DE10056716A1 - Mikrostrukturbauelement - Google Patents

Abstract

Es wird ein Mikrostrukturbauelement, insbesondere ein mikromechanisches Sensorelement, vorgeschlagen, das eine aus einer Schicht (14) herausstrukturierte Mikrostruktur (18) aufweist. Weiter ist vorgesehen, dass die Mikrostruktur (18) mit einem Schichtsystem (21, 22, 30, 30', 30'', 48) mit einer insbesondere dünnen, hermetisch dichten Schicht (21, 22) und einer insbesondere dicken Polymerschicht (30, 30', 30'') verkappt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Mikrostrukturbauelement, insbe­ sondere ein mikromechanisches Sensorelement, nach der Gat­ tung des Hauptanspruches.

Stand der Technik

Aus DE 195 37 814 A1 ist ein Sensor und ein Verfahren zur Herstellung eines Sensors bekannt, bei dem aus einer Silizi­ umschicht ein bewegliches, auf einem Substrat befestigtes Element mit Hilfe oberflächenmikromechanischer Verfahren herausstrukturiert worden ist. Dieser Sensor wird beispiels­ weise als Beschleunigungssensor eingesetzt. Weiter ist aus DE 195 37 814 A1 bekannt, über dem herausstrukturierten Sen­ sorelement einen Deckel anzuordnen, der einen hermetischen Verschluss des Sensorelementes bewirkt, und der über eine Glaslotschicht mit einem Rahmen verbunden ist. Dabei wurde die Glaslotschicht zunächst beispielsweise durch Siebdruck auf den Deckel aufgebracht und anschließend nach der Verbin­ dung des Deckels mit dem Rahmen aufgeschmolzen.

In der Anmeldung DE 199 40 512.3 ist vorgeschlagen worden, Sensorstrukturen mit Hilfe eines Dünnschichtverkappungsver­ fahrens hermetisch abzuschließen, was eine erhebliche Flä­ chenersparnis auf dem Wafer durch Wegfall von Bondrahmen­ flächen ermöglicht. Das dabei eingesetzte Verfahren geht von einer freigeätzten mikromechanischen Sensorstruktur aus, die zunächst mit einer Füllschicht oder Opferschicht wieder auf­ gefüllt und anschließend mit einer Abdeckschicht abgedeckt wird. Danach wird die Abdeckschicht permeabel gemacht, und es erfolgt eine selektive Ätzung und Entfernung der Füll­ schicht durch Öffnungen in der Abdeckschicht hindurch. Dar­ aufhin wird eine Verschlussschicht über der Abdeckschicht abgeschieden, die einen hermetischen Verschluss der derart verkappten Sensorstrukturen bewirkt. Abschließend wird dann eine Metallisierung der Oberfläche der Abdeckschicht und ei­ ne Strukturierung von Kontaktflächen zur elektrischen Kon­ taktierung der verkappten Sensorstrukturen vorgenommen. Wei­ ter ist bei einem Verfahren gemäß DE 199 40 512.3 bekannt, nach der Abscheidung der Füllschicht und/oder der Abdeck­ schicht Planarisierungsschritte zwischenzuschalten, um bei­ spielsweise durch chemisch-mechanisches Polieren (CMP) eine weitgehend planare Oberfläche während der ablaufenden Pro­ zessschritte aufrechtzuerhalten. Als Füllschicht oder Opfer­ schicht werden dort weiter Siliziumoxidverbindungen und als Abdeckschicht Polysilizium eingesetzt, wobei letzteres epi­ taktisch oder durch LPCVD (low pressure chemical vapour de­ position) abgeschieden wird. Die Verschlussschicht besteht weiter aus einer Metallschicht, beispielsweise einer Alumi­ nium-, Aluminium-Silizium- oder einer Aluminium-Silizium- Kupfer-Schicht, damit darin gleichzeitig auch Anschlusskon­ taktflächen zur elektrischen Kontaktierung der freigelegten Sensorstruktur angelegt werden können.

Nachteilig bei der vorgenannten Verfahren zur Verkappung von Mikrostrukturbaulelementen ist, dass zur Erreichung einer ausreichenden mechanischen Stabilität, insbesondere einer ausreichenden Druckstabilität, relativ dicke Abdeckschichten erzeugt werden müssen. Dabei ist zu beachten, dass bei einem nachfolgenden Plastikverpacken der hergestellte Mikrostruk­ turbaulemente sogenannte "Mold"-Drücke bis zu 100 bar auf­ treten können, denen die Verkappung des Mikrostrukturbauelementes standhalten muss, ohne dass die eigentlichen Mi­ krostrukturen beschädigt werden. Nachteilig ist weiter, dass die Abscheidung von Silizium ein relativ teuerer Prozess ist, und dass in der Regel Siliziumschichten mit einer Dicke von über 30 µm benötigt werden, was entsprechend lange Be­ schichtungszeiten in Epitaxieanlagen oder PECVD-Anlagen (physically enhanced chemical vapour deposition) erfordert. Schließlich ist die Strukturierung solch dicker Silizium­ schichten aufwendig und teuer.

Nachteilig bei den bisherigen Verfahren ist weiterhin, dass zur Erzeugung der Durchtrittsöffnungen durch die Abdeck­ schicht hindurch, die der Entfernung der Füllschicht oder Opferschicht dienen, sogenannte Trenchätzverfahren einge­ setzt werden, bei denen aufgrund der großen Ätztiefen durch die große Dicke der zu ätzenden Siliziumschicht hohe Aspekt­ verhältnisse (Verhältnis von Lochtiefe zur Lochbreite) zu realisieren sind, was ebenfalls lange Prozesszeiten und da­ mit hohe Kosten verursacht.

Zur Gewährleistung einer ausreichenden mechanischen Stabili­ tät der Abdeckschicht ist weiter bereits vorgeschlagen wor­ den, deren Dicke durch Stützkonstruktionen im Bereich des freigelegten Mikrostrukturbauelementes zu reduzieren. Diese Stützkonstruktionen vergrößern aber einerseits die Chipflä­ che und schränken andererseits die Möglichkeiten beim Design im Bereich der eigentlichen Mikrostrukturbauelemente ein.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Mikrostrukturbauelement hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass einerseits eine her­ metische Verkappung der erzeugten Mikrostrukturbauelemente mittels an sich bekannter Dünnschichttechniken realisierbar ist, und dass andererseits die in Dünnschichttechnik abgeschiedenen Schichten lediglich mit einer Schichtdicke reali­ siert werden müssen, die für einen hermetischen Verschluss und für eine ausreichende Prozesssicherheit eine gerade hin­ reichende mechanische Stabilität gewährleistet, jedoch nicht mehr. Daher sind lediglich minimale Depositionszeiten in teueren Prozessanlagen zur Dünnschichtabscheidung erforder­ lich. Insgesamt wird auf diese Weise die hermetische Abdich­ tung, insbesondere gegenüber Gasen und Feuchtigkeit, der Mi­ krostrukturbauelemente in einem sicheren Herstellungsprozess in Dünnschichttechnik durchgeführt, während die Funktion der mechanischen Stabilität der erzeugten Kappe durch eine Poly­ merschicht gewährleistet wird, die nicht hermetisch dicht sein muss, und die in der Regel sehr billig und einfach in der benötigten, hohen Schichtdicke aufgebracht werden kann. Die Herstellung einer derartigen Kombination von Schichten kann überdies mit geringem Aufwand in bestehende Fertigungs­ linien integriert werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den in der Unteransprüchen genannten Maßnahmen.

So ist es für die hermetisch dichte Schicht, die beispiels­ weise aus einer Abdeckschicht und einer Versiegelungsschicht besteht, sowie auch für eine gegebenenfalls vorgesehene zu­ sätzliche Deckschicht nicht erforderlich, Schichten mit Dic­ ken, die späteren "Mold"-Drücken bei einem Plastikverpacken von bis zu 100 bar standhalten müssen, mit Hilfe von teueren Prozessen abzuscheiden. Insbesondere genügen bei dem erfin­ dungsgemäßen Mikrostrukturbauelement Schichtdicken für die hermetisch dichte Schicht, die Deckschicht oder die Versie­ gelungsschicht zur hermetischen Abdichtung der permeablen bzw. durch zusätzliche Perforation permeabel gemachten Ab­ deckschicht von 500 nm bis 10 µm, die ohne Weiteres in Stan­ dard-LPCVD-Prozessen bzw. in einem Epitaxiereaktor schnell und kostengünstig realisierbar sind. Gleichzeitig kann ist vorteilhaft, dass auf die erläuterten, der Erhöhung der me­ chanischen Festigkeit dienenden Stützkonstruktionen im Sen­ sorbereich zumindest weitgehend verzichtet werden kann.

Weiter ist die Polymerschicht bevorzugt eine sogenannte Festresist-Schicht, die in einem weiten Dickebereich vor­ zugsweise über der hermetisch dichten Schicht auflaminiert wird. Eine solche Polymerschicht in Form eines Festresists ist in einfacher Weise durch an sich bekannte Fotolithogra­ fieverfahren strukturierbar. Besonders vorteilhaft ist, wenn die ein Festresist in Form eines auf einer Trägerfolie auf­ gebrachten Photolackes vom Positiv-Typ oder Negativ-Typ ist, dessen Oberfläche zunächst mit einer dünnen Laminatschicht versehen ist. Mit Hilfe dieser Laminatschicht ist es mög­ lich, den Festresist auf beliebigem, ebenem Untergrund ther­ misch aufzulaminieren, d. h. letztlich unter Wärmeeinwirkung aufzukleben. Dabei ist ein Verfließen dieser Laminatschicht ausgeschlossen, so dass eine relativ kleine Auflagefläche ohne Flächenvorhalte für verfließendes Lot oder Klebemateri­ al ausreichend ist. Weiter genügen damit auch sehr kleine Flächen um das eigentlich zu verkappende Mikrostrukturbau­ element herum für eine stabile Verbindung.

Im Übrigen sind Polymerschichten in Form von Festresist- Schichten handelsübliche, großtechnisch in der Leiterplat­ tenfertigung eingesetzte Materialien, die in großer Vielzahl preiswert auf dem Markt erhältlich sind. Die kommerziell er­ hältlichen Dicken derartiger Polymerschichten reichen zudem von ca. 10 µm bis 500 µm, so dass über den Parameter Schichtdicke unmittelbar die gewünschte mechanische Festig­ keit der erzielten Verkappung des Mikrostrukturbauelementes einstellbar ist.

Die wesentlichen, bei der Bestimmung der erforderlichen me­ chanischen Festigkeit zu berücksichtigenden Größen sind dabei die zu überspannende Fläche des Mikrostrukturbauelemen­ tes und beispielsweise der im nachfolgenden applizierte Mold-Druck beim Verpacken. Dabei gilt generell, je größer die zu überspannende Fläche und der spätere Mold-Druck, de­ sto größer ist die Dicke der Polymerschicht zu wählen.

An dieser Stelle sei betont, dass allein eine Polymerschicht zur hermetisch dichten Verkappung eines Mikrostrukturbauele­ mentes nicht geeignet ist, da derartige Schichten stets zu­ mindest in geringem Ausmaß Feuchtigkeit passieren lassen, was innerhalb des Mikrostrukturbauelementes zu unerwünschten Parameterveränderungen bis hin zu Ausfällen durch Feuchte­ kondensation führen kann. Darüber hinaus ist eine auschließ­ liche Verwendung einer Polymerschicht nicht geeignet, eine Abschirmung des Mikrostrukturbauelementes gegenüber elektri­ schen Feldern und Ladungen zu leisten, wie dies im Fall der vorgesehenen, zumindest in einer Teilschicht elektrisch leitfähigen hermetisch dichten Schicht und/oder Deckschicht sichergestellt ist.

Neben der Abschirmung von elektrischen Feldern und Ladungen ist die hermetisch dichte Schicht oder die Polymerschicht zudem vorteilhaft auch als mechanischer Anschlag in z- Richtung für das darunter befindliche Mikrostrukturbauele­ ment verwendbar, so dass darüber einfach und preiswert eine Auslenkung des Mikrostruktrubauelementes im Überlastfall, beispielsweise in einem Sensorelement, nach oben begrenzbar ist.

Als Versiegelungsschicht eignet sich vorteilhaft eine Me­ tallschicht, insbesondere aus Aluminium, Aluminium-Silizium oder Aluminium-Silizium-Kupfer, sowie auch eine Siliziu­ moxidschicht oder eine Siliziumnitridschicht.

Die Abdeckschicht als Teilschicht der hermetisch dichten Schicht ist bevorzugt eine Siliziumschicht, insbesondere ei­ ne Polysiliziumschicht oder eine dotierte Polysilizium­ schicht.

In diesem Zusammenhang sei erwähnt, dass es nicht zwingend ist, dass die Abdeckschicht elektrisch leitfähig ist, so dass auf eine Dotierung der Polysiliziumschicht auch ver­ zichtet werden kann. In diesem Fall wird dann beispielsweise eine elektrisch leitfähige Versiegelungsschicht und/oder Deckschicht eingesetzt.

Vorteilhaft ist im Übrigen auch, wenn die Polymerschicht ei­ nen eingeschlossenen Hohlraum aufweist, der sich bevorzugt über der hermetisch dichten Schicht im Bereich der Mi­ krostruktur befindet. Durch einen derartigen Hohlraum wird erreicht, dass die Polymerschicht bzw. der Hohlraum stärker von äußeren Drücken, beispielsweise bei einem nachfolgenden Molden, deformiert werden darf, ohne dass die hermetisch dichte Schicht beschädigt wird.

Ohne das Vorsehen eines derartigen Hohlraumes ist die Dicke der Polymerschicht weiter mindestens 100 µm zu wählen, da Silizium, d. h. das Material der Abdeckschicht, einen we­ sentlich größeren Elastizitätsmodul besitzt als die Polymer­ schicht. Somit muss eine Polymerschicht ohne Hohlraum gegen­ über einer Polymerschicht mit Hohlraum erheblich dicker aus­ gebildet sein, um Druckbelastungen von der hermetisch dich­ ten Schicht abzufangen.

Sofern kein Hohlraum in der Polymerschicht realisiert ist, kann jedoch alternativ auch vorgesehen sein, dass die Poly­ merschicht durch ganzflächige UV-Belichtung und/oder Tempe­ rung bei Temperaturen von 200°C bis 300°C versprödet worden ist, um auf diese Weise deren Elastizitätsmodul zusätzlich zu vergrößern.

Zusammenfassend bewirkt das Vorsehen eines Hohlraumes in der Polymerschicht, dass diese beachtlich deformiert werden kann, ohne dass diese Deformationen auf die bevorzugt darun­ ter angeordnete hermetisch dichte Schicht übertragen werden. Somit bewirkt der Hohlraum eine weitere Verbesserung der Stabilität der Verkappung des Mikrostrukturbauelementes.

Im Übrigen kann der Hohlraum in einfacher Weise dadurch er­ zeugt werden, dass die Polymerschicht eine erste Polymer­ schicht und eine zweite Polymerschicht aufweist, wobei die erste Polymerschicht in einem Bereich oberhalb der Mi­ krostruktur beispielsweise durch ein fotolithografisches Strukturierungsverfahren mit einer Ausnehmung versehen wor­ den ist, und wobei die zweite Polymerschicht die Ausnehmung derart abdeckt, dass ein Hohlraum eingeschlossen ist. Dieser Hohlraum ist dann bevorzugt so ausgebildet, dass er von der Polymerschicht und der hermetisch dichten Schicht begrenzt ist.

Alternativ zu der Aufteilung der Polymerschicht in eine er­ ste Polymerschicht und eine zweite Polymerschicht kann je­ doch auch vorgesehen sein, dass die Polymerschicht einlagig ausgebildet ist, und dass diese oberhalb der Mikrostruktur eine Ausnehmung aufweist, die mit einem Verschlussmittel verschlossen ist, so dass sich ebenfalls ein Hohlraum bil­ det. Dieses Verschlussmittel ist beispielsweise ein Plät­ schern, insbesondere ein Metallplättchen oder ein Glasplätt­ chen mit einer Dicke von typischerweise 10 µm bis 300 µm.

Insgesamt hat das Mikrostrukturbauelement gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass zu seiner Herstellung ein einfacher Prozess mit minimalem Flächenverbrauch auf dem Substrat einsetzbar ist, wobei die erforderliche hermetische Versiegelung durch eine Dünnschichtverkappungstechnik und die erforderliche mechanische Stabilität durch eine dicke Polymerschicht gewährleistet wird.

Weiter ist vorteilhaft, dass in einigen Ausführungsbeispie­ len lediglich Vorderseitenprozesse, d. h. rein oberflächen­ mikromechanische Herstellungsverfahren, eingesetzt werden, so dass eine Rückseitenprozessierung der eingesetzten Sub­ strate bzw. Siliziumwafer dort entfallen kann.

Zeichnungen

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen und in der nach­ folgenden Beschreibung näher erläutert. Die Fig. 1 bis 10 zeigen Verfahrensschritte zur Herstellung eines Mikrostruk­ turbauelementes im Rahmen eines ersten Ausführungsbeispiels im Schnitt, die Fig. 10a und 11a erläutern ein gegenüber den Fig. 10 und 11 alternatives zweites Ausführungsbei­ spiel, die Fig. 10b und 11b erläutern ein weiteres, zu den Fig. 10 und 11 alternatives drittes Ausführungsbei­ spiel und die Fig. 7a, 7b, 9a und 9b erläutern ein zu den Fig. 1 bis 9 alternatives viertes Ausführungsbeispiel, wobei sich an die Fig. 9b die weiteren Verfahrensschritte gemäß den Fig. 10 und 11 bzw. 10a und 11a oder 10d und 11b anschließen. Die Fig. 12 bis 14 zeigen in Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels Verfahrensschritte eines fünftes Ausführungsbeispiels, die Fig. 15 bis 17 erläu­ tern ein sechstes Ausführungsbeispiel und die Fig. 18 bis 21 zeigen schließlich ein siebtes Ausführungsbeispiel.

Ausführungsbeispiele

Die Fig. 1 zeigt einen Siliziumwafer als Substrat 10, auf dem zunächst eine untere Isolationsschicht 11 aus einem Oxid bzw. Isolationsoxid aufgebracht worden ist. Auf der unteren Isolationsschicht 11 befindet sich weiter eine an sich be­ kannte Leitstruktur 12, die beispielsweise aus vergrabenem Polysilizium besteht. Auf der vergrabenen Leitstruktur 12 bzw. der unteren Isolationsschicht 11 ist dann eine obere Isolationsschicht 13 aus einem Oxid bzw. einem Isolation­ soxid abgeschieden, auf der wiederum eine Siliziumschicht 14 aus Epi-Polysilizium mit einer Dicke von 10 µm bis 100 µm abgeschieden ist. Auf der Siliziumschicht 14 ist schließlich eine erste, strukturierte Maskierschicht 15 vorgesehen, die einen Bereich definiert, in dem im Weiteren eine Mikrostruk­ tur 18 erzeugt werden soll.

Die Fig. 2 zeigt den nächsten Verfahrensschritt, wobei in die Siliziumschicht 14 eine Vertiefung 16 eingeätzt wird. Nachfolgend wird dann gemäß Fig. 3 zunächst die erste Mas­ kierschicht 15 wieder entfernt, und anschließend eine zwei­ te, strukturierte Maskierschicht 17 auf der Oberfläche der ersten Siliziumschicht 14 aufgebracht. Anschließend werden dann in einem weiteren Ätzprozess Gräben 19 im Bereich der Vertiefung 16 erzeugt, wobei diese Gräben 19 bis zu der obe­ ren Isolationsschicht 13 reichen, d. h. die Siliziumschicht 14 durchqueren. Durch die Gräben 19 werden weiter Mi­ krostrukturen 18 definiert, wie sie beispielsweise aus mi­ kromechanischen Beschleunigungssensoren bekannt sind.

Die Fig. 5 erläutert die nächsten Verfahrensschritte wobei zunächst die zweite Maskierschicht 17 entfernt und anschlie­ ßend auf der Oberfläche der Siliziumschicht 14 eine Schicht aus einem Opferfüllmaterial 20 aufgebracht wird, das auch den Bereich der Vertiefung 16 bzw. der Gräben 19 füllt. Das Opferfüllmaterial 20 ist beispielsweise gleich dem Material der unteren Isolationsschicht 11 bzw. der oberen Isolations­ schicht 13. Die Fig. 6 zeigt, wie anschließend in einem Planarisierungsschritt, beispielsweise durch chemisch- mechanisches Polieren, das Opferfüllmaterial 20 teilweise abgetragen wird, so dass sich dieses lediglich noch im Be­ reich der Vertiefung 16 bzw. der Gräben 19 befindet, während die Oberfläche der Siliziumschicht 14 ansonsten zugänglich und planar ist.

Die Fig. 7 zeigt den sich an Fig. 6 anschließenden Verfah­ rensschritt, wobei auf dem Opferfüllmaterial 20 bzw. der Si­ liziumschicht 14 eine Abdeckschicht 21 aufgetragen wird, die eine Dicke von 500 nm bis 10 µm, insbesondere 1 µm bis 5 µm, aufweist. Diese Abdeckschicht 21 ist eine Siliziumschicht, insbesondere eine Polysiliziumschicht oder eine Schicht aus dotiertem Polysilizium. Nach dem Aufbringen der Abdeck­ schicht 21 werden dann weiter Perforationslöcher in der Ab­ deckschicht 21 erzeugt, die bis zu dem Opferfüllmaterial 20 reichen. Diese, in Fig. 7 nichtdargestellten Perforations­ löcher sind beispielsweise der Fig. 7b zu entnehmen. Sie dienen einem Herausätzen des Opferfüllmaterials 20 im Be­ reich der Vertiefung 16 bzw. der Gräben 19, d. h. insbesonde­ re einem Einbringen eines Ätzmediums durch die Abdeckschicht 21 hindurch in diesen Bereich und einem Herausätzen bzw. Herauslösen des Opferfüllmaterials 20. In Fig. 8 ist in diesem Zusammenhang weiter dargestellt, dass sich durch das Herauslösen des Opferfüllmaterials 20 eine erste Ausnehmung 24 oberhalb der Mikrostrukturen 18 und eine zweite Ausneh­ mung 23 unterhalb der Mikrostrukturen 18 bildet. Die zweite Ausnehmung 23 entsteht dadurch, dass die untere Isolations­ schicht 11 bzw. die obere Isolationsschicht 13 jeweils be­ vorzugt auch aus dem Opferfüllmaterial 20 bestehen, so dass die untere Isolationsschicht 11 und die obere Isolations­ schicht 13 durch das Herauslösen des Opferfüllmaterials 20 ebenfalls entfernt werden, und damit zumindest weitgehend freitragende Mikrostrukturen 18 entstehen.

In Fig. 8 ist weiter vorgesehen, dass nach dem Herauslösen des Opferfüllmaterials 20 bzw. dem Erzeugen der ersten Aus­ nehmung 24 und der zweiten Ausnehmung 23 anschließend eine Versiegelungsschicht 22 auf die porös gemachte bzw. mit Per­ forationslöchern versehene Abdeckschicht 21 aufgebracht wird, wobei die Versiegelungsschicht 22 eine Metallschicht, insbesondere eine Aluminiumschicht, eine Aluminium-Silizium- Schicht oder einer Aluminium-Silizium-Kupfer-Schicht, eine Siliziumoxidschicht oder auch eine Siliziumnitridschicht ist. Bevorzugt ist sie eine Metallschicht. Die Dicke der Versiegelungsschicht 22 liegt weiter zwischen 500 nm bis 10 µm, insbesondere 1 µm bis 3 µm.

Die Aufgabe der Abdeckschicht 21 und der Versiegelungs­ schicht 22 ist die Ausbildung einer hermetisch dichten Deck­ schicht über den Mikrostrukturen 18, wobei unter hermetisch dicht eine Deckschicht zu verstehen ist, die sowohl gasun­ durchlässig als auch feuchtigkeitsundurchlässig ist.

Weiter sei betont, dass sich die freitragenden Mikrostruktu­ ren 18 bei vielen Anwendungen in Sensoren im Vakuum befin­ den, d. h. die Deckschicht muss derart dicht sein, dass ein zunächst bei der Herstellung der Mikrostrukturen vorliegen­ des oder erzeugtes Vakuum durch die Deckschicht über lange Zeiträume sicher konserviert werden kann.

Die Fig. 9 erläutert wie zunächst die Versiegelungsschicht 22 in bekannter Weise strukturiert wird, und wie anschlie­ ßend über ein Ätzverfahren aus der Siliziumschicht 14 eine Anschlusskontaktierungsstruktur 25 herausstrukturiert wird, die eine elektrische Kontaktierung einer Mikrokontaktie­ rungsstruktur 27 als Teil des erzeugten Mikrostrukturbauele­ mentes über die Leitstruktur 12 ermöglicht. Dazu werden in der Siliziumschicht 14 Isolationsgräben 26 erzeugt, die die Mikrokontaktierungsstruktur 27 definieren. Insbesondere ist durch eine metallische Versiegelungsschicht 22 gewährlei­ stet, dass die Oberfläche der Mikrokontaktierungsstruktur 27 ebenfalls metallisch ist, und dass diese dadurch später als Kontaktfläche 28 zu elektrischen Kontaktierung der Mi­ krostrukturen 18 bzw. der Mikrokontaktierungsstruktur 27 zur Verfügung steht.

Die Fig. 10 erläutert als nächsten Verfahrensschritt, wie auf der strukturierten Versiegelungsschicht 22 eine Polymer­ schicht 30 ganzflächig thermisch auflaminiert wird, die im erläuterten Beispiel aus einem Festresist besteht, der sich zunächst auf einer Trägerfolie befand. Im Einzelnen ist die Polymerschicht 30 eine Fotolackschicht mit einer typischen Dicke von 10 µm bis 500 µm, insbesondere 100 µm bis 300 µm. Weiter ist vorgesehen, dass nach dem Auflaminieren der Poly­ merschicht 30 in Form einer Festresist-Schicht auf die Ver­ siegelungsschicht 22 die zunächst mit der Festresist-Schicht verbundene Trägerfolie abgezogen und entfernt wird, und dass anschließend die verbleibende Festresist-Schicht fotolitho­ grafisch, d. h. durch Belichten mit einer Fotomaskentechnik und anschließendes Entwickeln, so strukturiert wird, dass zumindest die Kontaktflächen 28 freigelegt sind und als elektrische Kontakte zur Kontaktierung der Mikrostrukturen 18 bereitstehen. Über diese Kontaktflächen 28 wird abschlie­ ßend dann das Mikrostrukturbauelement beispielsweise mittels Drahtbonden elektrisch kontaktiert.

Die Fig. 11 zeigt als letzten Verfahrensschritt das Mi­ krostrukturbauelement, bei dem die Kontaktflächen 28 durch die fotostrukturierte Polymerschicht 30 von oben zugänglich gemacht worden sind, wobei weiter durch das fotolithographi­ sche Strukturierungsverfahren erreicht worden ist, dass die damit erzeugten Anschlussgräben 31 sogenannte "getaperte Profile" aufweisen, d. h. eine Aufweitung der Anschlussgräben 31 von unten nach oben mit schrägen Flanken 32. Diese spezielle Struktur der Anschlusgräben 31 ermöglicht ein besonders einfaches und sicheres Drahtbonden.

Im Übrigen ist vorgesehen, dass die Abdeckschicht 21 und die Versiegelungsschicht 22 gemäß Fig. 11 mit einem dort nicht dargestellten Siliziumbondrahmen elektrisch in Verbindung stehen und darüber die Mikrostrukturen 18 elektrisch ab­ schirmen. Da weiter die Auslenkung der Mikrostrukturen 18 in positiver z-Richtung auf die Tiefe der ersten Ausnehmung 24 beschränkt ist, wird mittels der ersten Ausnehmung 24 auch ein effektiver Überlastanschlag realisiert.

Die Fig. 10a und 11a erläutern einige Verfahrensschritte eines zu den Fig. 10 bzw. 11 alternativen Ausführungsbei­ spiels für ein Mikrostrukturbauelement. Die übrigen Verfah­ rensschritte in diesem zweiten Ausführungsbeispiel entspre­ chen den Fig. 1 bis 9.

In Fig. 10a ist vorgesehen, dass auf der Versiegelungs­ schicht 22 zunächst eine erste Polymerschicht 30' mit einer Dicke von 10 µm bis 300 µm, insbesondere 50 µm bis 150 µm, abgeschieden bzw. auflaminiert wird, dass danach diese erste Polymerschicht 30' im Bereich oberhalb der freitragenden Mi­ krostrukturen 18 mit einer Ausnehmung versehen wird, und dass anschließend auf die erste, mit der Ausnehmung versehe­ nen Polymerschicht 30' eine zweite Polymerschicht 30" auflaminiert wird, so dass ein von den Polymerschichten 30', 30" und der Versiegelungsschicht 22 eingeschlossener Hohl­ raum 40 entsteht, der eine Höhe aufweist, die der Dicke der ersten Polymerschicht 30' entspricht. Die Fig. 11a zeigt dann, wie nachfolgend die erste Polymerschicht 30' und die zweite Polymerschicht 30" entsprechend Fig. 11 mit An­ schlussgräben 31 versehen werden. Die erste Polymerschicht 30' und die zweite Polymerschicht 30" bestehen im Übrigen bevorzugt beide aus einer Photolackschicht bzw. der bereits erläuterten Festresist-Schicht.

Die Fig. 10b und 11b erläutern ein weiteres, zu dem er­ sten bzw. zweiten Ausführungsbeispiel alternatives drittes Ausführungsbeispiel, das sich erneut lediglich hinsichtlich der Verfahrensschritte gemäß Fig. 10b bzw. 11b von dem er­ sten Ausführungsbeispiel unterscheidet, d. h. die der Fig. 10b vorausgehenden Verfahrensschritte sind analog den Fig. 1 bis 9.

Im Einzelnen ist in Fig. 10b dargestellt, dass auf der Ver­ siegelungsschicht 22 zunächst die eine Polymerschicht 30 aufgebracht wird, und dass dann im Bereich oberhalb der Mi­ krostrukturen 18 in der Polymerschicht 30 eine Ausnehmung in Form eines Polymergrabens 39 erzeugt wird, der bevorzugt bis zu der Versiegelungsschicht 22 reicht. Abschließend wird dann gemäß Fig. 11b auf die Polymerschicht 30 ein Ver­ schlussmittel aufgelegt bzw. aufgeklebt wird, so dass ein Hohlraum 40 entsteht, der von der Polymerschicht 30, der Versiegelungsschicht 22 und dem Verschlussmittel 41 begrenzt ist. Die Höhe des Hohlraumes 40 entspricht gemäß Fig. 11b der Dicke der Polymerschicht 30. Das Verschlussmittel 41 ist beispielsweise ein Plättchen, insbesondere ein Metallplätt­ chen oder Glasplättchen, mit einer Dicke von 10 µm bis 300 µm.

Die Fig. 7a und 7b bzw. 9a und 9b erläutern Verfahrens­ schritte eines weiteren, zu den Fig. 1 bis 9 alternativen Verfahrens zur Herstellung eines Mikrostrukturbauelementes, wobei sich an die Fig. 9b Verfahrensschritte gemäß den Fig. 10 und 11 bzw. 10a und 11a bzw. 10b und 11b anschlie­ ßen können.

Das Mikrostrukturbauelement gemäß Fig. 7a unterscheidet sich von dem Mikrostrukturbauelement gemäß den Fig. 1 bis 7 dadurch, dass zunächst auf die Erzeugung der Vertiefung 16 gemäß Fig. 2 verzichtet worden ist, und dass statt dessen direkt über eine geeignete Ätzmaskierung und Gräben 19 die Mikrostrukturen 18 bzw. die Mikrokontaktierungsstruktur 27 erzeugt wurde. Auf diese Weise weisen die Mikrostrukturen 18 bzw. die Mikrokontaktierungsstruktur 27 die gleiche Höhe wie die Siliziumschicht 14 auf. Anschließend wird dann gemäß Fig. 7a das Opferfüllmaterial 20 derart in den Bereich der erzeugten Gräben 19 eingebracht, dass sich eine wannenförmi­ ge Kappe aus dem Opferfüllmaterial 20 über den Mikrostruktu­ ren 18 bildet. Schließlich wird entsprechend der Fig. 7 auf der Siliziumschicht 14 und auf dem Opferfüllmaterial 20 die Abdeckschicht 21 aufgebracht und durch chemisch-mechanisches Polieren (CMP) planarisiert.

Die Fig. 7b erläutert, wie nachfolgend in der Abdeckschicht 21 Perforationslöcher 33 erzeugt werden, die einen Zugang zu dem Opferfüllmaterial 20 ermöglichen, so dass über diese Perforationslöcher 33 das Opferfüllmaterial 20 im Bereich der Gräben 19 bzw. der wannenförmigen Kappe oberhalb der Mi­ krostrukturen 18 durch Ätzen wieder herausgelöst werden kann. Weiter wird in diesem Verfahrensschritt auch das Mate­ rial der unteren Isolationsschicht 11 bzw. der oberen Isola­ tionsschicht 13 analog der Fig. 8 herausgelöst, so dass zu­ mindest weitgehend freitragende Mikrostrukturen 18 entste­ hen.

Gemäß Fig. 9a ist, analog der Fig. 9, zunächst vorgesehen, dass auf der Abdeckschicht 21 eine Versiegelungsschicht 22 aufgebracht wird, die insbesondere eine Metallschicht ist, so dass eine hermetisch dichte Deckschicht entsteht. Weiter zeigt Fig. 9a, dass danach auf der Versiegelungsschicht 22 eine dritte Maskierschicht 34 abgeschieden und fotolithographisch so strukturiert wird, so Strukturierungsgräben 35 entstehen. Anschließend wird vermöge dieser Strukturierungs­ gräben 35 die Versiegelungsschicht 21 durchgeätzt, und es werden erneut Isolationsgräben 26 in die Siliziumschicht 14 eingeätzt, die gemäß Fig. 9b die Anschlusskontaktierungs­ trukturen 25 definieren. Abschließend wird dann die dritte Maskierschicht 34 wieder entfernt. Das Mikrostrukturbauele­ ment gemäß Fig. 9b ist somit vergleichbar mit Fig. 9, mit dem einzigen Unterschied, dass die Mikrostrukturen 18 gemäß Fig. 9 eine geringere Höhe aufweisen als die Silizium­ schicht 14. An die Fig. 9b schließen sich dann die weiteren Verfahrensschritte gemäß den Fig. 10 und 11 oder 10a und 11a oder 10b und 11b an.

Die Fig. 12 bis 14 erläutern ein fünftes Ausführungsbei­ spiel der Erfindung, wobei ein Mikrostrukturbauelement ent­ steht, das im Wesentlichen, abgesehen von der Reihenfolge der Abscheidung der Polymerschicht 30 und der hermetisch dichten Schicht 22 analog dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 bis 11 ist. Im Einzelnen ist gemäß Fig. 12, die der Fig. 8 des ersten Ausführungsbeispiels entspricht, vor­ gesehen, dass auf der Oberfläche der Siliziumschicht 14 ganzflächig eine Polymerschicht 30 auflaminiert wird. Diese Polymerschicht 30 ist bevorzugt ein Festresist vom Negativ- Typ, da dann nachfolgende Lithografieschritte, die bei­ spielsweise unter Einsatz von Positiv-Lack ablaufen, selek­ tiv zum Verkappungsprozess durchgeführt werden können.

Die Festresist-Folie wird gemäß Fig. 12 mit einer Dicke von 20 µm bis 200 µm direkt auf die Oberfläche der Silizium­ schicht 14 bei Temperaturen von beispielsweise 200°C bis 300°C als Polymerschicht 30 auflaminiert, wobei die Dicke der Festresist-Folie zweckmäßig so an die Größe des zu über­ deckenden Bereiches der Mikrostrukturen 18 bzw. der ersten Ausnehmung 24 angepasst ist, dass sie die erste Ausnehmung 24 mechanisch stabil überspannt und sich insbesondere nicht soweit durchbiegt, dass die Mikrostrukturen 18 beschädigt werden können. Hierbei sind auch die Randbedingungen der späteren Endverpackung, beispielsweise durch ein "plastic molding" mit Drücken bis zu 100 bar zu berücksichtigen. Wei­ ter sei betont, dass sich die Polymerschicht 30 in Form ei­ ner Festresist-Folie zunächst auf einer Deckfolie 42 befin­ det, und dass die Deckfolie 42 nach dem Auflaminieren der Polymerschicht 30 von dieser abgezogen wird.

Im Unterschied zu Fig. 8 ist somit gemäß Fig. 12 vorgese­ hen, dass die Polymerschicht 30 unmittelbar auf der Silizi­ umschicht 14 angeordnet ist, wobei zu beachten ist, dass ei­ ne Polymerschicht 30 eingesetzt wird, die beim Auflaminieren möglichst wenig oder nicht ausgast, was je nach Anwendung ein teilweise im Bereich der Mikrostrukturen erzeugtes und zu konservierendes Vakuum zerstörte.

Die Fig. 13 zeigt in Weiterführung von Fig. 12 eine foto­ lithografische Strukturierung der zunächst aufgebrachten Po­ lymerschicht 30, so dass diese außerhalb des dargestellten Bereiches der Mikrostrukturen 18 wieder entfernt ist und nur noch auf dem mit der Kappe zu versehenden Bereich des Mi­ krostrukturbauelementes vorliegt. Weiter ist vorgesehen, dass in der Polymerschicht 30 in bekannter Weise Versiege­ lungsgräben 44 erzeugt werden, die in der Tiefe bis zu der Siliziumschicht 14 reichen.

Gemäß Fig. 14 wird dann zur Gewährleistung einer hermeti­ schen Abdichtung der Mikrostrukturen 18 eine Versiegelungs­ schicht 22 abgeschieden. Als Versiegelungsschichten 22 eig­ nen sich dabei PECVD-Schichten von beispielsweise Silizium­ nitrid, Siliziumoxid, Siliziumcarbid, TEOS-Oxid oder auch Metallschichten. Bevorzugt wird als Versiegelungsschicht 22 eine Metallschicht aufgesputtert, beispielsweise eine Aluminiumschicht, eine Chromschicht, eine Chrom/Gold-Schicht, ei­ ne Nickelschicht, eine Kupferschicht oder eine Schicht aus Verbindungen dieser Metalle. Wesentlich ist dabei, dass die gesamte Oberfläche der Polymerschicht 30 und insbesondere auch die durch die Versiegelungsgräben 44 freigelegten Ober­ flächenbereiche der Siliziumschicht 14 mit dieser Versiege­ lungsschicht 22 geschlossen bedeckt werden.

Durch die Versiegelungsschicht 22 wird somit die erzeugte Polymerschicht 30 eingeschlossen, so dass sich oberhalb der Mikrostrukturen 18 eine Kappe bildet. Weiter ist der derart eingeschlossene Bereich der Polymerschicht 30 bzw. die Kappe an den Rändern durch Abdichtungen 45 begrenzt, die dadurch gekennzeichnet sind, dass dort die Versiegelungsschicht 22 unmittelbar mit der Siliziumschicht 14 in Kontakt ist.

Zusammenfassend unterscheidet sich die Fig. 14 somit von dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 11 lediglich dadurch, dass die Abfolge von Polymerschicht 30 und Versiegelungs­ schicht 22 vertauscht ist. Weiter kann in Fig. 14 auf die zusätzliche Abdeckschicht gemäß Fig. 11 verzichtet werden. Diese Vorteile erkauft man dadurch, dass in Fig. 14 die aufgebrachte Polymerschicht aus einem Material ausgebildet sein muss, dass insbesondere beim Auflaminieren nicht oder möglichst wenig ausgast.

Im Übrigen ist in Fig. 14 dargestellt, dass die elektroni­ sche Kontaktierung der Mikrokontaktierungsstruktur 27 bzw. darüber der Mikrostrukturen 18 nun von der Rückseite des Substrates 10 erfolgt, indem dort Anschlusskontaktierungs­ strukturen 25 mit Kontaktflächen 28 erzeugt worden sind, die von dem Substrat 10 bzw. gegeneinander durch Isolationsgrä­ ben 26 getrennt sind.

Zudem sei erwähnt, dass die Versiegelungsschicht 22 gemäß Fig. 14 bevorzugt mit einem üblichen Bond-Rahmen elektrisch leitend in Verbindung steht, so dass durch die Versiege­ lungsschicht 22 die Mikrostrukturen 18 einerseits hermetisch versiegelt und gleichzeitig auch vor elektrischen Feldern geschützt sind. Weiter hat die Versiegelungsschicht 22 in Fig. 14 den Vorteil, dass darüber eine elektrostatische Klemmung des zu prozessierenden Substrates 10 möglich ist, ohne dass die dabei erzeugten elektrischen Feldern die Mi­ krostrukturen 18 beschädigen.

Die erzeugte Kappe zur Verkappung des Mikrostrukturbauele­ mentes weist gemäß Fig. 14 in Draufsicht bevorzugt eine kreisförmige, rechteckige oder quadratische Fläche auf. Die erzeugte Kappe definiert somit eine versiegelte Umgebung 46 oberhalb der Mikrostrukturen 18, die durch die Abdichtungen 45 bzw. die zuvor vor der Abscheidung der Versiegelungs­ schicht 22 erzeugte Kontaktbereiche 43 berandet ist.

Die Fig. 15 bis 17 erläutern ein weiteres Ausführungsbei­ spiel der Erfindung, das eine Modifikation des mit Hilfe der Fig. 12 bis 14 erläuterten Ausführungsbeispiels ist. Die Fig. 15 geht von einem Substrat 10 mit herausstrukturierten Mikrostrukturen 18 gemäß Fig. 8 aus, wobei zunächst auf die Oberfläche der Siliziumschicht 14 eine Versiegelungsschicht 22 auflaminiert wird. Diese Versiegelungsschicht 22 ist eine auf einer Tragfolie 47 aufgebrachte Metallschicht, die bei­ spielsweise eine Dicke von 5 µm hat und aus Kupfer besteht. Solche Metallschichten auf einer Tragfolie sind kommerziell erhältlich und werden beispielsweise in der Herstellung von Leiterplatten und zum Aufbringen von elektrischen Abschir­ mungen eingesetzt. Nachdem die Versiegelungsschicht 22 gemäß Fig. 15 ganzflächig auf die Oberfläche der Siliziumschicht 14 auflaminiert bzw. thermisch aufgeklebt, und danach die Tragfolie 47 abgezogen worden ist, erfolgt anschließend ein Auflaminieren der Polymerschicht 30, die mit einer Deckfolie 43 verbunden ist, auf die Oberfläche der Versiegelungs­ schicht 22. Dieses Auflaminieren erfolgt völlig analog zu Fig. 12.

Die Fig. 16 erläutert die weiteren Verfahrensschritte, wo­ bei die Polymerschicht 30 fotolithografisch strukturiert wird. Dabei dient die Polymerschicht 30 gleichzeitig auch als Maske für eine bereichsweise Ätzung der Versiegelungs­ schicht 22, so dass in den durch die Strukturierung der Po­ lymerschicht 30 zugänglichen Versiegelungsgräben 44 Kontakt­ bereiche 43 entstehen, in denen die Versiegelungsschicht entfernt worden ist. Im Falle von Kupfer als Material für die Versiegelungsschicht 22 kann deren Entfernen in den Kon­ taktbereichen 43 beispielsweise durch eine Ätzung mit milden Oxidationsmitteln erfolgen. Insbesondere eignen sich dazu Lösungen von Eisen-III-Chlorid, Ammoniumpersulfatlösungen oder Mischungen von Salzsäure und Wasserstoffperoxid oder Chloraten.

Die Fig. 17 erläutert dann einen zu Fig. 14 analogen Ver­ fahrensschritt, wobei auf die Oberfläche der Polymerschicht 30 und der Versiegelungsgräben 44 bzw. der Kontaktbereiche 43 eine Deckschicht 48 aufgetragen, beispielsweise aufge­ sputtert wird. Diese Deckschicht 48 ist bevorzugt eine Me­ tallschicht aus Chrom/Kupfer, die eine hermetisch dichte Verkappung der Mikrostrukturen 18 bewirkt. Insbesondere wer­ den durch die Deckschicht 48 auch die Kontaktbereiche 43 ab­ gedichtet, so dass erneut eine versiegelte Umgebung 46 ober­ halb der Mikrostrukturen 18 entsteht.

Durch den mit Hilfe der Fig. 15 bis 17 erläuterten "selbstjustierenden" Prozess, in dem die Polymerschicht 30 bzw. die eingesetzte Festresist-Schicht sowohl zur Struktur­ definition der Versiegelungsschicht 22 als auch als Beschichtungsmaske eingesetzt wird, treten zwar, wie in Fig. 16 angedeutet, Hinterschneidungen der zur Maskierung einge­ setzten Polymerschicht 30 durch die eingesetzte isotrope Me­ tallätztechnik auf, diese werden bei der abschließenden Ver­ siegelung mit Hilfe der Deckschicht 48 jedoch wieder aufge­ füllt. Falls diese Hinterschneidungen unerwünscht sein soll­ ten, kann abweichend von Fig. 16 zur Strukturierung der Versiegelungsschicht 22 jedoch zunächst auch eine zusätzli­ che Fotolackmaskierung eingesetzt werden, bevor die Polymer­ schicht 30 auflaminiert wird. In diesem Fall wird die Poly­ merschicht dann nachfolgend fotolithografisch so struktu­ riert, dass die Versiegelungsgräben 44 größer als die zuvor erzeugten Öffnungen in der Versiegelungsschicht 22 sind, so dass die Öffnungen in der Versiegelungsschicht 22 durch überstehende Kanten der Polymerschicht 30 nicht mehr abge­ schattet werden.

Die Verkappung gemäß den Fig. 15 bis 17 hat gegenüber der Verkappung gemäß den Fig. 12 bis 14 den Vorteil, dass auch Polymerschichten 30 eingesetzt werden können, die beim Auflaminieren ausgasen. Im Übrigen sei erwähnt, dass die Dicke der Deckschicht 48 bevorzugt 1 µm bis 10 µm, insbeson­ dere 5 µm beträgt. Als Material für die Deckschicht 48 eig­ net sich beispielsweise Gold, Kupfer, Chrom, Aluminium oder deren Legierungen.

Die Fig. 18 bis 21 erläutern schließlich ein siebtes Aus­ führungsbeispiel der Erfindung, wobei abweichend von den Ausführungsbeispielen gemäß den Fig. 12 bis 14 bzw. 15 bis 17 eine Vorderseitenkontaktierung der Mikrostrukturen 18 bzw. der Mikrokontaktierungsstruktur 27 eingesetzt wird. Die relativ aufwendige Strukturierung und Kontaktierung der Mi­ krostrukturen 18 von der Rückseite des Substrates 10 kann somit entfallen. Insofern ist das Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 18 bis 21 ähnlich dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 bis 11, wobei jedoch zunächst auf das Vorsehen der Abdeckschicht 21 bzw. der Versiegelungsschicht 22 gemäß Fig. 8 und das Herauslösen des Opferfüllmaterials 20 ver­ zichtet werden kann.

Im Einzelnen sieht Fig. 18 vor, dass zunächst auf dem Sub­ strat 10 die untere Isolationsschicht 11, die Leitstrukturen 12, die obere Isolationsschicht 13 und darauf die dicke Po­ lysiliziumschicht 14 abgeschieden werden, anschließend auf der Oberfläche der späteren Anschlusskontaktierungsstruktur 25 eine Kontaktfläche 28 aus Metall, beispielsweise aus Alu­ minium, erzeugt wird, und schließlich die Mikrostrukturen 18, die erste Ausnehmung 24 und die zweite Ausnehmung 23 herausstrukturiert werden. Danach wird zunächst ganzflächig auf der Oberfläche der Siliziumschicht 14 bzw. auf die Kon­ taktfläche 28 eine dünne Abdeckschicht 21 aufgebracht bzw. auflaminiert, die zunächst mit einer später abzuziehenden Tragfolie 47 verbunden ist. Die Abdeckschicht 21 ist im Kon­ kreten eine dünne Metallfolie, beispielsweise eine 5 µm dic­ ke Kupferfolie. Nach dem Auflaminieren und dem Abziehen der Tragfolie 47 erfolgt dann zunächst eine fotolithografische Strukturierung der Abdeckschicht 21 und eine nachfolgende Ätzung, so dass die Abdeckschicht 21 gemäß Fig. 19 ledig­ lich noch oberhalb der Mikrostrukturen 18 vorliegt und eine Kappe bildet, die eine versiegelte Umgebung 46 definiert.

Zur Ätzung werden bevorzugt Mischungen aus sauren oder alka­ lischen Ätzlösungen in Verbindung mit Oxidationsmitteln ein­ gesetzt, wobei bevorzugt Ätzlösungen mit hoher Selektivität gegenüber dem Material der Kontaktfläche 28, das nicht ge­ ätzt werden soll, beispielsweise Aluminium, eingesetzt wer­ den. Eine besonders hohe Selektivität wird für starke Oxida­ tionsmittel erhalten, da diese eine Aluminiumoberfläche pas­ sivieren, beispielsweise Eisen-III-Chlorid mit Wasserstoff­ peroxid oder Ammoniumpersulfat.

Nach der Strukturierung der Abdeckschicht 21 in der erläu­ terten Weise wird dann ganzflächig auf die Abdeckschicht 21, die freiliegende Oberfläche der Siliziumschicht 14 und die freiliegende Oberfläche der Kontaktflächen 28 eine dünne Versiegelungsschicht 22, beispielsweise eine 5 µm dicke Me­ tallschicht aus Chrom/Kupfer abgeschieden, vorzugsweise auf­ gesputtert. Diese Versiegelungsschicht 22 dient der herme­ tisch dichten Versiegelung der Mikrostrukturen 18. In Fig. 19 ist erkennbar, dass diese Versiegelungsschicht 22 auch teilweise in die Isolationsgräben 26 vordringt, so dass dort bereichsweise eine konforme Beschichtung der Wände der Iso­ lationsgräben 26 mit der Versiegelungsschicht 22 erfolgt. Um anschließend zur Vermeidung von elektrischen Kurzschlüssen sicherzustellen, dass die Versiegelungsschicht 22 aus dem Bereich der Isolationsgräben 26 wieder entfernt wird, ist in Fig. 20 in einem nächsten Verfahrensschritt vorgesehen, dass über eine geeignete Maskierung die Versiegelungsschicht 22 bereichsweise auf der Oberfläche der Siliziumschicht 14 bzw. in der Umgebung der Anschlusskontaktierungsstruktur 25 wieder entfernt wird, so dass die Kontaktfläche 28 wieder frei zugänglich ist. Insgesamt ist nach Abschluss des Ver­ fahrensschrittes gemäß Fig. 20 gewährleistet, dass oberhalb der Mikrostrukturen 18 eine versiegelte Umgebung 46 mit der Abdeckschicht 21 und der darüber befindlichen Versiegelungs­ schicht 22 entstanden ist. Diese versiegelte Umgebung 46 dichtet die Mikrostrukturen 18 hermetisch dicht ab.

Der abschließende Verfahrensschritt gemäß Fig. 21 erläutert dann, wie auf die Versiegelungsschicht 22 eine dicke Poly­ merschicht 30 auflaminiert und fotolithografisch struktu­ riert wird, die für eine ausreichende mechanische Stabilität der hermetisch dichten Verkappung sorgt. Insbesondere sind gemäß Fig. 21 die Kontaktflächen 28 nun freiliegend und in einfacher Weise, beispielsweise durch Drahtbonden oder eine Flip-Chip-Technik, zugänglich. Die Dicke der Polymerschicht 30 ist analog zu der Dicke der Polymerschicht gemäß Fig. 10 ausgebildet.

Die Fig. 19a erläutert schließlich eine bevorzugte Verfah­ rensvariante bei der die Abdeckschicht 21 im Gegensatz zu Fig. 19 zunächst auch die Kontaktflächen 28 und gleichzei­ tig auch die Isolationsgräben 26 überdeckt. Anschließend er­ folgt dann eine ganzflächige oberflächliche Beschichtung der Siliziumschicht 14 bzw. der Oberfläche der Abdeckschicht 21 mit der Versiegelungsschicht 22, die analog Fig. 19 bevor­ zugt eine dünne Metallschicht ist. Dadurch, dass die Abdeck­ schicht 21 im Gegensatz zu Fig. 19 gemäß Fig. 19a nun auch die Kontaktfläche 28 bzw. die Isolationsgräben 26 überdeckt, kann vermieden werden, dass die Versiegelungsschicht 22 in die Isolationsgräben 26 vordringt und dort Kurzschlüsse be­ wirkt.

Im Anschluss an Fig. 19a erfolgt dann durch eine geeignete Strukturierung eine Entfernung der Versiegelungsschicht 22 bzw. der Abdeckschicht 21 oberhalb der Anschlusskontaktie­ rungsstruktur 25 bzw. der Kontaktfläche 28, so dass der Zu­ stand gemäß Fig. 20 wieder erreicht ist.

Claims (23)

1. Mikrostrukturbauelement, insbesondere mikromechani­ sches Sensorelement, mit einer aus einer Schicht heraus­ strukturierten Mikrostruktur, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrostruktur (18) mit einem Schichtsystem (21, 22, 30, 30', 30", 48) mit einer hermetisch dichten Schicht (21, 22) und einer Polymerschicht (30, 30', 30") verkappt ist.

2. Mikrostrukturbauelement nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Polymerschicht (30, 30', 30") über der hermetisch dichten Schicht (21, 22) angeordnet ist.

3. Mikrostrukturbauelement nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, dass das Schichtsystem (21, 22, 30, 30', 30", 48) auf der Schicht (14), aus der die Mikrostruk­ tur (18) herausstrukturiert ist, angeordnet ist.

4. Mikrostrukturbauelement nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, dass die hermetisch dichte Schicht (21, 22) als erste Teilschicht eine Abdeckschicht (21) auf­ weist.

5. Mikrostrukturbauelement nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Abdeckschicht (21) eine Silizium­ schicht, insbesondere aus Polysilizium oder dotiertem Polysilizium, ist und eine Dicke von 500 nm bis 10 µm, insbeson­ dere 1 µm bis 5 µm, aufweist.

6. Mikrostrukturbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die hermetisch dich­ te Schicht (21, 22) als zweite Teilschicht eine Versiege­ lungsschicht (22) aufweist.

7. Mikrostrukturbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Versiegelungs­ schicht (22) eine Metallschicht, insbesondere aus Al, AlSi oder AlSiCu, eine Siliziumoxidschicht oder eine Siliziumni­ tridschicht ist und eine Dicke von 500 nm bis 10 µm, insbe­ sondere 1 µm bis 3 µm, aufweist.

8. Mikrostrukturbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerschicht (30, 30', 30") eine Photolackschicht mit einer Dicke von 10 µm bis 500 µm, insbesondere 100 µm bis 300 µm, ist.

9. Mikrostrukturbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schichtsystem (21, 22, 30, 30', 30", 48), insbesondere die hermetisch dichte Schicht (21, 22) und/oder eine Deckschicht (48), die Mikrostruktur (18) elektrisch nach außen abschirmt.

10. Mikrostrukturbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die hermetisch dich­ te Schicht (21, 22) mindestens eine Kontaktfläche (28) zur elektrischen Kontaktierung der Mikrostruktur (18) aufweist.

11. Mikrostrukturbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerschicht (30, 30', 30") einen eingeschlossenen Hohlraum (40) aufweist, der über der hermetisch dichten Schicht (21, 22) ins­ besondere im Bereich der Mikrostruktur (18) angeordnet ist.

12. Mikrostrukturbauelement einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerschicht (30, 30', 30") eine erste Polymerschicht (30') und eine zweite Polymerschicht (30") aufweist, wobei die erste Poly­ merschicht (30') in einem Bereich oberhalb der Mikrostruktur (18) mit einer Ausnehmung versehen ist, und wobei die zweite Polymerschicht (30") die Ausnehmung derart abdeckt, dass ein Hohlraum (40) eingeschlossen ist.

13. Mikrostrukturbauelement nach Anspruch 11 oder 12, da­ durch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (40) eine Höhe von 10 µm bis 300 µm, insbesondere 50 µm bis 150 µm, aufweist.

14. Mikrostrukturbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (40) von der Polymerschicht (30, 30', 30") und der Deckschicht (21, 22) begrenzt ist.

15. Mikrostrukturbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerschicht (30, 30', 30") in einem Bereich oberhalb der Mikrostruktur (18) mit einer Ausnehmung (39) versehen ist, die mit einem Verschlussmittel derart verschlossen ist, dass ein Hohlraum (40) eingeschlossen ist.

16. Mikrostrukturbauelement nach Anspruch 16, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Ausnehmung (39) ein Loch oder ein Graben (39) in der Polymerschicht (30, 30', 30") ist, die sich insbesondere in der Tiefe bis zu der Deckschicht (21, 22) erstreckt, und dass das Verschlussmittel ein Plättchen (41), insbesondere ein Metallplättchen oder ein Glasplättchen mit einer Dicke von 10 µm bis 300 µm, oder eine weitere Polymerschicht ist.

17. Mikrostrukturbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerschicht (30, 30', 30") eine Strukturierung zur elektrischen Kontak­ tierung der Mikrostruktur (18) aufweist.

18. Mikrostrukturbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die hermetisch dich­ te Schicht (21, 22) über der Polymerschicht (30, 30', 30") angeordnet ist.

19. Mikrostrukturbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die hermetisch dich­ te Schicht (21, 22) eine insbesondere ganzflächig auf der Polymerschicht (30, 30', 30") abgeschiedene Metallschicht oder eine mittels eines PECVD-Verfahrens abgeschiedene Schicht ist.

20. Mikrostrukturbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerschicht (30, 30', 30") derart strukturiert ist, dass die hermetisch dichte Schicht (21, 22) zumindest bereichsweise, insbesonde­ re in einer versiegelten Umgebung (46) oberhalb der Mi­ krostruktur (18), mit der Schicht (14) elektrisch leitend in Kontakt steht, aus der die Mikrostruktur (18) herausstruktu­ riert ist.

21. Mikrostrukturbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schichtsystem (21, 22, 30, 30', 30", 48) mindestens eine Polymerschicht (30, 30', 30"), eine hermetisch dichte Schicht (21, 22) und eine Deckschicht (48) aufweist, wobei die Deckschicht (48) und die hermetisch dichte Schicht (21, 22) auf unterschied­ lichen Seiten der Polymerschicht (30, 30', 30") angeordnet sind.

22. Mikrostrukturbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (48) elektrisch leitend ist und insbesondere eine Metallschicht ist.

23. Mikrostrukturbauelement nach Anspruch 21 oder 22, da­ durch gekennzeichnet, dass die Polymerschicht (30, 30', 30") eine Strukturierung (44) aufweist, und dass die herme­ tisch dichte Schicht (21, 22) mit der Deckschicht (48) in durch die Strukturierung erzeugten Kontaktbereichen (43) in Form von Abdichtungen (45) miteinander in Kontakt sind, so dass sich oberhalb der Mikrostruktur (18) eine versiegelte Umgebung (46) ausbildet.