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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausbilden einer
Mikro-Oberflächenstruktur an einem Substrat, insbesondere
zur Herstellung eines mikroelektromechanischen Bauelements, eine derartige
Mikro-Oberflächenstruktur, ein Verfahren zum Herstellen
eines mikroelektromechanischen Bauelements mit einer derartigen
Mikro-Oberflächenstruktur sowie ein solches mikroelektromechanisches
Bauelement. Die Erfindung ist insbesondere relevant für
Bauelemente der Mikrosystemtechnik (MST, microelectromechanical
systems MEMS) sowie die Aufbau- und Verbindungstechnik zur hermetischen
Gehäusung von Mikrobauelementen, vorzugsweise unter Verwendung
von Gettermaterialien.
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Für
eine sichere Funktion in einer angestrebten Nutzungsdauer eines
Mikrobauteils, zum Beispiel eines mikroelektromechanischen Bauelements
wie Mikrosensor oder Mikroaktuator, ist die Atmosphäre in
dem Bauteil der Funktion entsprechend einzustellen und zu bewahren.
Bei zahlreichen Mikrobauteilen sind eindringende Gase schädlich,
wenn die Funktion des Bauteils auf kontrollierten Vakuumbedingungen
oder der Einhaltung eines bestimmten Drucks beruht. Ebenso kann
erforderlich sein, in dem Bauteil eine Atmosphäre mit bestimmter
Zusammensetzung über die gesamte Nutzungsdauer auszubilden.
Insbesondere Sauerstoff, Wasserstoff und Wasserdampf sind in hermetischen
Gehäusen unerwünscht. Neben dem verursachten Druckanstieg
können Gase jedoch auch andere Schädigungsmechanismen
aktivieren.
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Es
ist allgemein bekannt, die in einem Mikrobauteil herrschende Atmosphäre
durch Einbringen von Funktionsmaterialien, insbesondere Gettermaterialien,
einzustellen und zu bewahren. Die Menge des zum Erzeugen, Einstellen
und Bewahren der Atmosphäre zu verwendenden Gettermaterials
ist von dessen Absorptionskapazität abhängig.
Diese wiederum hängt stark von der exponierten Oberfläche
als effektive Oberfläche und Reaktionsfläche mit
Gasmolekülen ab. Es ist grundsätzlich bekannt,
die effektive Oberfläche durch Oberflächenstrukturierung
des Substrates, poröse oder fein strukturierte Funktionsmaterial-
oder Getterfilme oder auch durch kolumnare Kornstrukturen eines
Getterdünnfilms zu erzielen. Mit einem integrierten Getter
verzögert sich der Innendruckanstieg, weil alle aktiven
Luftgase absorbiert werden, nur der eingedrungene Edelgasanteil der
Luft führt zu einem Druckanstieg. Ein idealer Getter ohne
Sättigungseffekt durch Aufnahme von aktiven Luftgasen begrenzt
langfristig den Innendruckanstieg auf ca. 9,3 mbar (Summe aller
Edelgaspartialdrücke in der Atmosphäre). Somit
liegt der Innendruck um einen Faktor 100 niedriger als bei Gehäusen
ohne Getter.
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Eine
weitere Möglichkeit hier neben einer Verwendung eines Getters
eine ausreichend lange Nutzungsdauer des Mikrobauteils zu erzielen,
ist beispielsweise eine Verdopplung des Gehäuseinnenvolumens.
Durch eine tiefer geätzte Kavität verlangsamt
sich der Druckanstieg oder die Änderung der Atmosphäre
im Gehäuse z. B. auf die Hälfte. Dieser geometrische
Ansatz ist jedoch aus Gründen der mechanischen Bauteilstabilität
und Bauteilgröße oft nicht mehr oder nur eingeschränkt
anwendbar.
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Die
notwendige Kapazität des Funktionsmaterials in einem hermetischen
Gehäuse kann dadurch definiert werden, dass das Funktionsmaterial seine
jeweilige Funktion über die gesamte Lebensdauer des Bauteils
in ausreichendem Maße bewart. Im Falle eines Getters kann
dessen Getterkapazität dadurch definiert werden, dass bei
einer abgeprüften kritischen Luftleckrate keine Gettersättigung
innerhalb der garantierten Bauteillebensdauer auftritt. Üblicherweise
liegen die derzeit noch überprüfbaren Luftleckraten
bestenfalls im Bereich 10–14 mbar·l/s. Bekannte
Dünnschichtgetter müssen sehr großflächig
in das Gehäuse integriert werden, um die notwendige Getterkapazität
bereit zu stellen. Der Trend zu immer kleineren Bauteilgeometrien
steht einer ausreichend langen Funktion des Funktions- oder Gettermaterials
entgegen, da z. B. keine ausreichende ebene Fläche zur
Anordnung des Materials zur Verfügung steht, wodurch es
zu einer kritischen Situation bei Bauteilen mit erhöhter
Lebensdaueranforderung kommen kann.
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Die
Einbringung von Funktionsmaterialien oder Gettern in mikrotechnische
Bauteile kann auf unterschiedliche Art erfolgen. In den Anfängen
der miniaturisierten Vakuumgehäusung auf Waferebene wurden
poröse Formteile des entsprechenden Materials in speziell
dafür vorgesehene Gehäusehohlräume eingebracht.
Die dabei oft verwendete seitliche Anordnung vergrößert
in nachteiliger Weise das Bauteil, so dass auch die Menge des im
Gehäuse zur Verfügung stehenden Funktions- oder
Gettermaterials begrenzt ist. Als alternative Gehäusekonstruktion wurden
Metallträgerfilme mit gesinterten Getterschichten z. B.
in Gehäusedeckel eingeschweißt oder gleich als
Dickschicht in den Gehäusedeckel gedruckt und mit diesem
versintert. Die vertikale Anordnung spart Platz, eventuell entstehende
Partikel fallen jedoch mit Nachteil direkt auf die empfindliche Bauteilstruktur.
Die Getteraktivierung erfolgt in beiden Fällen in der Regel
nach dem hermetischen Gehäuseverschluss durch Temperung
in einem Ofen (R. Kullberg et al., Getter for microelectonic
packages, Advanced Packaging, 12/2004, Seiten 30–33).
Nach Einführung der Bauteilverkappung auf Waferebene wurden
Getter als NEG-Formteil in dafür vorgehaltene Kavitäten
seitlich vom Resonator eingelegt, die mit diesem durch Kanäle
verbunden sind. Die Entwicklung von strukturiert abscheidbaren Dünnfilmgettern
direkt in Vertiefungen des Kappenwafers ermöglichte Vakuumgehäuse
auf Waferebene mit Kavitätsvolumen im Bereich einiger Nanoliter
(High vacuum wafer bonding technology, AuSi eutectic wafer
bonding with integrated getter thin film for long term stable high
vacuum, W. Reinert, MST News, Spezialausgabe über Wafer
Bond Technologie, Februar 2005).
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Die
Integration eines Getter- oder anderen Funktionsmaterials in einen
Vakuum-Waferbondprozess zur Herstellung von Mikrobauteilen stellt
hohe Anforderungen an das Material selbst. Es muss sich bei Lagerung
und Waferhandhabung passiv verhalten, es darf nicht zu einer Waferverbiegung
durch Schichtstress führen, die Abscheidetemperatur darf nicht
zu hoch sein (< 300°C),
seine Strukturierung darf den Kappenwaferprozess (die Fertigung
der passiven Kappe) nicht hinsichtlich Metallauswahl und Tiefe der
Kavitäten einschränken, es muss exzellent haften
und darf keine Partikel emittieren, seine charakteristischen Eigenschaften
dürfen sich nicht durch Waferreinigung negativ verändern,
es darf während der Waferbondung kein Edelgas abgeben,
seine Aktivierungstemperatur sollte nicht über der Fügetemperatur
liegen und der Aktivierungsprozess zeitlich nicht zu lange dauern.
Außerdem sollte ein Getter nicht schon durch die Ausgasungen
während der Waferbondierung gesättigt werden und
ggf. gebundenes Gas darf nicht bei üblichen Betriebstemperaturen
des Bauteils wieder freigesetzt werden.
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Ein
weiteres im Zusammenhang mit Gettern bei deren Einsatz auftretendes
Problem wird im Folgenden beschrieben. Sauerstoff sowie Stickstoff
als zu absorbierende Gase werden von dem Getter chemisch gebunden
und zu entsprechenden Oxiden bzw. Nitriden auf dessen Oberfläche
umgesetzt. Da die gebildeten Oxide und Nitride ein größeres
Volumen als das umgesetzte Gettermaterial einnehmen, ist mit der
chemischen Reaktion des Getters auch die Entwicklung mechanischen
Stresses verbunden, der unter Umständen ein kritisches
Maß überschreiten kann und Abplatzungen oder ähnliche
Materialdefekte in der Getterstruktur hervorrufen kann. Die Ausbildung
der Oxide bzw. Nitride kann allerdings auch dazu führen,
dass die Reaktivität des Getters begrenzt wird, behindern
doch diese Schichten die weitere Reaktion des Getters mit den Gasen.
Wird eine kritische Schichtdicke überschritten, kommt die
weitere Reaktion des Getters zum Erliegen, wodurch der Getter zunächst
seine max. Kapazität erreicht hat.
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Ausgehend
von dem zuvor beschriebenen Stand der Technik liegt der vorliegenden
Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei Mikrobauteilen oder Funktionsgruppen
zu deren Herstellung die spezifische Kapazität verwendeter
Funktionsmaterialien wie z. B. Getter besser auszunutzen, wobei
die mechanische Integrität und Stabilität des
Funktionsmaterials insbesondere nach längerem Einsatz sowie
im Falle von Gettern nach der Reaktion und Sättigung mit
aufgenommenen Gasen gewährleistet bleiben soll. Auch sollen
die für das Funktionsmaterial notwendigen Volumen nicht
vergrößert werden, das Funktionsmaterial mechanisch
stabil angeordnet sein und die Funktion des Mikrobauteils nicht
oder nur unwesentlich beeinträchtigt werden. Des Weiteren
soll die Herstellung der genannten Mikrobauteile oder Funktionsgruppen
möglichst einfach sein und nicht erschwert werden. Schließlich
sollen die zuvor genannten Nachteile des Standes der Technik beseitigt
werden.
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Verfahrensseitig
besteht die Lösung der Aufgabe in einem Verfahren zum Ausbilden
einer Mikro-Oberflächenstruktur an einem Substrat, insbesondere
zur Herstellung eines mikroelektromechanischen Bauelements, bei
dem an oder in dem Substrat eine erste Feinstruktur mit wenigstens
einer Erhebung und/oder Vertiefung, insbesondere mit zahlreichen
Erhebungen und/oder Vertiefungen, ausgebildet wird, wobei die Erhebung(en)
und/oder Vertiefung(en) eine mit dem Funktionsmaterial zu beschichtende
Oberfläche aufweist bzw. aufweisen, die sich im Wesentlichen senkrecht
oder schräg zur Substratebene erstreckt, und wobei das
Funktionsmaterial in Form einer zweiten Feinstruktur mit sich von der
zu beschichtenden Oberfläche erhebenden Volumenkörpern,
vorzugsweise in Form von Lamellen und/oder Stäben, aufgebracht
wird.
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Des
Weiteren wird diese Aufgabe verfahrensseitig gelöst durch
ein Verfahren zur Anordnung eines Getters als Funktionsmaterial
auf einem Substrat, insbesondere nach einem der Ansprüche
1 bis 8, wobei das Gettermaterial auf eine Oberfläche an
dem Substrat aufgebracht wird, die wenigstens bereichsweise wellen-
oder buckelförmige Erhebungen und/oder Vertiefungen aufweist.
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Vorrichtungsseitig
besteht die Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden
Aufgabe in einer Mikro-Oberflächenstruktur, insbesondere
hergestellt mit einem Verfahren der Ansprüche 1 bis 10,
wobei an oder in einem Substrat eine erste Feinstruktur mit wenigstens
einer Erhebung und/oder Vertiefung, insbesondere mit zahlreichen
Erhebungen und/oder Vertiefungen, mit einer zur Substratebene im
Wesentlichen senkrechten oder schrägen Oberfläche vorgesehen
ist, wobei an der Oberfläche der Erhebung(en) und/oder
Vertiefung(en) ein Funktionsmaterial angeordnet ist, wobei das Funktionsmaterial
in Form einer zweiten Feinstruktur mit sich von der Oberfläche
der Erhebung(en) und/oder Vertiefung(en) erhebenden Volumenkörpern,
insbesondere in Form von Lamellen oder Stäben, ausgebildet
ist, sowie in einem mikroelektromechanischen Bauelement mit einer
Mikro-Oberflächenstruktur nach einem der Ansprüche
11 bis 14, mit dem Substrat als Boden-, Zwischen- oder Deckelelement.
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Unter
einem Funktionsmaterial im Sinne der vorliegenden Erfindung sind
allgemein Materialien zu verstehen, die bei einem Mikrobauteil oder
dessen Herstellung eine bestimmte Funktion ausüben. Beispielhaft
zu nennen sind in diesem Zusammenhang Gettermaterialien im weitesten
Sinne, die auf andere Substanzen anziehend oder bindend wirken.
Weitere Funktionsmaterialien können optische Absorberschichten
oder Antireflexbeschichtungen für optisch transparente
Gehäuseelemente oder klebrige Filme als Partikelfänger
sein. Auch können die Funktionsmaterialien solche mit hoher
Gassättigung, z. B. mit Argon oder Wasserstoff, sein, die
beispielsweise im Rahmen von Bauelementen mit Multikavitäten
eingesetzt werden können, wenn die Kavitäten unterschiedliche
Innendrücke aufweisen sollen. Als Getter kommen solche
Materialien in Frage, die eine oder mehrere Substanzen chemisch
oder physikalisch oder in anderer Weise anziehen, binden oder aufnehmen.
Stickstoff beispielsweise wird an einer aktiven Stelle eines aktivierten
Getters physisorbiert. Dabei findet eine chemische Bindung statt,
die das Gas permanent bindet. Ein Feuchtegetter kann ein dielektrisches
Material mit einer bestimmten Porosität aufweisen und vorzugsweise
mit einem Metall beschichtet sein. Wassermoleküle werden
aufgrund ihrer Polarität in der porösen Struktur
des Feuchtegetters eingelagert. Ein Getter im Sinne der Erfindung
weist die Metalle Ti, Cr, Zr, Al, V, Co, Hf, Ba, Fe, La insbesondere
als Reinmetall oder eine beliebige Legierung dieser Metalle, z.
B. TiAl, ZrAl, TiSi, TiZr oder ZrCo, auf. Besonders vorteilhaft
ist eine Verwendung von porösen SiO2.
Es ist auch möglich, zwei oder mehr Reinmetalle oder Legierungen
oder eine definierte Abfolge unterschiedlicher Metallschichten einzustellen.
Unter einer Beschichtung mit Funktions- oder Gettermaterial im Sinne
der Erfindung ist eine ein- oder mehrlagige Anordnung des jeweiligen
Materials über- oder nebeneinander vollflächig
oder nur bereichsweise zu verstehen.
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Eine
Mikro-Oberfläche im Sinne der Erfindung ist eine mit Verfahren
zur Herstellung von mikroelektromechanischen Bauelementen erzeugte Oberfläche.
Sie besitzt Oberflächenstrukturen, die in der Regel eine
Größe in einem Bereich zwischen 10 nm und 50 μm
und eine Höhe zwischen 5 nm und 600 nm, vorzugsweise 30
nm (Skallops) aufweisen. Weitere bevorzugte Größen
sind im Nachfolgenden offenbart.
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Der
technologische Ansatz bei der vorliegenden Erfindung beruht auf
einer ersten Feinstrukturierung eines Substrats, auf die ein Funktionsmaterial
in Form einer zweiten Feinstruktur aufgebracht wird. Die erste Feinstruktur
wird an dem oder in dem Substrat ausgebildet. Vorzugsweise erfolgt
dieses durch ein Ätzverfahren, insbesondere durch ein Trockenätzverfahren
mit reaktiven Gasen wie z. B. CF4 und SF6 im Wechsel. Besonders
gut eignet sich anisotrophes Trockenätzen oder Hochratenätzen.
Die erste Feinstruktur kann außerdem mittels Lasergravur
ausgebildet werden. Bei dem Ausbilden der ersten Feinstruktur werden
in oder an dem Substrat Strukturen mit zur Substratebene im Wesentlichen vertikalen
oder schrägen Wänden, Oberflächen oder Oberflächenbereichen
erzeugt. Diese stellen die mit dem Funktionsmaterial zu beschichtende
Oberfläche dar. Die Geometrien dieser Strukturen sind beliebig, z.
B. lineare Gräben, gewundene Gräben, Spiralen, herausgearbeitete
Zylinder oder Quader oder Wabenstrukturen mit beliebig vielen Ecken
oder runden Löchern, vorzugsweise in matrixartiger Anordnung. Die
Strukturbreiten sind in der Regel größer 1 μm. Die
Tiefe oder Höhe ist an sich beliebig, ist vorzugsweise
bis zu 50 μm, bevorzugter 10–20 μm, noch
bevorzugter 5 nm bis 600 nm und mit besonderem Vorteil 30 nm tief.
Der Abstand benachbarter Strukturen liegt bei 3–40 μm,
besonders bevorzugt bei 4 μm. Die mit dem Funktionsmaterial
zu beschichtenden Oberflächen liegen vorzugsweise in einem
Winkel zwischen 45° und 135°, bevorzugter zwischen
87° und 95° relativ zur Substratebene, besonders
gut eignen sich Oberflächen, die im Wesentlichen senkrecht
zu Substratebene liegen.
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Das
Funktionsmaterial wird nach der Erfindung in Form einer zweiten
Feinstruktur mit sich von der zu beschichtenden Oberfläche
der ersten Feinstruktur erhebenden Volumenkörpern, vorzugsweise in
Form von Lamellen und/oder Stäben, auf die entsprechenden
Wände, Oberflächen oder Oberflächenbereiche
aufgebracht. Die Volumenkörper sind mit Vorteil voneinander
beabstandet, es handelt sich um individuelle Körper grundsätzlich
beliebiger Ausgestaltung mit Zwischenräumen zwischen benachbarten
Volumenkörpern. Die erfindungsgemäß vorgesehene
erste und zweite Feinstruktur führt zu einer doppelten
Struktur- oder Oberflächenvergrößerung des
Funktionsmaterials. Die erste Feinstruktur hat eine Vergrößerung
der Oberfläche des Substrats zur Folge, auf der dann mehr
Funktionsmaterial angeordnet sowie alternativ oder zusätzlich
das Funktionsmaterial mit größerer Oberfläche
angeordnet werden kann, als das bei einer flachen Substratoberfläche
der Fall ist. Zu diesem Effekt addiert sich die oberflächenvergrößernd
wirkende zweite Feinstruktur des Funktionsmaterials selbst. Durch
die voneinander beabstandeten Volumenkörper wird die für
die gewünschte Funktion zur Verfügung stehende
effektive Oberfläche abermals vergrößert.
Insgesamt kann hierdurch die spezifische Funktionskapazität des
Funktionsmaterials besser ausgenutzt werden. Neben der Vergrößerung
der effektiven Oberfläche hat der zwischen den Volumenkörpern
vorgesehene Abstand den weiteren Sinn, im Falle einer funktionsbedingten
Volumenzunahme des Funktionsmaterials, z. B. eines Getters als Ausdehnungsraum
für das (Getter)-Material zu dienen, das durch Gasaufnahme aufgrund
der chemischen Reaktion an Volumen zunimmt. Durch die freie Ausdehnungsmöglichkeit
der Volumenkörper wird ein Abplatzen teilgesättigter Getterflächen
vermieden, was wiederum zu einer besseren Verlässlichkeit
und längeren Lebensdauer der so hergestellten Mikrobauteile
führt.
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Mit
besonderem Vorteil weist die zweite Feinstruktur Volumenkörper
in Form von Lamellen und/oder Stäben auf. Diese Formen
sind, wie im Nachfolgenden näher erläutert wird,
mit dem erfindungsgemäßen Verfahren einfach herzustellen.
Die Lamellen weisen darüber hinaus bei den bei Mikrobauteilen
vorliegenden Abmessungen eine gute Festigkeit, Anbindungsfestigkeit
am Substrat und Stabilität auf, während bei Stäben
gegenüber Lamellen bei verringerter Stabilität
die effektive Oberfläche größer ist.
Die Volumenkörper können jedoch auch in anderen
geometrischen Formen oder Abwandlungen ausgebildet werden. So können
beispielsweise die Lamellen geradlinig oder gebogen sein. Bei kolumnar auf
ebenen Flächen aufgewachsenen Getterfilmen ergibt sich
als Nebeneffekt der mechanischen Kornentkopplung ein geringer mechanischer
Stress in der Getterschicht, der sich auf einem geringen Niveau
stabilisiert.
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Die
Aufbringung des Funktionsmaterials kann grundsätzlich in
beliebiger Weise, z. B. durch Aufdampfen oder Sputtern, erfolgen.
Besonders bevorzugt ist jedoch eine Abscheidung des Funktionsmaterials
durch Aufdampfen, beispielsweise in einer Anlage mit Planetengetriebe.
Es können dabei beliebige Verdampfungsverfahren wie thermisches
Verdampfen, Elektronenstrahl-, Laserstrahl- oder Lichtbogenverdampfen
angewendet werden. Bei diesen allgemein bekannten Verfahren wird
das aufzudampfende Funktionsmaterial als Target verdampft. Das verdampfte
Material (Atome, „Atomcluster” oder Moleküle)
gelangt durch eine Vakuum- oder Unterdruckkammer zu dem kühleren
Substrat. Der Funktionsmaterialdampf kondensiert am Substrat und
bildet dort eine Beschichtung aus. In vorteilhafter Weise wird durch
Aufdampfen eine Einlagerung von Gasen in die Funktionsmaterialschicht
vermieden. Nachgelagerte Ausgasungseffekte im Funktionsmaterial
eingelagerter Gase können so im Wesentlichen verhindert
werden, wodurch sich so erzeugte Beschichtungen besonders gut zur
Erzeugung bzw. Aufrechterhaltung eines Hochvakuums in Bauteilkavitäten
eignen.
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Die
Funktionsmaterialbeschichtung kann als Reinmaterial, insbesondere
als Reinmetall oder Legierung aus einem Tiegel aufgedampft werden.
Es ist auch möglich, zwei oder mehr Reinmaterialien oder -metalle
oder Legierungen aus jeweils unterschiedlichen Tiegeln gleichzeitig
zu verdampfen (Codeposition) oder durch das Öffnen und
Schließen von Abschirmblechen eine definierte Abfolge unterschiedlicher
Schichten einzustellen.
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Als
Verfahren zum Aufbringen des Funktionsmaterials ist auch Sputtern
geeignet. Dabei wird das Funktionsmaterial durch Ionenbeschuss zerstäubt
und geht in die Gasphase über. Aus dem Funktionsmaterial
herausgelöste Atome gelangen zum Substrat, kondensieren
dort und bilden eine Schicht aus. Das Verfahren wird in einer Arbeitsgasatmosphäre
durchgeführt. Je nach Verhältnis des Atomgewichts
der Arbeitsgase zum gesputterten Material kommt es zu einer Einlagerung
des Sputtergases in der am Substrat abgeschiedenen Schicht. Bei hohen
Temperaturen kann das eingelagerte Gas wieder austreten. Dies ist
insbesondere für das relativ leichte Arbeitsgas Argon und
die beim eutektischen AuSi Waferbonden notwendigen Fügetemperaturen während
des Gehäuseverschlusses im Bereich 400°C nachteilig.
Mit Vorteil wird daher nach einer besonderen Ausführungsform
der Erfindung beim Sputtern ein schweres Edelgas als Arbeitsgas
verwendet, z. B. Krypton oder Xenon. Diese werden als Arbeitsgase
weniger stark in das Funktionsmaterial eingelagert bzw. von diesem
erst bei sehr hohen Temperaturen über 500C wieder abgegeben.
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Nach
einem weiteren Vorschlag der Erfindung weist die mit dem Funktionsmaterial
zu beschichtende Oberfläche der ersten Feinstruktur wenigstens
bereichsweise wellen- oder buckelförmige oder ähnliche
Erhebungen und/oder Vertiefungen auf. Diese dienen als Nukleationspunkte,
an denen sich das Funktionsmaterial bevorzugt abscheidet und niederschlägt.
Mit Vorteil werden die Erhebungen und/oder Vertiefungen erzeugt,
indem die erste Feinstruktur durch das zuvor beschriebenen anisotrophe Trockenätzen
ausgebildet wird. Dabei bildet sich eine reproduzierbare Oberflächentopographie
(Wellenrelief) an den genannten vertikalen oder schrägen
Wänden, Oberflächen oder Oberflächenbereichen
der geätzten Strukturen der ersten Feinstruktur aus. Die Wellenberge
und -täler verlaufen dabei vorzugsweise im Wesentlichen
parallel zur Substratebene. Das Wellenrelief kann durch die Veränderung
der Ätzparameter hinsichtlich Wellenabstand und Wellentiefe (Wellental)
variiert werden. Diese Variation kann auch während eines
Strukturierungsprozesses vorzugsweise programmiert durchgeführt
werden. Der Abstand zwischen benachbarten Wellenbäuchen liegt vorzugsweise
bei 60–400 nm, je nach Gaswechselfrequenz. Die Ausbildung
der Wellenamplitude hängt mit der Konzentration des Gases
zusammen. Im Falle von SF6 als reaktives Gas beträgt bei
niedrigen Konzentrationen die Wellenamplitude weniger als 10 Nanometer.
Die Höhe der Wellenamplitude ist jedoch in der Regel auf
weniger als 50 nm beschränkt, weil sonst die Anisotrophie
verloren geht.
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Es
ist von besonderem Vorteil, wenn das Funktionsmaterial unter einem
Auftreffwinkel α zwischen 60 Grad und 80 Grad zur Substratebene
auf die zuvor beschriebenen Oberflächentopographien auftrifft.
Die vorgenannten Erhebungen/Vertiefungen bewirken dann einen Abschattungseffekt,
wodurch sich Wachstumszonen des Funktionsmaterials im Wesentlichen
nur auf den erhabenen Substratsbereichen bilden. Der genannte Auftreffwinkelbereich
ist besonders vorteilhaft beispielsweise bei Verwendung einer Anlage
mit Planetengetriebe zu bewirken, wobei das Substrat mit einem variierendem
Winkel von ca. +–30° zur Verdampferquelle exponiert
ist. Im Falle einer mittels anisotrophen Trockenätzen ausgebildeten
ersten Feinstruktur mit parallel zur Substratebene verlaufenden
Wellenbergen bildet das Funktionsmaterial in den Wachstumszonen
vorzugsweise in einem Winkel β zur Substratebene schräg
angeordnete Volumenkörper, insbesondere umlaufende Lamellenstrukturen,
mit einer Dicke in einem Bereich zwischen 20–180 nm und
einer Länge in einem Bereich zwischen 20 nm und einigen
1000 nm aus. Der Winkel β hängt unter anderem
von dem Winkel ab, in dem das Substrat zur Verdampferquelle oder
zur Einfallsrichtung des Funktionsmaterials ausgerichtet ist, und
liegt vorzugsweise in einem Bereich zwischen 20° und 50°.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird bzw.
werden die Erhebung(en) und/oder die Vertiefung(en) der ersten Feinstruktur vorzugsweise
in oder auf dem Grund einer Kavität oder Vertiefung des
Substrats ausgebildet. Hierdurch können erfindungsgemäße
Mikro-Oberflächen nahezu ohne Einschränkungen
für gehäuste Mikrobauteile genutzt werden. Mit
Vorteil kann hierdurch das in dem Gehäuse eingeschlossen
Innenvolumen vergrößert werden, wodurch gegenüber
einem Gehäuse ohne Kavität ein möglicherweise
vorliegender Druckanstieg verlangsamt werden kann. Anstatt die Erhebung(en)
und/oder Vertiefung(en) der ersten Feinstruktur in einer Kavität
oder Vertiefung des Substrats auszubilden, können sie auf
einem flachen Substrat oder Wafer ausgebildet werden. Die Kavität kann
dann bei der Häusung des Mikrobauteils durch Zwischenlegen
eines z. B. rahmenartigen Substrats oder Wafers zwischen Bodensubstrat
und Deckelsubstrat ausgebildet werden.
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Nach
der Ausbildung der ersten Feinstruktur können deren zu
beschichtende Oberflächen direkt nach der Strukturierung
mit dem Funktionsmaterial oder einer Getterbeschichtung, insbesondere
-metallisierung, beschichtet werden. Alternativ können
sie nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung vor
dem Aufbringen des Funktionsmaterials bzw. der Getterbeschichtung
mit einer dielektrischen Schicht (z. B. SiO2,
SiN, AlN, Al2O3)
oder einer Elektrodenmetallisierung (z. B. CrAu, TiAu, TiTiNAu,
TiCu, TiPtAu etc.) für eine nachfolgende galvanische Metallaufbringung
versehen werden, z. B. um einen umlaufenden Versiegelungsrahmen
auszubilden.
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Nach
dem Aufbringen des Funktionsmaterials kann nach einer nächsten
Ausführungsform abschließend eine Golddeckschicht
aufgedampft werden. Mit Vorteil ist das möglich, ohne das
für die Aufbringung des Funktionsmaterials notwendige Vakuum
zu unterbrechen. Die Goldschicht kann als Potentialschicht für
ein nachfolgendes galvanisches Aufbringen von Versiegelungsrahmen
(z. B. Gold, GoldZinn) dienen sowie die Funktionsmaterialschicht vor
einer unerwünschten Reaktion mit Luft oder anderen Medien
schützen. Die Golddeckschicht kann später selektiv
weggeätzt oder thermisch mit der Funktionsmaterial- oder
Getterschicht legiert werden, während diese thermisch aktiviert
wird. Die Deckschicht kann selbstverständlich aus einem
anderem für den jeweils beabsichtigten Zweck geeigneten
Material bestehen.
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Eine
besondere Ausführungsform des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet,
dass auf der der ersten Feinstruktur gegenüberliegenden
Seite des Substrats eine weitere derartige oder ähnliche
Feinstruktur ausgebildet wird. Von diesen beiden ersten Feinstrukturen
kann nun lediglich eine oder können beide mit dem Funktionsmaterial
gemäß der Erfindung beschichtet werden. Die beiden
Feinstrukturen können gleich oder unterschiedlich ausgebildet
werden. Des Weiteren kann ein Teil des auf eine oder auf beide Feinstrukturen
aufgebrachten Funktionsmaterials vorzugsweise durch Ätzen
entfernt werden. Werden auf diese Weise auf beiden Seiten des Substrats
einander gegenüberliegenden Bereiche nur mit der ersten
Feinstruktur in geeigneter Ausführung ausgebildet, können
diese Bereiche zum Ausbilden einer Antireflexionsstruktur für
Infrarot-Strahlung dienen. Auf einer Seite oder beiden Seiten kann
anstelle der Feinstruktur eine optisch entspiegelnde Dünnschicht
vorgesehen sein. Die Antireflexionsstruktur in dem IR-Fenster können
sowohl geordnet und definiert, aber auch rein willkürlich
(sog. Black Silicon) ausgebildet sein. Mit besonderem Vorteil ist
hierdurch die Ausbildung von mikroelektromechanischen Bauelementen
möglich, die eine Kombination der erfindungsgemäßen
Mikro-Oberfläche mit Getter- oder Funktionsmaterial mit
einem IR-Fenster aufweisen. Das IR-Fenster kann insbesondere eine
Antireflex-Beschichtung aus wenigstens einer Dünnschicht,
vorzugsweise aus jeweils vier alternierenden Schichten Si-ZnS aufweisen,
wobei die Antireflex-Beschichtung an der zum Bauelementinneren und/oder
an der zum Bauelementäußeren weisenden Seite des
Substrats angeordnet sein kann. Des Weiteren kann wenigstens eine
der vorgesehenen Antireflex-Beschichtungen eine erste Feinstruktur
mit wenigstens einer Erhebung und/oder Vertiefung, insbesondere
mit zahlreichen Erhebungen und/oder Vertiefungen, mit einer zur
Substratebene im Wesentlichen senkrechten oder schrägen
Oberfläche aufweisen. Benachbarte Erhebungen bzw. Vertiefungen
haben voneinander vorzugsweise einen Abstand zwischen 3 μm
und 40 μm, bevorzugter von 4 μm und/oder die Erhebung(en)
bzw. Vertiefung(en) eine Höhe bzw. Tiefe vorzugsweise von
weniger als 50 μm, bevorzugter zwischen 10 μm
und 20 μm. Zwischen dem Substrat und der Antireflex-Beschichtung kann
optional eine Metallschicht als Blende vorgesehen sein.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform wird das aufgebrachte Funktionsmaterial
strukturiert. Das Funktionsmaterial und insbesondere gasabsorbierende
Getter müssen in jedes Bauteil individuell eingebracht
werden. Hierdurch entsteht die Notwendigkeit der Getterstrukturierung,
beispielsweise durch eine lithographische Lift-Off-Strukturierung,
bei der zuerst eine Lackschicht aufgebracht, belichtet und entwickelt
wird. Danach wird die Funktionsmaterial- oder Getterschicht z. B. über
Sputtern oder CVD (Chemical Vapor Deposition) aufgebracht und durch Auflösen
der Lackschicht strukturiert. Mit diesem Strukturierungsverfahren
soll eine Kontamination der Funktionsmaterial- oder Getteroberfläche
durch Lithographielackreste vermieden werden. Die Strukturierung
der Schicht kann aber auch schon während der Abscheidung
durch eine beispielsweise metallische Schattenmaske über
dem Substrat erfolgen. Besonders bevorzugt ist jedoch, wenn auf
das Funktionsmaterial eine Lackschicht, insbesondere eine Photolackschicht,
aufgebracht wird und exponierte Bereiche des Funktionsmaterials
nachfolgend, insbesondere naßchemisch sowie trocken mit
reaktiven Gasen, strukturiert werden.
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Insgesamt
sind folgende Anordnungen der erfindungsgemäßen
Mikro-Oberflächenstruktur im Zusammenhang mit Mikrosensoren
denkbar:
- 1. Anordnung in einem Deckelelement
vorzugsweise ohne andere Funktionselemente, oberhalb oder seitlich
zu einem darunter befindlichen Mikrobauteil. Die Kavität
in dem Deckelwafer kann dabei durch Trockenätzen, naßchemisches Ätzen,
einen dicken Versiegelungsrahmen oder durch einen dritten Fensterwafer
als Abstandshalter gebildet werden.
- 2. Anordnung in einem Deckelelement neben oder um ein definiertes
Feld (IR-Fenster) mit Antireflexbeschichtung (Black Silicon mit
willkürlicher Anordung, definierte Mottenaugenstrukturen, Dünnschicht)
für Infrarot Strahlung. Das IR Fenster kann dabei zur Substratoberfläche
vertieft sein. Aus prozesstechnischen Gründen kann eine ungleiche
Kombination von Antireflexschichten auf der Außen- und
Innenseite Sinn machen. Z. B. kann außen eine Dünnschicht-Entspiegelung
und innen Mottenaugen oder Black Silicon vorgesehen sein oder umgekehrt,
wobei diese Kombination weniger vorteilhaft ist. Zusätzlich
kann auf einer Seite oder beiden Seiten ein Antireflex-Mehrfachschicht
aus Si/ZnS ausgebildet sein.
- 3. Anordnung auf dem gleichen Substrat wie das Mikrobauteil
(neben diesem oder um dieses herum angeordnet), wobei die Trägerstruktur
vorzugsweise aus der materialgleichen Schicht, z. B. polykristallinem
Silizium, SiliziumGermanium oder amorphen Silizium, strukturiert
ist, wie die Elemente des Mikrobauteils selbst. Es ist dabei unerheblich,
ob sich auf diesem Substrat eine integrierte elektronische Auswerte-
oder Ansteuerungsschaltung für das oder die Mikrobauteile
befindet.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus
der folgenden beispielhaften Beschreibung einer besonders bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung anhand der Figuren. Dabei
zeigt:
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1 eine
schematische Schnittdarstellung eines Teils einer Miko-Oberflächenstruktur
quer zur Substratebene,
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2 eine
schematische Schnittansicht eines mikroelektromechanischen Bauelements
mit Miko-Oberflächenstrukturen nach 1,
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3 eine
schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform
eines mikroelektromechanischen Bauelements mit Miko-Oberflächenstrukturen
nach 1,
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4 eine
schematische Schnittansicht einer dritten Ausführungsform
eines mikroelektromechanischen Bauelements mit Mikro-Oberflächenstrukturen
nach 1 sowie einem optischen Fenster für IR-Strahlung,
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5 eine
schematische Schnittansicht einer vierten Ausführungsform
eines mikroelektromechanischen Bauelements mit Mikro-Oberflächenstrukturen
nach 1 sowie einem optischen Fenster für IR-Strahlung
in einer weiteren Ausführungsform,
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6 eine
Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens anhand eines Flussdiagramms und
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7 ein
Deckelsubstrat in verschiedenen Fertigungsschritten.
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In
der 1 ist ein Teil einer erfindungsgemäßen
Mikro-Oberflächenstruktur 1 stark vergrößert und
schematisch dargestellt. Die Mikro-Oberflächenstruktur 1 ist
an oder auf einem Substrat 202 ausgebildet. In der starken
Vergrößerung der 1 ist lediglich
ein Volumenkörper 200 der Mikro-Oberflächenstruktur 1 dargestellt.
Dieser erhebt sich senkrecht zur Substratebene 204. Diese
erstreckt sich in Richtung des in der 1 dargestellten
Pfeils sowie senkrecht zur Zeichnungsebene. Wie aus der 1 nicht eindeutig
hervorgeht, weist der Volumenkörper 200 in einem
Querschnitt parallel zur Substratebene 204 im Wesentlichen
kreisförmigen Querschnitt auf. Die sich senkrecht zur Substratebene 204 erstreckende
Oberfläche 205 des Volumenkörpers 200 ist mit
einer Wellenstruktur 210 versehen, das aus Wellentälern
in 206 sowie Wellenbergen 207 besteht.
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Das
auf die Substratoberfläche aufgebrachte Funktionsmaterial
ist im dargestellten Beispiel ein Gettermaterial 220, 230 aufweisend
beispielsweise Titan. Das Gettermaterial 220, 230 wird
z. B. durch Aufdampfen auf die Substratoberfläche aufgebracht. Der
Auftreffwinkel α der Getter- oder Metallatome, also des
Gettermaterials, ist in der 1 kenntlich gemacht.
Während des Aufdampfens des Gettermaterials 220, 230 wird
das mit diesem zu beschichtenden Mikro-Bauteil 209 um eine
zur Substratebene 204 senkrechte Rotationsachse gedreht.
Durch den schräg zur Orthogonalen der Substratebene 204 ausgebildeten
Auftreffwinkel α sowie die Rotation des gesamten Mikro-Bauteils 209 kommt
es zu einer Abscheidung von Gettermaterial auch parallel zur Substratebene 204 ausgerichteten
Oberflächen, im dargestellten Beispiel Getter- oder Titan-Dünnschichten 230 auf
dem Volumenkörper 200 sowie Getter- oder Titan-Dünnschichten 230 auf
der Oberfläche des Substrats 202 selbst. An der
senkrecht zur Substratebene 204 ausgerichteten Oberfläche 205 des Volumenkörpers 200 schlägt
sich das Getter- oder Titanmaterial aufgrund der zuvor beschriebenen
Rotation zwischen Auftreffwinkels α und Oberfläche 205 sowie
der Rotation des Mikro-Bauteils 209 in Form von Lamellen 220 nieder.
Anlass hierfür ist die Wellenstruktur 210 der
Oberfläche 205 des Volumenkörperr 200.
In der Einfallsrichtung (Auftreffwinkel α) des Getter-
oder Titanmaterials 220, 230 schirmen die Wellenberge 207 das
jeweils in Einfallsrichtung nachfolgende Wellental 206 vor
den auftreffenden Getter- oder Titanatomen ab. Diese können
sich nur im Bereich der Wellenberge 207 und hier insbesondere
an der in Einfallsrichtung 211 liegenden Seite der Wellenberge 207 anlagern.
Die anwachsenen Getter- oder Titananlagerungen bewirken eine fortgeführte Abschirmung
der in Einfallsrichtung α nachfolgenden Bereiche oder Wellentäler 206.
Aufgrund der Rotation des Mikro-Bauteils 209 scheidet sich
das auftreffende Material in Umfangsrichtung um den Volumenkörper 200 herum
gleichmäßig ab, wodurch die besagten Getter- oder
Titan-Lamellen 220 entstehen. Diese sind aufgrund des schrägen
Einfallswinkels α um den Winkel β gegenüber
der Substratebene 204 geneigt. Aufgrund des Abstandes zwischen
zwei Wellenbergen 207 sind die Lamellen 220 ebenfalls voneinander
beabstandet ausgebildet und zwischen benachbarten Lamellen 220 sind
die Zwischenräume 240 ausgebildet.
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Die
Volumenkörper 200 bilden die erste Feinstruktur 2 im
Sinne der Erfindung, die Lamellen 220 die zweite Feinstruktur 3 im
Sinne der Erfindung aus.
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Wie
insbesondere aus den 2, 3 und 4 hervorgeht,
sind bei einem Mikro-Bauteil 209 mehrere entsprechend der 1 ausgebildete
Volumenkörper 200 nebeneinander auf einem Substrat 202 angeordnet.
Zwischen benachbarten Volumenkörpern 200 sind
wiederum Freiräume 201 ausgebildet. In der in
der 2 dargestellten Ausführungsform sind
die Volumenkörper 200 an einem Substrat 202 ausgebildet,
das einen Deckel 208 für das dargestellte Mikro-Bauteil 209 ausbildet.
In den den Deckel 208 bildenden Substrat 202 ist
eine Vertiefung beispielsweise mittels geeigneten Ätzverfahrens
eingebracht, die zusammen mit einem Bodensubstrat 280 eine
Kavität 250 ausbildet. Am Boden 251 der
Kavität 250 sind die zuvor beschriebenen Volumenkörper 200 angeordnet
und in der zuvor beschriebenen Weise mit Funktionsmaterial oder
Getter 220, 230 beschichtet.
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Der
Deckel 208 ist unter Zwischenlage eines Versiegelungsrahmens 270 auf
dem Bodensubstrat 280 angeordnet, so dass die Kavität 250 hermetisch gegenüber
der Umgebung abgedichtet ist. Auf der zum Deckel 208 weisenden
Seite des Bodensubstrats 280 ist bzw. sind eine oder mehrere
Mikrostrukturen 290 angeordnet. Bei diesen kann es sich
beispielsweise um Vibrationselemente von Inertial- und Drehratensensoren
handeln. Die mit den Mikrostrukturen 290 erfassten Messwerte
werden in bekannter Weise in Messsignale umgewandelt, die über
eine beispielhaft dargestellte elektrische Anschlusskontaktierung 290 abgegriffen
werden können.
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In
der 3 ist eine weitere Ausführungsform eines
mikroelektromechanischen Bauteils 209 mit der erfindungsgemäßen
Mikrooberfläche dargestellt. Das Bauteil 209 weist
einen Deckel 208 mit entsprechender Kavität 250 auf.
Dieser ist über einen Versiegelungsrahmen 270 mit
einem darunterliegenden Bodensubstrat 280 verbunden. Dieses
an seiner dem Deckel 208 zugewandten Oberfläche
mit einem Dielektrikum 295 beschichtet. Auf das Dielektrikum 295 wurde
wiederum eine elektrische Leiterbahn 293 beispielsweise
in Form einer Elektrodenmetallisierung, die nachfolgend bereichsweise
weggeätzt wurde, aufgebracht. Über der elektrischen
Leiterbahn 293 bzw. dem Dielektrikum 295 ist ein
weiteres Dielektrikum 294 angeordnet, welches auf seiner
dem Bodensubstrat 280 gegenüberliegenden Seite
mit dem Versiegelungsrahmen 270 verbunden ist. Die Verbindung
zwischen Deckel 208, Versiegelungsrahmen 270,
Dielektrika 294, 295 sowie der elektrischen Leiterbahn 293 mit
dem Bodensubstrat 280 ist wiederum hermetisch dicht. Zwischen
dem Bodensubstrat 280 und dem Deckel 208 ist die
Kavität 250 ausgebildet, in der eine Mikrostruktur 292,
beispielsweise ein Drehoszillator mit entsprechenden Bewegungserfassungselementen
an dem Bodensubstrat 280 angeordnet ist. Des Weiteren ist
in der Kavität 250 ein Getter in Form einer erfindungsgemäßen Mikro-Oberflächenstruktur 1 angeordnet,
die, wie bereits im Zusammenhang mit den 1 und 2 beschrieben
wurde, aus der ersten Feinstruktur 2 in Form der Volumenkörper 200 sowie
dem auf die erste Feinstruktur 2 aufgebrachten Gettermaterial 220, 230 in
Form der zweiten Feinstruktur 3 besteht. Die Mikro-Oberflächenstruktur 201 ist
an dem Bodensubstrat 280 bzw. der auf dieser aufgebrachten
dielektrischen Schicht 295 angeordnet, die in diesem Fall
als Mikro-Bauteil das Substrat 202 bilden.
-
Zwei
weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in den 4 und 5 in
Form eines Mikro-IR-Detektors dargestellt. Der in der 4 dargestellte
Detektor weist ein Bodensubstrat 280 auf, in dessen Oberseite
eine integrierte Schaltung 296 eingebracht ist. Das Bodensubstrat 280 trägt
des Weiteren einen Versiegelungsrahmen 270, der seinerseits mit
einem Deckel 208 verbunden ist. Bodensubstrat 280,
Versiegelungsrahmen 270 und Deckel 208 bilden
eine Kavität 250 aus, in der am Bodensubstrat 280 eine
Mikrostruktur 297 zum Nachweis oder zur Interaktion mit
optischer oder IR-Strahlung angeordnet ist. Die Kavität 250 ist
ausgebildet, indem in dem den Deckel 208 bildenden Substrate 202 eine
Vertiefung eingeätzt ist. In den Boden 251 der
Vertiefung des Deckels 208 ist eine wie zuvor mit Bezug
auf die 1–3 beschriebene
erste Feinstruktur 2 aus Volumenkörpern 200 sowie
Zwischenräumen 201 eingebracht, die mit einem
Getter in Form einer zweiten Feinstruktur 3 als Dünnschicht 230 sowie
in Form von Lamellen 220 beschichtet ist. Seitlich daneben
ist der Deckel 208 zu einem optischen Fenster 300 ausgebildet.
An der zum Bodensubstrat 280 weisenden Seite des Deckels 208 ist
eine mikrostrukturierte Antireflexschicht 301 vorgesehen,
die aus voneinander um den Abstand 302 beabstandeten Volumenkörpern 303 besteht.
Die mikrostrukturierte Antireflexschicht 301 wird in gleicher
Weise wie die erste Feinstruktur 2 hergestellt.
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Auf
der der mikrostrukturierten Antireflexschicht 301 gegenüberliegenden
Seite des Deckels 208 ist eine Dünnschicht 330 zur
Entspiegelung des optischen Fensters in einer äußeren
Vertiefung 320 des Deckels 208 angeordnet.
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Das
in der 5 dargestellte Mikro-Bauteil 209 unterscheidet
sich von dem der 4 dadurch, dass anstelle der
Dünnschicht 330 in der Vertiefung 320 eine äußere
mikrostrukturierte Antireflexschicht 310 vorgesehen ist,
die im Wesentlichen der in der Kavität angeordneten mikrostrukturierten
Antireflexschicht 301 entspricht.
-
Ein
beispielhafter Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist anhand eines Flussdiagramms in der 6 dargestellt.
Das Substrat 202 in den entsprechenden Fertigungsstadien
ist in der 7 gezeigt. Im Verfahrensschritt 100 werden
im Substrat 202 (7c) Vertiefungen
hergestellt, die die spätere Kavität 250 des
Mikrobauteils bilden. Die Vertiefungen werden mittels üblichen Ätzverfahrens
in das Substrat eingebracht.
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Im
Verfahrensschritt 110 werden die Strukturfelder erzeugt.
Unter den Strukturfeldern in diesem Sinne ist sowohl die erste Feinstruktur 2 mit
Volumenkörpern 200 und Zwischenräumen 201 als
auch die mikrostrukturierten Antireflexschichten 301, 310 zu
verstehen. Die Strukturfelder werden vorzugsweise mittels eines
anisotrophen Trockenätzverfahrens mit reaktiven Gasen,
beispielsweise CF4, SF6, erzeugt (7c,
d).
-
Nachfolgend
wird im Verfahrensschritt 120 eine Getter-Metallisierung
abgeschieden, die sich insbesondere auf der erster Feinstruktur
(200, 201) in Form Dünnschichten 230 sowie
Lamellen 220 abscheidet (7g).
-
Im
Verfahrensschritt 130 wird ein Metallrahmen abgeschieden,
der den späteren Versiegelungsrahmen 270 bildet.
Die Abscheidung des Metallrahmens erfolgt vorzugsweise durch galvanisches
Aufbringen beispielsweise von Gold oder Gold/Zinn (7h).
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Im
nachfolgenden Verfahrensschritt 140 erfolgt die Getter-Strukturierung.
Hierbei werden die lateralen Begrenzungen des aufgebrachten Gettermaterials
definiert, beispielsweise durch eine Lift-off-Strukturierung (siehe 7g, h). Gleichfalls kann eine Standardlithographie
mit Fotolack zur Abdeckung der zu bewahrenden Getter-Struktur und eine
nachfolgende Strukturierung des exponierten Gettermaterials erfolgen.
Diese Strukturierung kann je nach Gettermaterial nasschemisch oder
trocken, das heißt mit reaktiven Gasen (bei Titan und Zirkon beispielsweise
HF, HF-haltige Ätzen) durchgeführt werden.
-
Im
Verfahrensschritt 150 erfolgt schließlich die
Bauteilversiegelung durch Bonden von Bodensubstrat 280,
Versiegelungsrahmen 270 und Deckel 208 miteinander.
Die Bauteilversiegelung erfolgt unter kontrollierter Atmosphäre
(Vakuum).
-
- α
- Auftreffwinkel
- β
- Ausrichtungswinkel
der Getter- oder Titanlamelle
- 1
- Mikro-Oberflächenstruktur
- 2
- erste
Feinstruktur
- 3
- zweite
Feinstruktur
- 100–150
- Prozessfluss
- 200
- Volumenkörper
- 201
- Freiraum
- 202
- Substrat
- 203
- Bereich
mit Getterstrukturen
- 204
- Substratebene
- 205
- Oberfläche
des Volumenkörpers 200
- 206
- Wellental
- 207
- Wellenberg
- 208
- Deckel
- 209
- Mikro-Bauteil
- 210
- Wellenstruktur
- 220
- Getter-
oder Titanlamelle
- 230
- Getter-
oder Titandünnschicht
- 240
- Zwischenraum
- 250
- Kavität
- 251
- Boden
- 270
- Versiegelungsrahmen
- 280
- Bodensubstrat
- 290
- Mikrostruktur
- 291
- elektrische
Anschlusskontaktierung
- 292
- Mikrostruktur
- 293
- elektrische
Leiterbahn
- 294
- Dielektrikum
- 295
- Dielektrikum
- 296
- integrierte
Schaltung
- 297
- Mikrostruktur
zum Nachweis oder Interaktion mit optischer oder IR Strahlung
- 300
- optisches
Fenster in der Kavität
- 301
- mikrostrukturierte
Antireflex Schicht
- 302
- Abstand
und Tiefe der Antireflexstrukturen
- 303
- Volumenkörper
- 310
- optisches
Fenster außen
- 320
- Vertiefung
des optischen Fensters außen
- 330
- Dünnschicht
zur Entspiegelung des optischen Fensters
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - R. Kullberg
et al., Getter for microelectonic packages, Advanced Packaging,
12/2004, Seiten 30–33 [0006]
- - High vacuum wafer bonding technology, AuSi eutectic wafer
bonding with integrated getter thin film for long term stable high
vacuum, W. Reinert, MST News, Spezialausgabe über Wafer
Bond Technologie, Februar 2005 [0006]