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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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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.
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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.
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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.
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Offenbarung der Erfindung
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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 eine erste Sensoreinheit zur Drehratenmessung und eine zweite Sensoreinheit zur Beschleunigungsmessung in einem mikromechanischen Bauelement integriert werden sollen.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass
- – in einem vierten Verfahrensschritt eine Schicht auf einer Oberfläche des Substrats oder der Kappe im Bereich der Zugangsöffnung zum Erzeugen einer
- – einer bei verschlossener Zugangsöffnung auftretenden ersten mechanischen Spannung entgegenwirkenden – zweiten mechanischen Spannung abgeschieden bzw. aufgewachsen wird.
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Hierdurch wird auf einfache und kostengünstige Weise ein Verfahren zum Herstellen eines mikromechanischen Bauelements bereitgestellt, mit dem eine einer bei verschlossener Zugangsöffnung auftretenden ersten mechanischen Spannung entgegenwirkende zweite mechanische Spannung bereitgestellt werden kann. Somit kann beispielsweise mithilfe einer über die Schicht in den Bereich der Zugangsöffnung bzw. über eine Grenzschicht zwischen der Schicht und dem Bereich der Zugangsöffnung übertragene Kompensationsspannung eine ohne erfindungsgemäßer Schicht vorhandene erste mechanischen Spannung reduziert bzw. zumindest teilweise kompensiert werden. Somit kann beispielsweise eine in einem nach dem dritten Verfahrensschritt erstarrten Materialbereich und/oder in dem bzw. der an den erstarrten Materialbereich angrenzenden restlichen Substrat bzw. restlichen Kappe und/oder an Grenzflächen zwischen dem erstarrten Materialbereich und dem restlichen Substrat bzw. der restlichen Kappe auftretende Zugspannung reduziert werden.
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Des Weiteren 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, da der durch das Zusammenziehen beim Erstarren und beim Abkühlen erzeugten ersten mechanischen Spannung mithilfe der Schicht und der durch die Schicht erzeugten zweiten mechanischen Spannung entgegengewirkt werden bzw. die in dem Bereich der Zugangsöffnung herrschende gesamte mechanische Spannung bzw. Spannungsverteilung reduzierbar ist. Auch, dass im Verschlussbereich Zugspannungen entstehen können, ist weniger problematisch, da diese Zugspannungen mithilfe der Schicht gezielt verringert werden können. Somit ist auch eine je nach Spannung und Material auftretende spontane Rissbildung sowie eine Rissbildung bei thermischer oder mechanischer Belastung des mikromechanischen Bauelements bei der Weiterverarbeitung oder im Feld weniger wahrscheinlich.
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Somit wird ein Verfahren zum Herstellen eines mikromechanischen Bauelements bzw. einer Anordnung bereitgestellt, mit dem ein Verschluss eines Kanals über lokales Aufschmelzen erzeugbar ist, wobei das Verfahren eine möglich geringe Neigung zur Rissbildung in dem mikromechanischen Bauelement ermöglicht.
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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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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.
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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.
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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 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.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Schicht auf einer der ersten Kaverne abgewandten Oberfläche des Substrats oder der Kappe abgeschieden bzw. aufgewachsen wird. Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, dass die zweite mechanische Spannung über die der ersten Kaverne abgewandte Oberfläche des Substrats oder der Kappe in den Bereich der Zugangsöffnung eingeleitet werden kann. Somit ist es insbesondere vorteilhaft möglich, dass besonders auf einer der ersten Kaverne abgewandten Seite der Zugangsöffnung die zweite mechanische Spannung eingebracht werden kann und somit eine besonders vorteilhafte Spannungsverteilung im Bereich der verschlossenen Zugangsöffnung ermöglicht wird.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Schicht über der auszubildenden oder verschlossenen Zugangsöffnung und/oder unmittelbar neben der auszubildenden, geöffneten oder verschlossenen Zugangsöffnung entfernt wird. Hierdurch wird ermöglicht, dass die Zugangsöffnung im Wesentlichen unabhängig von der Schicht geöffnet und wieder verschlossen werden kann. Insbesondere ist es somit vorteilhaft möglich, die Schicht vor oder nach dem ersten Verfahrensschritt sowie vor oder nach dem dritten Verfahrensschritt auf der Oberfläche abzuscheiden bzw. aufzuwachsen. Des Weiteren ist es somit auch möglich eine besonders vorteilhafte Übertragung der zweiten Spannung in oder über die Oberfläche, insbesondere nicht über der Zugangsöffnung und/oder nicht unmittelbar neben der Zugangsöffnung, zu ermöglichen.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der vierte Verfahrensschritt zeitlich vor dem ersten Verfahrensschritt oder zeitlich nach dem dritten Verfahrensschritt durchgeführt wird. Hierdurch ist es vorteilhaft möglich entweder zuerst den ersten Druck und/oder die erste chemische Zusammensetzung in der ersten Kaverne einzustellen und dann die Schicht abzuscheiden bzw. aufzuwachsen oder, alternativ, zuerst die Schicht abzuscheiden bzw. aufzuwachsen und anschließend den ersten Druck und/oder die erste chemische Zusammensetzung in der ersten Kaverne einzustellen.
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Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist 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 mikromechanische Bauelement eine auf einer Oberfläche des Substrats oder der Kappe im Bereich der Zugangsöffnung abgeschiedene bzw. aufgewachsene Schicht zum Erzeugen einer – einer bei verschlossener Zugangsöffnung auftretenden ersten mechanischen Spannung entgegenwirkenden – zweiten mechanischen Spannung umfasst. Hierdurch wird auf vorteilhafte Weise ein kompaktes, mechanisch robustes und kostengünstiges mikromechanisches Bauelement mit eingestelltem ersten Druck bereitgestellt. Die genannten Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens gelten entsprechend auch für das erfindungsgemäße mikromechanische Bauelement.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Schicht auf einer der ersten Kaverne abgewandten Oberfläche des Substrats oder der Kappe angeordnet ist. Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, dass die zweite mechanische Spannung über die der ersten Kaverne abgewandte Oberfläche des Substrats oder der Kappe in den Bereich der Zugangsöffnung eingeleitet werden kann. Somit ist es insbesondere vorteilhaft möglich, dass besonders auf einer der ersten Kaverne abgewandten Seite der Zugangsöffnung die zweite mechanische Spannung eingebracht werden kann und somit eine besonders vorteilhafte Spannungsverteilung im Bereich der verschlossenen Zugangsöffnung ermöglicht wird.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die erste mechanische Spannung im Wesentlichen Zugspannung ist und die zweite mechanische Spannung im Wesentlichen Druckspannung ist oder, dass die erste mechanische Spannung im Wesentlichen eine Druckspannung ist und die zweite mechanische Spannung im Wesentlichen eine Zugspannung ist. Somit kann mithilfe einer Druckspannung einer Zugspannung bzw. mithilfe einer Zugspannung einer Druckspannung entgegengewirkt werden.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Schicht im Wesentlichen ringförmig und/oder rotationssymmetrisch zu der Zugangsöffnung ausgebildet ist. Somit kann die zweite mechanische Spannung besonders vorteilhaft in die Oberfläche bzw. über die Oberfläche in das mikromechanische Bauelement eingebracht werden. Somit wird eine besonders vorteilhafte Spannungsverteilung im Bereich der verschlossenen Zugangsöffnung ermöglicht.
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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. Hierdurch wird auf vorteilhafte Weise ein kompaktes, mechanisch robustes und kostengünstiges mikromechanisches Bauelement mit eingestelltem ersten Druck und zweiten Druck bereitgestellt.
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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.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein mikromechanisches Bauelement mit geöffneter Zugangsöffnung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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2 zeigt in einer schematischen Darstellung das mikromechanische Bauelement gemäß 1 mit verschlossener Zugangsöffnung.
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3 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Verfahren zum Herstellen eines mikromechanischen Bauelements gemäß einer 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 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.
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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.
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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.
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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.
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Zeitlich nach dem dritten Verfahrensschritt 103 können in einem in 2 beispielhaft dargestellten lateralen Bereich 15 an einer der Kaverne 5 abgewandten Oberfläche 19 der Kappe 7 sowie in der Tiefe senkrecht zu einer Projektion des lateralen Bereichs 15 auf die Oberfläche, 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 verlaufenden, Erstreckung bzw. Formgebung und insbesondere hinsichtlich seiner senkrecht zur lateralen Erstreckung, insbesondere senkrecht zu der Oberfläche verlaufenden, Ausdehnung bzw. Konfiguration.
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Wie in 3 beispielhaft dargestellt, wird zusätzlich
- – in einem vierten Verfahrensschritt 104 eine Schicht auf einer Oberfläche des Substrats 3 oder der Kappe 7 im Bereich der Zugangsöffnung 11 zum Erzeugen einer – einer bei verschlossener Zugangsöffnung 11 auftretenden ersten mechanischen Spannung entgegenwirkenden – zweiten mechanischen Spannung abgeschieden bzw. aufgewachsen. Hierbei wird beispielsweise die Schicht auf einer der ersten Kaverne 5 abgewandten Oberfläche des Substrats 3 oder der Kappe 7 abgeschieden bzw. aufgewachsen. Außerdem wird die Schicht beispielsweise zumindest teilweise wieder entfernt. Beispielsweise wird die Schicht über der auszubildenden oder verschlossenen Zugangsöffnung 11 und/oder unmittelbar neben der auszubildenden, geöffneten oder verschlossenen Zugangsöffnung 11 entfernt. Mit anderen Worten wird die Zusatzschicht im Bereich des Zugangskanals bzw. der Zugangsöffnung 11 entfernt. Alternativ ist jedoch beispielsweise auch vorgesehen, dass je nach Abscheideverfahren die Schicht bzw. die Zusatzschicht auch nur in gewissen ausgewählten Bereichen des Substrats 3 oder der Kappe 7 aufgebracht bzw. abgeschieden bzw. aufgewachsen wird. Beispielsweise ist für ein Aufbringen in lediglich ausgewählten Bereichen eine plasmainduzierte Oxidabscheidung mit lokal brennenden Plasmen vorgesehen. Des Weiteren ist beispielsweise auch vorgesehen, dass die Schicht bzw. die Zusatzschicht einen sehr hohen Druckstress erzeugt bzw. aufweist und die Schicht als ein Ring um den Zugangskanal 11 ausgebildet ist.
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Wie in 3 beispielhaft dargestellt, wird der vierte Verfahrensschritt 104 zeitlich nach dem dritten Verfahrensschritt 103 durchgeführt wird. Alternativ ist jedoch auch vorgesehen, dass der vierte Verfahrensschritt 104 zeitlich vor dem ersten Verfahrensschritt 101 durchgeführt wird. Für den Fall, dass der vierte Verfahrensschritt 104 zeitlich vor dem ersten Verfahrensschritt 101 durchgeführt wird, ist es beispielsweise vorteilhaft vorgesehen, dass die Schicht bzw. die Zusatzschicht in einem Bereich zu entfernen, der mindesten den im nächsten Schritt bzw. im ersten Verfahrensschritt 101 und/oder im dritten Verfahrensschritt 103 aufgeschmolzenen Bereich bzw. absorbierenden Teil des Substrats 3 oder der Kappe 7 bzw. den Materialbereich 13 umfasst. Außerdem ist für den Fall, dass der vierte Verfahrensschritt 104 zeitlich vor dem ersten Verfahrensschritt 101 durchgeführt wird, beispielsweise vorgesehen, dass im ersten Verfahrensschritt 101 die Zugangsöffnung in dem Substrat 3 oder in der Kappe 7 und zumindest teilweise auch in die Schicht bzw. Zusatzschicht bzw. durch die Schicht bzw. Zusatzschicht hindurch ausgebildet wird.
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Beispielsweise ist auch vorgesehen, dass
- – in dem vierten Verfahrensschritt 104 auf das Substratmaterial bzw. auf das Substrat 3 bzw. auf die Kappe 7 die Schicht aufgebracht wird, wobei die Schicht Druckstress bzw. Druckspannung erzeugt. Mit anderen Worten wird eine Schicht bzw. Zusatzschicht, die Druckstress verursacht, auf das Substrat 3 bzw. auf die Kappe 7 aufgebracht. Beispielsweise wirkt der Druckstress einer Zugspannung des aufgeschmolzenen und wieder erstarrten Materialbereichs 13 entgegen. Hierbei ist beispielsweise vorgesehen, dass die Schicht ihren Druckstress möglichst lokal um den aufgeschmolzenen Bereich bzw. den wieder erstarrten Materialbereich 13 erzeugt.
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Beispielsweise ist auch vorgesehen, dass die Schicht unmittelbar nach dem Aufbringen bzw. Aufwachsen bzw. Abscheiden keinen signifikanten Druckstress bzw. keine signifikante Druckspannung aufweist bzw. über die Oberfläche auf das Substrat 3 oder die Kappe 7 überträgt. Beispielsweise ist auch vorgesehen, dass die Schicht einen Zugstress bzw. eine Zugspannung aufweist bzw. über die Oberfläche auf das Substrat 3 oder die Kappe 7 überträgt. Hierbei ist beispielsweise vorgesehen, dass die Schicht zeitlich nach dem vierten Verfahrensschritt 104 derart konditioniert wird, dass die Schicht ihren Spannungszustand ändert. Beispielsweise wird hierbei die Schicht derart konditioniert, dass die Schicht ihren Stresszustand in Richtung Druckstress verändert.
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Eine Konditionierung der Schicht bzw. der Zusatzschicht, beispielsweise derart, dass die Schicht bzw. Zusatzschicht ihren Stresszustand in Richtung Druckstress verändert, ist beispielsweise wie folgt vorgesehen:
- – Beispielsweise wird in dem vierten Verfahrensschritt 104 eine Schicht bzw. PECVD-Schicht bzw. eine Schicht mithilfe von plasmaunterstützter chemischer Gasphasenabscheidung bzw. mithilfe von plasma-enhanced chemical vapour deposition mit Zugstress abgeschieden, wobei die PECVD-Schicht über einen Temperaturschritt in einen Zustand mit Druckstress übergeführt wird. Beispielsweise ist vorgesehen, dass in dem Temperaturschritt das gesamte mikromechanische Bauelement erwärmt bzw. erhitzt bzw. getempert wird.
- – Beispielsweise wird eine Schicht abgeschieden, die sich während dem dritten Verfahrensschritt über eine Temperaturbelastung bzw. Temperaturbehandlung beim Erhitzen mit dem Laser im Bereich um den verflüssigten Bereich bzw. um den im flüssigen Aggregatzustand befindlichen Materialbereich 13 in ihrem Stresszustand in Richtung Druckstress entwickelt. Dieses Verfahren ist in zweierlei Weise günstig. Zum einen wird mit diesem Ansatz selbstjustierend eine Stresskompensationsschicht exakt um den aufgeschmolzenen Bereich bzw. um den im flüssigen Aggregatzustand befindlichen Materialbereich 13 hergestellt. Zum anderen können mit diesem Verfahren lokal im Vergleich zum Stand der Technik höhere Temperaturen zum Konditionieren erreicht werden. Insbesondere ist dies vorteilhaft, wenn sonst alternativ in dem Temperaturschritt das gesamte mikromechanische Bauelement bzw. größere Bereiche des mikromechanischen Bauelements erwärmt bzw. erhitzt bzw. getempert werden müssten.
- – Beispielsweise wird eine Schicht abgeschieden, die sich während einem fünften Verfahrensschritt über eine weitere Temperaturbelastung bzw. Temperaturbehandlung in ihrem Stresszustand in Richtung Druckstress entwickelt. Mit anderen Worten wird hierbei das lokale Konditionieren der Schicht bzw. Zusatzschicht in einem Zusatzschritt ausführt. Beispielsweise ist vorgesehen, dass für das lokale Konditionieren ein Laser verwendet wird. Insbesondere ist hierbei vorteilhaft vorgesehen, dass ein Laser bzw. Laserstrahlung bzw. ein Laserpuls bzw. eine Vielzahl von Laserpulsen kurzer Wellenlänge, insbesondere mit einer Wellenlänge von kleiner als 1000nm, und kurzer Pulsdauer verwendet wird. Beispielsweise ist zusätzlich vorgesehen, dass die Schicht bzw. die Zusatzschicht durch Wechselwirkung mit dem Laserpuls bzw. Puls mit einer Stressänderung bzw. Spannungsänderung in Richtung Druckstress bzw. Druckspannung reagiert, der Laserpuls aber nur wenig in das Substrat 3 oder die Kappe 7 einkoppelt, sodass das Substrat 3 oder die Kappe 7 nicht mit einer Relaxation auf den erzeugten Stress bzw. die erzeugte Spannung antworten bzw. reagieren kann.
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Ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes mikromechanisches Bauelement 1 umfasst beispielsweise eine auf der Oberfläche des Substrats 3 oder der Kappe 7 im Bereich der Zugangsöffnung 11 abgeschiedene bzw. aufgewachsene Schicht zum Erzeugen einer – einer bei verschlossener Zugangsöffnung 11 auftretenden ersten mechanischen Spannung entgegenwirkenden – zweiten mechanischen Spannung. Beispielsweise ist hierbei die Schicht auf einer der ersten Kaverne 5 abgewandten Oberfläche des Substrats 3 oder der Kappe 7 angeordnet. Denkbar ist jedoch auch, dass die Schicht auf einer der ersten Kaverne 5 zugewandten Oberfläche des Substrats 3 oder der Kappe 7 angeordnet ist. Hierdurch kann insbesondere auf einer der ersten Kaverne 5 zugewandten Seite der verschlossenen Zugangsöffnung 11 zweite mechanische Spannung in das mikromechanische Bauelement 1 eingeleitet werden. Außerdem ist beispielsweise vorgesehen, dass die erste mechanische Spannung im Wesentlichen Zugspannung ist und die zweite mechanische Spannung im Wesentlichen Druckspannung ist. Alternativ ist auch vorgesehen, dass die erste mechanische Spannung im Wesentlichen eine Druckspannung ist und die zweite mechanische Spannung im Wesentlichen eine Zugspannung ist. Erfindungsgemäß bedeutet dies, dass die Schicht derart ausgebildet ist, dass die zweite Spannung eine Spannung bzw. eine Spannungsverteilung ist, die im Wesentlichen der ersten Spannung bzw. Spannungsverteilung entgegen wirkt. Somit ist erfindungsgemäß auch vorgesehen, dass die erste Spannung und die zweite Spannung zumindest teilweise eine Normalspannung und/oder eine Biegespannung und/oder eine Schubspannung und/oder eine Druckspannung und/oder eine Zugspannung sind. Ferner ist erfindungsgemäß auch vorgesehen, dass die Schicht beispielsweise im Wesentlichen ringförmig und/oder rotationssymmetrisch zu der Zugangsöffnung 11 ausgebildet ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2015/120939 A1 [0002, 0003, 0004]
