DE10017976A1 - Mikromechanisches Bauelement und entsprechendes Herstellungsverfahren - Google Patents

Mikromechanisches Bauelement und entsprechendes Herstellungsverfahren

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Abstract

Die Erfindung schafft ein mikromechanisches Bauelement mit einem Substrat (1); einer auf dem Substrat vorgesehenen mikromechanischen Funktionsebene (100); einer auf der mikromechanischen Funktionsebene (100) vorgesehenen Abdeckebene (200) und einer auf der Abdeckebene (200) vorgesehenen Leiterbahnebene (300). Die Abdeckebene (200) weist einen monokristallinen Bereich (14) auf, der epitaktisch auf einem darunterliegenden monokristallinen Bereich (7; 24) aufgewachsen ist, und die Abdeckebene (200) weist einen polykristallinen Bereich (15) auf, der gleichzeitig epitaktisch auf einer darunterliegenden polykristallinen Startschicht (13) aufgewachsen ist.

Description

STAND DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung betrifft ein mikromechanisches Bauelement mit einem Substrat, einer auf dem Substrat vor­ gesehenen mikromechanischen Funktionsebene, einer auf der mikromechanischen Funktionsebene vorgesehenen Abdeckebene, und einer auf der Abdeckebene vorgesehenen Leiterbahnebene. Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls ein entspre­ chendes Herstellungsverfahren.
Unter mikromechanische Funktion soll eine beliebige aktive Funktion, z. B. eine Sensorfunktion, oder passive Funktion, z. B. eine Leiterbahnfunktion, verstanden werden.
Obwohl auf beliebige mikromechanische Bauelemente und Strukturen, insbesondere Sensoren und Aktuatoren, anwend­ bar, werden die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrun­ deliegende Problematik in bezug auf ein in der Technologie der Silizium-Oberflächenmikromechanik herstellbares mikro­ mechanisches Bauelement, z. B. einen Beschleunigungssensor, erläutert.
Allgemein bekannt sind monolithisch integrierte inertiale Sensoren in Oberflächenmikromechanik (OMM), bei denen die empfindlichen beweglichen Strukturen ungeschützt auf dem Chip aufgebracht sind (Analog Devices). Dadurch entsteht ein erhöhter Aufwand beim Handling und bei der Verpackung.
Umgehen kann man dieses Problem durch einen Sensor mit der Auswerteschaltung auf einem separaten Chip, z. B. werden da­ bei die OMM-Strukturen mittels einem zweiten Kappenwafer abgedeckt. Diese Art der Verpackung verursacht einen hohen Anteil der Kosten eines OMM-Beschleunigungssensors. Diese Kosten entstehen durch den hohen Flächenbedarf der Dicht­ fläche zwischen Kappenwafer und Sensorwafer und aufgrund der aufwendigen Strukturierung (2-3 Masken, Bulkmikromecha­ nik) des Kappenwafers.
Die Auswerteschaltung wird auf einem zweiten Chip reali­ siert und mittels Drahtboden mit dem Sensorelement verbun­ den. Dadurch entsteht wiederum die Notwendigkeit die Sen­ sorelemente so groß zu wählen, daß die parasitären Effekte, die durch die Parasiten in den Zuleitungen und Bonddrähten entstehen, vernachlässigbar sind, daß sie keinen dominanten Einfluß auf die Sensorfunktion mehr haben. Außerdem verbie­ ten sich wegen parasitärer Effekte Flipchiptechniken.
Solche Sensoren könnten mit wesentlich weniger Fläche für die Mikromechanik auskommen, wenn die Auswerteschaltung sich auf demselben Si-Chip befände und die empfindlichen Elektroden mit nur geringen Parasitäten angeschlossen wer­ den können.
In der DE 195 37 814 A1 werden der Aufbau eines funktiona­ len Schichtsystems und ein Verfahren zur hermetischen Ver­ kappung von Sensoren in Oberflächenmikromechanik beschrie­ ben. Hierbei wird die Herstellung der Sensorstruktur mit bekannten technologischen Verfahren erläutert. Die besagte hermetische Verkappung erfolgt mit einem separaten Kappen- Wafer aus Silizium, der mit aufwendigen Strukturierungspro­ zessen, wie beispielsweise KHO-Ätzen, strukturiert wird. Der Kappen-Wafer wird mit einem Glas-Lot (Seal-Glas) auf dem Substrat mit dem Sensor (Sensor-Wafer) aufgebracht. Hierfür ist um jeden Sensorchip ein breiter Bond-Rahmen notwendig, um eine ausreichende Haftung und Dichtheit der Kappe zu gewährleisten. Dies begrenzt die Anzahl der Sen­ sor-Chips pro Sensor-Wafer erheblich. Auf Grund des großen Platzbedarfs und der aufwendigen Herstellung des Kappen- Wafers entfallen erhebliche Kosten auf die Sensor- Verkappung.
Die DE 43 41 271 A1 offenbart einen mikromechanischen Be­ schleunigungssensor, dessen Bestandteile zum Teil aus mono­ kristallinem Material und zum Teil aus polykristallinem Ma­ terial bestehen. Zur Herstellung dieses bekannten mikrome­ chanischen Beschleunigungssensors wird ein Epitaxie-Reaktor verwendet. Eine Startschicht aus LPCVD-Polysilizium dient zur Festlegung der Bereiche, wo beim Epitaxie-Prozeß poly­ kristallines Silizium aufwachsen soll.
VORTEILE DER ERFINDUNG
Das erfindungsgemäße mikromechanische Bauelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. das Herstellungsverfahren nach Anspruch 9 weisen folgende Vorteile auf. Eine monolit­ hische Integration der Auswerteschaltung und des Sensorele­ ments auf einem Chip ist möglich. Fehlerträchtige aufwendi­ ge Bonddrähte zwischen Sensorelement und Auswerteschaltung können entfallen. Eine Reduktion der Größe der Sensierele­ mente ist möglich, da weniger parasitäre Effekte in der Kontaktierung auftreten. Es muß nur noch ein Chip montiert werden. Der Prozeß baut auf den aus der P 4318466.9 bekann­ ten OMM-Prozeß auf, der Epitaxie-Polysilizium mit minde­ stens 10 µm Dicke liefert. Es ergibt sich eine Vereinfa­ chung des OMM-Prozesses, da die Strukturen von oben kontak­ tiert werden können. Ein Entfallen des vergrabenen Polysi­ liziums ist möglich.
Die Integration des Bauelementes ist weitestgehend unabhän­ gig vom Prozeß der Auswerteschaltung, wodurch eine Anpas­ sung an neue IC-Prozesse vereinfacht wird. Das Bauelement kann je nach Sensorprinzip auf die Größe der bisher benö­ tigten Bondpads auf dem IC zur Kontaktierung reduziert wer­ den, wodurch die Kosten des IC's aufgrund von zusätzlicher Fläche nicht steigen.
Nach der Erfindung ist es möglich, den Sensorchip im soge­ nannten Flip-Chipverfahren, also kopfüber mit eutektischen oder Goldbumps anstelle mit Bonddrähten anzuschließen, da die parasitären Einflüsse gegenüber der Zwei-Chip-Lösung stark reduziert werden. Mit dieser Technik lassen sich auch Sensoren mit CSP (chip scale package) darstellen, bei denen die Verpackung nicht mehr als 20% größer als der Chip ist. Ein CSP-verpackter Chip kann vor der Montage vorgemessen und abgeglichen werden.
Kern der Erfindung ist die Kombination des einkristallinen und polykristallinen Wachstums während der Abscheidung der Abdeckschicht im Epi-Reaktor. Einkristallines Silizium be­ nötigt dabei eine einkristalline Oberfläche als Ausgangs­ schicht, polykristallines Silizium eine polykristalline Startschicht, welche vorzugsweise durch LPCVD abgeschieden wird.
In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbil­ dungen und Verbesserungen des jeweiligen Gegenstandes der Erfindung.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist eine erste Schicht mit der mikromechanischen Funktionsebene einen mo­ nokristallinen Bereich auf, der epitaktisch auf einem da­ runterliegenden monokristallinen Bereich aufgewachsen ist, sowie einen polykristallinen Bereich, der gleichzeitig epi­ taktisch auf einer darunterliegenden polykristallinen Startschicht aufgewachsen ist. Damit wird zweimal derselbe Epitaxieschritt in zwei verschiedenen Ebenen angewendet.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist eine erste Schicht mit der mikromechanischen Funktionsebene ei­ nen monokristallinen Bereich auf, der über eine Isolator­ schicht in SOI-Form mit dem Substrat gebildet ist. Dies hat den Vorteil, daß die vergrabene Polysiliziumschicht wegge­ lassen werden kann und ein Epitaxieschritt entfällt. Als Silizium wird vorzugsweise einkristallines, hochdotiertes und mechanisch spannungsfreies Grundmaterial verwendet.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung enthält der monokristalline Bereich eine zweite Schicht, die über der ersten Schicht abgeschieden wird, mit ein oder mehreren in­ tegrierte Schaltungselementen einer Auswerteschaltung oder Verdrahtungselemente. Damit läßt sich eine sogenannte mono­ lithisch integrierte Ein-Chip-Lösung erreichen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist der polykristalline Bereich der mikromechanischen Funktionsebe­ ne eine bewegliche Sensorstruktur auf.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist die mikromechanische Funktionsebene eine vergrabene Polysili­ ziumschicht unterhalb der beweglichen Sensorstruktur auf.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung sind in der Leiterbahnebene ein oder mehrere Flip-Chip-Anschluß­ elemente, vorzugsweise Gold-Bumps, vorgesehen. Dies ist ei­ ne robuste Art der Kontaktierung, die durch die im wesent­ lichen planare Oberfläche möglich wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist das Bau­ element in Silizium-Oberflächenmikromechanik herstellbar.
ZEICHNUNGEN
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher er­ läutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht eines mi­ kromechanischen Bauelements gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2a, b eine schematische Querschnittsansicht der Her­ stellungschritte des mikromechanischen Bauele­ ments gemäß Fig. 1; und
Fig. 3 eine schematische Querschnittsansicht eines mi­ kromechanischen Bauelements gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten.
Fig. 1 ist eine schematische Querschnittsansicht eines mi­ kromechanischen Bauelements gemäß einer ersten Ausführungs­ form der vorliegenden Erfindung.
In Fig. 1 bezeichnen 1 einen Silizium-Substratwafer, 2 ein unteres Oxid, 3 vergrabenes Polysilizium, 4 ein Kontaktloch im Opferoxid 5, 5 ein Opferoxid, 6 ein erstes Start- Polysilizium, 7 ein erstes einkristallines Silizium aus Epitaxie, 8 ein erstes Epitaxie-Polysilizium, 9 einen Iso­ lationsgraben, 10 eine bewegliche Sensorstruktur, 11 ein erstes Refilloxid, 12 ein Kontaktloch im Refilloxid 11, 13 ein zweites Start-Polysilizium, 14 ein zweites einkri­ stallines Silizium aus Epitaxie, 15 ein zweites Epitaxie- Polysilizium, 16 ein elektrisches und/oder mechanisches Verbindungselement zwischen erstem und zweiten Epitaxie- Polysilizium, 17 einen Trenchgraben, 18 ein zweites Refilloxid, 19 ein Oxid zur Isolation der Leiterbahnen, 20 eine Überkreuzverbindung, 21 eine Leiterbahn, 22 ein Kontaktloch in der Leiterbahn 21 und dem Refilloxid 18 und 23 ein elek­ tronisches Bauelement der Auswerteschaltung.
100 bezeichnet eine mikromechanische Funktionsebene mit der beweglichen Sensorstruktur 10 - hier ein Beschleunigungs­ sensor -, 200 eine Abdeckebene zur hermetischen Versiege­ lung der beweglichen Sensorstruktur 10 und 300 eine Leiter­ bahnebene.
Bei dieser ersten Ausführungsform, die in an sich bekannter Silizium-Oberflächenmikromechanik herstellbar ist, weist einerseits die Abdeckebene 200 den monokristallinen Bereich 14 auf, der epitaktisch auf dem darunterliegenden mo­ nokristallinen Bereich 7 aufgewachsen ist. Andererseits weist die Abdeckebene 200 den polykristallinen Bereich 15 auf, der gleichzeitig epitaktisch auf der darunterlie­ genden polykristallinen Startschicht 13 aufgewachsen ist. Mit anderen Worten werden in einem Prozeßschritt monokri­ stallines und polykristallines Silizium nebeneinander auf­ gewachsen.
Der monokristalline Bereich 14 der Abdeckebene 200 enthält integrierte Schaltungselemente einer Auswerteschaltung. Il­ lustriert ist als Beispiel ein CMOS-Transistor 23.
Analog dazu weist die mikromechanische Funktionsebene 100 den monokristallinen Bereich 7 auf, der epitaktisch auf dem darunterliegenden monokristallinen Substratbereich 1 aufgewachsen ist, sowie den polykristallinen Bereich 8, der gleichzeitig epitaktisch auf der darunterliegenden po­ lykristallinen Startschicht 6 aufgewachsen ist. Dieser Pro­ zeßschritt des simultan ein- und polykristallin aufwachsen­ den Si wird also sowohl für die Sensorstruktur 10 als auch für die Abdeckebene 200 durchgeführt.
Die mikromechanische Funktionsebene 100 weist die vergrabe­ ne Polysiliziumschicht 3 unterhalb der beweglichen Sensor­ struktur 10 als Verdrahtungsebene auf.
Fig. 2a, b zeigen eine schematische Querschnittsansicht der Herstellungschritte des mikromechanischen Bauelements gemäß Fig. 1.
IC-Prozesse benötigen im allgemeinen ein einkristallines Si-Substrat 1 als Ausgangsmaterial für den Prozeß. Das gilt sowohl für Prozesse mit analogen Bauelementen, die eine epitaktisch abgeschiedene einkristalline Si-Schicht benöti­ gen, als auch für reine CMOS-Prozesse, die keine Epitaxie benötigen. Also wird bei diesem Beispiel mit einem einkri­ stallinen Si-Wafer als Substrat 1 gestartet.
In einem ersten Schritt erfolgt eine Oxidation des Sub­ strats 1 zur Bildung des unteren Oxids 2. Anschließend er­ folgt eine Abscheidung und Strukturierung des vergrabenen Polysiliziums 3 als unterer Leiterbahnbereich. In einem folgenden Schritt wird das Opferoxid 5 abgeschieden und strukturiert. Danach erfolgt eine Abscheidung und Struktu­ rierung des ersten Start-Polysiliziums 6, insbesondere ein entfernen des Start-Polysiliziums und des unteren Oxids 2 an Stellen, wo im späteren Epitaxieschritt einkristallines Silizium (Bereich 7 in Fig. 2a) auf dem Substrat 1 aufwach­ sen soll.
Danach erfolgt der Epitaxie-Schritt, in dem der monokri­ stalline Siliziumbereich 7 zusammen mit dem polykristalli­ nen Siliziumbereich 8 der mikromechanischen Funktionsebene 100 aufgewachsen werden. Ein weiterer Schritt ist eine op­ tionale Planarisierung der resultierenden Struktur zum Aus­ gleich von geringfügigen Höhenunterschieden aufgrund des Unterbaus, der zwischen dem Substrat 1 und dem polykristal­ linen Siliziumbereich 8 liegt.
Wie in Fig. 2b illustriert, erfolgt dann ein Refill mit dem Refilloxid 11 und eine Strukturierung des Refilloxids 11 zur Bildung von Kontaktlöchern 12. Als nächstes wird die zweite Start-Polysiliziumschicht 13 abgeschieden und zusam­ men mit dem ersten Refilloxid 11 strukturiert, insbesondere werden das zweite Start-Polysilizium 13 und das Refilloxid 11 dort entfernt, wo einkristallines Silizium (Bereich 14 in Fig. 2b) auf dem Bereich 7 aufwachsen soll. In einem darauffolgenden Prozeßschritt folgt der zweite Epitaxiepro­ zess, in dem gleichzeitig monokristallines Silizium im Be­ reich 14 und polykristallines Silizium im Bereich 15 abge­ schieden werden. Wiederum optional folgt eine Planarisie­ rung der resultierenden Deckschicht zum Ausgleich des Un­ terbaus zwischen dem Polysiliziumbereich 8 und dem Polysi­ liziumbereich 15.
Als nächstes werden die Trenchgräben 17 im zweiten Epita­ xie-Polysilizium 15 gebildet, welche zur Isolation und als Ätzlöcher zum Entfernen des ersten Refilloxids 11 dienen. Das Ätzprofil der Trenchgräben 17 kann so gewählt werden, daß sie sich nach unten hin auch aufweiten, wie in Fig. 2b angedeutet. Der obere Öffnungsdurchmesser sollte minimal gewählt werden, damit die Abscheidung des zweiten Refill­ oxids 18 schneller bewerkstelligt werden kann, und zwar oh­ ne daß eine wesentliche Menge des zweiten Refilloxids 18 in die bewegliche Sensorstruktur 10 gelangt. Gewünscht ist al­ so eine anisotrope Oxidabscheidung, und zwar möglichst nur auf der Oberfläche.
In einem folgenden Prozeßschritt erfolgt das Freiätzen der beweglichen Sensorstruktur 10 durch Entfernen des unteren Oxids 2, des Opferoxids 5 und des ersten Refilloxids 11 durch die Ätzgräben 17. Man könnte das Freiätzen zur besse­ ren Kontrolle auch in zwei Schritte aufteilen, in dem man vor der Abscheidung des ersten Refilloxids 11 die unteren Oxide 2 und 5 entfernt und darin erst das erste Refilloxid 11 abscheidet. Ein wesentlicher Vorteil dieses Prozesses liegt darin, das beim Opferschichtätzen, was derzeit mit HF-Dampf erfolgt, noch keine elektronische Schaltung und Aluminium vorhanden sind, was bei dem Back-End-Prozessen nur sehr schwer und aufwendig geschützt werden kann.
Im nächsten Schritt erfolgt eine Abscheidung und Struktu­ rierung des zweiten Refilloxids 18, die Einstellung eines vorbestimmten Drucks und einer vorbestimmten Gasatmosphäre beim endgültigen Verschließen der Hohlräume durch das zwei­ te Refilloxid 18, was die Eigenschaften des eingeschlosse­ nen Gases somit unter anderem die Dämpfung der mechanischen Sensorstruktur 10 bestimmt.
Nachdem das mikromechanische Bauelement fertiggestellt ist, kann nunmehr der IC-Prozeß, z. B. ein CMOS- oder BiCMOS- Prozess, zur Herstellung der Auswerteschaltung im monokri­ stallinen Siliziumbereich 14 erfolgen. Danach erfolgt eine Abscheidung und Strukturierung der Leiterbahnebene 300, insbesondere des Oxids 19 und des Leiterbahn-Aluminiums 21. Zur Fertigstellung des Bauelements erfolgt üblicherweise ein Zersägen der Chips und eine Montage wie bei den Stan­ dard-IC-Bauelementen.
Fig. 3 ist eine schematische Querschnittsansicht eines mi­ kromechanischen Bauelements gemäß einer zweiten Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung.
In Fig. 3 bezeichnen zusätzlich zu den bereits eingeführten Bezugszeichen 24 eine SOI(Siliconon Insulator)-Schicht und 25 eine Isolator(Insulator)-Schicht. Bei dieser zweiten Ausführungsform bilden also das Substrat 1, die Isolator­ schicht 25 und die monokristalline Siliziumschicht 24 eine an sich bekannte SOI-Struktur.
Bei dem derart aufgebauten Bauelement sind das untere Oxid 2, das vergrabene Polysilizium 3, das Kontaktloch 4 im Op­ feroxid 5, das Opferoxid 5, das erste Start-Polysilizium 6, das erste einkristalline Silizium aus Epitaxie 7 und das erste Epitaxie-Polysilizium 8 weggelassen.
Benutzt man ein also solch einen SOI-Wafer als Ausgangsma­ terial, entfallen also zahlreiche Prozeßschritte, da dann die mechanisch aktive Struktur aus dem SOI-Material 24 ge­ bildet wird. Die gesamte Verdrahtung wird also bei dieser zweiten Ausführungsform in die Leiterbahnebene 300 verlegt.
Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise mo­ difizierbar.
Es können insbesondere beliebige mikromechanische Grundma­ terialien, wie z. B. Germanium, verwendet werden, und nicht nur das exemplarisch angeführte Siliziumsubstrat.
Auch können beliebige Sensorstrukturen gebildet werden, und nicht nur der illustrierte Beschleunigungssensor.
Der Bereich 15 muß nicht unbedingt polykristallin sein, sondern kann rekristallisiert sein o. ä.

Claims (9)

1. Mikromechanisches Bauelement mit:
einem Substrat (1);
einer auf dem Substrat vorgesehenen mikromechanischen Funk­ tionsebene (100);
einer auf der mikromechanischen Funktionsebene (100) vorge­ sehenen Abdeckebene (200); und
einer auf der Abdeckebene (200) vorgesehenen Leiterbahnebe­ ne (300);
wobei
die Abdeckebene (200) einen monokristallinen Bereich (14) aufweist, der epitaktisch auf einem darunterliegenden mono­ kristallinen Bereich (7; 24) aufgewachsen ist; und
die Abdeckebene (200) einen vorzugsweise polykristallinen Bereich (15) aufweist, der gleichzeitig epitaktisch auf ei­ ner darunterliegenden polykristallinen Startschicht (13) aufgewachsen ist.
2. Mikromechanisches Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mikromechanische Funktionsebene (100) einen monokristallinen Bereich (7) aufweist, der epi­ taktisch auf einem darunterliegenden monokristallinen Be­ reich (1) aufgewachsen ist, sowie einen polykristallinen Bereich (8) aufweist, der gleichzeitig epitaktisch auf ei­ ner darunterliegenden polykristallinen Startschicht (6) aufgewachsen ist.
3. Mikromechanisches Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mikromechanische Funktionsebene (100) einen monokristallinen Bereich (24) aufweist, der über eine Isolatorschicht (25) in SOI-Form mit dem Substrat (1) gebildet ist.
4. Mikromechanisches Bauelement nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der monokristalline Bereich (14) der Abdeckebene (200) ein oder mehrere integrierte Schaltungselemente (23) einer Auswerteschaltung oder Ver­ drahtungselemente enthält.
5. Mikromechanisches Bauelement nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der polykri­ stalline Bereich (8) der mikromechanischen Funktionsebene (100) eine bewegliche Sensorstruktur (10) aufweist.
6. Mikromechanisches Bauelement Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die mikromechanische Funktionsebene (100) eine vergrabene Polysiliziumschicht (3) unterhalb der be­ weglichen Sensorstruktur (10) aufweist.
7. Mikromechanisches Bauelement nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Lei­ terbahnebene (300) ein oder mehrere Flip-Chip-Anschluß­ elemente, vorzugsweise Gold-Bumps, vorgesehen sind.
8. Mikromechanisches Bauelement nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es in Sili­ zium-Oberflächenmikromechanik herstellbar ist.
9. Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen Bau­ elementes mit den Schritten:
Bereitstellen eines Substrats (1);
Vorsehen einer mikromechanischen Funktionsebene (100) auf dem Substrat (1);
Vorsehen einer Abdeckebene (200) auf der mikromechanischen Funktionsebene (100);
bereichsweises Vorsehen eine Polysilizium-Startschicht (13) auf der mikromechanischen Funktionsebene (100) und be­ reichsweises Freilassen von einem monokristallinen Bereich (7, 24) der mikromechanischen Funktionsebene (100);
epitaktisches Abscheiden eines monokristallinen Bereichs (14) auf dem freigelassenen monokristallinen Bereich (7, 24) und gleichzeitiges epitaktisches Abscheiden eines poly­ kristallinen Bereichs (15) auf der polykristallinen Start­ schicht (13); und
Vorsehen einer Leiterbahnebene (300) auf der Abdeckebene (200).
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PCT/DE2001/001116 WO2001077008A1 (de) 2000-04-11 2001-03-22 Mikromechanisches bauelement und entsprechendes herstellungsverfahren
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1435336A2 (de) * 2002-12-31 2004-07-07 Robert Bosch Gmbh Abstandsabstimmung für Mikrostrukturen während des epitaktischen Wachsens
EP1435335A2 (de) * 2002-12-30 2004-07-07 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Freisetzen von mikrohergestellten Oberflächenstrukturen in einem Epitaxiereaktor
EP1464615A2 (de) 2003-03-31 2004-10-06 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Schutz von verkapselten Sensorstrukturen unter Anwendung von Stapelverpackungen
EP2075220A2 (de) 2007-12-27 2009-07-01 Robert Bosch GmbH Mikromechanisches Bauelement mit reduziertem Stressgradient
CN111527043A (zh) * 2017-10-23 2020-08-11 弗劳恩霍夫应用研究促进协会 微机电部件及其制造方法
DE102020123160B3 (de) 2020-09-04 2021-10-14 Infineon Technologies Dresden GmbH & Co. KG Halbleiterdie mit Druck- und Beschleunigungssensorelement

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7172917B2 (en) 2003-04-17 2007-02-06 Robert Bosch Gmbh Method of making a nanogap for variable capacitive elements, and device having a nanogap
US6936491B2 (en) 2003-06-04 2005-08-30 Robert Bosch Gmbh Method of fabricating microelectromechanical systems and devices having trench isolated contacts
US7075160B2 (en) * 2003-06-04 2006-07-11 Robert Bosch Gmbh Microelectromechanical systems and devices having thin film encapsulated mechanical structures
US6952041B2 (en) * 2003-07-25 2005-10-04 Robert Bosch Gmbh Anchors for microelectromechanical systems having an SOI substrate, and method of fabricating same
US6930368B2 (en) * 2003-07-31 2005-08-16 Hewlett-Packard Development Company, L.P. MEMS having a three-wafer structure
DE10348908B4 (de) * 2003-10-21 2014-03-20 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Mikrosystems mit integrierter Schaltung und mikromechanischem Bauteil
US7115436B2 (en) 2004-02-12 2006-10-03 Robert Bosch Gmbh Integrated getter area for wafer level encapsulated microelectromechanical systems
US7068125B2 (en) 2004-03-04 2006-06-27 Robert Bosch Gmbh Temperature controlled MEMS resonator and method for controlling resonator frequency
US7102467B2 (en) * 2004-04-28 2006-09-05 Robert Bosch Gmbh Method for adjusting the frequency of a MEMS resonator
JP4569322B2 (ja) * 2005-03-02 2010-10-27 株式会社デンソー 可動センサ素子
US7956428B2 (en) * 2005-08-16 2011-06-07 Robert Bosch Gmbh Microelectromechanical devices and fabrication methods
FI119728B (fi) 2005-11-23 2009-02-27 Vti Technologies Oy Menetelmä mikroelektromekaanisen komponentin valmistamiseksi ja mikroelektromekaaninen komponentti
FI119729B (fi) * 2005-11-23 2009-02-27 Vti Technologies Oy Menetelmä mikroelektromekaanisen komponentin valmistamiseksi ja mikroelektromekaaninen komponentti
US20070170528A1 (en) 2006-01-20 2007-07-26 Aaron Partridge Wafer encapsulated microelectromechanical structure and method of manufacturing same
DE102006011545B4 (de) * 2006-03-14 2016-03-17 Robert Bosch Gmbh Mikromechanisches Kombi-Bauelement und entsprechendes Herstellungsverfahren
US7456042B2 (en) 2006-06-04 2008-11-25 Robert Bosch Gmbh Microelectromechanical systems having stored charge and methods for fabricating and using same
US7824943B2 (en) 2006-06-04 2010-11-02 Akustica, Inc. Methods for trapping charge in a microelectromechanical system and microelectromechanical system employing same
DE102006032195A1 (de) * 2006-07-12 2008-01-24 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung von MEMS-Strukturen
JP2008256495A (ja) * 2007-04-04 2008-10-23 Denso Corp センサ装置
FR2924421B1 (fr) * 2007-12-04 2010-02-19 Commissariat Energie Atomique Dispositif a circuit integre et n/mems encapsule et procede de realisation.
US7875482B2 (en) 2009-03-19 2011-01-25 Robert Bosch Gmbh Substrate with multiple encapsulated pressures
EP2263971A1 (de) * 2009-06-09 2010-12-22 Nivarox-FAR S.A. Mikromechanisches Verbundbauteil und sein Herstellungsverfahren
DE102013204475A1 (de) * 2013-03-14 2014-09-18 Robert Bosch Gmbh Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Bauelement und entsprechendes mikromechanisches Bauelement
JP6314568B2 (ja) * 2014-03-18 2018-04-25 セイコーエプソン株式会社 Memsデバイス及びその製造方法
JP2015182158A (ja) * 2014-03-24 2015-10-22 セイコーエプソン株式会社 Memsデバイス
DE102016200489A1 (de) 2016-01-15 2017-07-20 Robert Bosch Gmbh Mikromechanisches Bauelement
US11793109B2 (en) 2020-02-13 2023-10-24 Techtronic Cordless Gp Lawnmowers with safety features and methods associated therewith

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5075253A (en) * 1989-04-12 1991-12-24 Advanced Micro Devices, Inc. Method of coplanar integration of semiconductor IC devices
DE4318466B4 (de) 1993-06-03 2004-12-09 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen Sensors
US6328794B1 (en) * 1993-06-26 2001-12-11 International Business Machines Corporation Method of controlling stress in a film
DE4341271B4 (de) 1993-12-03 2005-11-03 Robert Bosch Gmbh Beschleunigungssensor aus kristallinem Material und Verfahren zur Herstellung dieses Beschleunigungssensors
DE19526691A1 (de) * 1995-07-21 1997-01-23 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Herstellung von Beschleunigungssensoren
DE19537814B4 (de) 1995-10-11 2009-11-19 Robert Bosch Gmbh Sensor und Verfahren zur Herstellung eines Sensors
US5992233A (en) * 1996-05-31 1999-11-30 The Regents Of The University Of California Micromachined Z-axis vibratory rate gyroscope
EP0822579B1 (de) * 1996-07-31 2004-07-21 STMicroelectronics S.r.l. Integrierte Mikrostrukturen aus Halbleitermaterial und ein Verfahren zu deren Herstellung
EP0890998A1 (de) 1997-07-07 1999-01-13 STMicroelectronics S.r.l. Herstellungsverfahren und integrierter piezoresistiver Drucksensor mit einem Diaphragma aus polykristallinem Halbleitermaterial
DE19648424C1 (de) * 1996-11-22 1998-06-25 Siemens Ag Mikromechanischer Sensor
DE19700290A1 (de) * 1997-01-03 1998-07-16 Siemens Ag Mikromechanische Halbleiteranordnung und Verfahren zur Herstellung einer mikromechanischen Halbleiteranordnung
EP0911606A1 (de) * 1997-10-23 1999-04-28 STMicroelectronics S.r.l. Integrierter Winkelgeschwindigkeitssensor und Verfahren zu seiner Herstellung
EP0895090B1 (de) * 1997-07-31 2003-12-10 STMicroelectronics S.r.l. Verfahren zum Herstellen hochempfindlicher integrierter Beschleunigungs- und Gyroskopsensoren und Sensoren, die derartig hergestellt werden
US6689694B1 (en) * 1998-04-01 2004-02-10 Dong-II Cho Micromechanical system fabrication method using (111) single crystalline silicon
KR100300002B1 (ko) * 1998-04-01 2001-11-22 조동일 (111)단결정실리콘을이용한마이크로머시닝제조방법
DE19817311B4 (de) * 1998-04-18 2007-03-22 Robert Bosch Gmbh Herstellungsverfahren für mikromechanisches Bauelement
US5929497A (en) * 1998-06-11 1999-07-27 Delco Electronics Corporation Batch processed multi-lead vacuum packaging for integrated sensors and circuits
EP1039529B1 (de) * 1999-03-22 2006-12-13 STMicroelectronics S.r.l. Verfahren zur Herstellung einer mikrointegrierten Struktur mit vergrabener Verdrahtung, speziell eines Mikroaktuators für ein Festplattenlaufwerk
US6936491B2 (en) * 2003-06-04 2005-08-30 Robert Bosch Gmbh Method of fabricating microelectromechanical systems and devices having trench isolated contacts
US7075160B2 (en) * 2003-06-04 2006-07-11 Robert Bosch Gmbh Microelectromechanical systems and devices having thin film encapsulated mechanical structures
US6952041B2 (en) * 2003-07-25 2005-10-04 Robert Bosch Gmbh Anchors for microelectromechanical systems having an SOI substrate, and method of fabricating same
US7056757B2 (en) * 2003-11-25 2006-06-06 Georgia Tech Research Corporation Methods of forming oxide masks with submicron openings and microstructures formed thereby
US7068125B2 (en) * 2004-03-04 2006-06-27 Robert Bosch Gmbh Temperature controlled MEMS resonator and method for controlling resonator frequency
US7102467B2 (en) * 2004-04-28 2006-09-05 Robert Bosch Gmbh Method for adjusting the frequency of a MEMS resonator
JP2005342808A (ja) * 2004-05-31 2005-12-15 Oki Electric Ind Co Ltd Memsデバイスの製造方法

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6939809B2 (en) 2002-12-30 2005-09-06 Robert Bosch Gmbh Method for release of surface micromachined structures in an epitaxial reactor
EP1435335A2 (de) * 2002-12-30 2004-07-07 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Freisetzen von mikrohergestellten Oberflächenstrukturen in einem Epitaxiereaktor
US7595539B2 (en) 2002-12-30 2009-09-29 Robert Bosch Gmbh Method for release of surface micromachined structures in an epitaxial reactor
EP1435335A3 (de) * 2002-12-30 2004-10-27 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Freisetzen von mikrohergestellten Oberflächenstrukturen in einem Epitaxiereaktor
EP1435336A3 (de) * 2002-12-31 2005-12-28 Robert Bosch Gmbh Abstandsabstimmung für Mikrostrukturen während des epitaktischen Wachsens
EP1435336A2 (de) * 2002-12-31 2004-07-07 Robert Bosch Gmbh Abstandsabstimmung für Mikrostrukturen während des epitaktischen Wachsens
US7507669B2 (en) 2002-12-31 2009-03-24 Robert Bosch Gmbh Gap tuning for surface micromachined structures in an epitaxial reactor
EP1464615A3 (de) * 2003-03-31 2005-08-31 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Schutz von verkapselten Sensorstrukturen unter Anwendung von Stapelverpackungen
US7335971B2 (en) 2003-03-31 2008-02-26 Robert Bosch Gmbh Method for protecting encapsulated sensor structures using stack packaging
EP1464615A2 (de) 2003-03-31 2004-10-06 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Schutz von verkapselten Sensorstrukturen unter Anwendung von Stapelverpackungen
US7859093B2 (en) 2003-03-31 2010-12-28 Robert Bosch Gmbh Method for protecting encapsulated sensor structures using stack packaging
EP2075220A2 (de) 2007-12-27 2009-07-01 Robert Bosch GmbH Mikromechanisches Bauelement mit reduziertem Stressgradient
DE102007062707A1 (de) 2007-12-27 2009-07-02 Robert Bosch Gmbh Mikromechanisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen Bauelements
CN111527043A (zh) * 2017-10-23 2020-08-11 弗劳恩霍夫应用研究促进协会 微机电部件及其制造方法
DE102020123160B3 (de) 2020-09-04 2021-10-14 Infineon Technologies Dresden GmbH & Co. KG Halbleiterdie mit Druck- und Beschleunigungssensorelement

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