elektrisch voneinander zu isolieren. Entsprechend gilt für eine Ausgestaltung des Verfahrens, dass nach dem ersten partiellen Vereinzelungsschritt zuerst eine Isolierschicht und danach eine leitende Abschirmschicht auf die zweiten Chips aufge ^¬ bracht werden. Nach dem zweiten partiellen Vereinzelungsschritt wird eine leitende Abschirmschicht zumindest auf die Vereinzelungskanten der ersten Chips aufgebracht. Im Folgenden wird das Bauelement bzw. ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelements anhand von schematischen Ausführungsbeispielen und zugehörigen Figuren näher erläutert. Es zeigen : Figur 1: Ein Bauelement B mit einem ersten Chip CHI, einem zweiten Chip CH2 und einer Verbindung der Chips mittels Verbindungsstrukturen VS, Kontaktstrukturen KS und einer Anpassstruktur AS,

Figur 2: Eine mögliche Anordnung eines Bondrahmens und

Verbindngs- bzw. Stützstrukturen einer

Ausführungsform mit einem akustischen Kanal AC durch den ersten Chip,

Figur 3: Eine Ausgestaltung mit Bondrahmen und Verbindungsbzw. Stützstrukturen sowie einem akustischen Kanal durch einen nicht geschlossenen Bondrahmen,

Figur 4 : Die zur Figur 2 gehörige obere Sektion eines Bauele ^¬ ments,

Figur 5: Die zur Figur 3 gehörige obere Sektion eines Bauele- ments,

Figur 6: Einen Querschnitt durch einen ersten Chip mit einem akustischen Kanal, Figur 7: Eine Zwischenstufe bei der Herstellung eines Bauele ^¬ ments,

Figur 8: Eine weitere Zwischenstufe, Figur 9: Eine weitere Zwischenstufe,

Figur 10: Eine weitere Zwischenstufe, Figur 11: Eine weitere Zwischenstufe,

Figur 12: Die weitere Zwischenstufe der Figur 11 veranschau ^¬ licht durch die Anordnung der Chips im Mehrfachnut ^¬ zen,

Figur 13: Eine weitere Zwischenstufe, Figur 14: Eine weitere Zwischenstufe, Figur 15: Eine weitere Zwischenstufe,

Figur 16: Ein Endprodukt eines Herstellungsverfahrens zur Er ^¬ schaffung eines MEMS-Mikrofons .

Figur 1 zeigt schematisch einen Querschnitt durch ein Bauelement B mit einem ersten Chip CHI und einem zweiten Chip CH2. Der erste Chip CHI hat eine Oberseite OS, die dem zweiten Chip CH2 zugewandt ist. Der zweite Chip CH2 hat eine Unter ^¬ seite US, die dem ersten Chip zugewandt ist. Beide Chips kön ^¬ nen entsprechende, dem jeweils anderen Chip abgewandte Seiten aufweisen. Es ist jedoch auch möglich, dass die Chips auf der entsprechenden abgewandten Seite eine unkonventionelle Form aufweisen und beispielsweise seitlich abgeschrägte äußere Seiten aufweisen.

Der zweite Chip CH2 ist ein MEMS-Chip mit MEMS-Strukturen MS an der Unterseite US des zweiten Chips CH2. Eine Verbindung und Verschaltung der beiden Chips CHI, CH2 wird über eine erste und eine zweite Verbindungsstruktur VS1, VS2 sowie über eine erste Kontaktstruktur KS1, KS2 vorgenommen. Damit die entsprechenden Verbindungs- und Kontaktstrukturen in einfacher Weise und entsprechend mit analogen Verfahrensschritten hergestellt werden können, weisen sie vorteilhafter Weise dieselbe Höhe und dasselbe Material auf. Da nun die MEMS- Strukturen MS an der Unterseite US des zweiten Chips CH2 die Notwendigkeit bedingen können, dass die Kontaktflächen der zweiten Kontaktstruktur KS2 weiter von der Unterseite US des zweiten Chips CH2 als die entsprechende Kontaktfläche der ersten Kontaktstruktur KS1 entfernt sind, und da gleich hohe erste und zweite Verbindungsstrukturen VSl, VS2 hinsichtlich der Prozessierung vorteilhaft sind, würde ein direktes

Anordnen der beiden Verbindungsstrukturen VSl, VS2 auf der Oberseite OS des ersten Chips CHI nicht nicht zu einer optimalen Verbindung der beiden Chips führen. Entsprechend ist zumindest unter der ersten Verbindungsstruktur VSl eine Anpassstruktur AS angeordnet, die den unterschiedlichen

Abstand der Verbindungsflächen der Kontaktstrukturen zur

Unterseite des zweiten Chips ausgleicht. Vorzugsweise ist die Dicke der Anpassstruktur Ah deshalb im Wesentlichen gleich der Differenz der Entfernungen der Kontaktflächen der

Kontaktstrukturen zur Unterseite US des zweiten Chips CH2.

Fehlt die Anpassstruktur, so könnte ein Bauelement mit „schräg" verbundenen Chips entstehen, wenn die Verbindungs ^¬ strukturen und die Kontaktstrukturen lediglich lokal angeordnete Verbindungselemente darstellen würden. Ist es aber ge- wünscht, das Volumen zwischen den Chips einzuschließen und möglicherweise sogar akustisch abzudichten, so wäre das Verbinden beider Chips ohne die Anpassstruktur AS nicht mehr möglich . Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf den ersten Chip, wobei eine der Verbindungsstrukturen VS als Bondrahmen BR ausgestaltet ist, der am Rand des ersten Chips angeordnet ist und ein ge ^¬ schlossenes Volumen zwischen den Chips umfasst. Weitere lokal angeordnete Verbindungsstrukturen VS sind als Stützelemente STS angeordnet, um die mechanische Stabilität des Bauelements, insbesondere des Hohlraums, sicherzustellen und gegebenenfalls elektrische Verschaltungen zwischen den Chips zu etablieren.

Ein akustischer Kanal AC ist durch den Körper des ersten Chips geführt und ermöglicht den Eintritt akustischer Wellen in das Bauelement.

Figur 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der der akustische Kanal durch den Körper des ersten Chips entfällt und statt ^¬ dessen durch eine Öffnung im Bondrahmen BR geführt ist.

Die Gefahr des Verschlusses des akustischen Kanals durch bei der Herstellung des Bauelements oder bei der Verbindung des Bauelements mit einer externen Schaltungsumgebung verwendete flüssige Materialien ist somit verringert.

Figur 4 zeigt die entsprechende Ansicht auf den zweiten Chip, wobei Stützstrukturen STS weder als Bondrahmen BR angeordnet noch dazu vorgesehen sind, mit der rahmenförmigen Verbindungsstruktur der Figur 2 verschaltet bzw. verbunden zu wer- den. Während Verbindungs- und Kontaktstrukturen neben der mechanischen Funktion auch elektrische Funktionen haben können, sind solche Strukturen auch als Stützstrukturen ohne elektrische Funktion einsetzbar. Figur 5 zeigt die zur Figur 3 gehörige Ansicht des zweiten Chips, wobei auch die Kontaktstruktur als rahmenförmige

Struktur ausgestaltet ist und eine Schalleintrittsöffnung in Form eines akustischen Kanals AC aufweist. Figur 6 zeigt einen ersten Zwischenschritt bei der Herstel ^¬ lung eines MEMS-Mikrofons , wobei an einer Unterseite des ers ^¬ ten Chips CHI Kontaktpads KP zur Verschaltung des Bauelements mit einer externen Schaltungsumgebung angeordnet sind. Ein akustischer Kanal AC durch das den Körper des ersten Chips CHI stellt eine Schalleintrittsöffnung SEO für Schallwellen zur Verfügung. Durchkontaktierungen durch den Chip, z. B. zu den Kontaktpads an der Unterseite des ersten Chips, sind möglich. Sie können unabhängig vom akustischen Kanal neben dem Kanal angeordnet sein. Es ist auch möglich, dass der Kanal AC selbst auf seiner Innenseite metallische Strukturen als Durchkontaktierung trägt. Figur 7 zeigt einen späteren Zwischenschritt, bei denen lokal Anpassstrukturen AS auf der Oberseite des ersten Chips ange ^¬ ordnet sind, um Höhendifferenzen, die durch MEMS-Strukturen auf der Unterseite des zweiten Chips verursacht sind, aus ^¬ zugleichen .

Figur 8 zeigt einen späteren Zwischenschritt, wobei eine erste Verbindungsstruktur VS1 in Form eines Bondrahmens BR auf Material der Anpassstruktur AS angeordnet ist. Eine zweite Verbindungsstruktur VS2 ist in Form eines Stützpfos- tens PF auf der Oberseite des ersten Chips angeordnet, wobei zwischen der zweiten Verbindungsstruktur und dem Material des ersten Chips keine Anpassstruktur angeordnet ist. Eine wei ^¬ tere Verbindungsstruktur VS, z.B. in Form einer Stützstruktur oder eines Stützpfostens, ist auf Material der Anpassstruktur angeordnet.

Die Verbindungsstrukturen VS dienen im Wesentlichen dazu, eine Verbindung mit entsprechenden Kontaktstrukturen an der Unterseite des zweiten Chips herzustellen. Das selektive An ^¬ ordnen der Anpassstruktur unter den Verbindungsstrukturen ermöglicht das Nivellieren der beiden Chips trotz die Verbindung behindernder MEMS-Strukturen an der Unterseite des zwei- ten Chips .

Figur 9 zeigt auf den Verbindungsstrukturen angeordnete Metallisierungen MET, so dass über die mechanische Verbindung der Verbindungsstruktur auch eine elektrische Verschaltung hergestellt werden kann, z.B. wenn das Material der Verbindungsstrukturen VS elektrisch nicht oder nur schlecht leitend ist. Die Metallisierungen können mit leitenden

Strukturen, z.B. Signalleitungen, auf der Oberfläche des ersten Chips oder mit Durchkontaktierungen durch den ersten Chip verschaltet sein.

Figur 10 zeigt einen weiteren Verfahrensschritt, wobei durch MEMS-Strukturen an der Unterseite des zweiten Chips CH2 bedingte unterschiedliche Höhen entsprechender erster und zwei- ter Kontaktstrukturen KS1, KS2 gegeben sind. Im Falle von

MEMS-Mikrofonen sind die unterschiedlichen Höhen der Kontaktstrukturen in erster Linie durch Strukturierungsschritte von Membranen M und Rückplatten BP verursacht. Ein Lotmaterial L ist ferner auf den Metallisierungen auf den Verbindungsstruk- turen des ersten Chips CHI angeordnet, um eine Lotverbindung beider Chips zu ermöglichen.

Ferner ist im zweiten Chip ein durch eine rückseitige Verkleidung RSV abgedecktes Rückvolumen als Rückvolumen des MEMS-Mikrofons angeordnet. Figur 11 zeigt ein weiteres Zwischenprodukt, wobei eine Löt ^¬ verbindung die beiden Chips bzw. deren Kontakt- und Verbindungsstrukturen verbindet und verschaltet. Der Einfachheit halber werden immer nur einzelne Bauelemente dargestellt, die jedoch im Mehrfachnutzen vielfach als Elemente der entsprechenden Wafer vorhanden sein können. Figur 11 zeigt nun, wie einzelne zweite Chips CH2 durch erste par ^¬ tielle Vereinzelungsschritte, z.B. durch Sägen, voneinander getrennt wurden.

Der erste partielle Vereinzelungsschritt dringt durch das Ma ^¬ terial der zweiten Chips und in das Material der Verbindungs ^¬ strukturen VS .

Figur 12 veranschaulicht, wie die ersten partiellen Vereinze ^¬ lungsschritte PVS1 vielfach auf Waferebene durchgeführt wer ^¬ den und die einzelnen zweiten Chips voneinander trennen. Figur 13 zeigt ein weiteres Zwischenprodukt, wobei auf die

Rückseite der rückseitigen Verkleidung sowie auf die Seitenflächen der zweiten Chips ein isolierendes Material IS - aufgebracht wurde. Figur 14 zeigt ein weiteres Zwischenergebnis, wobei auf die isolierende Schicht IS eine elektrisch leitende Abschirm ^¬ schicht AS aufgebracht wurde. Durch die isolierende Schicht IS ist die Abschirmschicht AS vom Körper des zweiten Chips CH2 isoliert.

Figur 15 zeigt ein weiteres Zwischenprodukt nach einem zwei ^¬ ten partiellen Vereinzelungsschritt PVS2, wobei das Material des ersten Chips durchdrungen wird und der zweite partielle Vereinzelungsschritt PVS2 zumindest teilweise in das Material der Verbindungsstruktur VS eindringt.

Figur 16 zeigt das Endprodukt, wobei an den - Vereinzelungskanten des ersten Chips bzw. der Anpassstruktur und der Verbindungsstruktur ein Material einer weiteren Abschirmschicht AS angeordnet ist. Das Material der unteren An ^¬ passschicht berührt das Material der oberen Anpassschicht, so dass eine durchgängige elektromagnetische Abschirmung

erhalten wird. Gleichzeitig ist der Körper des ersten Chips durch die Isolierschicht IS vom Körper des zweiten Chips elektrisch isoliert.

Besteht keine Notwendigkeit zur Isolation des Körpers des ersten Chips vom Körper des zweiten Chips, so genügt ein einzelner vollständiger Vereinzelungsschritt und ein einziger Abscheideschritt, um die elektromagnetische Abschirmschicht AS auf den Seitenflächen und der Rückseite des Bauelements aufzubringen .

Die Stütz- und Kontaktstrukturen können z.B. über

Durchkontaktierungen DK mit den Kontaktpads KP an der

Unterseite des ersten Chips CHI verschaltet sein. So ist eine einfache aber effektive Möglichkeit gegeben, die innere

Verschaltung des Bauelements mit einer externen

Schaltungsumgebung zu verschalten.

Das Bauelement und das Herstellungsverfahren sind nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele und schematischen Dar- Stellungen beschränkt. Kombinationen einzelner Merkmale und Variationen, welche z.B. noch weitere Schichten, Lagen, Ver- bindungs- oder Anpassstrukturen oder Kontaktstrukturen umfassen, stellen ebenso Ausführungsbeispiele dar. Bezugs zeichenliste

AC : Akustischer Kanal

AS: Abschirmschicht

AS: Anpassstruktur

B: Bauelement

BP: Rückplatte/Backplate

BR: Bondrahmen

CHI : erster Chip

CH2 : zweiter Chip

DK: Durchkontaktierung

IS: isolierende Schicht

KP: Kontaktpad zur Verschaltung mit einer externen

Schaltungsumgebung

KS: weitere Kontaktstruktur

KS1: erste Kontaktstruktur

KS2 : zweite Kontaktstruktur

L : Lot

M: Membran

MET: Metallisierung

MS: funktionale Struktur bzw. MEMS-Struktur

OS: Oberseite des ersten Chips

PVS1: erster partieller Vereinzelungsschritt

PVS2 : zweiter partieller Vereinzelungsschritt

RP: Rückplatte

RSV: rückseitiger Verschluss

SEO: Schalleintrittsöffnung

STS: Stützstruktur

US: Unterseite des zweiten Chips

VS : weitere Verbindungsstruktur

VS1: erste Verbindungsstruktur

VS2 : zweite Verbindungsstruktur

Ah: Dicke der Anpassstruktur AS