DE102015220886A1

DE102015220886A1 - Laser-Reseal mit stressreduzierender Vorstrukturierung

Info

Publication number: DE102015220886A1
Application number: DE102015220886.9A
Authority: DE
Inventors: Frank Reichenbach; Jochen Reinmuth; Philip Kappe; Mawuli Ametowobla
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-10-26
Filing date: 2015-10-26
Publication date: 2017-04-27
Also published as: US10556789B2; US20170113923A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Herstellen eines mikromechanischen Bauelements mit einem Substrat und mit einer mit dem Substrat verbundenen und mit dem Substrat eine erste Kaverne umschließenden Kappe vorgeschlagen, wobei in der ersten Kaverne ein erster Druck herrscht und ein erstes Gasgemisch mit einer ersten chemischen Zusammensetzung eingeschlossen ist, wobei – in einem ersten Verfahrensschritt eine die erste Kaverne mit einer Umgebung des mikromechanischen Bauelements verbindende Zugangsöffnung in dem Substrat oder in der Kappe ausgebildet wird, wobei – in einem zweiten Verfahrensschritt der erste Druck und/oder die erste chemische Zusammensetzung in der ersten Kaverne eingestellt wird, wobei – in einem dritten Verfahrensschritt die Zugangsöffnung durch Einbringen von Energie bzw. Wärme in einen absorbierenden Teil des Substrats oder der Kappe mithilfe eines Lasers verschlossen wird, wobei – in einem vierten Verfahrensschritt – eine Ausnehmung ausgebildet wird und/oder – eine Erhöhung ausgebildet wird und/oder – ein Reflexionsbereich ausgebildet wird und/oder – ein Absorptionsbereich ausgebildet wird.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Ein derartiges Verfahren ist aus der WO 2015/120939 A1 bekannt. Ist ein bestimmter Innendruck in einer Kaverne eines mikromechanischen Bauelements gewünscht oder soll ein Gasgemisch mit einer bestimmten chemischen Zusammensetzung in der Kaverne eingeschlossen sein, so wird der Innendruck oder die chemische Zusammensetzung häufig beim Verkappen des mikromechanischen Bauelements bzw. beim Bondvorgang zwischen einem Substratwafer und einem Kappenwafer eingestellt. Beim Verkappen wird beispielsweise eine Kappe mit einem Substrat verbunden wodurch die Kappe und das Substrat gemeinsam die Kaverne umschließen. Durch Einstellen der Atmosphäre bzw. des Drucks und/oder der chemischen Zusammensetzung des beim Verkappen in der Umgebung vorliegenden Gasgemischs, kann somit der bestimmte Innendruck und/oder die bestimmte chemische Zusammensetzung in der Kaverne eingestellt werden.
Mit dem aus der WO 2015/120939 A1 bekannten Verfahren kann gezielt ein Innendruck in einer Kaverne eines mikromechanischen Bauelements eingestellt werden. Mit diesem Verfahren ist es insbesondere möglich ein mikromechanisches Bauelement mit einer ersten Kaverne herzustellen, wobei in der ersten Kaverne ein erster Druck und eine erste chemische Zusammensetzung eingestellt werden kann, der bzw. die sich von einem zweiten Druck und einer zweiten chemischen Zusammensetzung zum Zeitpunkt des Verkappens unterscheiden.
Bei dem Verfahren zum gezielten Einstellen eines Innendrucks in einer Kaverne eines mikromechanischen Bauelements gemäß der WO 2015/120939 A1 wird in der Kappe bzw. in dem Kappenwafer oder in dem Substrat bzw. in dem Sensorwafer ein schmaler Zugangskanal zu der Kaverne erzeugt. Anschließend wird die Kaverne mit dem gewünschten Gas und dem gewünschten Innendruck über den Zugangskanal geflutet. Schließlich wird der Bereich um den Zugangskanal lokal mithilfe eines Lasers erhitzt, das Substratmaterial verflüssigt sich lokal und verschließt beim Erstarren den Zugangskanal hermetisch.
Offenbarung der Erfindung
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines gegenüber dem Stand der Technik mechanisch robusten sowie eine lange Lebensdauer aufweisenden mikromechanischen Bauelements auf gegenüber dem Stand der Technik einfache und kostengünstige Weise bereitzustellen. Des Weiteren ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein gegenüber dem Stand der Technik kompaktes, mechanisch robustes und eine lange Lebensdauer aufweisendes mikromechanisches Bauelement bereitzustellen. Erfindungsgemäß gilt dies insbesondere für ein mikromechanisches Bauelement mit einer (ersten) Kaverne. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und dem erfindungsgemäßen mikromechanischen Bauelement ist es ferner auch möglich ein mikromechanisches Bauelement zu realisieren bei dem in der ersten Kaverne ein erster Druck und eine erste chemische Zusammensetzung eingestellt werden kann und in einer zweiten Kaverne ein zweiter Druck und eine zweite chemische Zusammensetzung eingestellt werden kann. Beispielsweise ist ein derartiges Verfahren zur Herstellung von mikromechanischen Bauelementen vorgesehen, für die es vorteilhaft ist, wenn in einer ersten Kaverne ein erster Druck und in einer zweiten Kaverne ein zweiter Druck eingeschlossen ist, wobei sich der erste Druck von dem zweiten Druck unterscheiden soll. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn in einem mikromechanischen Bauelement eine erste Sensoreinheit zur Drehratenmessung und eine zweite Sensoreinheit zur Beschleunigungsmessung integriert werden sollen.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass

– in einem vierten Verfahrensschritt
– eine Ausnehmung in einer der ersten Kaverne abgewandten Oberfläche des Substrats oder der Kappe im Bereich der Zugangsöffnung zur Aufnahme eines im dritten Verfahrensschritt in einen flüssigen Aggregatzustand umgewandelten Materialbereichs des Substrats oder der Kappe ausgebildet wird und/oder
– eine Erhöhung auf der der ersten Kaverne abgewandten Oberfläche des Substrats oder der Kappe im Bereich der Zugangsöffnung zum Wegleiten des im dritten Verfahrensschritt in einen flüssigen Aggregatzustand umgewandelten Materialbereichs des Substrats oder der Kappe im Wesentlichen von der Zugangsöffnung weg und im Wesentlichen parallel zu der Oberfläche ausgebildet wird und/oder
– ein Reflexionsbereich auf oder in der der ersten Kaverne abgewandten Oberfläche des Substrats oder der Kappe im Bereich der Zugangsöffnung zum im Gegensatz zur restlichen Oberfläche erhöhten Reflektieren einer im dritten Verfahrensschritt zum Einbringen der Energie bzw. Wärme verwendeten Laserstrahlung ausgebildet wird und/oder
– ein Absorptionsbereich auf oder in der der ersten Kaverne abgewandten Oberfläche des Substrats oder der Kappe im Bereich der Zugangsöffnung zum im Gegensatz zur restlichen Oberfläche erhöhten Absorbieren der im dritten Verfahrensschritt zum Einbringen der Energie bzw. Wärme verwendeten Laserstrahlung ausgebildet wird.

Hierdurch wird auf einfache und kostengünstige Weise ein Verfahren zum Herstellen eines mikromechanischen Bauelements bereitgestellt, mit dem der erstarrte Materialbereich relativ zu der Oberfläche in das Substrat oder in die Kappe hinein versenkt herstellbar ist. Gegenüber einem Verfahren ohne Ausbildung der Ausnehmung hat das erfindungsgemäße Verfahren beispielsweise den Vorteil, dass der erstarrte Materialbereich weniger weit über die Oberfläche hinaus ragt, sodass der erstarrte Materialbereich weniger Angriffsfläche für mechanische Stöße bietet. Hierdurch ist der erstarrte Materialbereich und/oder sind die Grenzflächen zwischen dem erstarrten Materialbereich und dem restlichen Substrat bzw. der restlichen Kappe und/oder ist der Bereich um die Grenzflächen herum weniger anfällig für Rissbildungen. Mit anderen Worten wird der erstarrte Materialbereich durch das erfindungsgemäße Verfahren weniger anfällig für Beschädigungen und für ungewolltes Berühren beispielsweise im Fertigungsfluss und ist somit auch weniger Ursache und Ausgangspunkt von Rissen. Auch ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren weniger problematisch, wenn das Substratmaterial nur lokal erhitzt wird und sich das erhitzte Material sowohl beim Erstarren als auch beim Abkühlen relativ zu seiner Umgebung zusammenzieht. Auch dass somit im Verschlussbereich eine sehr große Zugspannung entstehen kann, ist weniger problematisch, da beispielsweise durch Herabsenken des erstarrten Materialbereichs die Angriffsfläche gegenüber mechanischen Stößen minimiert wird. Somit ist auch eine je nach Spannung und Material auftretende spontane Rissbildung weniger wahrscheinlich. Auch eine Rissbildung bei thermischer oder mechanischer Belastung des mikromechanischen Bauelements bei der Weiterverarbeitung oder im Feld ist weniger wahrscheinlich, da beispielsweise der Bereich der verschlossenen Zugangsöffnung beispielsweise besser geschützt ist. Insbesondere wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ermöglicht, dass mit oder nach dem Einbringen der Energie bzw. Wärme, beispielsweise mittels eines Laserpulses, die Schmelzzone, insbesondere unmittelbar, um die Zugangsöffnung eine geringere Schmelztiefe im Vergleich zur restlichen Umgebung der Zugangsöffnung, insbesondere weiter von der Zugangsöffnung entfernten Bereichen der Kappe oder des Substrats, hat als ohne Vorbearbeitung gemäß einer oder einer Auswahl der Alternativen im vierten Verfahrensschritt. Insbesondere ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich eine beim Erstarren des Materialbereichs aufgrund der Rekristallisationsdynamik in der Mitte der aufgeschmolzenen Zone bzw. in der Mitte des erstarrten Materialbereichs ausgebildete Spitze bzw. ein Überstand der Spitze über die Oberfläche des Substrats oder der Kappe zu vermeiden. Somit wird auch die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung einer solchen Spitze bzw. ein ungewolltes Berühren im weiteren Fertigungsfluss der Spitze durch Verwendung der Ausnehmung vermieden. Somit wird ein Verfahren zum Herstellen eines gegenüber dem Stand der Technik mechanisch robusten sowie eine lange Lebensdauer aufweisenden mikromechanischen Bauelements auf einfache und kostengünstige Weise bereitgestellt.
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.
Die vorliegende Erfindung ist bevorzugt für die Herstellung eines bzw. für ein mikromechanisches Bauelement mit einer Kaverne vorgesehen. Jedoch ist die vorliegende Erfindung beispielsweise auch für ein mikromechanisches Bauelement mit zwei Kavernen oder mit mehr als zwei, d.h. drei, vier, fünf, sechs oder mehr als sechs, Kavernen vorgesehen.
Bevorzugt wird die Zugangsöffnung durch Einbringen von Energie bzw. Wärme in einen diese Energie bzw. diese Wärme absorbierenden Teil des Substrats oder der Kappe mithilfe eines Lasers verschlossen. Hierbei wird bevorzugt Energie bzw. Wärme in jeweils den absorbierenden Teil des Substrats oder der Kappe von mehreren mikromechanischen Bauelementen, welche beispielsweise auf einem Wafer gemeinsam hergestellt werden, zeitlich nacheinander eingebracht. Es ist jedoch alternativ auch ein zeitlich paralleles Einbringen der Energie bzw. Wärme in den jeweiligen absorbierenden Teil des Substrats oder der Kappe von mehreren mikromechanischen Bauelementen vorgesehen, beispielsweise unter Verwendung von mehreren Laserstrahlen bzw. Laservorrichtungen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Kappe mit dem Substrat eine zweite Kaverne umschließt, wobei in der zweiten Kaverne ein zweiter Druck herrscht und ein zweites Gasgemisch mit einer zweiten chemischen Zusammensetzung eingeschlossen ist.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen eines mikromechanischen Bauelements mit einem Substrat und mit einer mit dem Substrat verbundenen und mit dem Substrat eine erste Kaverne und eine zweite Kaverne umschließenden Kappe, wobei in der ersten Kaverne ein erster Druck herrscht und ein erstes Gasgemisch mit einer ersten chemischen Zusammensetzung eingeschlossen ist, wobei in der zweiten Kaverne ein zweiter Druck herrscht und ein zweites Gasgemisch mit einer zweiten chemischen Zusammensetzung eingeschlossen ist, wobei

– in einem ersten Verfahrensschritt eine die erste Kaverne mit einer Umgebung des mikromechanischen Bauelements verbindende Zugangsöffnung in dem Substrat oder in der Kappe ausgebildet wird, wobei
– in einem zweiten Verfahrensschritt der erste Druck und/oder die erste chemische Zusammensetzung in der ersten Kaverne eingestellt wird, wobei
– in einem dritten Verfahrensschritt die Zugangsöffnung durch Einbringen von Energie bzw. Wärme in einen absorbierenden Teil des Substrats oder der Kappe mithilfe eines Lasers verschlossen wird, wobei
– in einem vierten Verfahrensschritt
– eine Ausnehmung in einer der ersten Kaverne abgewandten Oberfläche des Substrats oder der Kappe im Bereich der Zugangsöffnung zur Aufnahme eines im dritten Verfahrensschritt in einen flüssigen Aggregatzustand umgewandelten Materialbereichs des Substrats oder der Kappe ausgebildet wird und/oder
– eine Erhöhung auf der der ersten Kaverne abgewandten Oberfläche des Substrats oder der Kappe im Bereich der Zugangsöffnung zum Wegleiten des im dritten Verfahrensschritt in einen flüssigen Aggregatzustand umgewandelten Materialbereichs des Substrats oder der Kappe im Wesentlichen von der Zugangsöffnung weg und im Wesentlichen parallel zu der Oberfläche ausgebildet wird und/oder
– ein Reflexionsbereich auf oder in der der ersten Kaverne abgewandten Oberfläche des Substrats oder der Kappe im Bereich der Zugangsöffnung zum im Gegensatz zur restlichen Oberfläche erhöhten Reflektieren einer im dritten Verfahrensschritt zum Einbringen der Energie bzw. Wärme verwendeten Laserstrahlung ausgebildet wird und/oder
– ein Absorptionsbereich auf oder in der der ersten Kaverne abgewandten Oberfläche des Substrats oder der Kappe im Bereich der Zugangsöffnung zum im Gegensatz zur restlichen Oberfläche erhöhten Absorbieren der im dritten Verfahrensschritt zum Einbringen der Energie bzw. Wärme verwendeten Laserstrahlung ausgebildet wird.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Ausnehmung derart ausgebildet wird, dass der erstarrte Materialbereich zwischen einer sich im Wesentlichen entlang der Oberfläche erstreckenden Ebene und der ersten Kaverne angeordnet ist. Hierdurch wird auf vorteilhafte Weise ermöglicht, dass der erstarrte Materialbereich gar nicht über die Oberfläche hinaus ragt, sodass der erstarrte Materialbereich noch weniger Angriffsfläche für mechanische Stöße bietet. Hierdurch ist der erstarrte Materialbereich und/oder sind die Grenzflächen zwischen dem erstarrten Materialbereich und dem restlichen Substrat bzw. der restlichen Kappe und/oder ist der Bereich um die Grenzflächen herum noch weniger anfällig für Rissbildungen.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Ausnehmung derart ausgebildet wird, dass eine erste Fläche einer Projektion der Ausnehmung auf eine sich im Wesentlichen entlang der Oberfläche erstreckenden Ebene kleiner als eine zweite Fläche einer Projektion des erstarrten Materialbereichs bzw. des absorbierenden Teils des Substrats oder der Kappe auf die Ebene ist. Hierdurch lässt sich auf vorteilhafte Weise ermöglichen, dass die Menge des in den flüssigen Aggregatzustand umgewandelten Materialbereichs des Substrats oder der Kappe reduzierbar ist und dass ein durch das Einbringen der Energie erzeugtes Schmelzbad besser verfließen kann ohne, dass zur Ausbildung der Ausnehmung unnötig viel Fläche der Oberfläche beansprucht wird.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Ausnehmung in einer sich im Wesentlichen parallel zu der Oberfläche erstreckenden Ebene im Wesentlichen rotationssymmetrisch zum Zugangskanal bzw. zum Massenmittelpunkt des erstarrten Materialbereichs bzw. zu dem absorbierenden Teil des Substrats oder der Kappe und/oder ringförmig ausgebildet wird. Hierdurch wird ermöglicht, dass das Schmelzbad besonders vorteilhaft verfließen kann.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Ausnehmung in einer sich im Wesentlichen parallel zu der Oberfläche erstreckenden weiteren Ebene im Wesentlichen doppelt so weit von einem Mittelpunkt des Zugangskanals in der weiteren Ebene beabstandet ausgebildet wird als eine maximale Erstreckung des Zugangskanals in der weiteren Ebene von dem Mittelpunkt beabstandet ausgebildet wird. Hierdurch lässt sich ermöglichen, dass das Schmelzbad besonders vorteilhaft verfließen kann.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass eine Erhebung des erstarrten Materialbereichs in einer sich im Wesentlichen parallel zu der Oberfläche erstreckenden Ebene im Wesentlichen rotationssymmetrisch zum Zugangskanal bzw. zum Massenmittelpunkt des erstarrten Materialbereichs bzw. zu dem absorbierenden Teil des Substrats oder der Kappe und/oder ringförmig ausgebildet wird. Hierdurch wird vorteilhaft ermöglicht, dass der erstarrte Materialbereich unterhalb einer ansonsten (d.h. bis auf den Bereich der Zugangsöffnung) im Wesentlichen planen Oberfläche der Kappe oder des Substrats liegt. Des Weiteren wird hierdurch die maximale Verspannung in dem erstarrten Materialbereich bzw. in der Kappe bzw. in dem Substrat reduziert. Außerdem wird somit vorteilhaft ermöglicht, dass der Bereich maximaler mechanischer Spannungen nicht direkt oberhalb der verschlossenen Zugangsöffnung angeordnet ist. Ferner wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhaft ermöglicht, dass die Positionierung zwischen Zugangsöffnung und Aufschmelzwanne nicht nur durch die Justagegenauigkeit des Lasers gegeben ist, sondern beispielsweise bei einem etwas breiteren Laserplus in erster Linie durch die Vorstrukturierung bestimmt wird. Hierdurch kann die Vorstrukturierung beispielsweise im Gegensatz zu bereits bekannten Verfahren sehr genau vorgenommen werden. Somit kann das Schmelzbad beispielsweise in seiner Form und seiner Form relativ zur Zugangsöffnung trotz kleiner Schwankung in der Lasergenauigkeit sehr genau reproduziert werden. Somit wird eine effektive Möglichkeit bereitgestellt, die Wahrscheinlichkeit zu reduzieren, dass der erstarrte Materialbereich Ursache bzw. Ausgangspunkt von Rissen ist.
Des Weiteren ist ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein mikromechanisches Bauelement mit einem Substrat und mit einer mit dem Substrat verbundenen und mit dem Substrat eine erste Kaverne umschließenden Kappe, wobei in der ersten Kaverne ein erster Druck herrscht und ein erstes Gasgemisch mit einer ersten chemischen Zusammensetzung eingeschlossen ist, wobei das Substrat oder die Kappe eine verschlossene Zugangsöffnung umfasst, wobei das Substrat oder die Kappe

– eine in einer der ersten Kaverne abgewandten Oberfläche des Substrats oder der Kappe und im Bereich der Zugangsöffnung angeordnete Ausnehmung zur Aufnahme eines während eines Verschließens der Zugangsöffnung in einen flüssigen Aggregatzustand umgewandelten Materialbereichs des Substrats oder der Kappe umfasst und/oder.
– eine auf der der ersten Kaverne abgewandten Oberfläche des Substrats oder der Kappe und im Bereich der Zugangsöffnung angeordnete Erhöhung zum Wegleiten des während des Verschließens der Zugangsöffnung in einen flüssigen Aggregatzustand umgewandelten Materialbereichs des Substrats oder der Kappe im Wesentlichen von der Zugangsöffnung weg und im Wesentlichen parallel zu der Oberfläche umfasst und/oder
– einen auf oder in der der ersten Kaverne abgewandten Oberfläche des Substrats oder der Kappe und im Bereich der Zugangsöffnung angeordneten Reflexionsbereich zum im Gegensatz zur restlichen Oberfläche erhöhten Reflektieren einer während des Verschließens der Zugangsöffnung zum Einbringen der Energie bzw. Wärme verwendeten Laserstrahlung umfasst und/oder
– einen auf oder in der der ersten Kaverne abgewandten Oberfläche des Substrats oder der Kappe und im Bereich der Zugangsöffnung angeordneten Absorptionsbereich zum im Gegensatz zur restlichen Oberfläche erhöhten Absorbieren der während des Verschließens der Zugangsöffnung zum Einbringen der Energie bzw. Wärme verwendeten Laserstrahlung umfasst.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Kappe mit dem Substrat eine zweite Kaverne umschließt, wobei in der zweiten Kaverne ein zweiter Druck herrscht und ein zweites Gasgemisch mit einer zweiten chemischen Zusammensetzung eingeschlossen ist.
Ferner ist ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein mikromechanisches Bauelement mit einem Substrat und mit einer mit dem Substrat verbundenen und mit dem Substrat eine erste Kaverne und eine zweite Kaverne umschließenden Kappe, wobei in der ersten Kaverne ein erster Druck herrscht und ein erstes Gasgemisch mit einer ersten chemischen Zusammensetzung eingeschlossen ist, wobei in der zweiten Kaverne ein zweiter Druck herrscht und ein zweites Gasgemisch mit einer zweiten chemischen Zusammensetzung eingeschlossen ist, wobei das Substrat oder die Kappe eine verschlossene Zugangsöffnung umfasst, wobei das Substrat oder die Kappe

– eine in einer der ersten Kaverne abgewandten Oberfläche des Substrats oder der Kappe und im Bereich der Zugangsöffnung angeordnete Ausnehmung zur Aufnahme eines während eines Verschließens der Zugangsöffnung in einen flüssigen Aggregatzustand umgewandelten Materialbereichs des Substrats oder der Kappe umfasst und/oder
– eine auf der der ersten Kaverne abgewandten Oberfläche des Substrats oder der Kappe und im Bereich der Zugangsöffnung angeordnete Erhöhung zum Wegleiten des während des Verschließens der Zugangsöffnung in einen flüssigen Aggregatzustand umgewandelten Materialbereichs des Substrats oder der Kappe im Wesentlichen von der Zugangsöffnung weg und im Wesentlichen parallel zu der Oberfläche umfasst und/oder
– einen auf oder in der der ersten Kaverne abgewandten Oberfläche des Substrats oder der Kappe und im Bereich der Zugangsöffnung angeordneten Reflexionsbereich zum im Gegensatz zur restlichen Oberfläche erhöhten Reflektieren einer während des Verschließens der Zugangsöffnung zum Einbringen der Energie bzw. Wärme verwendeten Laserstrahlung umfasst und/oder
– einen auf oder in der der ersten Kaverne abgewandten Oberfläche des Substrats oder der Kappe und im Bereich der Zugangsöffnung angeordneten Absorptionsbereich zum im Gegensatz zur restlichen Oberfläche erhöhten Absorbieren der während des Verschließens der Zugangsöffnung zum Einbringen der Energie bzw. Wärme verwendeten Laserstrahlung umfasst. Hierdurch wird auf vorteilhafte Weise ein kompaktes, mechanisch robustes und kostengünstiges mikromechanisches Bauelement mit eingestelltem ersten Druck und zweiten Druck bereitgestellt. Die genannten Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens gelten entsprechend auch für das erfindungsgemäße mikromechanische Bauelement.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Ausnehmung derart ausgebildet ist, dass der erstarrte Materialbereich zwischen einer sich im Wesentlichen entlang der Oberfläche erstreckenden Ebene und der ersten Kaverne angeordnet ist. Somit wird auf vorteilhafte Weise ein gegenüber mechanischen Stößen besonders robustes mikromechanisches Bauelement bereitgestellt.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass eine Erhebung des erstarrten Materialbereichs in einer sich im Wesentlichen parallel zu der Oberfläche erstreckenden Ebene im Wesentlichen rotationssymmetrisch zum Zugangskanal bzw. zum Massenmittelpunkt des erstarrten Materialbereichs bzw. zu dem absorbierenden Teil des Substrats oder der Kappe und/oder ringförmig ausgebildet ist. Hierdurch wird vorteilhaft ermöglicht, dass maximale Spannungen im Gegensatz zu bekannten mikromechanischen Bauelementen weiter von dem Zugangskanal weg und weniger konzentriert vorliegen. Außerdem kann somit vorteilhaft erreicht werden, dass der erstarrte Materialbereich lediglich unterhalb einer im Wesentlichen entlang der Oberfläche verlaufenden Ebene angeordnet ist.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass eine Erhebung des erstarrten Materialbereichs auf einer der ersten Kaverne abgewandten Seite des erstarrten Materialbereichs angeordnet ist.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Substrat und/oder die Kappe Silizium umfasst.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Reflexionsbereich eine Zusatzschicht umfasst. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist beispielsweise auch vorgesehen, dass der Reflexionsbereich bzw. die Zusatzschicht Aluminium bzw. Gold bzw. Al bzw. Au umfasst. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist beispielsweise auch vorgesehen, dass der Reflexionsbereich bzw. die Zusatzschicht eine Reflexschicht mit definierter Dicke aus Oxid oder Nitrid umfasst.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der erste Druck geringer als der zweite Druck ist, wobei in der ersten Kaverne eine erste Sensoreinheit zur Drehratenmessung und in der zweiten Kaverne eine zweite Sensoreinheit zur Beschleunigungsmessung angeordnet ist. Hierdurch wird auf vorteilhafte Weise ein mechanisch robustes mikromechanisches Bauelement für Drehratenmessung und Beschleunigungsmessung mit sowohl für die erste Sensoreinheit und für die zweite Sensoreinheit optimalen Betriebsbedingungen bereitgestellt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein mikromechanisches Bauelement mit geöffneter Zugangsöffnung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt in einer schematischen Darstellung das mikromechanische Bauelement gemäß 1 mit verschlossener Zugangsöffnung.
3 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Verfahren zum Herstellen eines mikromechanischen Bauelements gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt in einer schematischen Darstellung ein bereits bekanntes mikromechanisches Bauelement.
5, 6, 7, 8 und 9 zeigen in schematischen Darstellungen einen Teilbereich des mikromechanischen Bauelements gemäß 4 zu unterschiedlichen Zeitpunkten eines bereits bekannten Herstellungsverfahrens.
10, 11, 12, 13 und 14 zeigen in schematischen Darstellungen einen Teilbereich eines mikromechanischen Bauelements gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu unterschiedlichen Zeitpunkten eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Ausführungsformen der Erfindung
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.
In 1 und 2 ist eine schematische Darstellung eines mikromechanischen Bauelements 1 mit geöffneter Zugangsöffnung 11 in 1 und mit verschlossener Zugangsöffnung 11 in 2 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Hierbei umfasst das mikromechanische Bauelement 1 ein Substrat 3 und eine Kappe 7. Das Substrat 3 und die Kappe 7 sind miteinander, bevorzugt hermetisch, verbunden und umschließen gemeinsam eine erste Kaverne 5. Beispielsweise ist das mikromechanische Bauelement 1 derart ausgebildet, dass das Substrat 3 und die Kappe 7 zusätzlich gemeinsam eine zweite Kaverne umschließen. Die zweite Kaverne ist in 1 und in 2 jedoch nicht dargestellt.
Beispielsweise herrscht in der ersten Kaverne 5, insbesondere bei wie in 2 dargestellter verschlossener Zugangsöffnung 11, ein erster Druck. Außerdem ist ein erstes Gasgemisch mit einer ersten chemischen Zusammensetzung in der ersten Kaverne 5 eingeschlossen. Des Weiteren herrscht beispielsweise in der zweiten Kaverne ein zweiter Druck und es ist ein zweites Gasgemisch mit einer zweiten chemischen Zusammensetzung in der zweiten Kaverne eingeschlossen. Bevorzugt ist die Zugangsöffnung 11 in dem Substrat 3 oder in der Kappe 7 angeordnet. Bei dem hier vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Zugangsöffnung 11 beispielhaft in der Kappe 7 angeordnet. Erfindungsgemäß kann es jedoch alternativ hierzu auch vorgesehen sein, dass die Zugangsöffnung 11 in dem Substrat 3 angeordnet ist.
Beispielsweise ist vorgesehen, dass der erste Druck in der ersten Kaverne 5 geringer ist als der zweite Druck in der zweiten Kaverne. Beispielsweise ist auch vorgesehen, dass in der ersten Kaverne 5 eine in 1 und 2 nicht dargestellte erste mikromechanische Sensoreinheit zur Drehratenmessung und in der zweiten Kaverne eine in 1 und 2 nicht dargestellte zweite mikromechanische Sensoreinheit zur Beschleunigungsmessung angeordnet sind.
In 3 ist in einer schematischen Darstellung ein Verfahren zum Herstellen des mikromechanischen Bauelements 1 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Hierbei wird

– in einem ersten Verfahrensschritt 101 die die erste Kaverne 5 mit einer Umgebung 9 des mikromechanischen Bauelements 1 verbindende, insbesondere schmale, Zugangsöffnung 11 in dem Substrat 3 oder in der Kappe 7 ausgebildet. 1 zeigt beispielhaft das mikromechanische Bauelement 1 nach dem ersten Verfahrensschritt 101. Außerdem wird
– in einem zweiten Verfahrensschritt 102 der erste Druck und/oder die erste chemische Zusammensetzung in der ersten Kaverne 5 eingestellt bzw. die erste Kaverne 5 mit dem gewünschten Gas und dem gewünschten Innendruck über den Zugangskanal geflutet. Ferner wird beispielsweise
– in einem dritten Verfahrensschritt 103 die Zugangsöffnung 11 durch Einbringen von Energie bzw. Wärme in einen absorbierenden Teil 21 des Substrats 3 oder der Kappe 7 mithilfe eines Lasers verschlossen. Es ist beispielsweise alternativ auch vorgesehen, dass
– in dem dritten Verfahrensschritt 103 der Bereich um den Zugangskanal lediglich bevorzugt durch einen Laser lokal erhitzt wird und der Zugangskanal hermetisch verschlossen wird. Somit ist es vorteilhaft möglich, das erfindungsgemäße Verfahren auch mit anderen Energiequellen als mit einem Laser zum Verschließen der Zugangsöffnung 11 vorzusehen. 2 zeigt beispielhaft das mikromechanische Bauelement 1 nach dem dritten Verfahrensschritt 103.

Zeitlich nach dem dritten Verfahrensschritt 103 können in einem in 2 beispielhaft dargestellten lateralen Bereich 15 an der Oberfläche 19 sowie in der Tiefe senkrecht zu einer Projektion des lateralen Bereichs 15 auf die Oberfläche 19, d.h. entlang der Zugangsöffnung 11 und in Richtung der ersten Kaverne 5, des mikromechanischen Bauelements 1 mechanische Spannungen auftreten. Diese mechanischen Spannungen, insbesondere lokale mechanischen Spannungen, herrschen insbesondere an und in der Nähe einer Grenzfläche zwischen einem im dritten Verfahrensschritt 103 in einen flüssigen Aggregatzustand übergehenden und nach dem dritten Verfahrensschritt 103 in einen festen Aggregatzustand übergehenden und die Zugangsöffnung 11 verschließenden Materialbereich 13 der Kappe 7 und einem während dem dritten Verfahrensschritt 103 in einem festen Aggregatzustand verbleibenden Restbereich der Kappe 7. Hierbei ist in 2 der die Zugangsöffnung 11 verschließende Materialbereich 13 der Kappe 7 lediglich als schematisch anzusehen bzw. schematisch dargestellt, insbesondere hinsichtlich seiner lateralen, insbesondere parallel zu der Oberfläche 19 verlaufenden, Erstreckung bzw. Formgebung und insbesondere hinsichtlich seiner senkrecht zur lateralen Erstreckung, insbesondere senkrecht zu der Oberfläche 19 verlaufenden, Ausdehnung bzw. Konfiguration.
Wie in 3 beispielhaft dargestellt, wird zusätzlich

– in einem vierten Verfahrensschritt 104
– eine Ausnehmung 17 in einer der ersten Kaverne 5 abgewandten Oberfläche 19 des Substrats 3 oder der Kappe 7 im Bereich der Zugangsöffnung 11 zur Aufnahme eines im dritten Verfahrensschritt 103 in einen flüssigen Aggregatzustand umgewandelten Materialbereichs 13 des Substrats 3 oder der Kappe 7 ausgebildet und/oder
– eine Erhöhung auf der der ersten Kaverne 5 abgewandten Oberfläche 19 des Substrats 3 oder der Kappe 7 im Bereich der Zugangsöffnung 11 zum Wegleiten des im dritten Verfahrensschritt 103 in einen flüssigen Aggregatzustand umgewandelten Materialbereichs 13 des Substrats 3 oder der Kappe 7 im Wesentlichen von der Zugangsöffnung 11 weg und im Wesentlichen parallel zu der Oberfläche 19 ausgebildet und/oder
– ein Reflexionsbereich auf oder in der der ersten Kaverne 5 abgewandten Oberfläche 19 des Substrats 3 oder der Kappe 7 im Bereich der Zugangsöffnung 11 zum im Gegensatz zur restlichen Oberfläche 19 erhöhten Reflektieren einer im dritten Verfahrensschritt 103 zum Einbringen der Energie bzw. Wärme verwendeten Laserstrahlung 211 ausgebildet und/oder
– ein Absorptionsbereich auf oder in der der ersten Kaverne 5 abgewandten Oberfläche 19 des Substrats 3 oder der Kappe 7 im Bereich der Zugangsöffnung 11 zum im Gegensatz zur restlichen Oberfläche 19 erhöhten Absorbieren der im dritten Verfahrensschritt 103 zum Einbringen der Energie bzw. Wärme verwendeten Laserstrahlung 211 ausgebildet.

In 4 bzw. in 4A ist beispielhaft ein bereits bekanntes mikromechanisches Bauelement 1 dargestellt. Beispielhaft ist hier ein mikromechanisches Bauelement 1 mit einem kombinierten Beschleunigungs- und Drehratensensor, welche mit einem Kappenwafer hermetisch verschlossen sind, dargestellt. In der zweiten Kaverne 205 des Beschleunigungssensors wird beim Verkappungsprozess ein hoher Innendruck eingestellt. Mit dem bereits bekannten Verfahren wird in der ersten Kaverne 5 des Drehratensensors ein niedriger Innendruck eingestellt. Bildet sich ein Riss in der Kappe 7, beispielsweise nach dem einstellen des Innendrucks in der ersten Kaverne 5, wird die erste Kaverne 5 des Drehratensensors beispielsweise mit Luft geflutet und der Drehratensensor kann aufgrund der Luftdämpfung nicht mehr schwingen und fällt beispielsweise aus. Schließlich ist in 4B und in 4C ein Bereich der verschlossenen Zugangsöffnung 11 bzw. des erstarrten Materialbereichs 13 dargestellt. Hierbei zeigen 4B und 4C Bereiche mit hohen mechanischen Spannungen bzw. hohen Zugspannungen bzw. hohem Zugstress.
In 5, 6, 7, 8 und 9 ist in schematischen Darstellungen ein Teilbereich des bereits bekannten mikromechanischen Bauelements 1 gemäß 4 zu unterschiedlichen Zeitpunkten eines bereits bekannten Verfahrens dargestellt.
In 6 ist beispielhaft der absorbierende Teil 21 bzw. der Bereich der Laserenergie absorbiert dargestellt, welcher die durch Pfeile schematisch dargestellte Laserstrahlung 211 zumindest teilweise absorbiert. Die Laserstrahlung 211 bzw. ein Laserpuls 211 oder mehrere Laserpulse 211 wärmen das Material um das Zugangsloch auf bzw. das Material um das Zugangsloch wird mit einem Laserpuls 211 geschmolzen. Hierbei wird der Laserpuls 211 bevorzugt zentrisch über dem Zugangsloch angeordnet, um mit einer möglichst kleinen Aufschmelzzone und damit mit wenig Laserleistung auszukommen.
In 7 ist der Materialbereich 13 in flüssigem Aggregatzustand bzw. als geschmolzenes Material 13 dargestellt. 7 zeigt wie sich das geschmolzene Material bzw. die Schmelze innerhalb des aufgeschmolzenen Bereichs verteilt und das Zugangsloch verschließt. Anschließend erstarrt die Schmelze bzw. der Materialbereich 13.
In 8 ist ferner ein Zeitpunkt dargestellt zu dem der Materialbereich 13 bereits teilweise von dem flüssigen Aggregatzustand in den festen Aggregatzustand übergegangen ist. Hierbei ist der bereits in den festen Aggregatzustand übergegangene Teil des Materialbereichs 13 als Erstarrungsfront dargestellt.
Schließlich zeigt 9 beispielhaft, wie der gesamte Materialbereich 13 in den festen Aggregatzustand übergegangen ist und sich zentral über der Zugangsöffnung 11 eine Erhebung 213 des erstarrten Materialbereichs 13 gebildet hat, welche über eine sich entlang der Oberfläche 19 erstreckende Ebene herausragt. Hierbei ist die Erhebung 213 beispielhaft als kegelförmige Auswölbung mit Überstand zum Substrat abgebildet.
Durch die in 5, 6, 7, 8 und 9 dargestellten Verfahrensschritte werden beispielsweise Verspannungen im Kappenmaterial bzw. in der Kappe 7 bzw. im Substrat 3 verursacht. Diese Verspannungen bzw. dieser Stress bzw. diese mechanischen Spannungen entstehen insbesondere beim Erstarren des Materialbereichs 13. Beispielsweise entsteht der stärkste Stress an der tiefsten Stelle der Schmelzzone. Anschaulich kann man sich das beispielsweise dadurch erklären, dass dort die Schmelze am meisten von einem Festkörper umgeben ist und daher dort am schlechtesten auf die unterschiedlichen Ausdehnungsbewegungen reagieren kann. Direkt an der Oberfläche kann das Material beispielsweise mit einer Auswölbung oder einem Rückzug reagieren. In der Mitte der Aufschmelzzone kann dies auch sehr deutlich beobachtet werden. Da beispielsweise das Silizium vom Rand her erstarrt und sich beim Erstarren ausdehnt, entsteht in der Mitte der Aufschmelzzone beispielsweise eine wie in 9 dargestellte kegelförmige Auswölbung. Diese ist beispielsweise so hoch, dass sie einige µm über das Substrat hinausreichen kann.
Kritisch an der in 9 dargestellten Anordnung sind beispielsweise zwei Punkte:

1. Der Bereich mit dem höchsten Stress im Material liegt genau im und über dem Bereich des Zugangslochs 11. Das jetzt verschlossene Zugangsloch 11 ist eine Störung im Volumenmaterial. Es wirkt daher beispielsweise als Ausgangspunkt für Risse und schwächt daher das Material.
2. Über dem Zugangsloch entsteht beispielsweise eine kegelförmige Spitze 213, die signifikant über das Substrat hinausreicht. Für die Weiterverarbeitung und die Anwendung im Feld ist das ein Risiko, die Spitze kann mechanisch belastet werden und damit Risse in Material erzeugen.

In 10, 11, 12, 13 und 14 ist in schematischen Darstellungen ein Teilbereich eines mikromechanischen Bauelements gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu unterschiedlichen Zeitpunkten eines erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Beispielsweise wird hierbei die Ausnehmung 17 bzw. eine Vorstrukturierung des Substrats 3 um die Zugangsöffnung 11 bzw. um den Zugangskanal 11 derart ausgebildet, dass der erstarrte Materialbereich 13 zwischen einer sich im Wesentlichen entlang der Oberfläche 19 erstreckenden Ebene und der ersten Kaverne 5 angeordnet ist. Dies ist in 14 beispielhaft dargestellt.
Zusätzlich oder alternativ wird beispielsweise die Ausnehmung 17 derart ausgebildet, dass eine erste Fläche einer Projektion der Ausnehmung 17 auf eine sich im Wesentlichen entlang der Oberfläche 19 erstreckenden Ebene kleiner als eine zweite Fläche einer Projektion des erstarrten Materialbereichs 13 bzw. des absorbierenden Teils 21 des Substrats 3 oder der Kappe 7 auf die Ebene ist.
Des Weiteren wird bevorzugt die Ausnehmung 17 in einer sich im Wesentlichen parallel zu der Oberfläche 19 erstreckenden Ebene im Wesentlichen rotationssymmetrisch zum Zugangskanal 11 bzw. zum Massenmittelpunkt des erstarrten Materialbereichs 13 bzw. zu dem absorbierenden Teil 21 des Substrats 3 oder der Kappe 7 und/oder ringförmig ausgebildet.
Ferner ist in 10 gezeigt, wie die Ausnehmung 17 in einer sich im Wesentlichen parallel zu der Oberfläche 19 erstreckenden weiteren Ebene 201 im Wesentlichen doppelt so weit von einem Mittelpunkt 203 des Zugangskanals 11 in der weiteren Ebene 201 beabstandet ausgebildet ist als eine maximale Erstreckung 207 des Zugangskanals 11 in der weiteren Ebene 201 von dem Mittelpunkt 203 beabstandet ausgebildet ist. Insbesondere ist vorgesehen, dass ein innerer Radius des Rings bzw. der ringförmigen Ausnehmung 17 mindesten doppelt so groß ist wie ein Radius des Zugangslochs bzw. des Zugangskanals 11 ist. Des Weiteren ist beispielsweise die Erhebung 213 des erstarrten Materialbereichs 13 in der sich im Wesentlichen parallel zu der Oberfläche 19 erstreckenden Ebene im Wesentlichen rotationssymmetrisch zum Zugangskanal 11 bzw. zum Massenmittelpunkt des erstarrten Materialbereichs 13 bzw. zu dem absorbierenden Teil 21 des Substrats 3 oder der Kappe 7 und/oder ringförmig ausgebildet. In 14 ist die Erhebung 213 beispielhaft als ringförmige Auswölbung ohne Überstand zum Substrat ausgebildet dargestellt.
In 13 ist beispielhaft schematisch ein Bereich 215 mit reduziertem Stress bzw. mit reduzierter mechanischer Spannung sowie eine zur Spannungsreduzierung vorgesehene Ausweichbewegung 215 dargestellt.
Durch die in 10, 11, 12, 13 und 14 schematisch dargestellten Verfahrensschritte wird erreicht, dass durch Vorbearbeitung des Materials im Bereiche des Zugangslochs 11 nach dem Laserpuls 211 ein Schmelzbad 13 entsteht, das keine klassische Wannenform mehr hat. Das erfindungsgemäße Verfahren ist beispielsweise möglich durch eine wie in 10 dargestellte Vorstrukturierung, wie beispielsweise eine Ätzung, des Bereichs, der mit dem Laserpuls 211 aufgeschmolzen werden soll. Hierbei können Bereiche, die besonders tief aufgeschmolzen werden sollen, etwas in die Tiefe geätzt werden. Beispielsweise dringt das Laserlicht entsprechend relativ zur Höhe der Substratoberfläche tiefer in das Material ein. Geschmolzenes Material von höher gelegenen Bereichen läuft in tiefer gelegene Bereiche hinein, sobald das Material flüssig wird. Umgekehrtes Verhalten gilt für Bereiche, die nicht strukturiert werden. Insbesondere ist wie in 12 dargestellt vorgesehen, dass eine Form der Aufschmelzzone bzw. des sich im flüssigen Aggregatzustand befindenden Materialbereichs 13 derart gewählt wird, das der Materialbereich 13 ringförmig um das Zugangsloch 11 tiefer aufschmilzt.
Wie in 13 und 14 dargestellt, liegen im Erstarrungsprozess die Bereiche mit dem höchsten Stress nicht mehr wie bei dem bereits bekannten Verfahren über bzw. direkt über dem Zugangsloch 11 sondern ringförmig um das Zugangsloch 11 vor, insbesondere mit einem lateralen Abstand zu dem Zugangsloch 11. Ferner wird der maximale Stress bzw. die maximale mechanische Spannung im Material reduziert, da sich die Position mit maximaler mechanisches Spannung nicht mehr punktförmig auf die Mitte der wie in 7, 8 und 9 dargestellten Wanne konzentriert, sondern über einen Ring, beispielsweise im Wesentlichen entlang der Erhebung 213, verteilt wird.
Aufgrund der im Gegensatz zum bereits bekannten Verfahren geänderten Schmelzzone 13 entsteht auch keine kegelförmige Spitze 213 in der Mitte der Schmelzzone 13, sondern eine ringförmige Erhebung 213 um den Mittelpunkt der Schmelzzone, die aufgrund ihrer radialen Ausdehnung eine deutlich geringere Höhe aufweist und aufgrund ihrer örtlich größeren Ausdehnung deutlich unempfindlicher gegenüber mechanischen Belastungen ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2015/120939 A1 [0002, 0003, 0004]

Claims

Verfahren zum Herstellen eines mikromechanischen Bauelements (1) mit einem Substrat (3) und mit einer mit dem Substrat (3) verbundenen und mit dem Substrat (3) eine erste Kaverne (5) umschließenden Kappe (7), wobei in der ersten Kaverne (5) ein erster Druck herrscht und ein erstes Gasgemisch mit einer ersten chemischen Zusammensetzung eingeschlossen ist, wobei – in einem ersten Verfahrensschritt (101) eine die erste Kaverne (5) mit einer Umgebung (9) des mikromechanischen Bauelements (1) verbindende Zugangsöffnung (11) in dem Substrat (3) oder in der Kappe (7) ausgebildet wird, wobei – in einem zweiten Verfahrensschritt (102) der erste Druck und/oder die erste chemische Zusammensetzung in der ersten Kaverne (5) eingestellt wird, wobei – in einem dritten Verfahrensschritt (103) die Zugangsöffnung (11) durch Einbringen von Energie bzw. Wärme in einen absorbierenden Teil (21) des Substrats (3) oder der Kappe (7) mithilfe eines Lasers verschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass – in einem vierten Verfahrensschritt (104) – eine Ausnehmung (17) in einer der ersten Kaverne (5) abgewandten Oberfläche (19) des Substrats (3) oder der Kappe (7) im Bereich der Zugangsöffnung (11) zur Aufnahme eines im dritten Verfahrensschritt (103) in einen flüssigen Aggregatzustand umgewandelten Materialbereichs (13) des Substrats (3) oder der Kappe (7) ausgebildet wird und/oder – eine Erhöhung auf der der ersten Kaverne (5) abgewandten Oberfläche (19) des Substrats (3) oder der Kappe (7) im Bereich der Zugangsöffnung (11) zum Wegleiten des im dritten Verfahrensschritt (103) in einen flüssigen Aggregatzustand umgewandelten Materialbereichs (13) des Substrats (3) oder der Kappe (7) im Wesentlichen von der Zugangsöffnung (11) weg und im Wesentlichen parallel zu der Oberfläche (19) ausgebildet wird und/oder – ein Reflexionsbereich auf oder in der der ersten Kaverne (5) abgewandten Oberfläche (19) des Substrats (3) oder der Kappe (7) im Bereich der Zugangsöffnung (11) zum im Gegensatz zur restlichen Oberfläche (19) erhöhten Reflektieren einer im dritten Verfahrensschritt (103) zum Einbringen der Energie bzw. Wärme verwendeten Laserstrahlung (211) ausgebildet wird und/oder – ein Absorptionsbereich auf oder in der der ersten Kaverne (5) abgewandten Oberfläche (19) des Substrats (3) oder der Kappe (7) im Bereich der Zugangsöffnung (11) zum im Gegensatz zur restlichen Oberfläche (19) erhöhten Absorbieren der im dritten Verfahrensschritt (103) zum Einbringen der Energie bzw. Wärme verwendeten Laserstrahlung (211) ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Kappe (7) mit dem Substrat (3) eine zweite Kaverne umschließt, wobei in der zweiten Kaverne ein zweiter Druck herrscht und ein zweites Gasgemisch mit einer zweiten chemischen Zusammensetzung eingeschlossen ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ausnehmung (17) derart ausgebildet wird, dass der erstarrte Materialbereich (13) zwischen einer sich im Wesentlichen entlang der Oberfläche (19) erstreckenden Ebene und der ersten Kaverne (5) angeordnet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ausnehmung (17) derart ausgebildet wird, dass eine erste Fläche einer Projektion der Ausnehmung (17) auf eine sich im Wesentlichen entlang der Oberfläche (19) erstreckenden Ebene kleiner als eine zweite Fläche einer Projektion des erstarrten Materialbereichs (13) bzw. des absorbierenden Teils (21) des Substrats (3) oder der Kappe (7) auf die Ebene ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ausnehmung (17) in einer sich im Wesentlichen parallel zu der Oberfläche (19) erstreckenden Ebene im Wesentlichen rotationssymmetrisch zum Zugangskanal (11) bzw. zum Massenmittelpunkt des erstarrten Materialbereichs (13) bzw. zu dem absorbierenden Teil (21) des Substrats (3) oder der Kappe (7) und/oder ringförmig ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ausnehmung (17) in einer sich im Wesentlichen parallel zu der Oberfläche (19) erstreckenden weiteren Ebene (201) im Wesentlichen doppelt so weit von einem Mittelpunkt (203) des Zugangskanals (11) in der weiteren Ebene (201) beabstandet ausgebildet wird als eine maximale Erstreckung (207) des Zugangskanals (11) in der weiteren Ebene (201) von dem Mittelpunkt (203) beabstandet ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Erhebung (213) des erstarrten Materialbereichs (13) in einer sich im Wesentlichen parallel zu der Oberfläche (19) erstreckenden Ebene im Wesentlichen rotationssymmetrisch zum Zugangskanal (11) bzw. zum Massenmittelpunkt des erstarrten Materialbereichs (13) bzw. zu dem absorbierenden Teil (21) des Substrats (3) oder der Kappe (7) und/oder ringförmig ausgebildet wird.
Mikromechanisches Bauelement (1) mit einem Substrat (3) und mit einer mit dem Substrat (3) verbundenen und mit dem Substrat (3) eine erste Kaverne (5) umschließenden Kappe (7), wobei in der ersten Kaverne (5) ein erster Druck herrscht und ein erstes Gasgemisch mit einer ersten chemischen Zusammensetzung eingeschlossen ist, wobei das Substrat (3) oder die Kappe (7) eine verschlossene Zugangsöffnung (11) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (3) oder die Kappe (7) – eine in einer der ersten Kaverne (5) abgewandten Oberfläche (19) des Substrats (3) oder der Kappe (7) und im Bereich der Zugangsöffnung (11) angeordnete Ausnehmung (17) zur Aufnahme eines während eines Verschließens der Zugangsöffnung (11) in einen flüssigen Aggregatzustand umgewandelten Materialbereichs (13) des Substrats (3) oder der Kappe (7) umfasst und/oder. – eine auf der der ersten Kaverne (5) abgewandten Oberfläche (19) des Substrats (3) oder der Kappe (7) und im Bereich der Zugangsöffnung (11) angeordnete Erhöhung zum Wegleiten des während des Verschließens der Zugangsöffnung (11) in einen flüssigen Aggregatzustand umgewandelten Materialbereichs (13) des Substrats (3) oder der Kappe (7) im Wesentlichen von der Zugangsöffnung (11) weg und im Wesentlichen parallel zu der Oberfläche (19) umfasst und/oder – einen auf oder in der der ersten Kaverne (5) abgewandten Oberfläche (19) des Substrats (3) oder der Kappe (7) und im Bereich der Zugangsöffnung (11) angeordneten Reflexionsbereich zum im Gegensatz zur restlichen Oberfläche (19) erhöhten Reflektieren einer während des Verschließens der Zugangsöffnung (11) zum Einbringen der Energie bzw. Wärme verwendeten Laserstrahlung (211) umfasst und/oder – einen auf oder in der der ersten Kaverne (5) abgewandten Oberfläche (19) des Substrats (3) oder der Kappe (7) und im Bereich der Zugangsöffnung (11) angeordneten Absorptionsbereich zum im Gegensatz zur restlichen Oberfläche (19) erhöhten Absorbieren der während des Verschließens der Zugangsöffnung (11) zum Einbringen der Energie bzw. Wärme verwendeten Laserstrahlung (211) umfasst.
Mikromechanisches Bauelement (1) nach Anspruch 8, wobei die Kappe (7) mit dem Substrat (3) eine zweite Kaverne umschließt, wobei in der zweiten Kaverne ein zweiter Druck herrscht und ein zweites Gasgemisch mit einer zweiten chemischen Zusammensetzung eingeschlossen ist.
Mikromechanisches Bauelement (1) nach Anspruch 8 oder 9, wobei eine Erhebung (213) des erstarrten Materialbereichs (13) in einer sich im Wesentlichen parallel zu der Oberfläche (19) erstreckenden Ebene im Wesentlichen rotationssymmetrisch zum Zugangskanal (11) bzw. zum Massenmittelpunkt des erstarrten Materialbereichs (13) bzw. zu dem absorbierenden Teil (21) des Substrats (3) oder der Kappe (7) und/oder ringförmig ausgebildet ist.