DE102010039293A1 - Mikromechanisches Bauteil und Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Bauteil - Google Patents

Mikromechanisches Bauteil und Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Bauteil Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein mikromechanisches Bauteil mit einem Substrat (12) mit einer beweglichen Masse (38), welche über mindestens eine Feder (50) derart mit dem Substrat (12) verbunden ist, dass die bewegliche Masse (38) in Bezug zu dem Substrat (12) verstellbar ist, und mindestens einer fest angeordneten Stator-Elektrode (24), wobei die bewegliche Masse (38) und die mindestens eine Feder (50) aus dem Substrat (12) herausstrukturiert sind, wobei mindestens ein die bewegliche Masse (38) zumindest teilweise umrahmender Trenngraben (40) in dem Substrat (12) ausgebildet ist, und die mindestens eine Stator-Elektrode (24) mittels mindestens einer Stützverbindung (56), welche die mindestens eine Stator-Elektrode (24) mit einer an dem Substrat (12) angeordneten Verankerung (58) verbindet und einen Abschnitt (62) des Trenngrabens (40) überspannt, benachbart zu einer von dem Trenngraben (40) zumindest teilweise umrahmten Außenfläche (14) der beweglichen Masse (38) angeordnet ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Bauteil.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein mikromechanisches Bauteil. Ebenso betrifft die Erfindung eine Sensorvorrichtung. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Bauteil und ein Herstellungsverfahren für eine Sensorvorrichtung.
  • Stand der Technik
  • In der DE 10 2008 043 790 A1 ist ein mikromechanisches Bauelement mit einer an einem Substrat angeordneten Stator-Elektrode und einer als Aktor-Elektrode ausgebildeten und in einem Abstand zu der Stator-Elektrode drehbar angeordneten Schwungmasse beschrieben. Bei der Herstellung des mikromechanischen Bauelements wird eine isolierende Schicht auf dem Substrat abgeschieden. Auf der isolierenden Schicht wird die mindestens eine Stator-Elektrode gebildet. Anschließend werden eine Opferschicht und eine Halbleiterschicht, wie beispielsweise eine EPI-Polysiliziumschicht, auf der mindestens einen Aktor-Elektrode abgeschieden. Die Schwungmasse wird in einem nachfolgenden Verfahrensschritt in Form einer asymmetrischen Wippe aus der Halbleiterschicht herausstrukturiert.
  • Ein mikromechanisches Bauelement mit mindestens einer an einem Substrat fest angeordneten Stator-Elektrode und einer beabstandet dazu drehbar angeordneten Schwungmasse in Form einer asymmetrischen Wippe, welche aus einer auf das Substrat aufgebrachten Halbleiterschicht herausstrukturiert und als mindestens eine Aktor-Elektrode ausgebildet ist, wird auch in der DE 10 2008 043 788 A1 beschrieben.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die Erfindung schafft ein mikromechanisches Bauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Sensorvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 8, ein Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Bauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 10 und Herstellungsverfahren für eine Sensorvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 13.
  • Vorteile der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung gewährleistet ein Herausstrukturieren der beweglichen Masse und der mindestens einen Feder aus dem Substrat. Somit entfällt die Notwendigkeit eines Abscheidens/Bildens einer zusätzlichen Halbleiterschicht auf einer auf dem Substrat gebildeten Isolierschicht/Opferschicht, aus welcher die bewegliche Masse beim Stand der Technik gebildet wird. Somit entfallen bei der erfindungsgemäßen Technologie die herkömmlicher Weise häufig auftretenden Probleme beim Herstellen eines SOI-Aufbaus (Silicon an Isolator). Ebenso können gegenüber dem Stand der Technik Arbeitsschritte beim Herstellungsverfahren eingespart werden. Auf diese Weise können die Herstellungskosten für das erfindungsgemäße mikromechanische Bauteil gesenkt werden.
  • Gleichzeitig gewährleistet die unten genauer beschriebene erfindungsgemäße Technologie eine Möglichkeit zum Herstellen eines mikromechanischen Bauteils mit einer in Bezug zu einem Substrat beweglichen Masse und mindestens einer unverstellbar in Bezug zu dem Substrat angeordneten Stator-Elektrode, wobei die zum Herausstrukturieren der beweglichen Masse und der mindestens einen Feder aus dem Substrat auszuführenden Ätzschritte und die zum Bilden der mindestens einen Stator-Elektrode auszuführenden Abscheideschritte/Ätzschritte lediglich von einer Seite des Substrats auszuführen sind. Man kann dies auch so umschreiben, dass zum Herstellen des erfindungsgemäßen mikromechanischen Bauteils lediglich Vorderseitenprozesse auszuführen sind, während ein Ausführen von Rückseitenprozessen nicht notwendig ist.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass bei der erfindungsgemäßen Technologie die mindestens eine Stator-Elektrode, bzw. die mit ihr verbundene mindestens eine Metallleiterbahn, so an dem Substrat angeordnet sind, dass die mechanischen Eigenschaften der mindestens einen Stator-Elektrode und/oder der mindestens einen Metallleiterbahn keine/kaum mechanische Spannungen in dem Substrat, insbesondere in der beweglichen Masse, bewirken können. Somit ist es nicht notwendig, das Substrat mittels eines Vorderseiten- und/oder Rückseiten-Ätzprozesses so strukturieren, dass unter einer MEMS-Metallschicht (Mikrosystemtechnik-Metallschicht) noch Halbleiterstege ausgebildet werden, welche herkömmlicher Weise meistens mit einer größeren Breite als die mindestens eine Metallbahn zu bilden sind. Dies ist mit dem Vorteil verbunden, dass man keine Rückseitenprozesse für das Herstellen der unterstützenden Halbleiterstege auszuführen hat.
  • Mittels der vorliegenden Erfindung können die bekannten guten mechanischen und elektrischen Eigenschaften bekannter MEMS-Sensoren, insbesondere bekannter MEMS-Sensoren aus Silizium, ohne Nachteile mit den guten Eigenschaften von metallbasierten MEMS-Sensoren kombiniert werden. Die herkömmlicher Weise oft auftretenden Nachteile derartiger Sensoren müssen dabei nicht in Kauf genommen werden.
  • Bei dem unten genauer beschriebenen erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren können die einzelnen Herstellungsschritte der CMOS-Herstellung (Complementary Metall Oxide Semiconductor, komplementärer Metall-Oxid-Halbleiter) und der MEMS-Herstellung getrennt voneinander ausgeführt werden/ablaufen. Die verschiedenen Prozesse beeinflussen sich somit nicht gegenseitig. Insbesondere können sämtliche Verfahrensschritte zum Herstellen der MEMS-Strukturen erst nach dem eigentlichen CMOS-Herstellungsprozess ausgeführt werden.
  • Das erfindungsgemäße mikromechanische Bauteil und das entsprechende Herstellungsverfahren eignen sich besonders gut zum Bilden einer Sensoreinrichtung. In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Sensoreinrichtungen eine integrierte Auswerteschaltung umfassen. Beispielsweise kann die Auswerteschaltung als CMOS-Schaltung innerhalb eines einzigen Chips mit den MEMS-Strukturen realisiert werden.
  • Eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung ist ein Beschleunigungssensor, mittels welchem eine Beschleunigung (des Beschleunigungssensors) mit einer senkrecht zu der Flächenausdehnung des Substrats ausgerichteten Komponente ungleich Null erkennbar/nachweisbar/messbar ist. Ein derartiger Beschleunigungssensor wird häufig auch als Z-Sensor bezeichnet. Insbesondere kann mittels der erfindungsgemäßen Technologie ein Z-Sensor für sehr hohe Kapazitäten und/oder Kapazitätsänderungen hergestellt werden.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass mittels der hier beschriebenen erfindungsgemäßen Technologie auch Beschleunigungssensoren bildbar sind, welche als Alternative oder als Ergänzung zu der Funktionsfähigkeit eines Z-Sensors dazu geeignet sind, eine Beschleunigung (des Beschleunigungssensors) in eine parallel zu der Ausdehnungsfläche des Substrats ausgerichteten Richtung zu erkennen/messen (X- oder XY-Beschleunigungssensoren).
  • Die Sensoreinrichtung ist jedoch nicht auf eine Ausbildung als Beschleunigungssensor beschränkt. Beispielsweise kann die Sensoreinrichtung auch als Drucksensor ausgebildet sein, wobei eine Druckänderung zu einer Verstellbewegung der beweglichen Masse führen kann, welche mittels eines unten genauer beschriebenen Kondensators nachweisbar ist.
  • In einer anderen Ausbildungsform ist es möglich, auf der beweglichen Masse eine Spule anzuordnen/auszubilden. In diesem Fall kann das erfindungsgemäße mikromechanische Bauteil als sensitives Element eines Magnetfeldsensors verwendet werden. Bei einer zeitlichen Änderung einer Magnetfeldstärke tritt aufgrund eines induzierten Stromflusses durch die Spule eine Auslenkung/Verstellbewegung der beweglichen Masse auf. Über eine kapazitive Messung, welche unten genauer beschrieben ist, kann somit auch eine Größe bezüglich der Magnetfeldstärke festgelegt/bestimmt werden.
  • Die Verwendbarkeit des mikromechanischen Bauteils ist jedoch nicht auf einen Beschleunigungssensor, einen Drucksensor und/oder einen Mangetfeldsensor beschränkt.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:
  • 1A bis 1G Querschnitte durch ein Halbleitersubstrat zum Darstellen einer Ausführungsform des Herstellungsverfahrens; und
  • 2A bis 2C Draufsichten auf verschiedene Schichten einer Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils, wobei 2Cb eine Vergrößerung eines Teilbereichs der 2Ca zeigt.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • 1A bis 1G zeigen Querschnitte durch ein Halbleitersubstrat zum Darstellen einer Ausführungsform des Herstellungsverfahrens.
  • Bei dem hier schematisch wiedergegebenen Herstellungsverfahren wird ein mikromechanisches Bauteil mit mindestens einer Aktor-Elektrode 10 gebildet. Das hier beschriebene Herstellungsverfahren ist jedoch nicht auf eine Ausstattung des mikromechanischen Bauteils mit mindestens einer Aktor-Elektrode 10 limitiert. Anstelle der mindestens einen Aktor-Elektrode 10 kann auch ein Teilbereich der beweglichen Masse als Gegenelektrode zu der unten genauer beschriebenen Stator-Elektrode ausgebildet sein.
  • Bevorzugter Weise erfolgt das Bilden der mindestens einen Aktor-Elektrode 10 auf einem noch unstrukturierten Halbleitersubstrat 12. Wie unten genauer ausgeführt wird, kann in diesem Fall die mindestens eine Aktor-Elektrode 10 als Teil einer Ätzmaske beim späteren Strukturieren des Halbleitersubstrats 12 genutzt werden. Das Halbleitersubstrat 12 kann beispielsweise ein Siliziumsubstrat sein. Anstelle oder als Ergänzung zu Silizium kann das Halbleitersubstrat 12 jedoch auch ein anderes Halbleitermaterial umfassen.
  • Bevorzugter Weise ist das Halbleitersubstrat 12 ein CMOS-Wafer. Bereiche des Halbleitersubstrats 12, die nicht als MEMS-Strukturen benötigt werden, wie beispielsweise ein CMOS-Schaltungsbereich, können während der im Weiteren beschriebenen Ausführung des Herstellungsverfahrens von einer Schutzschicht bedeckt sein. Diese Schicht kann nach dem Herstellungsverfahren entfernt werden, bzw. bei Bedarf auch während des Herstellungsverfahrens erneuert werden.
  • Die mindestens eine Aktor-Elektrode 10 wird vorteilhafter Weise auf einer Außenfläche 14 der in einem späteren Verfahrensschritt aus dem Halbleitersubstrat 12 herausstrukturierten beweglichen Masse gebildet. Das Bilden der mindestens einen Aktor-Elektrode 10 kann beispielsweise ein Abscheiden mindestens einer ein Metall umfassenden Schicht und ein Strukturieren/Ätzen der mindestens einen abgeschiedenen Schicht in die Form zumindest der mindestens einen Aktor-Elektrode 10 umfassen. Ebenso kann zumindest eine Teilfläche der Außenfläche 14 mittels einer Dotierung leitfähig ausgebildet werden.
  • Optionaler Weise wird vor dem Bilden der mindestens einen Aktor-Elektrode 10 zumindest ein Teil der Außenfläche 14 mit mindestens einer Isolierschicht 16 abgedeckt. In diesem Fall wird die mindestens eine Aktor-Elektrode 10 auf der mindestens einen Isolierschicht 16 gebildet. Die mindestens eine Isolierschicht 16 kann zum Bilden einer elektrischen Isolierung zwischen der später aus dem Halbleitersubstrat 12 herausstrukturierten beweglichen Masse und der mindestens einen daran angeordneten Aktor-Elektrode 10 genutzt werden. Ebenso kann die mindestens eine Isolierschicht 16 während des Bildens der mindestens einen Aktor-Elektrode 10 und der nachfolgenden Verfahrensschritte als Schutzschicht dienen. Die mindestens eine Isolierschicht 16 kann beispielsweise eine Oxidschicht sein. Insbesondere kann die mindestens eine Isolierschicht 16 auf einfache Weise mittels einer thermischen Oxidierung zumindest eines Teils der Außenfläche 14 aus Silizium gebildet werden.
  • 1A zeigt einen Querschnitt durch das Halbleitersubstrat 12 nach dem Bilden der mindestens einen Aktor-Elektrode 10. Gleichzeitig mit dem Bilden der mindestens einen Aktor-Elektrode 10 kann auch mindestens eine (nicht skizzierte) Leiterbahn gebildet werden, welche die mindestens eine Aktor-Elektrode mit einer später hergestellten Sensor- und/oder Auswerteeinrichtung verbindet. Auf eine vorteilhafte Form der mindestens einen Aktor-Elektrode 10 und/oder der daran angeordneten mindestens einen Leiterbahn wird bei der Beschreibung einer Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils noch eingegangen.
  • In einem weiteren Verfahrensschritt wird eine Opferschicht 18 auf freiliegenden Oberflächen der mindestens einen Aktor-Elektrode 10 und der mindestens einen Isolierschicht 16 gebildet. Man kann dies auch als ein zumindest teilweises Abdecken der Isolierschicht 16 und/oder der mindestens einen Aktor-Elektrode 10 mit der Opferschicht 18 bezeichnen. Die Opferschicht 18 kann beispielsweise ein Oxid, insbesondere Siliziumoxid, umfassen.
  • Anschließend kann mindestens eine Aussparung zum Freilegen einer Kontaktfläche 20 der mindestens einen Aktor-Elektrode 10 durch die Opferschicht 18 geätzt werden. Die mindestens eine Aussparung kann zum Bilden mindestens eines Kontakts 22 mit einem leitfähigen Material, wie beispielsweise Wolfram oder Aluminium, gefüllt werden. Über den mindestens einen Kontakt 22 kann später die mindestens eine Aktor-Elektrode zum Abgreifen einer Spannung kontaktiert werden.
  • Wie in 1B gezeigt ist, wird nach dem Bilden des mindestens einen Kontakts 22 zumindest eine Stator-Elektrode 24 auf einer freilegenden Oberfläche der Opferschicht 18 gebildet. Dazu kann mindestens eine leitfähige Schicht, bevorzugt umfassend ein Metall, auf der Opferschicht 18 abgeschieden und in eine gewünschte Form strukturiert/geätzt werden. Aus der mindestens einen leitfähigen Schicht können auch mindestens eine (nickt skizzierte) Stützverbindung und mindestens eine (nicht dargestellte) Verankerung auf der Opferschicht 18 gebildet werden. Auf die Funktion der Stützverbindung wird unten genauer eingegangen. Ebenso wird eine vorteilhafte Form der mindestens einen Stator-Elektrode 24, der mindestens einen Stützverbindung und der mindestens einen Verankerung unten genauer beschrieben. Insbesondere kann die Form der mindestens einen Stator-Elektrode 24, der mindestens einen Stützverbindung und/oder der mindestens einen Verankerung als geeigneter Teil einer Ätzmaske für die im Weiteren beschriebenen Ätzschritte verwendbar gewählt werden.
  • In einem anschließenden ersten Ätzschritt, welcher in 1C dargestellt ist, werden zumindest die nicht von der mindestens einen Stator-Elektrode 24, der mindestens einen Stützverbindung und der mindestens einen Verankerung abgedeckten Bereiche der Opferschicht 18 und die dabei freigelegten und nicht von der mindestens einen Aktor-Elektrode 10 abgedeckten Bereiche der Isolierschicht 16 zumindest teilweise entfernt. Dies kann unter Verwendung der mindestens einen Stator-Elektrode 24 und/oder Teilen der mindestens einen Aktor-Elektrode 10 als Maske erfolgen.
  • Der erste Ätzschritt kann beispielsweise ein anisotroper Plasma-Ätzschritt sein. Für den ersten Ätzschritt wird bevorzugter Weise ein Ätzmaterial verwendet, welches die Schichten 16 und 18 ätzt, jedoch die Materialien der Elektroden 10 und 24 und des Halbleitersubstrats 12 nicht angreift. Zur Unterstützung des ersten Ätzschrittes kann die mindestens eine Stator-Elektrode 24 fein perforiert ausgebildet sein. Demgegenüber wird für die mindestens eine Aktor-Elektrode 10 eine weniger fein perforierte Ausbildung bevorzugt. Auf diese Weise ist gewährleistbar, dass trotz eines teilweisen Entfernens von Material der mindestens einen Isolierschicht 16 zwischen der mindestens einen Aktor-Elektrode 10 und dem bei dem ersten Ätzschritt nicht geätzten Halbleitersubstrat 12 noch Isolierungen 26 aus der mindestens einen Isolierschicht 16 bestehen bleiben.
  • Der erste Ätzschritt wird in einer Ätzrichtung 28 ausgeführt, welche von einer dem Halbleitersubstrat 12 entgegen gerichteten Oberseite der mindestens einen Stator-Elektrode 24 zu der an die mindestens eine Isolierschicht 16 angrenzenden Grenzfläche des Halbleitersubtrats 12 gerichtet ist.
  • Wie in 1D gezeigt, wird danach in einem zweiten Ätzschritt, welcher ebenfalls entlang der Ätzrichtung 28 ausgerichtet ist, ein Trenchverfahren ausgeführt. In dem Trenchverfahren dienen die Elektroden 10 und 24 bevorzugter Weise ebenfalls als Maske. Vorzugsweise wird für den zweiten Ätzschritt ein Ätzmaterial verwendet, welches die Materialien der Elektroden 10 und 24 und die Schichten 16 und 18 nicht/kaum angreift, jedoch mindestens einen Graben 30 in mindestens einen in dem ersten Ätzschritt freigelegten Bereich des Halbleitersubstrats 12 ätzt. Ein geeignetes Ätzmaterial für den zweiten Ätzschritt ist beispielsweise SF6.
  • Das Trenchverfahren des zweiten Ätzschritts wird vorzugsweise derart gesteuert, dass die weiter unten genauer beschriebenen Verbindungsstege, mittels welchen die mindestens eine Stator-Elektrode 24 über der später aus dem Halbleitermaterial fertig herausstrukturierten beweglichen Masse aufgehängt wird, zumindest teilweise, bevorzugt vollständig, unterätzt werden. Vorteilhafterweise wird bei dem zweiten Ätzschritt jedoch das von der mindestens einen Aktor-Elektrode 10 abgedeckte Material des Halbleitersubstrats 12 nicht geätzt.
  • In einem sich an das zweite Ätzverfahren anschließenden Verfahrensschritt wird die Seitenwand 34 des mindestens einen geätzten Grabens 30 passiviert. Dies kann beispielsweise durch einen Passivierungsschritt im Trenchprozess selbst erfolgen. Als Alternative dazu kann nach dem Ätzen des mindestens einen Grabens 30, wie in 1E dargestellt, mindestens eine Schutzschicht 32 in dem mindestens einen Graben 30 so gebildet werden, dass die mindestens eine Seitenwand 34 des mindestens einen Grabens 30 von der mindestens einen Schutzschicht 32 bedeckt wird (siehe 1E). Die Schutzschicht 32 kann beispielsweise eine dünne Oxidschicht sein. Zum Bilden einer geeigneten Oxidschicht kann beispielsweise ein Oxidmaterial mit einer geringen Schichtdicke abgeschieden werden. Als Alternative zu einem Abscheiden des Oxidmaterials kann auch eine thermische Oxidierung ausgeführt werden. Anschließend kann mittels eines anisotropen Ätzschritts die mindestens eine Bodenfläche 36 des mindestens einen in das Halbleitersubstrat 12 geätzten Grabens 30 geöffnet/freigelegt werden. Der Ätzschritt zum Freilegen der mindestens einen Bodenfläche 36 kann entlang der Ätzrichtung 28 ausgeführt werden.
  • 1F zeigt einen isotropen dritten Ätzschritt, geführt aus der Ätzrichtung 28, durch welchen die bewegliche Masse 38 und mindestens eine (nicht dargestellte) Feder aus dem Halbleitersubstrat 12 so herausstrukturiert werden, dass die bewegliche Masse 38 über die Feder mit dem Halbleitersubstrat 12 (Restsubstrat) verbunden wird. Man kann den in 1F dargestellten isotropen dritten Ätzschritt auch so umschreiben, dass die bewegliche Masse 38 zum Halbleitersubstrat 12 (Restsubstrat) freigestellt wird. Die über die Feder mit dem Halbleitersubstrat 12 verbundene bewegliche Masse 38 ist in Bezug zu dem Halbleitersubstrat 12 zumindest aus einer ersten Stellung in eine zweite Stellung verstellbar. Auf ein Beispiel für eine vorteilhafte Verstellbarkeit der beweglichen Masse 38 sowie auf eine besonders geeignete Form der freigestellten beweglichen Masse 38 wird unten genauer eingegangen.
  • In dem zweiten und den dritten Ätzschritt wird mindestens ein die bewegliche Masse 38 zumindest teilweise umrahmender Trenngraben 40 in dem Halbleitersubstrat 12 ausgebildet. Bevorzugter Weise wird auch ein Bodengraben 42 gebildet, welcher eine in das Halbleitersubstrat 12 hineinragende Innenseite der beweglichen Masse 38 von dem Halbleitersubstrat 12 separiert.
  • Die mindestens eine Stator-Elektrode 24 bleibt fest an dem Halbleitersubstrat angeordnet. Dies ist gewährleistet über die mindestens eine Stützverbindung, welche die mindestens eine Stator-Elektrode 24 mit der an dem Halbleitersubstrat 12 angeordneten Verankerung verbindet, einen Abschnitt des Trenngrabens 40 überspannt, und die mindestens eine Stator-Elektrode 24 bachbart zu der von dem Trenngraben 42 zumindest teilweise umgebenen Außenfläche 14 der beweglichen Masse 38 angeordnet/hält. Die mindestens eine Aktor-Elektrode 10 ist vorzugsweise auf der Außenfläche 14 der beweglichen Masse 38 angeordnet.
  • In einem letzten isotropen Ätzschritt, welcher in 1G dargestellt ist, können überstehende Teilbereiche/Reste der Schutzschicht 32 und/oder der Opferschicht 18 entfernt werden. Dazu kann beispielsweise ein aus der Ätzrichtung 28 geführt Plasma-Ätzschritt unter Verwendung einer CxFyHz-Verbindung in Kombination mit einem Trägergas und Sauerstoff ausgeführt werden. Ein derartiger Plasma-Ätzschritt wird vorzugsweise bei einem vergleichsweise hohen Druck ausgeführt. Auf diese Weise ist ein vorteilhaftes isotropes Ätzverhalten gewährleistet, wobei gezielt die Materialien der Schichten 18 und 32 geätzt werden. Selbstverständlich können die Reste der Opferschicht 18 auch schon nach einem Ätzen des mindestens einen Grabens 30 mittels eines isotropen Oxid-Ätzschritts entfernt werden. Bei einer entsprechenden Wahl der Seitenwandpassivierung kann der in 1G dargestellte Ätzschritt somit vollständig entfallen.
  • Mittels einer feinen Perforation der mindestens einen Stator-Elektrode 24 ist zusätzlich gewährleistbar, dass auch eine kurze Dauer dieses letzten isotropen Ätzschritts zum Freistellen der beweglichen Masse 38 und der mindestens einen Aktor-Elektrode 10 ausreichend ist. Wird zum Freistellen der mindestens einen Stator-Elektrode 24 ein HF-Gasphasenätzschritt ausgeführt, welcher für unterschiedliche Oxide unterschiedliche Ätzraten hat, kann die feine Perforation jedoch auch entfallen. Beispielsweise kann ein mit Phosphor dotiertes Oxid für die mindestens eine Opferschicht 18 verwendet werden, während zwischen dem Halbleitersubstrat 12 und der mindestens einen Aktor-Elektrode 10 ein thermisches Oxid als Isolierschicht 16 gebildet wird. Aufgrund der mehr als 10-fach höheren Ätzrate des dotierten Oxids kann in diesem Fall die Opferschicht 18 selektiv entfernt werden.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass das hier beschriebene Herstellungsverfahren ein reiner Vorderseitenprozess ist. Aufwändige Rückseitenprozessschritte werden bei der Ausführung des Herstellungsverfahrens nicht benötigt. Entsprechend entfällt die Notwendigkeit eines Schutzes von bei dem Herstellungsverfahren gebildeten Strukturen, insbesondere Sensorstrukturen, von der Rückseite.
  • 2A bis 2C zeigen Draufsichten auf verschiedene Schichten einer Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils, wobei 2Cb eine Vergrößerung eines Teilbereichs der 2Ca zeigt.
  • Das im Weiteren beschriebene mikromechanische Bauteil kann beispielsweise mittels des oben ausgeführten Herstellungsverfahrens hergestellt werden. Die Herstellung des mikromechanischen Bauteils ist jedoch nicht auf die Ausführung des oben ausgeführten Herstellungsverfahrens beschränkt.
  • In 2A ist eine erste Schicht des Halbleitersubstrats 12 mit der aus dem Halbleitersubstrat 12 herausstrukturierten beweglichen Masse 38 schematisch in Draufsicht wiedergegeben. Die bewegliche Masse 38 ist über mindestens eine Feder 50 so mit dem Halbleitersubstrat 12 verbunden, dass die bewegliche Masse 38 in Bezug zu dem Halbleitersubstrat 12 zumindest aus einer ersten Stellung in eine zweite Stellung verstellbar ist. Die bewegliche Masse 38 und die mindestens eine Feder 50 sind aus dem Halbleitersubstrat 12 herausstrukturiert, wobei mindestens ein die bewegliche Masse 38 zumindest teilweise umrahmender Trenngraben 40 in dem Substrat ausgebildet ist. Der eine Außenfläche 14 der beweglichen Masse zumindest teilweise umrahmende Trenngraben 40 kann eine Breite zwischen 0.5 μm bis 20 μm aufweisen. Zusätzlich zu dem die bewegliche Masse 38 in einer Fläche parallel zu der Ausdehnung des Halbleitersubstrats 12 zumindest teilweise umrahmenden Trenngraben 40 kann auch ein (nicht dargestellter) Bodengraben zwischen einer in das Halbleitersubstrat 12 hineinragende Innenseite der beweglichen Masse 38 und dem Halbleitersubstrat 12 ausgebildet sein. Die bewegliche Masse 38 kann mindestens einen fest mit dem Halbleitersubstrat 12 verbundenen Stützpfosten 51 umrahmen, auf dessen Verwendung unten genauer eingegangen wird.
  • Bei der dargestellten Ausführungsform ist die bewegliche Masse 38 als Wippe mit einer asymmetrischen Massenverteilung ausgebildet. Dabei ist die bewegliche Masse 38 um eine sich entlang der mindestens einen Feder 50 erstreckende Drehachse 52 in Bezug zu dem Halbleitersubstrat 12 verstellbar, wobei die Drehachse 52 die bewegliche Masse 38 in eine erste Teilmasse 38a und eine zweite Teilmasse 38b unterteilt. Die erste Teilmasse 38a hat ein erstes Gewicht, welches kleiner als ein zweites Gewicht der zweiten Teilmasse 38b ist. Aufgrund der schwereren Ausbildung der zweiten Teilmasse 38b in Vergleich zu der ersten Teilmasse 38a bewirkt eine Beschleunigung des mikromechanischen Bauteils mit einer senkrecht zu dem Halbleitersubstrat 12 ausgerichteten Komponente ungleich Null eine Kippbewegung der verstellbaren Masse 38 um die Drehachse 52. Diese Kippbewegung der beweglichen Masse 38 kann mittels der unten genauer beschriebenen Elektroden nachgewiesen werden.
  • 2B zeigt eine Draufsicht auf eine zweite Schicht des Halbleitersubstrats 12 mit der auf der Außenseite 14 der beweglichen Masse 38 angeordneten mindestens einen Aktor-Elektrode 10. Die mindestens eine Aktor-Elektrode 10 kann über mindestens eine auf der mindestens einen Feder 50 ausgebildeten Leiterbahn 54 kontaktiert werden. In der mindestens einen Aktor-Elektrode 10 können Perforationen ausgebildet sein, welche zu einer verbesserten Kompensation von Stress beitragen und das Unterätzen der mindestens einen Aktor-Elektrode 10 erleichtern. Die mindestens eine Aktor-Elektrode 10 ist derart an der beweglichen Masse 38 angeordnet, dass sie ihre Lage in Bezug zu dem Halbleitersubstrat 12 bei der Kippbewegung der beweglichen Masse 38 mitverändert. Bevorzugter Weise ist bei der oben beschriebenen Ausbildung der beweglichen Masse 38 eine erste Aktor-Elektrode 10 auf der ersten Teilmasse 38a und eine zweite Aktor-Elektrode 10 auf der zweiten Teilmasse 38b angeordnet.
  • In 2Ca ist eine Draufsicht auf eine dritte Schicht des Halbleitersubstrats 12 mit der mindestens einen benachbart zu der mindestens einen Aktor-Elektrode 10 angeordneten Stator-Elektrode 24 dargestellt. Auch in der mindestens einen Stator-Elektrode 24 können Perforationen ausgebildet sein, welche zu einer verbesserten Kompensation von Stress führen und das Unterätzen der mindestens einen Stator-Elektrode 24 erleichtern. Die mindestens eine Stator-Elektrode 24 ist mittels mindestens einer Stützverbindung 56, welche die mindestens eine Stator-Elektrode 24 mit einer an dem Halbleitersubstrat 12 angeordneten Verankerung 58 verbindet und einen Abschnitt des Trenngrabens 40 überspannt, benachbart zu der von dem Trenngraben 40 zumindest teilweise umrahmten Außenfläche 14 der beweglichen Masse 38 angeordnet. Die mindestens eine Verankerung 58 kann beispielsweise an einem Stützpfosten angeordnet sein. Auf diese Weise ist ein verlässlicher Halt der mindestens einen Stator-Elektrode 24 auf einfache Weise realisierbar.
  • Die mindestens eine Stator-Elektrode 24 ist so an dem Halbleitersubstrat 12 befestigt, dass sich ihre Position/Stellung in Bezug zu diesem bei der Kippbewegung der beweglichen Masse 38 nicht/kaum verändert. Insbesondere können mehrere Stator-Elektroden 24, beispielsweise drei Stator-Elektroden 24, einer Aktor-Elektrode 10 zugeordnet sein. Bei einer derartigen mehrzahligen Zuordnung von Stator-Elektroden 24 zu einer Aktor-Elektrode 10 ist auch bei einer kleinflächigen Ausbildung der Stator-Elektroden 24 eine gute Messgenauigkeit mit geringen Fehlerabweichungen gewährleistet. Des Weiteren ermöglicht die kleinflächige Ausbildung der einzelnen Stator-Elektroden 24 das vorteilhafte Aufhängen mittels mehrerer vergleichsweise dünner Stützverbindungen 56, wie sie unten genauer beschrieben werden.
  • Die Drehbewegung/Kippbewegung der beweglichen Masse 38 um die Drehachse 52 bewirkt eine Abstandsänderung zwischen der mindestens einen Aktor-Elektrode 10 und mindestens einer benachbart zu der mindestens einen Aktor-Elektrode 10 aufgespannten Stator-Elektrode 24. Somit kann eine Auslenkung der als asymmetrische Wippe ausgebildeten beweglichen Masse 38 aufgrund einer Beschleunigung mit einer Komponente ungleich Null senkrecht zu dem Halbleitersubstrat 12 über ein Kapazitätsänderung mindestens eines aus den Elektroden 10 und 24 gebildeten Kondensators erkannt/gemessen werden. Insbesondere kann bei einer Anordnung von zwei Aktor-Elektroden 10 auf der beweglichen Masse 38 eine Differenz zwischen der Kapazität eines aus der ersten Aktor-Elektrode 10 und mindestens einer zugeordneten ersten Stator-Elektrode 24 und einer Kapazität eines Kondensators aus der zweiten Aktor-Elektrode 10 und mindestens einer zugeordneten zweiten Stator-Elektrode 24 zum Erkennen/Messen der Beschleunigungskomponente senkrecht zu dem Halbleitersubstrat 12 ausgewertet werden. Insbesondere kann dazu mindestens eine integrierte Sensor- und/oder Auswerteeinrichtung in und/oder auf dem Halbleitersubstrat 12 ausgebildet sein. Da Verfahren zum Festlegen einer Beschleunigung anhand einer derartigen Kapazitätsänderung bekann sind, wird hier nicht genauer darauf eingegangen.
  • 2Cb zeigt eine Vergrößerung eines Teilausschnitts A der 2Ca. Wie in 2Cb zu erkennen ist, ist jede der Stator-Elektroden 24 über mehrere Stützverbindungen 56 benachbart zu der Außenseite 14 der beweglichen Masse 38 aufgehängt. Es wird noch einmal darauf hingewiesen, dass jede der Stator-Elektroden 24 mittels der Stützverbindungen 56 vorzugsweise so an dem Halbleitersubstrat 12 angebunden ist, dass sie nicht mit der beweglichen Masse 38 mitbeweglich ist. Diese Anbindung ist über die Stützverbindungen 56 realisierbar, welche bei einer schmalen Ausbildung des Trenngrabens 40 nur geringe Abstände überspannen müssen.
  • Die Stützverbindungen 56 können eine Länge zwischen 0.5 μm bis 30 μm und eine Breite zwischen 0.1 μm bis 3 μm aufweisen. Eine besonders vorteilhafte Stabilität der Stützverbindungen 56 kann insbesondere erreicht werden, sofern die mindestens eine Stator-Elektrode 10 und die ihr zugeordneten Stützverbindungen 56 zumindest teilweise aus mehreren Metalllagen, bevorzugter Weise mit eingeschlossenen Oxiden, herausstrukturiert sind.
  • Die unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften, wie beispielsweise die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungen, des Halbleitermaterials des Halbleitersubstrats 12 und des mindestens einen Materials der mindestens einen Stator-Elektrode 24 und der mindestens einen Stützverbindungen 56 können über die Stützverbindungen 56 ausgeglichen werden. Dies ist insbesondere gewährleistet, sofern die Stützverbindungen 56, wie in 2Cb dargestellt, schräg ausgebildet werden. Unter einer schrägen Ausbildung einer Stützverbindung 56 wird dabei verstanden, dass die Stützverbindung 56 in einem nicht-rechten Winkel (einem Winkel ≠ 90°) zu einer Längsmittelachse 60 des von der Stützverbindung 56 überspannten Abschnitts 62 des Trenngrabens 40 ausgerichtet ist. Eine derartige schräge Ausbildung der Stützverbindung 56 kann zu einer verbesserten Stresskompensation führen. Der Vorteil der verbesserten Stresskompensation ist auch realisiert, sofern die mindestens eine Stützverbindung 56 eine gebogene Form aufweist (nicht dargestellt).
  • 2Cb zeigt auch eine in einer Stator-Elektrode 24 ausgebildete Unterbrechung 64. Mittels einer derartigen in mindestens einer Stator-Elektrode 24 und/oder einer Aktor-Elektrode 10 ausgebildeten Unterbrechung 64 ist eine zusätzliche Stresskompensation auf einfache Weise realisierbar.
  • Das in den oberen Absätzen beschriebene mikromechanische Bauteil kann in einer Sensorvorrichtung eingesetzt sein. Dabei ist die Verwendung des mikromechanischen Bauteils nicht auf einen Beschleunigungssensor beschränkt. Stattdessen kann das mikromechanische Bauteil auch in einen Magnetfeldsensor oder in einen Drucksensor eingesetzt werden.
  • In diesem Fall umfasst die Sensorvorrichtung eine Auswerteeinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, eine Größe bezüglich einer Kapazität mindestens eines aus der mindestens einen Stator-Elektrode 24 und der mindestens einen Aktor-Elektrode 10 (oder einer dotierten Fläche der Außenfläche 14) zu ermittelt und unter Berücksichtigung der ermittelten Größe eine Information bezüglich einer auf die bewegliche Masse 38 ausgeübten Beschleunigung, einen auf die bewegliche Masse 38 ausgeübten Druck und/oder eines Magnetfelds in einem Bereich einer an der beweglichen Masse 38 angeordneten Spule festzulegen und auszugeben. Insbesondere kann die Auswerteeinrichtung als integrierte Schaltung in und/oder auf dem Halbleitersubstrat 12 ausgebildet sein.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102008043790 A1 [0002]
    • DE 102008043788 A1 [0003]

Claims (13)

  1. Mikromechanisches Bauteil mit: einem Substrat (12) mit einer beweglichen Masse (38), welche über mindestens eine Feder (50) derart mit dem Substrat (12) verbunden ist, dass die bewegliche Masse (38) in Bezug zu dem Substrat (12) zumindest aus einer ersten Stellung in eine zweite Stellung verstellbar ist; und mindestens einer in Bezug zu dem Substrat (12) fest angeordneten Stator-Elektrode (24); dadurch gekennzeichnet, dass die bewegliche Masse (38) und die mindestens eine Feder (50) aus dem Substrat (12) herausstrukturiert sind, wobei mindestens ein die bewegliche Masse (38) zumindest teilweise umrahmender Trenngraben (40) in dem Substrat (12) ausgebildet ist; und die mindestens eine Stator-Elektrode (24) mittels mindestens einer Stützverbindung (56), welche die mindestens eine Stator-Elektrode (24) mit einer an dem Substrat (12) angeordneten Verankerung (58) verbindet und einen Abschnitt (62) des Trenngrabens (40) überspannt, benachbart zu einer von dem Trenngraben (40) zumindest teilweise umrahmten Außenfläche (14) der beweglichen Masse (38) angeordnet ist.
  2. Mikromechanisches Bauteil nach Anspruch 1, wobei das mikromechanische Bauteil mindestens eine auf der Außenfläche (14) der beweglichen Masse (38) angeordnete Aktor-Elektrode (10) umfasst.
  3. Mikromechanisches Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, wobei mindestens eine integrierte Sensor- und/oder Auswerteeinrichtung in und/oder auf dem Substrat (12) ausgebildet ist.
  4. Mikromechanisches Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine Stützverbindung (56) eine Länge zwischen 0.5 μm bis 30 μm und eine Breite zwischen 0.1 μm bis 3 μm aufweist.
  5. Mikromechanisches Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine Stützverbindung (56) in einem nicht-rechten Winkel zu einer Längsmittelachse (60) des von der Stützverbindung (56) überspannten Abschnitts (62) des Trenngrabens (40) ausgerichtet ist.
  6. Mikromechanisches Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine Stützverbindung (56) eine gebogene Form aufweist.
  7. Mikromechanisches Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die bewegliche Masse (38) in Bezug zu dem Substrat (12) um eine entlang der mindestens einen Feder (50) verlaufende Drehachse (52) verkippbar ist, und wobei die Drehachse (52) die bewegliche Masse (38) in eine erste Teilmasse (38a) mit einem ersten Gewicht und in eine zweite Teilmasse (38b) mit einem zweiten Gewicht größer als dem ersten Gewicht unterteilt.
  8. Sensorvorrichtung mit einem mikromechanisches Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche; und einer Auswerteeinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, eine Größe bezüglich einer Kapazität mindestens eines aus der mindestens einen Stator-Elektrode (24) und der mindestens einen Aktor-Elektrode (10) oder einer dotierten Fläche der Außenfläche (14) zu ermittelt und unter Berücksichtigung der ermittelten Größe eine Information bezüglich einer auf die bewegliche Masse (38) ausgeübten Beschleunigung, einen auf die bewegliche Masse (38) ausgeübten Druck und/oder eines Magnetfelds in einem Bereich einer an der beweglichen Masse (38) angeordneten Spule festzulegen und auszugeben.
  9. Sensorvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Auswerteeinrichtung als integrierte Schaltung in und/oder auf dem Substrat (12) ausgebildet ist.
  10. Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Bauteil mit den Schritten: Verbinden einer beweglichen Masse (38) über mindestens eine Feder (50) mit einem Substrat (12) so, dass die bewegliche Masse (38) in Bezug zu dem Substrat (12) zumindest aus einer ersten Stellung in eine zweite Stellung verstellbar ist; und Festes Anordnen mindestens einer Stator-Elektrode (24) an dem Substrat (12); dadurch gekennzeichnet, dass Beim Verbinden der beweglichen Masse (38) mit dem Substrat (12) die bewegliche Masse (38) und die mindestens eine Feder (50) aus dem Substrat (12) herausstrukturiert werden, wobei mindestens ein die bewegliche Masse (38) zumindest teilweise umrahmender Trenngraben (40) in dem Substrat (12) ausgebildet wird; und Beim festen Anordnen der mindestens einen Stator-Elektrode (24) an dem Substrat (12) mindestens eine Stützverbindung (56) gebildet wird, welche die mindestens eine Stator-Elektrode (24) mit einer an dem Substrat (12) angeordneten Verankerung (58) verbindet und einen Abschnitt (62) des Trenngrabens (40) überspannt, und die mindestens eine Stator-Elektrode (24) mittels der mindestens einen Stützverbindung (56) bachbart zu einer von dem Trenngraben (40) zumindest teilweise umgebenen Außenfläche (14) der beweglichen Masse (38) angeordnet wird.
  11. Herstellungsverfahren nach Anspruch 10, wobei mindestens eine Aktor-Elektrode (10) auf der Außenfläche (14) der beweglichen Masse (38) angeordnet wird.
  12. Herstellungsverfahren nach Anspruch 11, mit den zusätzlichen Schritten: Zumindest teilweises Abdecken der Außenfläche (14) der später aus dem Substrat (12) herausstrukturierten beweglichen Masse (38) mit einer Isolierschicht (16); Bilden der mindestens einen Aktor-Elektrode (10) auf der Isolierschicht (16); Zumindest teilweises Abdecken der Isolierschicht (16) und/oder der mindestens einen Aktor-Elektrode (10) mit einer Opferschicht (18); Bilden der mindestens einen Stator-Elektrode (24), der mindestens einen Stützverbindung (56) und der mindestens einen Verankerung (68) auf der Opferschicht (18); Ausführen eines ersten Ätzschritts zum Entfernen der nicht von der mindestens einen Stator-Elektrode (24), der mindestens einen Stützverbindung (56) und der mindestens einen Verankerung (58) abgedeckten Bereiche der Opferschicht (18) und der dabei freigelegten nicht von der mindestens einen Aktor-Elektrode (10) abgedeckten Bereiche der Isolierschicht (16); Ausführen eines zweiten Ätzschritts zum Bilden mindestens eines Grabens (30) in mindestens einem in dem ersten Ätzschritt freigelegten Bereich des Substrats (12); Bilden mindestens einer Schutzschicht (32) in dem mindestens einen gebildeten Graben (30), wobei die mindestens eine Seitenwand (34) des mindestens einen Grabens (30) von der mindestens einen Schutzschicht (32) bedeckt wird und die mindestens eine Schutzschicht (32) von der mindestens einen Bodenfläche (36) des mindestens einen Grabens (30) entfernt wird; und Ausführen eines isotropen dritten Ätzschritts so, dass die bewegliche Masse (38) und die mindestens eine Feder (50) aus dem Substrat (12) herausstrukturiert werden.
  13. Herstellungsverfahren für eine Sensorvorrichtung mit den Schritten: Herstellen eines mikromechanischen Bauteils gemäß dem Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12; und Bilden einer Auswerteeinrichtung, welche dazu ausgelegt wird, bei einem späteren Betrieb der Sensorvorrichtung eine Größe bezüglich einer Kapazität mindestens eines Kondensators umfassend die mindestens eine Stator-Elektrode (24) und die mindestens eine Aktor-Elektrode (10) oder eine dotierte Fläche der Außenfläche (14) zu ermitteln und unter Berücksichtigung der ermittelten Größe eine Information bezüglich einer auf die bewegliche Masse (38) ausgeübten Beschleunigung, einen auf die bewegliche Masse (38) ausgeübten Druck und/oder eines Magnetfelds in einem Bereich einer an der beweglichen Masse (38) angeordneten Spule festzulegen und auszugeben.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011006422B4 (de) 2011-03-30 2019-02-28 Robert Bosch Gmbh Mikromechanisches Bauteil und Sensorvorrichtung
DE102020203572A1 (de) 2020-03-19 2021-09-23 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Mikromechanisches Bauelement mit einem Substrat und einer beweglichen Masse
DE102021200074A1 (de) 2021-01-07 2022-07-07 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Mikromechanisches Bauteil für eine Sensorvorrichtung
DE102022212453A1 (de) 2022-11-22 2024-05-23 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zur Herstellung eines mikro-elektronisch-mechanischen Schwingungssystems

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9450109B2 (en) * 2012-06-15 2016-09-20 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. MEMS devices and fabrication methods thereof
US9452924B2 (en) * 2012-06-15 2016-09-27 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. MEMS devices and fabrication methods thereof
DE102012213313B4 (de) * 2012-07-30 2020-11-12 Robert Bosch Gmbh Mikromechanische Struktur
US9469527B2 (en) 2013-03-14 2016-10-18 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. MEMS pressure sensor and microphone devices having through-vias and methods of forming same
US9040334B2 (en) 2013-03-14 2015-05-26 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. MEMS integrated pressure sensor devices and methods of forming same
US8802473B1 (en) 2013-03-14 2014-08-12 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. MEMS integrated pressure sensor devices having isotropic cavities and methods of forming same
US9187317B2 (en) 2013-03-14 2015-11-17 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. MEMS integrated pressure sensor and microphone devices and methods of forming same
US9085455B2 (en) 2013-03-14 2015-07-21 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. MEMS devices and methods for forming same
CN104135127A (zh) * 2014-08-07 2014-11-05 浙江盛越电子科技有限公司 一种小型电机线圈自动浸锡检测设备及其方法
FR3045028B1 (fr) * 2015-12-11 2018-01-05 Tronic's Microsystems Procede de fabrication d'un dispositif micro electromecanique et dispositif correspondant
US9868628B2 (en) * 2016-03-10 2018-01-16 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Method and structure for CMOS-MEMS thin film encapsulation
US10202278B2 (en) * 2016-09-02 2019-02-12 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd. Semiconductor structure with cavity spacing monitoring functions
DE102020214925A1 (de) * 2020-11-27 2022-06-02 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zur Herstellung eines Polysilizium-SOI-Substrats mit einer Kavität

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008043788A1 (de) 2008-11-17 2010-05-20 Robert Bosch Gmbh Mikromechanisches Bauelement
DE102008043790A1 (de) 2008-11-17 2010-05-20 Robert Bosch Gmbh Mikromechanisches Bauelement

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5461916A (en) * 1992-08-21 1995-10-31 Nippondenso Co., Ltd. Mechanical force sensing semiconductor device
US5427975A (en) * 1993-05-10 1995-06-27 Delco Electronics Corporation Method of micromachining an integrated sensor on the surface of a silicon wafer
EP1087445A4 (de) 1999-01-13 2007-05-02 Mitsubishi Electric Corp Trägheitskraftsensor und verfahren seiner herstellung
DE102008002606B4 (de) * 2008-06-24 2020-03-12 Robert Bosch Gmbh Mikromechanischer Beschleunigungssensor mit offener seismischer Masse
DE102008043524B4 (de) * 2008-11-06 2021-10-14 Robert Bosch Gmbh Beschleunigungssensor und Verfahren zu seiner Herstellung

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008043788A1 (de) 2008-11-17 2010-05-20 Robert Bosch Gmbh Mikromechanisches Bauelement
DE102008043790A1 (de) 2008-11-17 2010-05-20 Robert Bosch Gmbh Mikromechanisches Bauelement

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011006422B4 (de) 2011-03-30 2019-02-28 Robert Bosch Gmbh Mikromechanisches Bauteil und Sensorvorrichtung
DE102020203572A1 (de) 2020-03-19 2021-09-23 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Mikromechanisches Bauelement mit einem Substrat und einer beweglichen Masse
DE102021200074A1 (de) 2021-01-07 2022-07-07 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Mikromechanisches Bauteil für eine Sensorvorrichtung
DE102022212453A1 (de) 2022-11-22 2024-05-23 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zur Herstellung eines mikro-elektronisch-mechanischen Schwingungssystems

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US8749250B2 (en) 2014-06-10
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