CN1198756C - 微型结构及其制造方法 - Google Patents

微型结构及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1198756C
CN1198756C CN01811127.0A CN01811127A CN1198756C CN 1198756 C CN1198756 C CN 1198756C CN 01811127 A CN01811127 A CN 01811127A CN 1198756 C CN1198756 C CN 1198756C
Authority
CN
China
Prior art keywords
substrate
lower margin
microstructure
conductive layer
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
CN01811127.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1436150A (zh
Inventor
安德瑞斯·博兹
托马斯·盖斯诺
马蒂亚斯·库勒
罗马·诺弗勒
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MEISFABO GmbH
Original Assignee
MEISFABO GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MEISFABO GmbH filed Critical MEISFABO GmbH
Publication of CN1436150A publication Critical patent/CN1436150A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1198756C publication Critical patent/CN1198756C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B3/00—Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
    • B81B3/0064—Constitution or structural means for improving or controlling the physical properties of a device
    • B81B3/0086—Electrical characteristics, e.g. reducing driving voltage, improving resistance to peak voltage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2203/00—Basic microelectromechanical structures
    • B81B2203/03—Static structures
    • B81B2203/0323—Grooves
    • B81B2203/033—Trenches
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C2201/00—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems
    • B81C2201/01—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems in or on a substrate
    • B81C2201/0101—Shaping material; Structuring the bulk substrate or layers on the substrate; Film patterning
    • B81C2201/016—Passivation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)
  • Micromachines (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)

Abstract

本发明涉及一种在最好是导电基片(1)、特别是由单晶掺杂的硅构成的基片中的微型结构，它具有至少一个功能元件(2.1，2.2)，本发明还涉及这种微型结构的制造方法。按照本发明，功能元件(2.1，2.2)通过隔离间隙(5，5a)机械上和电气上在所有侧面从基片(1)分离，并且在至少一个位置上与一个导电的、且通过隔离层(3)与基片(1)电气绝缘的层(S)的第一结构(4a)相连接，并通过此连接相对定位在基片(1)上。为此功能元件(2.1，2.2)如此由基片(1)分离出来；对基片(1)在所有侧面上设置隔离间隙(5，5a)。导电层(S)如此被涂覆：它通过例如连接指(4a)与功能元件(2.1，2.2)相连接，并且将功能元件可靠地定位。采用本发明的方法，制造过程被明显简化了，并且制造出仅有很小的寄生电容的微型结构。

Description

微型结构及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种微型结构及其制造方法。
背景技术
微型结构是基于在半导体工艺中广泛采用的硅晶片，它可很好地作为微型传感器和活性物被制造和应用。对于机械的应用一般要求制造机械运动的部件，它们通过规定的弹性部件和固定地脚螺钉与基片连接。这里机械运动部件的固定应尽可能硬性和可靠地实现，同时弹性部件允许微型结构作规定的运动。为了生产这种微型结构，过去主要采用这些工艺，它们在整个晶片厚度上利用硅晶片。这种被称为整体-微机械学的技术的特征在于，通常采用至少三个晶片并进行各向异性的湿腐蚀处理。在进一步微型化和降低成本的意义上，现在更多是采用这些工艺，它们仅利用硅晶片的表面附近或表面区域。最新的工艺通常基于多个附加层的沉积，这些层中的一层以后被用作用于微型机械元件的功能层，而其它的层仅被用作所谓的废弃层，并在其借助于腐蚀而被去除后分离出功能层中的微型机械元件。这些工艺虽然已部分地成功用于生产中，然而尤其是功能层的机械性能对于许多应用还不如单晶硅那么优良。尤其是涉及弹性部件，这里首先考虑的是实际的耐疲劳性、耐层张力性和高的耐折断强度。由于这个原因，功能层部分地被第二个晶片的单晶硅代替，第二个晶片事先借助于一个晶片-连接工艺通过一个隔离层与载体晶片连接。在这种被称为SOI晶片的结合体中对连接工艺有非常高的要求，并且在一个小的残留厚度上存在第二个晶片的反馈回路。所以已开发了其它解决方案，其中微型机械元件在一个硅晶片的表面附近的区域分离出，并且这些元件至少其核心由单晶硅构成。这例如在WO91/03074中被描述，其中通过一系列各向异性和各向同性的腐蚀工序，并结合一个钝化层可以得到硅表面附近的结构。然而这里对于实现电气接触、与基片及其它结构的隔离以及对于机械固定没有给出解决方案。但是在US5846849中却建议不仅在所得到的微型结构的上表面，而且在其侧表面进行金属化，并且在这些位置设置有隔离层。通过这个金属层，可以完成用于控制微型结构的电位引入或实现一个电测量信号例如由于一个机械运动而产生的电位变化的指示。其中电位隔离通过围绕此结构的包括连接点在内的所有元件的隔离沟实现。这个相对简单而廉价的处理过程对于如此制造的微型机械元件的可用性有两个主要的缺点。由于存在附加的覆盖在硅上面的隔离层和金属层而形成了层张力，它可能导致微型结构在垂直或水平方向上的扭曲。与此相关联，也造成这种结构对于温度起伏的高敏感性(Sridhar，U.等所著“Single Crystal SiliconMicrostrucfures using Trech Isolation”。Proceedings of the Transducers99，Sendai，Japan，第258-261页)。此外，由于在隔离层上用金属覆盖的硅结构的较大的表面，金属与硅基片之间不希望的寄生电容很大。它是一个特别重要的标准，因为微型结构在传感器和活动物中的应用主要与在kHz范围中交流电压的应用相联系。
上述缺点被US5930595进一步克服，其方法是在第一步中使固定地脚在三个侧面和底面上从硅基片分离。接着用绝缘材料填充隔离间隔，然后将传感器结构设定在固定地脚的第4个未被隔离的侧面上，并且再次从硅基片脱开。因为硅中存在的结构非常窄或被穿孔，这对传感器结构至固定地脚的所得到的结构上的设置精度提出了非常高的要求。类似于WO91/03074所描述的，在这里进行两次分离过程。因此该方法的主要缺点在于产量的降低，以及与之相联系的非常高的技术费用。此外，隔离沟的填充最好至少部分地通过热氧化实现，这阻碍了与集成电路的集成。
另一种已知的由单晶硅构成的微型结构具有与基片的导电连接，这通过桥接(DE19928291)或换向片(DE19540120)实现。然而在这两种情况下都保留由单晶硅构成的微型结构的一部分与基片连接，如此形成微型结构的机械固定，并同时形成全方位隔离的一个中断区。
在WO99/36941中虽然实现了微型结构的全方位电气隔离。然而这里在导电的桥下面有用绝缘材料填充的沟，它们形成了完全被隔离间隙包围的微型结构的机械固定。
发明内容
本发明的目的在于明显简化制造微型结构的方法，并且同时减小微型结构不希望的寄生电容，避免微型结构不希望的变形，并保证功能元件或固定地脚的可靠位置固定。
上述任务按照以下方式来完成。
微型结构包括至少一个在最好为导电的基片中，尤其是单晶掺杂的硅构成的基片中形成的功能元件。按照本发明，功能元件在所有侧面通过隔离间隙在机械上和电气上与基片分离，并且在至少一个位置上与导电层的结构相连接，并通过此结构相对于基片定位。在功能元件上可形成至少一个电极。也可以将功能元件构造为固定地脚，通过至少一个弹性元件，至少一个例如作为电极工作的块状件(Masseteil)与此地脚相连接。
在此情况下固定地脚、弹性元件和块状件同样也通过隔离间隙与基片分离。在基片与功能元件的侧面之间或基片与固定地脚、弹性元件和块状件的侧面之间有一个第一侧面隔离间隙，而在基片与功能元件的底面或基片与固定地脚、弹性元件和块状件的底面之间有一个第二隔离间隙。这些隔离间隙围着固定地脚、弹性元件和块状件相互交错，并且最好被充气或被抽成真空。在最简单的情况下隔离间隙被空气填充。
功能元件(或固定地脚)在至少一个位置上与一个超出第一侧面隔离间隙的、导电层(触点)的第一结构相连接，并通过它相对于基片定位。这里最好用是一个金属层，特别是由铝构成的金属层作为导电层。
导电层的第一结构桥接在与基片隔离的功能元件和通过隔离层与基片绝缘的导电层的第二结构之间的第一侧面隔离间隙上，此第一结构至少在隔离间隙的区域上被设计为穿孔的或开槽的结构。例如可设计为多个非常窄的导轨的形式，这些导轨的宽度最好小于1μm。代替用于对隔离间隙进行桥接的一个简单的导电层(第一结构)，也可应用由至少一个导电层和至少一个隔离层构成的层堆(Schichtstapel)。
设置在基片和导电层之间的隔离层最好由一种氧化物或氮化物或一种氧氮化合物层构成。
导电层的电气接触最好通过外设的连接端实现。
最好用单位电阻小于0.1Ωcm的的硅作为基片。
用于制造在最好为导电的基片中，尤其是由单晶掺杂的硅构成的基片中的、具有至少一个功能元件的微型结构的方法是，功能元件这样由基片分离出来：对于基片在所有侧面上存在隔离间隙，并且如此涂覆导电层，使得它与功能元件相连接并且可靠地定位功能元件。
为了从基片分离出功能元件，最好进行以下的方法步骤：
-在基片上产生一个隔离层，它具有穿过以下区域结构的开孔，这些区域限定功能元件及以后在基片与功能元件之间环绕的第一侧面隔离间隙，
-将导电层涂覆在隔离层和不具有隔离层而形成功能元件的区域上，同时或紧接着，
-如此构造导电层，使得在至少一个位置上保持导电层的第一结构至所产生的功能元件的连接，该连接在基片与功能元件之间的、以后形成的第一侧面隔离间隙上方实现，并且形成与导电层的第一结构相连接的第二结构，以及按需要在具有隔离层的基片上形成导轨结构，
-通过一系列与至少一个钝化工序相关的腐蚀处理实现功能元件与基片的完全电气和机械的分离，以形成隔离间隙，其中以桥接方式在至少一个位置上保持通过导电层的第一个结构形成的与功能元件的连接，从而功能元件通过该连接可靠地定位。
在功能元件作为固定地脚时，构造在它上面的弹性元件和块状件与固定地脚从基片的分离同时地在电气上和机械上完全从基片分离。
在腐蚀过程中可能没有完全去除的垂直区域形成了一个钝化层。
隔离层通过硅的热氧化或化学的汽相沉积形成。
除了通过导电层的第一结构实现的功能元件或固定地脚的机械固定以外，为了实现功能元件或固定地脚、弹性元件和块状件在电气上和机械上从基片完全的分离，进行以下处理：
-在基片上腐蚀出沟槽(Vertiefungen)，以形成第一侧面隔离间隙，其中利用了一个照相金属版印刷形成的掩膜，同时利用了通过结构表面层的掩蔽作用所产生的掩膜，
-在第一侧面隔离间隙的垂直和水平表面上涂覆一个钝化层，
-腐蚀钝化层，以去除至少在第一侧面隔离间隙底部的钝化层，下腐蚀(Unteratzen)在被保护的微型结构的侧面和表面下的基片材料，以产生基片与功能元件或固定地脚、弹性元件和块状件的底部之间的第二隔离间隙。
在基片中腐蚀出沟槽最好垂直于基片表面，借助于重新激活的离子腐蚀处理进行。与相对于基片表面、借助于重新激活的离子腐蚀处理、在基片中进行的具有优点的垂直腐蚀同时或紧接着，进行一个规定的、对基片材料的各向同性的腐蚀，以实现基片与导电层的完全电气隔离。
为了腐蚀沟槽(以形成隔离间隙)，采用含氟或含碳的气体或者替代采用含氯或含氟的气体。在或者通过干腐蚀处理，或者利用湿化学腐蚀溶剂进行的各向同性的腐蚀之后，钝化层(例如等离子体聚合物)例如借助于干腐蚀处理被完全从导电层的表面去除。
导电层的电气接触大都通过附带安装的外设连接端实现。外设连接端也可能已经存在于基片周围。
采用本发明所述的方法，生产过程被明显简化了，并且制造出仅有很小的寄生电容的微型结构。特别是通过协调利用自调节原理来实现微型结构从基片材料的分离，并同时实现固定地脚的分离。这意味着多个腐蚀工序和至少一个用于钝化的沉积过程可以省去，这同时意味着产量的提高。此外，微型结构和其固定地脚在同一金属印刷工序中被确定。所以在这两者之间不出现错误的调整，这改善了微型结构的功能和可靠性。因为固定地脚和基片之间在侧面和结构底部的隔离基本上借助于空气间隙或真空间隙实现，作用在其上的不希望的电容通过很小的介电常数而降低到相对于采用SiO2层时的大约四分之一。此外，因为取消了用绝缘材料的填充，可以增大固定地脚和基片之间的间距，由于经济上的原因，采用绝缘材料填充时实际只能实现几微米的间隙宽度。通常可以放弃用于隔离固定地脚和基片或使其电气绝缘的氧化。在可以如此制造和应用无金属的运动结构的同时，可以不采用湿腐蚀处理来去除钝化层。后者尤其可能通过毛细力的作用而导致不希望的结构粘连。从而给出一种功能强大的微型结构，它的功能不受层张力的损害。
本发明所述的方法可以例如用在具有已存在的结构，例如一个集成电路的硅晶片上，或者用在一个空白的硅晶片上。在这两种情况下，如果不是已经存在绝缘体的话，在硅晶片表面上设置一个绝缘体。也可能在前面所说情况下存在无隔离层的连接开孔。该隔离层按照本发明在那些位置上被去除，在后续的处理过程中微型结构应在这些位置上形成其固定地脚和第一侧面隔离间隙。
所要实现的层的去除可借助于现有的金属印刷和腐蚀处理实现。接着进行导电层的涂覆及其构造。导电层可由诸如铝这样的金属构成。在此构成过程中，同样基于现有的金属印刷和腐蚀处理，其中以后被用作固定地脚的表面借助于导轨进行电气接触。导轨的另一端或者被一直引到已存在于晶片上的电气接触表面上，或者用于构成外部接触表面，例如所谓的连接岛。这里应该注意的是，导轨在以后形成固定地脚的隔离沟的地方被穿孔，或设计得非常窄，这为了以后只要通过腐蚀在导轨下面去除尽可能少的硅。在此步骤中进行硅的腐蚀，例如腐蚀深度的20μm，并进行钝化层的钝化，以及最后进行微型结构及其固定地脚的分离。在腐蚀工序中，这里特别的优点是金属层可以基本上不受侵蚀，因为否则的话，此金属层未受漆层保护的第一个区域(连接指)可能被损坏或脱落。在硅的腐蚀过程中形成至功能元件深度的开孔产生第一侧面隔离间隙，或者在给定情况下也产生在许多应用情况下很重要的—因为作为电容器电极工作—侧面表面以及有效分离所需的带有固定地脚的微型结构的钻孔。如果其中应使用严格定向的腐蚀处理，位于连接指下面的硅被保留，并且必须在事后通过各向同性的腐蚀从侧向去除。在导电层的第一结构中有连接指的形状，且连接指的宽度例如为0.8μm的情况下，所需的侧向去除至少为0.4μm。这里产生的微型结构宽度的减小可通过对微型结构的预校量而被考虑到。其中微型结构的单个元件被设计成每个边比所要的加工好的结构宽度至少宽0.4μm。如果在采用的硅腐蚀方法中，与腐蚀深度相同，侧向腐蚀达到至少所需的值，上面的考虑同样有效。仅对于这样的腐蚀方法存在例外，其中仅在没有被光漆遮盖的区域下，即例如在金属连接指下进行侧向去除。在此情况下对所有被光漆掩盖的微型结构不必考虑附加的提前量。
按照一个特别有效的实施例，钝化层由含碳和氟的有机聚合物在等离子体作用下形成。此聚合物层可在分离微型结构之后优选地借助于等离子体激活的氧来去除。从而一方面取消了湿处理，另一方面微型结构最终仅由硅构成。此外这也是合乎目的的：在涂漆掩盖之前，为了腐蚀硅至一定深度，还要再涂覆一个附加的钝化层，它也通过掩膜被腐蚀，并在以后的硅各向同性腐蚀时避免腐蚀剂对导电层的第一结构(例如连接指)与功能元件或固定地脚的表面之间的接触面的外部线路的侧向侵蚀。
根据微型结构的应用领域，硅基片应足够高地掺杂，或在这里所述的处理过程的同时或之后进行掺杂。对于许多应用来说，每立方厘米1017个渗杂原子是足够的。
附图说明
面借助实施例和相应附图详细说明本发明。附图中：
图1示出具有被涂覆并被构造的隔离层3的基片1，
图2示出具有已被构造的导电层5的基片1，
图3示出具有用于形成功能元件的漆掩膜6的基片1，
图4示出具有腐蚀出的垂直沟槽的基片1，
图5示出具有在连接指4a下分离出的硅的基片1，
图6示出具有一个通过下腐蚀从基片1分离出的功能元件2.1的微型结构，
图7示出具有一个形式为固定地脚2.2的功能元件以及具有一个通过弹性元件7固定于其上的块状件8的微型结构，
图8是图7的A-A剖面图。
具体实施方式
图1至图6表示用于制造具有以硅晶片形式形成于基片1中的功能元件2.1的微型结构的各个步骤。基片1例如单位电阻为0.1□cm、直径为150mm，并且首先通过热氧化全平面地在其表面a上产生硅氧化物SiO2，作为具有300nm厚度的隔离层3。如图1所示，此隔离层3在基片1的用于形成功能元件2.1的区域内被去除。这具有优点地按照现有技术借助于一个照相金属印刷和紧接着的等离子体腐蚀处理和等离子体除漆而实现。在后续的步骤中，首先通过常规的喷雾方法在全平面沉积一个厚度为800nm的导电层S，例如其形式为铝层。此导电层S又借助于照相金属印刷形成一个图中未示出的漆掩膜，它对隔离层3中存在的结构具有一个确定的位置。通过借助于掩膜的重新激活的离子腐蚀，在导电层S中形成的结构构成与以后的功能元件2.1的表面相连接的第一结构4a、此后围绕着功能元件2.1的第一侧面隔离间隙5走向的第二结构4b、以及以后用于电气接触的导轨结构4c。导电层S的第一结构4a在这里被设计为连接指4a的形式，它们分别具有例如800nm的结构宽度，并且长度方向上部分地位于基片1的不具有隔离层的区域表面a上，该区域以后形成功能元件，如图2所示。这里接着进行通常的等离子体除漆。
在图3所示的后续步骤中，借助于照相金属印刷涂覆另一个漆掩膜6，它与受掩盖作用的导电层S一起确定所有被腐蚀进基片1中的结构的形状。在例如图7所示微型结构的情况下，这些结构包括弹性元件7、块状件8和固定地脚2.2。漆掩膜6的位置如此对准到导电层S的第一个构4a(此处作为连接指4a)的位置上，使得其终端尽可能完全均匀地在约2μm长度上用光漆覆盖。
接着的深度约20μm的硅腐蚀表示在图4中，并且由于选择性的原因最好借助于一个基于氟的可选腐蚀和涂层处理实现。这种已知的腐蚀处理可以形成几乎垂直的腐蚀面。这主要产生以后的第一侧面隔离间隙5(见图5)和功能元件中的一个钻孔P。然而其中在连接指4a下还残留有硅基片，它在紧接着的各向同性腐蚀(图5)中被完全去除，从而侧面隔离间隙5现在被完全形成了。如已说明的，这种在每个结构边上至少0.4μm的各向同性去除也导致所有微型结构的宽度减小。
为了保持微型结构的规定的最终尺寸，这种事后的去除量必须在设计时考虑进去。
在一种特殊实施例中，各向同性和各向异性的腐蚀可以在一个工序中实施。已知在基于氟的硅腐蚀中同时也可调整确定的侧向去除量。在一种特别有效的实施例中，这个侧向的去除量在未被光漆掩盖的区域下面，如在连接指4a下面一样，是非常大的。这种设计时对侧向去除量的事先考虑可以减小或完全取消。在这里，光漆也在腐蚀处理之后被去除。
现有的功能元件分离通过沉积一个未表示出的起钝化作用的750nm厚的SiO2层实现，其中采用等离子体-CVD-方法，用于在第一侧面隔离间隙5和穿孔P的底部上的SiO2层的各向异性SiO2腐蚀，以及在基于氟的腐蚀处理基础上的硅的各向同性腐蚀。这里应注意，这里所描述的实施例是从一个大的开孔尺寸比例出发的。这就是说，腐蚀深度大约比开孔宽度大10倍。这具有以下优点：第一隔离间隙5和穿孔P的底部上的SiO2层仅有结构表面a上的约一半的厚度。这样实现了在用于去除第一侧面隔离间隙5和穿孔P的底部上的SiO2层的各向异性的SiO2之后，SiO2开放，同时结构的表面a仍被剩余的钝化层6覆盖。在分离并从而形成了功能元件(2.1)的基面C下面的第二隔离间隙5a(参见图6)之后，通过一个无掩膜的腐蚀处理，残留的氧化物至少从微型结构的表面被去除。图6表示具有通过连接指4a固定在基片1上的功能元件2.1的所产生的微型结构的部分截面图。功能元件2.1在其侧面b与基片1之间具有围绕着的第一侧面隔离间隙5，并且在其底部c与基片1之间具有第二隔离间隙5a，从而与基片1完全分离。在功能元件2.1中还存在一个穿孔P，它对于下腐蚀是必要的。导电层S的连接指4a与功能元件2.1的表面1a相连接，跨接过第一侧面隔离间隙5且汇集到导电层S的第二结构4b中，该结构设置在隔离层3上，并围绕第一侧面隔离间隙5。在导电层S的第二个结构4b上连接着一个导轨结构4c，它用于电气接触。在功能元件2.1上可直接形成一个电极。
本发明所述的微型结构表现出令人惊讶的高机械稳定性和所希望的高平面性，以及很优良的电气性能。对于本发明所述的微型结构，测得的隔离电阻超过109Ω，并且可证实约5pf的对于基片的寄生电容基本上降至连接表面与硅基片之间的电容。
图7示出一个微型结构的三维视图，图8示出此微型结构的相应纵剖面图A-A，该结构具有一个形式为固定地脚2.2的功能元件2.1和一个通过弹性元件7固定在其上的块状件8。在基片1中分离出固定地脚2.2、弹性元件7和块状件8，使得它们在所有侧面都与基片1分离。在基片1和固定地脚2.2、弹性元件7和块状件8的侧壁6之间设置第一个围绕着走向的侧面隔离间隙5，在基片1和固定地脚2.2、弹性元件7和块状件8的基面c之间设置第二隔离间隙5a。在基片1的表面a上有一个隔离层3，并且在这个层上又有一个构造的导电层S。导电层S的第一结构被设计为连接指4a的形状，并且与由基片材料构成的固定地脚2.2的表面a1相连接，从而此固定地脚2.2被可靠地定位。连接指4a在隔离间隙5上方到达导电层S的第二结构4b，它围绕着固定地脚2.2。导电层S还提供用于连接的导轨结构4c。为了保证用于构造第二隔离间隙5a的全平面下腐蚀，固定地脚2.1和块状件8具有穿孔P。
如前所述，按照应用情况也可以不采用通过弹性元件7运动的、形式为块状件8的电极，而在功能元件2.1上硬性地和直接地设置电极。
同样弹性元件7也可构成块状件8。
对应于没有示出的实施例，在固定地脚2.2上也可以通过弹性件7设置多个相同或不同结构的块状件8。

Claims (39)

1.在一个基片中的微型结构，它具有至少一个由基片材料构成的功能元件，其中功能元件被构造为一个相对基片(1)定位的固定地脚(2.2)，其上至少连接一个弹性元件(7)，它在所有侧面通过隔离间隔(5，5a)在机械上和电气上从基片(1)分离，其特征在于，固定地脚(2.2)同样在所有侧面通过隔离间隔(5，5a)机械上和电气上从基片(1)分离，其中固定地脚(2.2)在基片(1)上的定位利用一个导电的、且与基片(1)电绝缘的层(S)的第一结构(4a)实现。
2.如权利要求1所述的微型结构，所述的基片是导电基片。
3.如权利要求2所述的微型结构，其特征在于，所述的基片是由单晶掺杂的硅构成的基片。
4.如权利要求1所述的微型结构，其特征在于，固定在固定地脚(2.2)上的弹性元件(7)和块状件(8)的至少一个面被构造为电极。
5.如权利要求1至4中任一项所述的微型结构，其特征在于，至少一个块状件(8)连接于弹性元件(7)，其中块状件(8)通过隔离间隙(5，5a)在机械上和电气上从基片(1)分离。
6.如权利要求1所述的微型结构，其特征在于，在基片(1)和固定地脚(2.2)的侧表面(b)之间存在第一侧面隔离间隙(5)，在基片(1)和固定地脚(2.2)的底面(c)之间存在第二隔离间隙(5a)。
7.如权利要求1所述的微型结构，其特征在于，隔离间隙(5)和(5a)相互交错地围绕着固定地脚(2.2)、弹性元件(7)和块状件(8)。
8.如权利要求1所述的微型结构，其特征在于，隔离间隙(5)和(5a)被充气或抽成真空。
9.如权利要求1所述的微型结构，其特征在于，与固定地脚(2.2)相连接并将其定位的导电层(S)的第一结构(4a)至少在一个位置超过围绕固定地脚(2.2)的第一侧面隔离间隙(5)，并且引到一个涂覆在基片(1)的表面(a)上的隔离层(3)上。
10.如权利要求1所述的微型结构，其特征在于，导电层(S)的第一结构(4a)被固定在功能元件(2.1)或固定地脚(2.2)的表面(a1)上。
11.如权利要求1所述的微型结构，其特征在于，导电层(S)的第一结构(4a)与一个处于隔离层(3)上的导电层(S)的第二结构(4b)相连接。
12.如权利要求1所述的微型结构，其特征在于，导电层(S)的第二结构(4b)与围绕着功能元件(2.1)或固定地脚(2.2)的第一侧面隔离间隙(5)相邻接，并且完全或部分地围绕此隔离间隙，并以要求的方式汇聚到导电层(S)的导轨结构(4c)中。
13.如权利要求1所述的微型结构，其特征在于，金属层被用作导电层(S)。
14.如权利要求1所述的微型结构，其特征在于，导电层(S)的第一结构(4a)具有一个穿孔和/或被构造为多个很窄的导轨或连接指(4a)。
15.如权利要求1所述的微型结构，其特征在于，连接指(4a)具有小于1μm的宽度。
16.如权利要求1所述的微型结构，其特征在于，导电层(5)与外设连接端电气连接。
17.如权利要求1所述的微型结构，其特征在于，隔离层(3)由氧化物、氮化物或氧氮化合物层构成。
18.如权利要求1所述的微型结构，其特征在于，单位电阻小于0.1Ωcm的硅被用作基片(1)。
19.如权利要求1所述的微型结构，其特征在于，在与基片(1)隔离的固定地脚(2.2)和与隔离层(3)隔离的基片(1)之间的第一侧面隔离间隔(5)被一个由至少一个导电层和至少一个隔离层组成的层堆跨过。
20.如权利要求1所述的微型结构，其特征在于，弹性元件(7)同时构成块状件(8)。
21.用于生产在一个基片中的微型结构的方法，它具有至少一个构造为固定地脚(2.2)并相对于基片定位的功能元件，其中在固定地脚上连接一个在所有侧面上与基片分离的弹性元件，其特征在于，固定地脚(2.2)从基片(1)分离出来，使得在所有侧面上对基片(1)存在隔离间隙(5，5a)，并且导电层(S)如此被涂覆，使其与固定地脚(2.2)相连接并且将其定位。
22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述的基片是导电基片。
23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，所述的基片是由单晶掺杂的硅构成的基片。
24.如权利要求21所述的方法，其特征在于，实施了以下的方法步骤：
-在具有开孔的基片(1)的表面(a)上通过在下述区域中构造形成隔离层(3)，这些区域确定了固定地脚(2.2)和以后产生的、在基片(1)和固定地脚(2.2)之间的环绕着固定地脚(2.2)的第一侧面隔离间隙(5)，
-将导电层(S)涂覆在隔离层(3)上，并涂覆在没有隔离层(3)的区域上，这些区域形成固定地脚(2.2)，并且同时或紧接着进行以下步骤：
-如此构造导电层(S)，使得在至少一个位置上保留导电层(S)的第一结构(4a)与被制造的固定地脚(2.2)的连接，它在以后形成的基片(1)与功能元件(2.1)或固定地脚(2.2)之间的第一侧面隔离间隙(5)上方实现，并且构造一个与第一结构(4a)相连接的导电层(S)的第二结构(4b)，并根据需要在具有隔离层(3)的基片(1)上。构造导电层(S)的导轨结构(4c)。
-通过一系列的腐蚀处理并紧接着进行至少一个钝化工序，使固定地脚(2.2)在电气上和机械上从基片(1)完全分离，从而构成隔离间隙(5，5a)，其中由导电层(S)的第一结构(4a)形成的与固定地脚(2.2)的连接至少在一个位置上被桥接，从而通过它可靠地定位固定地脚(2.2)。
25.如权利要求21至24中任一项所述的方法，其特征在于，在固定地脚(2.2)上形成的弹性元件(7)以及块状件(8)与固定地脚(2.2)的分离同时，在电气上和机械上从基片(1)完全分离。
26.如权利要求21所述的方法，其特征在于，除了通过导电层(S)的第一结构将功能元件(2.1)或固定地脚(2.2)进行机械固定之外，为了在电气上和机械上将固定地脚(2.2)和/或弹性元件(7)和/或块状件(8)从基片(1)完全分离，实施以下的处理：
-为了形成第一侧面隔离间隙(5)，利用一个照相金属印刷形成的掩膜，并同时利用由结构表面层的掩盖作用形成的掩膜，在基片(1)中腐蚀出沟槽，
-将一个钝化层涂覆到第一侧面隔离间隙(5)的垂直和水平表面上，
-腐蚀钝化层，以至少在第一侧面隔离间隙(5)的底部去除钝化层，对在被制造的功能元件(2.1)或固定地脚(2.2)、以及需要时在弹性元件(7)和/或块状件(8)的侧表面(b)及表面(a)上受保护的区域下的基片材料进行下腐蚀，以形成基片(1)与功能元件(2.1)或固定地脚(2.2)和/或弹性元件(7)和/或块状件(8)的地平面(c)之间的第二隔离间隙(5a)。
27.如权利要求21所述的方法，其特征在于，隔离层(3)通过硅的热氧化或通过化学汽相沉积而形成。
28.如权利要求21所述的方法，其特征在于，在基片(1)中的沟槽腐蚀垂直于基片表面，借助于重新激活的离子腐蚀处理实现，以形成第一侧面隔离间隙(5)。
29.如权利要求21所述的方法，其特征在于，在借助于重新激活的离子腐蚀处理、在基片(1)中垂直于基片(1)的表面(a)的腐蚀的同时或其结束之后，进行一个确定的基片材料的各向同性腐蚀，以使基片(1)与导电层(S)完全电气绝缘。
30.如权利要求21所述的方法，其特征在于，含氟或含碳的气体被用于基片(1)中第一侧面隔离间隙(5)的腐蚀。
31.如权利要求21所述的方法，其特征在于，含氯或含氟的气体被用于基片(1)中隔离间隙(5，5a)的腐蚀。
32.如权利要求21所述的方法，其特征在于，干腐蚀处理和/或湿化学腐蚀溶剂被用于确定的各向同性腐蚀。
33.如权利要求21所述的方法，其特征在于，在对基片材料进行下腐蚀之后，钝化层被完全从导电层(S)的表面去除。
34.如权利要求21所述的方法，其特征在于，钝化层由一种有机材料构成，它在各向同性腐蚀之后借助于干腐蚀处理从导电层的表面完全被去除。
35.如权利要求21所述的方法，其特征在于，钝化层由一种等离子体聚合物构成。
36.如权利要求21所述的方法，其特征在于，导电层(S)事后通过外设连接端电气连接。
37.如权利要求21所述的方法，其特征在于，导电层(S)通过已存在的围绕基片(1)的外设连接端电气连接。
38.如权利要求21所述的方法，其特征在于，在涂覆导电层(S)和构造该层之后，附加地涂覆第二钝化层，在此以后，在基片(1)中的沟槽腐蚀之前，用与用于腐蚀第一侧面隔离间隙(5)同样的掩膜，将第二钝化层直接构造到基片(1)中。
39.如权利要求21所述的方法，其特征在于，附加的第二钝化层与钝化层一起至少从导电层(S)的表面被去除。
CN01811127.0A 2000-06-13 2001-06-13 微型结构及其制造方法 Expired - Lifetime CN1198756C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10029012.4 2000-06-13
DE10029012A DE10029012C2 (de) 2000-06-13 2000-06-13 Mikrostruktur und Verfahren zu deren Herstellung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1436150A CN1436150A (zh) 2003-08-13
CN1198756C true CN1198756C (zh) 2005-04-27

Family

ID=7645520

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN01811127.0A Expired - Lifetime CN1198756C (zh) 2000-06-13 2001-06-13 微型结构及其制造方法

Country Status (8)

Country Link
US (1) US6969628B2 (zh)
EP (1) EP1289876B1 (zh)
JP (1) JP4852220B2 (zh)
CN (1) CN1198756C (zh)
AT (1) ATE384024T1 (zh)
AU (1) AU2001272342A1 (zh)
DE (2) DE10029012C2 (zh)
WO (1) WO2001096232A1 (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10242661A1 (de) * 2002-09-13 2004-03-25 Conti Temic Microelectronic Gmbh Verfahren zum Herstellen von Isolationsstrukturen
DE10257098B4 (de) * 2002-12-05 2005-05-25 X-Fab Semiconductor Foundries Ag Verfahren zum Erzeugen hermetisch dicht geschlossener dielektrisch isolierender Trenngräben
DE102009030224A1 (de) 2008-10-29 2010-05-06 Fink, Rainer H.A., Prof.-Dr. Vorrichtung mit einem Emitter-Kontakt, einem Kollektor-Kontakt und einem Spalt und Verfahren zu ihrer Herstellung
KR20100077859A (ko) * 2008-12-29 2010-07-08 주식회사 동부하이텍 경화 폴리머 레지듀 제거 방법
US8610211B2 (en) 2010-07-23 2013-12-17 International Business Machines Corporation Semiconductor-on-insulator (SOI) structure with selectively placed sub-insulator layer void(s) and method of forming the SOI structure
US10106398B2 (en) 2015-05-28 2018-10-23 Infineon Technologies Ag Micromechanical structure comprising carbon material and method for fabricating the same
US11496820B2 (en) * 2016-12-29 2022-11-08 Gmems Tech Shenzhen Limited MEMS device with quadrilateral trench and insert

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4186439A (en) * 1977-12-29 1980-01-29 Casio Computer Co., Ltd. Electronic cash register for totalizing sales data on a time zone basis
CA1216330A (en) * 1983-02-07 1987-01-06 Junji Manaka Low power gas detector
JPS59143946A (ja) * 1983-02-07 1984-08-17 Richo Seiki Kk ガス検出装置
DE4000496A1 (de) * 1989-08-17 1991-02-21 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur strukturierung eines halbleiterkoerpers
US5129983A (en) * 1991-02-25 1992-07-14 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Method of fabrication of large area micromechanical devices
DE69333551T2 (de) * 1993-02-04 2005-06-23 Cornell Research Foundation, Inc. Einzelmaskenprozess zum Herstellen von Mikrostrukturen, Einkristallherstellungsverfahren
US6199874B1 (en) * 1993-05-26 2001-03-13 Cornell Research Foundation Inc. Microelectromechanical accelerometer for automotive applications
US5902556A (en) * 1993-10-08 1999-05-11 Microchip (Proprietary) Limited Catalytic gas sensor
JP3305516B2 (ja) * 1994-10-31 2002-07-22 株式会社東海理化電機製作所 静電容量式加速度センサ及びその製造方法
US5736430A (en) * 1995-06-07 1998-04-07 Ssi Technologies, Inc. Transducer having a silicon diaphragm and method for forming same
SG68630A1 (en) * 1996-10-18 1999-11-16 Eg & G Int Isolation process for surface micromachined sensors and actuators
JPH10135488A (ja) * 1996-10-29 1998-05-22 Murata Mfg Co Ltd 半導体加工部品の製造方法
JPH10284771A (ja) * 1997-04-07 1998-10-23 Nissan Motor Co Ltd 微小装置の製造方法および微小装置
US6201629B1 (en) * 1997-08-27 2001-03-13 Microoptical Corporation Torsional micro-mechanical mirror system
WO1999036941A2 (en) * 1998-01-15 1999-07-22 Cornell Research Foundation, Inc. Trench isolation for micromechanical devices
NO992688L (no) * 1998-06-26 1999-12-27 Motorola Inc Sensor struktur og framgangsmåte for sammenkobling av isolerte strukturer
US6704431B1 (en) * 1998-09-04 2004-03-09 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Method and apparatus for digital watermarking

Also Published As

Publication number Publication date
DE50113508D1 (de) 2008-03-06
US6969628B2 (en) 2005-11-29
DE10029012C2 (de) 2002-06-06
WO2001096232A1 (de) 2001-12-20
JP4852220B2 (ja) 2012-01-11
DE10029012A1 (de) 2002-01-17
US20030176007A1 (en) 2003-09-18
JP2004503391A (ja) 2004-02-05
CN1436150A (zh) 2003-08-13
AU2001272342A1 (en) 2001-12-24
ATE384024T1 (de) 2008-02-15
EP1289876A1 (de) 2003-03-12
EP1289876B1 (de) 2008-01-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8450902B2 (en) Electrostatic actuator device having multiple gap heights
CN1925154A (zh) 金属－绝缘－金属结构的电容器、半导体装置及制造方法
CN1815714A (zh) 半导体装置及其制造方法
CN1751367A (zh) 电容器及制造电容器的方法
CN1198756C (zh) 微型结构及其制造方法
US20060258111A1 (en) Process for producing an integrated circuit comprising a capacitor
JP2010135634A (ja) 半導体装置の製造方法及び半導体装置
US6100190A (en) Method of fabricating semiconductor device, and semiconductor device
CN1143121C (zh) 制造角速率传感器的方法
US7723229B2 (en) Process of forming a self-aligned contact in a semiconductor device
US11049762B2 (en) Electronic circuit comprising electrical insulation trenches
CN1153273C (zh) 一种具有牺牲型填充柱的自行对准接触方法
WO2007027169A2 (en) Method of manufacturing silicon topological capacitors
US6900071B2 (en) Substrate and method for producing the same, and thin film structure
CN103732528A (zh) 从mems空腔底部消除硅残留物
US6905905B2 (en) Method of manufacturing thin-film structure
CN102044523B (zh) 半导体器件结构及其制造方法
US7041593B2 (en) Method for manufacturing thin-film structure
US6784011B2 (en) Method for manufacturing thin-film structure
US20150232331A1 (en) Layer structure for a micromechanical component
US6713847B1 (en) Method of fabricating semiconductor device, and semiconductor device
CN1286162C (zh) 形成接触窗的方法
CN216957763U (zh) 电子设备
CN1254852C (zh) 制作电绝缘层的方法
CN1492482A (zh) 形成开口的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CX01 Expiry of patent term
CX01 Expiry of patent term

Granted publication date: 20050427