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Die Erfindung betrifft ein mikromechanisches Bauelement und ein Verfahren zum Herstellen eines mikromechanischen Bauelements.
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Stand der Technik
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Mikromechanische Sensoren zur Messung von beispielsweise Beschleunigung, Drehrate, Magnetfeld und Druck sind bekannt und werden für verschiedene Applikationen im Automobil- und Consumer-Bereich in Massenfertigung hergestellt.
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DE 10 2009 000 167 A1 offenbart einen Inertialsensor mit zwei mikromechanischen Ebenen. Damit können Sensortopologien realisiert werden, die erhebliche Performancesteigerungen, zum Beispiel bezüglich einer Offsetstabilität von Beschleunigungssensoren ermöglichen. Dabei wird ein z-Beschleunigungssensor realisiert, bei dem die bewegliche Masse aus zwei mikromechanischen Schichten (erste und zweite MEMS-Funktionsschicht) gebildet wird und bei dem sowohl unterhalb als auch oberhalb der beweglichen Struktur kapazitive Auswerteelektroden angeordnet sind, nämlich in der Verdrahtungsschicht auf dem Substratwafer und in der zweiten MEMS-Funktionsschicht.
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Mit dieser so genannten volldifferentiellen Elektrodenanordnung kann einerseits ein Kapazitätsbelag (Kapazität/Fläche) erhöht werden und andererseits auch eine gute Robustheit bezüglich Substratverformungen (beispielsweise verursacht durch Montagestress) erzielt werden. Der erstgenannte Aspekt führt zu einem verbesserten Signal-Rausch-Verhältnis, der zweite unter anderem zu einer verbesserten Offsetstabilität des Sensors.
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Bekannt sind ferner Ansätze, bei denen ein MEMS- und ein Auswerte-ASIC-Wafer über Waferbondverfahren miteinander mechanisch und elektrisch verbunden werden, was als „vertikale Integration“ oder „hybride Integration“ oder „3D-Integration“ bezeichnet wird und beispielsweise aus
US 7 250 353 B2 ,
US 7 442 570 B2 bekannt ist. Dadurch können Sensortopologien für Inertialsensoren mit Bewegungen senkrecht zur Chipebene realisiert werden. Eine bewegliche MEMS-Struktur ist auf einem Auswerte-ASIC angeordnet, bevorzugt einem CMOS-Wafer, wobei die oberste Metalllage des ASICs als eine feste Gegenelektrode fungiert.
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Eine Erweiterung der vorgenannten Technologie sieht vor, dass zusätzlich zu Auswerteelektroden im CMOS-Wafer Auswerteelektroden im MEMS-Wafer bereitgestellt werden, wie beispielsweise aus
DE 10 2012 208 032 A1 bekannt ist. Dadurch kann eine Integrationsdichte, in diesem Fall eine Kapazität pro Fläche der Bauelemente erhöht werden, was zu reduziertem Rauschen und/oder kleinerem Flächenbedarf für die Bauelemente führen kann.
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Aus
DE 10 2012 208 032 A1 ist auch eine Anordnung mit zwei mikromechanischen Schichten bekannt, die mit einem vertikalen Integrationsprozess verknüpft werden. Der MEMS-Wafer wird dabei oberflächenmikromechanisch hergestellt und wird mittels eines Waferbondverfahrens mit einem ASIC mechanisch und elektrisch verbunden. Der MEMS-Wafer hat dabei außer dem Substrat drei polykristalline Silizium-Schichten (eine Verdrahtungsebene und zwei mikromechanische Schichten), die weitgehend unabhängig voneinander strukturiert werden können. Im Ergebnis umfasst der MEMS-Wafer dadurch zwei mikromechanische Funktionsschichten und eine Leiterbahnebene. Die beiden mikromechanischen Funktionsschichten sind miteinander verbunden und bilden ein einstückiges bzw. integrales Massenelement. Mittels Durchkontaktierungen (engl. through silicon via, TSV), die im ASIC-Wafer ausgebildet sind, kann von extern eine elektrische Verbindung mit Verdrahtungsebenen des ASIC-Wafers realisiert werden.
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DE 10 2009 029 202 A1 offenbart eine gestapelte Anordnung von mikromechanischen Bauelementen aus mehreren MEMS-Schichten, bei denen eine erste MEMS-Struktur in einer Funktionsschicht und wenigstens eine weitere MEMS-Struktur zumindest teilweise in wenigstens einer weiteren Funktionsschicht angeordnet sind. Derartige Strukturen, bei denen ebenfalls die Integrationssicht erhöht ist, lassen sich mittels eines Prozesses, der aus
DE 10 2009 000 167 A1 bekannt ist, realisieren.
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Weiterhin bekannt sind vertikal integrierte Bauelemente, bei denen zwei Waferstapel aufeinander gebondet werden, wobei beide Waferverbünde von einem MEMS-Wafer und einem CMOS-Wafer gebildet werden, wie beispielsweise aus
DE 10 2012 206 875 A1 bekannt ist, wobei der MEMS-Wafer zunächst über ein Waferbondverfahren auf den CMOS-Wafer aufgebracht wird und somit insgesamt ein Vierfach-Waferstapel gebildet wird. Auch mit dieser Anordnung kann eine Integrationsdichte der Bauelemente erhöht werden. Die Anordnung kann vorteilhaft sein, wenn der Flächenbedarf für MEMS-Funktionsstrukturen und die elektronische Auswerteschaltung ungefähr gleich groß sind.
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DE 10 2012 208 053 A1 offenbart ein hybrid integriertes Bauteil und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Dabei ist ein Träger vorgesehen, insbesondere in Form eines ASIC, ein MEMS und eine Kappe. Das MEMS-Bauelement ist über eine Standoff-Struktur auf dem Träger montiert, wobei die Kappe über der mikromechanischen Struktur des MEMS-Bauelements angeordnet ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes mikromechanisches Bauelement und ein Verfahren zu dessen Herstellung bereitzustellen.
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Gemäß einem ersten Aspekt wird die Aufgabe gelöst mit einem Verfahren zum Herstellen eines mikromechanischen Bauelements, aufweisend die Schritte:
- – Bereitstellen eines MEMS-Wafers;
- – Bereitstellen eines ASIC-Wafers;
- – Ausbilden von wenigstens zwei zumindest abschnittsweise übereinander angeordneten festen oder beweglichen Strukturen im MEMS-Wafer;
- – Verbinden des MEMS-Wafers mit dem ASIC-Wafer;
- – Ausbilden von elektrisch leitenden Verbindungselementen im MEMS-Wafer, wobei die Verbindungselemente die wenigstens zwei festen oder beweglichen Strukturen im MEMS-Wafer durchdringen und bis zum ASIC-Wafer ausgebildet werden; und
- – Aufbringen eines Kappenwafers auf die miteinander verbundenen Wafer.
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Auf diese Weise können zwei MEMS-Strukturen in übereinander angeordneten MEMS-Funktionsschichten bereitgestellt werden, die entweder elektrisch und mechanisch miteinander verbunden oder lediglich mechanisch miteinander verbunden sind. Dadurch wird die vorteilhafte Wahlmöglichkeit bereitgestellt, die beweglichen Strukturen der MEMS-Schichten als Elektroden selektiv elektrisch anzusteuern.
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Gemäß einem zweiten Aspekt wird die Aufgabe gelöst mit einem mikromechanischen Bauelement, aufweisend:
- – einen MEMS-Wafer mit wenigstens zwei zumindest abschnittsweise übereinander angeordneten festen oder beweglichen MEMS-Strukturen,
- – einen ASIC-Wafer, wobei
- – der MEMS-Wafer mit dem ASIC-Wafer funktional verbunden ist, wobei wenigstens ein die beiden MEMS-Strukturen durchdringendes elektrisch leitendes Verbindungselement bis zum ASIC-Wafer ausgebildet ist, wobei die Wafer mittels eines Kappenwafers verkappt sind.
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Bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens und des mikromechanischen Bauelements sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen.
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Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass das Ausbilden der elektrischen Verbindungselemente mittels eines Einbringens von wenigstens einer Schicht leitfähigen Materials in Kontaktlöcher durchgeführt wird. Auf diese Weise kann eine elektrische Kontaktierung innerhalb der MEMS-Schichten sehr variabel ausgestaltet werden.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass als leitfähiges Material Wolfram verwendet wird. Daraus resultieren günstige Material- und Verarbeitungseigenschaften.
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Weitere bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens sehen vor, dass als ein Kontaktierungselement zum elektrischen Kontaktieren des mikromechanischen Bauelements ein Drahtbondelement ausgebildet wird, oder dass eine Durchkontaktierung im ASIC-Wafer ausgebildet wird. Dadurch werden vorteilhaft unterschiedliche Möglichkeiten zum elektrischen Kontaktieren des Bauelements bereitgestellt.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass ein Bonden des ASIC-Wafers mit dem MEMS-Wafer nach dem zumindest teilweisen Strukturieren des MEMS-Wafers durchgeführt wird. Dadurch kann vorteilhaft der MEMS-Wafer zunächst vollständig oberflächenmikromechanisch strukturiert werden. Dadurch können Strukturierungs- von Verbondungsschritten voneinander getrennt durchgeführt werden, wodurch ein Herstellungsprozess optimiert sein kann.
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Die Erfindung wird im Folgenden mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand von mehreren Figuren im Detail beschrieben. Dabei bilden alle offenbarten Merkmale, unabhängig von ihrer Rückbeziehung in den Patentansprüchen sowie unabhängig von ihrer Darstellung in der Beschreibung und in den Figuren den Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Gleiche oder funktionsgleiche Bauelemente haben gleich Bezugszeichen. Die Figuren sind insbesondere dazu gedacht, die erfindungswesentlichen Prinzipien zu verdeutlichen und sind nicht unbedingt maßstabsgetreu dargestellt.
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In den Figuren zeigt:
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1 eine herkömmliche mikromechanische Sensortopologie;
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2 eine weitere herkömmliche mikromechanische Sensortopologie;
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3–24 Ergebnisse von einzelnen Prozessschritten zum Herstellen des erfindungsgemäßen mikromechanischen Bauelements;
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25–31 Ergebnisse von einzelnen Prozessschritten von weiteren Ausführungsformen des erfindungsgemäßen mikromechanischen Bauelements; und
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32 einen prinzipiellen Ablauf einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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1 zeigt ein Ergebnis eines herkömmlichen Standardprozesses zur Herstellung eines mikromechanischen Bauelements 100, z.B. in Form eines Inertialsensors (Beschleunigungs-, Winkelbeschleunigungs-, Drehratensensor). Dabei ist eine bewegliche MEMS-Struktur 14 in einer einkristallinen MEMS-Funktionsschicht eines MEMS-Wafers ausgebildet. Erkennbar ist, dass die bewegliche MEMS-Struktur 14 auf Abstandselementen (engl. stand-off-element) aus Oxidmaterial auf einem ASIC-Wafer 20 angeordnet ist. Ein Kappenwafer 30 verschließt die Anordnung der MEMS-Struktur 14 auf dem ASIC-Wafer 20.
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2 zeigt einen Querschnitt durch ein weiteres herkömmliches mikromechanisches Bauelement 100 mit einem MEMS-Wafer 10 und einem ASIC-Wafer 20. Bewegliche mikromechanische MEMS-Strukturen 14, 15 sind im MEMS-Wafer 10 ausgebildet. Mittels einer Durchkontaktierung 60 mit einer zusätzlichen Umverdrahtung in Form einer Verteilungsebene (engl. redistribution layer, RDL) kann in Kombination mit Kontaktierungselementen 50 in Form von Lötballs eine elektrische Kontaktierung von Schaltungselementen des ASIC-Wafers 20 realisiert werden.
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In den nachfolgenden 3 bis 25 sind Ergebnisse von Prozessschritten zu Herstellen von Ausführungsformen des erfindungsgemäßen mikromechanischen Bauelements 100 dargestellt.
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3 zeigt einen vereinfachten Querschnitt durch einen CMOS-Wafer, der einen Ausgangszustand für einen ASIC-Wafer 20 darstellt. Erkennbar sind eine Substratschicht 21, eine Schaltungsschicht 22 und eine Transistorschicht 23. Auf dem ASIC-Wafer 20 ist eine Passivierungsschicht 24 angeordnet, beispielsweise in Form einer Nitridpassivierung.
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4 zeigt den Querschnitt von 3, wobei die Passivierungsschicht 24 geöffnet bzw. strukturiert wurde.
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In 5 ist erkennbar, dass auf die strukturierte Passivierungsschicht 24 ein Oxidmaterial 40 für Abstandselemente abgeschieden wurde.
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6 zeigt eine Strukturierung des Oxidmaterials 40 in Form einer Ausbildung von Abstandselementen, die als Kontaktflächen zum nachfolgenden Waferdirektbonden dienen.
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7 zeigt einen Querschnitt durch einen MEMS-Wafer 10 mit einer ersten Substratschicht 11 (vorzugsweise Silizium-Substrat), einer darauf angeordneten Isolationsschicht 12 (vorzugsweise ein Oxidmaterial) und einer auf der Isolationsschicht 12 angeordneten zweiten Substratschicht 13 (vorzugsweise Silizium-Substrat). Der MEMS-Wafer 10 wird somit in seiner Grundstruktur durch einen SOI-Wafer gebildet.
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8 zeigt einen Querschnitt durch die Anordnung von 7, wobei nunmehr ein erster Trench der zweiten Substratschicht 13 durchgeführt wurde.
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Aus 9 ist erkennbar, dass mittels eines Gasphasenätzschritts Material der Isolationsschicht 12 unterhalb der Struktur der zweiten Substratschicht 13 herausgeätzt wurde.
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10 deutet an, dass ein Verfüllen der geöffneten Zugangslöcher mit einem leitenden Material 16, bevorzugt Poly-Silizium durchgeführt wurde. Alternativ denkbar ist auch eine metallische Verfüllung, beispielsweise mit Wolfram. Auf diese Weise kann die erste Substratschicht 11 örtlich begrenzt elektrisch leitend mit der zweiten Substratschicht 13 verbunden werden.
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11 deutet an, dass mittels eines CMP-Prozessschritts (engl. chemical mechanical polishing) eine glatte Oberfläche der zweiten Substratschicht 13 für ein nachfolgendes Waferbonden bereitgestellt wird.
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Aus der Querschnittansicht von 12 ist erkennbar, dass ein zweiter Trench der zweiten Substratschicht 13 durchgeführt wurde, wodurch eine Struktur in der ersten Substratschicht 13 realisiert wurde.
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13 zeigt einen Querschnitt des MEMS-Wafers 10 nach einem zweiten Gasphasenätzschritt der Isolationsschicht 12, wodurch die Isolationsschicht 12 lokal freigestellt wurde. Der zweite Gasphasenätzschritt läuft vorzugsweise zeitgesteuert ab.
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14 zeigt den MEMS-Wafer 10 von 13 um 180° verdreht vor einem Waferbonden mit dem ASIC-Wafer 20.
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15 zeigt ein Ergebnis eines Waferbondens des MEMS-Wafers 10 auf den ASIC-Wafer 20, vorzugsweise in Form eines plasma-aktivierten Direktbondverfahrens.
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16 zeigt ein Ergebnis eines Rückschleifens und gegebenenfalls eines CMP-Schrittes der ersten Substratschicht 11 auf Zieldicke, vorzugsweise auf ca. 5 µm bis ca. 100 µm.
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17 zeigt ein Ergebnis eines ersten Trenchens der ersten Substratschicht 11 zum Anlegen von Kontaktlöchern 17 in der ersten Substratschicht 11.
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Aus der Querschnittansicht von 18 ist erkennbar, dass die Kontaktlöcher 17 mit einem elektrisch leitfähigen Material 18, vorzugsweise mit Wolfram verfüllt wurden. Die Verfüllung der Kontaktlöcher 17 kann dabei, wie in 18 dargestellt, vollständig erfolgen. Alternativ können lediglich Seitenwände der Kontaktlöcher 17 mit dem leitfähigen Material 18 belegt werden (nicht dargestellt).
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19 zeigt eine Strukturierung des leitenden Materials 18, wodurch im Ergebnis elektrisch leitende Verbindungen („Leitende Pfosten“) durch die beiden Substratschichten 11, 13 und eine elektrisch leitende Anbindung an Strukturen des ASIC-Wafers 20 bereitgestellt werden.
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20 zeigt einen Querschnitt durch die Anordnung von 19 nach einem Trenchen der ersten Substratschicht 11 zu einer endgültigen Definition und Freistellung der MEMS-Strukturen 14, 15. Dabei werden auch noch zugängliche Teilbereiche der zweiten Substratschicht 13 getrencht.
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21 deutet an, dass MEMS-Bereiche beweglich ausgebildet sind. Die Figur dient insbesondere der Illustration, dass sich, ähnlich wie in 2 dargestellt, bewegliche MEMS-Strukturen 14, 15 mit volldifferentieller Elektrodenanordnung, mit einer oberen Festelektrode in der ersten Substratschicht 11 und einer unteren Festelektrode in einer obersten Metallisierungsebene des ASIC-Wafers 20 realisieren lassen.
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22 zeigt ein fertiges mikromechanisches Bauelement 100, wobei ein Bonden eines Kappenwafers 30 auf den ASIC-Wafer 20 durchgeführt wird. Anschließend wird der Kappenwafer 30 in einem Bondpadbereich geöffnet und es wird ein Drahtbonden zu einer externen Kontaktierung des mikromechanischen Bauelements 100 durchgeführt. Erkennbar ist ein externes Kontaktierungselement 50 in Form eines Bonddrahts.
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23 zeigt eine alternative Form eines mikromechanischen Bauelements 100, wobei in diesem Fall der Kappenwafer 30 auf den MEMS-Wafer 10 gebondet ist.
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24 zeigt eine weitere Ausführungsform des mikromechanischen Bauelements 100 mit einer alternativen externen elektrischen Kontaktierung mittels Durchkontaktierungen 60 im ASIC-Wafer 20. Ebenfalls denkbar (nicht dargestellt) ist eine externe elektrische Kontaktierung über Durchkontaktierungen 60 im Kappenwafer 30. Dabei kann mittels der Durchkontaktierungen 60 mit einer zusätzlichen Umverdrahtung in Form einer Verteilungsebene (engl. redistribution layer, RDL) zusammen mit Kontaktierungselementen 50 in Form von Lötballs eine elektrische Kontaktierung von Schaltungselementen des ASIC-Wafers 20 realisiert werden.
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Die 25 bis 31 zeigen eine alternative Realisierung des MEMS-Wafers 10, bei dem zu dessen Herstellung ein oberflächenmikromechanisches Verfahren durchgeführt wird. Ausgangspunkt ist dabei eine erste Substratschicht 11, auf die bevorzugt über eine thermische Oxidation eine Isolationsschicht 12, vorzugsweise eine Oxidschicht aufgebracht wird. Es werden in diesem Fall Standardverfahren der Oberflächen-Mikromechanik verwendet, wobei diese Verfahren aufgrund des niedrigeren Preises für das Rohmaterial einfacher und kostengünstiger sind. Die aufgewachsene zweite mikromechanische Schicht ist in diesem Fall überwiegend polykristallin.
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Die in den Figuren dargestellten Schichtdickenverhältnisse von erster und zweiter Substratschicht 11, 13 sind lediglich als exemplarisch zu betrachten. Mit dem vorgeschlagenen Verfahren können ohne grundlegende Änderungen im Prozessfluss auch beide Schichtdicken gleich oder die zweite Schicht dicker als die erste Schicht ausgebildet werden.
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26 zeigt eine geöffnete Isolationsschicht 12 zum Ausbilden von Kontaktlöchern.
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27 zeigt ein Abscheiden einer zweiten Substratschicht 13 auf der Isolationsschicht 12, entweder als polykristallines Silizium oder über ein epitaktisches Wachstum (mit einer polykristallinen Startschicht auf der Oxidschicht 12, nicht dargestellt). Im Bereich des Kontaktlochs entsteht eine starke Topographie der Oberfläche der zweiten Substratschicht 13. Diese kann optional über eine Vielzahl kleiner Kontaktlöcher, bei denen eine Grabenbreite kleiner ist als die Schichtdicke der zweiten Substratschicht 13, minimiert werden.
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28 zeigt ein Ergebnis eines CMP-Schritts der zweiten Substratschicht 13 zu einer Vorbereitung eines nachfolgenden Waferbondens. Der Zustand des MEMS-Wafers 10 entspricht nun im Wesentlichen demjenigen von 11, allerdings sind hier große Bereiche der zweiten Substratschicht 13 polykristallin ausgebildet. Die weitere Prozessfolge verläuft analog zu den 12 bis 22 ab.
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29 zeigt ein ähnliches Prozessstadium wie 20, also nach dem zweiten Trenchen der ersten Substratschicht 13, wobei in diesem Fall das leitende Material 18 anders als in der Anordnung von 20 strukturiert ist. In diesem Fall wird ein völlig anderes Design des mikromechanischen Bauelements 100 realisiert, nämlich ein kapazitiver Drucksensor mit volldifferentieller Elektrodenanordnung.
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30 zeigt, dass zusätzlich zu den Prozessschritten der 3 bis 20 noch ein Gasphasenätzschritt mit gasförmigem HF (Fluorwasserstoff) durchgeführt wird. Dadurch werden gleichzeitig eine in der zweiten Substratschicht 13 realisierte Drucksensormembran und eine darüber angeordnete, in der ersten Substratschicht 11 dargestellte feste Detektionselektrode realisiert. Zusätzlich kann die oberste Metalllage des ASIC-Wafers 20 als eine Gegenelektrode verwendet werden, so dass eine differentielle Auswertung der Bewegung der Drucksensormembran möglich wird. Bevorzugt sind die Abstände der Membran zur oberen und unteren Elektrode identisch (in 30 nicht entsprechend dargestellt).
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Aus 30 ist ferner erkennbar, dass ein „Stempel“ aus leitendem Material 18 elektrisch leitend mit der in der zweiten Substratschicht 13 realisierten Drucksensormembran ausgebildet ist.
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31 zeigt lediglich qualitativ einen Zustand der Drucksensormembran in ausgelenktem Zustand.
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32 zeigt einen prinzipiellen Ablauf eines Verfahrens zum Herstellen eines mikromechanischen Bauelements 100.
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In einem Schritt 200 wird ein MEMS-Wafer 10 bereitgestellt.
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In einem Schritt 210 wird ein ASIC-Wafer 20 bereitgestellt.
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In einem Schritt 220 wird ein Ausbilden von wenigstens zwei zumindest abschnittsweise übereinander angeordneten festen oder beweglichen Strukturen 14, 15 im MEMS-Wafer 10 durchgeführt.
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In einem Schritt 230 wird ein Verbinden des MEMS-Wafers 10 mit dem ASIC-Wafer 20 durchgeführt.
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In einem Schritt 240 wird ein Ausbilden von elektrisch leitenden Verbindungselementen im MEMS-Wafer 10 durchgeführt, wobei die Verbindungselemente die wenigstens zwei festen oder beweglichen Strukturen 14, 15 im MEMS-Wafer 10 durchdringen und bis zum ASIC-Wafer 20 ausgebildet werden.
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Schließlich wird in einem Schritt 250 ein Aufbringen eines Kappenwafers 30 auf die miteinander verbundenen Wafer 10, 20 durchgeführt.
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Zusammenfassend werden mit der vorliegenden Erfindung ein mikromechanisches Bauelement und ein Verfahren zu dessen Herstellung vorgeschlagen. Besonders vorteilhaft kann das mikromechanische Bauelement eingesetzt werden, um volldifferentielle kapazitive Elektrodenanordnungen für senkrecht zur Chipebene auslenkbare MEMS-Elemente zu realisieren. Dabei wird eine feste Bodenelektrode von der (bevorzugt) obersten Metallebene des ASIC-Wafers 20 gebildet, wobei eine feste Top-Elektrode in der ersten Substratschicht 11 ausgeprägt wird. Die bewegliche Elektrode liegt dann zwischen der Boden- und Topelektrode und wird aus Bereichen der zweiten Substratschicht gebildet.
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Vorteilhaft können die MEMS-Schichten bei Verwendung eines SOI-Wafers aus einkristallinem Material gebildet werden. Dadurch sind kleinere intrinsische Verspannungen möglich, wobei Inhomogenitäten in der Kristallstruktur von polykristallinem Silizium zu intrinsischen Verspannungen führen können. Dies kann sich nachteilig zum Beispiel in leichten Vorauslenkungen der Sensorstrukturen bemerkbar machen, die bei Beschleunigungssensoren zu unerwünschten Offsetsignalen führen.
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Die Schichtdicken der MEMS-Strukturen sind auf einfache Weise skalierbar, wobei die Dicken von erster und zweiter Substratschicht leichter als bei oberflächenmikromechanischen Verfahren vergrößert werden können.
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Es ist ferner einfach möglich, bewegliche MEMS-Strukturen mit mechanisch verbundenen, aber elektrisch getrennten Bereichen darzustellen, wobei dies bei einem oberflächenmikromechanischen Ansatz nur mit erhöhtem Aufwand realisierbar ist. Diese Option kann vorteilhaft sein, um das Übersprechen zwischen Funktionselementen eines Sensors zu reduzieren (z.B. Antriebs- und Detektionskreis eines Drehratensensors), oder um so genannte volldifferentielle Auswerteverfahren für Beschleunigungssensoren zu verwenden, bei denen eine gemeinsame Sensormasse in zwei elektrisch getrennte Segmente aufgeteilt wird, die von einem ASIC gegentaktig angesteuert und differentiell ausgewertet werden. Parasitäre Signale, zum Beispiel aufgrund von EMV- oder PSSR-Störungen (engl. power supply rejection ratio), die gleichtaktig wirken, können damit wirkungsvoll unterdrückt werden.
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Besonders vorteilhaft ist das mikromechanische Bauelement für einen mikromechanischen Inertialsensor, z.B. für einen Beschleunigungssensor und/oder einen Drehratensensor verwendbar.
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Obwohl die Erfindung vorgehend anhand von konkreten Anwendungsbeispielen beschrieben worden ist, kann der Fachmann vorgehend auch nicht oder nur teilweise offenbarte Ausführungsformen realisieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009000167 A1 [0003, 0008]
- US 7250353 B2 [0005]
- US 7442570 B2 [0005]
- DE 102012208032 A1 [0006, 0007]
- DE 102009029202 A1 [0008]
- DE 102012206875 A1 [0009]
- DE 102012208053 A1 [0010]
