DE102015204886A1 - A method for producing a porous structure in the layer structure of a semiconductor device and MEMS device with such a porous structural element - Google Patents

A method for producing a porous structure in the layer structure of a semiconductor device and MEMS device with such a porous structural element Download PDF

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Abstract

Es wird eine Möglichkeit für die Realisierung von äußerst leichten aber mechanisch steifen und thermisch isolierenden Strukturelementen im Schichtaufbau eines Halbleiterbauelements vorgeschlagen, die ohne Hochtemperatur-Prozessschritte auskommt. Dazu wird zunächst in einem Oberflächenbereich des Schichtaufbaus (100) ein Template (20) erzeugt, indem mindestens ein Kolloid in einem Dispersionsmedium aufgebracht wird und das Dispersionsmedium anschließend entzogen wird. Dabei ordnen sich die einzelnen Kolloidteilchen (21) von selbst in einem Template (20) an. Dann wird im Bereich des Templates (20) mindestens ein Beschichtungsmaterial (23) abgeschieden. Dabei werden die einzelnen Kolloidteilchen (21) zumindest teilweise mit dem Beschichtungsmaterial (23) umhüllt. Danach wird das Kolloidmaterial (21) entfernt, so dass im Bereich des Templates (20) lediglich die zusammenhängenden Umhüllungen aus Beschichtungsmaterial (23) verbleiben.It is proposed a possibility for the realization of extremely light but mechanically stiff and thermally insulating structural elements in the layer structure of a semiconductor device, which does not require high-temperature process steps. For this purpose, a template (20) is initially produced in a surface region of the layer structure (100) by applying at least one colloid in a dispersion medium and subsequently removing the dispersion medium. The individual colloid particles (21) arrange themselves in a template (20). Then at least one coating material (23) is deposited in the region of the template (20). In this case, the individual colloid particles (21) are at least partially enveloped by the coating material (23). Thereafter, the colloidal material (21) is removed so that only the coherent coatings of coating material (23) remain in the region of the template (20).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer porösen Struktur im Schichtaufbau eines Halbleiterbauelements sowie ein MEMS-Bauelement mit mindestens einem solchen porösen Strukturelement. The invention relates to a method for producing a porous structure in the layer structure of a semiconductor component and to a MEMS component having at least one such porous structural element.

Die Gesamtfunktionalität eines Halbleiterbauelements ergibt sich in der Regel aus dem Zusammenwirken von mehreren elektrischen und ggf. auch mechanischen Funktionen, die in unterschiedlichen Schicht- und Chipbereichen des Bauelements realisiert sind. Dazu werden im Rahmen des Fertigungsprozesses gezielt Schicht- und Chipbereiche mit unterschiedlichen, definierten elektrischen und mechanischen Eigenschaften geschaffen. Eine besondere Herausforderung bei der Fertigung besteht darin, die Prozessfolge so zu gestalten, dass die elektrischen und mechanischen Eigenschaften von bereits im Schichtaufbau erzeugten Funktionselementen nicht durch nachfolgende Prozessschritte nachteilig beeinflusst werden. So wirken sich beispielsweise Hochtemperatur-Prozessschritte auf die elektrischen Eigenschaften von integrierten Schaltungselementen aus, was deren Funktionalität beeinträchtigen kann. The overall functionality of a semiconductor component generally results from the interaction of a plurality of electrical and possibly also mechanical functions, which are implemented in different layer and chip regions of the component. For this purpose, layer and chip areas with different, defined electrical and mechanical properties are created as part of the manufacturing process. A particular challenge in manufacturing is to design the process sequence such that the electrical and mechanical properties of functional elements already produced in the layer structure are not adversely affected by subsequent process steps. For example, high-temperature process steps affect the electrical properties of integrated circuit elements, which may affect their functionality.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Mit der vorliegenden Erfindung wird eine Möglichkeit für die Realisierung von äußerst leichten aber mechanisch steifen und thermisch isolierenden Strukturelementen im Schichtaufbau eines Halbleiterbauelements vorgeschlagen, die ohne Hochtemperatur-Prozessschritte auskommt.With the present invention, a possibility for the realization of extremely light but mechanically stiff and thermally insulating structural elements in the layer structure of a semiconductor device is proposed which manages without high-temperature process steps.

Erfindungsgemäß wird dazu zunächst in einem Oberflächenbereich des Schichtaufbaus ein Template aus Mikro- oder Nanopartikeln erzeugt. Dazu wird indem mindestens ein Kolloid in einem Dispersionsmedium aufgebracht. Das Dispersionsmedium wird anschließend entzogen. Dabei ordnen sich die einzelnen Kolloidteilchen von selbst in einem dreidimensionalen kolloidalen Kristall zum Template an. Dann wird im Bereich des Templates mindestens ein Beschichtungsmaterial abgeschieden. Dabei werden die einzelnen Partikel des Templates, also die Kolloidteilchen, vollständig oder teilweise mit dem Beschichtungsmaterial umhüllt. Danach wird das Kolloidmaterial durch einen geeigneten Ätz- oder Zersetzungsprozess entfernt, so dass im Bereich des Templates lediglich die abgeformten zusammenhängenden Umhüllungen aus Beschichtungsmaterial verbleiben. According to the invention, a template of micro- or nanoparticles is firstly produced in a surface region of the layer structure for this purpose. For this purpose, at least one colloid is applied in a dispersion medium. The dispersion medium is subsequently removed. The individual colloidal particles arrange themselves in a three-dimensional colloidal crystal to the template. Then at least one coating material is deposited in the region of the template. In this case, the individual particles of the template, ie the colloid particles, are completely or partially coated with the coating material. Thereafter, the colloidal material is removed by a suitable etching or decomposition process so that only the molded continuous claddings of coating material remain in the region of the template.

Das resultierende Gebilde aus Beschichtungsmaterial ist, je nach Dicke des Ausgangstemplates, vergleichsweise steif und hochporös, ähnlich einem Aerogel. Die hohe Porosität bedingt, dass das Gebilde sehr leicht ist und eine sehr geringe thermische Leitfähigkeit aufweist. Dementsprechend kann ein solches Gebilde vorteilhaft zur thermischen Isolation einzelner Bereiche oder Funktionselemente eines Halbleiterbauelements eingesetzt werden.The resulting structure of coating material is, depending on the thickness of the starting template, comparatively stiff and highly porous, similar to an airgel. The high porosity requires that the structure is very light and has a very low thermal conductivity. Accordingly, such a structure can advantageously be used for thermal insulation of individual regions or functional elements of a semiconductor component.

Erfindungsgemäß ist zum einen erkannt worden, dass sich eine ganze Reihe von Materialien, die üblicherweise bei der Chipherstellung zum Einsatz kommen, einfach in die Darreichungsform bzw. Konsistenz eines Kolloids in einem Dispersionsmedium bringen lassen. Zum anderen ist erkannt worden, dass bei der Prozessierung von Halbleiterbauelementen auch Materialien in kolloidaler Phase verwendet werden können. Dabei sind kolloidale Emulsionen und Suspensionen sowie Tröpfchen oder Teilchen in Gas als Dispersionsmedium zu bevorzugen. Diese Materialsysteme ermöglichen einen Materialauftrag mit Niedertemperatur-Standardverfahren, wie z.B. Spincoating. Hierbei können einzelne Oberflächenbereiche für den Materialauftrag beispielsweise einfach mit Hilfe einer Schattenmaske strukturiert werden. Das Dispersionsmedium kann nach dem Aufbringen über einen geeigneten Trocknungsprozess, wie z.B. eine moderate Wärmebehandlung oder Vakuumbeaufschlagung, aus dem Template entzogen werden. Aufgrund der attraktiven Kräfte zwischen den einzelnen Kolloidteilchen ordnen sich diese in einem gleichförmigen ein- oder mehrlagigen Raster als kolloidaler Kristall an, das erfindungsgemäß als Template bzw. Trägerstruktur für ein Beschichtungsmaterial genutzt wird. Das Beschichtungsmaterial verbleibt im Schichtaufbau des Halbleiterbauelements als zusammenhängendes Strukturelement. Im Unterschied dazu fungiert das Kolloidmaterial erfindungsgemäß als Opfermaterial, dessen Geometrie die Porengröße und -anordnung des resultierenden Strukturelements aus Beschichtungsmaterial bestimmt und das nach dem Beschichtungsprozess wieder aus dem Schichtaufbau herausgelöst wird. According to the invention, on the one hand, it has been recognized that a whole series of materials, which are usually used in chip production, can easily be brought into the dosage form or consistency of a colloid in a dispersion medium. On the other hand, it has been recognized that in the processing of semiconductor devices also materials in colloidal phase can be used. In this case, colloidal emulsions and suspensions as well as droplets or particles in gas are to be preferred as the dispersion medium. These material systems enable material application with standard low temperature processes, such as Spin coating. Here, individual surface areas for the material application, for example, can be easily structured using a shadow mask. The dispersion medium, after application via a suitable drying process, e.g. a moderate heat treatment or vacuum application, are withdrawn from the template. Due to the attractive forces between the individual colloid particles, these arrange themselves in a uniform single or multilayer grid as a colloidal crystal, which is used according to the invention as a template or support structure for a coating material. The coating material remains in the layer structure of the semiconductor device as a coherent structural element. In contrast, according to the invention, the colloid material acts as a sacrificial material whose geometry determines the pore size and arrangement of the resulting structural element of coating material and which is removed from the layer structure again after the coating process.

Zum Erzeugen des Templates kann beispielsweise eine kolloidale Polymersuspension verwendet werden, wie sie auch in anderen technischen Gebieten eingesetzt wird, z.B. bei der Herstellung von Polymerfasern. Das Polymermaterial kann dann nach dem Beschichtungsprozess thermisch zersetzt oder mit Hilfe von Sauerstoffplasma aus dem Strukturelement herausgelöst werden.For example, a colloidal polymer suspension of the type used in other technical fields, e.g. in the production of polymer fibers. The polymer material may then be thermally decomposed after the coating process or dissolved out of the structural element by means of oxygen plasma.

Von besonderem Vorteil ist die Verwendung einer kolloidalen SiO2-Suspension zum Erzeugen des Templates, da SiO2 bereits bei vielen Verfahren der Chipherstellung als Opferschichtmaterial eingesetzt wird. Zum Herauslösen des SiO2-Kolloidmaterials kann derselbe Ätzprozess verwendet werden wie beim SiO2-Opferschichtätzen. Besonders geeignet hierfür ist ein HF-Gasphasenätzprozess.Of particular advantage is the use of a colloidal SiO 2 suspension for generating the template, since SiO 2 is already used as sacrificial layer material in many chip production processes. For dissolving out the SiO 2 colloid material, the same etching process as used for SiO 2 sacrificial layer etching can be used. Particularly suitable for this is an HF gas phase etching process.

Als Beschichtungsmaterial eignen sich insbesondere Metalloxide wie Al2O3, die geeigneterweise in einem ALD(atomic layer deposition)-Verfahren oder mittels CVD(chemical vapor deposition)-Verfahren auf der Oberfläche und in die Zwischenräume des Schichtaufbaus abgeschieden werden. Dabei dringt es auch bei mehrlagigen Templates bis in die Zwischenräume zwischen den einzelnen Kolloidteilchen unterer Lagen vor. Der hervorhebenswerte Vorteil von Al2O3 ist, dass das Material weder durch Sauerstoffplasma noch durch HF-Gas angegriffen. Da es sich bei Al2O3 um ein elektrisch isolierendes Material handelt, können die resultierenden hochporösen Strukturen vorteilhaft zur elektrischen Entkopplung von Teilbereichen des Chipaufbaus und insbesondere auch als Träger von Elektrodenanordnungen eingesetzt werden. Suitable coating materials are, in particular, metal oxides, such as Al 2 O 3, which are suitably deposited in an ALD (atomic layer deposition) process or by CVD (chemical vapor deposition) processes on the surface and in the interstices of the layer structure. In the case of multilayer templates, it also penetrates into the interstices between the individual colloidal particles of lower layers. The most notable advantage of Al2O3 is that the material is not attacked by either oxygen plasma or RF gas. Since Al 2 O 3 is an electrically insulating material, the resulting highly porous structures can advantageously be used for the electrical decoupling of subregions of the chip structure and in particular also as a carrier of electrode arrangements.

Im Rahmen von ASIC-Bauelementen spielen in erster Linie die elektrischen Eigenschaften der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugten Strukturelemente eine Rolle. Diese hängen wesentlich von dem Material ab, das für die Beschichtung des Templates verwendet wird. So kann hier anstelle eines elektrisch isolierenden Materials, wie Al2O3, selbstverständlich auch ein elektrisch leitfähiges Material verwendet werden, wenn dieses inert ist gegenüber dem Prozess, mit dem das Kolloidmaterial entfernt wird.Within the scope of ASIC components, the electrical properties of the structural elements produced by the method according to the invention play a role in the first place. These depend substantially on the material used to coat the template. Thus, instead of an electrically insulating material, such as Al 2 O 3, it is of course also possible to use an electrically conductive material if this is inert to the process by which the colloid material is removed.

Im Rahmen von MEMS-Bauelementen können auch die besonderen mechanischen Eigenschaften der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugten Strukturelemente genutzt werden. Die Einsatzmöglichkeiten hier sind vielfältig. So könnte ein hochporöses Strukturelement als thermisch isolierender Träger für die Sensorwiderstände eines Gas-, Durchfluss- oder Strömungssensors genutzt werden. Auch das feststehende Gegenelement eines kapazitiven Drucksensors oder Mikrofons kann in Form eines erfindungsgemäß gefertigten hochporösen Strukturelements realisiert werden, da es je nach Dicke eine relativ große Steifigkeit aufweist. Zudem gewährleistet die Porosität eines derartigen Gegenelements einen langsamen Druckausgleich zwischen den beiden Seiten des Gegenelements, was einer Verfälschung des Mikrofonsignals aufgrund von Schwankungen des Umgebungsdrucks entgegenwirkt.In the context of MEMS components, the special mechanical properties of the structural elements produced by the method according to the invention can also be used. The possible uses here are manifold. Thus, a highly porous structural element could be used as a thermally insulating support for the sensor resistances of a gas, flow or flow sensor. Also, the fixed counter-element of a capacitive pressure sensor or microphone can be realized in the form of an inventively manufactured highly porous structural element, since it has a relatively high stiffness depending on the thickness. In addition, the porosity of such a counter element ensures a slow pressure equalization between the two sides of the counter element, which counteracts a distortion of the microphone signal due to variations in the ambient pressure.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Wie bereits voranstehend erörtert, gibt es verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird einerseits auf die nachgeordneten Patentansprüche verwiesen und andererseits auf die nachfolgende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung. As already discussed above, there are various possibilities for embodying and developing the teaching of the present invention in an advantageous manner. Reference is made on the one hand to the subordinate claims and on the other hand to the following description of an embodiment of the invention.

Die 1a bis 1d veranschaulichen das erfindungsgemäße Verfahren am Beispiel der Herstellung eines kapazitiven MEMS-Mikrofonbauelements. The 1a to 1d illustrate the inventive method using the example of the production of a capacitive MEMS microphone component.

Die Figuren zeigen jeweils eine Schnittdarstellung durch den Aufbau 100 in aufeinanderfolgenden Stadien der Herstellung. The figures each show a sectional view through the structure 100 in successive stages of production.

Ausführungsform der ErfindungEmbodiment of the invention

Im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Mikrofonstruktur des MEMS-Mikrofonbauelements in einem Schichtaufbau auf einem Grundsubstrat 1 realisiert. Dabei kann es sich beispielsweise um ein Siliziumsubstrat 1 handeln. In the embodiment described here, the microphone structure of the MEMS microphone component is in a layer structure on a base substrate 1 realized. This may be, for example, a silicon substrate 1 act.

In einem ersten Prozessschritt wird die Substratoberfläche mit einer Siliziumoxidschicht 2 versehen. Diese Siliziumoxidschicht 2 dient zum einen als Ätzstoppschicht für einen Rückseitenätzprozess, bei dem das Grundsubstrat 1 in einem definierten Bereich, nämlich dem Membranbereich, vollständig entfernt wird, um die Mikrofonmembran 10 rückseitig freizulegen. Zum anderen fungiert die Siliziumoxidschicht 2 als elektrische Isolation zwischen dem Grundsubstrat 1 und einer auf die Siliziumoxidschicht 2 aufgebrachten Polysiliziumschicht 3. In dieser Polysiliziumschicht 3 wird in einem nachfolgenden Prozessschritt die Mikrofonmembran 10 realisiert, die auch als Membranelektrode eines Mikrofonkondensators fungiert. Davor wird aber erst noch eine dicke Siliziumoxidschicht 4 auf die Polysiliziumschicht 3 aufgebracht, die als Opferschicht 4 dient und deren Dicke den Abstand zwischen der Mikrofonmembran 10 und einem feststehenden Gegenelement 11 definiert. Dieses Gegenelement 11 dient als Träger für mindestens eine feststehende Gegenelektrode 12 des Mikrofonkondensators. Die Gegenelektrode 12 wird hier in Form einer strukturierten Polysilizium-Elektrode in der Oberfläche der Opferschicht 4 realisiert. Sie ist im Bereich über der Mikrofonmembran 3 ausgebildet. In einem nächsten Prozessschritt wird eine weitere Polysiliziumschicht 5 auf den Schichtaufbau 100 aufgebracht und im Membranbereich geöffnet. In a first process step, the substrate surface is covered with a silicon oxide layer 2 Mistake. This silicon oxide layer 2 serves as a Ätzstoppschicht for a back side etching process, in which the base substrate 1 in a defined area, namely the membrane area, is completely removed to the microphone membrane 10 uncovered on the back. On the other hand, the silicon oxide layer acts 2 as electrical insulation between the base substrate 1 and one on the silicon oxide layer 2 applied polysilicon layer 3 , In this polysilicon layer 3 In a subsequent process step, the microphone membrane 10 realized, which also acts as a membrane electrode of a microphone capacitor. Before that, however, a thick layer of silicon oxide will be added 4 on the polysilicon layer 3 applied as a sacrificial layer 4 serves and the thickness of the distance between the microphone diaphragm 10 and a fixed counter element 11 Are defined. This counter element 11 serves as a carrier for at least one fixed counter electrode 12 of the microphone capacitor. The counter electrode 12 is here in the form of a patterned polysilicon electrode in the surface of the sacrificial layer 4 realized. It is in the area above the microphone diaphragm 3 educated. In a next process step, a further polysilicon layer 5 on the layer structure 100 applied and opened in the membrane area.

1a zeigt diesen Schichtaufbau 100, nachdem im Öffnungsbereich der Polysiliziumschicht 5 ein Template 20 erzeugt worden ist. Dieses Template 20 ist über der strukturierten Polysilizium-Elektrode 12 auf der Opferschicht 4 angeordnet und erstreckt sich hier über den gesamten Membranbereich. Es besteht aus einer rasterartigen Anordnung von Kolloidteilchen 21 aus Siliziumoxid. Zur Erzeugung dieses Templates 20 wurde eine kolloidale Suspension von mikro- bzw. nanoskaligen SiO2-Kügelchen 21 in einem Spincoating-Verfahren unter Verwendung einer Schattenmaske auf die Oberfläche des Schichtaufbaus 100 aufgebracht. Während des anschließenden Trocknungsprozesses, bei dem sich das flüssige Dispersionsmedium verflüchtigte, führten die zwischen den SiO2-Kügelchen 21 wirkenden attraktiven Kräfte zu einer regelmäßigen rasterartigen Anordnung der SiO2-Kügelchen 21. 1a shows this layer structure 100 after in the opening region of the polysilicon layer 5 a template 20 has been generated. This template 20 is above the patterned polysilicon electrode 12 on the sacrificial layer 4 arranged and extends here over the entire membrane area. It consists of a grid-like arrangement of colloidal particles 21 made of silicon oxide. To create this template 20 was a colloidal suspension of micro- or nanoscale SiO2 beads 21 in a spin-coating process using a shadow mask on the surface of the layer structure 100 applied. During the subsequent drying process, during which the liquid dispersion medium volatilized, those between the SiO2 beads resulted 21 acting attractive forces to a regular grid-like arrangement of SiO2 beads 21 ,

Da das so erzeugte Template 20 das feststehende akustisch durchlässige Gegenelement 11 in seiner Dicke und flächigen Ausdehnung definieren soll, wurde es im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel in einem nachfolgenden Strukturierungsschritt noch mit Durchgangsöffnungen 22 versehen. 1b veranschaulicht, dass diese Durchgangsöffnungen 22 mit der Struktur der Gegenelektrode 12 korrespondieren. Because the template created in this way 20 the fixed acoustically permeable counter element 11 in its thickness and areal extent, it became in the embodiment described here in a subsequent structuring step still with through holes 22 Mistake. 1b illustrates that these through holes 22 with the structure of the counter electrode 12 correspond.

Erst im folgenden Prozessschritt wird das Material 23, aus dem das Gegenelement 11 gebildet werden soll, auf den Schichtaufbau aufgebracht. Dabei dient das Template 20 als Innenform für die Poren des Gegenelements 11. Als Material 23 für das Gegenelement 11 wird hier Al2O3 verwendet. Es wird in einem ALD-Verfahren im Bereich des Templates 20 abgeschieden. Dabei werden nicht nur die SiO2-Kügelchen 21 der obersten Lage des Templates 20 mit einem dünnen Al2O3-Film 23 beschichtet, sondern auch die SiO2-Kügelchen 21 in den unteren Lagen, was in 1c dargestellt ist.Only in the following process step is the material 23 from which the counter element 11 is to be formed, applied to the layer structure. The template is used for this 20 as an inner mold for the pores of the counter element 11 , As a material 23 for the counter element 11 here Al2O3 is used. It is in an ALD procedure in the scope of the template 20 deposited. Not only the SiO2 beads become 21 the top layer of the template 20 with a thin Al2O3 film 23 coated, but also the SiO2 beads 21 in the lower layers, what in 1c is shown.

Das so erzeugte zusammenhängende Al2O3-Gebilde 23 wird dann freigestellt, indem zunächst das SiO2-Kolloidmaterial 21 aus den Poren herausgelöst wird und dann auch die SiO2-Opferschicht 4 im Membranbereich entfernt wird. Vorteilhafterweise erfolgt das Herauslösen und Entfernen des SiO2-Materials in einem HF-Gasphasenätzprozess. Dabei wird weder das Al2O3 23 des Gegenelements 11 noch das Silizium der Gegenelektrode 12 und der Mikrofonmembran 10 angegriffen. Außerdem ist das auf dem Template 20 abgeschiedene Al2O3-Gebilde 23 für gasförmiges HF durchlässig, so dass nach dem Entfernen des Kolloidmaterials 21 auch das Opferschichtmaterial 4 ganzflächig, nämlich über die Poren in dem Al2O3-Gebilde 23, angegriffen wird. 1d veranschaulicht, dass der HF-Ätzangriff solange fortgesetzt wird, bis auch die Membran 10 in der Polysiliziumschicht 3 freigestellt ist. The coherent Al2O3 structure thus created 23 is then released by first the SiO2 colloid material 21 is removed from the pores and then the SiO2 sacrificial layer 4 is removed in the membrane area. Advantageously, the dissolution and removal of the SiO 2 material takes place in an HF gas phase etching process. In this case, neither the Al2O3 23 of the counter element 11 still the silicon of the counter electrode 12 and the microphone membrane 10 attacked. Besides, that's on the template 20 deposited Al2O3 entities 23 permeable to gaseous HF, so that after removal of the colloidal material 21 also the sacrificial layer material 4 over the entire surface, namely over the pores in the Al2O3 structure 23 , is attacked. 1d illustrates that the HF etching attack is continued until the membrane 10 in the polysilicon layer 3 is released.

Demnach umfasst die Mikrofonstruktur des hier dargestellten Mikrofonbauelements 100 eine Mikrofonmembran 10 aus Polysilizium, die eine Öffnung 13 in der Bauelementrückseite überspannt, und ein feststehendes akustisch durchlässiges Gegenelement 11 mit Durchgangsöffnungen 22, das als Träger für eine Gegenelektrode 12 dient. Das Gegenelement 11 ist im Schichtaufbau über und mit Abstand zur Mikrofonmembran 11 ausgebildet. Die Gegenelektrode 12 ist auf der der Mikrofonmembran 10 zugewandten Unterseite des Gegenelements 11 angeordnet. Das Gegenelement 11 ist erfindungsgemäß in Form eines hochporösen aber mechanisch steifen und für Schallwellen undurchlässigen Gebildes aus Al2O3 realisiert. Die Porosität des Gegenelements 11 ermöglicht einen langsamen Druckausgleich zwischen den beiden Seiten des Gegenelements 11. Auf diese Weise kann der Einfluss des Umgebungsdrucks auf das Mikrofonsignal deutlich reduziert werden. Accordingly, the microphone structure of the microphone component shown here comprises 100 a microphone membrane 10 made of polysilicon, which has an opening 13 spanned in the component back, and a fixed acoustically permeable counter element 11 with passage openings 22 used as a support for a counter electrode 12 serves. The counter element 11 is in the layer structure above and at a distance from the microphone membrane 11 educated. The counter electrode 12 is on the microphone membrane 10 facing bottom of the counter element 11 arranged. The counter element 11 is realized according to the invention in the form of a highly porous but mechanically stiff and impermeable to sound waves structure made of Al2O3. The porosity of the counter element 11 allows slow pressure equalization between the two sides of the mating element 11 , In this way, the influence of the ambient pressure on the microphone signal can be significantly reduced.

In einer alternativen Ausgestaltung kann das zusammenhängende Al2O3-Gebilde 23 auch auf einer freitragenden Membranstruktur aufgebracht sein, die durch die Gegenelektrode 12 gebildet wird. In an alternative embodiment, the contiguous Al2O3 structure 23 also be applied to a self-supporting membrane structure passing through the counter electrode 12 is formed.

Claims (10)

Verfahren zum Herstellen einer porösen Struktur im Schichtaufbau eines Halbleiterbauelements, umfassend die Verfahrensschritte: • Erzeugen eines Templates (20) in einem Oberflächenbereich des Schichtaufbaus (100) durch Aufbringen mindestens eines Kolloids in einem Dispersionsmedium und anschließendes Entziehen des Dispersionsmediums, wobei sich die einzelnen Kolloidteilchen (21) von selbst in einem Template (20) anordnen, • Abscheiden mindestens eines Beschichtungsmaterials (23) im Bereich des Templates (20), wobei die einzelnen Kolloidteilchen (21) zumindest teilweise mit dem Beschichtungsmaterial (23) umhüllt werden, • Entfernen des Kolloidmaterials (21), so dass im Bereich des Templates (20) lediglich die zusammenhängenden Umhüllungen aus Beschichtungsmaterial (23) verbleiben.Method for producing a porous structure in the layer structure of a semiconductor component, comprising the method steps: generating a template ( 20 ) in a surface region of the layer structure ( 100 by applying at least one colloid in a dispersion medium and subsequent removal of the dispersion medium, whereby the individual colloid particles ( 21 ) by itself in a template ( 20 ), deposition of at least one coating material ( 23 ) in the area of the template ( 20 ), wherein the individual colloid particles ( 21 ) at least partially with the coating material ( 23 ), • removal of the colloidal material ( 21 ), so that in the area of the template ( 20 ) only the coherent coatings of coating material ( 23 ) remain. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem zum Erzeugen des Templates (20) ein Kolloid in einem flüssigen oder gasförmigen Dispersionsmedium verwendet wird, also eine kolloidale Emulsion oder Suspension oder Tröpfchen oder Teilchen in Gas.Method according to Claim 1, in which for generating the template ( 20 ) a colloid is used in a liquid or gaseous dispersion medium, ie a colloidal emulsion or suspension or droplets or particles in gas. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem eine kolloidale Polymersuspension zum Erzeugen des Templates verwendet wird.Method according to one of claims 1 or 2, wherein a colloidal polymer suspension is used to produce the template. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem eine kolloidale SiO2-Suspension zum Erzeugen des Templates (20) verwendet wird.Method according to one of claims 1 or 2, wherein a colloidal SiO 2 suspension for generating the template ( 20 ) is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem Al2O3 als Beschichtungsmaterial (23) verwendet wird. Process according to one of Claims 1 to 4, in which Al 2 O 3 is used as coating material ( 23 ) is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das Kolloidmaterial (21) in einem HF-Gasphasenätzschritt oder mit Hilfe von Sauerstoffplasma entfernt wird.Method according to one of claims 1 to 5, wherein the colloid material ( 21 ) is removed in an HF gas phase etching step or with the aid of oxygen plasma. MEMS-Bauelement, dessen mikromechanische Struktur in einem Schichtaufbau realisiert ist, gekennzeichnet durch mindestens ein poröses Strukturelement (11), das in einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 hergestellt wurde, wobei das Strukturelement (11) in wenigstens einem zusammenhängenden Bereich Poren aufweist, die wenigstens teilweise von einem Beschichtungsmaterial (23) umhüllt sind.MEMS device whose micromechanical structure is realized in a layer structure, characterized by at least one porous structural element ( 11 ) produced in a process according to any one of claims 1 to 6, wherein the structural element ( 11 ) has pores in at least one contiguous region which are at least partially covered by a coating material ( 23 ) are wrapped. MEMS-Bauelement nach Anspruch 7, wobei es sich bei dem porösen Strukturelement (11) um eine freitragende Membranstruktur handelt.MEMS device according to claim 7, wherein the porous structural element ( 11 ) is a self-supporting membrane structure. MEMS-Bauelement nach Anspruch 7, wobei der wenigstens eine zusammenhängende Bereich des Strukturelements auf einer freitragenden Membranstruktur aufgebracht ist.The MEMS device of claim 7, wherein the at least one contiguous region of the feature is deposited on a cantilevered membrane structure. MEMS-Mikrofonbauelement nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Mikrofonstruktur eine akustisch empfindliche Mikrofonmembran (10) und ein von dieser beabstandetes, akustisch durchlässiges Gegenelement (11) umfasst und die Mikrofonmembran (10) und das Gegenelement (11) als Träger für die Elektroden einer Mikrofonkondensatoranordnung fungieren, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenelement (11) als poröses Strukturelement realisiert ist, dessen Porosität einen langsamen Druckausgleich zwischen den beiden Seiten des Gegenelements (11) ermöglicht.MEMS microphone component according to one of claims 7 to 9, wherein the microphone structure comprises an acoustically sensitive microphone membrane ( 10 ) and a spaced apart from this, acoustically permeable counter element ( 11 ) and the microphone membrane ( 10 ) and the counter element ( 11 ) act as a support for the electrodes of a microphone capacitor arrangement, characterized in that the counter element ( 11 ) is realized as a porous structural element whose porosity is a slow pressure equalization between the two sides of the counter element ( 11 ).
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