DE102012202183A1

DE102012202183A1 - Micromechanical structure, has aeration layer formed as lime layer in cavity for releasing gas in cavity and comprising reactant for endothermic reaction, and heating device provided in cavity for providing thermal energy to aeration layer

Info

Publication number: DE102012202183A1
Application number: DE201210202183
Authority: DE
Inventors: Julian Gonska; Kathrin Gutsche; Jochen Reinmuth
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-02-14
Filing date: 2012-02-14
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2032-02-15
Also published as: DE102012202183B4

Abstract

The structure (101) has an aeration layer (105) formed as a lime layer in a cavity (103) for releasing a gas in the cavity, and comprising a reactant for an endothermic reaction. A heating device is provided in the cavity for providing thermal energy to the aeration layer. A barrier layer is provided between the heating device and the aeration layer. The cavity is arranged on a substrate such that a thermal decoupling layer is provided between the heating device and the substrate. The heating device has an electrical conductive layered structure on which the aeration layer is located. An independent claim is also included for a method for manufacturing a micromechanical structure.

Description

Die Erfindung betrifft eine mikromechanische Struktur und ein Verfahren zur Herstellung einer mikromechanischen Struktur. Die Erfindung betrifft ferner einen Kappenwafer für eine mikromechanische Struktur sowie einen Sensor. The invention relates to a micromechanical structure and a method for producing a micromechanical structure. The invention further relates to a cap wafer for a micromechanical structure and a sensor.

Stand der TechnikState of the art

Aus der Offenlegungsschrift DE 195 37 814 A1 ist ein Herstellungsverfahren für Drehratensensoren und Beschleunigungssensoren bekannt. Hierbei wird auf einem Substrat eine Vielzahl freistehender dicker polykristalliner Funktionsstrukturen hergestellt. Unter diesen Funktionsschichten sind üblicherweise vergrabene Leiterbahnen und Elektroden angeordnet. Die so hergestellten mikromechanischen Strukturen werden in einer weiteren Prozessfolge in der Regel mit einem Kappenwafer versiegelt. Je nach Anwendung wird innerhalb des verschlossenen Volumens ein geeigneter Druck eingeschlossen. From the publication DE 195 37 814 A1 a manufacturing method for yaw rate sensors and acceleration sensors is known. In this case, a plurality of freestanding thick polycrystalline functional structures is produced on a substrate. Under these functional layers usually buried interconnects and electrodes are arranged. The micromechanical structures produced in this way are usually sealed in a further process sequence with a cap wafer. Depending on the application, a suitable pressure is enclosed within the sealed volume.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist darin zu sehen, eine mikromechanische Struktur umfassend eine Kaverne bereitzustellen, in welcher ein Innendruck einfach eingestellt werden kann.The object underlying the invention is to provide a micromechanical structure comprising a cavern, in which an internal pressure can be easily adjusted.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist auch darin zu sehen, ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung einer mikromechanischen Struktur bereitzustellen. It is also an object of the invention to provide a corresponding method for producing a micromechanical structure.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist ferner darin zu sehen, einen entsprechenden Kappenwafer für eine mikromechanische Struktur zum Bilden einer Kaverne und einen entsprechenden Sensor bereitzustellen.The object underlying the invention is further to be seen in providing a corresponding cap wafer for a micromechanical structure for forming a cavern and a corresponding sensor.

Diese Aufgaben werden mittels des jeweiligen Gegenstands der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von jeweils abhängigen Unteransprüchen.These objects are achieved by means of the subject matter of the independent claims. Advantageous embodiments are the subject of each dependent subclaims.

Nach einem Aspekt wird eine mikromechanische Struktur bereitgestellt. Die mikromechanische Struktur umfasst eine Kaverne, wobei in der Kaverne eine Begasungsschicht zum Freisetzen eines Gases in der Kaverne gebildet ist. In one aspect, a micromechanical structure is provided. The micromechanical structure comprises a cavern, wherein a gassing layer for releasing a gas in the cavern is formed in the cavern.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Herstellung einer mikromechanischen Struktur bereitgestellt. Hierbei werden eine Begasungsschicht zum Freisetzen eines Gases und eine Kaverne gebildet, wobei die Begasungsschicht in der Kaverne angeordnet ist, um beim Freisetzen des Gases einen Innendruck der Kaverne zu erhöhenAccording to a further aspect, a method for producing a micromechanical structure is provided. In this case, a gassing layer for releasing a gas and a cavern are formed, wherein the gassing layer is arranged in the cavern, in order to increase an internal pressure of the cavern when the gas is released

Ferner wird nach einem anderen Aspekt ein Kappenwafer für eine mikromechanische Struktur zum Bilden einer Kaverne angegeben, wobei der Kappenwafer eine Begasungsschicht zum Freisetzen eines Gases umfasst. Furthermore, according to another aspect, a cap wafer for a micromechanical structure for forming a cavern is specified, wherein the cap wafer comprises a gassing layer for releasing a gas.

Nach noch einem anderen Aspekt wird ein Sensor angegeben, wobei der Sensor ein Substrat mit einem Sensorfunktionselement umfasst. Auf dem Substrat ist eine Begasungsschicht zum Freisetzen eines Gases angeordnet.In yet another aspect, a sensor is provided wherein the sensor includes a substrate having a sensor functional element. On the substrate, a gassing layer for releasing a gas is arranged.

Die Erfindung umfasst also insbesondere den Gedanken, eine Begasungsschicht zum Freisetzen eines Gases vorzusehen. Dadurch, dass die Begasungsschicht vorzugsweise in der Kaverne angeordnet beziehungsweise gebildet ist, kann aufgrund des Freisetzens des Gases in der Kaverne ein Innendruck in der Kaverne eingestellt werden. Das Vorsehen eines Kappenwafers umfassend eine Begasungsschicht weist insbesondere den Vorteil auf, dass somit zu versiegelnde mikromechanische Strukturen selber keine Begasungsschicht aufweisen müssen, da nach der Versiegelung durch den Kappenwafer, wodurch in vorteilhafter Weise insbesondere die Kaverne gebildet wird, das heißt also, dass der Kappenwafer auf die mikromechanische Struktur aufgesetzt wird, ein Innendruck in der Kaverne insofern eingestellt werden kann, als mittels der Begasungsschicht des Kappenwafers Gas freigesetzt werden kann. Das Vorsehen eines Sensors umfassend eine Begasungsschicht weist insbesondere den Vorteil auf, dass hier der Kappenwafer keine solche Begasungsschicht aufweisen muss, insofern eine solche Begasungsschicht bereits auf dem Substrat angeordnet ist. Nach einer Versiegelung eines solchen Sensors mit einem Kappenwafer kann dann in vorteilhafter Weise ein Innendruck der Kaverne mittels Freisetzen des Gases aus der Begasungsschicht des Substrats eingestellt werden.The invention therefore particularly includes the idea of providing a gassing layer for releasing a gas. Due to the fact that the gassing layer is preferably arranged or formed in the cavern, an internal pressure in the cavern can be adjusted due to the release of the gas in the cavern. The provision of a cap wafer comprising a gassing layer has the particular advantage that micromechanical structures to be sealed do not themselves have to have a gassing layer, since after sealing by the cap wafer, the cavern is advantageously formed, that is, the cap wafer is placed on the micromechanical structure, an internal pressure in the cavern can be adjusted insofar as gas can be released by means of the gassing layer of the cap wafer. The provision of a sensor comprising a gassing layer has the particular advantage that in this case the cap wafer does not have to have such a gassing layer insofar as such a gassing layer is already arranged on the substrate. After sealing such a sensor with a cap wafer, an internal pressure of the cavern can then advantageously be adjusted by releasing the gas from the gassing layer of the substrate.

Eine Kaverne im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet insbesondere einen in sich abgeschlossenen Hohlraum. Das Volumen des Hohlraums kann vorzugsweise als ein Hohlvolumen bezeichnet werden. Ein Druck, der in der Kaverne herrscht, kann beispielsweise als ein Innendruck bezeichnet werden. Ein Druck, der außerhalb der Kaverne herrscht, kann beispielsweise als ein Außendruck bezeichnet werden. A cavern in the sense of the present invention designates in particular a self-contained cavity. The volume of the cavity may preferably be referred to as a void volume. For example, a pressure prevailing in the cavern may be referred to as an internal pressure. For example, a pressure outside the cavern may be referred to as an external pressure.

Nach einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass mehrere Kavernen gebildet sind. Die Kavernen können beispielsweise gleich oder unterschiedlich gebildet sein. Somit ist es in vorteilhafter Weise ermöglicht, mehrere Kavernen vorzusehen, wobei insbesondere jeweils ein Innendruck unterschiedlich oder gleich eingestellt werden kann.According to one embodiment it can be provided that a plurality of caverns are formed. The caverns can be formed, for example, the same or different. Thus, it is advantageously possible to provide several caverns, wherein in particular in each case an internal pressure can be set differently or the same.

Nach einer anderen Ausführungsform können mehrere Begasungsschichten vorgesehen sein. Die Begasungsschichten können gleich oder unterschiedlich gebildet sein. Vorzugsweise kann eine Begasungsschicht an einem Kappenwafer angeordnet sein. Insbesondere kann eine Begasungsschicht auf einem Substrat angeordnet sein. Ein Angeordnetsein im Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst insbesondere den Fall, dass die Begasungsschicht unmittelbar auf dem Substrat respektive auf dem Kappenwafer angeordnet ist. Das heißt also insbesondere, dass die Begasungsschicht in direktem Kontakt mit dem Substrat respektive dem Kappenwafer ist. Ein Angeordnetsein im Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst vorzugsweise auch den Fall, dass die Begasungsschicht mittelbar auf dem Substrat respektive auf dem Kappenwafer angeordnet ist. Das heißt also insbesondere, dass zwischen der Begasungsschicht und dem Substrat respektive dem Kappenwafer noch eine oder mehrere Schichten vorgesehen sein können. Die Begasungsschicht kann beispielsweise als eine freitragende Begasungsschicht gebildet sein. According to another embodiment, a plurality of gassing layers may be provided. The gassing layers may be the same or different. Preferably, a gassing layer can be arranged on a cap wafer. In particular, a gassing layer can be arranged on a substrate. An arrangement in the sense of the present invention comprises in particular the case in which the gassing layer is arranged directly on the substrate or on the cap wafer. This means in particular that the gassing layer is in direct contact with the substrate or the cap wafer. An arrangement within the meaning of the present invention preferably also includes the case in which the gassing layer is arranged indirectly on the substrate or on the cap wafer. That means in particular that one or more layers can be provided between the gassing layer and the substrate or the cap wafer. The gassing layer can be formed, for example, as a self-supporting gassing layer.

Eine Begasungsschicht im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet insbesondere eine Schicht, welche ein Gas freisetzen kann. Vorzugsweise setzt die Begasungsschicht das Gas frei, wenn der Begasungsschicht eine Energie zugeführt wird. Bei der Energie kann es sich vorzugsweise um eine mechanische, elektrische, magnetische und/oder thermische Energie handeln. Eine Begasungsschicht, welche Gas freisetzt, kann insbesondere als eine aktivierte Begasungsschicht bezeichnet werden. Das Freisetzen des Gases kann beispielsweise als ein Aktivieren der Begasungsschicht bezeichnet werden. Ein Stoppen des Freisetzens des Gases kann beispielsweise als ein Deaktivieren der Begasungsschicht bezeichnet werden. Eine Begasungsschicht, welche kein Gas freisetzt, kann beispielsweise als eine deaktivierte Begasungsschicht bezeichnet werden. A gassing layer in the sense of the present invention refers in particular to a layer which can release a gas. Preferably, the gassing layer releases the gas when energy is supplied to the gassing layer. The energy may preferably be a mechanical, electrical, magnetic and / or thermal energy. A gassing layer which releases gas may be referred to in particular as an activated gassing layer. The release of the gas may for example be referred to as activating the gassing layer. Stopping the release of the gas may for example be referred to as deactivating the gassing layer. For example, a gassing layer that does not release gas may be referred to as a deactivated gassing layer.

Gemäß einer Ausführungsform kann die Begasungsschicht einen Reaktanten für eine endothermische Reaktion umfassen. Ein Reaktant im Sinne der vorliegenden Erfindung ist insbesondere eine Substanz, die im Laufe einer chemischen Reaktion verbraucht wird. Reaktanten im Sinne der vorliegenden Erfindung können beispielsweise chemische Elemente und/oder chemische Verbindungen umfassen. Eine endothermische bzw. endotherme Reaktion im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet insbesondere eine Reaktion, deren Standardenthalpiedifferenz positiv ist. Das heißt also insbesondere, dass thermische Energie zugeführt werden muss, damit die endothermische Reaktion ablaufen kann, so dass das Gas aus der Begasungsschicht freigesetzt wird. Eine endothermische Reaktion ist insofern insbesondere eine Reaktion, bei der Energie in Form von Wärme aus der Umgebung aufgenommen wird. Vorzugsweise können mehrere Reaktanten gebildet sein. Die Reaktanten können insbesondere gleich oder unterschiedlich gebildet sein.In one embodiment, the gassing layer may include a reactant for an endothermic reaction. A reactant in the sense of the present invention is in particular a substance which is consumed in the course of a chemical reaction. Reactants in the sense of the present invention may comprise, for example, chemical elements and / or chemical compounds. An endothermic or endothermic reaction in the context of the present invention refers in particular to a reaction whose standard enthalpy difference is positive. This means in particular that thermal energy must be supplied so that the endothermic reaction can take place, so that the gas is released from the gassing layer. An endothermic reaction is in particular a reaction in which energy is absorbed in the form of heat from the environment. Preferably, several reactants may be formed. The reactants may in particular be the same or different.

Gemäß einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, als Reaktanten CaCO₃ zu verwenden. Die entsprechende Begasungsschicht ist insofern insbesondere als eine Kalkschicht ausgebildet. Die endotherme Reaktion lautet dann wie folgt: CaCO₃ → CaO + CO₂ According to one embodiment it can be provided to use CaCO ₃ as reactants. The corresponding gassing layer is in particular designed as a lime layer. The endothermic reaction is then as follows: CaCO ₃ → CaO + CO ₂

Das heißt also, dass über die endothermische Reaktion mit der Kalkschicht CO₂ als Gas gebildet wird. Dieses Gas sammelt sich insofern in vorteilhafter Weise in der Kaverne und führt im zeitlichen Verlauf der endothermischen beziehungsweise endothermen Reaktion zu einer Erhöhung des Innendrucks der Kaverne. This means that CO _{2 is formed} as gas via the endothermic reaction with the lime layer. This gas accumulates advantageously in the cavern and leads in the time course of the endothermic or endothermic reaction to an increase in the internal pressure of the cavern.

In einer anderen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass in der Kaverne eine Heizeinrichtung zum Bereitstellen von thermischer Energie an die Begasungsschicht vorgesehen ist. Eine solche Heizeinrichtung kann insbesondere mittels eines elektrischen Stroms betrieben werden, so dass hier elektrische Energie in thermische Energie umgewandelt werden kann. Eine solche Heizeinrichtung kann beispielsweise als eine elektrische Heizeinrichtung bezeichnet werden. Somit kann in vorteilhafter Weise mittels eines Steuerns eines elektrischen Stroms eine bestimmte Menge an thermischer Energie definiert und bereitgestellt werden, so dass hierüber auch das Freisetzen des Gases, insbesondere die endotherme Reaktion, gesteuert werden kann. So wird beispielsweise mehr Gas freigesetzt werden, wenn mehr thermische Energie zur Verfügung gestellt wird. Das heißt, dass ein elektrischer Strom größer ist im Vergleich zu dem Fall, wenn weniger Gas freigesetzt wird, also weniger thermische Energie bereitgestellt wird. In another embodiment it can be provided that a heating device for providing thermal energy to the gassing layer is provided in the cavern. Such a heating device can be operated in particular by means of an electrical current, so that electrical energy can be converted into thermal energy here. Such a heater may be referred to, for example, as an electric heater. Thus, advantageously by means of controlling an electric current, a certain amount of thermal energy can be defined and provided so that the release of the gas, in particular the endothermic reaction, can also be controlled. For example, more gas will be released as more thermal energy is made available. That is, an electric current is larger compared to the case where less gas is released, that is, less thermal energy is provided.

In einer anderen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass zwischen der Heizeinrichtung und der Begasungsschicht eine Barriereschicht vorgesehen ist. Eine solche Barriereschicht kann insbesondere in vorteilhafter Weise ungewünschte Reaktionen und/oder eine Diffusion zwischen der Heizeinrichtung und der Begasungsschicht verhindern beziehungsweise vermeiden. Das heißt also insbesondere, dass zwischen der Heizeinrichtung und der Begasungsschicht beispielsweise keine chemischen Reaktionen stattfinden können, welche unter Umständen ein Freisetzen des Gases, insbesondere die Durchführung der endothermischen Reaktion, behindern könnten. In another embodiment it can be provided that a barrier layer is provided between the heating device and the gassing layer. Such a barrier layer can in particular advantageously prevent or avoid undesired reactions and / or diffusion between the heating device and the gassing layer. This means, in particular, that, for example, no chemical reactions can take place between the heating device and the gassing layer, which under certain circumstances could hinder the release of the gas, in particular the execution of the endothermic reaction.

Nach einer anderen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass zwischen der Heizeinrichtung und dem Substrat eine thermische Entkopplungsschicht vorgesehen ist. Eine solche thermische Entkopplungsschicht bewirkt insbesondere in vorteilhafter Weise eine thermische Entkopplung zwischen der Heizeinrichtung und dem Substrat. Die Entkopplungsschicht kann beispielsweise eine Dicke von vorzugsweise 0,1 µm bis 10 µm aufweisen. Vorzugsweise ist die Entkopplungsschicht als eine Oxidschicht gebildet. Das Vorsehen einer solchen thermischen Entkopplungsschicht bewirkt insbesondere in vorteilhafter Weise, dass die Heizeinrichtung thermisch von dem Substrat entkoppelt ist, so dass die mittels der Heizeinrichtung bereitgestellte thermische Energie nicht über das Substrat abfließen kann und insofern vollumfänglich für die Begasungsschicht, insbesondere für die endothermische Reaktion, zur Verfügung steht. Vorzugsweise kann hier vorgesehen sein, dass die Kaverne auf dem Substrat angeordnet ist. According to another embodiment it can be provided that between the heating device and the substrate, a thermal Decoupling layer is provided. In particular, such a thermal decoupling layer advantageously effects a thermal decoupling between the heating device and the substrate. The decoupling layer may, for example, have a thickness of preferably 0.1 μm to 10 μm. Preferably, the decoupling layer is formed as an oxide layer. The provision of such a thermal decoupling layer brings about in an advantageous manner, in particular, that the heating device is thermally decoupled from the substrate, so that the thermal energy provided by the heating device can not flow away via the substrate and, to that extent, completely for the gassing layer, in particular for the endothermic reaction. is available. Preferably, it can be provided here that the cavern is arranged on the substrate.

Nach einer anderen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Heizeinrichtung eine elektrisch leitende Schichtstruktur umfasst, auf welcher die Begasungsschicht angeordnet ist. Das Vorsehen einer elektrisch leitenden Schichtstruktur weist insbesondere den Vorteil auf, dass diese im gleichen Herstellungsprozess wie die mikromechanische Struktur hergestellt werden kann. Eine elektrisch leitende Schichtstruktur im Sinne der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise Bereiche mit unterschiedlichen elektrischen Widerständen aufweisen. Dadurch kann in vorteilhafter Weise bewirkt werden, dass es Bereiche gibt, die eine erhöhte thermische Energie bereitstellen können, im Vergleich zu den anderen Bereichen. So stellt insbesondere ein Bereich mit einem hohen elektrischen Widerstand bei einem gleichen Strom mehr thermische Energie zur Verfügung als Bereiche mit einem entsprechend niedrigen elektrischen Widerstand. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass ein Leitungsquerschnitt eines Bereichs mit einem hohen elektrischen Widerstand kleiner ist als ein Leitungsquerschnitt eines Bereichs mit einem entsprechend niedrigen elektrischen Widerstand. Das heißt also insbesondere, dass die Schichtstruktur Bereiche mit unterschiedlichen Leitungsquerschnitten aufweist. According to another embodiment it can be provided that the heating device comprises an electrically conductive layer structure on which the gassing layer is arranged. The provision of an electrically conductive layer structure has the particular advantage that it can be produced in the same manufacturing process as the micromechanical structure. An electrically conductive layer structure in the sense of the present invention may, for example, have regions with different electrical resistances. Thereby, it can be advantageously effected that there are regions which can provide an increased thermal energy compared to the other regions. In particular, a region with a high electrical resistance at a same current provides more thermal energy than regions with a correspondingly low electrical resistance. In particular, it may be provided that a line cross section of a region with a high electrical resistance is smaller than a line cross section of a region with a correspondingly low electrical resistance. This means, in particular, that the layer structure has regions with different conductor cross sections.

Nach einer anderen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass eine variable thermische Kopplungseinrichtung für eine thermische Kopplung der Schichtstruktur mit dem Substart vorgesehen wird, wobei die Kopplung sich mit dem Innendruck in der Kaverne verändert. Damit kann erreicht werden, dass sich der Begasungsvorgang bei einer konstant eingekoppelten Leistung (oder Spannung oder Strom) bei einem definierten Innendruck selbständig abregelt. Zunächst ist die thermische Kopplung schlecht die Begasung startet. Mit zunehmendem Innendruck steigt die thermische Kopplung zum Substart, das Heizelement kühlt ab, der Begasungsvorgang verlangsamt sich, bis er schließlich vollständig stoppt. Die Kopplungseinrichtung kann je nach Konstruktion in ihren Eigenschaften auf das jeweilige System je nach gewünschtem Arbeitspunkt und Enddruck angepasst werden. Das heißt also insbesondere, dass die thermische Kopplungseinrichtung eine thermische Kopplung bewirkt, welche insbesondere abhängig von einem Innendruck in der Kaverne ist. According to another embodiment it can be provided that a variable thermal coupling device is provided for a thermal coupling of the layer structure with the Substart, wherein the coupling varies with the internal pressure in the cavern. It can thus be achieved that the gassing process at a constant coupled-in power (or voltage or current) at a defined internal pressure independently regulates itself. First, the thermal coupling is bad the fumigation starts. As the internal pressure increases, the thermal coupling to the substrate increases, the heating element cools down, the gassing process slows down until it finally stops completely. Depending on the construction, the coupling device can be adapted in its properties to the respective system depending on the desired operating point and final pressure. This means in particular that the thermal coupling device causes a thermal coupling, which is in particular dependent on an internal pressure in the cavern.

In einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Schichtstruktur Bereiche aufweist, auf welchen jeweils eine oder mehrere Begasungsschichten gebildet sind, wobei die Bereiche mit den Begasungsschichten voneinander thermisch entkoppelt sind, insbesondere mittels einer Entkopplungsschichtstruktur. Somit können gezielt Bereiche definiert werden, die beheizt werden sollen, ohne dass sich hierbei die Schichtstruktur als Ganzes aufheizt. Diese Bereiche können insbesondere zwecks besserer Unterscheidbarkeit auch als Begasungsbereiche bezeichnet werden.In one embodiment, it may be provided that the layer structure has regions on each of which one or more gassing layers are formed, wherein the regions with the gassing layers are thermally decoupled from one another, in particular by means of a decoupling layer structure. Thus, specific areas can be defined which are to be heated without the layer structure heating up as a whole. These areas may also be referred to as fumigation areas, in particular for better distinctness.

Die Schichtstruktur kann vorzugsweise als eine Siliziumschichtstruktur gebildet sein.The layer structure may preferably be formed as a silicon layer structure.

Nach einer anderen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass in der Kaverne ein Sensor gebildet ist. Vorzugsweise können mehrere Sensoren in der Kaverne gebildet sein. Die Sensoren können gleich oder unterschiedlich gebildet sein. Beispielsweise können mehrere Kavernen vorgesehen sein, in welchen jeweils ein Sensor oder mehrere Sensoren vorgesehen sind. Dadurch können insbesondere verschiedene Sensoren auf einem Substrat in mehreren Kavernen angeordnet werden, wobei dann hier in den einzelnen Kavernen in vorteilhafter Weise ein unterschiedlicher oder gleicher Innendruck eingestellt werden kann, wobei hier der Innendruck vorzugsweise entsprechend einem Sensortyp eingestellt wird. So kann beispielsweise ein Beschleunigungssensor vorgesehen sein, wobei hier dann beispielsweise ein Innendruck von ≥ 50 mbar eingestellt werden kann. Insbesondere kann ein Drehratensensor vorgesehen sein, wobei hier dann beispielsweise ein Innendruck der Kaverne ≤ 20 mbar betragen kann. According to another embodiment it can be provided that a sensor is formed in the cavern. Preferably, a plurality of sensors may be formed in the cavern. The sensors may be the same or different. For example, a plurality of caverns may be provided, in each of which one or more sensors are provided. As a result, in particular different sensors can be arranged on a substrate in several caverns, wherein here in the individual caverns advantageously a different or the same internal pressure can be set, in which case the internal pressure is preferably set according to a sensor type. For example, an acceleration sensor can be provided, in which case, for example, an internal pressure of ≥ 50 mbar can be set. In particular, a yaw rate sensor may be provided, in which case, for example, an internal pressure of the cavern may be ≦ 20 mbar.

Nach einer Ausführungsform kann der Sensor als ein mikromechanischer Sensor gebildet sein. Der Sensor kann vorzugsweise ein Beschleunigungssensor, ein Drehratensensor oder ein Magnetsensor sein. According to one embodiment, the sensor may be formed as a micromechanical sensor. The sensor may preferably be an acceleration sensor, a rotation rate sensor or a magnetic sensor.

Nach einer weiteren Ausführungsform umfasst die Begasungsschicht einen Reaktanten für eine endothermische Reaktion, wobei das Gas mittels Bereitstellen von thermischer Energie an die Begasungsschicht freigesetzt wird, um einen Innendruck der Kaverne zu erhöhen. In another embodiment, the gassing layer comprises a reactant for an endothermic reaction, wherein the gas is released by providing thermal energy to the gassing layer to increase an internal pressure of the cavern.

In einer anderen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass in der Kaverne ein Sensor gebildet ist, während des Freisetzens des Gases der Sensor betrieben, Sensorsignale des Sensors erfasst werden und wobei das Zuführen der thermischen Energie in Abhängigkeit der erfassten Sensorsignale durchgeführt wird. Das heißt also insbesondere, dass dadurch in vorteilhafter Weise der Innendruck der Kaverne so eingestellt wird, dass der Sensor optimal betrieben werden kann. Hierbei kann aus den Sensorsignalen insbesondere abgelesen werden, ob der entsprechende Innendruck ausreicht oder ob beispielsweise der Innendruck noch erhöht werden muss. Es findet hier insofern eine rückgekoppelte Messung statt. In another embodiment it can be provided that a sensor is formed in the cavern, during the release of the gas Sensor operated, sensor signals of the sensor are detected and wherein the supply of the thermal energy in dependence on the detected sensor signals is performed. This means, in particular, that the internal pressure of the cavern is thereby advantageously set in such a way that the sensor can be optimally operated. In particular, it can be read from the sensor signals whether the corresponding internal pressure is sufficient or whether, for example, the internal pressure still has to be increased. In this respect, a feedback measurement takes place.

Nach einer anderen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die thermische Energie mittels einer elektrischen Heizeinrichtung bereitgestellt wird, die mittels eines elektrischen Stroms betrieben wird, der Sensor eine Schwingmasse aufweist, welche während des Betriebs des Sensors zum Schwingen angeregt wird, eine Dämpfung der Schwingung der Schwingmasse mittels der Sensorsignale gemessen wird und wobei der elektrische Strom in Abhängigkeit von der gemessenen Dämpfung geregelt wird. According to another embodiment it can be provided that the thermal energy is provided by means of an electric heater, which is operated by means of an electric current, the sensor has an oscillating mass, which is excited to oscillate during the operation of the sensor, an attenuation of the oscillation of the oscillating mass is measured by means of the sensor signals and wherein the electric current is regulated as a function of the measured attenuation.

Als ein Parameter, welcher anzeigt, ob ein Innendruck der Kaverne optimal eingestellt ist, wird hier insbesondere die Dämpfung der Schwingung der Schwingmasse genommen. Der elektrische Strom wird hierbei vorzugsweise in Abhängigkeit von der gemessenen Dämpfung geregelt, so dass in vorteilhafter Weise eine Rückkoppelschleife gebildet ist. Es ist somit weiterhin in vorteilhafter Weise ermöglicht, solche Sensoren individuell einzustellen, insofern individuell der entsprechende Innendruck in der Kaverne eingestellt werden kann. Somit lassen sich insbesondere in vorteilhafter Weise Serienstreuungen bei der Herstellung ausgleichen. As a parameter which indicates whether an internal pressure of the cavern is optimally set, in particular the damping of the oscillation of the oscillating mass is taken. The electric current is preferably regulated as a function of the measured attenuation, so that advantageously a feedback loop is formed. It is thus further advantageously possible to adjust such sensors individually, insofar as the corresponding internal pressure in the cavern can be adjusted individually. Thus, in particular, it is possible in an advantageous manner to compensate for series deviations during production.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Hierbei zeigenThe invention will be explained in more detail below with reference to preferred embodiments. Show here

1 eine mikromechanische Struktur, 1 a micromechanical structure,

2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung einer mikromechanischen Struktur, 2 a flow diagram of a method for producing a micromechanical structure,

3 einen Kappenwafer, 3 a cap wafer,

4 einen Sensor, 4 a sensor,

5 eine weitere mikromechanische Struktur, 5 another micromechanical structure,

6 eine andere mikromechanische Struktur, 6 another micromechanical structure,

7 eine weitere mikromechanische Struktur, 7 another micromechanical structure,

8 die mikromechanische Struktur gemäß 7 in einer Seiten- und in einer Draufsicht und 8th the micromechanical structure according to 7 in a side and a top view and

9 eine weitere mikromechanische Struktur in einer Seiten- und in einer Draufsicht. 9 another micromechanical structure in a side and in a plan view.

Im Folgenden werden für gleiche Merkmale gleiche Bezugszeichen verwendet. Hereinafter, like reference numerals are used for like features.

1 zeigt eine mikromechanische Struktur 101. 1 shows a micromechanical structure 101 ,

Die mikromechanische Struktur 101 umfasst eine Kaverne 103, in welcher eine Begasungsschicht 105 zum Freisetzen eines Gases in der Kaverne 103 gebildet ist. Dadurch kann in vorteilhafter Weise ein Innendruck in der Kaverne 103 definiert eingestellt werden. The micromechanical structure 101 includes a cavern 103 in which a gassing layer 105 for releasing a gas in the cavern 103 is formed. This can advantageously an internal pressure in the cavern 103 be set defined.

In einer nicht gezeigten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Begasungsschicht 105 einen oder mehrere Reaktanten für eine endothermische Reaktion umfassen. Vorzugsweise kann die Begasungsschicht als eine Kalkschicht gebildet sein, so dass bei Ablauf der endothermischen Reaktion als Gas CO₂ entsteht. In an embodiment, not shown, it may be provided that the gassing layer 105 include one or more reactants for an endothermic reaction. Preferably, the gassing layer may be formed as a limescale layer, so that CO ₂ is produced as gas when the endothermic reaction has ended.

2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung einer mikromechanischen Struktur. 2 shows a flowchart of a method for producing a micromechanical structure.

Gemäß einem Schritt 201 wird eine Begasungsschicht zum Freisetzen eines Gases gebildet. Gemäß einem Schritt 203 wird eine Kaverne gebildet, wobei die Begasungsschicht in der Kaverne angeordnet ist. Beim Freisetzen des Gases erhöht sich dann in vorteilhafter Weise ein Innendruck der Kaverne.In one step 201 For example, a gassing layer is formed to release a gas. In one step 203 a cavern is formed, wherein the gassing layer is arranged in the cavern. When the gas is released, an internal pressure of the cavern then advantageously increases.

3 zeigt einen Kappenwafer 301 für eine mikromechanische Struktur zum Bilden einer Kaverne. 3 shows a cap wafer 301 for a micromechanical structure for forming a cavity.

Der Kappenwafer 301 umfasst eine Begasungsschicht 303 zum Freisetzen eines Gases. The cap wafer 301 includes a gassing layer 303 for releasing a gas.

4 zeigt einen Sensor 400. 4 shows a sensor 400 ,

Der Sensor 400 umfasst ein Substrat 401 umfassend ein Sensorfunktionselement 403. Auf dem Substrat 403 ist eine Begasungsschicht 405 zum Freisetzen eines Gases unmittelbar oder mittelbar angeordnet.The sensor 400 includes a substrate 401 comprising a sensor function element 403 , On the substrate 403 is a gassing layer 405 arranged to release a gas directly or indirectly.

Das Sensorfunktionselement 403 kann beispielsweise eine Schwingmasse, eine Detektionselektrode, eine Antriebselektrode, ein Koppelelement wie beispielsweise eine Feder, eine Aufhängung oder ein elektrischer Kontakt sein. Vorzugsweise können auch mehrere Sensorfunktionselemente 403 gebildet sein, welche gleich oder unterschiedlich gebildet sein können. Das heißt also insbesondere, dass die Sensorfunktionselemente 403 eine Sensorfunktion bereitstellen können. Vorzugsweise können auf dem Substrat 401 anstelle oder zusätzlich zu den Sensorfunktionselementen 403 ein Sensor oder mehrere Sensoren als solche gebildet sein. The sensor function element 403 For example, a vibration mass, a detection electrode, a drive electrode, a coupling element such as a spring, a suspension or an electrical contact. Preferably, a plurality of sensor function elements 403 be formed, which are the same or different can. This means in particular that the sensor function elements 403 can provide a sensor function. Preferably, on the substrate 401 instead of or in addition to the sensor function elements 403 a sensor or a plurality of sensors may be formed as such.

In einer nicht gezeigten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Kappenwafer 301 gemäß 3 auf das Substrat 401 des Sensors 400 gemäß 4 gesetzt wird. Dadurch wird in vorteilhafter Weise eine Kaverne gebildet, in welcher das Sensorfunktionselement 403 oder die Sensorfunktionselemente oder ein Sensor angeordnet sind. Wenn nun anschließend mittels der Begasungsschichten 303 und 405 Gas freigesetzt wird, so wird sich in vorteilhafter Weise der Innendruck der gebildeten Kaverne erhöhen. In an embodiment, not shown, it may be provided that the cap wafer 301 according to 3 on the substrate 401 of the sensor 400 according to 4 is set. As a result, a cavern is advantageously formed in which the sensor functional element 403 or the sensor function elements or a sensor are arranged. If now then by means of the gassing layers 303 and 405 Gas is released, so the internal pressure of the cavern formed will increase in an advantageous manner.

In einer nicht gezeigten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Kappenwafer 301 keine Begasungsschicht 303 aufweist. Ein Freisetzen von Gas findet dann insofern lediglich durch die Begasungsschicht 405 statt. In einer weiteren nicht gezeigten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Sensor 400 keine Begasungsschicht 405 aufweist, so dass hier dann ein Freisetzen von Gas lediglich mittels der Begasungsschicht 303 des Kappenwafers 301 durchgeführt werden kann. In an embodiment, not shown, it may be provided that the cap wafer 301 no gassing layer 303 having. A release of gas then finds so far only through the gassing layer 405 instead of. In a further embodiment, not shown, it can be provided that the sensor 400 no gassing layer 405 so that here then a release of gas only by means of the gassing layer 303 of the cap wafer 301 can be carried out.

In einer nicht gezeigten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Kappenwafer auf das Substrat des Sensors, wobei das Substrat vorzugsweise als ein Sensorwafer bezeichnet werden kann, gebondet wird, so dass sich eine oder mehrere Kavernen bilden. Da in den einzelnen Kavernen jeweils zumindest eine, vorzugsweise mehrere, Begasungsschichten angeordnet sind, kann in den einzelnen Kavernen über eine endothermische, insbesondere chemische endothermische, Reaktion ein Gas freigesetzt werden. Das Gas erhöht dann in vorteilhafter Weise einen jeweiligen Innendruck der Kavernen.In one embodiment, not shown, it may be provided that the cap wafer is bonded to the substrate of the sensor, wherein the substrate may preferably be referred to as a sensor wafer, so that one or more caverns are formed. Since at least one, preferably several, gassing layers are arranged in the individual caverns, a gas can be released in the individual caverns via an endothermic, in particular chemical endothermic, reaction. The gas then advantageously increases a respective internal pressure of the caverns.

Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren weist insbesondere den Vorteil auf, dass es sehr kontrolliert und unabhängig von einem Gesamtprozessflussherstellungsverfahren durchgeführt werden kann. Eine Aktivierung der endothermischen Reaktion kann insbesondere über ein externes Einprägen eines elektrischen Stroms erfolgen. Insbesondere ist hierfür eine elektrische Heizeinrichtung vorgesehen, welche mittels des elektrischen Stroms betrieben wird. Vorzugsweise kann die Aktivierung der Reaktion erst am Ende des Herstellungsverfahrens erfolgen, das heißt also insbesondere, dass der Sensor beziehungsweise die mikromechanische Struktur als solches hergestellt wird, wobei nachdem dies abgeschlossen ist, die entsprechenden Kavernen mittels der Begasungsschicht begast werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Aktivierung der Begasungsreaktion, also die Aktivierung der endothermischen Reaktion, gleichzeitig mit einer elektrischen Prüfung der Bauteile, insbesondere der Sensorfunktionselemente, vorzugsweise der Sensoren, welche in den Kavernen angeordnet sind, durchgeführt wird. Insbesondere kann gleichzeitig auch über eine Messung der Dämpfung der Sensoren der Begasungsvorgang direkt geprüft und gesteuert werden. In particular, the manufacturing method according to the invention has the advantage that it can be carried out very controlled and independently of an overall process flow production process. Activation of the endothermic reaction can be carried out in particular via an external impressing of an electrical current. In particular, an electric heating device is provided for this purpose, which is operated by means of the electric current. Preferably, the activation of the reaction can be carried out only at the end of the manufacturing process, that is, in particular, that the sensor or the micromechanical structure is prepared as such, after which this is completed, the corresponding caverns are gassed by means of the gassing. In particular, it can be provided that the activation of the gassing reaction, ie the activation of the endothermic reaction, is carried out simultaneously with an electrical test of the components, in particular the sensor function elements, preferably the sensors, which are arranged in the caverns. In particular, the gassing process can also be directly checked and controlled simultaneously by measuring the damping of the sensors.

Im Gegensatz zu bekannten Verfahren ist es mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens in vorteilhafter Weise ermöglicht, den Begasungsvorgang und damit einen Restgasdruck über den Strom, insbesondere eine Stromstärke und/oder eine zeitliche Dauer des Stroms, zu steuern beziehungsweise zu regeln. Damit wird es weiterhin in vorteilhafter Weise ermöglicht, zum Beispiel eine Dämpfung von Drehratensensoren eines oder mehrerer Fertigungslose trotz Schwankungen im Herstellungsprozess genau auf einen Zielwert einzustellen.In contrast to known methods, it is advantageously made possible by means of the method according to the invention to control or regulate the gassing process and thus a residual gas pressure via the stream, in particular a current intensity and / or a duration of the current. Thus, it is further advantageously possible to set, for example, an attenuation of rotation rate sensors of one or more production lots despite fluctuations in the manufacturing process to a target value.

Weiterhin ist es im Gegensatz zu bekannten Verfahren auch in vorteilhafter Weise ermöglicht, zwei, drei oder mehr Kavernen vorzusehen, wobei in jeder Kaverne ein unterschiedlicher Druck eingestellt werden kann. Somit kann beispielsweise in je einer Kaverne ein Beschleunigungssensor, ein Drehratensensor und ein Magnetsensor eingeschlossen werden, wobei in jeder Kaverne der für die Anwendung am besten geeignete Druck eingestellt werden kann, da hier die einzelnen endothermischen Reaktionen individuell gesteuert werden können. Furthermore, in contrast to known methods, it is also advantageously possible to provide two, three or more caverns, wherein a different pressure can be set in each cavern. Thus, for example, in each cavern, an acceleration sensor, a rotation rate sensor and a magnetic sensor can be included, wherein in each cavern the most suitable for the application pressure can be set because here the individual endothermic reactions can be controlled individually.

Weiterhin ist es mittels der Erfindung in vorteilhafter Weise ermöglicht, in einer Kaverne einen Innendruck von über 2 bar einzustellen. Furthermore, it is advantageously made possible by means of the invention to set an internal pressure of more than 2 bar in a cavern.

Dies überwindet einen weiteren Nachteil gemäß dem Stand der Technik, was im Folgenden näher erläutert wird. This overcomes a further disadvantage according to the prior art, which will be explained in more detail below.

Bei Sensoren mit gebondeter Kappe, also Waferkappe, gibt es in der Regel folgenden Nachteil:
In einem Bondverfahren wird üblicherweise der Kappenwafer auf den Sensorwafer bei einer hohen Temperatur und bei einem hohen Druck aufgepresst. Hierbei ist aber ein maximaler Druck begrenzt, da ansonsten die Bondkammer, also die Kaverne, zerstört würde. Wird die Temperatur abgesenkt, sinkt auch der in der Kaverne eingeschlossene Druck. Somit ist es nach den bekannten Verfahren technisch praktisch nicht möglich, Drücke über 2 bar in einer Kaverne auf Waferniveau einzuschließen. Insbesondere Beschleunigungssensoren benötigen in der Regel aber eine möglichst hohe Dämpfung. Dies kann bekannterweise in der Regel zum Teil mit zusätzlichen Dämpfungskämmen erreicht werden, die aber zusätzlich Platz benötigen und damit Kosten verursachen, wobei diese Dämpfungskämme zum Teil die gewünschte Dämpfung und/oder ein gewünschtes Dämpfungsverhalten trotzdem nicht erreichen.For sensors with bonded cap, so wafer cap, there is usually the following disadvantage:
In a bonding process, usually the cap wafer is pressed onto the sensor wafer at a high temperature and at a high pressure. Here, however, a maximum pressure is limited, since otherwise the bonding chamber, so the cavern, would be destroyed. When the temperature is lowered, the pressure trapped in the cavern also decreases. Thus, it is technically practically impossible by the known methods to include pressures above 2 bar in a cavern at wafer level. In particular, acceleration sensors usually require as much damping as possible. This can be known to be achieved in part usually with additional damping combs, but which require additional space and thus cause costs, these damping combs in part the desired attenuation and / or a desired damping behavior still not reach.

Die Erfindung überwindet die vorgenannten Nachteile und ermöglicht insofern einen Verzicht auf solche Dämpfungskämme, wodurch in vorteilhafter Weise ein Bauraum eingespart werden kann und wobei vorzugsweise in vorteilhafter Weise Kosten eingespart werden können, wobei trotzdem eine gewünschte Dämpfung und/oder ein gewünschtes Dämpfungsverhalten in vorteilhafter Weise erreicht werden kann. The invention overcomes the aforementioned disadvantages and thus makes it possible to dispense with such damping combs, whereby a space can be saved in an advantageous manner and preferably costs can be saved in an advantageous manner, while still achieving a desired damping and / or a desired damping behavior in an advantageous manner can be.

Die Erfindung erlaubt weiterhin in vorteilhafter Weise, einen integrierten Drehraten- und/oder Beschleunigungssensor kostengünstig herzustellen, insofern insbesondere auf einem Mikromechanik-Chip getrennte Bereiche, hier die Kaverne, mit unterschiedlichen Innendrücken bereitgestellt werden können, hier über eine Steuerung der individuellen Begasungsreaktionen gemäß den Begasungsschichten. Somit können in vorteilhafter Weise auch beliebige Überdrücke, insbesondere größer als 2 bar, in einer einzelnen oder mehreren Kavernen vorgesehen werden. The invention furthermore advantageously makes it possible to inexpensively produce an integrated rate-of-rotation and / or acceleration sensor insofar as separate areas, here the cavern, can be provided with different internal pressures, in particular via a micromechanical chip, in this case via control of the individual fumigation reactions in accordance with the fumigation layers , Thus, advantageously any excess pressures, in particular greater than 2 bar, can be provided in a single or several caverns.

5 zeigt eine weitere mikromechanische Struktur 501. 5 shows a further micromechanical structure 501 ,

Die mikromechanische Struktur 501 umfasst ein Substrat 503, auf welchem eine Oxidschicht 505 gebildet ist. In der Oxidschicht 505 sind zwei vergrabene Leiterbahnen 507a und 507b gebildet. Ferner sind auf der Oxidschicht 505 mehrere Funktionsschichten 509a, b, c und d gebildet. Auf den Funktionsschichten 509b, c, d ist ein Kappenwafer 511 in einer W-Form aufgesetzt, wobei zwischen dem Kappenwafer 511 und den Funktionsschichten 509b, c und d jeweils eine Verbindungsschicht 512 zum Verbinden der beiden Bauteile gebildet ist. The micromechanical structure 501 includes a substrate 503 on which an oxide layer 505 is formed. In the oxide layer 505 are two buried tracks 507a and 507b educated. Further, on the oxide layer 505 several functional layers 509a formed b, c and d. On the functional layers 509b , c, d is a cap wafer 511 placed in a W-shape, wherein between the cap wafer 511 and the functional layers 509b , c and d each have a connecting layer 512 is formed for connecting the two components.

Die Funktionsschicht 509a, auf welcher nicht der Kappenwafer 511 gesetzt ist, weist noch eine Kontaktierungsschicht 521 auf, so dass über die Kontaktierungsschicht 521 und die Funktionsschicht 509a eine elektrische Kontaktierung der vergrabenen Leiterbahn 507a bewirkt ist. The functional layer 509a on which not the cap wafer 511 is set, still has a contacting layer 521 on, so that over the contacting layer 521 and the functional layer 509a an electrical contacting of the buried interconnect 507a is effected.

Aufgrund des Aufsetzens des Kappenwafers 511 auf die drei Funktionsschichten 509b, c, d und der W-Form des Kappenwafers 511 sind zwei voneinander getrennte Kavernen 513 und 515 gebildet. In der Kaverne 513 sind Sensorfunktionselemente 519 angeordnet. In der Kaverne 515 sind Sensorfunktionselemente 517 angeordnet. Bei den Sensorfunktionselementen 517 kann es sich beispielsweise um Sensorfunktionselemente eines Drehratensensors handeln. Insbesondere ist ein solcher Drehratensensor als solches ganz in der Kaverne 515 angeordnet. Due to the placement of the cap wafer 511 on the three functional layers 509b , c, d and the W-shape of the cap wafer 511 are two separate caverns 513 and 515 educated. In the cavern 513 are sensor function elements 519 arranged. In the cavern 515 are sensor function elements 517 arranged. For the sensor function elements 517 it may be, for example, sensor function elements of a rotation rate sensor. In particular, such a rotation rate sensor as such is completely in the cavern 515 arranged.

Bei den Funktionselementen 519 kann es sich beispielsweise um Sensorfunktionselemente eines Beschleunigungssensors handeln. Insbesondere kann ein solcher Beschleunigungssensor als Ganzes in der Kaverne 513 angeordnet sein. At the functional elements 519 it may be, for example, sensor function elements of an acceleration sensor. In particular, such an acceleration sensor as a whole in the cavern 513 be arranged.

Der Kappenwafer 511 weist in einem Bereich eine Begasungsschicht 523 auf, welche auf der Oberfläche zwischen zwei Schenkeln des Ws angeordnet ist. Insofern ist die Begasungsschicht 523 nach Aufsetzen des Kappenwafers 511 auf die entsprechenden Funktionsschichten 509b, c und d in der Kaverne 515 angeordnet. In einer nicht gezeigten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass eine solche Begasungsschicht 523 auch in der Kaverne 513 angeordnet ist. Insbesondere kann dann die Begasungsschicht 523 auf dem Kappenwafer 511 angeordnet sein. Insbesondere können die Begasungsschichten 523 auch auf der Oxidschicht angeordnet sein. The cap wafer 511 has a gassing layer in one area 523 which is located on the surface between two legs of the Ws. In this respect, the gassing layer 523 after placing the cap wafer 511 on the appropriate functional layers 509b , c and d in the cavern 515 arranged. In an embodiment, not shown, it may be provided that such a gassing layer 523 also in the cavern 513 is arranged. In particular, then the gassing layer 523 on the cap wafer 511 be arranged. In particular, the gassing layers 523 also be arranged on the oxide layer.

In einer nicht gezeigten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Kappenwafer 511 mittels eines Bondprozesses auf die entsprechenden Funktionsschichten 509b, c und d angeordnet wird. Vorzugsweise wird nach einem solchen Bondprozess über einen geeigneten Temperaturschritt, also einem Zuführen von thermischer Energie, der Begasungsvorgang aktiviert. Dies kann in vorteilhafter Weise insbesondere auch bei einer geeigneten Wahl des Begasungsmaterials direkt in Kombination mit dem Bondvorgang geschehen. Das heißt also insbesondere, dass beim Bonden gleichzeitig die Begasungsschicht aktiviert wird, so dass in vorteilhafter Weise das Gas in die Kaverne freigesetzt wird, um in vorteilhafter Weise einen Innendruck der Kaverne zu erhöhen.In an embodiment, not shown, it may be provided that the cap wafer 511 by means of a bonding process to the corresponding functional layers 509b , c and d is arranged. Preferably, after such a bonding process via a suitable temperature step, ie a supply of thermal energy, the gassing process is activated. This can be done in an advantageous manner especially in a suitable choice of the gassing directly in combination with the bonding process. This means, in particular, that the gassing layer is simultaneously activated during bonding, so that advantageously the gas is released into the cavern in order to advantageously increase an internal pressure of the cavern.

6 zeigt eine andere mikromechanische Struktur 601. 6 shows another micromechanical structure 601 ,

Hierbei ist eine elektrische Heizeinrichtung 603 vorgesehen, welche mit der vergrabenen Leiterbahn 507b elektrisch verbunden ist. Auf der elektrischen Heizeinrichtung 603 ist eine Barriereschicht 605 angeordnet, wobei auf der Barriereschicht 605 die Begasungsschicht 523 angeordnet ist. In der mikromechanischen Struktur 601 gemäß 6 weist der Kappenwafer 511 zwar keine eigene Begasungsschicht auf. In einer nicht gezeigten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Kappenwafer 511 analog zu 5 ebenfalls eine Begasungsschicht aufweist. Insbesondere kann in der Kaverne 513 auch eine entsprechende Begasungsschicht und Heizeinrichtung analog zu der Kaverne 515 gebildet sein.Here is an electric heater 603 provided, which with the buried trace 507b electrically connected. On the electric heater 603 is a barrier layer 605 arranged, taking on the barrier layer 605 the gassing layer 523 is arranged. In the micromechanical structure 601 according to 6 has the cap wafer 511 Although no own gassing on. In an embodiment, not shown, it may be provided that the cap wafer 511 analogous to 5 also has a gassing layer. In particular, in the cavern 513 also a corresponding gassing layer and heating device analogous to the cavern 515 be formed.

Aufgrund des Vorsehens der elektrischen Heizeinrichtung 603 kann mittels eines elektrischen Stroms insbesondere jede einzelne Kaverne 513 und 515 gezielt begast werden, insofern auch eine elektrische Heizeinrichtung in der Kaverne 513 angeordnet ist. Hier zeigt die 6 lediglich eine Anordnung einer elektrischen Heizeinrichtung in der Kaverne 515. Es kann somit insbesondere in vorteilhafter Weise gleichzeitig oder im Wechsel die entsprechenden Sensoren, also die entsprechenden Sensorfunktionselemente 517 und 519, elektrisch vermessen werden und insbesondere eine Dämpfung in den entsprechenden Elementen bestimmt werden, um so für jedes Element den optimalen Innendruck einstellen zu können. Mit einer solchen Rückkoppelschleife können insbesondere in vorteilhafter Weise auch Fertigungsstreuungen zwischen gleichartigen Sensorelementen zumindest teilweise, wenn nicht gar ganz, kompensiert werden, um so möglichst identische Sensoreigenschaften zu bekommen.Due to the provision of the electric heater 603 can by means of an electric current in particular every single cavern 513 and 515 targeted fumigation, in this respect also an electric heater in the cavern 513 is arranged. Here shows the 6 only an arrangement of an electric heater in the cavern 515 , It can thus, in particular advantageously simultaneously or alternately, the corresponding sensors, ie the corresponding sensor function elements 517 and 519 , are measured electrically and in particular a damping in the corresponding elements are determined so as to be able to set the optimum internal pressure for each element. With such a feedback loop manufacturing tolerances between similar sensor elements can be at least partially, if not completely, compensated in particular in an advantageous manner, so as to get as identical sensor characteristics as possible.

Gemäß 6 ist eine Barriereschicht 605 zwischen der elektrischen Heizeinrichtung 603 und der Begasungsschicht 523 vorgesehen, wobei in einer nicht gezeigten Ausführungsform auf eine solche Barriereschicht vorzugsweise verzichtet werden kann. Das Vorsehen einer solchen Begasungsschicht 605 wird insbesondere in Abhängigkeit von einem Begasungsmaterial, also dem entsprechenden Reaktanten, und/oder einer Reaktionstemperatur durchgeführt, um in vorteilhafter Weise ungewünschte Reaktionen und/oder eine Diffusion zwischen der elektrischen Heizeinrichtung 603 und der Begasungsschicht 523 zu vermeiden. According to 6 is a barrier layer 605 between the electric heater 603 and the gassing layer 523 provided, wherein in a not shown embodiment, such a barrier layer can preferably be dispensed with. The provision of such a gassing layer 605 is carried out in particular as a function of a gassing material, ie the corresponding reactant, and / or a reaction temperature in order to advantageously undesired reactions and / or diffusion between the electric heater 603 and the gassing layer 523 to avoid.

Gemäß 6 weist das Substrat 503 eine Aussparung 607 unterhalb der elektrischen Heizeinrichtung 603 und unterhalb der Oxidschicht 505 auf. Insofern ist in der Aussparung 607 eine Oxidschicht 505 mit einer größeren Dicke gebildet, so dass in vorteilhafter Weise die Heizeinrichtung 603 über diese dickere Oxidschicht 505 thermisch von dem Substrat 503 entkoppelt ist. Hierbei kann eine Schichtdicke in diesem Aussparungsbereich 607 vorzugsweise zwischen 1 µm und 30 µm betragen. According to 6 has the substrate 503 a recess 607 below the electric heater 603 and below the oxide layer 505 on. Insofar is in the recess 607 an oxide layer 505 formed with a greater thickness, so that advantageously the heating device 603 over this thicker oxide layer 505 thermally from the substrate 503 is decoupled. In this case, a layer thickness in this recess area 607 preferably between 1 .mu.m and 30 .mu.m.

7 zeigt eine weitere mikromechanische Struktur 701. 7 shows a further micromechanical structure 701 ,

Die mikromechanische Struktur 701 umfasst in der Kaverne 515 eine Schichtstruktur 703, welche elektrisch leitend ist und hier insofern eine elektrische Heizeinrichtung bilden kann. Die Schichtstruktur 703 ist über zwei Stege 705 und 707 mit der Leiterbahn 507b und einer weiteren Leiterbahn 507c elektrisch verbunden, wobei hier die Leiterbahnen 507b und c zumindest teilweise freigelegt sind. Gleiches gilt auch für die Leiterbahn 507a. The micromechanical structure 701 includes in the cavern 515 a layered structure 703 , which is electrically conductive and in this respect can form an electric heater. The layer structure 703 is over two jetties 705 and 707 with the conductor track 507b and another track 507c electrically connected, in which case the conductor tracks 507b and c are at least partially exposed. The same applies to the track 507a ,

Auf der Schichtstruktur 703 ist die Barriereschicht 605 gebildet, wobei auf der Barriereschicht 605 die Begasungsschicht 523 angeordnet ist. Der mittels eines Ovals 709 gezeichnete Bereich ist in 8 vergrößert dargestellt.On the layer structure 703 is the barrier layer 605 formed, taking on the barrier layer 605 the gassing layer 523 is arranged. The one by means of an oval 709 drawn area is in 8th shown enlarged.

8 zeigt in der linken Zeichnung eine Seitenansicht der mikromechanischen Struktur 701 gemäß 7. In der rechten Ansicht ist eine Aufsicht beziehungsweise Draufsicht auf die mikromechanische Struktur 701 gemäß 7 gezeigt. 8th shows in the left drawing a side view of the micromechanical structure 701 according to 7 , In the right view is a plan or plan view of the micromechanical structure 701 according to 7 shown.

Der mittels einer geschweiften Klammer mit dem Bezugszeichen 801 gekennzeichnete Bereich kennzeichnet einen wärmeentkoppelten Bereich der Schichtstruktur 703. Das heißt also insbesondere, dass der Bereich 801 der Schichtstruktur 703 thermisch entkoppelt von den restlichen Bereichen der Schichtstruktur 703 gebildet ist. The means of a brace with the reference numeral 801 marked area indicates a heat-decoupled area of the layer structure 703 , So that means in particular that the area 801 the layer structure 703 thermally decoupled from the remaining areas of the layer structure 703 is formed.

Gekennzeichnet in 8 ist ein Stromfluss 803 mittels Pfeilen mit dem Bezugszeichen 803. Gut zu erkennen ist, dass der Strom durch die Leiterbahn 507b über den Steg 705 in die Schichtstruktur 703 fließt, von dort über den Steg 707 weiter in die Leiterbahn 507c. Marked in 8th is a current flow 803 by arrows with the reference numeral 803 , Good to see is that the current through the conductor track 507b over the jetty 705 in the layer structure 703 flows, from there over the jetty 707 continue in the track 507c ,

Das Element mit dem Bezugszeichen 805 kennzeichnet hier insofern einen Kontaktbereich zu den vergrabenen Leiterbahnen 507c beziehungsweise hier nicht im Detail gezeigt zu der Leiterbahn 507b. The element with the reference number 805 here indicates a contact area to the buried interconnects 507c or not shown in detail here to the track 507b ,

In der Aufsicht gut zu erkennen, ist der wärmeentkoppelte Bereich 801, wobei eine Entkopplungsschichtstruktur 811 vorgesehen ist, welche die Schichtbereiche voneinander thermisch entkoppelt, auf welchen die beiden Begasungsschichten 523 angeordnet sind. Das heißt also insbesondere, dass die Schichtstruktur 703 Bereiche aufweist, auf welchen die Begasungsschichten gebildet sind, wobei die Bereiche mit den Begasungsschichten voneinander mittels einer Entkopplungsschichtstruktur thermisch entkoppelt sind. Somit können gezielt Bereiche definiert werden, die beheizt werden sollen, ohne dass sich hierbei die Schichtstruktur 703 als Ganzes aufheizt. Good to see in the supervision is the heat decoupled area 801 wherein a decoupling layer structure 811 is provided, which thermally decouples the layer regions from each other, on which the two gassing layers 523 are arranged. This means in particular that the layer structure 703 Has areas on which the gassing layers are formed, wherein the areas with the gassing layers are thermally decoupled from each other by means of a decoupling layer structure. Thus, targeted areas can be defined, which are to be heated without the layer structure 703 as a whole heats up.

In 8 in der Draufsicht gut zu erkennen ist ferner eine Substratkammstruktur 809, welche thermisch mit dem hier nicht gezeigten Substrat 503 gekoppelt ist. Die Schichtstruktur 703 weist komplementär eine Heizeinrichtungkammstruktur 807 auf, wobei die einzelnen Kammstrukturen 807 und 809 ineinandergreifend gebildet sind. Die thermische Kopplung zwischen den beiden Kämmen ist stark nichtlinear von Gasdruck und der Gasart zwischen den Kämmen also vom Druck und der Gasart in der Kaverne abhängig. Bei sehr geringem Druck liegt keine thermische Kopplung zwischen den Kammstrukturen vor (nur eine geringe Rest-Kopplung über die Schwarz-Körper-Strahlung), bei hohem Druck liegt eine gute, über die Fläche der Kämme und den Abstand der Kammstrukturen einstellbare, thermische Kopplung zwischen den Kammstrukturen vor. Insofern bilden hier die beiden Kammstrukturen 807 und 809 insbesondere eine entsprechende über den Kavernendruck aktivierbare thermische Koppeleinrichtung. In 8th A substrate comb structure is also clearly visible in the plan view 809 , which thermally with the substrate, not shown here 503 is coupled. The layer structure 703 Complementarily has a heater comb structure 807 on, with the individual comb structures 807 and 809 are formed interlocking. The thermal coupling between the two crests is highly nonlinear depending on the gas pressure and the type of gas between the crests, ie the pressure and the type of gas in the cavern. At very low pressure there is no thermal coupling between the comb structures (only a small residual coupling over the black body radiation), at high pressure there is a good thermal coupling between the surfaces of the combs and the spacing of the comb structures the comb structures. In this respect form here the two comb structures 807 and 809 in particular a corresponding via the cavern pressure activatable thermal coupling device.

Die Schichtstruktur 703 kann insbesondere auch als eine Heizstruktur bezeichnet werden, welche in vorteilhafter Weise während des Herstellungsprozesses der einzelnen Schichten entsprechend gebildet und strukturiert werden kann. Vorzugsweise kann die Schichtstruktur 703 als eine freigestellte Struktur gebildet werden. Die Schichtstruktur 703 kann eine Siliziumstruktur sein, insbesondere eine dotierte Siliziumstruktur. Hierbei kann vorgesehen sein, dass über die Barriereschicht 605 das Begasungsmaterial beziehungsweise die Begasungsschicht 523 angeordnet wird. In vorteilhafter Weise erfolgt hierbei dann ein Stromfluss über die freigestellte Schichtstruktur, insbesondere über das freigestellte Silizium. Aufgrund des Vorsehens der beiden Stege 705 und 707, wobei in einer nicht gezeigten Ausführungsform auch mehr als zwei Stege vorgesehen sein können, wird in vorteilhafter Weise eine gute Wärmeentkopplung zum Substrat 503 erreicht. The layer structure 703 In particular, it can also be referred to as a heating structure, which can advantageously be correspondingly formed and structured during the production process of the individual layers. Preferably, the layer structure 703 be formed as an isolated structure. The layer structure 703 may be a silicon structure, in particular a doped silicon structure. It can be provided that via the barrier layer 605 the fumigation material or the gassing layer 523 is arranged. In this case, a current flow advantageously takes place via the cut-out layer structure, in particular via the isolated silicon. Due to the provision of the two bars 705 and 707 , Wherein, in an embodiment not shown, more than two webs may be provided, a good heat dissipation to the substrate is advantageously 503 reached.

Innerhalb der Siliziumstruktur, also hier beispielsweise allgemein in der Schichtstruktur 703, können dann weitere Unterstrukturen gebildet sein, die als Heizelemente wirken können und das ganze freigestellte Siliziumelement, also die Siliziumstruktur, samt Begasungsschicht innerhalb des wärmeentkoppelten Bereichs 801 aufheizen können. Vorzugsweise werden die einzelnen Heizelemente schmäler im Sinne eines höheren elektrischen Widerstands ausgelegt als die Stege 705 und 707, die für die Wärmeentkopplung vorgesehen sind. Within the silicon structure, so here, for example, generally in the layer structure 703 , then further substructures can be formed, which can act as heating elements and the whole excepted silicon element, so the silicon structure, including gassing within the heat-decoupled area 801 can heat up. Preferably, the individual heating elements are designed narrower in terms of a higher electrical resistance than the webs 705 and 707 , which are intended for heat dissipation.

Sofern es nicht möglich sein sollte oder nicht erwünscht sein sollte, den Innendruck in der Kaverne 513 und 515 direkt zu messen, also insbesondere einen Zielinnendruck direkt zu messen, so kann beispielsweise in vorteilhafter Weise der gewünschte Zielinnendruck auch über eine sich selbst beschränkte Ausgasung eingestellt werden. Dies kann wie folgt durchgeführt werden.If it should not be possible or should not be desirable, the internal pressure in the cavern 513 and 515 To measure directly, so in particular to measure a target internal pressure directly, so for example, the desired target internal pressure can be adjusted via a self-limited outgassing advantageously, for example. This can be done as follows.

Vorzugsweise wird für die elektrische Heizeinrichtung eine konstante Heizleistung eingestellt. Insbesondere handelt es sich bei der elektrischen Heizeinrichtung um eine von dem Substrat thermisch entkoppelte Heizeinrichtung. Am Anfang der endothermischen Reaktion, also bei einem noch geringen Druck, erreicht die elektrische Heizeinrichtung eine vergleichsweise hohe Temperatur, wodurch ausreichend Gas freigesetzt wird. Wenn dann im Laufe der Reaktion der Innendruck ansteigt, verschlechtert sich die thermische Entkopplung der Heizeinrichtung, so dass sich als Folge die Temperatur der Heizeinrichtung verringert soweit, bis die endothermische Reaktion quasi beendet ist, so dass fast gar nicht mehr bis gar kein Gas erzeugt beziehungsweise freigesetzt wird. Die endothermische Reaktion stoppt sich quasi sozusagen von selbst. Preferably, a constant heat output is set for the electric heater. In particular, the electrical heating device is a heating device that is thermally decoupled from the substrate. At the beginning of the endothermic reaction, ie at a still low pressure, the electric heater reaches a comparatively high temperature, whereby sufficient gas is released. If then during the reaction, the internal pressure increases, the thermal decoupling of the heater deteriorates, so that as a result, the temperature of the heater is reduced until the endothermic reaction is quasi finished, so that almost no more or no gas generated or is released. The endothermic reaction virtually stops itself, so to speak.

Es können vorzugsweise auch bewusst thermische Kopplungselemente vorgesehen sein, die bei steigendem Druck anspringen, um den vorgenannten Effekt noch weiter zu verstärken und/oder um den Zielinnendruck für die jeweilige Anwendung oder je Kaverne zu optimieren. Vorzugsweise können als solche aktivierbaren thermischen Kopplungselemente ineinandergreifende Kammstrukturen gemäß 8 vorgesehen sein, die einerseits an die thermisch isolierte Heizeinrichtung angebunden sind und andererseits thermisch möglichst gut an das Substrat angebunden werden. It may also be intentionally provided thermal coupling elements that jump with increasing pressure to further enhance the aforementioned effect and / or to optimize the target internal pressure for each application or cavern. Preferably, as such activatable thermal coupling elements interlocking comb structures according to 8th be provided, which are connected on the one hand to the thermally insulated heater and on the other hand thermally connected as well as possible to the substrate.

9 zeigt eine weitere mikromechanische Struktur 901. In der rechten Zeichnung gemäß 9 ist eine Seitenansicht der mikromechanischen Struktur 901 gezeigt, wobei in der rechten Zeichnung gemäß 9 eine Draufsicht auf die mikromechanische Struktur 901 gezeigt ist. 9 shows a further micromechanical structure 901 , In the right drawing according to 9 is a side view of the micromechanical structure 901 shown in the right drawing according to 9 a plan view of the micromechanical structure 901 is shown.

Mit dem Bezugszeichen 903 ist ein wärmeentkoppelter Übergang zwischen den Stegen 705 und 707 und den entsprechenden Heizstrukturen gezeigt. Gemäß 9 weist die Entkopplungsstruktur 811 zwischen den beiden Begasungsschichten 523 eine U-Form auf.With the reference number 903 is a heat-decoupled transition between the webs 705 and 707 and the corresponding heating structures. According to 9 has the decoupling structure 811 between the two gassing layers 523 a U shape on.

In einer nicht gezeigten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass auch die Kaverne 513 Heizeinrichtungen und entsprechende Schichtstrukturen analog zu der Kaverne 515 aufweist. In one embodiment, not shown, it may be provided that the cavern 513 Heating devices and corresponding layer structures analogous to the cavern 515 having.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 19537814 A1 [0002]

Claims

Micromechanical structure ( 101 ), comprising a cavern ( 103 ), characterized in that in the cavern ( 103 ) a gassing layer ( 105 ) for releasing a gas in the cavern ( 103 ) is formed.

Micromechanical structure ( 101 ) according to claim 1, wherein the gassing layer ( 105 ) comprises a reactant for an endothermic reaction.

Micromechanical structure ( 101 ) according to claim 1 or 2, wherein in the cavern ( 103 ) a heating device ( 603 ) for providing thermal energy to the gassing layer ( 105 ) is provided.

Micromechanical structure ( 101 ) according to claim 3, wherein between the heating device ( 603 ) and the gassing layer ( 105 ) a barrier layer ( 605 ) is provided.

Micromechanical structure ( 101 ) according to claim 3 or 4, wherein the cavern ( 103 ) on a substrate ( 401 ) and wherein between the heating device ( 603 ) and the substrate ( 401 ) A thermal decoupling layer is provided.

Micromechanical structure ( 101 ) according to one of claims 3 to 5, wherein the heating device ( 603 ) an electrically conductive layer structure ( 703 ) on which the gassing layer ( 105 ) is arranged.

Micromechanical structure ( 101 ) according to claims 5 and 6, wherein a thermal coupling device ( 807 . 809 ) for a pressure-dependent thermal coupling of the layer structure to the substrate ( 401 ) is provided for bypassing the thermal decoupling layer.

Micromechanical structure ( 101 ) according to one of the preceding claims, wherein in the cavern ( 103 ) a sensor ( 400 ), in particular an acceleration sensor, a rotation rate sensor or a magnetic sensor is formed.

Method for producing a micromechanical structure ( 101 ), wherein a gassing layer ( 105 ) for releasing a gas and a cavern ( 103 ), wherein the gassing layer ( 105 ) in the cavern ( 103 ) is arranged in order to release an internal pressure of the cavern ( 103 ) increase.

Method according to claim 9, wherein the gassing layer ( 105 ) comprises a reactant for an endothermic reaction and wherein the gas is supplied to the gassing layer by providing thermal energy ( 105 ) is released to an internal pressure of the cavern ( 103 ) increase.

Method according to claim 10, wherein in the cavern ( 103 ) a sensor ( 400 ), during the release of the gas the sensor ( 400 ), sensor signals of the sensor ( 400 ), and wherein the supply of the thermal energy is performed in response to the detected sensor signals.

Method according to claim 11, wherein the thermal energy is generated by means of an electrical heating device ( 603 ), which is operated by means of an electric current, the sensor ( 400 ) has an oscillating mass, which during the operation of the sensor ( 400 ) is excited to oscillate, an attenuation of the vibration of the oscillating mass is measured by means of the sensor signals and wherein the electric current is regulated in dependence on the measured attenuation.

Cap wafer ( 301 ) for a micromechanical structure for forming a cavern ( 103 ), comprising a gassing layer ( 105 ) for releasing a gas.

Sensor ( 400 ) comprising a substrate ( 401 ) with a sensor function element ( 403 ), wherein on the substrate ( 401 ) a gassing layer ( 105 ) is arranged to release a gas.