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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einem mikromechanischen Bauelement bzw. Bauteil gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist der Begriff „mikromechanisches Bauelement“ so zu verstehen, dass der Begriff sowohl mikromechanische Bauelemente als auch mikroelektromechanische Bauelemente umfasst.
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Ein derartiges mikromechanisches Bauelement ist allgemein bekannt. Beispielsweise offenbart die Druckschrift
DE 10 2007 060 878 A1 ein mikromechanisches Bauelement mit einem Substrat mit einer Haupterstreckungsebene und mit einer sich parallel zu der Haupterstreckungsebene erstreckenden ersten funktionalen Schicht und mit einer auf der dem Substrat abgewandten Seite der ersten funktionalen Schicht angeordneten Opferschicht und mit einer auf der dem Substrat abgewandten Seite der Opferschicht angeordneten zweiten funktionalen Schicht.
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Offenbarung der Erfindung
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein mikromechanisches Bauelement mit einer gegenüber dem Stand der Technik geringen Substratfläche auf einfache und kostengünstige Weise bereitzustellen. Des Weiteren ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines solchen mikromechanischen Bauelements bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Opferschicht derart strukturiert ist, dass ein linienförmiger im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene zwischen einem ersten Bereich der Opferschicht und einem zweiten Bereich der Opferschicht verlaufender Kontakt senkrecht zu der Haupterstreckungsebene zwischen der ersten funktionalen Schicht und der zweiten funktionalen Schicht hergestellt ist, wobei die zweite funktionale Schicht derart strukturiert ist, dass mithilfe eines Ätzfluids der erste Bereich der Opferschicht zumindest teilweise entfernbar ist.
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Hierdurch wird auf vorteilhafte Weise ein Ätzstopp zwischen dem ersten Bereich der Opferschicht und dem zweiten Bereich der Opferschicht bereitgestellt. Mithilfe dieses Ätzstopps kann die Fläche der zweiten funktionalen Schicht im Vergleich zum Stand der Technik reduziert werden, da ein Unterätzen der zweiten Funktionalen Schicht zumindest teilweise vermieden wird. Insbesondere wird ein Unterätzen der zweiten funktionalen Schicht derart vermieden, dass die Opferschicht während des Ätzschritts lediglich im ersten Bereich der Opferschicht zumindest teilweise entfernt wird und die Opferschicht im zweiten Bereich der Opferschicht, welcher sich auch über mehrere Ebenen als die Ebene der Opferschicht erstrecken kann, im Wesentlichen von dem Ätzfluid unberührt bleibt. Somit wird auf vorteilhafte Weise auch eine Reduzierung der Fläche der ersten funktionalen Schicht bzw. der Flächen weiterer funktionaler Schichten und/oder Opferschichten ermöglicht. Insbesondere können somit Strukturen einer oder mehrerer funktionaler Schichten an den Kernbereich des Bauelements im Vergleich zum Stand der Technik herangerückt werden, da die Strukturen nicht unterätzt werden. Mit der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise der Mindestabstand von Brücken, wie beispielsweise Verdrahtungsbrücken in beispielsweise der ersten funktionalen Schicht, in der Chipperipherie zum Chipkern im Vergleich zum Stand der Technik wesentlich reduziert werden ohne dass die Brücken während eines Gasphasenätzvorgangs unterätzt werden. Somit kann die Substratfläche reduziert und somit die Kosten eines mikromechanischen Bauelements reduziert werden. Außerdem können mit der vorliegenden Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik deutlich schmalere Trennstege zwischen zwei Sensorkernen ermöglicht werden, da die Unterätzung des Trennsteges verhindert wird und somit bereits für schmale Stege eine solide Anbindung nach unten sichergestellt werden kann.
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Eine Opferschicht im Sinne der vorliegenden Erfindung ist eine Schicht, welche während des Verfahrens zur Herstellung des mikromechanischen Bauteils abgeschieden bzw. aufgewachsen wird und anschließend wieder zumindest teilweise entfernt bzw. geopfert wird. Bevorzugt umfasst die Opferschicht ein Oxid, insbesondere ein Silizium-Oxid. Im Sinne der Erfindung sind der erste Bereich der Opferschicht und der zweite Bereich der Opferschicht zumindest teilweise durch den Kontakt voneinander getrennt. In anderen Worten bedeutet dies, dass beispielsweise der erste Bereich der Opferschicht und der zweite Bereich der Opferschicht derart ausgebildet sind, dass es einen dritten Bereich in dem mikromechanischen Bauteil gibt in dem sich der erste Bereich der Opferschicht und der zweite Bereich der Opferschicht berührt. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Opferschicht in einer Ebene parallel zu der Haupterstreckungsebene angeordnet ist. Jedoch ist erfindungsgemäß auch vorgesehen, dass die Opferschicht auch in weitere Schichten hineinragend vorgesehen ist. In anderen Worten bedeutet dies, dass die Opferschicht über mehr als eine Ebene vorgesehen ist. Bei der Opferschicht handelt es sich bevorzugt um eine Schicht in einer Ebene, welche bevorzugt die erste funktionale Schicht und die zweite funktionale Schicht zumindest teilweise miteinander verbindet bzw. voneinander isoliert. Des Weiteren umfasst die Opferschicht beispielsweise einen „Dichtungsring“, welcher beispielsweise eine Unterätzung von Brücken verhindert, sodass die Brücken deutlich näher an den Kernbereich platziert werden können, was eine Reduzierung der Chipgröße ermöglicht. In einem Beispiel konnte mit der vorliegenden Erfindung die Chiphöhe und die Chipbreite wesentlich verringert werden, was eine signifikante Flächenersparnis bedeutet ohne Merkosten bei der Herstellung zu verursachen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung stellt eine funktionale Schicht beispielsweise eine mechanische und/oder eine elektrische Funktion zur Verfügung. Insbesondere umfasst eine funktionale Schicht Silizium, insbesondere dotiertes, monokristallines und/oder polykristallines Silizium. Auch weitere Materialien außer Silizium sind denkbar. Insbesondere umfasst die erste funktionale Schicht beispielsweise eine Verdrahtung bzw. eine mechanisch funktionale Ebene. Ferner umfasst die erste funktionale Schicht bevorzugt Isolationsgräben bzw. Brücken. Des Weiteren umfasst die zweite funktionale Schicht bevorzugt Epitaktisches Polysilizium.
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Die Verwendung von einem Ätzfluid im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet, dass beispielsweise die Verwendung von sowohl Ätzgasen als auch Ätzflüssigkeiten oder auch Ätzplasmen vorgesehen ist. Denkbar sind auch andere Ätz- bzw. Strukturierverfahren unter Zuhilfenahme von beispielsweise optischen Methoden.
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Gemäß der Erfindung handelt es sich bei dem mikromechanischen Bauelement beispielsweise um einen modernen Sensor zur Messung von Beschleunigungen oder Drehraten, welcher bevorzugt eine mikromechanische Struktur, bevorzugt aus Silizium, und eine Auswerteelektronik umfasst. Hierbei umfasst der Sensorkern beispielsweise eine zentral an einer Feder aufgehängte seismische Masse mit Elektrodenfingern und Festelektroden, die unbeweglich an dem Substrat verankert sind. Die seismische Masse befindet sich beispielsweise auf einem elektrischen Potential CM während die Festelektroden beispielsweise auf einem Potential C1 bzw. C2 liegen. Zwischen CM und C1 sowie zwischen CM und C2 bildet sich jeweils eine Kapazität, die sich beim Anlegen einer äußeren Beschleunigung ändert, da die seismische Masse ausgelenkt wird und der Abstand der beweglichen Finger zu den Festelektroden größer bzw. kleiner wird. Diese Kapazitätsänderungen können beispielsweise in einer Auswerteschaltung gemessen werden und es kann auf die an dem Sensor angelegte Beschleunigung rückgeschlossen werden. Das Sensorprinzip eines solchen Sensors wird beispielsweise in der Dissertation „Oberflächenmikromechanik-Sensoren als elektrische Teststrukturen zur Charakterisierung ihrer Herstellungsprozesse“; Maute, Matthias; Universität Tübingen; 2003 sowie in den Druckschriften
EP 0 244 581 A1 und
EP 0 773 443 B1 beschrieben.
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Ein wie oben beschriebener Sensor wird beispielsweise mittels Techniken der Silizium-Oberflächen-Mikromechanik hergestellt. Hierbei ist beispielsweise eine wesentliche Komponente die Opferschichttechnik. Beispielsweise wird hierbei zur Herstellung eines zweischichtigen Sensors während des Schichtaufbaus zwischen dem Festland und dem Sensorkern eine Opferschicht aus Silizium-Oxid aufgebaut. Diese Oxidschicht wird üblicherweise lokal an den Stellen geöffnet, an denen der Sensorkern auf dem Festland angebunden werden soll. Nachdem das Poly-Silizium aufgebracht und mittels der „Sensorkern-Maske“ strukturiert wurde, wird die Opferoxidschicht wieder entfernt, sodass der Sensorkern beweglich ist. Dies geschieht beispielsweise mittels eines Gasphasenätzprozesses, der durch die Sensorkern-Löcher eingeleitet wird. Da der Gasphasenätzprozess nur eine begrenzte Reichweite hat, muss die Sensorkern-Schicht in regelmäßigem Abstand perforiert werden, um dem Ätzgas genügend Zugänge zu gewähren und eine komplette Ausräumung des Opferoxides sicher zu stellen. Beispielsweise befindet sich bei einem neu entwickelten dreischichtigen Prozess (siehe z.B.
DE 10 2007 060 878 A1 und
DE 10 2009 000 167 A1 ) zwischen der Festland-Ebene und der Sensorkern-Ebene noch eine funktionale Schicht, insbesondere die erste funktionale Schicht, die sowohl für die Verdrahtung, als auch als mechanisch funktionale Ebene eingesetzt werden kann.
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Die Unterätzweite beim Gasphasenätzen ist ein Kompromiss zwischen einer möglichst geringen Unterätzung des Festlandes und möglichst großen Unterätzungen der beweglichen funktionalen Schicht bzw. Schichten um den Perforationsgrad so gering wie möglich zu halten.
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Die erste funktionale Schicht wird in der Sensorperipherie häufig zur Realisierung von Brücken verwendet, wenn etwa zwei Festland-Bahnen über eine weitere Bahn hinweg verdrahtet werden sollen. Hierbei muss jedoch sichergestellt werden, dass beim Gasphasenätzprozess kein Ätzgas in strukturierte Bereiche einer funktionalen Schicht, beispielsweise der ersten funktionalen Schicht, gelangt, da sonst sowohl die Brücken, beispielsweise der ersten funktionalen Schicht, als auch die darunter liegenden Festland-Bahnen unterätzt und in ihrer Stabilität gefährdet würden. Dementsprechend müssen diese Verdrahtungen einen Abstand größer als die maximale Unterätzweite zu einer Sensorkern-Öffnung aufweisen. Da die Brücken beispielsweise nicht mit dem Bondrahmen überlappen dürfen und einen Abstand zu Brücken benachbarter Kerne aufweisen müssen, kann der Mindestabstand zum Kern ein limitierendes Kriterium für die Chipgröße darstellen.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Kontakt derart ausgebildet ist, dass der Kontakt den ersten Bereich und/oder den zweiten Bereich in der Ebene der Opferschicht zumindest teilweise umschließt. Hierdurch wird auf vorteilhafte Weise erreicht, dass der erste Bereich und/oder der zweite Bereich in der Ebene der Opferschicht zumindest teilweise von dem Ätzfluid verschont und somit nicht angegriffen bzw. entfernt wird. Hierdurch wird auf vorteilhafte Weise ein selektives Ätzen des ersten Bereichs und/oder des zweiten Bereich möglich. Insbesondere ist es somit möglich durch Einbringen des Ätzfluids in den ersten bzw. zweiten Bereich den ersten bzw. zweiten Bereich zu ätzen und den jeweils anderen Bereich zu verschonen.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Kontakt eine geschlossene, insbesondere im Wesentlichen rechteckige, bahn- oder linienförmige Erstreckung aufweist. Hierdurch wird vorteilhaft ermöglicht, dass das erfindungsgemäße mikromechanische Bauelement mit überwiegend Standard-Herstellungsmethoden bzw. Reaktoren bzw. Zubehör hergestellt werden kann. Ferner wird hierdurch vorteilhaft erreicht, dass der Kontakt großflächige Bereiche von dem Ätzfluid abschirmen kann. Außerdem kann somit auf einfache Weise erreicht werden, dass der Kontakt den ersten Bereich und/oder den zweiten Bereich in der Ebene der Opferschicht zumindest teilweise umschließt.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass zwischen dem Substrat und der ersten funktionalen Schicht eine dritte funktionale Schicht angeordnet ist. Hierdurch lässt sich auf vorteilhafte Weise ein Festland, beispielsweise aus Polysilizium bereitstellen.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass oberhalb der zweiten funktionalen Schicht eine vierte funktionale Schicht oder eine vierte funktionale Schicht und eine fünfte funktionale Schicht angeordnet sind.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass zwischen der ersten funktionalen Schicht und der dritten funktionalen Schicht eine weitere Opferschicht angeordnet ist. Bevorzugt umfasst die weitere Opferschicht ein Oxid, insbesondere ein Silizium-Oxid. Hierdurch lässt sich auf vorteilhafte Weise eine weitere Opferschicht realisieren, welche beispielsweise als Schicht zum Abscheiden einer funktionalen Schicht Verwendung findet.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass zwischen der zweiten funktionalen Schicht und der vierten funktionalen Schicht eine vierte Opferschicht angeordnet ist oder sowohl zwischen der zweiten funktionalen Schicht und der vierten funktionalen Schicht eine vierte Opferschicht als auch zwischen der vierten funktionalen Schicht und der fünften funktionalen Schicht eine fünfte Opferschicht angeordnet sind.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das mikromechanische Bauelement weitere funktionale Schichten und/oder weitere Opferschichten umfasst. Bevorzugt ist vorgesehen, dass jeweils zwischen zwei funktionalen Schichten mindestens eine Opferschicht bzw. jeweils zwischen zwei Opferschichten mindestens eine funktionale Schicht angeordnet ist. Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass die weiteren funktionalen Schichten und weiteren Opferschichten optional strukturiert sind.
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Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen eines mikromechanischen Bauelements, wobei
- – in einem ersten Verfahrensschritt die erste funktionale Schicht auf einer Schicht im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene abgeschieden und/oder in die Schicht dotiert wird, wobei
- – in einem zweiten Verfahrensschritt die Opferschicht auf der ersten funktionalen Schicht abgeschieden bzw. aufgewachsen wird, wobei
- – in einem dritten Verfahrensschritt die Opferschicht derart strukturiert wird, dass die erste funktionale Schicht zumindest teilweise freigelegt wird, wobei
- – in einem vierten Verfahrensschritt die zweite funktionale Schicht zumindest teilweise auf der ersten funktionalen Schicht und zumindest teilweise auf der Opferschicht abgeschieden bzw. aufgewachsen wird, wobei ein linienförmiger im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene zwischen dem ersten Bereich der Opferschicht und dem zweiten Bereich der Opferschicht verlaufender Kontakt senkrecht zu der Haupterstreckungsebene zwischen der ersten funktionalen Schicht und der zweiten funktionalen Schicht hergestellt wird, wobei
- – in einem fünften Verfahrensschritt die zweite funktionale Schicht derart strukturiert wird, dass der erste Bereich der Opferschicht zumindest teilweise freigelegt wird, wobei
- – in einem sechsten Verfahrensschritt mithilfe eines Ätzfluids der erste Bereich der Opferschicht zumindest teilweise entfernt wird. Hierdurch wird vorteilhaft ermöglicht, dass ein erfindungsgemäßes mikromechanisches Bauelement mit den oben beschriebenen Vorteilen bereitgestellt wird. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass
- – in einem siebten Verfahrensschritt eine dritte Opferschicht auf dem Substrat abgeschieden wird. Hierdurch wird auf vorteilhafte Weise eine Isolation zwischen dem Substrat und auf der dritten Opferschicht abgeschiedenen weiteren Schichten bereitgestellt. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass
- – in einem achten Verfahrensschritt eine dritte funktionale Schicht auf der dritten Opferschicht abgeschieden wird. Hierdurch wird vorteilhaft eine dritte funktionale Schicht zum Abscheiden weiterer Schichten und zur Erfüllung von mechanischen und/oder elektrischen Funktionen im fertiggestellten mikromechanischen Bauelement bereitgestellt.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass
- – in einem neunten Verfahrensschritt die Schicht bzw. eine weitere Opferschicht auf der dritten funktionalen Schicht abgeschieden bzw. aufgewachsen wird.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass
- – in einem zehnten Verfahrensschritt die erste funktionale Schicht derart strukturiert wird, dass die Schicht bzw. die weitere Opferschicht zumindest teilweise freigelegt wird. Auf vorteilhafte Weise wird somit eine strukturierte Oberfläche zum Abscheiden der Opferschicht bereitgestellt.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass – in einem elften Verfahrensschritt eine vierte Opferschicht auf der zweiten funktionalen Schicht abgeschieden wird, wobei
- – in einem zwölften Verfahrensschritt eine vierte funktionale Schicht auf der vierten Opferschicht abgeschieden wird, wobei
- – in einem dreizehnten Verfahrensschritt eine fünfte Opferschicht auf der vierten funktionalen Schicht abgeschieden wird, wobei
- – in einem vierzehnten Verfahrensschritt eine fünfte funktionale Schicht auf der fünften Opferschicht abgeschieden wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein mikromechanisches Bauelement gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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2 zeigt in einer schematischen Darstellung ein mikromechanisches Bauelement gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß 1.
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3 zeigt in einer schematischen Darstellung ein mikromechanisches Bauelement gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß 1 und 2.
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4 zeigt in einer schematischen Darstellung ein mikromechanisches Bauelement gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.
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In 1 ist eine schematische Darstellung eines mikromechanischen Bauelements 1 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei das mikromechanische Bauelement 1 ein Substrat 3 mit einer Haupterstreckungsebene 100 umfasst. Ferner umfasst das mikromechanische Bauelement 1 eine sich im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene 100 erstreckende erste funktionale Schicht 5, eine auf der dem Substrat 3 abgewandten Seite der ersten funktionalen Schicht 5 angeordnete Opferschicht 7 sowie eine auf der dem Substrat 3 abgewandten Seite der Opferschicht 7 angeordnete zweite funktionale Schicht 9. Die Opferschicht 7 umfasst bevorzugt eine Oxidschicht, welche bevorzugt zwischen der ersten funktionalen Schicht 5 und der zweiten funktionalen Schicht 9 angeordnet ist und mithilfe einer zugehörigen Maske lokal geöffnet werden kann und dort eine Verbindung der beiden funktionalen Schichten erzeugt werden kann. Außerdem ist die in 1 dargestellte Opferschicht 7 derart strukturiert, dass ein linienförmiger im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene 100 zwischen einem ersten Bereich 11 der Opferschicht 7 und einem zweiten Bereich 13 der Opferschicht 7 verlaufender Kontakt 15 senkrecht zu der Haupterstreckungsebene 100 zwischen der ersten funktionalen Schicht 5 und der zweiten funktionalen Schicht 9 hergestellt ist. Ferner ist die zweite funktionale Schicht 9 derart strukturiert, dass mithilfe eines Ätzfluids der erste Bereich 11 der Opferschicht 7 zumindest teilweise entfernbar ist.
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Des Weiteren ist in 1 dargestellt, dass zwischen dem Substrat 3 und der ersten funktionalen Schicht 5 eine dritte funktionale Schicht 19 angeordnet ist. Außerdem ist zwischen der ersten funktionalen Schicht 5 und der dritten funktionalen Schicht 19 eine weitere Opferschicht 21 angeordnet. Ferner ist in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel zwischen dem Substrat 3 und der dritten funktionalen Schicht 19 eine dritte Opferschicht 4 angeordnet.
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In 2 und 3 ist in schematischen Darstellungen ein mikromechanisches Bauelement 1 gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß 1 dargestellt. 2 zeigt die in 1 dargestellte Ausführungsform, wobei der erste Bereich 11 der Opferschicht 7 bereits mithilfe des Ätzfluids beseitigt wurde. Somit zeigt 2 das mikromechanische Bauelement 1 in einem Zustand, welcher sich im Herstellungsverfahren zeitlich nach dem Zustand des mikromechanischen Bauelements 1 in 1 befindet. 3 zeigt die in 1 dargestellte Ausführungsform, wobei die zweite funktionale Schicht 9 noch nicht auf der Opferschicht 7 bzw. auf der ersten funktionalen Schicht 5 abgeschieden wurde. Somit zeigt 3 das mikromechanische Bauelement 1 in einem Zustand, welcher sich im Herstellungsverfahren zeitlich vor dem Zustand des mikromechanischen Bauelements 1 in 1 befindet.
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In 4 ist in einer schematischen Darstellung ein mikromechanisches Bauelement 1 gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. 4 zeigt, dass der Kontakt 15 derart ausgebildet ist, dass der Kontakt 15 den ersten Bereich 11 in der Ebene der Opferschicht 7 zumindest teilweise umschließt. Außerdem weist der Kontakt 15 eine geschlossene, insbesondere im Wesentlichen rechteckige, bahn- oder linienförmige Erstreckung auf. Der Kontakt 15 in 4 umfasst im Wesentlichen einen Ring mit einer bevorzugten Breite von wenigen µm. Der hier dargestellte Ring ist um den Sensorkern herum angeordnet und dient als Ätzstop beim Gasphasenätzen und verhindert so, dass das Ätzfluid, hier bevorzugt Ätzgas, von oben, d.h. in Blickrichtung senkrecht zu der Bildebene der 4, in die Gräben, beispielsweise der ersten funktionalen Schicht 5, im Bereich des zweiten Bereichs 13 der Opferschicht 7 gelangen kann. Mit der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise der Mindestabstand von Brücken, beispielsweise der ersten funktionalen Schicht 5, im zweiten Bereich 13 der Opferschicht 7 in der Chipperipherie zum Chipkern im Vergleich zum Stand der Technik wesentlich reduziert werden. In einem Beispiel wurde der Mindestabstand signifikant verringert, ohne, dass die Brücken der ersten funktionalen Schicht 5 während eines Gasphasenätzvorgangs unterätzt wurden.
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Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen des mikromechanischen Bauelements 1 beschrieben. Hierbei wird
- – in einem ersten Verfahrensschritt die erste funktionale Schicht 5 auf einer Schicht im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene 100 abgeschieden und/oder in die Schicht dotiert, wobei
- – in einem zweiten Verfahrensschritt die Opferschicht 7 auf der ersten funktionalen Schicht 5 abgeschieden bzw. aufgewachsen wird. Des Weiteren wird
- – in einem dritten Verfahrensschritt die Opferschicht 7 derart strukturiert, dass die erste funktionale Schicht 5 zumindest teilweise freigelegt wird. In anderen Worten wird nachdem die Opferschicht 7 auf die erste funktionale Schicht 5 aufgebracht wurde, die Opferschicht 7 dort wo ein Kontakt zwischen der ersten funktionalen Schicht 5 und der zweiten funktionalen Schicht 9 entstehen soll lokal wieder entfernt. So lassen sich mechanische und elektrische Kontakte zwischen der ersten funktionalen Schicht 5 und der zweiten funktionalen Schicht erzeugen. Für einen wie in 4 dargestellten Dichtungsring wird ein möglichst schmaler Graben in die Opferschicht 7 oberhalb der ersten funktionalen Schicht 5 um den Kernbereich gezogen. Der Zustand des mikromechanischen Bauelements 1 nach dem dritten Verfahrensschritt ist in 3 dargestellt. Anschließend wird
- – in einem vierten Verfahrensschritt die zweite funktionale Schicht 9 zumindest teilweise auf der ersten funktionalen Schicht 5 und zumindest teilweise auf der Opferschicht 7 abgeschieden bzw. aufgewachsen. Hierdurch wird ein linienförmiger im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene 100 zwischen dem ersten Bereich 11 der Opferschicht 7 und dem zweiten Bereich 13 der Opferschicht 7 verlaufender Kontakt 15 senkrecht zu der Haupterstreckungsebene 100 zwischen der ersten funktionalen Schicht 5 und der zweiten funktionalen Schicht 9 hergestellt. Ferner wird
- – in einem fünften Verfahrensschritt die zweite funktionale Schicht 9 derart strukturiert, dass der erste Bereich 11 der Opferschicht 7 zumindest teilweise freigelegt wird. Der Zustand des mikromechanischen Bauelements 1 nach dem fünften Verfahrensschritt ist in 1 dargestellt. Anschließend wird
- – in einem sechsten Verfahrensschritt mithilfe eines Ätzfluids der erste Bereich 11 der Opferschicht 7 zumindest teilweise entfernt. In anderen Worten kann sich das durch die Löcher der zweiten funktionalen Schicht 9 eingeleitete Ätzgas nun nicht mehr unmittelbar unter der zweiten funktionale Schicht 9 durch die Opferschicht 7 nach außen, d.h. von dem Zentrum der 4 in Richtung des in 4 gezeigten zweiten Bereichs 13 der Opferschicht 7, vorarbeiten, da bereits unmittelbar dahinter der umlaufende Ring als Ätzstop fungiert. Der Zustand des mikromechanischen Bauelements 1 nach dem sechsten Verfahrensschritt ist in 2 dargestellt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen des mikromechanischen Bauelements 1 gemäß der 1, 2 und 3 umfasst des Weiteren einen siebten Verfahrensschritt, wobei
- – in dem siebten Verfahrensschritt eine dritte Opferschicht 4 auf dem Substrat
- 3 abgeschieden wird.
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Außerdem umfasst das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen des mikromechanischen Bauelements 1 einen achten Verfahrensschritt, wobei
- – in dem achten Verfahrensschritt eine dritte funktionale Schicht 19 auf der dritten Opferschicht 4 abgeschieden wird. Hierbei wird der achte Verfahrensschritt bevorzugt zeitlich vor dem ersten Verfahrensschritt durchgeführt. Außerdem wird
- – in einem neunten Verfahrensschritt die Schicht bzw. eine weitere Opferschicht 21 auf der dritten funktionalen Schicht 19 abgeschieden bzw. aufgewachsen. Bevorzugt wird der neunte Verfahrensschritt zeitlich vor dem ersten und zeitlich nach dem achten Verfahrensschritt durchgeführt. Des Weiteren wird
- – in einem zehnten Verfahrensschritt die erste funktionale Schicht 5 derart strukturiert, dass die Schicht bzw. die weitere Opferschicht 21 zumindest teilweise freigelegt wird. Bevorzugt wird der zehnte Verfahrensschritt zeitlich nach dem ersten Verfahrensschritt und zeitlich vor dem zweiten Verfahrensschritt durchgeführt.
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Beispielsweise ist vorgesehen, dass zeitlich gesehen zuerst das Substrat 3 bereitgestellt wird und anschließend die dritte Opferschicht 4 zumindest teilweise auf dem Substrat 3 abgeschieden und optional strukturiert wird. Zeitlich danach wird beispielsweise die dritte funktionale Schicht 19 zumindest teilweise auf der dritten Opferschicht 4 abgeschieden und optional strukturiert. Anschließend wird beispielsweise die weitere Opferschicht 21 zumindest teilweise auf der dritten funktionalen Schicht 19 abgeschieden und optional strukturiert und danach die erste funktionale Schicht 5 zumindest teilweise auf der weiteren Opferschicht 21 abgeschieden und strukturiert. Ferner wird beispielsweise als nächstes die Opferschicht 7 zumindest teilweise auf der funktionalen Schicht 5 abgeschieden und strukturiert und anschließend die zweite funktionale Schicht 9 zumindest teilweise auf der Opferschicht 7 abgeschieden und strukturiert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007060878 A1 [0002, 0010]
- EP 0244581 A1 [0009]
- EP 0773443 B1 [0009]
- DE 102009000167 A1 [0010]
