DE102008040758B4

DE102008040758B4 - Micromechanical structures and methods for producing micromechanical structures

Info

Publication number: DE102008040758B4
Application number: DE102008040758.5A
Authority: DE
Inventors: Jochen Reinmuth; Volker Schmitz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-07-28
Filing date: 2008-07-28
Publication date: 2017-05-18
Anticipated expiration: 2028-07-29
Also published as: ITMI20091307A1; DE102008040758A1; IT1395100B1; FR2934257A1

Abstract

Mikromechanische Struktur (1) mit einem Substrat (2), einer mikromechanischen Funktionsschicht (3) und einem Leitelement (4), wobei das Substrat (2) eine Haupterstreckungsebene (100) aufweist, wobei das Leitelement (4) entlang einer Richtung senkrecht zur Haupterstreckungsebene (100) im Wesentlichen zwischen dem Substrat (2) und der mikromechanischen Funktionsschicht (3) angeordnet ist und sich im Wesentlichen parallel zur Haupterstreckungsebene (100) erstreckt, wobei das Leitelement (4) ein am Substrat (2) befestigtes erstes Befestigungselement (41) und ein am Substrat (2) befestigtes zweites Befestigungselement (42) aufweist und wobei das Leitelement (4) ferner ein Brückenelement (43) aufweist, welches sowohl mit dem ersten Befestigungselement (41), als auch mit dem zweiten Befestigungselement (42) verbunden ist, wobei das Brückenelement (43) zwischen dem ersten Befestigungselement (41) und dem zweiten Befestigungselement (42) einen freigestellten Brückenbereich (43') aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in einer ersten Richtung (101) parallel zur Haupterstreckungsebene (100) das erste und/oder das zweite Befestigungselement (41, 42) jeweils breiter als das Brückenelement (43) senkrecht zu einer Haupterstreckungsrichtung (43'') des Brückenelements (43) sind.Micromechanical structure (1) having a substrate (2), a micromechanical functional layer (3) and a guide element (4), wherein the substrate (2) has a main extension plane (100), wherein the guide element (4) along a direction perpendicular to the main plane of extension (100) is arranged essentially between the substrate (2) and the micromechanical functional layer (3) and extends substantially parallel to the main extension plane (100), wherein the guide element (4) has a first fastening element (41) attached to the substrate (2). and a second fastener (42) attached to the substrate (2), and wherein the baffle (4) further comprises a bridge member (43) connected to both the first fastener (41) and the second fastener (42) in that the bridge element (43) has a free bridging region (43 ') between the first fastening element (41) and the second fastening element (42) characterized in that in a first direction (101) parallel to the main extension plane (100) the first and / or the second fastening element (41, 42) respectively wider than the bridge element (43) perpendicular to a main extension direction (43 '') of the bridge element ( 43).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einer mikromechanischen Struktur nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention is based on a micromechanical structure according to the preamble of claim 1.

Solche mikromechanischen Strukturen sind allgemein bekannt. Beispielsweise ist aus der Druckschrift DE 195 37 814 A1 ein ein Sensor, beispielsweise ein Beschleunigungs- und Drehratensensor, mit einem Substrat, einer mikromechanischen Funktionsschicht und einer Leitschicht in Form einer Polysiliziumschicht bekannt, wobei die Leitschicht zwischen der mikromechanischen Funktionsschicht und dem Substrat angeordnet ist und in einzelne voneinander elektrisch isolierte Bereiche unterteilt ist, die als Leiterbahnen oder vertikal liegende Flächenelektroden fungieren. Ferner geht aus der Druckschrift DE 195 37 814 A1 ein ein Verfahren zur Herstellung derartiger Sensoren hervor, wobei auf das Substrat eine erste Isolationsschicht aus thermischen Oxid aufgewachsen und anschließend auf die Isolationsschicht die Leitschicht in Form der Polysiliziumschicht abgeschieden wird, welche nachfolgend vorzugsweise dotiert und/oder strukturiert wird. Auf der Isolationsschicht und der Leitschicht wird nachfolgend eine zweite Isolationsschicht abgeschieden und strukturiert, wobei auf die mikromechanische Funktionsschicht eine strukturierte Metallschicht aufgebracht wird. In nachfolgenden Schritten werden die mikromechanische Funktionsschicht zur Erzeugung beweglicher Elemente und die erste und die zweite Isolationsschicht zur Entfernung der ersten und der zweiten Isolationsschicht aus dem Bereich der beweglichen Elemente geätzt. Nachteilig an diesem Verfahren ist, dass in dem Ätzvorgang die erste und die zweite Isolationsschicht nicht nur im Bereich der beweglichen Elemente, sondern auch unterhalb der Leitschicht, im Bereich von mechanischen Verankerungen und Bondpads geätzt werden. Dadurch ist eine Anlagerung von Schmutzpartikeln, wie sie insbesondere beim Sägen in Form von Sägeschlamm gebildet werden, möglich, wodurch die Gefahr von elektrischen Nebenschlüssen entsteht. Ferner ist zur Vermeidung einer vollständigen Unterätzung der Leitschicht eine vergleichsweise breite Ausbildung der Leitschicht notwendig, wodurch der Platzbedarf zur Kontaktierung der mikromechanischen Funktionsschicht vergleichsweise groß ist. Desweiteren besteht aufgrund der Unterätzung beim Aufschlagen der funktionalen Sensorstruktur auf die Leitschicht die Gefahr, dass durch Abbrechen der unterätzten Leitschicht Partikel erzeugt werden, wodurch die Funktionalität des Sensors beeinträchtigt wird.Such micromechanical structures are well known. For example, from the document DE 195 37 814 A1 a sensor, for example an acceleration and rotation rate sensor, with a substrate, a micromechanical functional layer and a conductive layer in the form of a polysilicon layer, wherein the conductive layer between the micromechanical functional layer and the substrate is arranged and is divided into individual mutually electrically insulated areas, the act as tracks or vertical surface electrodes. Furthermore, from the publication DE 195 37 814 A1 a method for producing such sensors, wherein a first insulating layer of thermal oxide grown on the substrate and then the conductive layer is deposited in the form of the polysilicon layer on the insulating layer, which is subsequently preferably doped and / or structured. Subsequently, a second insulation layer is deposited and patterned on the insulation layer and the conductive layer, wherein a structured metal layer is applied to the micromechanical functional layer. In subsequent steps, the micromechanical functional layer for producing movable elements and the first and the second insulating layer for removing the first and the second insulating layer from the region of the movable elements are etched. A disadvantage of this method is that in the etching process, the first and the second insulating layer are etched not only in the region of the movable elements, but also below the conductive layer, in the region of mechanical anchors and bond pads. As a result, an accumulation of dirt particles, as they are formed in particular during sawing in the form of sawing sludge, possible, whereby the risk of electrical shunts arises. Furthermore, in order to avoid complete undercutting of the conductive layer, a comparatively wide formation of the conductive layer is necessary, whereby the space requirement for contacting the micromechanical functional layer is comparatively great. Furthermore, due to the undercut when the functional sensor structure strikes the conductive layer, there is a risk that particles will be generated by breaking the undercut conductive layer, thereby impairing the functionality of the sensor.

Aus der Druckschrift DE 42 41 045 C1 ist ferner ein Verfahren zum anisotropen Ätzen von Silizium bekannt, wobei Gräben in einer Siliziumschicht mit vergleichsweise hohem Aspektverhältnis hergestellt werden.From the publication DE 42 41 045 C1 Furthermore, a method for anisotropic etching of silicon is known, wherein trenches are produced in a silicon layer with a comparatively high aspect ratio.

Aus der Druckschrift DE 43 17 174 A1 ist ferner ein Verfahren zur Herstellung von Verbundsystemen mit mindestens zwei Schichten bekannt, wobei die Herstellung einer Oxidschicht hervorgeht.From the publication DE 43 17 174 A1 Furthermore, a method for the production of composite systems with at least two layers is known, wherein the production of an oxide layer emerges.

Die Druckschrift US2007/0190680 A1 offenbart eine mikromechanische Struktur mit einem Substrat, einer mikromechanischen Funktionsschicht und einem Leitelement, wobei das Substrat eine Haupterstreckungsebene aufweist, wobei das Leitelement entlang einer Richtung senkrecht zur Haupterstreckungsebene im Wesentlichen zwischen dem Substrat und der mikromechanischen Funktionsschicht angeordnet ist und sich im Wesentlichen parallel zur Haupterstreckungsebene erstreckt, wobei das Leitelement ein am Substrat befestigtes erstes Befestigungselement und ein am Substrat befestigtes zweites Befestigungselement aufweist und wobei das Leitelement ferner ein Brückenelement aufweist, welches sowohl mit dem ersten Befestigungselement, als auch mit dem zweiten Befestigungselement verbunden ist, wobei das Brückenelement zwischen dem ersten Befestigungselement und dem zweiten Befestigungselement einen freigestellten Brückenbereich aufweist. Die Druckschrift US2007/0018761 A1 offenbart eine mikromechanische Struktur, umfassend ein Substrat, eine mikromechanische Funktionsschicht, eine erste Leitschicht und eine zweite Leitschicht, wobei das Substrat einer Haupterstreckungsebene aufweist die erste und die zweite Leitschicht sind in einer Richtung senkrecht zur Haupterstreckungsebene im Wesentlichen zwischen der mikromechanischen Funktionsschicht und dem Substrat angeordnet. Die erste Leitschicht überlappt die zweite Leitschicht senkrecht zur Haupterstreckungsebene zumindest teilweise. Die erste Leitschicht umgibt die zweite Leitschicht senkrecht und parallel zur Haupterstreckungsebene zumindest teilweise.The publication US2007 / 0190680 A1 discloses a micromechanical structure having a substrate, a micromechanical functional layer and a guide element, wherein the substrate has a main extension plane, wherein the guide element is arranged along a direction perpendicular to the main extension plane substantially between the substrate and the micromechanical functional layer and extends substantially parallel to the main extension plane wherein the baffle has a first fastener attached to the substrate and a second fastener attached to the substrate, and wherein the baffle further comprises a bridge member connected to both the first fastener and the second fastener, the bridge member being between the first fastener and the second fastener has an exposed bridge portion. The publication US2007 / 0018761 A1 discloses a micromechanical structure comprising a substrate, a micromechanical functional layer, a first conductive layer and a second conductive layer, wherein the substrate has a main plane of extension. the first and second conductive layers are arranged in a direction perpendicular to the main plane substantially between the micromechanical functional layer and the substrate , The first conductive layer at least partially overlaps the second conductive layer perpendicular to the main extension plane. The first conductive layer at least partially surrounds the second conductive layer perpendicularly and parallel to the main extension plane.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die erfindungsgemäßen mikromechanischen Strukturen und die erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung der mikromechanischen Strukturen gemäß den nebengeordneten Ansprüche haben gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass zwischen dem Substrat und der mikromechanischen Funktionsschicht eine höhere Anzahl von Leiterbahnen und/oder von zur Haupterstreckungsebene parallelen Flächenelektroden auf geringerem Bauraum realisierbar sind, so dass der benötigte Platzbedarf zur Kontaktierung der mikromechanischen Funktionsschicht und/oder zur Realisierung von Flächenelektroden reduziert wird. Besonders vorteilhaft ist somit Waferfläche einsparbar, so dass die Herstellungskosten für die erfindungsgemäßen mikromechanischen Strukturen deutlich geringer sind. Dies wird bei der mikromechanische Struktur gemäß Anspruch 1 dadurch erreicht, dass das erste Leitelement lediglich im Bereich des ersten und des zweiten Befestigungselements derart breit ausgeführt wird, dass keine vollständige Unterätzung des Leitelements im Bereich des ersten und des zweiten Befestigungselements entsteht und somit das Leitelement über das erste und das zweite Befestigungselement mechanisch stabil mit dem Substrat verbunden ist. Das Brückenelement wird über das erste und zweite Befestigungselement am Substrat Brückenelement wird über das erste und zweite Befestigungselement am Substrat fixiert, so dass das Brückenelement zur Minimierung des benötigten Bauraum derart schmal ausgeführt wird, dass das Brückenelement einen freigestellten Brückenbereich aufweist, welcher vollständig unterätzt ist und senkrecht zur Hauterstreckungsebene keine Verbindung zum Substrat aufweist und vom Substrat beabstandet ist. Die Reduzierung des benötigten Platzbedarf zur elektrischen Kontaktierung wird bei der mikromechanischen Struktur gemäß Anspruch 6 hingegen dadurch erreicht, dass eine zweite Leitschicht die erste Leitschicht zumindest teilweise senkrecht zur Haupterstreckungsebene überlappt, so dass beispielsweise zwischen der ersten Leitschicht und dem Substrat eine Mehrzahl von parallel zur Haupterstreckungsebene nebeneinander angeordneten und voneinander elektrisch isolierten zweiten Leitschichten zur Kontaktierung der mikromechanischen Funktionsschicht angeordnet sind, wobei aufgrund der deutlich breiteren ersten Leitschicht keine Unterätzung der zweiten Leitschichten entsteht, so dass trotz der vergleichsweise schmalen Ausführung der zweiten Leitschichten die zweiten Leitschichten mechanisch stabil mit dem Substrat verbunden sind. Der Begriff Isolationsschicht im Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst Opferschichten, Schutzschichten und/oder Isolationsschichten zur elektrischen, mechanischen und/oder thermischen Isolation.The micromechanical structures according to the invention and the inventive methods for producing the micromechanical structures according to the independent claims have the advantage over the prior art that between the substrate and the micromechanical functional layer, a higher number of conductor tracks and / or surface electrodes parallel to the main extension plane in a smaller space can be realized, so that the space required for contacting the micromechanical functional layer and / or for the realization of surface electrodes is reduced. Thus wafer surface is particularly advantageous so that the production costs for the inventive micromechanical structures are significantly lower. This is achieved in the micromechanical structure according to claim 1, characterized in that the first guide element is made so wide only in the region of the first and second fastener that no complete undercutting of the guide element in the region of the first and second fastener is formed and thus the guide element over the first and the second fastening element is mechanically stably connected to the substrate. The bridge element is fixed to the substrate via the first and second fastening elements. The bridge element is fixed to the substrate via the first and second fastening elements, so that the bridge element is narrowed so as to minimize the required installation space such that the bridge element has an exposed bridge region which is completely undercut and perpendicular to the skin extension plane has no connection to the substrate and is spaced from the substrate. The reduction of the required space required for electrical contacting is achieved in the micromechanical structure according to claim 6, however, in that a second conductive layer overlaps the first conductive layer at least partially perpendicular to the main extension plane, so that, for example, between the first conductive layer and the substrate a plurality of parallel to the main extension plane arranged adjacent to each other and electrically insulated from each other second conductive layers for contacting the micromechanical functional layer, wherein due to the significantly wider first conductive layer no undercutting of the second conductive layers is formed, so that despite the relatively narrow design of the second conductive layers, the second conductive layers are mechanically stable connected to the substrate , The term insulation layer in the sense of the present invention comprises sacrificial layers, protective layers and / or insulation layers for electrical, mechanical and / or thermal insulation.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen zu entnehmen.Advantageous embodiments and modifications of the invention are described in the dependent claims, as well as the description with reference to the drawings.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass in einer Richtung senkrecht zur Haupterstreckungsebene zwischen dem ersten Befestigungselement und dem Substrat und/oder zwischen dem zweiten Befestigungselement und dem Substrat zumindest teilweise eine erste Isolationsschicht angeordnet ist, wobei entlang der Richtung senkrecht zur Haupterstreckungsebene zwischen dem Brückenelement und dem Substrat die erste Isolationsschicht weggeätzt ist. Besonders vorteilhaft sind somit das erste und das zweite Befestigungselement mit dem Substrat über die erste Isolationsschicht mechanisch belastbar verbunden und vorzugsweise gleichzeitig elektrisch von dem Substrat isoliert, so dass ein Kurzschluss zwischen dem Leitelement und dem Substrat verhindert wird.According to a preferred embodiment, it is provided that in a direction perpendicular to the main extension plane between the first fastening element and the substrate and / or between the second fastening element and the substrate at least partially a first insulating layer is arranged, wherein along the direction perpendicular to the main extension plane between the bridge element and the substrate is etched away the first insulating layer. Thus, the first and the second fastening element are particularly advantageously connected to the substrate in a mechanically loadable manner via the first insulating layer and are preferably simultaneously electrically insulated from the substrate, so that a short circuit between the conducting element and the substrate is prevented.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass in einer ersten Richtung parallel zur Haupterstreckungsebene das erste und/oder das zweite Befestigungselement jeweils breiter als das Brückenelement, senkrecht einer Haupterstreckungsrichtung des Brückenelements, sind. Besonders vorteilhaft dient die Breite des ersten und des zweiten Befestigungselements parallel zur ersten Richtung zur Erzeugung von nicht unterätzten und vergleichsweise stabilen Verankerungspunkten des Leitelements, während die Breite des Brückenelements parallel zur zweiten Richtung, insbesondere entlang der Haupterstreckungsrichtung, zur Überbrückung einer möglichst großen Fläche dienen, so dass der zu leitende elektrische Strom über eine vergleichsweise große Strecke geleitet wird. Darüberhinaus wird somit parallel zur ersten Richtung eine parallele Anordnung einer Vielzahl von Brückenelementen auf einer vergleichsweise geringen Waferfläche möglich, wobei die jeweils dazugehörigen ersten und zweiten Befestigungselemente der Vielzahl von Brückenelemente parallel zur zweiten Richtung zueinander versetzt angeordnet sind, so dass die benötigte Waferfläche weiter reduziert wird und die Leiterbahndichte weiter erhöht wird.According to the invention, in a first direction parallel to the main extension plane, the first and / or the second fastening element are each wider than the bridge element, perpendicular to a main extension direction of the bridge element. Particularly advantageously, the width of the first and the second fastening element is parallel to the first direction for generating not etched and relatively stable anchoring points of the guide element, while the width of the bridge element parallel to the second direction, in particular along the main extension direction, serve to bridge the largest possible area so that the electric current to be conducted is conducted over a comparatively large distance. In addition, a parallel arrangement of a plurality of bridge elements on a comparatively small wafer surface is thus possible parallel to the first direction, wherein the respectively associated first and second fastening elements of the plurality of bridge elements are arranged offset from each other parallel to the second direction, so that the required wafer area is further reduced and the track density is further increased.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Brückenelement zwischen dem ersten und dem zweiten Befestigungselement insbesondere parallel zur Haupterstreckungsrichtung u-förmig, mäanderförmig und/oder schlangenlinienförmig verlaufend vorgesehen ist. Besonders vorteilhaft ist das Brückenelement zwischen dem ersten und dem zweiten Befestigungselement nicht geradlinig angeordnet, so dass ein ”Durchhängen” des Brückenelements (senkrecht zur Haupterstreckungsebene) im Wesentlichen unterdrückt wird. Dies wird durch die u-förmige, mäanderförmige und/oder schlangenlinienförmige Ausbildung des Brückenelements insbesondere dann verhindert, wenn die Brückenelemente nicht unter Zugspannung, sondern unter Druckspannung stehen, da somit ein Relaxieren der Druckspannung in einer zur Haupterstreckungsebene parallelen Ebene ermöglicht wird.According to a further preferred embodiment, it is provided that the bridge element between the first and the second fastening element is provided in particular U-shaped, meandering and / or serpentine running parallel to the main extension direction. Particularly advantageously, the bridge element between the first and the second fastening element is not arranged in a straight line, so that a "sagging" of the bridge element (perpendicular to the main extension plane) is substantially suppressed. This is prevented by the U-shaped, meandering and / or serpentine formation of the bridge element, in particular, when the bridge elements are not under tension, but under compressive stress, since thus relaxation of the compressive stress is made possible in a plane parallel to the main plane of extension.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Brückenelement senkrecht zur Haupterstreckungsebene eine Mehrzahl von Schichten umfasst, wobei die Mehrzahl von Schichten bevorzugt unterschiedliche Materialien umfassen und wobei die Mehrzahl von Schichten besonders bevorzugt unterschiedliche mechanische Spannungen, insbesondere Zug- und/oder Druckspannungen aufweisen, so dass in vorteilhafter Weise Spannungen in dem Leitelement von der mikromechanischen Funktionsschicht entkoppelbar sind, wobei vorzugsweise Druck- oder Zugspannungen in dem Brückenelement durch eine Kombination von Schichten mit Zugspannungen und Schichten mit Druckspannungen kompensiert werden.According to a further preferred development, it is provided that the bridge element comprises a plurality of layers perpendicular to the main extension plane, the plurality of layers preferably comprising different materials, and wherein the plurality of layers particularly preferably have different mechanical stresses, in particular tensile and / or compressive stresses. so that stresses in the guide element can be decoupled from the micromechanical functional layer in an advantageous manner, wherein preferably compressive or tensile stresses in the bridge element are compensated by a combination of layers with tensile stresses and layers with compressive stresses.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist eine mikromechanische Struktur mit einem Substrat, einer mikromechanischen Funktionsschicht, einer ersten Leitschicht und einer zweiten Leitschicht, wobei das Substrat eine Haupterstreckungsebene aufweist und wobei sowohl die erste Leitschicht, als auch die zweite Leitschicht senkrecht zur Haupterstreckungsebene im Wesentlichen zwischen der mikromechanischen Funktionsschicht und dem Substrat angeordnet sind und wobei ferner die erste Leitschicht die zweite Leitschicht senkrecht zur Haupterstreckungsebene zumindest teilweise überlappt. Wie oben bereits ausführlich diskutiert ist somit eine deutliche Reduzierung der benötigten Waferfläche zur Kontaktierung der mikromechanischen Funktionsschicht möglich. Ferner werden besonders vorteilhaft durch die Überlappung der ersten mit der zweiten Leitschicht Leiterbahnkreuzungen zwischen der mikromechanischen Funktionsschicht und dem Substrat ermöglicht. Weiterhin ist es möglich Flächenelektroden mit reduziertem Platzbedarf zu realisieren.An advantageous development of the present invention is a micromechanical structure having a substrate, a micromechanical functional layer, a first conductive layer and a second conductive layer, wherein the substrate has a main extension plane and wherein both the first conductive layer, and the second conductive layer perpendicular to the main plane of extension substantially between the micromechanical functional layer and the substrate are arranged, and further wherein the first conductive layer at least partially overlaps the second conductive layer perpendicular to the main extension plane. As already discussed in detail above, a significant reduction of the required wafer area for contacting the micromechanical functional layer is thus possible. Furthermore, it is particularly advantageously made possible by the overlapping of the first and the second conductive layer interconnects between the micromechanical functional layer and the substrate. Furthermore, it is possible to realize surface electrodes with reduced space requirements.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die erste Leitschicht zumindest teilweise von der zweiten Leitschicht elektrisch isoliert und/oder dass die erste Leitschicht zumindest teilweise mit der zweiten Leitschicht elektrisch leitfähig verbunden ist und/oder dass die erste und/oder die zweite Leitschicht jeweils mit dem Substrat und/oder der mikromechanischen Funktionsschicht elektrisch leitfähig verbunden sind. Besonders vorteilhaft sind somit beliebige Leiterbahnführungen und Leiterbahnkreuzungen, sowie die elektrische Kontaktierung der ersten oder zweiten Leitschicht mittels der mikromechanischen Funktionsschicht und/oder die elektrische Kontaktierung des Substrats mittels der ersten und/oder zweiten Leitschicht realisierbar.According to a preferred embodiment, it is provided that the first conductive layer is at least partially electrically insulated from the second conductive layer and / or that the first conductive layer is at least partially electrically conductively connected to the second conductive layer and / or that the first and / or the second conductive layer respectively the substrate and / or the micromechanical functional layer are electrically conductively connected. Thus, any conductor track guides and printed conductor intersections, as well as the electrical contacting of the first or second conductive layer by means of the micromechanical functional layer and / or the electrical contacting of the substrate by means of the first and / or second conductive layer can be realized in a particularly advantageous manner.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass zwischen der ersten Leitschicht und dem Substrat die zweite Leitschicht angeordnet ist und/oder dass die erste und/oder die zweite Leitschicht eine Mehrzahl voneinander elektrisch isolierter erster Leiterbahnen und/oder Flächenelektroden im Wesentlichen parallel zur Haupterstreckungsebene umfasst, so dass besonders vorteilhaft in der zweiten Leitschicht eine Vielzahl von Leiterbahnen mit einer vergleichsweise hohen Leiterbahndichte realisierbar sind.According to a further preferred development, it is provided that the second conductive layer is arranged between the first conductive layer and the substrate and / or that the first and / or the second conductive layer comprises a plurality of electrically insulated first printed conductors and / or planar electrodes substantially parallel to the main extension plane , so that a plurality of interconnects with a comparatively high interconnect density can be realized particularly advantageously in the second conductive layer.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die erste Leitschicht die zweite Leitschicht senkrecht und/oder parallel zur Haupterstreckungsebene zumindest teilweise umgibt, so dass besonders vorteilhaft eine elektromagnetische Abschirmung der zweiten Leitschicht durch die erste Leitschicht vorzugsweise zusammen mit dem Substrat ermöglicht wird.In accordance with a further preferred development, it is provided that the first conductive layer at least partially surrounds the second conductive layer perpendicularly and / or parallel to the main extension plane, so that an electromagnetic shielding of the second conductive layer by the first conductive layer is made possible in a particularly advantageous manner together with the substrate.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass lediglich die erste Leitschicht unterätzte Bereiche aufweist, so dass eine vergleichsweise schmale Ausbildung der zweiten Leitschicht ermöglicht wird, ohne das unterätzte und dadurch mechanisch instabile Bereiche in der zweiten Leitschicht erzeugt werden.According to a further preferred development, it is provided that only the first conductive layer has undercut regions, so that a comparatively narrow formation of the second conductive layer is made possible without the undercut and thus mechanically unstable regions being produced in the second conductive layer.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen Bauelements, wobei in einem ersten Herstellungsschritt das Substrat bereitgestellt wird, wobei in einem zweiten Herstellungsschritt eine Isolationsschicht auf dem Substrat angeordnet wird, wobei in einem dritten Herstellungsschritt eine Leitschicht zur Bildung des Leitelements auf dem Substrat angeordnet wird, wobei in einem vierten Herstellungsschritt die Isolationsschicht derart geätzt wird, dass in der Leitschicht ein freigestellter Brückenbereich zur Bildung des Brückenelement erzeugt wird und wobei in einem fünften Herstellungsschritt vorzugsweise eine mikromechanische Funktionsschicht abgeschieden und insbesondere strukturiert wird, so dass besonders vorteilhaft während des vierten Herstellungsschrittes die Brückenelemente unterätzt werden, während die Befestigungselement nicht oder nur teilweise unterätzt werden und zur Befestigung der Brückenelemente dienen.Another object of the present invention is a method for producing a micromechanical device, wherein in a first manufacturing step, the substrate is provided, wherein in a second manufacturing step, an insulating layer is disposed on the substrate, wherein in a third manufacturing step, a conductive layer for forming the guide element on is arranged in a fourth production step, the insulating layer is etched such that in the conductive layer, an exposed bridge region for forming the bridge element is produced and wherein in a fifth manufacturing step preferably a micromechanical functional layer is deposited and in particular structured, so particularly advantageous during the fourth manufacturing step, the bridge elements are undercut, while the fasteners are not or only partially undercut and used to attach the bridge elements.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer mikromechanischen Struktur, wobei in einem ersten Herstellungsschritt das Substrat bereitgestellt wird, wobei in einem zweiten Herstellungsschritt auf dem Substrat eine erste Isolationsschicht angeordnet wird, wobei in einem sechsten Herstellungsschritt auf der ersten Isolationsschicht die zweite Leitschicht angeordnet wird, wobei in einem siebten Herstellungsschritt auf der zweiten Leitschicht eine zweite Isolationsschicht angeordnet wird und wobei in einem achten Herstellungsschritt auf der zweiten Isolationsschicht die erste Leitschicht angeordnet wird, so dass besonders bevorzugt zwischen der ersten Leitschicht und dem Substrat die zweite Leitschicht insbesondere mit einer vergleichsweise hohen Leiterbahndichte angeordnet ist.Another object of the present invention is a method for producing a micromechanical structure, wherein in a first manufacturing step, the substrate is provided, wherein in a second manufacturing step on the substrate, a first insulating layer is disposed, wherein in a sixth manufacturing step on the first insulating layer, the second In a seventh manufacturing step, a second insulating layer is arranged on the second conductive layer, and wherein the first conductive layer is arranged on the second insulating layer in an eighth production step, so that particularly preferably between the first conductive layer and the substrate, the second conductive layer a comparatively high conductor density is arranged.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass im sechsten Herstellungsschritt die zweite Leitschicht und/oder im achten Herstellungsschritt die erste Leitschicht strukturiert wird und/oder dass in einem neunten Herstellungsschritt die erste und/oder die zweite Isolationsschicht geätzt wird und/oder dass in einem fünften Herstellungsschritt die mikromechanische Funktionsschicht abgeschieden und insbesondere strukturiert wird. Besonders vorteilhaft wird die zweite Leitschicht im neunten Herstellungsschritt vorzugsweise nicht unterätzt, so dass im sechsten Herstellungsschritt vergleichsweise schmale Leiterbahnen in der zweiten Leitschicht ausbildbar sind, so dass eine vergleichsweise hohe Leiterbahndichte in der zweiten Leitschicht realisierbar ist.According to a preferred embodiment, it is provided that in the sixth production step the second conductive layer and / or in the eighth manufacturing step, the first conductive layer is patterned and / or that in a ninth manufacturing step, the first and / or the second insulating layer is etched and / or that in a fifth Manufacturing step, the micromechanical functional layer separated and in particular structured. In a particularly advantageous manner, the second conductive layer is preferably not undercut in the ninth production step, so that in the sixth production step comparatively narrow strip conductors can be formed in the second conductive layer, so that a comparatively high strip conductor density can be realized in the second conductive layer.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Es zeigenShow it

1 eine schematische Seitenansicht einer ersten Vorläuferstruktur zur Herstellung einer Sensoranordnung gemäß dem Stand der Technik, 1 1 is a schematic side view of a first precursor structure for producing a sensor arrangement according to the prior art,

2 eine schematische Seitenansicht einer Sensoranordnung gemäß dem Stand der Technik, 2 a schematic side view of a sensor arrangement according to the prior art,

3 eine schematische Seitenansicht einer Sensoranordnung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, 3 1 is a schematic side view of a sensor arrangement according to a first embodiment of the present invention,

4a und 4b eine schematische Aufsicht und einer schematische Seitenansicht einer Sensoranordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, 4a and 4b FIG. 2 shows a schematic plan view and a schematic side view of a sensor arrangement according to a second embodiment of the present invention, FIG.

5 eine schematische Aufsicht einer Sensoranordnung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, 5 a schematic plan view of a sensor arrangement according to a third embodiment of the present invention,

6 eine schematische Aufsicht einer Sensoranordnung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, 6 a schematic plan view of a sensor arrangement according to a fourth embodiment of the present invention,

7 eine schematische Seitenansicht einer Sensoranordnung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, 7 1 is a schematic side view of a sensor arrangement according to a fifth embodiment of the present invention,

8 eine schematische Seitenansicht einer Sensoranordnung gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, 8th 1 is a schematic side view of a sensor arrangement according to a sixth embodiment of the present invention,

9 eine schematische Seitenansicht einer Sensoranordnung gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, 9 1 is a schematic side view of a sensor arrangement according to a seventh embodiment of the present invention,

10a und 10b schematische Seitenansichten von Sensoranordnungen gemäß einer achten und einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, 10a and 10b schematic side views of sensor arrangements according to an eighth and a ninth embodiment of the present invention,

11 eine schematische Seitenansicht einer Sensoranordnung gemäß einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und 11 a schematic side view of a sensor arrangement according to a tenth embodiment of the present invention and

12a und 12b schematische Seitenansichten von Sensoranordnungen gemäß einer elften und einer zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 12a and 12b schematic side views of sensor assemblies according to an eleventh and a twelfth embodiment of the present invention.

Ausführungsformen der vorliegenden ErfindungEmbodiments of the present invention

In den Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.In the figures, the same parts are always provided with the same reference numerals and are therefore usually named or mentioned only once in each case.

In 1 ist eine schematische Seitenansicht einer ersten Vorläuferstruktur zur Herstellung einer Sensoranordnung 2 gemäß dem Stand der Technik dargestellt, wobei zunächst auf einem Siliziumsubstrat 1 eine erste Isolationsschicht 7 aus thermischen Oxid 2 aufgewachsen wird. Auf die erste Isolationsschicht 7 wird eine vergleichsweise dünne Leitschicht 4 beispielsweise in Form einer hochdotierten Polysiliziumschicht abgeschieden. Diese wird nachfolgend aus der Gasphase (POCl3) dotiert und über einen fotographischen Prozess strukturiert. Die vergrabene Polysiliziumschicht ist somit in einzelne gegeneinander isolierte Leiterbereiche 104, 105 unterteilt, die als Leiterbahnen oder parallel zu einer Haupterstreckungsebene 100 des Substrats 1 vertikal liegenden Flächenelektroden fungieren. In einem nachfolgenden Schritt wird eine zweite Isolationsschicht 8 abgeschieden, welche ein aus der Gasphase erzeugtes Oxid umfasst. In einem fotolithographischen Prozess erfolgt eine Strukturierung der zweiten Isolationsschicht B. Dadurch werden Kontaktlöcher 50 in die zweite Isolationsschicht 8 eingebracht, welche durch die Leitschicht 3 kontaktiert werden. In einem weiteren Prozessschritt erfolgen dann die Abscheidung, Planarisierung und Dotierung einer mikromechanischen Funktionsschicht 3 beispielsweise in Form einer vergleichsweise dicken polykristallinen Siliziumschicht. Die Abscheidung erfolgt vorzugsweise in einem Epitaxiereaktor. Auf die mikromechanische Funktionsschicht 9 wird eine strukturierte Metallschicht 10 aufgebracht und in einem weiteren Prozessschritt die mikromechanische Funktionsschicht 3 strukturiert, wobei auf der Oberseite der mikromechanischen Funktionsschicht 3 eine Fotomaske, welche zudem auch einen Schutz der Metallschicht 10 in einem nachfolgenden Ätzvorgang umfasst, aufgebracht wird und anschließend an definierten Stellen geöffnet wird. Durch die Öffnungen an den definierten Stellen der Fotomaske erfolgt in einem weiteren Prozessschritt eine Plasmaätzung der mikromechanischen Funktionsschicht 3, wobei in der mikromechanischen Funktionsschicht 3 Gräben 11 mit einem vergleichsweise hohem Aspektverhältnis und erzeugt werden. Die Gräben 11 erstrecken sich von der Oberseite der mikromechanischen Funktionsschicht 3 senkrecht zur Haupterstreckungsebene 100 bis zur zweiten Isolationsschicht 8, wodurch die mikromechanische Funktionsschicht 3 in einzelne, zumindest teilweise elektrisch voneinander isolierte Bereiche 12, 13 unterteilt wird.In 1 is a schematic side view of a first precursor structure for producing a sensor array 2 according to the prior art, wherein first on a silicon substrate 1 a first insulation layer 7 from thermal oxide 2 is grown up. On the first insulation layer 7 becomes a comparatively thin conductive layer 4 for example, deposited in the form of a highly doped polysilicon layer. This is subsequently doped from the gas phase (POCl3) and structured via a photographic process. The buried polysilicon layer is thus in individual mutually insulated conductor regions 104 . 105 subdivided as strip conductors or parallel to a main extension plane 100 of the substrate 1 act vertically lying surface electrodes. In a subsequent step, a second insulation layer is formed 8th deposited, which comprises an oxide produced from the gas phase. In a photolithographic process, the second insulating layer B is patterned. As a result, contact holes are formed 50 in the second insulation layer 8th introduced, which through the conductive layer 3 be contacted. In a further process step, the deposition, planarization and doping of a micromechanical functional layer then take place 3 for example in the form of a comparatively thick polycrystalline silicon layer. The deposition is preferably carried out in an epitaxy reactor. On the micromechanical functional layer 9 becomes a structured metal layer 10 applied and in a further process step, the micromechanical functional layer 3 structured, being on top of the micromechanical functional layer 3 a photomask, which also also a protection of the metal layer 10 in a subsequent etching process, is applied and then opened at defined locations. A plasma etching of the micromechanical functional layer takes place in a further process step through the openings at the defined locations of the photomask 3 , wherein in the micromechanical functional layer 3 trenches 11 with a comparatively high aspect ratio and produced. The trenches 11 extend from the top of the micromechanical functional layer 3 perpendicular to the main extension plane 100 to the second insulation layer 8th , whereby the micromechanical functional layer 3 in individual, at least partially electrically isolated areas 12 . 13 is divided.

In 2 ist eine schematische zweite Seitenansicht einer Sensoranordnung 1 gemäß dem Stand der Technik dargestellt, wobei die Sensoranordnung 1 gemäß dem Stand der Technik identisch der ersten Vorläuferstruktur dargestellt in 1 ist, wobei in einem anschließenden Prozessschritt durch die Gräben 11 hindurch die teilweise Entfernung der ersten und der zweiten Isolationsschicht 7, 8 durchgeführt wird, wodurch bewegliche Elemente 51 in der mikromechanischen Funktionsschicht 3 erzeugt werden. Das Entfernen der ersten und der zweiten Isolationsschicht 7, 8 erfolgt vorzugsweise mittels eines Dampfätzverfahrens mit flusssäurehaltigen Medien.In 2 is a schematic second side view of a sensor arrangement 1 according to the prior art, wherein the sensor arrangement 1 according to the prior art, identical to the first precursor structure shown in FIG 1 is, taking in a subsequent process step through the trenches 11 through the partial removal of the first and second insulating layers 7 . 8th is performed, creating moving elements 51 in the micromechanical functional layer 3 be generated. The removal of the first and the second insulation layer 7 . 8th is preferably carried out by means of a vapor etching with hydrofluoric acid media.

In 3 eine schematische Seitenansicht einer Sensoranordnung 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei die Sensoranordnung 1 der in 2 dargestellten Sensoranordnung 1 gemäß dem Stand der Technik entspricht, wobei im Unterschied zu 2 nach einem Bereitstellen des Substrats 2 in einem ersten Herstellungsschritt und der Anordnung der ersten Isolationsschicht 7 auf dem Substrat 2 in einem zweiten Herstellungsschritt auf der ersten Isolationsschicht 7 die Leitschicht 4 in Form eines Leitelements 4 in einem dritten Herstellungsschritt aufgebracht und vorzugsweise derart strukturiert wird, dass in einem späteren vierten Herstellungsschritt zum Ätzen wenigstens der ersten Isolationsschicht 7 erste und zweite Befestigungselemente 41, 42 und Brückenelemente 43 in dem Leitelement 4 ausgebildet werden. Die ersten und zweiten Befestigungselemente 41, 42 dienen zur Befestigung der Brückenelemente 43 am Substrat 2 und sind zur Vermeidung einer vollständigen Unterätzung im dritten Herstellungsschritt vergleichsweise breit und insbesondere rund parallel zur Haupterstreckungsebene 100 ausgeführt, während die Brückenelemente 43 im vierten Herstellungsschritt durch eine vollständige Unterätzung freigestellte Brückenbereiche 43' aufweisen. Die Brückenbereiche 43' sind somit vergleichsweise schmal ausführbar, da keine unmittelbare Anbindung der Brückenbereiche 43 an das Substrat 2 notwendig sind und die Brückenbereiche 43 somit lediglich zur Leitung eines elektrischen Stroms fungieren. In weiteren oben bereits erwähnten Prozessschritten, welche insbesondere vor dem vierten Herstellungsschritt durchgeführt werden, wird in einem siebten Herstellungsschritt auf dem ersten Leitelement 4 die zweite Isolationsschicht 8 abgeschieden, in einem fünften Herstellungsschritt auf der zweiten Isolationsschicht 8 die mikromechanische Funktionsschicht 3 abgeschieden und strukturiert und in einem weiteren Herstellungsschritt eine Metallschicht 10 auf der mikromechanische Funktionsschicht 3 angeordnet. Im vierten Herstellungsschritt wird insbesondere vor dem Ätzen der ersten Isolationsschicht 7 die mikromechanische Funktionsschicht 3 zur Erzeugung der Gräben 11 geätzt und anschließend die zweite Isolationsschicht 8 zur Erzeugung der beweglichen Elemente 51 in der mikromechanischen Funktionsschicht 3 geätzt.In 3 a schematic side view of a sensor arrangement 1 according to a first embodiment of the present invention, wherein the sensor arrangement 1 the in 2 illustrated sensor arrangement 1 according to the prior art, in contrast to 2 after providing the substrate 2 in a first manufacturing step and the arrangement of the first insulating layer 7 on the substrate 2 in a second manufacturing step on the first insulating layer 7 the conductive layer 4 in the form of a guiding element 4 is applied in a third production step and is preferably structured such that in a later fourth production step for etching at least the first insulating layer 7 first and second fastening elements 41 . 42 and bridge elements 43 in the guide element 4 be formed. The first and second fastening elements 41 . 42 serve for fastening the bridge elements 43 on the substrate 2 and are to avoid a complete undercut in the third manufacturing step is comparatively wide and in particular approximately parallel to the main extension plane 100 executed while the bridge elements 43 in the fourth manufacturing step by a complete undercut free bridged areas 43 ' exhibit. The bridge areas 43 ' are thus relatively narrow executable because no immediate connection of the bridge areas 43 to the substrate 2 necessary and the bridge areas 43 thus only function to conduct an electrical current. In further process steps already mentioned above, which are carried out in particular before the fourth production step, in a seventh production step on the first guide element 4 the second insulation layer 8th deposited, in a fifth manufacturing step on the second insulating layer 8th the micromechanical functional layer 3 deposited and structured and in a further manufacturing step, a metal layer 10 on the micromechanical functional layer 3 arranged. In the fourth production step, in particular before the etching of the first insulating layer 7 the micromechanical functional layer 3 to create the trenches 11 etched and then the second insulation layer 8th for generating the movable elements 51 in the micromechanical functional layer 3 etched.

In den 4a und 4b sind eine schematische Aufsicht und einer schematische Seitenansicht einer Sensoranordnung 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei die zweite Ausführungsform im Wesentlichen identisch der ersten Ausführungsform dargestellt in 3 ist, wobei anhand der 4a die parallel zur Haupterstreckungsebene 100 kreisrunde Ausbildung der ersten und der zweiten Befestigungselemente 41, 42 zu sehen ist, während die Brückenelemente 43 vergleichsweise schmal und gegenüber den ersten und den zweiten Befestigungselementen 41, 42 langgestreckt ausgebildet sind, so dass die Brückenelemente 43 durch vollständige Unterätzung im vierten Herstellungsschritt im Gegensatz zu den ersten und zweiten Befestigungselementen 41, 42 einen freigestellten Brückenbereich 43' aufweisen. Aus der 4a geht ferner hervor, dass in einer ersten Richtung 101 parallel zur Haupterstreckungsebene 100 das erste und das zweite Befestigungselement 41, 42 jeweils breiter als das Brückenelement 43 senkrecht zu seiner Haupterstreckungsrichtung 43'' des Brückenelement 43, d. h. insbesondere senkrecht zur Längsrichtung des Brückenelements 43, sind und dass in einer zur ersten Richtung 101 senkrechten zweiten Richtung 102 parallel zur Haupterstreckungsebene 100 das Brückenelement 43 insbesondere entlang der Haupterstreckungsrichtung 43'' erheblich breiter jeweils als das erste und das zweite Befestigungselement 41, 42 ist. In 4b ist die Seitenansicht der Sensoranordnung 1 gemäß der zweiten Ausführungsform dargestellt, wobei die ersten und zweiten Befestigungselemente 41, 42 über die erste Isolationsschicht 7 mit dem Substrat 2 mechanisch verbunden sind, während die Brückenelemente 43 senkrecht zur Haupterstreckungsebene 100 von dem Substrat 2 beabstandet und somit auch freigestellt sind.In the 4a and 4b are a schematic plan view and a schematic side view of a sensor arrangement 1 according to a second embodiment of the present invention, wherein the second embodiment substantially identical to the first embodiment shown in FIG 3 is based on the 4a parallel to the main extension plane 100 circular formation of the first and second fasteners 41 . 42 can be seen while the bridge elements 43 comparatively narrow and opposite the first and the second fastening elements 41 . 42 are elongated, so that the bridge elements 43 by complete undercut in the fourth manufacturing step as opposed to the first and second fasteners 41 . 42 an optional bridge area 43 ' exhibit. From the 4a also shows that in a first direction 101 parallel to the main extension plane 100 the first and the second fastening element 41 . 42 each wider than the bridge element 43 perpendicular to its main extension direction 43 '' of the bridge element 43 , ie in particular perpendicular to the longitudinal direction of the bridge element 43 , are and that in one to the first direction 101 vertical second direction 102 parallel to the main extension plane 100 the bridge element 43 in particular along the main extension direction 43 '' considerably wider in each case than the first and the second fastening element 41 . 42 is. In 4b is the side view of the sensor assembly 1 according to the second embodiment, wherein the first and second fastening elements 41 . 42 over the first insulation layer 7 with the substrate 2 are mechanically connected while the bridge elements 43 perpendicular to the main extension plane 100 from the substrate 2 spaced and thus are also free.

In 5 eine schematische Aufsicht einer Sensoranordnung 1 gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, dargestellt, wobei die dritte Ausführungsform eine Vielzahl von Sensoranordnungen 1 gemäß der zweiten Ausführungsform illustriert in 4 umfasst, so dass eine Vielzahl voneinander elektrisch isolierter Leiterbahnen 80 , 80', 80'' nebeneinander angeordnet sind, welche jeweils eine Mehrzahl von ersten und zweiten Befestigungselementen 41, 42 und von Brückenelementen 43 aufweisen und derart versetzt zueinander angeordnet sind, dass die benachbarten Brückenelement 43 der Mehrzahl von Leiterbahnen 80. 80', 80'' jeweils vergleichsweise nah zueinander angeordnet sind und somit eine vergleichsweise hohe Leiterbahnendichte auf dem Substrat 2 erzeugt wird.In 5 a schematic plan view of a sensor arrangement 1 according to a third embodiment of the present invention, wherein the third embodiment includes a plurality of sensor arrays 1 according to the second embodiment illustrated in FIG 4 includes, so that a plurality of electrically insulated conductor tracks 80 . 80 ' . 80 '' are arranged side by side, which each have a plurality of first and second fastening elements 41 . 42 and bridge elements 43 have and offset from one another are arranged that the adjacent bridge element 43 the plurality of tracks 80 , 80 ' . 80 '' are each arranged comparatively close to each other and thus a comparatively high conductor density on the substrate 2 is produced.

In 6 eine schematische Aufsicht einer Sensoranordnung 1 gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei die vierte Ausführungsform im Wesentlichen identisch der dritten Ausführungsform dargestellt in 5 ist, wobei die Vielzahl von Leiterbahnen 80, 80', 80'' jedoch ineinander verschachtelt angeordnet sind und die Brückenelemente 43 jeweils zwischen den ersten und zweiten Befestigungselementen 41, 42 der Vielzahl von Leiterbahnen 80, 80', 80'' u-förmig bzw. mäanderförmig ausgebildet sind, so dass beispielsweise Druckspannungen in den Brückenelementen 43 nicht zu einem Durchhängen der Brückenelemente 43 in Richtung des Substrats 2 führen.In 6 a schematic plan view of a sensor arrangement 1 according to a fourth embodiment of the present invention, wherein the fourth embodiment substantially identical to the third embodiment shown in FIG 5 is, the plurality of tracks 80 . 80 ' . 80 '' however, are nested within each other and the bridge elements 43 each between the first and second fasteners 41 . 42 the variety of tracks 80 . 80 ' . 80 '' U-shaped or meander-shaped, so that, for example, compressive stresses in the bridge elements 43 not to sag the bridge elements 43 in the direction of the substrate 2 to lead.

In 7 ist eine schematische Seitenansicht einer Sensoranordnung 1 gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei die fünfte Ausführungsform identische der zweiten Ausführungsform dargestellt in 3 ist, wobei das Brückenelemente 43 senkrecht zur Haupterstreckungsebene 100 eine Mehrzahl von Schichten 44 umfasst, wobei die verschiedenen Schichten 44' der Mehrzahl von Schichten 44 unterschiedliche Materialien mit unterschiedlichen internen mechanischen Spannungen aufweisen. Insbesondere sind in der Mehrzahl von Schichten 44 abwechselnd Schichten 44' mit Druckspannung und Schichten 44' mit Zugspannung übereinander geschichtet, um die Spannung zu kompensieren und vorzugsweise nicht auf das erste und das zweite Befestigungselement 41, 42 zu übertragen.In 7 is a schematic side view of a sensor arrangement 1 according to a fifth embodiment of the present invention, wherein the fifth embodiment is identical to the second embodiment shown in FIG 3 is, where the bridge elements 43 perpendicular to the main extension plane 100 a plurality of layers 44 includes, the different layers 44 ' the majority of layers 44 have different materials with different internal mechanical stresses. In particular, in the plurality of layers 44 alternating layers 44 ' with compressive stress and layers 44 ' layered with tension on one another to compensate for the tension and preferably not on the first and second fasteners 41 . 42 transferred to.

In 8 ist eine schematische Seitenansicht einer Sensoranordnung 1 gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei die Sensoranordnung 1 der in 2 dargestellten Sensoranordnung 1 gemäß dem Stand der Technik entspricht, wobei im Unterschied zu 2 nach einem Bereitstellen des Substrats 2 im ersten Herstellungsschritt und der Anordnung der ersten Isolationsschicht 7 auf dem Substrat 2 im zweiten Herstellungsschritt in einem sechsten Herstellungsschritt auf der ersten Isolationsschicht 7 eine zweite Leitschicht 6 angeordnet und strukturiert wird. In einem siebten Herstellungsschritt wird auf der zweiten Leitschicht 6 eine zweite Isolationsschicht 8 und in einem achten Herstellungsschritt auf der zweiten Isolationsschicht 8 eine erste Leitschicht 5 angeordnet und/oder strukturiert. Die mikromechanische Funktionsschicht 3 wird in einem nachfolgenden fünften Herstellungsschritt abgeschieden und in einem vierten Herstellungsschritt zur Bildung der Graben 11 geätzt. Durch die Gräben 11 hindurch wird in einem neunten Herstellungsschritt die erste und die zweite Isolationsschicht 7, 8 geätzt, so dass in der mikromechanischen Funktionsschicht 3 die beweglichen Elemente 51 entstehen. Die erste Leitschicht 6 überlappt zumindest teilweise die zweite Leitschicht 5 senkrecht zur Haupterstreckungsebene 100, so dass zwischen der ersten Leitschicht 5 und dem Substrat 2 die zweite Leitschicht 6 in Form einer Mehrzahl von voneinander elektrisch isolierten Leiterbahnen 6' angeordnet sind und somit die Leiterbahndichte vergleichsweise groß ist, da aufgrund der Anordnung der ersten Leitschicht 5 oberhalb der zweiten Leitschicht 6 bzw. oberhalb der Leiterbahnen 6' eine Unterätzung der Leiterbahnen 6' verhindert wird und somit die Leiterbahnen 6' im Vergleich zur ersten Leitschicht 5 vergleichsweise schmal ausführbar sind. Im Bereich der Metallschicht 10 ist die erste Leitschicht 5 mit der zweiten Leitschicht 6 elektrisch leitfähig verbunden.In 8th is a schematic side view of a sensor arrangement 1 according to a sixth embodiment of the present invention, wherein the sensor arrangement 1 the in 2 illustrated sensor arrangement 1 according to the prior art, in contrast to 2 after providing the substrate 2 in the first manufacturing step and the arrangement of the first insulating layer 7 on the substrate 2 in the second production step in a sixth production step on the first insulation layer 7 a second conductive layer 6 is arranged and structured. In a seventh manufacturing step, on the second conductive layer 6 a second insulation layer 8th and in an eighth manufacturing step on the second insulating layer 8th a first conductive layer 5 arranged and / or structured. The micromechanical functional layer 3 is deposited in a subsequent fifth manufacturing step and in a fourth manufacturing step to form the trench 11 etched. Through the trenches 11 therethrough, in a ninth manufacturing step, the first and second insulation layers 7 . 8th etched, so that in the micromechanical functional layer 3 the moving elements 51 arise. The first conductive layer 6 at least partially overlaps the second conductive layer 5 perpendicular to the main extension plane 100 so that between the first conductive layer 5 and the substrate 2 the second conductive layer 6 in the form of a plurality of mutually electrically insulated conductor tracks 6 ' are arranged and thus the conductor track density is comparatively large, since due to the arrangement of the first conductive layer 5 above the second conductive layer 6 or above the conductor tracks 6 ' an undercut of the tracks 6 ' is prevented and thus the tracks 6 ' compared to the first conductive layer 5 are comparatively narrow executable. In the area of the metal layer 10 is the first conductive layer 5 with the second conductive layer 6 connected electrically conductive.

In 9 ist eine schematische Seitenansicht einer Sensoranordnung 1 gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei die siebte Ausführungsform im Wesentlichen identisch der sechsten Ausführungsform illustriert in 8 ist, wobei innerhalb der ersten Leitschicht 5 elektrisch voneinander isolierte weitere Leiterbahnen 5' ausgebildet sind und wobei Leiterbahnen 6' mit weiteren Leiterbahnen 5' elektrisch leitfähig verbunden sind, so dass insbesondere Leiterbahnkreuzungen zwischen der mikromechanischen Funktionsschicht 3 und dem Substrat 2 realisiert werden.In 9 is a schematic side view of a sensor arrangement 1 according to a seventh embodiment of the present invention, wherein the seventh embodiment substantially identical to the sixth embodiment illustrated in FIG 8th is, being within the first conductive layer 5 electrically insulated from each other further tracks 5 ' are formed and wherein conductor tracks 6 ' with further tracks 5 ' are electrically conductively connected, so that in particular conductor crossings between the micromechanical functional layer 3 and the substrate 2 will be realized.

In den 10a und 10b sind schematische Seitenansichten von Sensoranordnungen 1 gemäß einer achten und einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei die achte und die neunte Ausführungsform im Wesentlichen identisch der siebten Ausführungsform dargestellt in 9 ist, wobei die Leiterbahnen 6' und die weiteren Leiterbahnen 5' zu sich gegenseitig überlappenden Flächenelektroden ausgebildet sind.In the 10a and 10b are schematic side views of sensor assemblies 1 According to an eighth and a ninth embodiment of the present invention, the eighth and ninth embodiments are shown substantially identical to the seventh embodiment shown in FIG 9 is, with the tracks 6 ' and the other tracks 5 ' are formed to mutually overlapping surface electrodes.

In 11 ist eine schematische Seitenansicht einer Sensoranordnung 1 gemäß einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei die zehnte Ausführungsform identisch der sechsten Ausführungsform illustriert in 8 ist, wobei die erste Leitschicht 5 die Leiterbahnen 6 nicht nur senkrecht zur Haupterstreckungsebene 100, sondern auch parallel zur Haupterstreckungsebene 100 vollständig überlappt. Ferner ist die erste Leitschicht 5 elektrisch leitfähig mit dem Substrat 2 verbunden, so dass die erste Leitschicht 5 zusammen mit dem Substrat 2 die Leiterbahnen 6' in einer Ebene 110 senkrecht zur Haupterstreckungsebene 100 vollständig umgeben. Auf diese Weise ist eine elektromagnetische Abschirmung der Leiterbahnen 6' mittels der ersten Leitschicht 5 realisierbar.In 11 is a schematic side view of a sensor arrangement 1 according to a tenth embodiment of the present invention, wherein the tenth embodiment is identical to the sixth embodiment illustrated in FIG 8th is, wherein the first conductive layer 5 the tracks 6 not only perpendicular to the main extension plane 100 but also parallel to the main extension plane 100 completely overlapped. Further, the first conductive layer 5 electrically conductive with the substrate 2 connected so that the first conductive layer 5 together with the substrate 2 the tracks 6 ' in a plane 110 perpendicular to the main extension plane 100 completely surrounded. In this way, an electromagnetic shielding of the conductor tracks 6 ' by means of the first conductive layer 5 realizable.

In 12a und 12b sind schematische Seitenansichten von Sensoranordnungen 1 gemäß einer elften und einer zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei die zweite Isolationsschicht 8 zwischen den Leiterbahnen 6' und der ersten Leitschicht 5 ein Material mit geringerer Ätzrate insbesondere als die erste Isolationsschicht 7 umfasst, so dass teilweise unterätze Leiterbahnen 6' über Bereiche der zweiten Isolationsschicht 8 mit der ersten Leitschicht 5 und/oder weitere Leiterbahnen 5' elektrisch leitfähig mit der zweiten Leitschicht 6 verbunden sind.In 12a and 12b are schematic side views of sensor assemblies 1 according to an eleventh and a twelfth embodiment of the present invention, wherein the second insulating layer 8th between the tracks 6 ' and the first conductive layer 5 a material having a lower etching rate, in particular, than the first insulating layer 7 includes, so that partially underline interconnects 6 ' over areas of the second insulation layer 8th with the first conductive layer 5 and / or other tracks 5 ' electrically conductive with the second conductive layer 6 are connected.

Claims

Micromechanical structure ( 1 ) with a substrate ( 2 ), a micromechanical functional layer ( 3 ) and a guiding element ( 4 ), the substrate ( 2 ) a main extension plane ( 100 ), wherein the guide element ( 4 ) along a direction perpendicular to the main plane of extension ( 100 ) substantially between the substrate ( 2 ) and the micromechanical functional layer ( 3 ) is arranged substantially parallel to the main plane ( 100 ), wherein the guide element ( 4 ) on the substrate ( 2 ) fastened first fastening element ( 41 ) and one on the substrate ( 2 ) fastened second fastening element ( 42 ) and wherein the guide element ( 4 ) a bridge element ( 43 ), which with both the first fastener ( 41 ), as well as with the second fastener ( 42 ), wherein the bridge element ( 43 ) between the first fastening element ( 41 ) and the second fastening element ( 42 ) an optional bridge area ( 43 ' ), characterized in that in a first direction ( 101 ) parallel to the main extension plane ( 100 ) the first and / or the second fastening element ( 41 . 42 ) each wider than the bridge element ( 43 ) perpendicular to a main direction of extension ( 43 '' ) of the bridge element ( 43 ) are.

Micromechanical structure ( 1 ) according to claim 1, characterized in that in a direction perpendicular to the main extension plane ( 100 ) between the first fastening element ( 41 ) and the substrate ( 2 ) and / or between the second fastening element ( 42 ) and the substrate ( 2 ) at least partially a first insulating layer ( 7 ) is arranged along the direction perpendicular to the main plane ( 100 ) between the bridge element ( 43 ) and the substrate ( 2 ) the first insulation layer ( 7 ) is etched away.

Micromechanical structure ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the bridge element ( 43 ) between the first and the second fastening element ( 41 . 42 ) in particular parallel to the main extension direction ( 43 '' ) is provided U-shaped, meandering and / or serpentine running.

Micromechanical structure ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the bridge element ( 43 ) perpendicular to the main plane of extension ( 100 ) a plurality of layers ( 44 ), wherein the plurality of layers ( 44 ) preferably comprise different materials and wherein the plurality of layers ( 44 ) particularly preferably have different mechanical stresses, in particular tensile and / or compressive stresses.

Micromechanical structure ( 1 ) according to one of the preceding claims, with a substrate ( 2 ), a micromechanical functional layer ( 3 ), a first conductive layer ( 5 ) and a second conductive layer ( 6 ), the substrate ( 2 ) a main extension plane ( 100 ) and wherein both the first conductive layer ( 5 ), as well as the second conductive layer ( 6 ) in a direction perpendicular to the main plane of extension ( 100 ) substantially between the micromechanical functional layer ( 3 ) and the substrate ( 2 ), characterized in that the first conductive layer ( 5 ) the second conductive layer ( 6 ) perpendicular to the main plane of extension ( 100 ) at least partially overlapped.

Micromechanical structure ( 1 ) according to claim 5, characterized in that the first conductive layer ( 5 ) at least partially from the second conductive layer ( 6 ) electrically isolated and / or that the first conductive layer ( 5 ) at least partially with the second conductive layer ( 6 ) is electrically conductively connected and / or that the first and / or the second conductive layer ( 5 . 6 ) each with the substrate ( 2 ) and / or the micromechanical functional layer ( 3 ) are electrically conductively connected.

Micromechanical structure ( 1 ) according to one of claims 5 or 6, characterized in that between the first conductive layer ( 5 ) and the substrate ( 2 ) the second conductive layer ( 6 ) and / or that the first and / or the second conductive layer ( 5 . 6 ) a plurality of electrically insulated first printed conductors ( 6 ' ) and / or surface electrodes substantially parallel to the main plane of extension ( 100 ).

Micromechanical structure ( 1 ) according to one of claims 5 to 7, characterized in that the first conductive layer ( 5 ) the second conductive layer ( 6 ) perpendicular and / or parallel to the main plane of extension ( 100 ) at least partially surrounds.

Micromechanical structure ( 1 ) according to one of claims 5 to 7, characterized in that only the first conductive layer ( 5 ) or the second conductive layer ( 6 ) undercut areas ( 5 ' ) having.

Method for producing a micromechanical component according to one of claims 1 to 4, wherein in a first production step the substrate ( 2 ), wherein in a second production step a first insulation layer ( 7 ) on the substrate ( 2 ) is arranged, wherein in a third manufacturing step, a conductive layer for forming the one on the substrate ( 2 ) fastened first fastening element ( 41 ) and one on the substrate ( 2 ) fastened second fastening element ( 42 ) and a bridge element ( 43 ) having guiding element ( 4 ) on the substrate ( 2 ), wherein in a fourth production step the first insulating layer ( 7 ) is etched in such a way that in the guide element ( 4 ) an isolated bridge area ( 43 ' ) for forming the bridge element ( 43 ) and wherein in a fifth production step a micromechanical functional layer ( 3 ) is deposited and structured, characterized in that in a first direction ( 101 ) parallel to the main extension plane ( 100 ) the first and / or the second fastening element ( 41 . 42 ) each wider than the bridge element ( 43 ) perpendicular to a main direction of extension ( 43 '' ) of the bridge element ( 43 ) be formed.

Method for producing a micromechanical structure ( 1 ) according to one of claims 5 to 9, wherein in a first production step the substrate ( 2 ), wherein in a second production step on the substrate ( 2 ) a first insulation layer ( 7 ) is arranged, wherein in a sixth manufacturing step on the first insulating layer ( 7 ) the second conductive layer ( 6 ), wherein in a seventh production step on the second conductive layer ( 6 ) a second insulation layer ( 8th ) and wherein in an eighth production step on the second insulation layer ( 8th ) the first conductive layer ( 6 ), characterized in that the micromechanical structure ( 1 ) is formed such that the first conductive layer ( 5 ) the second conductive layer ( 6 ) perpendicular and parallel to the main plane of extension ( 100 ) at least partially surrounds.

Method according to claim 11, characterized in that in the sixth production step the second conductive layer ( 6 ) and / or in the eighth production step, the first conductive layer ( 5 ) and / or that in a ninth production step, the first and / or the second insulation layer ( 7 . 8th ) and / or that in a fifth production step the micromechanical functional layer ( 3 ) is deposited and in particular structured.