DE102008001042A1 - Herstellungsverfahren einer mikromechanischen Struktur und mikromechanische Struktur - Google Patents

Herstellungsverfahren einer mikromechanischen Struktur und mikromechanische Struktur Download PDF

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Abstract

Es wird ein Herstellungsverfahren einer mikromechanischen Struktur (1) vorgeschlagen, wobei in einem ersten Verfahrensschritt eine Funktionsschicht aus einem ersten Material hergestellt wird und wobei in einem zweiten Verfahrensschritt eine Verkappungsschicht auf der Funktionsschicht aus einem zweiten Material hergestellt wird und wobei ferner im ersten Verfahrensschritt zusätzlich eine Opferstruktur (1) aus dem ersten Material hergestellt wird.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einem Herstellungsverfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Solche Verfahren sind allgemein bekannt. Beispielsweise ist aus der Druckschrift DE 199 40 512 A1 ein Verfahren zur Verkappung eines Bauelements bekannt, wobei eine Sensorstruktur mittels eines Dünnschichtverkappungsverfahrens hermetisch abgeschlossen wird. Dieses Verfahren geht von einer freigeätzten mikromechanischen Sensorstruktur aus, die zunächst mit einer Opferschicht wieder aufgefüllt und anschließend mit einer Verkappungsschicht abgedeckt wird. In einem nachfolgenden Verfahrensschritt wird die Opferschicht durch Öffnungen in der Verkappungsschicht selektiv weggeätzt. Die Opferschicht hat die Aufgabe den Abscheideprozess der Verkappungsschicht zu ermöglichen und die Verkappungsschicht während der restlichen Prozessschritte zu stabilisieren. Es finden Opferschichten aus Siliziumoxid, Silizium-Germanium oder Silizium Verwendung, wobei alle diese Opferschichten auf die strukturierte Funktionsschicht und in die Zwischenräume der Funktionsschicht abgeschieden werden. Daraus resultiert, insbesondere für eine Oxidopferschicht, dass die Funktionsschicht nur begrenzte Zwischenraumbreiten aufweisen darf, da mit steigender Zwischenraumbreite die benötigte Opferschicht immer dicker werden muss, um die Zwischenräume nicht nur am Zwischenraumboden, sondern auch am oberen Rand der Funktionsschicht zu verschließen. Ansonsten droht ein Überlappen der Verkappungsschicht mit der Funktionsschicht, wodurch die Funktionalität der Funktionsschicht gestört oder beeinträchtig wird. Ein beliebig dickes Abscheiden der Opferschicht, insbesondere einer Siliziumoxidschicht, ist wegen der intrinsischen Schichtspannungen jedoch nicht möglich.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren einer mikromechanischen Struktur und die erfindungsgemäße mikromechanische Struktur gemäß den nebengeordneten Ansprüchen haben gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass die Verkappung einer eine beliebige Struktur, insbesondere mit beliebig ausgebildeten Zwischenraumbreiten, aufweisende mikromechanische Funktionsschicht mit einer Dünnschichtkappe in einfacher und vergleichsweise kostengünstiger Weise ermöglicht wird. Dies wird dadurch erreicht, dass im ersten Verfahrensschritt zusätzlich zur strukturierten Funktionsschicht eine Opferstruktur hergestellt wird, so dass vergleichsweise große Zwischenraumbreiten durch die Opferstruktur überbrückt bzw. unterbrochen werden und somit in nachfolgenden Verfahrensschritten ein Auffüllen der Zwischenräume, insbesondere bis zu einer oberen Kante der Funktionsschicht, auch mit vergleichsweise dünn abgeschiedenen Opferschichten ermöglicht wird. Die Opferschicht und/oder die Opferstruktur dienen zur Stabilisierung der Verkappungsschicht. Gleichzeitig ist durch weitere nachfolgende Verfahrensschritte eine Umwandlung der Opferstruktur in eine ätzbare Opferstruktur möglich, so dass die Opferstruktur nachträglich entfernbar ist und somit eine mikromechanische Funktionsschicht mit beliebig ausgebildeten Zwischenraumbreiten verkappt mit einer Dünnschichtkappe realisiert wird. Beliebig ausbildbare Zwischenraumbreiten haben den Vorteil, dass bewegliche Bereiche, d. h. insbesondere freitragende und/oder unterätzte Bereiche, der Funktionsschicht vergleichsweise große Auslenkung in der Funktionsschicht durchführen können. Dies ist beispielsweise bei der Realisierung von Sensoren, insbesondere von kapazitiven Sensoren, besonders vorteilhaft.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüche, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen zu entnehmen.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass in einem dritten Verfahrensschritt ein Temperschritt durchgeführt wird, wobei bevorzugt eine erste Opferschicht aus einem dritten Material im Bereich der Funktionsschicht und/oder der Opferstruktur gebildet wird und wobei besonders bevorzugt die erste Opferschicht durch Oxidation und/oder Diffusion gebildet wird. Besonders vorteilhaft wird durch den Temperschritt die Opferstruktur in eine ätzbare erste Opferschicht umgewandelt. Dies geschieht vorzugsweise dadurch, dass die Opferstruktur thermisch durchoxidiert und/oder dass in die Opferstruktur viertes Material einer zweiten Opferschicht eindiffundiert. Vorzugsweise ist die Opferstruktur derart ausgebildet, dass die Opferstruktur vollständig in die ätzbare erste Opferschicht umgewandelt wird, so dass nach einem späteren Ätzvorgang im Wesentlich keine Rückstände der Opferstruktur in der Funktionsschicht verbleiben. Die erste Opferschicht dient zur Stabilisierung der Verkappungsschicht und/oder einer zweiten Opferschicht in nachfolgenden Verfahrensschritten.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass in einem vierten Verfahrensschritt eine zweite Opferschicht aus einem vierten Material hergestellt wird, wobei die zweite Opferschicht vorzugsweise auf der Funktionsschicht, der Opferstruktur und/oder auf der ersten Opferschicht abgeschieden wird. Vorzugsweise ist besonders vorteilhaft ist ein direktes Abscheiden der Verkappungsschicht auf der zweiten Opferschicht im zweiten Verfahrensschritt möglich oder wird der dritte Verfahrensschritt nach dem vierten Verfahrensschritt durchgeführt, so dass viertes Material der zweiten Opferschicht in die Opferstruktur eindiffundiert und somit besonders bevorzugt die Opferstruktur in die ätzbare erste Opferschicht umgewandelt wird. Die Abscheidung der zweiten Opferschicht wird bevorzugt mittels eines konformen LPCVD- oder eines APCVD-Prozesses durchgeführt, wobei die zweite Opferschicht besonders bevorzugt ein Silizium-Germanium umfasst. Besonders bevorzugt umfasst die zweite Opferschicht ein PECVD-Siliziumoxid.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass in einem fünften Verfahrensschritt ein Ätzvorgang durchgeführt wird, wobei bevorzugt die erste und/oder die zweite Opferschicht geätzt werden und wobei besonders bevorzugt ein Ätzmittel in Ätzmitteldurchgänge in der Verkappungsschicht geleitet wird. Vorteilhafterweise werden somit die Opferstrukturen, die erste Opferschicht und/oder die zweite Opferschicht aus dem Bereich der Funktionsschicht entfernt, so dass die Funktionalität der Funktionsschicht hergestellt wird und insbesondere die gewünschten Zwischenraumbreiten in der Funktionsschicht entstehen. Vorzugsweise wird durch den fünften Verfahrensschritt die Funktionsschicht unterätzt, wobei insbesondere eine dritte Opferschicht unterhalb der Funktionsschicht geätzt wird. Der Ätzvorgang umfasst besonders bevorzugt ein Gasphasenätzen mit Flußsäure oder ein Ätzvorgang mittels CIF3.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der dritte Verfahrensschritt zeitlich nach dem ersten Verfahrensschritt und bevorzugt der zweite Verfahrensschritt zeitlich nach dem dritten Verfahrensschritt durchgeführt werden, wobei besonders bevorzugt der vierte Verfahrensschritt zeitlich zwischen dem dritten und dem zweiten Verfahrensschritt und/oder zeitlich zwischen dem ersten und dem dritten Verfahrensschritt durchgeführt wird. Besonders vorteilhaft wird somit insbesondere zunächst die Opferstruktur hergestellt, die Opferstruktur zur Bildung der ersten Opferschicht getempert und anschließend die die zweite Opferschicht und/oder die Verkappungsschicht auf die erste Opferschicht aufgebracht. Alternativ wird zunächst die Opferstruktur hergestellt, die zweite Opferschicht auf die Opferstruktur aufgebracht, die Opferstruktur zur Bildung der ersten Opferschicht getempert und anschließend die Verkappungsschicht aufgebracht. Anschließend wird jeweils der Ätzvorgang durchgeführt.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass im ersten Verfahrensschritt die Funktionsschicht durch Abscheiden und Strukturieren des ersten Materials auf einem Substrat hergestellt wird und/oder dass im ersten Verfahrensschritt die Funktionsschicht durch Trenchen des Substrats hergestellt wird. Besonders vorteilhaft ist somit ein Aufbauen der Funktionsschicht auf der Oberfläche eines Substrats, wobei insbesondere ein SOI-Wafer Verwendung findet, oder alternativ im Substratmaterial selbst möglich. Das erste Material und/oder das Substratmaterial umfasst bevorzugt monokristallines oder polykristallines Silizium. Beim Trenchen des Substrats werden bevorzugt anschließend mittels einer geeigneten Seitenwandpassivierung die mikromechanischen Strukturen in der Funktionsschicht so weit wie nötig isotrop unterätzt, um so zu den gewünschten freitragenden und/oder unterätzten beweglichen Bereichen zu gelangen.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Funktionsschicht, die Verkappungsschicht und/oder das Substrat eine Haupterstreckungsebene aufweist, wobei im ersten Verfahrensschritt die Opferstruktur und die Funktionsschicht in einer gemeinsamen zur Haupterstreckungsebene parallelen Ebene angeordnet werden. Besonders vorteilhaft ist die Opferstruktur somit innerhalb der Funktionsschicht und insbesondere innerhalb von Zwischenräumen in der Funktionsschicht angeordnet.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass im ersten Verfahrensschritt die Opferstruktur als eine Steg- und/oder Gitterstruktur ausgebildet wird, wobei die Steg- und/oder Gitterstruktur vorzugsweise unterätzte Bereiche aufweist. Besonders vorteilhaft ist eine Ausbildung der Opferstruktur als Stegstruktur, da die vergleichsweise dünnen Stege im dritten Verfahrensschritt vollständig in die zu ätzende erste Opferschicht umgewandelt werden. Besonders bevorzugt sind die Stege zu einer Gitterstruktur angeordnet, so dass die Stege sich gegenseitig stabilisieren und somit die mechanische Belastbarkeit erhöht wird. Ferner ermöglicht die Gitterstruktur die Ausbildung von unterätzten Bereichen der Opferstruktur, da die unterätzten Bereiche von der restlichen Gitterstruktur getragen und stabilisiert werden. Die Gitterstruktur fungiert insbesondere als eine Art von Auffangnetz für die zweite Opferschicht und/oder die Verkappungsschicht.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass im ersten Verfahrensschritt die Steg- und/oder Gitterstruktur mit Stegbreiten von 100 nm bis 800 nm, bevorzugt von 300 nm bis 500 nm und besonders bevorzugt von im Wesentlichen 400 nm ausgebildet wird. Besonders vorteilhaft werden derart ausgebildeten Stege im dritten Verfahrensschritt vollständig in die erste Opferschicht umgewandelt und die zweite Opferschicht und/oder die Verkappungsschicht von der ersten Opferschicht ausreichend stabilisiert. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Stege einen Abstand von im Wesentlichen 1000 nm zueinander oder zu benachbarten Strukturen der mikromechanischen Funktionsschicht aufweisen.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass zwischen dem Substrat und der Funktionsschicht eine dritte Opferschicht angeordnet ist, welche vorzugsweise im fünften Verfahrensschritt geätzt wird. Besonders vorteilhaft ist somit die Bildung von freitragenden Bereichen in der Funktionsschicht in besonders einfacher Weise und insbesondere durch einen einzigen gemeinsamen Ätzverfahren mit dem Ätzen der ersten und zweiten Opferschicht besonders kostengünstig realisierbar.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass im fünften Verfahrensschritt freitragende und/oder unterätzte Bereiche in der Funktionsschicht erzeugt werden. Besonders vorteilhaft ist somit die Bildung von Sensorelementen oder Antriebselementen, insbesondere von Elektroden und/oder beweglichen Bereichen, möglich, welche aufgrund der beliebig großen Zwischenraumbreiten vergleichsweise große Auslenkung ausführen können.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das erste und/oder zweite Material jeweils ein Halbleitermaterial und insbesondere Silizium umfasst und/oder dass das dritte und/oder vierte Material Siliziumoxid oder Silizium-Germanium umfasst, so dass besonders vorteilhaft das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren mit vergleichsweise günstigen und gut zu beherrschenden Standardverfahren herstellbar sind.
  • Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine mikromechanische Struktur hergestellt mittels des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren, wobei die mikromechanische Struktur einen Sensor und/oder einen Antrieb umfasst, wobei der Sensor vorzugsweise einen kapazitiven Sensor, einen Membransensor, einen Inertialsensor, einen Drehratensensor, einen Drucksensor und/oder einen Temperatursensor umfasst. Bei den aufgeführten Sensoren finden allesamt bewegliche Bereiche in der Funktionsschicht Verwendung, besonders vorteilhaft werden die Zwischenräume zur Realisierung von vergleichsweise großen Bewegungen bzw. Ausschlägen der beweglichen Bereiche möglichst groß ausgebildet. Beispielsweise ist die Empfindlichkeit von Drehratensensoren abhängig von der Amplitude der Schwingung eines beweglichen Bereiches, so dass die Empfindlichkeit durch die Ausbildung vergleichsweise großer Zwischenräume erhöht werden kann. Ferner wird durch die Verkappung der mikromechanischen Funktionsschicht mittels der Verkappungsschicht, insbesondere in Form einer Dünnschichtkappe, die mikromechanische Funktionsschicht vor äußeren Einflüssen geschützt, wobei die Dünnschichtkappe vergleichsweise kompakt ausführbar und kostengünstig herstellbar ist. Bevorzugt dient die Verkappungsschicht zusätzlich zum Einschluss eines definierten Arbeitsdrucks in der mikromechanischen Funktionsschicht.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die freitragenden und/oder unterätzten Bereiche Elektroden, Federn, Schwingmassen, Trägheitsmassen, Membranen und/oder Anschläge umfassen, so dass die freitragenden und/oder unterätzten Bereich als bewegliche Bereiche in Sensoren verwendbar sind.
  • Ausführungsbeispiels der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Es zeigen
  • 1 eine schematische Seitenansicht einer ersten Vorläuferstruktur zur Herstellung einer mikromechanischen Struktur gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 2 eine schematische Seitenansicht einer zweiten Vorläuferstruktur zur Herstellung einer mikromechanischen Struktur gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 3 eine schematische Seitenansicht einer dritten Vorläuferstruktur zur Herstellung einer mikromechanischen Struktur gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 4 eine schematische Seitenansicht einer mikromechanischen Struktur gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 5 eine schematische Seitenansicht einer vierten Vorläuferstruktur zur Herstellung einer mikromechanischen Struktur gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und
  • 6 eine schematische Seitenansicht einer fünften Vorläuferstruktur zur Herstellung einer mikromechanischen Struktur gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • In den Figuren sind gleiche Elemente stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.
  • In 1 ist eine schematische Seitenansicht einer ersten Vorläuferstruktur zur Herstellung einer mikromechanischen Struktur 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei zur Herstellung der ersten Vorläuferstruktur in einem ersten Verfahrensschritt gleichzeitig eine Funktionsschicht 2 und eine Opferstruktur 4 aus einem ersten Material 2' hergestellt wird. Dabei wird die Funktionsschicht 2 und die Opferstruktur 4 beispielsweise aus einem SOI-Wafer getrencht, wobei zwischen der Funktionsschicht 2 und dem Substrat 8 eine dritte Opferschicht 9, insbesondere eine Isolationsschicht, angeordnet ist. Die Opferstruktur 4 umfasst eine Steg- und Gitterstruktur, welche mit der Funktionsschicht 2 in einer gemeinsamen Ebene parallel zur einer Haupterstreckungsebene 100 des Substrats 8 angeordnet ist, wobei die Stegbreite 10 vorzugsweise im Wesentlichen 400 nm beträgt. Die Opferstrukturen 4 sind in der Funktionsschicht 2 dort angeordnet, wo in der mikromechanischen Struktur 1 später breite Zwischenräume 20' entstehen sollen. Durch die Unterteilung der breiten Zwischenräume 20' durch die Opferstrukturen 4 werden die breiten Zwischenräume 20' während des Herstellungsprozesses senkrecht zur Haupterstreckungsebene 100 in schmale Zwischenräume 20, welche insbesondere eine Zwischenraumbreite 21 von im Wesentlichen 1000 nm aufweisen, unterteilt. Das Substrat und das erste Material 2' umfassen vorzugsweise Silizium, während die dritte Opferschicht 9 vorzugsweise ein Siliziumoxid umfasst.
  • In 2 ist eine schematische Seitenansicht einer zweiten Vorläuferstruktur zur Herstellung einer mikromechanischen Struktur 1 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei zur Herstellung der zweiten Vorläuferstruktur die erste Vorläuferstruktur in einem dritten Verfahrensschritt getempert wurde, so dass Teile der Funktionsschicht 2 thermisch oxidiert und die Opferstrukturen 4 thermisch durchoxidiert sind. Die oxidierten Teile und durchoxidierten Opferstrukturen werden somit in eine ätzbare zweite Opferschicht 5 aus einem zweiten Material 5 umgewandelt', wobei die zweite Opferschicht 5 insbesondere in die Funktionsschicht 2 und die Opferstrukturen 4 zumindest teilweise hineinwächst und auf die Funktionsschicht 2 und die Opferstrukturen 4 zumindest teilweise aufträgt. Somit werden die schmalen Zwischenräume 20 zu noch schmäleren Zwischenräumen 22, welche vorzugsweise im Wesentlichen 200 nm breit sind. Das zweite Material 5 umfasst vorzugsweise ein Siliziumoxid.
  • In 3 ist eine schematische Seitenansicht einer dritten Vorläuferstruktur zur Herstellung einer mikromechanischen Struktur 1 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei zur Herstellung der dritten Vorläuferstruktur die zweite Vorläuferstruktur in einem vierten Verfahrensschritt mit einer zweiten Opferschicht 6 versehen wird, wobei die zweite Opferschicht 6 ein viertes Material 6' umfasst und die zweite Opferschicht 5 zusammen mit den schmäleren Zwischenräumen 22 zumindest teilweise bedeckt. Vorzugsweise umfasst das zweite Material eine PECVD-Siliziumoxidschicht. Die zweite Opferschicht 6 wird in einem zweiten Verfahrensschritt mit einer Verkappungsschicht 3 aus einem zweiten Material 3', insbesondere ein Silizium, bedeckt, wobei die Verkappungsschicht 3 derart strukturiert wird, dass zur Haupterstreckungsebene 100 senkrechte Ätzmitteldurchgänge 7 zur zweiten Opferschicht 6 entstehen.
  • In 4 ist eine schematische Seitenansicht einer mikromechanischen Struktur 1 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei zur Herstellung der mikromechanischen Struktur 1 die dritte Vorläuferstruktur in einem fünften Verfahrensschritt geätzt wird, wobei ein Ätzmittel durch die Ätzmitteldurchgänge 7 in die dritte Vorläuferstruktur geleitet wird und die zweite Opferschicht 6, die erste Opferschicht 5 und die dritte Opferschicht 9 zumindest teilweise von dem Ätzmittel weggeätzt werden, so dass in der Funktionsschicht 2 durch Unterätzung freitragende und bewegliche Bereiche 11 aus dem ersten Material 2' entstehen. Zwischen benachbarten beweglichen Bereichen 11 oder zwischen einem beweglichen Bereich 11 und einem benachbarten nicht-beweglichen Bereich der Funktionsschicht 2 sind vorzugsweise die breiten Zwischenräume 20' angeordnet. Die Verkappungsschicht 3 wird mit bekannten Mitteln in weiteren Verfahrensschritten vorzugsweise versiegelt und mit Kontakten und/oder Leiterbahnen bestückt.
  • In 5 ist eine schematische Seitenansicht einer vierten Vorläuferstruktur zur Herstellung einer mikromechanischen Struktur 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei zur Herstellung der vierten Vorläuferstruktur die erste Vorläuferstruktur in einem vierten Verfahrensschritt mit einer zweiten Opferschicht 6 aus einem vierten Material 6' gefüllt wurde, so dass die Funktionsebene 2 zusammen mit den schmalen Zwischenräumen 20 von der zweiten Opferschicht 6 bedeckt sind. Das vierte Material 6' umfassen vorzugsweise ein Silizium-Germanium, welches mittels eines konformen LPCVD- oder eines APCVD-Prozesses abgeschieden wird, so dass die Flanken der Opferstrukturen 4 vollständig mit dem vierten Material 6' bedeckt sind.
  • In 6 ist eine schematische Seitenansicht einer fünften Vorläuferstruktur zur Herstellung einer mikromechanischen Struktur 1 gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei zur Herstellung der fünften Vorläuferstruktur die vierte Vorläuferstruktur in einem dritten Verfahrensschritt getempert wird, so dass das vierte Material 6' in die Opferstrukturen 4 und zumindest teilweise in die Funktionsschicht 2 eindiffundiert. Die Opferstrukturen 4 und die diffundierten Bereiche der Funktionsschicht 2 werden somit in eine ätzbare erste Opferschicht 5 aus einem dritten Material 5' umgewandelt, wobei das dritte Material vorzugsweise Silizium-Germanium umfasst. Auf die fünfte Vorläuferstruktur wird in einem oben beschriebenen und nicht dargestellten zweiten Verfahrensschritt die Verkappungsschicht 3 mit den Ätzmitteldurchgängen 7 aufgebracht, wobei in einem nachfolgenden fünften Verfahrensschritt ein Ätzvorgang durchgeführt wird, wobei durch die Ätzmitteldurchgänge 7 ein Ätzmittel eingeleitet wird, welches die erste, die zweite und die dritte Opferschicht 5, 6 und 9 ätzt und somit eine mikromechanische Struktur gemäß einer zweiten Ausführungsform, ähnlich wie die mikromechanische Struktur gemäß der ersten Ausführungsform dargestellt in 4, hergestellt wird. Als Ätzmittel wird vorzugsweise CIF3 verwendet. Durch das Eindiffundieren des vierten Materials 6' in die Opferstrukturen 4 und zumindest teilweise in die Funktionsschicht 2 werden insbesondere die Zwischenräume 20' aufgeweitet. Dieser Effekt wird vorzugsweise beim Layout der mikromechanischen Struktur 1 berücksichtigt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 19940512 A1 [0002]

Claims (14)

  1. Herstellungsverfahren einer mikromechanischen Struktur (1), wobei in einem ersten Verfahrensschritt eine Funktionsschicht (2) aus einem ersten Material (2') hergestellt wird und wobei in einem zweiten Verfahrensschritt eine Verkappungsschicht (3) auf der Funktionsschicht (2) aus einem zweiten Material (3') hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Verfahrensschritt zusätzlich eine Opferstruktur (4) aus dem ersten Material (2') hergestellt wird.
  2. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem dritten Verfahrensschritt ein Temperschritt durchgeführt wird, wobei bevorzugt eine erste Opferschicht (5) aus einem dritten Material (5') im Bereich der Funktionsschicht (2) und/oder der Opferstruktur (4) gebildet wird und wobei besonders bevorzugt die erste Opferschicht (5) durch Oxidation und/oder Diffusion gebildet wird.
  3. Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem vierten Verfahrensschritt eine zweite Opferschicht (6) aus einem vierten Material (6') hergestellt wird, wobei die zweite Opferschicht (6) vorzugsweise auf der Funktionsschicht (2), der Opferstruktur (4) und/oder auf der ersten Opferschicht (5) abgeschieden wird.
  4. Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem fünften Verfahrensschritt ein Ätzvorgang durchgeführt wird, wobei bevorzugt die erste und/oder die zweite Opferschicht (5, 6) geätzt werden und wobei besonders bevorzugt ein Ätzmittel in Ätzmitteldurchgänge (7) in der Verkappungsschicht (3) geleitet wird.
  5. Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Verfahrensschritt zeitlich nach dem ersten Verfahrensschritt und bevorzugt der zweite Verfahrensschritt zeitlich nach dem dritten Verfahrensschritt durchgeführt werden, wobei besonders bevorzugt der vierte Verfahrensschritt zeitlich zwischen dem dritten und dem zweiten Verfahrensschritt und/oder zeitlich zwischen dem ersten und dem dritten Verfahrensschritt durchgeführt wird.
  6. Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Verfahrensschritt die Funktionsschicht (2) durch Abscheiden und Strukturieren des ersten Materials (2') auf einem Substrat (8) hergestellt wird und/oder dass im ersten Verfahrensschritt die Funktionsschicht (2) durch Trenchen des Substrats (8) hergestellt wird.
  7. Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsschicht (2), die Verkappungsschicht (3) und/oder das Substrat (8) eine Haupterstreckungsebene (100) aufweist, wobei im ersten Verfahrensschritt die Opferstruktur (4) und die Funktionsschicht (2) in einer gemeinsamen zur Haupterstreckungsebene (100) parallelen Ebene angeordnet werden.
  8. Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Verfahrensschritt die Opferstruktur (4) als eine Steg- und/oder Gitterstruktur ausgebildet wird, wobei die Steg- und/oder Gitterstruktur vorzugsweise unterätzte Bereiche aufweist.
  9. Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Substrat (8) und der Funktionsschicht (2) eine dritte Opferschicht (9) angeordnet ist, welche vorzugsweise im fünften Verfahrensschritt geätzt wird.
  10. Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Verfahrensschritt die Steg- und/oder Gitterstruktur mit Stegbreiten (10) von im Wesentlichen 100 nm bis 800 nm, bevorzugt von im Wesentlichen 300 nm bis 500 nm und besonders bevorzugt von im Wesentlichen 400 nm ausgebildet wird.
  11. Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im fünften Verfahrensschritt freitragende und/oder unterätzte Bereiche (11) in der Funktionsschicht (2) erzeugt werden.
  12. Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder zweite Material (2', 3') jeweils ein Halbleitermaterial und insbesondere Silizium umfasst und/oder dass das dritte und/oder vierte Material (5', 6') Siliziumoxid oder Silizium-Germanium umfasst.
  13. Mikromechanische Struktur (1) hergestellt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mikromechanische Struktur (1) einen Sensor und/oder einen Antrieb umfasst, wobei der Sensor vorzugsweise einen kapazitiven Sensor, einen Membransensor, einen Inertialsensor, einen Drehratensensor, einen Drucksensor und/oder einen Temperatursensor umfasst.
  14. Mikromechanische Struktur (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die freitragenden und/oder unterätzten Bereiche Elektroden, Federn, Schwingmassen, Trägheitsmassen, Membranen und/oder Anschläge umfassen.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009027898B4 (de) 2009-07-21 2019-09-05 Robert Bosch Gmbh Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Bauelement

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19940512A1 (de) 1999-08-26 2001-03-22 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Verkappung eines Bauelementes mit einer Kavernenstruktur und Verfahren zur Herstellung der Kavernenstruktur

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19940512A1 (de) 1999-08-26 2001-03-22 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Verkappung eines Bauelementes mit einer Kavernenstruktur und Verfahren zur Herstellung der Kavernenstruktur

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102009027898B4 (de) 2009-07-21 2019-09-05 Robert Bosch Gmbh Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Bauelement

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