DE102008040564A1

DE102008040564A1 - Mikromechanisches Sensorbauelement und Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen Sensorbauelements

Info

Publication number: DE102008040564A1
Application number: DE200810040564
Authority: DE
Inventors: Heribert Weber
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-07-21
Filing date: 2008-07-21
Publication date: 2010-01-28

Abstract

Es werden ein mikromechanisches Sensorbauelement und ein Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen Sensorbauelements vorgeschlagen, wobei das Sensorbauelement ein eine Haupterstreckungsebene aufweisendes Substrat und eine seismische Masse aufweist, wobei die seismische Masse mit dem Substrat über wenigstens einen im wesentlichen parallel zur Haupterstreckungsebene verlaufenden monokristallin ausgebildeten Verbindungssteg verbunden vorgesehen ist, wobei auf der dem Substrat zugewandten Seite der seismischen Masse zwischen dem Substrat und der seismischen Masse eine Ausnehmung vorgesehen ist und wobei das Substrat parallel zur Haupterstreckungsebene durchgängig ausgebildet ist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem mikromechanischen Sensorbauelement nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Solche mikromechanischen Sensorbauelemente sind allgemein bekannt. Beispielsweise ist aus der Druckschrift DE 10 2005 054 143 A1 ein Beschleunigungssensor mit einer seismischen Masse und einem piezoresistiven Sensorelement bekannt, bei dem die seismische Masse hinsichtlich ihrer Dicke bzw. ihrer Tiefenerstreckung senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene des Substrats im wesentlichen der Dicke des Substratmaterials entspricht. Hierbei ist es gegenüber einer oberflächenmikromechanischen Herstellung eines Beschleunigungssensors insbesondere nachteilig, dass eine Verkappung des mikromechanischen Sensorbauelements sowohl auf der Vorderseite als auch auf der Rückseite erfolgen muss.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße mikromechanische Sensorbauelement und das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen Sensorbauelements gemäß den nebengeordneten Ansprüchen haben gegenüber dem Stand der Technik insbesondere den Vorteil einer leichteren und kostengünstigeren Herstellungsweise, weil insbesondere keine Ätzschritte von der Rückseite des Substratmaterials her für die Herstellung insbesondere der seismischen Masse erforderlich sind und weil eine Verkappung bzw. Abschließung des Raumes, in dem sich die seismische Masse befindet, lediglich auf einer Seite – nämlich in der Regel der Oberseite des Substrats – erfolgen muss. Dieser Vorteil kann erfindungsgemäß deshalb realisiert werden, weil das Substrat parallel zu seiner Haupterstreckungsebene durchgängig ausgebildet ist und insbesondere unterhalb der zwischen dem Substrat und der seismischen Masse angeordneten Ausnehmung durchgängig ausgebildet ist und damit eine Verkappung bzw. Abschließung gegenüber der Ausnehmung bzw. gegenüber dem Raum der seismischen Masse bildet. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen mikromechanischen Sensorbauelements und des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber oberflächenmikromechanischen Inertialsensoren mit einer kapazitiven Sensierung betrifft ein leichte und kostengünstige Herstellungsmöglichkeit des erfindungsgemäßen Sensorbauelements, weil komplexe Schichtaufbauten zur Herstellung verschiedener elektrisch voneinander isolierter Bereiche zur Bereitstellung von Elektrodenflächen vermieden werden können und weil die Gefahr des Anhaftens (Sticking) bei solchen beweglichen Strukturen besonders groß ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung zu entnehmen.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die seismische Masse im wesentlichen in wenigstens einer ersten auf das Substrat aufgebrachten, vorzugsweise monokristallinen, Materialschicht vorgesehen ist, wobei insbesondere die seismische Masse auf ihrer dem Substrat zugewandten Seite einen ersten dotierten Materialbereich des Substrats aufweist. Dies hat den Vorteil, dass das erfindungsgemäße Sensorbauelement in einfacher und kostengünstiger Weise durch zunächst die Erzeugung einer zumindest in Teilbereichen monokristallinen Membran oberhalb des Bereichs der Ausnehmung hergestellt werden kann und dass die Membran durch die erste Materialschicht verstärkt wird bzw. die Masse der seismischen Masse (und damit die Empfindlichkeit des Sensorbauelements) durch die erste Materialschicht vergrößert wird. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Ausnehmung dadurch hergestellt wird, dass der Materialbereich des Substrats, in welcher die Ausnehmung erzeugt wird, mittels eines Porosifizierungsvorgangs (Porösätzen) erzeugt oder zumindest definiert wird. Bei dem ersten dotierten Materialbereich handelt es sich erfindungsgemäß insbesondere um ein strukturiertes Stabilisierungselement oberhalb der Ausnehmung, welches eine monokristalline Struktur aufweist und daher als Grundlage zum Aufwachsen der ersten auf das Substrat aufgebrachten, vorzugsweise monokristallinen, Materialschicht dienen kann.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die seismische Masse im wesentlichen in einer auf das Substrat aufgebrachten ersten Materialschicht und einer auf das Substrat aufgebrachten zweiten Materialschicht vorgesehen ist, wobei der Verbindungssteg im wesentlichen in der auf das Substrat aufgebrachten ersten Materialschicht vorgesehen ist. Hierdurch ist es möglich, durch eine Variation der Dicke der ersten Materialschicht und der zweiten Materialschicht die Masse der seismischen Masse (bei gleicher lateraler Ausdehnung bzw. bei gleichem Flächenbedarf) unabhängig von der Dicke (senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung des Substrats) des Verbindungsstegs zu verändern, um so insbesondere unterschiedliche detektierbare Beschleunigungsbereiche für unterschiedliche Anwendungen des Sensorbauelements zu erschließen. Ferner ist es bevorzugt möglich, dass im Bereich des Verbindungsstegs auf der ersten Materialschicht eine Ätzstoppschicht vorgesehen ist. Hierdurch kann in prozesstechnisch vergleichsweise einfacher und prozesstechnisch robuster Weise die Dimension des Verbindungsstegs und damit auch die mechanischen Parameter der seismischen Masse im Zusammenspiel mit ihrer Aufhängung eingestellt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Sensorbauelements ist vorgesehen, dass zumindest bereichsweise die laterale Begrenzung der Ausnehmung mittels wenigstens eines zweiten dotierten Materialbereichs vorgesehen ist. Hierdurch ist es erfindungsgemäß in vergleichsweise einfacher Art und Weise möglich, dass insbesondere im Bereich der Verbindungsstege die Übergänge zwischen der Ausnehmung einerseits und des Substrats andererseits besser definiert werden können, so dass das erfindungsgemäße Sensorbauelement prozesstechnisch stabiler und mit geringeren Streuungen hergestellt werden kann.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen Sensorbauelements, wobei in einem ersten Schritt eine Membran oberhalb eines Bereichs von porösem Substratmaterial herge stellt wird, wobei in einem zweiten Schritt durch einen Ätzschritt und/oder durch eine thermische Umlagerung des Bereichs von porösem Substratmaterial eine Ausnehmung zwischen einem eine Haupterstreckungsebene aufweisenden Substrat und der Membran hergestellt wird, wobei in einem dritten Schritt eine erste Materialschicht auf das Substrat aufgebracht wird, wobei in einem vierten Schritt ein piezoresistives Sensorelement in oder auf der ersten Materialschicht realisiert wird und wobei in einem fünften Schritt mittels eines Trenchätzschritts die Membran zur Bildung einer seismischen Masse und zur Bildung wenigstens eines mit dem Substrat verbundenen und im wesentlichen parallel zur Haupterstreckungsebene verlaufenden Verbindungsstegs freigelegt wird. Hierdurch kann in einfacher Weise eine leichtere und kostengünstigere Herstellungsweise eines erfindungsgemäßen Sensorbauelements realisiert werden, weil insbesondere keine Ätzschritte von der Rückseite des Substratmaterials her erforderlich sind und weil eine Verkappung lediglich auf einer Seite erfolgen muss. Beim erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren kann der zweite Schritt auch zumindest teilweise während oder nach dem dritten Schritt erfolgen, insbesondere für den Fall, dass die Erzeugung der Ausnehmung zwischen dem Substrat und der Membran im wesentlichen ausschließlich mittels einer thermischen Umlagerung des Bereichs von porösem Substratmaterial vorgesehen ist. In diesem zuletzt genannten Fall umfasst der zweite Verfahrensschritt im wesentlichen keinen Ätzschritt.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens ist vorgesehen, dass die Membran wenigstens einen ersten dotierten Materialbereich aufweist. Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, dass die Membran in einfacher und prozesssicherer Weise monokristallin realisierbar ist – insbesondere hinsichtlich einer Erzeugung von piezoresistiven Bereichen. Der erste dotierte Materialbereich ist erfindungsgemäß insbesondere als ein strukturiertes Stabilisierungselement vorgesehen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens ist vorgesehen, dass zwischen dem vierten Schritt und dem fünften Schritt eine zweite Materialschicht auf das Substrat aufgebracht wird. Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, dass durch eine Variation der Dicke der ersten Materialschicht und der zweiten Materialschicht die Masse der seismischen Masse unabhängig von der Dicke des Verbindungsstegs verändert wird.
Weiterhin ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass vor oder während des ersten Schritts wenigstens ein zweiter dotierter Materialbereich im Substrat zur zumindest bereichsweise lateralen Begrenzung der Ausnehmung realisiert wird. Hierdurch ist es erfindungsgemäß einfach möglich, die Übergänge zwischen der Ausnehmung einerseits und des Substrats andererseits besser zu definieren.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigen
1 eine schematische Querschnittdarstellung einer ersten Vorläuferstruktur eines erfindungsgemäßen mikromechanischen Sensorbauelements gemäß einer ersten Ausführungsform,
2 eine schematische Querschnittdarstellung einer zweiten Vorläuferstruktur des erfindungsgemäßen mikromechanischen Sensorbauelements gemäß der ersten Ausführungsform,
3 eine schematische Querschnittdarstellung einer dritten Vorläuferstruktur des erfindungsgemäßen mikromechanischen Sensorbauelements gemäß der ersten Ausführungsform,
4 eine schematische Querschnittdarstellung des erfindungsgemäßen mikromechanischen Sensorbauelements gemäß der ersten Ausführungsform,
5 eine schematische Darstellung in Draufsicht des erfindungsgemäßen mikromechanischen Sensorbauelements gemäß der ersten Ausführungsform,
6 eine schematische Querschnittdarstellung einer ersten Vorläuferstruktur des erfindungsgemäßen mikromechanischen Sensorbauelements gemäß einer zweiten Ausführungsform,
7 eine schematische Querschnittdarstellung einer zweiten Vorläuferstruktur des erfindungsgemäßen mikromechanischen Sensorbauelements gemäß der zweiten Ausführungsform,
8 und 9 schematische Querschnittdarstellungen des erfindungsgemäßen mikromechanischen Sensorbauelements gemäß zweier Varianten der zweiten Ausführungsform und
10, 11 und 12 schematische Querschnittdarstellungen einer ersten, zweiten bzw. dritten Vorläuferstruktur des erfindungsgemäßen mikromechanischen Sensorbauelements gemäß einer dritten Ausführungsform.
Ausführungsformen der Erfindung
In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal erwähnt bzw. benannt.
In den 1, 2 und 3 sind jeweils schematische Querschnittdarstellungen einer ersten, zweiten bzw. dritten Vorläuferstruktur eines erfindungsgemäßen mikromechanischen Sensorbauelements gemäß einer ersten Ausführungsform gezeigt. Grundlage zur Herstellung des erfindungsgemäßen Sensorbauelements ist ein Substratmaterial, beispielsweise ein Halbleitersubstrat und besonders bevorzugt ein Siliziumwafer, welches in einem Bereich, der in 1 mit dem Bezugszeichen 31 bezeichnet ist, porosifiziert werden kann, etwa gemäß dem in der Druckschrift DE 100 32 579 A1 beschriebenen Prozess. Der sich auf den Prozess des Porosifizierens beziehende Inhalt dieser Druckschrift wird hiermit durch Bezugnahme in die vorliegende Erfindung aufgenommen. Für den Fall eines Siliziumwafers ist eine Porosifizierung mittels Ätzen beispielweise mittels eines p-dotierten Substratmaterials möglich. Zur Realisierung einer Membran 65 oberhalb des porösen Substratmaterialbereichs 31 wird (zeitlich vor der Durchführung der Porosifizierung) an definierten Stellen ein erster dotierter Materialbereich 22 realisiert, der beim Prozess des Porosifizierens des Substratmaterials nicht oder nur unwesentlichen angegriffen wird. Beispielsweise können solche Stellen des ersten dotierten Materialbereichs 22 mittels einer n-Dotierung des Substrats 20 beispielsweise in Form einer (insbesondere vergleichsweise engmaschigen) Gitterstruktur realisiert werden (1). Der erste Materialbereich 22 ist insbesondere monokristallin ausgeführt bzw. die Kristallstruktur des Substrats 20 bleibt im ersten Materialbereich 22 erhalten. In einem auf die Erzeugung der Membran 65 und des porösen Sustratmaterialbereichs 31 folgenden Verfahrensschritt wird im Bereich 31 von porösem Substratmaterial eine Ausnehmung 30 hergestellt. Dies kann entweder durch thermische Umlagerung des porösen Substratmaterials erfolgen oder aber auch durch eine Ätzung. Für den Fall eines Ätzschrittes kommt beispielsweise nasschemisches Ätzen oder auch ein Gasphasenätzen in Frage. Hierdurch wird eine freitragende, insbesondere n-dotierte, Struktur in Form des ersten Materialbereichs 22 bzw. in Form einer Membran 65 oberhalb der Ausnehmung 30 ausgebildet (2). Mittels eines Abscheideverfahrens, insbesondere eines Epitaxieverfahrens, wird auf dem ersten Materialbereich 22 bzw. auf der Membran 65 eine erste Materialschicht 61 abgeschieden, wobei es sich bei der ersten Materialschicht 61 insbesondere um eine monokristalline Siliziumschicht handelt. Hierbei werden die im ersten Materialbereich 22 vorhandenen Löcher geschlossen, so dass die erste Materialschicht 61 zusammen mit dem ersten Materialbereich 22 freitragend über der Ausnehmung 30 ausgebildet ist. Für den Fall, dass vor dem Abscheiden der ersten Materialschicht 61 das poröse Substratmaterial durch Ätzen nicht entfernt wurde, erfolgt dessen thermische Umlagerung während oder nach der Abscheidung der ersten Materialschicht 61. Da die erste Materialschicht 61, die insbesondere als epitaktische Siliziumschicht vorgesehen ist, auch auf dem restlichen Teil des Substrats 20 monokristallin aufwächst, können im Weiteren eine integrierte elektrische Schaltung (nicht dargestellt) und/oder piezoresistive Widerstände als piezoresistive Sensorelemente 50 an der Oberfläche erzeugt werden. 3 zeigt schematisch einen Querschnitt durch eine dritte Vorläuferstruktur des Sensorbauelements, bei dem die piezoresistiven Sensorelemente 50 mit Hilfe von elektrisch mittels einer ersten Isolierschicht 51 und einer zweiten Isolierschicht 53 vom restlichen Bauelement isolierten Leiterbahnen 52, beispielsweise aus Aluminium, an Kontaktierungsflächen (beispielsweise Bondpads) 54, beispielsweise aus Aluminium, angeschlossen sind (3). Denkbar ist auch der elektrische Anschluss der piezoresistiven Sensorelemente 50 mit Hilfe von dotierten Leiterbahnen im Substrat 20, deren Herstellung nach dem Stand der Technik erfolgen kann.
Gemäß der 4 und 5 (Querschnittdarstellung und Draufsicht) wird mit Hilfe einer weiteren Maskenebene das Sensorbauelement 10 ausgehend von der dritten Vorläuferstruktur (gemäß 3) dadurch realisiert, dass die seismische Masse 40 sowie Verbindungsstege 25 zwischen der seismischen Masse 40 und dem Substrat 20 mittels eines Trenchätzschrittes strukturiert werden. Dies erfolgt durch Trenchen der ersten Materialschicht 61 sowie des ersten Materialbereichs 22 bis in den Bereich der Ausnehmung 30. Je nach Auslegung bzw. geometrischer Anordnung der seismischen Masse 40 und der Verbindungsstege 25 kann auf diese Weise zum Beispiel ein einachsiger, zweiachsiger oder dreiachsiger Beschleunigungssensor bzw. Inertialsensor realisiert werden. Hierfür sind gegebenenfalls eine Mehrzahl von seismischen Massen analog zur seismischen Masse 40 erforderlich. Solche seismische Massen können beispielsweise an unterschiedlichen Längsseiten der Ausnehmung 30 vorgesehen sein und aus diesem Grund unterschiedliche Detektionsachsen aufweisen oder aber es können solche seismische Massen auch in asymmetrischer Weise aufgehängt sein, so dass auch eine Empfindlichkeit gegenüber Drehungen und/oder gegenüber Beschleunigungen in z-Richtung (senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung 21 des Substrats 20) vorliegt. Die Leiterbahnen 52 und Kontaktierungsflächen 54 sind lediglich in 4 dargestellt.
Um die Empfindlichkeit des Sensorbauelements 10 zu erhöhen, kann es wünschenswert sein, dass bei einer möglichst großen Masse kleine Federsteifigkeiten realisiert werden. Das ist zum einen möglich durch schmale Federstrukturen, deren minimale Breite aber durch die piezoresistiven Sensorelemente 50 bestimmt ist, oder aber durch dünnere Strukturen der Verbindungsstege 25. Zur Realisierung der zweiten Möglichkeit ist es gemäß einer in den 6, 7, 8 und 9 schematisch dargestellten zweiten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass zusätzlich zu der (beispielsweise gegenüber der ersten Ausführungsform dünner vorgesehenen) ersten und die Dicke der Verbindungsstege 25 bestimmenden Materialschicht 61 (vgl. die erste Vorläuferstruktur der zweiten Ausführungsform, 6) eine zweite Materialschicht 62 vorgesehen ist, die zusammen mit der ersten Materialschicht 62 die Dicke der seismischen Masse 40 bestimmt (vgl. die zweite Vorläuferstruktur der zweiten Ausführungsform, 7). Wie bei der ersten Ausführungsform, kann es bei der zweiten Ausführungsform vorgesehen sein, dass eine integrierte Schaltung (nicht dargestellt) und/oder piezoresistive Sensorelemente 50 im Anschluss an die Abscheidung der ersten Materialschicht 61 realisiert werden. Die elektrische Anbindung der Sensorelemente 50 kann beispielsweise mittels Leiterbahnen 52 in Form von dotierten Polysiliziumleiterbahnen erfolgen, deren elektrische Isolation durch Abscheiden und Strukturieren einer ersten und/oder zweiten Isolierschicht 51, 53, bei spielsweise aus Siliziumoxid (SiO₂) realisiert ist oder durch dotierte Leiterbahnen in der ersten Materialschicht 61, die nach Standard Halbleiterverfahren hergestellt wurden. Die zweite Materialschicht 62 kann – insbesondere je nach Unterlage – lokal monokristallin oder polykristallin aufwachsen und wird anschließend analog zur ersten Ausführungsform mittels eines Trenchätzschrittes strukturiert. Die erste und/oder die zweite Isolationsschicht 51, 53 kann in vorteilhafter Weise auch als lokaler Ätzstopp bei der Durchführung des Trenchätzschrittes vorgesehen sein und auf diese Weise die Maske für die Ätzung der Verbindungsstege 25 in z- und/oder xy-Richtung sein bzw. die Funktion einer Ätzstoppschicht erfüllen. Daher ist es bei der zweiten Ausführungsform möglich, sowohl die Höhe als auch die Breite der Verbindungsstege 25 weitgehend unabhängig von der Strukturierung der seismischen Masse 40 zu realisieren. Die Kontaktierungsflächen 54 und Leiterbahnen 52 können gemäß der zweiten Ausführungsform entweder durch zumindest eines Teils der zweiten Materialschicht 62 führend vorgesehen sein (vgl. die erste Variante gemäß 8) oder aber es kann die zweite Materialschicht 62 lediglich im Bereich der seismischen Masse 40 stehengelassen werden (vgl. die zweite Variante gemäß 9). Zur Vermeidung von thermischen Belastungen einer monolithisch integrierten Schaltung (nicht dargestellt) durch die Abscheidung der zweiten Materialschicht 62, kann die Realisierung der integrierten Schaltung (nicht dargestellt) auch im Anschluss an die Abscheidung der zweiten Materialschicht 62 vorgesehen sein.
Bei einer dritten Ausführungsform, die mit der ersten Ausführungsform und/oder mit der zweiten Ausführungsform kombiniert werden kann und in den 10, 11 und 12 als Vorläuferstrukturen des Sensorbauelements 10 schematisch dargestellt ist, wird der Bereich 31 von porösem Substratmaterial und damit die Ausdehnung der Ausnehmung 30 durch einen zweiten Materialbereich 23 im Substrat 20 lateral begrenzt. Hierzu ist der zweite Materialbereich 23 beispielsweise in Form von vertikalen und insbesondere n-dotierten Wänden vorgesehen. Dies kann beispielsweise erreicht werden durch das Einbringen von schmalen Vertiefungen 23' in das Substratmaterial (vgl. 10) und n-dotieren der freigelegten Oberflächen bzw. durch Verfüllen der Vertiefungen 23' mit n-dotiertem Material, beispielsweise Silizium, etwa mittels einer insitu Dotierung während eines Epitaxie-Schritts. Mittels bekannter Maskier- und Ätztechniken werden Zugänge zum Substratmaterial zwecks Porosifizie rung geschaffen bzw. nicht zu porosifizierendes Substratmaterial mittels einer zusätzlichen Maskierschicht 24, wie zum Beispiel Siliziumnitrid, geschützt, vgl. 11. Die laterale Begrenzung des porosifizierten Bereichs 31 (12) durch den zweiten Materialbereich 23 hat den Vorteil, dass die Einspannung der Verbindungsstege 25 (bzw. Federelemente 25) genauer definierbar ist, wodurch eine reproduzierbarere Auswertung der Beschleunigungssignale möglich wird.
Gemäß sämtlicher Ausführungsformen ist es möglich, dass elektrisch isolierte Bereiche (nicht dargestellt) des Substrats 20 vorgesehen sind, die mit der seismischen Masse 40 eine Kondensatorstruktur bilden, so dass beim Anlegen einer Spannung eine Auslenkung der seismischen Masse 40 erfolgt und ein Selbsttest des Bauelements 10 möglich ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102005054143 A1 [0002]
- DE 10032579 A1 [0024]

Claims

Mikromechanisches Sensorbauelement (10), insbesondere Beschleunigungssensorbauelement, mit einem eine Haupterstreckungsebene (21) aufweisenden Substrat (20) und einer seismischen Masse (40), wobei die seismische Masse (40) mit dem Substrat (20) über wenigstens einen im wesentlichen parallel zur Haupterstreckungsebene (21) verlaufenden monokristallin ausgebildeten Verbindungssteg (25) verbunden vorgesehen ist, wobei im Bereich des Verbindungsstegs (25) ein piezoresistives Sensorelement (50) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf der dem Substrat (20) zugewandten Seite der seismischen Masse (40) zwischen dem Substrat (20) und der seismischen Masse (40) eine Ausnehmung (30) vorgesehen ist, wobei das Substrat (20) parallel zur Haupterstreckungsebene (21) durchgängig ausgebildet ist.
Mikromechanisches Sensorbauelement (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die seismische Masse (40) im wesentlichen in wenigstens einer auf das Substrat (20) aufgebrachten ersten Materialschicht (61) vorgesehen ist, wobei insbesondere die seismische Masse (40) auf ihrer dem Substrat (20) zugewandten Seite einen ersten dotierten Materialbereich (22) des Substrats (20) aufweist.
Mikromechanisches Sensorbauelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die seismische Masse (40) im wesentlichen in einer auf das Substrat (20) aufgebrachten ersten Materialschicht (61) und einer auf das Substrat (20) aufgebrachten zweiten Materialschicht (62) vorgesehen ist, wobei der monokristallin ausgebildete Verbindungssteg (25) im wesentlichen in der auf das Substrat (20) aufgebrachten ersten Materialschicht (61) vorgesehen ist.
Mikromechanisches Sensorbauelement (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Verbindungsstegs (25) auf der ersten Materialschicht (61) eine Ätzstoppschicht (51, 53) vorgesehen ist.
Mikromechanisches Sensorbauelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest bereichsweise die laterale Begrenzung der Ausnehmung (30) mittels wenigstens eines zweiten dotierten Materialbereichs (23) vorgesehen ist.
Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen Sensorbauelements (10), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt eine Membran (65) oberhalb eines Bereichs (31) von porösem Substratmaterial hergestellt wird, dass in einem zweiten Schritt durch einen Ätzschritt und/oder durch eine thermische Umlagerung des Bereichs (31) von porösem Substratmaterial eine Ausnehmung (30) zwischen einem eine Haupterstreckungsebene (21) aufweisenden Substrat (20) und der Membran (65) hergestellt wird, dass in einem dritten Schritt eine erste Materialschicht (61) auf das Substrat (20) aufgebracht wird, dass in einem vierten Schritt ein piezoresistives Sensorelement (50) in oder auf der ersten Materialschicht (61) realisiert wird und dass in einem fünften Schritt mittels eines Trenchätzschritts die Membran (65) zur Bildung einer seismischen Masse (60) und zur Bildung wenigstens eines mit dem Substrat (20) verbundenen und im wesentlichen parallel zur Haupterstreckungsebene (21) verlaufenden monokristallin ausgebildeten Verbindungsstegs (25) freigelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (65) wenigstens einen ersten dotierten Materialbereich (22) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem vierten Schritt und dem fünften Schritt eine zweite Materialschicht (62) auf das Substrat (20) aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Schritt zumindest teilweise während oder nach dem dritten Schritt erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 6, 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass vor oder während des ersten Schritts wenigstens ein zweiter dotierter Materialbereich (23) im Substrat (20) zur zumindest bereichsweise lateralen Begrenzung der Ausnehmung (30) realisiert wird.