DE102014205691A1

DE102014205691A1 - Mikromechanisches Bauelement und entsprechendes Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE102014205691A1
Application number: DE102014205691.8A
Authority: DE
Inventors: Francisco Hernandez Guillen; Friedjof Heuck
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-03-27
Filing date: 2014-03-27
Publication date: 2015-10-01

Abstract

Die Erfindung schafft ein mikromechanisches Bauelement und ein entsprechendes Herstellungsverfahren. Das mikromechanische Bauelement umfasst eine erste Substratschicht (1a; 1a’), eine über der ersten Substratschicht (1a; 1a’) angeordnete erste Umverdrahtungsschicht (5a; 5a’) mit einer freiliegenden ersten feststehenden Detektionselektrode (3a), eine über der ersten Umverdrahtungsschicht (5a; 5a’) angeordnete Funktionsschicht (7), welche eine elastisch aufgehängte auslenkbare Elektrodeneinrichtung (10) aufweist, eine über der Funktionsschicht (7) angeordnete zweite Umverdrahtungsschicht (5b) mit einer freiliegenden zweiten feststehenden Detektionselektrode (3b) und eine über der zweiten Umverdrahtungsschicht (5b) angeordnete zweite Substratschicht (1b), wobei die Elektrodeneinrichtung (10) beabstandet zwischen der ersten feststehenden Detektionselektrode (3a) und der zweiten feststehenden Detektionselektrode (3b) aufgehängt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein mikromechanisches Bauelement und ein entsprechendes Herstellungsverfahren.
Stand der Technik
Obwohl auch auf beliebige mikromechanische Bauelemente anwendbar, werden die vorliegende Erfindung und die ihr zugrundeliegende Problematik anhand von Bauelementen auf Siliziumbasis erläutert.
Der Markt für Inertialsensoren wurde in den letzten zwei Jahrzehnten durch die Einführung von mikrosystemtechnisch gefertigten MEMS-Sensoren stark verändert. Durch mikrosystemtechnische Verfahren hergestellte Inertialsensoren können in großer Anzahl äußerst kostengünstig angeboten werden. Die heutige Weiterentwicklung geht dahin, dass diese MEMS-Sensoren noch günstiger angeboten werden sollen und in ihrer Performance weiter verbessert werden sollen.
Dieser Trend führt zu immer kleineren MEMS-Sensoren, um Waferfläche entsprechend Kosten zu sparen. Dies geht eindeutig zu Lasten der Performance. Um trotzdem immer leistungsfähigere MEMS-Sensoren zu erhalten, müssen kontinuierlich das Design, der Herstellungsprozess und der Aufbau der MEMS-Sensoren weiterentwickelt werden. Aufgrund der stetig verbesserten MEMS-Prozesse stehen zukünftig zahlreiche neue Möglichkeiten zur Verfügung, derartige Inertialarchitekturen weiter zu verbessern.
Durch die Miniaturisierung wird bei heutigen Inertialsensoren die Flächenkapazität zur Detektion der Beschleunigung bzw. Drehrate immer geringer, d.h., die Sensitivität des MEMS-Bauelements sinkt. Hinzu kommt, dass elektrische Parasiten, Zuleitungswiderstände und Kapazitäten nahezu unverändert groß sind. Dies verstärkt das Problem der abnehmenden Sensitivität zusätzlich.
Um trotzdem eine bessere Performance über die Generationen zu erhalten, muss dies auf der ASIC-Seite kompensiert werden, was zu einem steigenden Ungleichgewicht der Anforderungen zwischen MEMS und ASIC führt. Heute ist der Punkt erreicht, dass die ASIC-Fläche die MEMS-Fläche dominiert und damit der Bauteilfootprint durch den ASIC bestimmt wird. Dies ist eine starke, nicht zu vernachlässigende Einschränkung gerade hinsichtlich kleinbauender Consumer-Elektronik-Bauelemente.
Heutige Inertialsensoren bestehen üblicherweise aus nur einer vertikalen Elektrode und einer mechanisch funktionalen Schicht, welche durch trockenes reaktives Ionenätzen strukturiert wird. Hinsichtlich der Parasitenreduktion ist in der US 2012/0248506 A1 vorgeschlagen worden, die mechanisch funktionale Schicht direkt auf den ASIC aufzubringen. Zur elektrischen Parasitenreduktion werden extrem kleinbauende Plugs als leitfähig aufgefüllte Löcher (Durchkontaktierungen) in der funktionalen Schicht angelegt. Diese Plugs stellen eine elektrische Verbindung zwischen der mechanisch funktionalen Schicht und dem ASIC dar. Da die Plugs extrem klein gestaltet werden, können die Signale direkt an ihrem Entstehungsort in die metallischen Leiterbahnen des ASIC eingespeist werden.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung schafft ein mikromechanisches Bauelement nach Anspruch 1 und ein entsprechendes Herstellungsverfahren nach Anspruch 10.
Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
Vorteile der Erfindung
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, dass die Sensitivität deutlich erhöht und die Parasiten deutlich reduziert werden können. Die Sensitivität wird insbesondere durch die Integration einer Gegenelektrode als zweite feststehende Elektrode erhöht.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht also eine Architektur, die sehr kleine elektrische Parasiten enthält, die symmetrische Gegenelektroden vorsieht, die optional einen einkristallinen Siliziumkern besitzt und die keine Topografie sowie verspannte Schichten besitzt.
Sie lässt bei Verwendung von einkristallinem Silizium höchste Leitfähigkeit zu und greift auf eine extrem genaue kristallorientierte Strukturierung zurück. Sie ermöglicht einen kleinbauenden Sensorkern, da kein Overhead an zusätzlicher Verdrahtung notwendig ist, und lässt eine flache Architektur beim Flip-Chip-Bonden zu. Die Wafersubstrate bilden eine stabile Kappe beim Bonden der MEMS-Struktur. Der Herstellungsprozess benötigt kein HF-Dampf-Ätzen, enthält keine ausgasenden Schichten und verwendet zweckmäßigerweise mit Silizium-Direktbonden einen Prozess, bei dem die kleinsten Bondrahmen möglich sind und bei dem der beste einzustellende vertikale Abstand erreicht werden kann. Der Prozess ist kostengünstig und mit wenigen Maskenschritten umsetzbar.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist die Funktionsschicht eine oder mehrere Durchkontaktierungen auf, über welche sie elektrisch mit der ersten und/oder zweiten Umverdrahtungschicht verbunden ist. Die Parasiten lassen sich durch eine solche direkte Kontaktierung mit kurzen Durchkontaktierungen reduzieren.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die Funktionsschicht einkristallin, vorzugsweise aus einkristallinem Silizium, ausgebildet. So können hochpräzise Ätzprozesse an den immer kleiner werdenden Strukturen durchgeführt werden
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist die erste und/oder zweite Substratschicht eine oder mehrere Durchkontaktierungen auf, über welche die erste und/oder zweite Umverdrahtungschicht von aussen elektrisch anschließbar ist. So ist eine einfache externe elektrische Anbindung realisierbar.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung sind die Elektrodeneinrichtung und die erste feststehende Detektionselektrode und zweite feststehende Detektionselektrode in einem hermetisch verschlossenen Innenraum angeordnet. So lässt sich eine definierte Sensoratmosphäre einstellen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung sind die erste und zweite Substratschicht und die Funktionsschicht Wafersubstrate.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung kann jede der Substratschichten ein ASIC-Substrat sein. So lassen sich eine weitere Miniaturisierung und eine Vereinfachung der Montage erreichen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung definiert ein erster Spacerbereich den Abstand zwischen der Elektrodeneinrichtung und der ersten feststehenden Detektionselektrode und ein zweiter Spacerbereich den Abstand zwischen der Elektrodeneinrichtung und der zweiten feststehenden Detektionselektrode.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung sind die erste und zweite feststehende Detektionselektrode im wesentlichen symmetrisch bezüglich der Elektrodeneinrichtung angeordnet.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsformen mit Bezug auf die Figuren erläutert.
Es zeigen:
1 eine schematische Querschnittsdarstellung zum Erläutern eines mikromechanischen Bauelements gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 eine schematische Querschnittsdarstellung zum Erläutern eines mikromechanischen Bauelements gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
3a)–f) schematischen Querschnittsdarstellungen zum Erläutern eines Herstellungsverfahrens für ein mikromechanisches Bauelement gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Ausführungsformen der Erfindung
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente.
1 ist eine schematische Querschnittsdarstellung zum Erläutern eines mikromechanischen Bauelements gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In 1 bezeichnet Bezugszeichen 1a ein erstes Wafersubstrat aus Silizium, auf dem eine erste Umverdrahtungsschicht 5a aufgebracht ist. Die Umverdrahtungsschicht 5a weist typischerweise eine Mehrzahl von Isolationsschichten, z.B. Oxidschichten, und darin eingebettete Leiterbahnabschnitte auf, welche hier aus Gründen der Vereinfachung nicht weiter dargestellt sind. Bezugszeichen 3a bezeichnet eine freiliegende erste feststehende Detektionselektrode, welche beispielsweise aus leitfähigem Polysilizium besteht. Eine elektrische Durchkontaktierung 6a ermöglicht es, die Umverdrahtungsschicht 5a von außen her bzw. von der Rückseite des Wafersubstarts 1a her zu kontaktieren.
Auf der Umverdrahtungsschicht 5a in einem Randbereich vorgesehen ist ein erster Spacerbereich 2a aus Oxid, welcher dazu dient, einen Abstand zwischen der ersten feststehenden Detektionselektrode 3a und einer darüber elastisch aufgehängten auslenkbaren Elektrodeneinrichtung 10 zu definieren.
Die elastisch aufgehängte auslenkbare Elektrodeneinrichtung 10 ist in einer Funktionsschicht 7 aus monokristallinem Silizium oberhalb der ersten feststehenden Detektionselektrode 3a strukturiert und über eine Federeinrichtung 11 an Sockeln 12, 13 aufgehängt, welche auf der ersten Umverdrahtungsschicht 5a bzw. einer zweiten Umverdrahtungsschicht 5b verankert sind. Nicht dargestellt ist ein üblicher Antrieb der elastisch aufgehängten auslenkbaren Elektrodeneinrichtung 10.
Ein Randbereich 7'' der Funktionsschicht 7 ist auf dem ersten Spacerbereich 2a angebracht, beispielsweise durch Silizium-Direktbonding, wie später noch ausführlich erläutert werden wird.
Ein zweites Wafersubstrat 1b aus Silizium mit der darauf vorgesehenen zweiten Umverdrahtungsschicht 5b und einer darin eingebetteten freiliegenden zweiten feststehenden Detektionselektrode 3b sowie mit einem zweiten Spacerbereich 2b aus Oxid ist analog zum ersten Wafersubstrat 1a aufgebaut. Der zweite Spacerbereich 2b ist am Rand auf den oberen Randbereich 7'' der Funktionsschicht 7 ebenfalls durch Silizium-Direktbonden gebondet ist. Ebenso wie der erste Spacerbereich 2a sorgt der zweite Spacerbereich 2b für einen vorbestimmten Abstand zwischen der zweiten feststehenden Detektionselektrode 3b und der elastisch aufgehängten auslenkbaren Elektrodeneinrichtung 10. Der Innenraum I ist durch die zwei Silizium-Direktbondschritte hermetisch verschlossen und weist eine vorgegebene Atmosphäre mit wohldefiniertem niedrigem Innendruck (typischerweise 1 µbar bis 500 mbar) auf.
Die Anordnung der ersten feststehenden Detektionselektrode, der elastisch aufgehängten auslenkbaren Elektrodeneinrichtung und der zweiten feststehenden Detektionselektrode 3b ist zweckmäßigerweise symmetrisch aufgebaut. Das zweite Wafersubstrat 1b weist ebenfalls eine elektrische Durchkontaktierung 6b auf, mittels der die zweite Umverdrahtungsschicht 5b von außen elektrisch anschließbar ist, d.h. von der Rückseite des zweiten Wafersubstrats 1b in 1 her.
Weitere elektrische Durchkontaktierungen sind in der Funktionsschicht 7 vorgesehen und mit Bezugszeichen 6c, 6d bezeichnet. Sie kontaktieren die erste bzw. zweite Umverdrahtungsschicht 5a, 5b direkt und erlauben so eine wesentliche Reduktion von parasitären elektrischen Einflüssen. Die elektrischen Durchkontaktierungen 6c und 6d sind zweckmäßigerweise möglichst klein gestaltet und haben einen Flächenbedarf von 2typischerweise weniger als 10 µm.
Die beiden Wafersubstrate 1a, 1b geben dem Bauelement die notwendige mechanische Stabilität, um äußere Einflüsse von der Funktionsschicht 7 fernzuhalten, wie z.B. externe Druckschwankungen oder mechanische Spannungen.
2 ist eine schematische Querschnittsdarstellung zum Erläutern eines mikromechanischen Bauelements gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Bei der zweiten Ausführungsform bezeichnet Bezugszeichen 1a' ein ASIC-Wafersubstrat mit einer darauf angebrachten ersten Umverdrahtungsschicht 5a', in die Leiterbahnabschnitte 60 eingebracht sind. Die erste feststehende Detektionselektrode 3a' ist hier in die oberste Leiterbahnebene der ersten Umverdrahtungseinrichtung 5a' integriert. Bezugszeichen 6a' bezeichnet eine elektrische Durchkontaktierung, welche auch hier einen externen elektrischen Anschluss von der Rückseite des ASIC-Wafersubstrats 1a‘ her ermöglicht.
Die erste Umverdrahtungsschicht 5a' weist eine Vertiefung V auf, welche den Abstand zwischen der ersten feststehenden Detektionselektrode und der darüberliegenden elastisch aufgehängten auslenkbaren Elektrodeneinrichtung 10 definiert. Direkt auf die erste Umverdrahtungsschicht 5a' aufgebondet durch Silizium-Direktbonden ist die Funktionsschicht aus monokristallinem Silizium mit der elastisch aufgehängten auslenkbaren Elektrodeneinrichtung 10.
Beim vorliegenden zweiten Ausführungsbeispiel sind Durchkontaktierungen 6c', 6d in der Funktionsschicht 7 vorgesehen, welche eine Verbindung der elastisch aufgehängten auslenkbaren Elektrodeneinrichtung 10 und der ersten Umverdrahtungsschicht 5a' bzw. der zweiten Umverdrahtungsschicht 5b ermöglichen. Das zweite Wafersubstrat 1b mit der darauf befindlichen zweiten Umverdrahtungsschicht 5b sowie dem zweiten Spacerbereich 2b sind analog zur oben beschriebenen ersten Ausführungsform aufgebaut. Auch bei der zweiten Ausführungsform ist der zweite Spacerbereich 2b dafür vorgesehen, den Abstand zwischen der zweiten feststehenden Detektionselektrode 3b und der elastisch aufgehängten auslenkbaren Elektrodeneinrichtung zu definieren und ist dementsprechend auf einen Randbereich 7''' der Funktionsschicht 7 durch Silizium-Direktbonden gebondet.
Ansonsten ist die zweite Ausführungsform analog zur ersten Ausführungsform aufgebaut.
3a)–f) sind schematischen Querschnittsdarstellungen zum Erläutern eines Herstellungsverfahrens für ein mikromechanisches Bauelement gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Mit Bezug auf 3a) wird zunächst das erste Wafersubstrat 1a aus Silizium thermisch oxidiert, um dann die erste Umverdrahtungsschicht 5a zu bilden. Anschließend erfolgt ein Ätzprozess zur Strukturierung und das Abscheiden einer ersten leitfähigen Schicht 3a aus Polysilizium sowie ein anschließender weiterer Ätzprozess zur Strukturierung, sodass die erste feststehende Detektionselektrode 3a gebildet wird, welche im vorliegenden Beispiel über einen Stöpsel 3a'' mit dem ersten Wafersubstrat 1a verbunden ist. Im Anschluss daran wird die erste feststehende Detektionselektrode 3a maskiert, beispielsweise mit einer Nitridschicht, und wird der Rest der ersten leitfähigen Schicht oxidiert, um den ersten Spacerbereich 2a aus Siliziumoxid zu bilden.
Weiter mit Bezug auf 3b) wird anschließend die Funktionsschicht 7 durch einen Silizium-Direktbondschritt auf den ersten Spacerbereich 2a aufgebondet, und anschließend werden darin die elastisch aufgehängte auslenkbare Elektrodeneinrichtung 10 sowie der Randbereich 7‘‘ in der Funktionsschicht 7 aus monokristallinem Silizium strukturiert.
Gemäß 3c) wird dann zunächst in vollkommener Analogie zu 3a) das zweite Wafersubstrat 1b mit der darauf vorgesehenen zweiten Umverdrahtungseinrichtung 5b und der zweiten feststehenden Detektionselektrode 3d sowie dem zweiten Spacerbereich 2b gebildet und dann in einem weiteren Silizium-Direktbondschritt auf den Randbereich 7'' der Funktionsschicht 7 derart gebondet, dass eine symmetrische Struktur von erster feststehender Detektionselektrode 3a, elastisch aufgehängter auslenkbarer Elektrodeneinrichtung 10 und zweiter feststehender Detektionselektrode 3b entsteht.
Wie in 3d) dargestellt, werden dann Vias V1, V2, V3 gebildet, in denen anschließend die elektrischen Durchkontaktierungen vorzusehen sind. Der Waferstapel gemäß 3d) kann, falls erwünscht, beidseitig noch auf die gewünschte Gesamthöhe des Bauelements zurückgeschliffen werden.
Bei dem Anlegen der Vias V1, V2, V3 können die Öffnungen in den Wafersubstraten 1a, 1b größer gewählt werden, sodass das Aspektverhältnis für die entsprechende trockene reaktive Ionenätzung kleiner gewählt werden kann.
Gemäß 3e) erfolgt die Verfüllung der Vias V1, V2, V3 in einer konformen Niedertemperaturabscheidung. Beispielsweise kann ein LPCVD-Prozess mit dotiertem SiGe, Wolfram, ALD oder PLD verwendet werden, wobei Temperaturen von typischerweise 400 °C herrschen.
Anschließend werden eine vorderseitige und eine rückseitige Isolationsschicht Ia, Ib auf dem ersten bzw. zweiten Wafersubstrat 1a, 1b gebildet, auf der dafür Leiterbahnen LB zur Umverdrahtung vorgesehen werden.
Schließlich mit Bezug auf 1f), lässt sich das resultierende Bauelement mittels Lotkügelchen L auf einen ASIC-Chip 100 bonden, und zwar in einem Flip-Chip-Bondingprozess. Selbstverständlich kann auch auf die Wafersubstrate 1a, 1b eine mehrlagige Leiterbahnanordnung mit dazwischenliegenden Isolationsschichten aufgebracht werden, und zwar als Verdrahtungsebene für die Herstellung von passiven Bauelementen, wie z.B. Kondensatoren, Metallschichtwiderständen oder Induktivitäten.
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 der obigen Ausführungsform eine mikromechanische Struktur basierend auf Silizium beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, sondern auf beliebige mikromechanische Materialien anwendbar.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2012/0248506 A1 [0007]

Claims

Mikromechanisches Bauelement mit: einer ersten Substratschicht (1a; 1a’); einer über der ersten Substratschicht (1a; 1a’) angeordneten ersten Umverdrahtungsschicht (5a; 5a’) mit einer freiliegenden ersten feststehenden Detektionselektrode (3a); einer über der ersten Umverdrahtungsschicht (5a; 5a’) angeordneten Funktionsschicht (7), welche eine elastisch aufgehängte auslenkbare Elektrodeneinrichtung (10) aufweist; einer über der Funktionsschicht (7) angeordneten zweiten Umverdrahtungsschicht (5b) mit einer freiliegenden zweiten feststehenden Detektionselektrode (3b); und einer über der zweiten Umverdrahtungsschicht (5b) angeordneten zweiten Substratschicht (1b); wobei die Elektrodeneinrichtung (10) beabstandet zwischen der ersten feststehenden Detektionselektrode (3a) und der zweiten feststehenden Detektionselektrode (3b) aufgehängt ist.
Mikromechanisches Bauelement nach Anspruch 1, wobei die Funktionsschicht (7) ein oder mehrere Durchkontaktierungen (6c, 6d; 6c‘, 6d, 6e) aufweist, über welche sie elektrisch mit der ersten und/oder zweiten Umverdrahtungschicht (5a, 5b; 5a‘, 5b) verbunden ist.
Mikromechanisches Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Funktionsschicht (7) einkristallin, vorzugsweise aus einkristallinem Silizium, ausgebildet ist.
Mikromechanisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste und/oder zweite Substratschicht (1a, 1b) ein oder mehrere Durchkontaktierungen (6a, 6b; 6a‘, 6b‘) aufweist, über welche die ersten und/oder zweite Umverdrahtungschicht (5a, 5b; 5a‘, 5b) von aussen elektrisch anschließbar ist.
Mikromechanisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Elektrodeneinrichtung (10) und die erste feststehende Detektionselektrode (3a) und zweite feststehende Detektionselektrode (3b) in einem hermetisch verschlossenen Innenraum (I) angeordnet sind.
Mikromechanisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste und zweite Substratschicht (1a, 1b) und die Funktionsschicht (7) Wafersubstrate sind.
Mikromechanisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die eines der beiden Substratschicht (1a‘ oder 1b) ein ASIC-Substrat ist.
Mikromechanisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein erster Spacerbereich (2a) den Abstand zwischen der Elektrodeneinrichtung (10) und der ersten feststehenden Detektionselektrode (3a) und ein zweiter Spacerbereich (2b) den Abstand zwischen der Elektrodeneinrichtung (10) und der zweiten feststehenden Detektionselektrode (3b) definiert.
Mikromechanisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste und zweite feststehende Detektionselektrode (3a, 3b) im wesentlichen symmetrisch bezüglich der Elektrodeneinrichtung (10) angeordnet sind.
Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Bauelement mit den Schritten: Bereitstellen einer ersten Substratschicht (1a; 1a’); Bilden einer über der ersten Substratschicht (1a; 1a’) angeordneten ersten Umverdrahtungsschicht (5a; 5a’) mit einer freiliegenden ersten feststehenden Detektionselektrode (3a); Bilden einer über der ersten Umverdrahtungsschicht (5a; 5a’) angeordneten Funktionsschicht (7), welche eine elastisch aufgehängte auslenkbare Elektrodeneinrichtung (10) aufweist; Bilden einer über der Funktionsschicht (7) angeordneten zweiten Umverdrahtungsschicht (5b) mit einer freiliegenden zweiten feststehenden Detektionselektrode (3b); und Bilden einer über der zweiten Umverdrahtungsschicht (5b) angeordneten zweiten Substratschicht (1b); wobei die Elektrodeneinrichtung (10) beabstandet zwischen der ersten feststehenden Detektionselektrode (3a) und der zweiten feststehenden Detektionselektrode (3b) aufgehängt wird.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 10, wobei zum Bilden der über der ersten Substratschicht (1a; 1a’) angeordneten ersten Umverdrahtungsschicht (5a; 5a’) mit der freiliegenden ersten feststehenden Detektionselektrode (3a) eine oder mehrere erste Isolationsschichten (5a) auf einem ersten Wafersubstrat (1a) und eine darüberliegende erste leitfähige Schicht gebildet und strukturiert werden und wobei ein erster Spacerbereich (2a), der den Abstand zwischen der Elektrodeneinrichtung (10) und der ersten feststehenden Detektionselektrode (3a) definiert, durch lokales Oxidieren der leitfähigen Schicht gebildet wird.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 11, wobei auf den ersten Spacerbereich (2a) ein zweites Wafersubstrat zum Bilden der ersten Umverdrahtungsschicht (5a; 5a’) durch Direktbonden aufgebracht wird.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei zum Bilden der über der Funktionsschicht (7) angeordneten zweiten Umverdrahtungsschicht (5b) mit der freiliegenden zweiten feststehenden Detektionselektrode (3b) eine oder mehrere zweite Isolationsschichten (5b) auf einem zweiten Wafersubstrat (1a) und eine darüberliegende zweite leitfähige Schicht gebildet und strukturiert werden und wobei ein zweiter Spacerbereich (2b), der den Abstand zwischen der Elektrodeneinrichtung (10) und der zweiten feststehenden Detektionselektrode (3b) definiert, durch lokales Oxidieren der leitfähigen Schicht gebildet wird.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 13, wobei der zweite Spacerbereich (2b) auf die Funktionsschicht (7) durch Direktbonden aufgebracht wird.
Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei in der ersten und/oder zweiten Substratschicht (1a, 1b) ein oder mehrere Durchkontaktierungen (6a, 6b; 6a‘, 6b‘) gebildet werden, über welche die erste und/oder zweite Umverdrahtungschicht (5a, 5b; 5a‘, 5b) von aussen elektrisch anschließbar ist.