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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein mikromechanisches Bauelement
mit einer drehbaren Schwungmasse in Form einer Wippe. Die Erfindung betrifft
ferner ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Bauelements.
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Stand der Technik
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Mikromechanische
Bauelemente, welche beispielsweise im Automobilbereich als Beschleunigungssensoren
zum Einsatz kommen, weisen üblicherweise eine Mikrostruktur
mit einem beweglichen Funktionselement auf. Die Mikrostruktur, welche auch
als MEMS-Struktur (Micro-Electro-Mechanical System) bezeichnet wird,
kann zum Beispiel eine drehbare Schwungmasse in Form einer Wippe
um – fassen. Beispiele derartiger Sensoren sind in
EP 0 244 581 A1 ,
EP 0 773 443 B1 und
der Dissertation
„Oberflächenmikromechanik-Sensoren
als elektrische Teststrukturen zur Charakterisierung ihrer Herstellungsprozesse";
Kapitel 6; Maute, Matthias; Universität Tübingen,
2003 beschrieben. Das Auslesen der Sensoren kann auf kapazitive
Weise erfolgen, wobei die Hebelarme der Wippe als Elektroden fungieren,
welche mit zwei in einem Abstand zu der Wippe angeordneten Gegenelektroden
jeweils einen Kondensator bilden.
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Zur
Veranschaulichung zeigen die 1 und 2 eine
Ausführungsform eines herkömmlichen mikromechanischen
Bauelements 100 in einer seitlichen Schnittdarstellung
und in einer Aufsichtsdarstellung. Das Bauelement 100 weist
ein Substrat 110, eine auf dem Substrat 110 angeordnete
isolierende Schicht 120 und eine auf der isolierenden Schicht 120 angeordnete
leitfähige Schicht 130 auf. Die leitfähige
Schicht 130 ist strukturiert und umfasst drei flächige
Elektroden 131, 132, 133. Darüber
ist eine Funktionsschicht 150 in Form einer drehbaren Wippe vorgesehen,
welche zwei Hebelarme 151, 152 unterschiedlicher
Länge umfasst. In einem Bereich zwischen den Hebelarmen 151, 152 befindet
sich eine Torsionsfeder 155, welche zwei mit einem Stützelement 157 verbundene
Torsionsstege 156 aufweist. Über das Stützelement 157 ist
die Wippe 150 mit der Schicht 130 verbunden. Im
Bereich des Stützelements 157 kann wie in 1 dargestellt
ein Restanteil einer Opferschicht 140 vorliegen, welche
im Rahmen der Herstellung des Bauelements 100 auf der leitfähigen
Schicht 130 ausgebildet und zum Freilegen der Wippe 150 weggeätzt
wird. Zu diesem Zweck weist die Wippe 150 eine Lochstruktur
mit durchgehenden Aussparungen 154 auf, durch welche ein Ätzmedium
an die Opferschicht 140 herangeführt werden kann.
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Aufgrund
der unterschiedlichen Längen der Hebelarme 151, 152 weist
der Hebelarm 152 gegenüber dem Hebelarm 151 eine „Zusatzmasse” auf,
so dass eine Massenasymmetrie in Bezug auf die Torsionsfeder 155 besteht.
Unter Einwirkung einer Beschleunigung senkrecht zum Substrat 110 erfolgt
daher eine Drehbewegung der Wippe 150 um eine durch die
Torsionsstege 156 vorgegebene Drehachse, welches verbunden
ist mit einer Abstandsänderung der Wippe 150 in
Bezug auf die Elektroden. Zum Erfassen der Beschleunigung wird die
Kapazität bzw. Kapazitätsänderung zwischen
den Hebelarmen 151, 152 und den ihnen gegenüberliegenden
Elektroden 131, 132 gemessen. Die weitere Elektrode 133 dient als
Abschirmelektrode, um die Wippe 150 vor dem Einfluss eines
elektrischen Potentials des Substrats 110 und eine dadurch
verursachte Auslenkung zu schützen.
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Ein
Nachteil des Bauelements 100 besteht in dem Vorliegen von
Parasitärkapazitäten, da jede der Elektroden 131, 132, 133 mit
dem Substrat 110 und der dazwischen angeordneten isolierenden
Schicht 120 als Dielektrikum jeweils einen Kondensator
bildet. Üblicherweise umfasst die Schicht 120 Siliziumoxid,
welches eine die Parasitärkapazität „verstärkende” Dielektrizitätszahl
von circa 4 aufweist. Durch eine zwischen der Abschirmelektrode 133 und
dem Substrat 110 gebildete Parasitärkapazität
(in 1 durch die Kapazität 160 gekennzeichnet)
kann maßgeblich das Messverhalten einer zum Auswerten des Bauelements 100 eingesetzten
Auswerte- bzw. Verstärkungseinrichtung beeinflusst werden
(nicht dargestellt). Eine mögliche Folge ist zum Beispiel
ein hohes Sensorrauschen, eine reduzierte Bandbreite bzw. verringerte
Empfindlichkeit bei der Ausgabe bzw. Übertragung von Sensorsignalen,
eine erhöhte Nichtlinearität, ein schlechteres
Temperaturverhalten und ein Driftverhalten unter Feuchteeinfluss.
Derartige Effekte können abhängig von der Art
und Funktionsweise der Auswerteeinrichtung auch aufgrund von Parasitärkapazitäten
zwischen den aktiven Elektroden 131, 132 und dem
Substrat 110 auftreten.
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Offenbarung der Erfindung
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes mikromechanisches
Bauelement bereitzustellen, bei dem die oben genannten Nachteile vermieden
werden. Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung
eines verbesserten mikromechanischen Bauelements anzugeben.
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Diese
Aufgabe wird durch ein mikromechanisches Bauelement gemäß Anspruch
1 und durch ein Verfahren zum Herstellen eines mikromechanischen Bauelements
gemäß Anspruch 7 gelöst. Weitere vorteilhafte
Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen angegeben.
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Erfindungsgemäß wird
ein mikromechanisches Bauelement vorgeschlagen, welches ein Substrat,
eine auf dem Substrat angeordnete isolierende Schicht, eine auf
der isolierenden Schicht angeordnete strukturierte leitfähige
Schicht mit einer Elektrode, und eine in einem Abstand zu der leitfähigen Schicht
drehbar angeordnete Schwungmasse in Form einer Wippe aufweist. Das
mikromechanische Bauelement zeichnet sich dadurch aus, dass die
isolierende Schicht in einem sich unterhalb der Elektrode erstreckenden
Bereich eine Lochstruktur mit einer Anzahl an Aussparungen aufweist.
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Durch
die Ausbildung der isolierenden Schicht mit einer solchen Perforation
weist der Bereich zwischen der Elektrode und dem Substrat einen geringeren
Anteil der die parasitäre Kapazität „verstärkenden” isolierenden
Schicht auf. Infolgedessen besitzt das in diesem Bereich im Mittel
vorliegende Dielektrikum gegenüber einer durchgehenden
isolierenden Schicht eine geringere Dielektrizitätszahl,
so dass die Parasitärkapazität zwischen der Elektrode und
dem Substrat entsprechend kleiner ist. Folge ist ein verbessertes
Rauschverhalten beim Auswerten des Bauelements, eine erhöhte
Bandbreite, verringerte Nicht-Linearitäten, ein verbessertes
Temperaturverhalten, ein verbessertes Driftverhalten unter Feuchteeinfluss
und eine erhöhte Empfindlichkeit.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform weist die Elektrode ebenfalls
eine Lochstruktur mit einer Anzahl an Aussparungen auf. Dadurch
wird eine einfache Herstellung des Bauelements ermöglicht.
Ein im Rahmen eines Freilegens der Wippe eingesetztes Ätzmedium
kann hierbei durch die Aussparungen der Elektrode zu der isolierenden
Schicht gelangen und diese lokal entfernen, so dass die isolierende
Schicht in dem Bereich unterhalb der Elektrode die gewünschte
Lochstruktur aufweist.
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In
einer möglichen Ausführungsform weist die leitfähige
Schicht eine erste, zweite und dritte Elektrode auf. Die Wippe weist
eine in Bezug auf eine Drehachse asymmetrische Form mit einem ersten und
einem zweiten Hebelarm auf. Die dritte Elektrode ist ausgebildet,
um einen Einfluss eines elektrischen Potentials des Substrats auf
die Wippe abzuschirmen. Der erste Hebelarm liegt der ersten Elektrode und
der zweite Hebelarm liegt der zweiten und dritten Elektrode gegenüber.
Die isolierende Schicht weist die Lochstruktur im Bereich wenigstens
einer der drei Elektroden zum Verringern einer unerwünschten
Parasitärkapazität auf.
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Es
ist beispielsweise möglich, dass die dritte, zur Abschirmung
eingesetzte Elektrode und die isolierende Schicht im Bereich dieser
Elektrode jeweils eine Lochstruktur mit einer Anzahl an Aussparungen aufweisen.
Die Ausführung der dritten Elektrode mit einer Lochstruktur
hat zwar eine Verringerung der Abschirmwirkung zur Folge. Bei hinreichend
kleinen Aussparungen ist dieser Effekt jedoch vernachlässigbar.
Auch kann die Verringerung der Abschirmwirkung durch die Reduktion
der Parasitärkapazität deutlich überkompensiert
werden.
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Des
weiteren besteht die Möglichkeit, dass die erste und zweite
Elektrode und die isolierende Schicht im Bereich der ersten und
zweiten Elektrode jeweils eine Lochstruktur mit einer Anzahl an
Aussparungen aufweisen. Auf diese Weise lässt sich eine Verringerung
von Parasitärkapazitäten jeweils zwischen der
ersten und zweiten Elektrode und dem Substrat mit einem relativ
geringen Aufwand verwirklichen.
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Erfindungsgemäß wird
des weiteren ein Verfahren zum Herstellen eines mikromechanischen Bauelements
vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen eines Substrats,
ein Ausbilden einer isolierenden Schicht auf dem Substrat, ein Ausbilden einer
strukturierten leitfähigen Schicht auf der isolierenden Schicht
mit einer Elektrode, ein Ausbilden einer Opferschicht auf der leitfähigen
Schicht, und ein Ausbilden einer strukturierten Funktionsschicht
auf der Opferschicht für eine in einem Abstand zu der leitfähigen
Schicht drehbar angeordnete Schwungmasse in Form einer Wippe. Die
Funktionsschicht weist hierbei eine Lochstruktur auf. Das Verfahren umfasst
weiter ein Ätzen der Opferschicht durch Heranführen
eines Ätzmediums an die Opferschicht durch die Lochstruktur
der Funktionsschicht hindurch, wodurch die Schwungmasse freigelegt
wird. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Elektrode
mit einer Lochstruktur mit einer Anzahl an Aussparungen ausgebildet
wird, so dass das zum Ätzen der Opferschicht eingesetzte Ätzmedium
weiter durch die Lochstruktur der Elektrode an die isolierende Schicht
herangeführt und die isolierende Schicht lokal entfernt
wird, wodurch die isolierende Schicht in einem sich unterhalb der
Elektrode erstreckenden Bereich eine Lochstruktur mit einer Anzahl
an Aussparungen aufweist. Auf diese Weise wird eine Verkleinerung
einer Parasitärkapazität zwischen der Elektrode
und dem Substrat erzielt.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert.
Es zeigen:
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1 ein
herkömmliches mikromechanisches Bauelement in einer seitlichen
Schnittdarstellung;
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2 das
Bauelement von 1 in einer Aufsichtsdarstellung;
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3 bis 5 die
Herstellung eines weiteren mikromechanischen Bauelements, jeweils
in einer seitlichen Schnittdarstellung; und
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6 und 7 weitere
Ausführungsformen eines mikromechanischen Bauelements,
jeweils in einer seitlichen Schnittdarstellung.
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In
den anhand der folgenden Figuren erläuterten Ausführungsformen
ist eine auf einem Substrat eines Bauelements angeordnete isolierende Schicht
in einem Bereich unterhalb einer Elektrode mit einer Lochstruktur
versehen. Auf diese Weise kann eine unerwünschte Parasitärkapazität
zwischen der Elektrode und dem Substrat unterdrückt bzw.
verringert werden.
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Die 3 bis 5 zeigen – jeweils
in einer seitlichen Schnittdarstellung – die Herstellung
eines mikromechanischen Bauelements 200 gemäß einer Ausführungsform.
Bei der Herstellung können in der Halbleitertechnik übliche
Prozesse und Materialien zum Einsatz kommen. Zu Beginn wird ein
Halbleitersubstrat 210 bereitgestellt, bei dem es sich
beispielsweise um einen Silizium – Wafer handeln kann. Nachfolgend
werden wie in 3 dargestellt eine isolierende
Schicht 220 auf das Substrat 210 und eine leitfähige
Schicht 230 auf die isolierende Schicht 220 aufgebracht.
Bei der isolierenden Schicht 220 kann es sich beispielsweise
um eine Siliziumoxidschicht handeln, welche die leitfähige
Schicht 230 gegenüber dem Substrat 210 isoliert.
Bei der leitfähigen Schicht 230 kann es sich beispielsweise
um eine (dotierte) Polysiliziumschicht handeln.
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Die
leitfähige Schicht 230 wird ferner wie in 3 dargestellt
einer Strukturierung unterzogen, um voneinander getrennte Leiterbahnabschnitte
und eine erste Elektrode 231, eine zweite Elektrode 232 und
eine dritte Elektrode 233 auszubilden. Die dritte Elektrode 233 wird
hierbei im Unterschied zu den anderen zwei Elektroden 231, 232 strukturiert
ausgebildet, so dass die dritte Elektrode 233 eine laterale Lochstruktur
mit einer Vielzahl an durchgehenden Aussparungen 234 aufweist.
Eine derartige Perforation kann in der Aufsicht ähnlich
der Lochstruktur der in 2 dargestellten Wippe 150 ausgeführt
sein, so dass die Aussparungen 234 in Form eines regelmäßigen
zweidimensionalen Rasters angeordnet sind. Eine Aussparung 234 kann
dabei entsprechend der Lochstruktur von 2 einen
rechteckförmigen bzw. quadratischen oder auch einen anderen,
beispielsweise kreisförmigen Umriss aufweisen. Die erste
und zweite Elektrode 231, 232 werden wie weiter
unten beschrieben als aktive Elektroden zum Auslesen eines Sensorsignals
eingesetzt, wohingegen die dritte Elektrode 233 als Abschirmelektrode
dient.
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Im
Anschluss hieran werden wie in 4 dargestellt
eine Opferschicht 240 auf die strukturierte leitfähige
Schicht 230 und eine Funktionsschicht 250 auf
die Opferschicht 240 aufgebracht. Bei der Opferschicht 240 kann
es sich um eine Siliziumoxidschicht handeln. Die Funktionsschicht 250 ist
beispielsweise eine sogenannte Epi-Polysiliziumschicht, d. h. eine
in einem Epitaxieverfahren erzeugte polykristalline Siliziumschicht,
welche optional dotiert ausgebildet sein kann. Vor dem Aufbringen
der Funktionsschicht 250 wird in einem Bereich der Opferschicht 240 ein
Loch ausgebildet, welches die leitfähige Schicht 230 in
einem Abschnitt zwischen der ersten und zweiten Elektrode 231, 232 freilegt,
und welches durch die Funktionsschicht 250 ausgefüllt
wird, um ein mit der leitfähigen Schicht 230 verbundenes
Stützelement 257 auszubilden.
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Nachfolgend
wird die Funktionsschicht 250 strukturiert, um eine seismische
Masse bzw. Schwungmasse in Form einer Wippe mit einem ersten Hebelarm 251,
einer Torsionsfeder 255 und einem gegenüber dem
ersten Hebelarm 251 längeren zweiten Hebelarm 252 bereitzustellen.
Der erste Hebelarm 251 ist der ersten Elektrode 231 und
der zweite Hebelarm 252 der zweiten und dritten Elektrode 232, 233 gegenüberliegend
angeordnet. Die Wippe 250 kann in der Aufsicht eine Struktur
entsprechend der Wippe 150 von 2 aufweisen.
Hierbei kann die Torsionsfeder 255 entsprechend der Torsionsfeder 155 mit
zwei Torsionsstegen ausgeführt sein, welche mit dem Stützelement 257 verbunden
sind. Bei der Strukturierung der Wippe 250 werden die beiden
Hebelarme 251, 252 ferner mit einer Lochstruktur
mit durchgehenden Aussparungen 254 versehen, welche der
in 2 dargestellten Lochstruktur entsprechen kann.
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Zum
anschließenden Freilegen der Wippe 250 wird ein Ätzmedium 500 oder Ätzgas,
beispielsweise Flusssäuredampf, durch die Lochstruktur
der Funktionsschicht an die Opferschicht 240 herangeführt
(in 5 durch gestrichelte Pfeile gekennzeichnet), wodurch
die Opferschicht 240 entfernt wird. Dabei kann ein Rest
der Opferschicht 240 im Bereich des Stützelements 257 zurückbleiben.
Das Ätzmedium 500 kann weiter durch die Aussparungen 234 der Lochstruktur
der dritten Elektrode 233 an die isolierende Schicht 220 gelangen
und die Schicht 220 lokal entfernen, so dass die Schicht 220 nach
dem Ätzvorgang ebenfalls eine Perforation bzw. Lochstruktur mit
einer Anzahl an durchgehenden Aussparungen 224 aufweist.
Hierbei kann die isolierende Schicht 220 jeweils konzentrisch
um einen durch eine Aussparung 234 vorgegebenen Umriss
geätzt werden. Um hierbei eine vollständige Unterätzung
der dritten Elektrode 233 zu vermeiden und die mechanische Anbindung
der Elektrode 233 zu dem Substrat 210 weiterhin
zu gewährleisten, erfolgt die oben beschriebene Herstellung
der Aussparungen 234 in der dritten Elektrode 233 mit
einem hinreichend großen Abstand. Der minimal mögliche
Abstand ist hierbei unter anderem abhängig vom eingesetzten Ätzmedium und
der angewendeten Ätzzeit. Eine lokale Entfernung der isolierenden
Schicht 220 findet ferner in freiliegenden Bereichen der
Schicht 220 zwischen der strukturierten leitfähigen
Schicht 230 statt.
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Im
Anschluss an die beschriebenen Verfahrensschritte können
weitere Schritte zum Fertigstellen des in 5 dargestellten
mikromechanischen Bauelements 200 erfolgen. Hierunter fällt
beispielsweise ein Rückdünnen des Substrats 200,
ein Vereinzelungsprozess, und eine Verkapselung des Bauelements 200,
um im Bereich der Wippe 250 beispielsweise ein Vakuum oder
eine vorgegebene Druckatmosphäre einzustellen. Des weiteren
wird eine Verstärkungs- bzw. Auswerteeinrichtung bereitgestellt, welche
beispielsweise auf einem weiteren Substrat in Form einer sogenannten
anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC, Application
Specific Integrated Circuit) ausgeführt und mit dem Substrat 210 verbunden
wird (nicht dargestellt).
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Das
fertig gestellte Bauelement 200 kann zum kapazitiven Erfassen
einer Beschleunigung senkrecht zur Ebene des Substrats 210 eingesetzt werden.
Hierbei bilden der erste Hebelarm 251 mit der ersten Elektrode 231,
und der zweite Hebelarm 252 mit der zweiten Elektrode 232 jeweils
einen Kondensator. Bei Vorliegen einer Beschleunigung senkrecht
zur Substratebene führt die Wippe 250 aufgrund
der asymmetrischen Massenverteilung eine Drehbewegung um eine durch
die Torsionsfeder 255 vorgegebene Drehachse aus, wodurch
sich die Abstände der Hebelarme 251, 252 zu
den Elektroden 231, 232 und damit die Kapazitäten ändern.
Die Kapazitätsänderung, welche ein Maß für
die einwirkende Beschleunigung darstellt, wird über die
Auswerteeinrichtung erfasst. Zu diesem Zweck kann die Auswerteeinrichtung
die Wippe 250 und die Elektroden 231, 232 über
Leiterbahnabschnitte der leitfähigen Schicht 230 kontaktieren,
um entsprechende elektrische Potentiale anzulegen.
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Die
dritte Elektrode 233 wird hierbei auf das gleiche elektrische
Potential gelegt wie die Wippe 250, um den Einfluss eines
elektrischen Potentials des Substrats 210 auf die Wippe 250 abzuschirmen und
eine dadurch verursachte Auslenkung der Wippe 250 zu verhindern.
Zwar ist die Abschirmwirkung der Elektrode 233 aufgrund
der Lochstruktur mit den Aussparungen 234 gegenüber
einer durchgehenden Elektrode ohne Aussparungen (zum Beispiel der Elektrode 133 des
Bauelements 100 von 1) reduziert.
Demgegenüber besteht zwischen der Elektrode 233 und
dem Substrat 210 eine (gegenüber der Parasitärkapazität 160 des
Bauelements 100) verkleinerte Parasitärkapazität 260,
da ein Teil der isolierenden Schicht 220 aufgrund der Aussparungen 224 entfernt
und dadurch das zwi schen der Elektrode 233 und dem Substrat 210 im
Mittel vorliegende Dielektrikum eine geringere Dielektrizitätszahl
aufweist. Eine Verkleinerung der Parasitärkapazität
ist hierbei um einen Faktor von circa zwei bis vier möglich,
so dass die Verringerung der Abschirmwirkung vernachlässigt
werden kann. Durch die Verringerung der Parasitärkapazität
ergeben sich Vorteile beim kapazitiven Auswerten des Bauelements 200 durch
eine Auswerteeinrichtung wie insbesondere ein verbessertes Signal-Rausch-Verhältnis,
eine erhöhte Bandbreite, verringerte Nicht-Linearitäten,
ein verbessertes Temperaturverhalten, ein verbessertes Driftverhalten
unter Feuchteeinfluss und eine erhöhte Empfindlichkeit.
Je nach Ausführung der Auswerteeinrichtung kann der eine
oder andere Effekt überwiegen.
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Bei
dem Bauelement 200 von 5 liegen Parasitärkapazitäten
auch zwischen den zum Auswerten eingesetzten aktiven Elektroden 231, 232 und dem
Substrat 210 vor. Abhängig von der Art und Funktionsweise
der eingesetzten Auswerteschaltung kann die Wirkung dieser Parasitärkapazitäten
gegenüber der Parasitärkapazität im Bereich
der Abschirmelektrode 233 vernachlässigbar sein,
so dass sich ein verbessertes Messverhalten im wesentlichen vorwiegend
durch Strukturieren der isolierenden Schicht 220 im Bereich
der Abschirmelektrode 233 erzielen lässt. Sofern
jedoch auch Parasitärkapazitäten zwischen den
Auswerteelektroden 231, 232 und dem Substrat 210 einen
störenden Einfluss ausüben, kann die isolierende
Schicht 220 alternativ oder zusätzlich im Bereich
dieser Elektroden 231, 232 mit einer Lochstruktur
ausgebildet werden.
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Zur
Veranschaulichung zeigt 6 eine weitere Ausführungsform
eines mikromechanischen Bauelements 300 in einer seitlichen
Schnittdarstellung. Das Bauelement 300 stimmt hinsichtlich
des Aufbaus, der Funktionsweise und der Herstellung im Wesentlichen
mit dem Bauelement 200 von 5 überein
und weist ein Substrat 210 mit einer isolierenden Schicht 320,
einer leitfähigen Schicht 330 umfassend eine erste,
zweite und dritte Elektrode 331, 332, 333,
und einer in Form einer Wippe ausgebildeten Funktionsschicht 250 auf.
Im Unterschied zu dem Bauelement 200 werden bei dem Bauelement 300 die
Elektroden 331, 332, welche zur kapazitiven Auswertung
eingesetzt werden, mit einer Lochstruktur mit einer Anzahl an Aussparungen 334 ausgebildet. Dies
hat zur Folge, dass ein zum Ätzen einer Opferschicht 240 eingesetztes Ätzmedium
weiter durch die Lochstruktur der Elektroden 331, 332 an
die isolierende Schicht 320 gelangen und diese lokal entfernen
kann. Auf diese Weise wird die isolierende Schicht 320 jeweils
im Bereich der Elektroden 331, 332 mit einer Aussparungen 324 aufweisenden
Perforation versehen, wodurch die Parasitärkapazität entsprechend
kleiner wird. Die zur Abschirmung eingesetzte dritte Elektrode 333 weist
hingegen keine Lochstruktur auf, so dass die isolierende Schicht 320 in
diesem Bereich unstrukturiert ist.
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Auch
die Aussparungen 334 der ersten und zweiten Elektrode 331, 332 können
auf einem regelmäßigen zweidimensionalen Raster
angeordnet sein und beispielsweise einen rechteckförmigen
oder runden Umriss aufweisen. Darüber hinaus ist die Lochstruktur
der ersten Elektrode 331 vorzugsweise symmetrisch zu der
Lochstruktur der zweiten Elektrode 332 ausgebildet, d.
h. beispielsweise dass die Aussparungen 334 bei beiden
Elektroden 331, 332 auf einem gleichen Raster
liegen und hinsichtlich ihrer Umrisse übereinstimmen. Auf
diese Weise wird auch die isolierende Schicht 320 unterhalb
der Elektroden 331, 332 entsprechend symmetrisch
strukturiert. Durch die Symmetrie wird ein genaues Erfassen einer
Beschleunigung mithilfe des Bauelements 300 begünstigt.
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7 zeigt
in einer seitlichen Schnittdarstellung eine weitere Ausführungsform
eines mikromechanischen Bauelements 400. Das Bauelement 400 stellt
eine Kombination der Bauelemente 200, 300 der 5 und 6 dar
und weist wiederum ein Substrat 210, eine isolierende Schicht 420,
eine leitfähige Schicht 430 und eine Funktionsschicht
in Form einer Wippe 250 auf. Die leitfähige Schicht 430 weist drei
Elektroden 431, 432, 433 auf. Hierbei
sind alle drei Elektroden 431, 432, 433 mit
einer Lochstruktur mit Aussparungen 434 ausgebildet, so
dass die isolierende Schicht 420 aufgrund eines bei der
Herstellung eingesetzten Ätzmediums in einem Bereich unterhalb
der einzelnen Elektroden 431, 432, 433 ebenfalls
eine Lochstruktur mit einer Anzahl an Aussparungen 424 aufweist.
Die Lochstrukturen in den zur Auswertung eingesetzten Elektroden 431, 432 sind bevorzugt
wiederum symmetrisch ausgebildet. Zur Verdeutlichung der Ausdehnung
der Elektroden 432, 433 ist in 7 eine
gestrichelte Linie eingezeichnet.
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Die
anhand der Figuren erläuterten Verfahrensschritte und die
mikromechanischen Bauelemente 200, 300, 400 stellen
Ausführungsformen der Erfindung dar. Darüber hinaus
lassen sich weitere Ausführungsformen verwirklichen, welche
weitere Abwandlungen der Erfindung umfassen. Insbesondere können
anstatt der angegebenen Materialien andere Materialien zum Einsatz
kommen.
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Darüber
hinaus ist es vorstellbar, einen Teilbereich einer isolierenden
Schicht, welcher zwischen einer Elektrode und einem Substrat angeordnet
ist, mit einer Lochstruktur auszubilden, ohne die Elektrode strukturiert
auszuführen. Ein mögliches Verfahren besteht in
einem Strukturieren der isolierenden Schicht nach dem Aufbringen
auf das Substrat, und einem Aufbringen einer leitfähigen
Schicht (welche anschließend zur Bildung der Elektrode
strukturiert wird) auf die strukturierte isolierende Schicht.
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Des
weiteren kann ein Strukturieren eines Abschnitts einer isolierenden
Schicht zwischen einer Elektrode und einem Substrat zum Unterdrücken
einer parasitären Kapazität auch bei anderen Bauelementen
mit Wippen durchgeführt werden, welche einen anderen Aufbau
als die in den Figuren dargestellten Bauelemente aufweisen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 0244581
A1 [0002]
- - EP 0773443 B1 [0002]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - „Oberflächenmikromechanik-Sensoren
als elektrische Teststrukturen zur Charakterisierung ihrer Herstellungsprozesse”;
Kapitel 6; Maute, Matthias; Universität Tübingen,
2003 [0002]