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Stand der Technik
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Die
Erfindung geht aus von einem mikromechanischen Bauelement nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein
solches mikromechanisches Bauelement ist allgemein bekannt. Beispielsweise
ist aus der Druckschrift
DE
100 37 821 A1 ein mikromechanisches Bauelement bekannt,
wobei das mikromechanische Bauelement zwei gegenüberliegende
Funktionsschichten aufweist und wobei die Funktionsschichten mittels
einer Verbindungsmittelschicht wirkverbunden sind und wobei ferner
die Funktionsschichten im Bereich der Wirkverbindung eine Vertiefung
aufweisen. Auftretende Relativbewegungen zwischen den Funktionsschichten
parallel zu deren Haupterstreckungsebene werden lediglich durch
die Wirkverbindung verhindert. Insbesondere bei der Verkappung von
mikromechanischen Bauelementen treten jedoch vergleichsweise große
Drücke und Kräfte auf, wodurch die Schichten großen
Druckbelastungen und Scherkräften ausgesetzt sind. Im Extremfall
führt dies zu Rissbildungen in den Wirkverbindungen, einem
Haftungsverlust zwischen den Schichten, einer Undichtigkeit des
Funktionsbereichs und/oder zum Funktionsausfall des mikromechanischen
Bauelements. Ein mechanisch stabiler Kontakt zur Aufnahme derartiger
Kräfte ist im Stand der Technik nicht vorgesehen.
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Offenbarung der Erfindung
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Das
erfindungsgemäße mikromechanische Bauelement und
das Verfahren zur Herstellung des mikromechanischen Bauelements
gemäß den nebengeordneten Ansprüchen
haben gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass
eine erheblich stabilere mechanische Verbindung zwischen dem ersten
und dem zweiten Wafer, insbesondere gegenüber Scherkräften
zwischen dem Kappenwafer und der Funktionsschicht, erzielt wird.
Das Strukturelement und das Gegenstrukturelement sind derart ausgebildet,
dass eine Relativbewegung des ersten Wafers zum zweiten Wafer in
der Haupterstreckungsebene im Wesentlichen zu einer Druck- oder
Zugbelastung zwischen dem Strukturelement und dem Gegenstrukturelement
führen. Die Kompensation von Scherkräften zwischen
den Wafern mittels Struktur- und Gegenstrukturelementen, welche
die Scherkräfte als Druckbelastung aufnehmen und kompensieren,
weisen naturgemäß eine erheblich höhere
Stabilität und Belastungsfähigkeit auf, als die
im Stand der Technik zur Aufnahme der Scherkräfte offenbarten stoffschlüssigen
Verbindungen. Weiterhin sind derartige Strukturen in üblichen
Standardprozessen mit bekannten Mitteln vergleichsweise einfach
und damit kostengünstig herstellbar. Gegenüber
dem Stand der Technik entfällt in vorteilhafter Weise ein
weiterer Verfahrensschritt zur Herstellung einer stoffschlüssigen
Verbindung zwischen den Wafern. Bevorzugt sind die Strukturelemente
und Gegenstrukturelemente derart ausgebildet, dass eine kraft- und/oder
formschlüssige Verbindung zwischen den Struktur- und Gegenelementen
bzw. dem ersten und dem zweiten Wafer entsteht, beispielsweise durch
ein gegenseitiges Verquetschen der Strukturelemente mit den Gegenstrukturelementen
bzw. des ersten Wafers mit dem zweiten Wafer. Das mikromechanische
Bauelement umfasst ganz besonders bevorzugt einen mikromechanischen
Sensor.
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Durch
die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch
angegebenen mikromechanischen Bauelements möglich.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
mikromechanischen Bauelements weist der erste Wafer ein weiteres
Strukturelement und der zweite Wafer ein weiteres Gegenstrukturelement
auf, welche derart ausgebildet sind, dass eine Relativbewegung des
ersten Wafers zum zweiten Wafer senkrecht zur Haupterstreckungsebene
im Wesentlichen zu einer weiteren Druckbelastung oder Zugbelastung
zwischen den weiteren Strukturelement und dem weiteren Gegenstruktrurelement
führt. Besonders vorteilhaft werden somit auch Relativbewegungen
zwischen dem ersten und dem zweiten Wafer durch eine Druck- und/oder
Zugbelastung kompensiert, welche senkrecht zur Haupterstreckungsebene
verlaufen. Besonders vorteilhaft sind somit Kraftkomponenten in
beliebige Richtungen, welche zwischen dem ersten und dem zweiten Wafer
wirken, in Druck- und/oder Zugbelastungen überführbar,
so dass vergleichsweise große Kräfte aufgefangen
werden bzw. kompensierbar sind. Das mikromechanische Bauelement
weist somit im Vergleich zum Stand der Technik eine deutlich höhere Stabilität
gegenüber beliebig gerichteten äußeren Druck-
und Scherkräften auf.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
mikromechanischen Bauelements ist vorgesehen, dass der erste und/oder
der zweite Wafer einen Funktionsbereich aufweist, welcher von einem
Dichtbereich umgeben ist, wobei bevorzugt der Funktionsbereich in
der Haupterstreckungsebene vollständig von dem Dichtbereich
umschlossen ist. Der umlaufende Dichtbereich ermöglicht
ferner eine vollständige Abdichtung der Atmosphäre
im Funktionsbereich, insbesondere eines Über- oder Unterdrucks,
mittels eines planen Kontakts zwischen dem ersten und dem zweiten
Wafer, zwischen dem Strukturelement und dem Gegenstrukturelement
und/oder zwischen dem weiterem Strukturelement und dem weiteren
Gegenstrukturelement, insbesondere über ein Verbindungsmedium. Bevorzugt
ist der zweite Wafer und der erste Wafer derart voneinander beabstandet,
dass ein unmittelbarer mechanischer Kontakt zwischen dem ersten und
dem zweiten Wafer lediglich in einem Druck- oder Zugbelastungsbereich
und/oder im Dichtbereich und insbesondere über das Verbindungsmedium
vorgesehen ist. Vorteilhaft wird daher eine optimale Verquetschung
des Verbindungsmediums im Druck- oder Zugbelastungsbereich ermöglicht
und/oder etwaige Partikel zwischen dem ersten und dem zweiten Wafer
wirken sich nicht negativ auf die relative Lage und Ausrichtung
der Wafer zueinander und auf die Bondqualität aus. Besonders
vorteilhaft werden somit die Fertigungstoleranzen deutlich erhöht.
Ganz besonders bevorzugt ist eine vergrabene Leiterbahnstruktur
zur elektrischen Kontaktierung des Funktionsbereichs vorgesehen.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
mikromechanischen Bauelements ist vorgesehen, dass im Dichtbereich
und/oder in wenigstens einem Teilbereich wenigstens eines Struktur-
und/oder Gegenstrukturelements ein Verbindungsmedium, insbesondere
ein Sealglas, eingebracht wird, wobei das Verbindungsmedium zur
Abdichtung des Funktionsbereichs vorgesehen ist und insbesondere
eine mechanisch feste Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Wafer
herstellt. Vorteilhaft wird durch das Einbringen des Verbindungsmediums
in den Dichtbereich in einfacher Weise eine Abdichtung der Atmosphäre
des Funktionsbereichs ermöglicht. Durch die Anordnung des
Verbindungsmediums teilweise in den Druck- oder Zugbelastungsbereich,
auf ein Strukturelement, auf ein weiteres Strukturelement, auf ein
Gegenstrukturelement und/oder auf ein weiteres Gegenstrukturelements
wird eine mechanisch feste Verbindung, insbesondere eine Haftverbindung,
zwischen dem ersten und dem zweiten Wafer sichergestellt, wobei
gleichzeitig eine direkte Druckbelastung zwischen den Struktur-,
weiteren Struktur-, Gegenstruktur- und/oder weiteren Gegenstrukturelementen,
bevorzugt über das Sealglas, vorgesehen ist.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
mikromechanischen Bauelements ist vorgesehen, dass das Strukturelement
und/oder das weitere Strukturelement zumindest teilweise als eine
Nut ausgebildet ist und das Gegenstrukturelement und/oder das weitere
Gegenstrukturelement zumindest teilweise als eine Zapfenstruktur
ausgebildet ist, welche zumindest teilweise in die Nut eingreifend
vorgesehen ist, wobei insbesondere die Nut und/oder die Zapfenstruktur
den Funktionsbereich in der Haupterstreckungsebene vollständig
umgibt. Vorteilhaft werden der Druck- oder Zugbelastungsbereich
und der Dichtbereich durch eine gemeinsame Nut- und Zapfenstruktur
des ersten und des zweiten Wafers ermöglicht, wobei eine
den Funktionsbereich vollständig umgebene Nut- und Zapfenstruktur
eine maximal belastbare mechanische Fixierung der Wafer gegenüber
relativen Scherkräften zwischen den Wafern bewirkt. Durch
ein bevorzugtes Einbringen des Verbindungsmediums zwischen die Nutoberfläche
und die Zapfenstrukturoberfläche fungiert das Verbindungsmedium
gleichzeitig als Dichtungsmittel und zur Herstellung der mechanisch,
festen Verbindung, insbesondere Haftverbindung, zwischen dem ersten
und dem zweiten Wafer. Besonders bevorzugt ist zusätzlich außerhalb
der Nut- und Zapfenstruktur wenigstens ein weiterer mechanischer
Kontakt zwischen dem ersten und dem zweiten Wafer vorgesehen.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
mikromechanischen Bauelements ist vorgesehen, dass der Funktionsbereich
wenigstens ein bewegliches Element aufweist, wobei das bewegliche
Element beweglich gegenüber dem ersten und/oder dem zweiten
Wafer vorgesehen ist und wobei der erste und/oder der zweite Wafer
einen Anschlag aufweist, welcher als mechanische Begrenzung einer
Maximalauslenkung der beweglichen Struktur senkrecht zur ersten
Haupterstreckungsebene fungiert. Vorteilhaft ist durch den Anschlag
eine Maximalauslenkung der beweglichen Struktur wohldefinierbar,
so dass eine Beschädigung der beweglichen Struktur durch
eine Überdehnung bzw. Überlastung bei einer Überauslenkung
der beweglichen Struktur verhindert wird.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
mikromechanischen Bauelements ist vorgesehen, dass der erste Wafer
eine Funktionsschicht und der zweite Wafer einen Kappenwafer oder
der erste Wafer einen Kappenwafer und der zweite Wafer eine Funktionsschicht
umfasst, bevorzugt aus einem Halbleitermaterial, besonders bevorzugt
aus Silizium. Vorteilhaft wird folglich die Verkappung konventioneller
Funktionsschichten von mikromechanischen Bauelementen mit den oben
genannten Vorteilen gegenüber dem Stand der Technik ermöglicht.
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Ein
weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren
zur Herstellung eines mikromechanischen Bauelements, wobei in einem
ersten Verfahrensschritt auf einen Kappenwafer eine erste Schutzschicht
aufgebracht und strukturiert wird, wobei in einem dritten Verfahrensschritt
der Kappenwafer geätzt wird, wobei in einem vierten Verfahrensschritt
die erste Schutzschicht zumindest teilweise entfernt wird, wobei
in einem fünften Verfahrensschritt der Kappenwafer erneut
geätzt wird und wobei in einem neunten Verfahrensschritt
der Kappenwafer derart mit einer Funktionsschicht verbunden wird, dass
die Zapfenstruktur in die Nut der Funktionsschicht eingreift und
eine feste mechanische Verbindung zumindest in einem Teilbereich
der Nutoberfläche entsteht. Vorteilhaft wird eine gegenüber
dem Stand der Technik erheblich stabilere mechanische Verbindung,
insbesondere gegenüber Scherkräften, zwischen
dem Kappenwafer und der Funktionsschicht ermöglicht, wobei
gleichzeitig eine atmosphärische Abdichtung des Funktionsbereichs
erfolgt. Insbesondere ist eine Zapfen-Nut-Struktur vorgesehen, wobei
der Zapfen in die Nut einrastet.
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Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung wird nach dem ersten Verfahrensschritt
in einem zweiten Verfahrensschritt eine Maskierschicht und/oder
eine zweite Schutzschicht auf den Kappenwafer aufgebracht und strukturiert,
wobei in einem sechsten Verfahrensschritt die Maskierschicht und/oder
die zweite Schutzschicht entfernt wird, wobei in einem siebten Verfahrensschritt
ein weiterer Ätzvorgang des Kappenwafers zur Bildung der
Zapfenstruktur durchgeführt wird und wobei vor dem neunten
Verfahrensschritt in einem achten Verfahrensschritt die erste Schutzschicht
optional entfernt wird. Vorteilhaft wird somit in einfacher Weise
ein Anschlag des Kappenwafers hergestellt, der einen direkten Kontakt
zwischen der Funktionsschicht und dem Kappenwafer ermöglicht.
Auf diese Weise sind insbesondere die Anschlagsstrukturen oberhalb
der beweglichen Strukturen im Kappenwafer in einem genau definierten
Abstand zu den beweglichen Strukturen positionierbar.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
mikromechanischen Bauelements ist vorgesehen, dass zwischen dem
achten und dem neunten Verfahrensschritt ein zehnter Verfahrensschritt
eingeschoben wird, wobei auf die Zapfenstruktur ein Verbindungsmedium
aufgebracht wird. Vorteilhaft passt sich das Verbindungsmedium dem
Zwischenraum zwischen Nut und Zapfenstruktur an und führt
so zu einer mechanisch festen Verbindung zwischen Kappenwafer und
Funktionsschicht.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
mikromechanischen Bauelements ist vorgesehen, dass der zehnte Verfahrensschritt
ein Aufbringen eines Glases, insbesondere eines Sealglases, als
Verbindungsmedium umfasst, wobei das Glas in einem Siebdruckprozess aufgebracht
und in einem Prebake-Prozess verglast wird. Vorteilhaft wird dadurch
in einfacher Weise ein Verfahren zur Verbindung des Kappenwafers
und der Funktionsschicht mittels eines Verbindungsmediums realisiert.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
mikromechanischen Bauelements ist vorgesehen, dass zwischen dem
Aufbringen und dem Strukturieren der ersten Schutzschicht auf den
Kappenwafer im ersten Verfahrensschritt ein Verfahrensteilschritt
eingefügt wird, wobei eine dritte Schutzschicht, beispielsweise
eine Aluminium-Schicht, aufgebracht und strukturiert wird und dass
zwischen dem fünften und dem sechsten Verfahrensschritt
ein elfter Verfahrensschritt zur Entfernung der dritten Schutzschicht
eingefügt wird. Vorteilhaft entsteht daher ein weiterer
mechanischer Kontaktbereich im Kappenwafer, wodurch eine Abstützung
des Kappenwafers durch die Funktionsschicht im fertigen mikromechanischen
Bauelement ermöglicht wird. Durch das Aufbringen und die
Strukturierung der dritten Schutzschicht wird die Abstützung
in einfacher Weise dimensioniert und an die entsprechende Kontaktstruktur
in der Funktionsschicht angepasst.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
mikromechanischen Bauelements ist vorgesehen, dass zwischen dem
siebten und dem achten Verfahrensschritt oder zwischen dem achten
und dem neunten Verfahrensschritt ein zwölfter und ein
dreizehnter Verfahrensschritt eingefügt werden, wobei im
zwölften Verfahrensschritt der Kappenwafer auf einer ersten
Oberfläche und einer zweiten Oberfläche, wobei
die Oberflächen jeweils eine weitere Haupterstreckungsebene parallel
zur ersten Haupterstreckungsebene aufweisen, mit einer vierten Schutzschicht
versehen wird und wobei im dreizehnten Verfahrensschritt im Kappenwafer
Durchätzungen geätzt und/oder getrencht werden,
wobei der Ätzvorgang insbesondere von einer senkrecht zur
ersten Haupterstreckungsebene liegenden ersten Richtung und/oder
einer zweiten Richtung antiparallel zur ersten Richtung durchgeführt
wird und wobei bevorzugt die Ausdehnung der Durchätzungen
parallel zur ersten Richtung gleich der Ausdehnung des Kappenwafers
parallel zur ersten Richtung ist. Vorteilhaft ermöglicht
die Ätzung des Kappenwafers eine elektrische Kontaktierung
der Funktionsschicht, insbesondere von Bondpads auf der Funktionsschicht.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden
Beschreibung näher erläutert.
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Es
zeigen
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1 eine
erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen
mikromechanischen Bauelements in einer schematischen Seitenansicht,
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2 eine
zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen
mikromechanischen Bauelements in einer schematischen Seitenansicht,
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3 eine
dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen
mikromechanischen Bauelements in einer schematischen Seitenansicht,
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4a bis 4e eine
schematische Darstellung der Verfahrensschritte zur Herstellung
eines erfindungsgemäßen mikromechanischen Bauelements
gemäß der ersten Ausführungsform,
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5a bis 5e eine
schematische Darstellung der Verfahrensschritte zur Herstellung
eines erfindungsgemäßen mikromechanischen Bauelements
gemäß der dritten Ausführungsform und
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6a bis 6c schematische
Vorläuferstrukturen weiterer Verfahrensschritte zur Herstellung
eines erfindungsgemäßen mikromechanischen Bauelements
gemäß weiterer Ausführungsformen.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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In
den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen
Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils
nur einmal beschriftet.
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In 1 ist
eine erste beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen
mikromechanischen Bauelements 1 in einer schematischen
Seitenansicht dargestellt, wobei das mikromechanische Bauelement 1 eine
Funktionsschicht 2 und einen Kappenwafer 3 aufweist,
wobei der Kappenwafer 3 parallel zu einer ersten Haupterstreckungsebene 4 der
Funktionsschicht 2 ausgerichtet ist, wobei die Funktionsschicht 2 einen
Funktionsbereich 5 aufweist und wobei der Funktionsbereich 5 von
einer zur ersten Haupterstreckungsebene 4 senkrechten Nut 6 in
der Funktionsschicht 2 zumindest teilweise umgeben ist
und wobei ferner der Kappenwafer 3 eine zur ersten Haupterstreckungsebene 4 senkrechte
Zapfenstruktur 7 aufweist, welche in die Nut 6 eingreift und
zumindest in einem Teilbereich mit der Nutoberfläche mechanisch
fest verbunden ist. Die Zapfenstruktur 7 und die Nut 6 umfassen
das Strukturelement 2'' und das weitere Strukturelement 2',
sowie das Gegenstrukturelement 3'' und das weitere Gegenstrukturelement 3'.
Der Dicht- und Druck- oder Zugbelastungsbereich 6' der
Nut-Zapfenstruktur 6, 7 weist insbesondere ein
Verbindungsmedium 12, bevorzugt ein Sealglas auf, welches
den Raum zwischen Kappenwafer 3 und Funktionsschicht 2 im
Bereich der Nut 6 ausfüllt und eine feste mechanische und
atmosphärisch abgedichtete Verbindung zwischen dem Kappenwafer 3 und
der Funktionsschicht 2 herstellt. Ferner weisen der Kappenwafer 3 und
die Funktionsschicht 2 in Teilbereichen bevorzugt unmittelbare
Kontakte 8 auf. Der Funktionsbereich 5 umfasst
insbesondere nichtbewegliche und bewegliche Elemente 60, 9,
wobei die beweglichen Elemente 9 beweglich gegenüber
dem Kappenwafer 3 und/oder der Funktionsschicht 2 vorgesehen
sind und wobei der Kappenwafer 3 einen Anschlag 10 aufweist,
welcher als mechanische Begrenzung einer Maximalauslenkung 11 der
beweglichen Struktur 9 senkrecht zur ersten Haupterstreckungsebene 4 fungiert.
Des Weiteren weist das mikromechanische Bauelement 1 eine
vergrabene Leiterbahnstruktur 23 zur Kontaktierung des
Funktionsbereichs 5 auf, wobei insbesondere die beweglichen
und/oder nichtbeweglichen Elemente 9, 60 über
eine Leiterbahn 23 und eine Kontaktstruktur 22 über
einen Kontakt 61 im Bereich der Funktionsschicht 2 elektrisch
kontaktierbar ist. Bevorzugt ist das Verbindungsmedium 12 zusätzlich im
Bereich der unmittelbaren Kontakte 8 angeordnet.
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In 2 ist
eine zweite beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen
mikromechanischen Bauelements 1 in einer schematischen
Seitenansicht dargestellt, wobei das mikromechanische Bauelement 1 im
wesentlichen identisch dem mikromechanischen Bauelement der ersten
Ausführungsform gemäß 1 ist,
wobei lediglich der Kappenwafer 3 und die Funktionsschicht 2 derart
voneinander beabstandet sind, dass ein unmittelbarer mechanischer
Kontakt zwischen dem Kappenwafer 3 und der Funktionsschicht 2 lediglich
in der Nut-Zapfenstruktur 6, 7 und insbesondere über
das Verbindungsmedium 12 vorgesehen ist.
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In 3 ist
eine dritte beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen
mikromechanischen Bauelements 1 in einer schematischen
Seitenansicht dargestellt, wobei das mikromechanische Bauelement 1 im
wesentlichen dem mikromechanischen Bauelement einer ersten Ausführungsform
gemäß 1 entspricht, wobei der Kappenwafer 3 zusätzlich
einen weiteren mechanischen Kontakt 8 im Funktionsbereich 5 aufweist,
welcher zur mechanischen Abstützung eines zusätzlichen
weiteren Gegenstrukturelements 30 des Kappenwafers 3 dient und
insbesondere ein Durchbiegen desselben senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung 4 verhindert.
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In
den 4a bis 4e ist
eine schematische Darstellung der verschiedenen Verfahrensschritte
zur Herstellung eines erfindungsgemäßen mikromechanischen
Bauelements gemäß der ersten Ausführungsform
anhand verschiedener Vorläuferstrukturen dargestellt, wobei
in einem ersten und zweiten Verfahrensschritt illustriert anhand
einer ersten Vorläuferstruktur in 3a auf
einen Kappenwafer 3 eine erste Schutzschicht 20 und
eine zweite Schutzschicht 21 jeweils aufgebracht und strukturiert wird,
wobei in einem dritten und vierten Verfahrensschritt dargestellt
in 3b anhand einer zweiten Vorläuferstruktur
der Kappenwafer 3 geätzt 40 und die erste
Schutzschicht 20 zumindest teilweise entfernt wird und
wobei in einem anhand einer dritten Vorläuferstruktur in 3c illustrierten fünften Verfahrensschritt
der Kappenwafer 3 erneut geätzt 41 wird.
Eine vierte Vorläuferstruktur dargestellt in 3d zeigt einen sechsten und siebten Verfahrensschritt,
wobei die zweite Schutzschicht 21 zumindest teilweise entfernt
und ein weiterer Ätzvorgang 42 des Kappenwafers 3 zur
Bildung der Zapfenstruktur 7 durchgeführt wird.
Ein achter, neunter und zehnter Verfahrensschritt ist anhand einer
fünften Vorläuferstruktur in 3e dargestellt,
wobei die erste Schutzschicht 20 optional entfernt wird
und wobei auf die Zapfenstruktur 7 ein Verbindungsmedium 12,
vorzugsweise ein Sealglas, aufgebracht wird und wobei ferner der
Kappenwafer 3 derart mit einer Funktionsschicht 2 verbunden
wird, dass die Zapfenstruktur 7 in die Nut 6 der
Funktionsschicht 2 eingreift und eine feste mechanische
Verbindung zumindest in einem Teilbereich der Nutoberfläche 6' entsteht.
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In
den 5a bis 5e ist
eine schematische Darstellung der verschiedenen Verfahrensschritte
zur Herstellung eines erfindungsgemäßen mikromechanischen
Bauelements gemäß der zweiten Ausführungsform
anhand weiterer verschiedener Vorläuferstrukturen dargestellt,
wobei der erste und der zweite Verfahrensschritt und ein zusätzlicher
Verfahrensteilschritt anhand einer sechsten Vorläuferstruktur
in 4a illustriert ist, wobei auf einen Kappenwafer 3 die
erste, die zweite und eine dritte Schutzschicht 20, 21, 16 jeweils
aufgebracht und strukturiert wird. Der dritte und vierte Verfahrensschritt
ist in 4b anhand einer siebten Vorläuferstruktur
und der fünfte Verfahrensschritt in 4c anhand
einer achten Vorläuferstruktur dargestellt. Die neunte
Vorläuferstruktur in 4d illustriert
einen elften, den sechsten und den siebten Verfahrensschritt, wobei
die dritte und die zweite Schutzschicht 16, 21,
sowie die erste Schutzschicht 20 im Bereich 30 der
mechanischen Abstützungen 3 im Funktionsbereich 5 entfernt
und ein weiterer Ätzvorgang 42 des Kappenwafers 3 zur
Bildung der Zapfenstruktur 7 durchgeführt wird.
Der achte, neunte und zehnte Verfahrensschritt ist anhand einer
zehnten Vorläuferstruktur in 4e dargestellt.
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In
den 6a bis 6c ist
eine schematische Darstellung weiterer Verfahrensschritte zur Herstellung
eines erfindungsgemäßen mikromechanischen Bauelements
gemäß weiterer Ausführungsformen anhand
weiterer verschiedener Vorläuferstrukturen dargestellt,
wobei zwischen dem siebten und dem achten oder zwischen dem achten
und dem neunten Verfahrensschritt ein zwölfter und ein
dreizehnter Verfahrensschritt jeweils illustriert anhand einer elften,
zwölften und dreizehnten Vorläuferstruktur in
den 5a bis 5c eingefügt
werden. Der zwölfte Verfahrensschritt umfasst ein Aufbringen
einer vierten Schutzschicht 19 auf die Oberflächen
des Kappenwafers 3, wobei das Aufbringen bevorzugt beidseitig 14, 15 auf
den Kappenwafer 4 in einer jeweils senkrechten Richtung 17, 18 zur
Haupterstreckungsebene 4 vorgesehen ist. Der dreizehnte
Verfahrensschritt umfasst ein nasschemisches Ätzen z. B.
mittels Kaliumhydroxid (KOH) und/oder Trenchen 13 des Kappenwafers 3 zur
Herstellung von Durchätzungen 13 im Kappenwafer 3,
wobei anhand der elften Vorläuferstruktur in 5a ein
nasschemischer Ätzvorgang von einer Seite 14 des
Kappenwafers 3 aus einer Richtung 17 senkrecht
zur Haupterstreckungsebene 4 dargestellt ist und wobei
anhand einer zwölften Vorläuferstruktur in 5b ein
beidseitiger Ätzvorgang von beiden Seiten 14, 15 des
Kappenwafers 3 aus der jeweils senkrechten Richtung 17, 18 zur
Haupterstreckungsebene 4 dargestellt ist und wobei anhand
einer dreizehnten Vorläuferstruktur in 5c ein
Trenchvorgang des Kappenwafers 3 aus einer Richtung 17 senkrecht
zur Haupterstreckungsebene 4 dargestellt ist. Insbesondere
ist eine Erzeugung der dreizehnten Vorläuferstruktur in 5c derart
vorgesehen, dass die Ätzzeit beim beidseitigem Ätzvorgang,
bspw. mittels Kaliumhydroxid, der zwölften Vorläuferstruktur
dargestellt in 5b solange gewählt
wird, dass sich eine Flanke (110-Ebene) senkrecht zur Haupterstreckungsebene 4 zwischen
den beiden Seiten 14, 15 ausbildet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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