DE102006022805A1 - Mikromechanisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen Bauelements - Google Patents

Mikromechanisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen Bauelements Download PDF

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Abstract

Es wird ein mikromechanisches Bauelement und ein Verfahren zu dessen Herstellung vorgeschlagen, wobei das mikromechanische Bauelement ein Substrat, eine mikromechanische Struktur und eine Kavität innerhalb des mikromechansichen Bauelements aufweist, wobei eine auf dem Substrat aufgebrachte Verkappungsschicht vorgesehen ist und wobei das Bauelement Kontaktierungsstrukturen zur elektrischen Kontaktierung wenigstens eines Teils der mikromechanischen Struktur aufweist, wobei die Verkappungsschicht und zumindest teilweise die Kontaktierungsstrukturen Material einer im wesentlichen die Verkappungsschicht bildenden Abscheidungsschicht umfassen.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einem mikromechanischen Bauelement gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
  • Ein solches Bauelement ist allgemein bekannt. Beispielsweise ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 100 06 035 A1 ein Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen Bauelements sowie ein nach dem Verfahren hergestelltes Bauelement bekannt, bei dem zur Reduzierung der Herstellungskosten das Funktionselement und/oder die Funktionsschicht zumindest in einem Bereich, der an eine erste Opferschicht angrenzt, mit einer ersten Schutzschicht versehen. Hierbei sind zur Freistellung einer funktionalen Sensorstruktur zwei Opferschichtätzungen erforderlich, was einen erhöhten Aufwand bei der Herstellung des mikromechanischen Bauelementes erfordert und Herstellung des Bauelements gemäß dem Stand der Technik verteuert.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße mikromechanische Bauelement und das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen Bauelementes gemäß den nebengeordneten Ansprüchen hat demgegenüber den Vorteil, dass eine einfachere Prozessierungsabfolge zur Herstellung des Bauelementes möglich ist und somit das erfindungsgemäße mikromechanische Bauelement besonders kostengünstig hergestellt werden kann. Insbesondere ist es durch ein Vorsehen von Kontaktierungsstrukturen in einer im wesentlichen die Verkappungsschicht bildenden Abscheidungsschicht möglich, das Bauelement besonders kompakt zu gestalten und dennoch insbesondere die Verkappung des Bauelementes mit einer ausreichenden Stabilität zu versehen, die es erlaubt, das Bauelement mittels eines standardmäßigen Verpackungsprozess (insbesondere Mold-Prozess) zu verpacken. Ferner ist es hierdurch möglich, dass die Kontaktflächen eine geringe Höhe gegenüber in der Umgebung befindlichen Strukturen auf der Verkappung des Bauelementes aufweisen. Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, dass eine einfache und kostengünstige Kontaktierung des Bauelements realisierbar ist, beispielsweise eine Flip-Chip-Kontaktierung.
  • Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, dass die mikromechanische Struktur eine eine piezoelektrisches Material aufweisende Membranstruktur aufweist bzw. dass die mikromechanische Struktur eine FBAR-Struktur (Film Bulk Acoustic Resonator) aufweist. Hierdurch ist es insbesondere vorteilhaft möglich, Filter für den RF-Frequenzbereich bereitzustellen, die eine hohe Filtergüte aufweisen und zudem möglichst klein sind. Hierfür sind FBAR-Strukturen gut geeignet. Solche Strukturen weisen eine dünne Membran aus piezoelektrischem Material, wie beispielsweise Aluminiumnitrid oder Zinkoxid, auf, an die über eine untere und eine obere Elektrode eine Wechselspannung angelegt wird. Bei der akustischen Resonanzfrequenz der FBAR-Membran werden Materialverspannungen maximal und es wird mit hoher Güte ein Resonanzverhalten realisiert, was für die RF-Filterung ausgenutzt werden kann. Das erfindungsgemäße Bauelement bzw. das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch auch für die Erzeugung der mikromechanischen Struktur als eine Sensorstruktur oder eine Aktuatorstruktur einsetzbar, wobei die mikromechanische Struktur bevorzugt eine Sensorstruktur zur Beschleunigungsmessung und/oder Drehratenmessung umfasst. Hierdurch kann das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren für die Herstellung einer Vielzahl von unterschiedlichen mikromechanischen verschlossenen bzw. verkappten, insbesondere hermetisch abgeschlossenen Bauelementen Verwendung finden.
  • Erfindungsgemäß ist es besonders bevorzugt, dass das Substrat der mikromechanischen Struktur und/oder das Kappensubstrat ein Halbleitersubstrat ist und besonders bevorzugt ein Siliziumsubstrat. Hierdurch ist es erfindungsgemäß möglich, mittels etablierter Herstellungstechnologien das mikromechanische Bauelement vergleichsweise kostengünstig herzustellen.
  • Ferner ist es bevorzugt, dass innerhalb der Kavität eine vorgegebene Gasatmosphäre, insbesondere ein vorgegebener Innendruck, vorgesehen ist. Hierdurch kann die im Inneren des mikromechanischen Bauelementes vorliegende Atmosphäre zur Optimierung der Funktion der mikromechanischen Struktur eingestellt und über die gesamte Lebensdauer des Bauelementes aufrecht erhalten werden.
  • Besonders bevorzugt ist es erfindungsgemäß ferner, dass die mikromechanische Struktur eine Ausnehmung zur Verbindung eines ersten Teils der Kavität zwischen der mikromechanischen Struktur und der Verkappungsschicht mit einem zweiten Teil der Kavität zwischen der mikromechanischen Struktur und dem Substrat aufweist. Hierdurch ist es prozesstechnisch mit einfachen Mitteln möglich, zum einen einen Teil der Kavität oberhalb der mikromechanischen Struktur und zum anderen einen Teil der Kavität unterhalb der mikromechanischen Struktur vorzusehen, so dass mit prozesstechnisch vergleichsweise geringem Aufwand, insbesondere einer vergleichsweise geringen Anzahl von Prozessschritten, beispielsweise die Realisierung einer Membranstruktur oder auch einer mikromechanischen Inertialsensorstruktur möglich ist.
  • Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen mikromechanischen Bauelements, wobei in einem ersten Schritt die mikromechanische Struktur derart erzeugt wird, dass die mikromechanische Struktur an allen an die zu erzeugende Kavität angrenzenden Stellen von einer ersten Ätzstoppschicht umgeben ist, dass in einem zweiten Schritt eine Opferschicht und eine zweite Ätzstoppschicht strukturiert auf den Bereich der mikromechanischen Struktur aufgebracht wird, dass in einem dritten Schritt die die Verkappungsschicht im wesentlichen bildende Abscheidungsschicht aufgebracht wird und dass die Kontaktierungsstrukturen elektrisch von der Verkappungsschicht isoliert werden. Hierdurch ist es besonders vorteilhaft möglich, eine vergleichsweise einfache Prozeßabfolge zur Herstellung des mikromechanischen Bauelements mit einem geringen Platzbedarf bzw. einem geringen Flächenbedarf zu verbinden.
  • Besonders bevorzugt ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass zur elektrischen Isolierung der Kontaktierungsstrukturen von der Verkappungsschicht ein Trench-Ätzschritt durchgeführt wird und dass eine dritte Ätzstoppschicht insbesondere in Wandbereichen der Abscheidungsschicht abgeschieden wird. Hierdurch ist es erfindungsgemäß möglich, mit einem vergleichsweise geringen Prozeßaufwand die Kontaktflächen durch das Material der die Verkappungsschicht im wesentlichen bildenenden Abscheidungsschicht zu führen. Insbesondere ist dadurch lediglich eine vergleichsweise einfache Prozessabfolge von rein oberflächenmikromechanischen Verfahrensschritten zur Herstellung des erfindungsgemäßen Bauelements notwendig.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Es zeigen
  • 1 bis 7 schematische Schnittdarstellungen bzw. 1 auch eine Aufsichtdarstellung von verschiedenen Vorläuferstrukturen des erfindungsgemäßen mikromechanischen Bauelements zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens.
  • Ausführungsform(en) der Erfindung
  • In den 1 bis 7 sind schematische Schnittdarstellungen von verschiedenen Vorläuferstrukturen eines erfindungsgemäßen mikromechanischen Bauelements 10 zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens dargestellt, wobei in 1 im unteren Teil der Figur auch eine Draufsicht auf eine erste Vorläuferstruktur des erfindungsgemäßen mikromechanischen Bauelements 10 dargestellt ist.
  • Im oberen Teil der 1 ist schematisch eine Schnittdarstellung der ersten Vorläuferstruktur dargestellt. Auf einem Substrat 1 ist eine mikromechanische Struktur 2 realisiert, wobei es sich in den 1 bis 7 beispielhaft um eine mikromechanische Membranstruktur zur Bildung eines sogenannten Film-Bulk-Acoustic-Resonator-Bauelements (FBAR-Bauelement) handelt. Eine solche Membranstruktur als Beispiel einer mikromechanischen Struktur 2 weist eine Membranschicht 22 als funktionale Schicht bzw. als funktionales Element auf, wobei die Membranschicht 22 ein piezoelektrisches Material umfasst, insbesondere Aluminiumnitrid und/oder Zinkoxid. Auf beiden Seiten der Membranschicht 22 entlang der Haupterstreckungsebene der Membranschicht 22 ist eine Elektrode vorgesehen. In der 1 ist eine erste Elektrode 21 unterhalb der Membranschicht 22 und eine zweite Elektrode 23 oberhalb der Membranschicht 22 vorgesehen. Unterhalb der ersten Elektrode 21 (d.h. zwischen der ersten Elektrode 21 und dem Substrat 1 ist eine erste Oxidschicht 11 als Beispiel für einen Teil einer ersten Ätzstoppschicht vorgesehen, wobei die erste Ätzstoppschicht derart vorgesehen ist, dass sie die mikromechanische Struktur zumindest an allen denjenigen Stellen vollständig umgibt, an denen das Bauelement 10 später eine Kavität bzw. einen Teil einer Kavität aufweisen soll. Hierzu weist die erste Ätzstoppschicht außer der ersten Oxidschicht 11 weiterhin beispielhaft eine zweite Oxidschicht 24 oberhalb der Membranstruktur auf. Zur Realisierung der beispielhaft dargestellten Membranstruktur wird bevorzugt die erste Oxidschicht 11 zunächst auf das Substrat 1 aufgebracht und strukturiert. Anschließend wird die erste Elektrode 21, die Membranschicht 22, die zweite Elektrode 23 und die zweite Oxidschicht 24 ebenfalls aufgebracht und strukturiert. Zur Realisierung der ersten Ätzstoppschicht ist es erfindungsgemäß nicht zwingend erforderlich, dass Oxidschichten (erste bzw. zweite Oxidschicht 11, 24) Verwendung finden. Alternativ sind beispielsweise auch Nitridschichten oder Schichten aus anderen Materialien möglich. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass innerhalb der mikromechanischen Struktur 2 bzw. am Rand der mikromechanischen Struktur 2 eine Ausnehmung 25 vorgesehen ist, die in 1 der Einfachheit halber lediglich in der Draufsicht im unteren Bereich der Figur dargestellt ist. Die Ausnehmung 25 ist insbesondere auch durch die erste Oxidschicht 11 und die zweite Oxidschicht 24 hindurch vorgesehen, so dass im Bereich der Ausnehmung 25 ein direkter Zugang zum Material des Substrats 1 von oberhalb der mikromechanischen Struktur 2 aus zugänglich ist. Um einen Ätzangriff der Schichten 21 und 23 zu verhindern, kann zunächst der Membranstapel (d. h. der Schichtstapel aus erster Elektrode 21, Membranschicht 22 und zweite Elektrode 23) strukturiert, anschließend die zweite Oxidschicht 24 abgeschieden und strukturiert werden. Durch diese Ausnehmung 25 hindurch ist es nachfolgend möglich, dass eine Ätzung eines Teils des Substrats 1 unterhalb der mikromechanischen Struktur 2 erfolgt.
  • In 2 ist eine zweite Vorläuferstruktur des erfindungsgemäßen Bauelements 10 in Schnittdarstellung abgebildet. Auf die zweite Oxidschicht 24 wird eine Opferschicht 3 abgeschieden, die von einer zweiten Ätzstoppschicht 41 abgedeckt wird. Als zweite Ätzstoppschicht 41 ist erfindungsgemäß insbesondere eine dritte Oxidschicht vorgesehen, wobei erfindungsgemäß die Verwendung einer Oxidschicht nicht zwingend ist, sondern auch anderer Materialien, wie beispielsweise Nitridschichten, möglich sind. Als Schichtdicke der zweiten Ätzstoppschicht 41 kommen erfindungsgemäß Schichtdicken von etwa 10 nm bis etwa 1000 nm in Frage. Als Material für die Opferschicht 3 eignen sich insbesondere Materialien wie Silizium, Silizium-Germanium oder dergleichen. Die Opferschicht 3 hat eine variable Dicke, die gemäß den Anforderungen der mikromechanischen Struktur 2 gewählt werden kann. Für den Fall einer mikromechanischen Struktur 2 die eine große Auslenkung in z-Richtung (d.h. in einer Richtung senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Substrats 1) aufweist, kann es beispielsweise bevorzugt vorgesehen sein, die Opferschicht 3 mit einer größeren Dicke auszugestalten. Bevorzugt ist es für die beispielhaft dargestellte Membranstruktur vorgesehen, dass eine Dicke der Opferschicht 3 oberhalb der mikromechanischen Struktur 2 von etwa 0,5 μm bis etwa 15 μm vorgesehen ist.
  • An Stellen, an denen Kontaktierungsstrukturen zur elektrischen Kontaktierung zumindest von Teilen der mikromechanischen Struktur 2 zur Außenwelt hin realisiert werden sollen, wird die dritte Ätzstoppschicht 41 mittels eines geeigneten Ätzverfahrens bzw. Ätzschrittes geöffnet. Solche Stellen sind in der 2 mit dem Bezugszeichen 81 bezeichnet.
  • In 3 ist eine dritte Vorläuferstruktur des erfindungsgemäßen Bauelements 10 in Schnittdarstellung abgebildet. Zur Realisierung dieser dritten Vorläuferstruktur wird auf die zweite Ätzstoppschicht 41 und teilweise (im Randbereich des Bauelements 10) auch auf das Substrat 1 eine Abscheidungsschicht 4' abgeschieden. Im Bereich der in 2 mit dem Bezugszeichen 81 bezeichneten Stellen findet eine Abscheidung der Abscheidungsschicht 4' direkt auf die mikromechanische Struktur 2 bzw. im vorliegenden Fall auf die erste bzw. zweite Elektrode 21, 23 statt. Die Abscheidungsschicht 4' wird erfindungsgemäß insbesondere mit einer Schichtdicke von mehreren Mikrometern bis zu etwa 50 μm vorgenommen. Als Material für die Abscheidungsschicht 4' wird vorzugsweise Silizium eingesetzt, beispielsweise in einer Kombination aus einer dünnen LPCVD-Abscheidung (low pressure chemical vapour deposition-Abscheidung), bevorzugt von einer Dicke von etwa 0,5 μm, und der nachfolgenden Anwendung eines Epitaxieverfahrens zur Abscheidung der restlichen Schichtdicke. Falls zur Realisierung der Abscheidungsschicht 4' eine Niedertemperatur-Abscheidung Verwendung findet, kann als Material für die Elektroden 21, 23 auch ein Metall bzw. eine Metalllegierung verwendet werden. Das bevorzugt verwendete Material der Membranschicht 22, nämlich Aluminiumnitrid, kann auf unterschiedlichsten Materialien abgeschieden werden und ist auch für Hochtemperaturprozesse und daher auch für die Durchführung einer (nicht notwendigerweise als Niedertemperaturepitaxie durchgeführten) Epitaxie geeignet. Auf die Abscheidungsschicht 4' wird anschließend eine Maskenschicht 42, insbesondere ebenfalls als eine Oxidschicht, aufgebracht, bevorzugt in einer Dicke von beispielsweise 3 μm, und anschließend strukturiert. Zur Strukturierung der Abscheidungsschicht 4' wird erfindungsgemäß bevorzugt ein Trenchätzverfahren eingesetzt, welches an denjenigen Stellen durchgeführt wird, an denen die Maskenschicht 42 geöffnet wird. Hierbei werden, erfindungsgemäß insbesondere mittels eines DRIE-Prozesses (Dry Reactive Ion Etch Prozess), Gräben 45, 45' strukturiert, die an der jeweiligen Ätzstoppschicht enden. Eine erste Art 45 von Gräben trennen bzw. isolieren elektrisch verschiedene Teile der Abscheidungsschicht 4' zur nachfolgenden Bildung von Kontaktierungsstrukturen 8. Diese Kontaktierungsstrukturen 8 sind erfindungsgemäß insbesondere oberhalb der in 2 mit dem Bezugszeichen 81 bezeichneten Stellen vorgesehen. Damit sind die Kontaktierungsstrukturen 8 im vorliegenden Beispiel elektrisch niederohmig jeweils mit einer der Elektroden 21, 23 verbunden und jeweils gegenüber dem Rest der Abscheidungsschicht 4' isoliert. Eine zweite Art 45' von Gräben wird oberhalb der mikromechanischen Struktur 2 ausgeführt. An dieser Stelle erfüllt die Abscheidungsschicht 4' die Funktion einer Verkappung, weshalb dieser Bereich der Abscheidungsschicht 4' im Folgenden auch als Verkappungsschicht 4 bezeichnet wird. Die Gräben erster bzw. zweiter Art 45, 45' weisen insbesondere eine Breite von bis zu 10 μm auf.
  • In 4 ist eine vierte Vorläuferstruktur des erfindungsgemäßen Bauelements 10 in Schnittdarstellung abgebildet. Die im wesentlichen zur Haupterstreckungsebene des Substrats 1 senkrecht stehenden Seitenwände bzw. Wandbereiche der Gräben 45, 45' sind mit einer dritten Ätzstoppschicht 43 abgedeckt bzw. geschützt. Die dritte Ätzstoppschicht 43 ist im dargestellten Beispiel ebenfalls als eine Oxidschicht vorgesehen, die beispielsweise mittels eines CVD-Verfahrens und/oder mittels einer thermischen Oxidation hergestellt wird. An den mit dem Bezugszeichen 46 bezeichneten Stellen am Boden der Gräben zweiter Art 45' wird die dritte Ätzstoppschicht 43 und – falls vorhanden – auch die zweite Ätzstoppschicht 41 entfernt, insbesondere mittels eines anisotropen Plasma-Ätzprozesses, so dass an diesen Stellen Ätzzugänge für den späteren Opferschichtätzprozess entstehen.
  • In 5 ist eine fünfte Vorläuferstruktur des erfindungsgemäßen Bauelements 10 in Schnittdarstellung abgebildet. Hierbei ist die Opferschichtätzung durchgeführt, d.h. das Material im Bereich der vormaligen Opferschicht 3 zwischen der mikromechanischen Struktur 2 und der Verkappungsschicht 4 ist entfernt und bildet die Kavität 7 bzw. einen ersten Teil 30 der Kavität 7. Vorliegend findet auch eine Ätzung unterhalb der mikromechanischen Struktur 2 statt, wodurch ein zweiter Teil 31 der Kavität 7 entsteht. Dieser zweite Teil 31 der Kavität 7 erfolgt über die Ausnehmung 25 (vgl. 1) in der mikromechanischen Struktur 2. Die Opferschichtätzung bzw. die Ätzung zur Erzeugung der Kavität 7 wird erfindungsgemäß insbesondere mittels einer ClF3-Ätzung und/oder mittels einer XeF2-Ätzung und/oder mittels einer Ätzung durch eine andere Halogenverbindung, die Silizium spontan ätzt, durchgeführt. Hierdurch wird die mikromechanische Struktur 2 freigelegt und damit prinzipiell funktionsfähig.
  • In 6 ist eine sechste Vorläuferstruktur des erfindungsgemäßen Bauelements 10 in Schnittdarstellung abgebildet. Bei der sechsten Vorläuferstruktur werden die Gräben erster und zweiter Art 45, 45' mittels einer Verschlussschicht 5 wieder verschlossen. Die Verschlussschicht 5 weist erfindungsgemäß eine Schichtdicke von bis zu 30 μm auf und weist insbesondere ein dielektrisches Material, wie beispielsweise Oxid oder Nitrid oder dergleichen auf. Die Verschlussschicht 5 wird mit Standardtechniken strukturiert und an definierten Stellen oberhalb der Kontaktierungsstrukturen 8 geöffnet, so dass ein niederohmiger Anschluss der Kontaktierungsstrukturen 8 möglich ist.
  • In 7 ist das erfindungsgemäße Bauelement 10 dargestellt, wobei der niederohmige Anschluss der Kontaktierungsstrukturen 8 mittels einer Metallkontaktierung 6 durchgeführt ist. Hierbei ist als Metallkontaktierung 6 beispielsweise Aluminium oder Aluminium-Silizium-Kupfer vorgesehen, so dass über die Kontaktierungsstrukturen 8 die Elektroden 21, 23 der mikromechanischen Struktur 2 kontaktiert werden.

Claims (10)

  1. Mikromechanisches Bauelement (10) mit einem Substrat (1), mit einer mikromechanischen Struktur (2) und mit einer Kavität (7) innerhalb des mikromechanischen Bauelements (10), wobei eine auf dem Substrat (1) aufgebrachte Verkappungsschicht (4) vorgesehen ist und wobei das Bauelement (10) Kontaktierungsstrukturen (8) zur elektrischen Kontaktierung wenigstens eines Teils der mikromechanischen Struktur (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verkappungsschicht (4) und zumindest teilweise die Kontaktierungsstrukturen (8) Material einer im wesentlichen die Verkappungsschicht (4) bildenden Abscheidungsschicht (4') umfassen.
  2. Bauelement (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mikromechanische Struktur (2) eine piezoelektrisches Material aufweisende Membranstruktur aufweist.
  3. Bauelement (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mikromechanische Struktur (2) eine FBAR-Struktur (Film Bulk Acoustic Resonator) aufweist.
  4. Bauelement (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mikromechanische Struktur (2) eine Sensorstruktur oder eine Aktuatorstruktur ist, wobei die mikromechanische Struktur (2) bevorzugt eine Sensorstruktur zur Beschleunigungsmessung und/oder Drehratenmessung umfasst.
  5. Bauelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Kavität (7) eine vorgegebene Gasatmosphäre (70), insbesondere ein vorgegebener Innendruck, vorgesehen ist.
  6. Bauelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktstrukturen (8) mittels Flip-Chip-Kontaktierung elektrisch verbindbar vorgesehen sind.
  7. Bauelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mikromechanischen Struktur (2) eine Ausnehmung (25) zur Verbindung eines ersten Teils (30) der Kavität (7) zwischen der mikromechanischen Struktur (2) und der Verkappungsschicht (4) mit einem zweiten Teil (31) der Kavität (7) zwischen der mikromechanischen Struktur (2) und dem Substrat (1) aufweist.
  8. Verfahren zur Herstellung eines Bauelements (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt die mikromechanische Struktur (2) derart erzeugt wird, dass die mikromechanische Struktur (2) an allen an die zu erzeugende Kavität (7) angrenzenden Stellen von einer ersten Ätzstoppschicht (11, 24) umgeben ist, dass in einem zweiten Schritt eine Opferschicht (3) und eine zweite Ätzstoppschicht (41) strukturiert auf den Bereich der mikromechanischen Struktur (2) aufgebracht wird, dass in einem dritten Schritt die die Verkappungsschicht (4) im wesentlichen bildende Abscheidungsschicht (4') aufgebracht wird und dass die Kontaktierungsstrukturen (8) elektrisch von der Verkappungsschicht (4) isoliert werden.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass im dritten Schritt zur elektrischen Isolierung der Kontaktierungsstrukturen (8) von der Verkappungsschicht (4) ein Trench-Ätzschritt durchgeführt wird und dass eine dritte Ätzstoppschicht (43) insbesondere in Wandbereichen der Abscheidungsschicht (4') abgeschieden wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass in einem vierten Schritt sowohl die Opferschicht (3) als auch ein Teil des Substrats (1) entfernt wird, bevorzugt ein Teil des Substrats (1) auf der der Abscheidungsschicht (4') gegenüberliegenden Seite der mikromechanischen Struktur (2).
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018096398A1 (en) * 2016-11-28 2018-05-31 Analog Devices Global Planar processing of suspended microelectromechanical systems (mems) devices
CN113226976A (zh) * 2018-12-21 2021-08-06 罗伯特·博世有限公司 微机械构件和用于微机械构件的制造方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018096398A1 (en) * 2016-11-28 2018-05-31 Analog Devices Global Planar processing of suspended microelectromechanical systems (mems) devices
US10800649B2 (en) 2016-11-28 2020-10-13 Analog Devices International Unlimited Company Planar processing of suspended microelectromechanical systems (MEMS) devices
CN113226976A (zh) * 2018-12-21 2021-08-06 罗伯特·博世有限公司 微机械构件和用于微机械构件的制造方法
US11912563B2 (en) 2018-12-21 2024-02-27 Robert Bosch Gmbh Micromechanical component and method for manufacturing a micromechanical component

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