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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 umfassen. 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 uch aufgrund von Parasitärkapazitäten zwischen den aktiven Elektroden 131, 132 und dem Substrat
110 auftreten. Die Druckschrift
US 2002/0140533 A1 offenbart ein Substrat mit einer darauf angeordneten isolierenden 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. Die isolierende Schicht weist in einem sich unterhalb der Elektrode erstreckenden Bereich eine Lochstruktur auf. Die Druckschrift
US 6 105 427 A offenbart offenbart einen mikromechanischen Beschleunigungssensor mit einer senkrecht zur Oberfläche eines Substrats auslenkbaren Struktur welche sich über dem Substrat und einer darauf angeordneten Elektrode befindet. Die auslenkbare Struktur weist dabei Löcher auf. Die Druckschriften
WO 2006/127777 A1 und
US 2005/0066729 A1 offenbaren ebenfalls kapazitive Z-Beschleunigungssensoren, welche aus einem Dreischichtsystem bestehen, wobei eine perforierte bewegliche Elektrode aus der mittleren Schicht gebildet ist. Die Druckschrift
US 2008/0173091 A1 offenbart einen kapazitiven Z-Beschleunigungssensor mit einer Wippenstruktur. Die Druckschrift
WO 2004/013898 A2 offenbart einen MEMS Schalter mit einer Wippenstruktur.
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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 4 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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Erfindungsgemäß 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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Erfindungsgemäß weisen die dritte, zur Abschirmung eingesetzte Elektrode und die isolierende Schicht im Bereich dieser Elektrode jeweils eine Lochstruktur mit einer Anzahl an Aussparungen auf. 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 fallen 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 zwischen 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.
