DE102012202611A1 - Verfahren zum Herstellen eines Mikrosystems - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren zum Herstellen eines Mikrosystems durch reaktives Ionentiefenätzen, mit den Schritten: Bereitstellen einer Ätzanlage mit einer Gaszuführeinrichtung und einer Vakuumerzeugungseinrichtung; Bereitstellen eines Rohteils in einer Ätzkammer der Anlage, das eine Strukturierschicht und eine Trägerschicht aufweist, wobei das Material der Strukturierschicht eine höhere Ätzrate als das Material der Trägerschicht hat; Mehrfaches Wiederholen von Bearbeitungsintervallen des Ionentiefenätzens, die jeweils einen Ätzschritt (18) aufweisen, bei dem das Material der Strukturierschicht unter Ausbilden einer Kavität abgetragen wird, wobei die Ätzanlage derart betrieben wird, dass mit der Gaszuführeinrichtung ein über die Bearbeitungsintervalle gleichbleibender Gasmassenstrom in die Ätzkammer geführt und die Vakuumerzeugungsanlage druckungeregelt betrieben wird; Bestimmen des zeitlichen Verlaufs der Prozessdruckniveauwerte (20 bis 22), die während der Ätzschritte (18) in der Ätzkammer herrschen; Erkennen eines Ätzstoppzeitpunkts (25) dann, wenn sich der Verlauf wieder in einem vorherbestimmten Maß abflacht, nachdem die Prozessdruckniveauwerte (21) in der Ätzkammer angestiegen sind; Sobald der Ätzstoppzeitpunkt (25) erkannt ist, Stoppen des Wiederholens der Bearbeitungsintervalle.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Mikrosystems.
  • Ein Mikrosystem ist ein Bauteil, dessen Komponenten Abmessungen im Mikrometerbereich haben. Herkömmlich sind Mikrosysteme aus Halbleitermaterialien, wie beispielsweise Silizium, aufgebaut. Zur Herstellung des Mikrosystems sind Ätzverfahren bekannt, mit denen ein Rohteil solange behandelt wird, bis die Struktur des Mikrosystems aus dem Rohteil herausgearbeitet ist. Zum gerichteten Abtragen von Material von dem Rohteil sind anisotrope Ätzverfahren bekannt, wie beispielsweise reaktives Ionentiefenätzen (engl.: Deep Reactive Ion Etching (DRIE), sogenannter "Bosch-Prozess").
  • Das Mikrosystem ist beispielsweise ein Detektorarray mit pyroelektrischen Sensorelementen. Die Sensorelemente sind auf einer Trägermembran aus dielektrischem Material angeordnet, die von einem Siliziumrahmen aufgespannt ist. Die Sensorelemente sind an der dem Siliziumrahmen abgewandten Seite der Trägermembran angeordnet, wobei der Siliziumrahmen sich nicht im Bereich der Sensorelemente erstreckt. Für das Detektorarray ist es erforderlich, dass die Trägermembran eine kleine thermische Masse und eine geringe thermische Leitfähigkeit hat. Dies wird dadurch erreicht, dass die Trägermembran aus einem schlecht wärmeleitfähigen Material, beispielsweise Siliziumoxid, und möglichst dünn ausgebildet ist. Typischerweise beträgt die Dicke der Trägermembran 1 µm bei einer Rahmenhöhe von 400 µm. Herkömmlich sind die Sensorelemente rasterartig auf der Trägermembran angeordnet, wobei zwischen den Sensorelementen der Siliziumrahmen sich erstreckt, so dass an den Sensorelementen abgewandten Stellen der Trägermembran jeweils eine Kavität ausgebildet ist.
  • Mit Hilfe des reaktiven Ionentiefenätzens ist es möglich, derart stark anisotrop zu strukturieren, dass die Kavitäten ausgebildet werden können. Ausgegangen wird von einem Rohteil, das ein Siliziumsubstrat von 400 µm Dicke aufweist, auf das die Trägermembran aus Siliziumoxid mit einer Dicke von 1 µm aufgebracht ist, wobei auf dieser in Rasteranordnung die Sensorelemente angeordnet sind. Das reaktive Ionentiefenätzen besteht aus sich wiederholenden Bearbeitungsintervallen, die von einem Passivierungsschritt und einem sich daran anschließenden Ätzschritt gebildet sind. Pro Bearbeitungsintervall wird Material von dem Siliziumsubstrat abgetragen, so dass sich schließlich die Kavitäten ausbilden. Die Kavitäten erstrecken sich unmittelbar bis zur Trägermembran, so dass diese an ihrer den Sensorelementen abgewandten Seite durch die Kavitäten freigelegt ist. Um eine Zerstörung der Trägermembran beim Ätzen zu vermeiden, ist es erforderlich, den Ätzprozess derart rechtzeitig zu stoppen, dass die Trägermembran in den Kavitäten vollständig freigelegt ist, jedoch durch das Ätzen noch nicht angegriffen und zerstört ist. In dem Fall, dass die Trägermembran in den Kavitäten nicht vollständig freigelegt ist, ist die thermische Masse der Trägermembran hoch, wodurch eine hohe Wärmeableitung von den Sensorelementen ermöglicht ist. Dadurch ist die Empfindlichkeit der Sensorelemente eingeschränkt, wodurch die Sensorelemente unbrauchbar sein können.
  • Es ist bekannt beim Ätzen des Detektorarrays dieses mit Hilfe von Massenspektroskopie oder optischer Spektroskopie zu überwachen, wobei der Zeitpunkt, an dem die Trägermembran ausreichend stark an den Kavitäten freigelegt ist, beobachtet wird. Wird dieser Zeitpunkt zur Kenntnis genommen, so wird das reaktive Ionentiefenätzen abgebrochen, wodurch ein unnötiges Überätzen und eventuelles Zerstören der Trägermembran unterbunden ist. Jedoch ist diese Art der Überwachung aufgrund des hohen Geräteeinsatzes aufwändig und kostenintensiv. Außerdem besteht die Gefahr, dass bei einer Einkopplung etwa über ein optisches Fenster dieses durch einen Ätzangriff beim reaktiven Ionentiefenätzen beeinträchtigt wird, so dass nur eine ungenaue Bestimmung des Ätzendpunkts möglich sein kann.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen eines Mikrosystems durch reaktives Ionentiefenätzen zu schaffen, wobei mit dem reaktiven Ionentiefenätzen eine exakte Strukturierung des Mikrosystems herstellbar ist.
  • Die Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen dazu sind in den weiteren Patentansprüchen angegeben.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Mikrosystems durch reaktives Ionentiefenätzen weist die Schritte auf:
    Bereitstellen einer Ätzanlage zum reaktiven Ionentiefenätzen, mit einer Gaszuführeinrichtung zum Zuführen eines Prozessgases, insbesondere eines Trägergases und eines Reaktivgases, in eine Ätzkammer der Ätzanlage und einer Vakuumerzeugungseinrichtung zum Abführen von Gas aus der Ätzkammer; Bereitstellen eines Rohteils in der Ätzkammer, wobei das Rohteil eine Strukturierschicht und eine Trägerschicht aufweist, die aneinanderliegen, wobei das Material der Strukturierschicht eine höhere Ätzrate als das Material der Trägerschicht hat, so dass die Selektivität gebildet aus dem Verhältnis der Ätzrate des Materials der Trägerschicht und der Ätzrate des Materials der Strukturierschicht kleiner als Eins ist; mehrfaches Wiederholen von Bearbeitungsintervallen des Ionentiefenätzens, die jeweils einen Ätzschritt aufweisen, bei dem das Material der Strukturierschicht an mindestens einer vorherbestimmten Stelle durch Ätzen von der der Trägerschicht abgewandten Seite der Strukturierschicht zur Trägerschicht hin unter Ausbilden einer Kavität in der Strukturierschicht abgetragen wird, wobei die Ätzanlage derart betrieben wird, dass mit der Gaszuführeinrichtung ein über die Bearbeitungsintervalle gleichbleibender Massenstrom an dem Prozessgas in die Ätzkammer geführt und die Vakuumerzeugungsanlage druckungeregelt betrieben wird; Bestimmen des zeitlichen Verlaufs der Prozessdruckniveauwerte, die während der Ätzschritte in der Ätzkammer herrschen; Erkennen eines Ätzstoppzeitpunkts dann, wenn sich der Verlauf wieder in einem vorherbestimmten Maß abflacht, nachdem die Prozessdruckniveauwerte in der Ätzkammer angestiegen sind; Sobald der Ätzstoppzeitpunkt erkannt ist, Stoppen des Wiederholens der Bearbeitungsintervalle.
  • Bevorzugt ist es, dass zum Erkennen des Ätzstoppzeitpunkts der aktuelle Prozessdruckniveauwert mit mindestens einem der zurückliegenden Prozessdruckniveauwerte verglichen wird und der aktuelle Prozessdruckniveauwert bis auf einen vorbestimmten Unterschied sich an mindestens einen der zurückliegenden Prozessdruckniveauwerte angenähert hat. Alternativ oder zusätzlich bevorzugt ist es, dass die Bearbeitungsintervalle jeweils einen zweiten Ätzschritt aufweisen, bei dem eine zuvor auf die der Trägerschicht abgewandten Seite der Strukturierschicht aufgetragene Passivierungsschicht durch Ätzen mindestens teilweise abgetragen wird und ein zweites Prozessdruckniveau herrscht, sowie beim Erkennen des Ätzstoppzeitpunkts der aktuelle Prozessdruckniveauwert während des ersten Ätzschritts mit dem zweiten Prozessdruckniveau vergleichen wird und der aktuelle Prozessdruckniveauwert während des ersten Ätzschritts bis auf einen vorherbestimmten Unterschied sich an das zweite Prozessdruckniveau angenähert hat.
  • Jeder Bearbeitungsintervall des reaktiven Ionentiefenätzens weist die beiden im Prozessverlauf sich abwechselnden Phasen auf, die eine Passivierungsphase und eine Ätzphase sind. Bei der Passivierungsphase wird die Passivierungsschicht, insbesondere ein Polymer, auf die dem Ätzen ausgesetzte Seite der Strukturierschicht aufgebracht, wodurch die Seitenwände der Kavität während des ersten Ätzschritts geschützt sind und so sich der anisotrope Charakter der Kavität erreichen lässt. Im zweiten Ätzschritt wird die Passivierungsschicht am Boden der Kavität entfernt, wobei im anschließenden ersten Ätzschritt das Material der Strukturierschicht zum Ausbilden der Kavität weiter geätzt wird.
  • Unter der Voraussetzung, dass mit der Gaszuführeinrichtung der über die Bearbeitungsintervalle gleichbleibende Massenstrom an dem Reaktivgas zusammen mit dem Trägergas in die Ätzkammer geführt und die Vakuumerzeugungsanlage druckungeregelt betrieben wird, spiegeln sich die Ätzphasen im zeitlichen Verlauf des Prozessdrucks der Ätzkammer wider. Der Prozessdruck in der ersten Ätzphase ist abhängig von der Fläche des aktuell geätzten Materials der Strukturierungsschicht. Ist die Trägerschicht an der Kavität noch nicht freigelegt, so setzt sich diese Fläche aus der Bodenfläche der Kavität zusammen. Ist die Kavität derart tief in die Strukturierschicht geätzt, dass ein erster Bereich der Trägerschicht freigelegt ist, beginnt die Fläche des von dem Ätzen betroffenen Materials der Strukturierschicht abzunehmen. Beim weiteren Ätzen nimmt die Menge an dem Material an der Trägerschicht entsprechend weiter ab und der Boden der Kavität wird mehr und mehr von der Trägerschicht gebildet. Somit ist der Prozessdruck eindeutig abhängig von der Fläche des Materials der Strukturierschicht, das vollständig abzutragen ist, um die Trägerschicht in der Kavität vollständig freizulegen.
  • Dadurch, dass die Ätzrate des Materials der Strukturierschicht größer ist als die Ätzrate des Materials der Trägerschicht, ist der Prozessdruck grundsätzlich beim Ätzen des Materials der Strukturierschicht kleiner als der Prozessdruck beim Ätzen des Materials der Trägerschicht. Somit nimmt der Prozessdruck ab dem Beginn des Freilegens der Trägerschicht zu, bis zu dem Zeitpunkt, an dem die Trägerschicht vollständig freigelegt ist. Während dessen nähert sich der Prozessdruck einem Prozessdruckniveau, das dem Prozessdruckniveau während des zweiten Ätzschritts entspricht. Klingt die Steigung, also die Änderung der Erhöhung, des Prozessdrucks der ersten Ätzschritte ab, so ist darauf zu schließen, dass in den Kavitäten immer weniger Material der Strukturierschicht abgetragen wird, da die Trägerschicht an der Kavität zunehmend freigelegt wird. Somit ist der Grad des Prozessdruckanstiegs ein Maß für den Freiliegungsgrad der Trägerschicht, wobei die Wiederabflachung des Prozessdrucks den Zeitpunkt des völligen Freiliegens der Trägerschicht an der Kavität anzeigt.
  • Bevorzugtermaßen wird das Stoppen des Wiederholens der Bearbeitungsintervalle um eine vorherbestimmte Zeitspanne über den Ätzstoppzeitpunkt hinaus verzögert, wodurch eine Überätzung eintritt. Die vorherbestimmte Zeitspanne ist bevorzugt 1 bis 5 Minuten, besonders bevorzugt 2 Minuten. Es kann der Fall eintreten, dass der sich abflachende Verlauf des Prozessdrucks als zu früh erkannt wird und somit das Wiederholen der Bearbeitungsintervalle zu früh gestoppt wird. Dadurch wäre noch Restmaterial von der Strukturierschicht in der Kavität auf der Trägerschicht angeordnet, wodurch ein vollständiges Freilegen der Trägerschicht nicht erfolgt ist. Mit der bevorzugt vorgesehenen Überätzung kann dies vorteilhaft unterbunden werden.
  • Die Vakuumerzeugungseinrichtung ist bevorzugt eine Vakuumpumpe, die derart druckungesteuert betrieben wird, dass ihre Antriebsleistung über die Zeit konstant ist und/oder ihre Eintrittsdrossel einen über die Zeit konstanten Strömungsquerschnitt hat. Dadurch ist es unterbunden, dass etwa durch den Betrieb der Vakuumerzeugungseinrichtung der Verlauf des Prozessdrucks unnachvollziehbar verändert wird, wodurch das Erkennen des Ätzstoppzeitpunkts verfälscht sein kann.
  • Bevorzugtermaßen ist der Wert der Selektivität kleiner als 0,02. Dadurch ergibt sich eine ausreichend genau erkennbare Abflachung des Verlaufs des Prozessdrucks, so dass präzise der Ätzstoppzeitpunkt bestimmbar ist. Bevorzugt ist es, dass das Material der Strukturschicht Silizium ist. Ferner ist es bevorzugt, dass das Material der Trägerschicht ein Dielektrikum, insbesondere Siliziumoxid ist. Das Dickenverhältnis der Strukturierschicht und der Trägerschicht ist bevorzugt mindestens 100. Außerdem ist es bevorzugt, dass mehrere Kavitäten in die Strukturschicht gleichzeitig geätzt werden. Derartige Strukturen haben Komponenten für Bauteile aus der Elektrotechnik, so dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren derartige Bauteile herstellbar sind.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform mit Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:
  • 1 einen Querschnitt der Ausführungsform eines Mikrosystems mit einer Trägermembran, die noch nicht freigelegt ist,
  • 2 den Querschnitt der Ausführungsform aus 1, wobei die Freilegung der Trägermembran beginnt,
  • 3 den Querschnitt der Ausführungsform aus 2, wobei die Freilegung der Trägermembran fortgeschritten ist,
  • 4 den Querschnitt der Ausführungsform aus 3, wobei die Trägermembran vollständig freigelegt ist,
  • 5 ein Diagramm des Prozessdruckverlaufs über die Zeit beim reaktiven Ionentiefenätzen der Ausführungsform gemäß 1,
  • 6 ein Diagramm des Prozessdruckverlaufs über die Zeit beim reaktiven Ionentiefenätzen der Ausführungsform gemäß 4 und
  • 7 ein Diagramm des Prozessdruckverlaufs über die Zeit von allen Bearbeitungsintervallen.
  • Wie es aus 1 bis 7 ersichtlich ist, ist ein Mikrosystem 1 durch reaktives Ionentiefenätzen herzustellen. Das Mikrosystem 1 weist als eine Strukturierschicht einen Wafer 2 auf, aus dem ein erster Steg 3 und ein zweiter Steg 4 ausgebildet sind. Zwischen den Stegen 3, 4 ist eine Kavität 5 ausgebildet. Die Kavität 5 abschließend ist als eine Trägerschicht eine Trägermembran 6 angeordnet, die eine Trägermembranunterseite 7 und eine der Trägermembranunterseite 7 abgewandte Trägermembranoberseite 8 aufweist. Die Stege 3, 4 sind an der Trägermembranunterseite 7 angeordnet, wobei an der Trägermembranoberseite 8 ein Bauelement 9 angeordnet ist, das beispielsweise ein pyroelektrisches Sensorelement sein kann.
  • Zum Herstellen des Mikrosystems 1 ist eine Ätzanlage bereitgestellt, wobei die Ätzanlage eine Gaszuführeinrichtung zum Zuführen eines Trägergases und eines Reaktivgases in eine Ätzkammer der Ätzanlage und eine Vakuumerzeugungseinrichtung zum Abführen von Gas aus der Ätzkammer aufweist. Das Mikrosystem 1 wird aus einem Rohteil hergestellt, das in der Ätzkammer bereitgestellt ist, wobei das Rohteil den Wafer 2 und die Trägermembran 6 aufweist. Die Trägermembran 6 liegt mit ihrer Unterseite 7 an dem Wafer 2 an. Der Wafer 2 ist aus Silizium und die Trägermembran 6 ist aus Siliziumoxid, so dass die Ätzrate des Wafers um den Faktor 100 höher ist als die Ätzrate der Trägermembran. Dadurch ergibt sich eine Selektivität von 0,01.
  • Vor Beginn des reaktiven Ionentiefenätzens wird die der Trägermembran 6 abgewandte Seite des Wafers 2 mit einer Ätzmaske 10 versehen, durch die die Stege 3, 4 abgedeckt sind und die Bereiche des Wafers 2 freigelegt sind, in denen die Kavität 5 auszubilden ist. Beim reaktiven Ionentiefenätzen wird Material des Wafers 2 zwischen den Stegen 3, 4 abgetragen, wobei die Seitenflanken der Stege 3, 4 mit einer Passivierungsschicht 11 überzogen werden. Beim kontinuierlichen Abtragen von Material des Wafers 2 zum Ausbilden der Kavität 5 verbleibt zuerst ein Restmaterial 12 an der Trägermembranunterseite 7, wobei an der Kavität 5 die Trägermembran 6 von dem Restmaterial 12 bedeckt ist. Bei weiterem kontinuierlichen Durchführen des reaktiven Ionentiefenätzen wird das Restmaterial 12 weiter abgetragen, bis ein freigelegter Bereich 13 an der Trägermembranunterseite 7 sich ausbildet (siehe 2). Bei weiterem Ätzen vergrößert sich der freigelegte Bereich 13 und die Menge an dem Restmaterial 12 an der Trägermembranunterseite 7 verringert sich (siehe 3). Schließlich ist nach weiterem Ätzen das Restmaterial 12 an der Trägermembranunterseite 7 vollständig abgetragen und die Trägermembran 6 in der Kavität 5 vollständig freigelegt, so dass die Trägermembran 6 vollständig den Boden der Kavität 5 bildet. In 4 ist das fertiggestellte Mikrosystem 1 gezeigt, wobei außerdem die Ätzmaske 10 und die Passivierungsschicht 11 entfernt wurden.
  • In 5 und 6 sind Diagramme gezeigt, über deren Abszisse 14 die Zeit und deren Ordinate 15 der Prozessdruck in der Ätzkammer aufgetragen ist. Das reaktive Ionentiefenätzen besteht aus dem Wiederholen von Bearbeitungsintervallen 16, die jeweils einen Passivierungsschritt 17, einen ersten Ätzschritt 18 und einen zweiten Ätzschritt 19 aufweisen. Jeder der Bearbeitungsintervalle 16 beginnt mit dem Passivierungsschritt 17, bei dem auf dem Wafer 2 an der der Trägermembran 6 abgewandten Seite die Passivierungsschicht 11 aufgebracht wird. Bevor ein erster Ätzschritt 18 zum Abtragen des Restmaterials 12 erfolgen kann, folgt dem Passivierungsschritt 17 ein zweiter Ätzschritt 19, bei dem die Passivierungsschicht 11 isotrop abgeätzt wird, wodurch die Flanken der Stege 3, 4 mit der Passivierungsschicht 11 beschichtet bleiben, wohingegen die Passivierungsschicht 11 insbesondere am Boden der Kavität 5 abgetragen wird. Sodann erfolgt der erste Ätzschritt 18, bei dem ein weiterer Abtrag des Restmaterials 12 erfolgt. Die Abfolge der Schritte 17, 19 und 18 erfolgt pro Bearbeitungsintervall 16, so dass sukzessive die Kavität 5 in dem Wafer 2 ausgebildet wird.
  • In dem Diagramm gemäß 5 ist der Verlauf des Prozessdrucks über zwei Bearbeitungsintervalle 16 gezeigt, wobei das Mikrosystem 1 einen Herstellungsgrad gemäß 1 hat. In 6 ist der Prozessdruckverlauf für das Mikrosystem 1 gezeigt, das dem Herstellungsgrad gemäß 4 hat. Die Prozessdruckverläufe in den Diagrammen gemäß 5 und 6 sind bis auf den ersten Ätzschritt 18 vergleichbar. Während des ersten Ätzschritts 18 stellt sich ein resultierendes erstes Prozessdruckniveau 20 ein, das im Diagramm gemäß 5 niedriger ist als im Diagramm gemäß 6. Während des zweiten Ätzschritts 19 stellt sich ein zweites Prozessdruckniveau 22 ein, das in den Diagrammen gemäß 5 und 6 im Wesentlichen gleich hoch ist. Ebenso ist ein drittes Prozessdruckniveau 23 in den Diagrammen gemäß 4 und 5 gleich hoch, das sich während des Passivierungsschritts 17 einstellt.
  • In dem Diagramm gemäß 7 ist der Verlauf des Prozessdrucks über eine Mehrzahl an Bearbeitungsintervallen 16 gezeigt. Der Prozessdruck während der Passivierungsschritte 17 stellt sich als das dritte Prozessdruckniveau 23 ein, das das niedrigste Druckniveau ist, das während des reaktiven Ionentiefenätzens auftritt. Ferner stellt sich der Prozessdruck während der zweiten Ätzschritte 19 auf das zweite Prozessdruckniveau 22 ein, das das höchste Druckniveau ist, das während des reaktiven Ionentiefenätzens auftritt. Zwischen den Prozessdruckniveaus 22 und 23 ist der Verlauf des ersten Prozessdruckniveaus 20 gezeigt, das während den ersten Ätzschritten 18 herrscht. Der Verlauf des ersten Prozessdruckniveaus 20 beginnt bei einem Prozessdruckniveau zwischen dem zweiten Prozessdruckniveau 22 und dem dritten Prozessdruckniveau 23. Schließlich stellt sich ein Prozessdruckanstieg 21 ein, der zum Zeitpunkt 24 beginnt und zum Zeitpunkt 25 endet. Zum Zeitpunkt 25 hat sich das erste Prozessdruckniveau 20 bis auf das dritte Prozessdruckniveau 23 angehoben, wobei zwischen den Zeitpunkten 24 und 25 der Prozessdruckanstieg 21 liegt.
  • Während des reaktiven Ionentiefenätzens des Mikrosystems 1 verlaufen die Prozessdruckniveaus 20, 22 und 23 beim Herstellungsgrad des Mikrosystems 1 gemäß 1 wie es im Diagramm gemäß 7 links vom Startzeitpunkt 24 gezeigt ist. Die Prozessdruckniveaus 20, 22 und 23 beim Herstellungsgrad des Mikrosystems 1 gemäß 2 sind im Diagramm gemäß 7 zum Startzeitpunkt 24 gezeigt. Die Prozessdruckniveaus 20, 22 und 23 beim Herstellungsgrad des Mikrosystems 1 gemäß 3 sind zwischen dem Startzeitpunkt 24 und dem Endzeitpunkt 25 im Diagramm gemäß 7 gezeigt. Im Diagramm gemäß 7 rechts vom Endzeitpunkt 25 sind die Prozessdruckniveaus 20, 22, 23 für den Herstellungsgrad des Mikrosystems 1 gemäß 4 gezeigt.
  • Beim Ätzfortschritt gemäß den Darstellungen in 1 bis 4 verringert sich die Menge an dem Restmaterial 12 an der Trägermembranunterseite 7. Das Freilegen der Trägermembranunterseite 7 beginnt punktuell mit dem freigelegten Bereich 13 gemäß 2 und vergrößert sich gemäß 3 bis schließlich der freigelegte Bereich 13 gemäß 4 den gesamten Bereich zwischen den Stegen 3, 4 bildet. Dadurch verringert sich bei Herstellungsfortschritt die freie Oberfläche des Restmaterials 2, wobei von Bearbeitungsintervall 16 zu Bearbeitungsintervall 16 während der ersten Ätzschritte 18 das erste Prozessdruckniveau 20 sich erhöht, woraus die Phase des Prozessdruckanstiegs 21 resultiert. Ist schließlich das Prozessdruckniveau 20 auf dem Niveau des zweiten Prozessdruckniveaus 22 angelangt, so ist das Restmaterial 12 vollständig von der Trägermembranunterseite 7 abgetragen, wodurch die Herstellung des Mikrosystem 1 abgeschlossen ist. Dieser Zeitpunkt ist das Ende 25 des Prozessdruckanstiegs 21 und bildet einen Ätzstoppzeitpunkt. Zum Ätzstoppzeitpunkt wird das reaktive Ionentiefenätzen des Mikrosystems 1 gestoppt, so dass eine eventuell schädliche Mehrbelastung durch weiteres Ätzen der Trägermembran 6 unterbunden ist.
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Varianten können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Herstellen eines Mikrosystems (1) durch reaktives Ionentiefenätzen, mit den Schritten: – Bereitstellen einer Ätzanlage zum reaktiven Ionentiefenätzen, mit einer Gaszuführeinrichtung zum Zuführen eines Prozessgases, insbesondere eines Trägergases und eines Reaktivgases, in eine Ätzkammer der Ätzanlage und einer Vakuumerzeugungseinrichtung zum Abführen von Gas aus der Ätzkammer; – Bereitstellen eines Rohteils in der Ätzkammer, wobei das Rohteil eine Strukturierschicht (2) und eine Trägerschicht (6) aufweist, die aneinanderliegen, wobei das Material der Strukturierschicht (2) eine höhere Ätzrate als das Material der Trägerschicht (6) hat, so dass eine Selektivität gebildet aus dem Verhältnis der Ätzrate des Materials der Trägerschicht (6) und der Ätzrate des Materials der Strukturierschicht (2) kleiner als Eins ist; – Mehrfaches Wiederholen von Bearbeitungsintervallen (16) des Ionentiefenätzens, die jeweils einen Ätzschritt (18) aufweisen, bei dem das Material der Strukturierschicht (2) an mindestens einer vorherbestimmten Stelle durch Ätzen von der der Trägerschicht (6) abgewandten Seite der Strukturierschicht (2) zur Trägerschicht (16) hin unter Ausbilden einer Kavität (5) in der Strukturierschicht (2) abgetragen wird, wobei die Ätzanlage derart betrieben wird, dass mit der Gaszuführeinrichtung ein über die Bearbeitungsintervalle (16) gleichbleibender Massenstrom an dem Prozessgas in die Ätzkammer geführt und die Vakuumerzeugungsanlage druckungeregelt betrieben wird; – Bestimmen des zeitlichen Verlaufs der Prozessdruckniveauwerte (20 bis 22), die während der Ätzschritte (18) in der Ätzkammer herrschen; – Erkennen eines Ätzstoppzeitpunkts (25) dann, wenn sich der Verlauf wieder in einem vorherbestimmten Maß abflacht, nachdem die Prozessdruckniveauwerte (21) in der Ätzkammer angestiegen sind; – Sobald der Ätzstoppzeitpunkt (25) erkannt ist, Stoppen des Wiederholens der Bearbeitungsintervalle (16).
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei beim Erkennen des Ätzstoppzeitpunkts (25) der aktuelle Prozessdruckniveauwert (21) mit mindestens einem der zurückliegenden Prozessdruckniveauwerte verglichen wird und der aktuelle Prozessdruckniveauwert (21) bis auf einen vorherbestimmten Unterschied sich an mindestens einen der zurückliegenden Prozessdruckniveauwerte angenähert hat.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Bearbeitungsintervalle (16) jeweils einen zweiten Ätzschritt (19) aufweisen, bei dem eine zuvor auf die der Trägerschicht (16) abgewandten Seite der Strukturierschicht (2) aufgetragene Passivierungsschicht (11) durch Ätzen zumindest teilweise abgetragen wird und ein zweites Prozessdruckniveau (22) herrscht, sowie beim Erkennen des Ätzstoppzeitpunkts (25) der aktuelle Prozessdruckniveauwert während des ersten Ätzschritts (18) mit dem zweiten Prozessdruckniveau verglichen wird und der aktuelle Prozessdruckniveauwert während des ersten Ätzschritts bis auf einen vorherbestimmten Unterschied sich an das zweite Prozessdruckniveau (22) angenähert hat.
  4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Stoppen des Wiederholens der Bearbeitungsintervalle (16) um eine vorherbestimmte Zeitspanne über den Ätzstoppzeitpunkt hinausgezögert wird, wodurch eine Überätzung eintritt.
  5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Vakuumerzeugungseinrichtung eine Vakuumpumpe ist, die derart druckungesteuert betrieben wird, dass ihre Antriebsleistung über die Zeit konstant ist und/oder ihre Eintrittsdrossel einen über die Zeit konstanten Strömungsquerschnitt hat.
  6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Wert Selektivität kleiner als 0,02 ist.
  7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Material der Strukturierschicht Silizium ist.
  8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Material der Trägerschicht ein Dielektrikum, insbesondere Siliziumoxid, ist.
  9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Dickenverhältnis der Strukturierschicht und der Trägerschicht mindestens 100 ist.
  10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei mehrere Kavitäten (5) in die Strukturschicht gleichzeitig geätzt werden.
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