DE102013222664A1

DE102013222664A1 - Mikromechanische Struktur und Verfahren zur Herstellung einer mikromechanischen Struktur

Info

Publication number: DE102013222664A1
Application number: DE201310222664
Authority: DE
Inventors: Jochen Reinmuth; Michael Baumann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-11-07
Filing date: 2013-11-07
Publication date: 2015-05-07

Abstract

Die Erfindung schafft eine mikromechanische Struktur und ein Verfahren zur Herstellung einer mikromechanischen Struktur. Die Struktur umfasst ein MEMS-Substrat (20) mit einer Vorderseite (VS) und einer Rückseite (RS), eine erste Isolationsschicht (4; 21), welche auf der Vorderseite (VS) des MEMS-Substrats (20) gebildet ist, eine erste elektrisch leitfähige mikromechanische Funktionsschicht (1a; 25), welche auf der ersten Isolationsschicht (4; 21) gebildet ist, eine zweite Isolationsschicht (2; 2'), welche auf der ersten mikromechanischen Funktionsschicht (1a; 25) gebildet ist, und eine zweite elektrisch leitfähige mikromechanische Funktionsschicht (30), welche auf der zweiten Isolationsschicht (2; 2') gebildet ist. In der zweiten mikromechanischen Funktionsschicht (30) sind ein erstes freitragendes bewegliches Element (S1) und ein zweites freitragendes bewegliches Element (S2) gebildet, welche durch einen Graben (G) in der zweiten mikromechanischen Funktionsschicht (30) getrennt sind. Weiterhin vorgesehen ist ein in der ersten mikromechanischen Funktionsschicht (1a; 25) gebildetes mitbewegliches Verbindungselement (11), über welches das erste freitragende bewegliche Element (S1) und das zweite freitragende bewegliche Element (S2) mechanisch gekoppelt sind und welches durch mindestens einen in der zweiten Isolationsschicht (2; 2') gebildeten Isolationsbereich (201, 202; 203; 201') von zumindest einem des ersten freitragenden beweglichen Elements (S1) und des zweiten freitragenden beweglichen Elements (S2) elektrisch isoliert ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine mikromechanische Struktur und ein Verfahren zur Herstellung einer mikromechanischen Struktur.
Stand der Technik
Obwohl auch beliebige mikromechanische Bauelemente anwendbar, werden die vorliegende Erfindung und die ihr zugrundeliegende Problematik anhand von Beschleunigungs- und Drehratensensoren erläutert.
Allegemein bekannt im Stand der Technik sind Verfahren zur Herstellung von MEMS-Strukturen, bei denen eine dicke mikromechanische Funktionsschicht aus Polysilizium über einer dünnen vergrabenen Polysiliziumschicht angeordnet wird. Die vergrabene Schicht dient als Leiterbahn. Die mikromechanische Funktionsschicht wird über einen Trench-Prozess und ein Opferschichtverfahren freigestellt und fungiert als Teil von einem Beschleunigungs- oder Drehratensensor.
Weiterhin sind Prozesse bekannt, bei denen eine zweite mikromechanische Funktionsschicht vorgesehen wird, die wie die erste mikromechanische Funktionsschicht freigestellt werden kann. Diese zweite mikromechanische Funktionsschicht kann als Leiterbahn eingesetzt werden, so sind beispielsweise in Kombination mit der vergrabenen Leiterbahnschicht auch Leiterbahnkreuzungen möglich. Die zweite Funktionsschicht kann auch als mechanisch freitragende Schicht eingesetzt werden. Es ist somit möglich, mechanisch freitragende Elemente aus der ersten mikromechanischen Funktionsschicht oder der zweiten mikromechanischen Funktionsschicht oder beliebige Kombinationen dieser beiden Schichten herzustellen. Derartig hergestellte Elemente können über die erste oder die zweite Funktionsschicht mechanisch gekoppelt werden. Mit den beiden Funktionsschichten können auch ähnlich einer Leiterbahnkreuzung mechanische entkoppelte Brückenelemente hergestellt werden.
Die DE 195 37 814 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von mikromechanischen Sensoren, wie z. B. Beschleunigungs- und Drehratensensoren. Es werden bewegliche Siliziumstrukturen erzeugt, deren Bewegungen über die Bestimmung von Kapazitätsänderungen quantitativ erfasst werden. Die beweglichen Siliziumstrukturen werden in einem Ätzschritt erzeugt, wobei Gräben in der Siliziumschicht mit hohem Aspektverhältnis erzeugt werden. In einem zweiten Schritt wird eine Opferschicht, beispielsweise eine Oxidschicht, unter der mikromechanischen Funktionsschicht aus Silizium entfernt. In einem Folgeprozess werden die so gewonnenen beweglichen Siliziumstrukturen hermetisch verschlossen, beispielsweise durch einen Kappenwafer, der über einen Seal-Glaslotprozess aufgebracht wird.
Die DE 10 2011 080 978 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer mikromechanischen Struktur und eine mikromechanische Struktur. Das Verfahren umfaßt die Schritte: Bilden einer ersten Isolationsschicht oberhalb eines Substrats, Bilden einer ersten mikromechanischen Funktionsschicht auf der ersten Isolationsschicht, Bilden einer Mehrzahl von ersten Gräben in der ersten mikromechanischen Funktionsschicht, welche sich bis zur ersten Isolationsschicht erstrecken, Bilden einer zweiten Isolationsschicht auf der ersten mikromechanischen Funktionsschicht, welche die ersten Gräben auffüllt, Bilden von Ätzzugängen in der zweiten Isolationsschicht, welche die erste mikromechanische Funktionsschicht bereichsweise freilegen, und Ätzen der ersten mikromechanischen Funktionsschicht durch die Ätzzugänge, wobei die gefüllten ersten Gräben und die erste Isolationsschicht als Ätzstopp wirken.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung schafft eine mikromechanische Struktur nach Anspruch 1 und ein jeweiliges Verfahren zur Herstellung einer mikromechanischen Struktur nach Anspruch 6, 8 und 9.
Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
Vorteile der Erfindung
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, zwei freitragende bewegliche Elemente, welche in einer gemeinsamen mikromechanischen Funktionsschicht liegen, über ein mitbewegliches Verbindungselement in einer anderen Ebene mechanisch zu verbinden, aber elektrisch zu entkoppeln, wobei zwischen dem Verbindungselement und mindestens einem der freitragenden beweglichen Elemente ein Isolationsbereich aus einer Isolationsschicht vorgesehen wird, die zwischen den beiden mikromechanischen Schichten vorhanden ist.
Vorzugsweise ist unter dem Verbindungselement eine Kaverne im MEMS-Substrat vorgesehen, um die Herstellung zu vereinfachen und für genug Bewegungsfreiheit bezüglich des Substrats zu sorgen.
Dadurch, dass die freitragenden beweglichen Elemente eine hinreichende Perforation aufweisen, im Kopplungsbereich jedoch vorzugsweise nur der die beiden freitragenden beweglichen Elemente trennende Graben vorgesehen ist, kann erreicht werden, dass beim Opferschichtätzen die freitragenden beweglichen Elemente freigestellt werden, die mechanische Verbindung durch das Verbindungselement über die Isolationsschicht jedoch nicht gelöst wird. Günstig ist es, den minimalen Durchmesser des Verbindungsbereichs größer zu wählen als den maximalen Perforationsabstand der Perforation in der ersten oder zweiten mikromechanischen Funktionsschicht in Bereichen, die nicht unter einem Hohlraum liegen.
Die Unterätzung im Kopplungsbereich erfolgt über den Ätzzugang und die Hohlräume in der Substratkaverne. Insbesondere können somit Bereiche ohne oder mit nur sehr geringer Perforation, wie zum Beispiel der Kopplungsbereich, mechanisch freigestellt werden. Je nach Tiefe der Kaverne können frei bewegliche Strukturen mit einer hohen Bewegungsfreiheit auch in Z-Richtung erzeugt werden.
Das Verfahren kann auch auf mehr als zwei mikromechanische Funktionsschichten erweitert werden und erlaubt somit eine sehr hohe Designfreiheit, da es die unterschiedlichsten Geometrien ermöglicht.
Das Verfahren ist gut skalierbar, die Dicken der beiden mikromechanischen Funktionsschichten können je nach Bedarf angepasst werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die erfindungsgemäße mikromechanische Struktur kann für Beschleunigungssensoren mit neuartigen Auswertekonzepten verwendet werden, beispielsweise Beschleunigungssensoren mit volldifferenzieller Auswertung. Durch die oben beschriebene mikromechanische Struktur ist es beispielsweise auch möglich, eine freitragende Spulenanordnung zu realisieren, die an ein kapazitives System mechanisch gekoppelt, aber davon elektrisch isoliert ist. So lässt sich ein induktiver Antrieb bei kapazitiver Messung realisieren. Auch neuartige integrierte Prüfkonzepte sind hierdurch vorstellbar.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist ein erster Isolationsbereich zwischen dem ersten freitragenden beweglichen Element und dem mitbeweglichen Verbindungselement und ein zweiter Isolationsbereich zwischen dem zweiten freitragenden beweglichen Element und dem mitbeweglichen Verbindungselement gebildet. Dies schafft eine gute Isolation und eine symmetrische Verbindung.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist eine Kaverne an der Vorderseite des MEMS-Substrats unterhalb des Verbindungselements gebildet. Dies erleichtert die Herstellung über das Opferschichtätzen und erhöht die Bewegungsfreiheit. Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsformen mit Bezug auf die Figuren erläutert.
Es zeigen:
1a)–e) schematische Querschnittsansichten zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung einer mikromechanischen Struktur gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2a)–f) schematische Querschnittsansichten zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung einer mikromechanischen Struktur gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
3a)–d) schematische Querschnittsansichten zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung einer mikromechanischen Struktur gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Ausführungsformen der Erfindung
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente.
1a)–e) sind schematische Querschnittsansichten zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung einer mikromechanischen Struktur gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In 1a) bezeichnet Bezugszeichen 20 ein MEMS-Substrat in Form eines Siliziumwafers, welches auf der Vorderseite eine Kaverne 22 aufweist. Eine erste Isolationsschicht 21, beispielsweise eine Oxidschicht, ist auf der Vorderseite VS gebildet und erstreckt sich auch durch die Kaverne 22.
Bezugszeichen 10 bezeichnet ein SOI-Substrat mit einem Basiswafer 1 aus Silizium, einer darauf vorgesehenen zweiten Isolationsschicht 2, beispielsweise einer Oxidschicht, und einer strukturierten ersten leitfähigen mikromechanischen Funktionsschicht 1a.
Insbesondere ist in die erste leitfähige mikromechanische Funktionsschicht 1a, welche beispielsweise aus monokristallinem Silizium besteht, ein Verbindungselement 11 inselartig strukturiert, welches später eine Verbindungsfunktion zweier freitragender beweglicher Elemente übernehmen soll.
Weiter mit Bezug auf 1b) werden das MEMS-Substrat 20 und das SOI-Substrat 10 zueinander justiert aufeinander gebondet, wobei das Verbindungselement 11 beabstandet oberhalb der Kaverne 22 angeordnet wird. Das Bonden wird vorzugsweise in einem Hochtemperaturschritt bei Temperaturen zwischen 600 und 1200 Grad Celsius durchgeführt, um eine gute Bondverbindung zu erhalten, die insbesondere bei dem später folgenden Oxidätzprozess ein möglichst isotropes Ätzverhalten aufweist.
Weiter mit Bezug auf 1c) wird der Basiswafer 1 von der zweiten Isolationsschicht 2 durch Rückschleifen entfernt.
Optional können gemäß 1d) ein oder mehrere Kontaktbereiche 100 zur ersten mikromechanischen Funktionsschicht 1a angelegt werden, indem die zweite Isolationsschicht 2 bereichsweise durch einen Ätzprozess entfernt wird.
Wie in 1e) dargestellt, wird anschließend eine zweite mikromechanische Funktionsschicht 30, beispielsweise eine Polysiliziumschicht, über der Struktur von 1d) abgeschieden, welche im Kontaktbereich 100 die erste mikromechanische Funktionsschicht 1a kontaktiert. Anschließend erfolgt ein Trench-Ätzprozess zum Bilden der Elemente S1 und S2, welche durch einen Graben G voneinander getrennt sind. Dieser Trench-Ätzprozess stoppt auf der zweiten Isolationsschicht 2.
In einem darauffolgenden Opferschichtätzprozess werden die Elemente S1, S2 freitragend und beweglich gemacht. Bevorzugt ist ein isotoper Oxidätzschritt mit gasförmigem HF.
Dadurch, dass im beweglichen Bereich der Elemente S1, S2 eine Vielzahl von Perforationen P vorgesehen ist, aber nicht im Bereich des Verbindungselements 11, wo nur der Graben G vorgesehen ist, lässt sich bewirken, dass ein erster Isolationsbereich 201 und ein zweiter Isolationsbereich 202 der zweiten Isolationsschicht 2 zurückbleiben, über die das Verbindungselement 11 mit dem ersten freitragenden beweglichen Element S1 bzw. dem zweiten freitragenden beweglichen Element S2 verbunden ist.
Im Betrieb sind die Elemente S1, S2 somit mechanisch miteinander verbunden, jedoch elektrisch voneinander entkoppelt, wobei das Verbindungselement 11 sich mit den Bewegungen der Elemente S1, S2 mitbewegt.
2a)–f) sind schematische Querschnittsansichten zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung einer mikromechanischen Struktur gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Bei der zweiten Ausführungsform wird gemäß 2a) das MEMS-Substrat 20 mit der Kaverne 22, jedoch ohne Isolationsschicht, bereitgestellt.
Anstatt dessen wird das SOI-Substrat 10 vorgesehen und die darauf befindliche einkristalline mikromechanische Funktionsschicht 1a aus Polysilizium strukturiert. Dies geschieht in einem Verfahren, bei dem in der Peripherie des strukturierten Verbindungselements 11 eine Stützstruktur aus Oxid mit Stegen 41 und dazwischenliegenden Hohlräumen 40 ausgebildet wird. Anschließend wird die erste Isolationsschicht 4 über der ersten mikromechanischen Funktionsschicht 1a und der Stützstruktur 40, 41 vorgesehen. Die Stützstruktur verleiht der Anordnung mehr Stabilität bei den folgenden Prozessschritten und verhindert z. b. ein lokales Kollabieren von dünnen Schichtbereichen.
Ein Verfahren zur Erzeugung einer derartigen Stützstruktur ist beispielsweise aus der eingangs genannten DE 10 2011 080 978 A1 bekannt und beruht darauf, dass zunächst Gräben in der ersten mikromechanischen Funktionsschicht 1a gebildet werden, welche anschließend mit Oxid verfüllt werden. In einem Folgeschritt werden dann Ätzzugänge zu den Siliziumbereichen gebildet, wobei die gefüllten Gräben beim Entfernen des Siliziums als Ätzstopp wirken. Schließlich wird die Struktur durch Abscheiden der ersten Isolationsschicht 4 verschlossen, um zum Prozesszustand gemäß 2a) zu gelangen.
Weiter mit Bezug auf 2b) wird das SOI-Substrat 10 auf das MEMS-Substrat 20 analog zur ersten Ausführungsform gebondet, wobei das Verbindungselement 11 beabstandet oberhalb der Kaverne 22 angeordnet ist.
Wiederum wird der Basiswafer 1 wie bei der ersten Ausführungsform von der zweiten Isolationsschicht 2 durch Rückschleifen entfernt, was zum Prozesszustand gemäß 2c) führt.
Wie in 2d) illustriert, können ein oder mehrere Kontaktbereiche 100' gebildet werden, welche die erste mikromechanische Funktionsschicht 1a freilegen. Dies geschieht durch bereichsweises Ätzen der zweiten Isolationsschicht 2.
In Analogie zur ersten Ausführungsform wird dann die zweite mikromechanische Funktionsschicht 30 als Polysilizium über der Struktur von 2b) abgeschieden und anschließend in einem Trench-Ätzschritt strukturiert, um die Elemente S1, S2 und den dazwischenliegenden Graben G zu bilden.
Schließlich werden die freitragenden beweglichen Elemente in einem Opferschichtätzschritt freigestellt, der durch die Perforation P der zweiten mikromechanischen Funktionsschicht 30 hindurch erfolgt.
Wiederum ist es möglich, dass die freitragenden beweglichen Elemente S1, S2 beweglich beziehungsweise freigestellt werden, jedoch aufgrund dort fehlender Perforationen ein Isolationsbereich 203 zwischen dem Verbindungselement 11 und dem ersten freitragenden beweglichen Element S1 verbleibt, welcher für die elektrische Isolation sorgt.
Im Unterschied zur ersten Ausführungsform ist bei dieser Ausführungsform das zweite freitragende bewegliche Element S2 im direkten elektrischen Kontakt mit dem Verbindungselement 11, und zwar über den Kontaktbereich 100', der gemäß 2d) angelegt wurde.
3a)–d) sind schematische Querschnittsansichten zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung einer mikromechanischen Struktur gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Bei der dritten Ausführungsform gemäß 3a) ist der Ausgangspunkt wie bei der ersten Ausführungsform das MEMS-Substrat 20 mit einer Kaverne 22.
Allerdings wird bei dieser Ausführungsform die Kaverne 22 durch das aus der DE 10 2011 080 978 A1 bekannte Verfahren hergestellt, wobei eine Stützstruktur 22a, 22b aus Oxid mit Stegen 22a und dazwischenliegenden Hohlräumen 22b in der Kaverne zurückbleibt. Auf dieser Stützstruktur 22a, 22b wird die erste Isolationsschicht 21 abgeschieden und optional der Kontaktbereich 100'' angelegt, was zum Prozesszustand gemäß 3a) führt. Die Oberfläche der ersten Isolationsschicht 21 kann optional vor der nachfolgenden Bondung mittels eines CMP-Verfahrens o. ä. planarisiert werden. Auch diese Stützstruktur verleiht der Anordnung mehr Stabilität bei den folgenden Prozessschritten.
Anschließend wird, wie in 3b) gezeigt, die erste mikromechanische Funktionsschicht 25 aus Polysilizium auf der Struktur gemäß 3a) abgeschieden und strukturiert. Über den Kontaktbereich 100'' ist bei diesem Beispiel die erste mikromechanische Funktionsschicht 25 mit dem MEMS-Substrat 20 in elektrischem Kontakt.
In Analogie zur zweiten Ausführungsform erfolgt dann ein Strukturieren der ersten mikromechanischen Funktionsschicht 25 zum Bilden des Verbindungsbereichs 11, wobei die Stützstruktur 40, 41, welche beim Strukturieren entsteht, in der Peripherie des Verbindungselements 11 verbleibt. Anschließend wird die zweite Isolationsschicht 2' über der strukturierten ersten mikromechanischen Funktionsschicht 25 und der Stützstruktur abgeschieden. Optional können auch bei diesem Beispiel Kontaktbereiche 100', 100''' in der durch bereichsweises Entfernen der zweiten Isolationsschicht 2' gebildet werden, was zum Prozesszustand gemäß 3b) führt.
Weiter mit Bezug auf 3c) wird über der Struktur gemäß 3b) die zweite mikromechanische Funktionsschicht 30 abgeschieden und wie bei den anderen Ausführungsformen in einem Trench-Ätzschritt strukturiert, der auf der zweiten Isolationsschicht 2' stoppt. Aufgrund der Tatsache, dass aus der Kaverne 22 bei dieser Ausführungsform mehr Oxid zu entfernen ist, wird in einem Bereich, auf dem die erste mikromechanische Funktionsschicht 25 mit der zweiten mikromechanischen Funktionsschicht 30 elektrisch verbunden ist, ein durchgehender Ätzzugang L beim Trench-Ätzschritt geschaffen, der sich bis zur ersten Isolationsschicht 21 erstreckt. Ansonsten erfolgt die Strukturierung analog zu den oben beschriebenen beiden Ausführungsformen.
Schließlich mit Bezug auf 3d) wird das Opferschichtätzen durchgeführt, indem die beweglichen freitragenden Elemente S1, S2 freigestellt werden, aber ein Isolationsbereich 201' zwischen dem Verbindungselement 11 und dem ersten freitragenden beweglichen Element S1 verbleibt, welcher für die gewünschte elektrische Isolation zwischen dem ersten und zweiten Element S1, S2 sorgt.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt. Insbesondere sind die genannten Materialien und Topologien nur beispielhaft und nicht auf die erläuterten Beispiele beschränkt.
Obwohl bei den beschriebenen Ausführungsformen die Kaverne unterhalb des Verbindungselements stets vorgesehen ist, kann auf diese unter Umständen auch verzichtet werden, beispielsweise dadurch, dass beim ersten Ausführungsbeispiel die erste Isolationsschicht lediglich unterhalb des Verbindungselements ausgespart wird und diese ansonsten eine hinreichende Dicke aufweist, um den erforderlichen Abstand des Substrats zum Verbindungselement zu gewährleisten.
Auch sind die Anwendungsgebiete breitgefächert und nicht auf Beschleunigungs- und Drehratensensoren bzw. bewegliche Spulenanordnungen beschränkt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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.
Zitierte Patentliteratur

DE 19537814 A1 [0005]
DE 102011080978 A1 [0006, 0037, 0047]

Claims

Mikromechanische Struktur mit: einem MEMS-Substrat (20) mit einer Vorderseite (VS) und einer Rückseite (RS); einer ersten Isolationsschicht (4; 21), welche auf der Vorderseite (VS) des MEMS-Substrats (20) gebildet ist; einer ersten elektrisch leitfähigen mikromechanischen Funktionsschicht (1a; 25), welche auf der ersten Isolationsschicht (4; 21) gebildet ist; einer zweiten Isolationsschicht (2; 2'), welche auf der ersten mikromechanischen Funktionsschicht (1a; 25) gebildet ist; einer zweiten elektrisch leitfähigen mikromechanischen Funktionsschicht (30), welche auf der zweiten Isolationsschicht (2; 2') gebildet ist; wobei in der zweiten mikromechanischen Funktionsschicht (30) ein erstes freitragendes bewegliches Element (S1) und ein zweites freitragendes bewegliches Element (S2) gebildet sind, welche durch einen Graben (G) in der zweiten mikromechanischen Funktionsschicht (30) getrennt sind; und einem in der ersten mikromechanischen Funktionsschicht (1a; 25) gebildeten mitbeweglichen Verbindungselement (11), über welches das erste freitragende bewegliche Element (S1) und das zweite freitragende bewegliche Element (S2) mechanisch gekoppelt sind und welches durch mindestens einen in der zweiten Isolationsschicht (2; 2') gebildeten Isolationsbereich (201, 202; 203; 201') von zumindest einem des ersten freitragenden beweglichen Elements (S1) und des zweiten freitragenden beweglichen Elements (S2) elektrisch isoliert ist.
Mikromechanische Struktur nach Anspruch 1, wobei ein erster Isolationsbereich (201) zwischen dem ersten freitragenden beweglichen Element (S1) und dem mitbeweglichen Verbindungselement (11) und ein zweiter Isolationsbereich (202) zwischen dem zweiten freitragenden beweglichen Element (S2) und dem mitbeweglichen Verbindungselement (11) gebildet ist.
Mikromechanische Struktur nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Kaverne (22) an der Vorderseite (VS) des MEMS-Substrats (20) unterhalb des Verbindungselements (11) gebildet ist.
Mikromechanische Struktur nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das erste freitragende bewegliche Element (S1) und/oder das zweite freitragende bewegliche Element (S2) Teil einer Beschleunigungssensoreinrichtung ist.
Mikromechanische Struktur nach Anspruch 1 oder 2, wobei das erste freitragende bewegliche Element (S1) und/oder das zweite freitragende bewegliche Element (S2) Teil einer Spulenanordnung ist.
Verfahren zur Herstellung einer mikromechanischen Struktur nach Anspruch 3 mit den Schritten: Bereitstellen von dem MEMS-Substrat (20) mit der Vorderseite (VS) und der Rückseite (RS), welches die Kaverne (22) an der Vorderseite (VS) aufweist; Bilden der ersten Isolationsschicht (4; 21) auf der Vorderseite (VS) des MEMS-Substrats (20); Bereitstellen eines SOI-Substrats (10) mit einem Basissubstrat (1), der zweiten Isolationsschicht (2) und der ersten elektrisch leitfähigen mikromechanischen Funktionsschicht (1a; 25), welche auf der zweiten Isolationsschicht (2) gebildet ist und in welcher das Verbindungselement (11) gebildet ist; Bonden des SOI-Substrats (10) auf das MEMS-Substrat (20), so dass das Verbindungselement (11) beabstandet oberhalb der Kaverne (22) liegt; Entfernen des Basiswafers (1) von der zweiten Isolationsschicht (2); Abscheiden und Strukturieren der zweiten elektrisch leitfähigen mikromechanischen Funktionsschicht (30) auf der zweiten Isolationsschicht (2) und anschließendes Opferschichtätzen der ersten Isolationsschicht (22) und der zweiten Isolationsschicht (2) durch die strukturierte zweiten elektrisch leitfähigen mikromechanischen Funktionsschicht (30) hindurch, wodurch das erste freitragende bewegliche Element (S1), das zweite freitragendes bewegliches Element (S2) und der mindestens eine Isolationsbereich (201, 202) gebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei ein erster Isolationsbereich (201) zwischen dem ersten freitragenden beweglichen Element (S1) und dem mitbeweglichen Verbindungselement (11) und ein zweiter Isolationsbereich (202) zwischen dem zweiten freitragenden beweglichen Element (S2) und dem mitbeweglichen Verbindungselement (11) gebildet werden.
Verfahren zur Herstellung einer mikromechanischen Struktur nach Anspruch 3 mit den Schritten: Bereitstellen von dem MEMS-Substrat (20) mit der Vorderseite (VS) und der Rückseite (RS), welches die Kaverne (22) an der Vorderseite (VS) aufweist; Bereitstellen eines SOI-Substrats (10) mit einem Basissubstrat (1), der zweiten Isolationsschicht (2) und der ersten elektrisch leitfähigen mikromechanischen Funktionsschicht (1a; 25), welche auf der zweiten Isolationsschicht (2) gebildet ist und in welcher das Verbindungselement (11) gebildet ist; Bilden einer isolierenden Stützstruktur (40, 41) aus Stegen (41) und dazwischenliegenden Hohlräumen (40) auf der zweiten Isolationsschicht (2) in einer Peripherie des Verbindungselements (11); Bilden der ersten Isolationsschicht (4) auf der ersten elektrisch leitfähigen mikromechanischen Funktionsschicht (1a) und der Stützstrukur (40, 41); Bonden des SOI-Substrats (10) auf das MEMS-Substrat (20), so dass das Verbindungselement (11) beabstandet oberhalb der Kaverne (22) liegt; Entfernen des Basiswafers (1) von der zweiten Isolationsschicht (2); Abscheiden und Strukturieren der zweiten elektrisch leitfähigen mikromechanischen Funktionsschicht (30) auf der zweiten Isolationsschicht (4) und anschließendes Opferschichtätzen der ersten Isolationsschicht (4), der zweiten Isolationsschicht (2) und der Stützstruktur (40, 41) durch die strukturierte zweite elektrisch leitfähige mikromechanische Funktionsschicht (30) hindurch, wodurch das erste freitragende bewegliche Element (S1), das zweite freitragendes bewegliches Element (S2) und der mindestens eine Isolationsbereich (203) gebildet werden.
Verfahren zur Herstellung einer mikromechanischen Struktur nach Anspruch 3 mit den Schritten: Bereitstellen von dem MEMS-Substrat (20) mit der Vorderseite (VS) und der Rückseite (RS), welches die Kaverne (22) an der Vorderseite (VS) aufweist; Bilden einer ersten isolierenden Stützstruktur (22a, 22b) aus Stegen (22a) und dazwischenliegenden Hohlräumen (22b) in der Kaverne (22); Bilden der ersten Isolationsschicht (21) auf der Vorderseite (VS) des MEMS-Substrats (20) und auf der ersten Stützstruktur (22a, 22b); Abscheiden und Strukturieren der ersten elektrisch leitfähigen mikromechanischen Funktionsschicht (25) auf der ersten Isolationsschicht (21), wodurch das Verbindungselement (11) gebildet wird; Bilden einer zweiten isolierenden Stützstruktur (40, 41) aus Stegen (41) und dazwischenliegenden Hohlräumen (40) auf der ersten Isolationsschicht (21) in einer Peripherie des Verbindungselements (11); Bilden der zweiten Isolationsschicht (2') auf der ersten elektrisch leitfähigen mikromechanischen Funktionsschicht (25) und der zweiten Stützstrukur (40, 41); Abscheiden und Strukturieren der zweiten elektrisch leitfähigen mikromechanischen Funktionsschicht (30) auf der zweiten Isolationsschicht (2') und anschließendes Opferschichtätzen der ersten Isolationsschicht (21), der zweiten Isolationsschicht (2') und der ersten und zweiten Stützstruktur (22a, 22b; 40, 41) durch die strukturierte zweite elektrisch leitfähige mikromechanische Funktionsschicht (30) hindurch, wodurch das erste freitragende bewegliche Element (S1), das zweite freitragendes bewegliches Element (S2) und der mindestens eine Isolationsbereich (201') gebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei beim Strukturieren der zweiten elektrisch leitfähigen mikromechanischen Funktionsschicht (30) ein sich durch die erste und zweite mikromechanische Funktionsschicht (30; 25) bis zur ersten Isolationsschicht (21) erstreckender Ätzzugang (L) gebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei die zweite Isolationsschicht (2; 2') bereichsweise entfernt wird, um zumindest einen Kontaktbereich (100; 100'; 100', 100''') der zweiten elektrisch leitfähigen mikromechanischen Funktionsschicht (30) auf der ersten elektrisch leitfähigen mikromechanischen Funktionsschicht (25) zu bilden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei das erste freitragende bewegliche Element (S1) und/oder das zweite freitragende bewegliche Element (S2) Teil einer Beschleunigungssensoreinrichtung ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei das erste freitragende bewegliche Element (S1) und/oder das zweite freitragende bewegliche Element (S2) Teil einer Spulenanordnung ist.