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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 das Einbringen der Energie oder Wärme durch räumliches Verfahren eines Laserstrahls entlang einer im Wesentlichen parallel zu einer der ersten Kaverne abgewandten Oberfläche des Substrats oder der Kappe verlaufenden Bahn gesteuert wird.
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Hierdurch wird auf einfache und kostengünstige Weise ein Verfahren zum Herstellen eines mikromechanischen Bauelements bereitgestellt, mit dem das Einbringen der Energie oder Wärme durch räumliches Verfahren eines Laserstrahls steuerbar ist. Hierdurch wird vorteilhaft ermöglicht, dass Energie oder Wärme räumlich gezielt in das Substrat oder in die Kappe eingebracht werden kann. Somit wird aufgrund einer räumlichen Energiedepositionsverteilung bzw. Wärmeverteilung und mithilfe von Wärmeleitung in dem Substrat oder in der Kappe ermöglicht, dass an den Materialbereich bzw. an den absorbierenden Teil des Substrats oder der Kappe angrenzende Bereiche des Substrats oder der Kappe auf eine im Vergleich zum Stand der Technik erhöhte Temperatur gebracht werden können. Somit werden beispielsweise die Temperaturgradienten in dem Substrat oder in der Kappe, insbesondere im Bereich der Zugangsöffnung, im Vergleich zum Stand der Technik reduziert. Hierdurch wird ermöglicht, dass die Wärmeausdehnung bei einer Temperaturerhöhung und/oder die Wärmeschrumpfung bei einer Temperatursenkung benachbarter Bereiche in dem Substrat oder in der Kappe, insbesondere im Bereich der Zugangsöffnung, aneinander angeglichen werden können und somit die im Bereich der verschlossenen Zugangsöffnung auftretenden mechanischen Spannungen im Vergleich zum Stand der Technik reduziert werden können.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich insbesondere Temperaturgradienten zwischen dem erst kürzlich erstarrten Materialbereich bzw. Schweißpunkt und dem den Materialbereich bzw. den Schweißpunkt umgebenden Material im Vergleich zum Stand der Technik durch gezielte Erhöhung der Temperatur im den Materialbereich bzw. den Schweißpunkt umgebenden Material reduzieren. Insbesondere lassen sich diese Temperaturgradienten zum Zeitpunkt der Erstarrung des Schweißpunktes bzw. zeitlich kurz nach dem Erstarren des Schweißpunktes reduzieren. Somit lässt sich vorteilhaft ermöglichen, dass die Wärmeschrumpfung des Materialbereichs bzw. des Schweißpunktes im Wesentlichen der Wärmeschrumpfung des den Materialbereich umgebenden Materials entspricht bzw. die beiden Wärmeschrumpfungen aneinander angeglichen werden können. Somit wird vorteilhaft ermöglicht, dass die im Bereich der verschlossenen Zugangsöffnung, insbesondere zeitlich nach dem Abkühlen des Materialbereichs, auftretenden mechanischen Spannungen im Vergleich zum Stand der Technik reduziert werden können.
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Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass mithilfe des gezielten Einbringens der Energie oder Wärme in das Substrat oder in die Kappe bzw. mit einer so gezielt einstellbaren Energieverteilung bzw. Wärmeverteilung gezielt die Bewegung von Versetzungen thermisch aktivierbar ist. Somit ist es vorteilhaft möglich, dass durch thermisch aktivierte Versetzungsbewegungen bzw. durch erleichterte Versetzungsbewegungen das Substrat oder die Kappe zumindest teilweise bzw. zumindest teilweise lokal im Bereich der Zugangsöffnung, insbesondere zeitlich vor einem ersten Übergang des Materialbereichs von einem festen Aggregatzustand in einen flüssigen Aggregatzustand und/oder zeitlich nach einem zweiten Übergang des Materialbereichs von einem flüssigen Aggregatzustand in einen festen Aggregatzustand, plastisch verformbar ist. Somit können durch plastische Verformung lokal auftretende Spannungen bzw. Spannungsspitzen mithilfe des gezielten Einbringens der Energie oder Wärme im Vergleich zum Stand der Technik reduziert bzw. abgebaut werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere vorteilhaft gegenüber Verfahren bei denen im dritten Verfahrensschritt ein Laserpunktschweißverfahren angewandt wird, da mit dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgrund von Punktschweißungen lokal im Bereich der Zugangsöffnung bzw. im Bereich der verschlossenen Zugangsöffnung in das Material eingebrachte Spannungen vermieden werden. Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auftretenden Spannungen ist gegenüber den aufgrund von Punktschweißungen auftretenden Spannungen geringer bzw. können auf vorteilhafte Weise besser in weiter von der Zugangsöffnung entfernte Bereiche des Substrats oder der Kappe umverteilt werden. Das Abbauen bzw. Reduzieren lokal auftretender Spannungen ist insbesondere vorteilhaft, da somit im Vergleich zum Stand der Technik der Widerstand gegenüber Rissbildung erhöht und somit die Wahrscheinlichkeit eines Bauteilversagens unmittelbar nach dem Verschließen der Zugangsöffnung, während der Weiterverarbeitung des mikromechanischen Bauelements oder während der Produktlebensdauer im Vergleich zum Stand verringert werden kann.
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Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist unter dem Laserstrahl von einem Laser kontinuierlich oder nicht kontinuierlich emittierte elektromagnetische Strahlung zu verstehen. Bei dem Laser kann es sich beispielsweise um einen Pulslaser oder auch um einen Dauerstrichlaser handeln. Hierbei ist erfindungsgemäß bevorzugt vorgesehen, dass der Pulslaser so betrieben wird, dass die elektromagnetische Strahlung zwar zeitlich nicht kontinuierlich emittiert wird bzw. nicht kontinuierlich auf den absorbierenden Teil des Substrats oder der Kappe bzw. auf die Bahn fällt, jedoch im Wesentlichen die Bahn räumlich kontinuierlich abfährt. Mit im Wesentlichen die Bahn räumlich kontinuierlich abfahren ist erfindungsgemäß gemeint, dass die elektromagnetische Strahlung derart absorbiert wird, dass der absorbierende Teil des Substrats oder der Kappe die gesamte Bahn umfasst bzw. dass eine Projektion der gesamten Bahn auf die Oberfläche eine Teilmenge einer Projektion des absorbierenden Teils des Substrats oder der Kappe auf die Oberfläche ist. Außerdem ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Dauerstrichlaser so betrieben wird, dass die elektromagnetische Strahlung kontinuierlich emittiert wird bzw. kontinuierlich auf den absorbierenden Teil des Substrats oder der Kappe fällt. Außerdem ist vorgesehen, dass die elektromagnetische Strahlung auf den absorbierenden Teil des Substrats oder der Kappe fällt und von diesem zumindest teilweise absorbiert wird.
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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 oder Wärme in einen diese Energie oder 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 das Einbringen der Energie oder Wärme derart gesteuert wird, dass der Laserstrahl eine elektromagnetische Welle mit im Wesentlichen zeitlich konstanter Intensität oder eine elektromagnetische Welle mit zeitlich variierender Intensität, insbesondere mit zeitlich pulsierender Intensität, aufweist. Hierdurch wird vorteilhaft ermöglicht, dass das erfindungsgemäße Verfahren sowohl mit Dauerstrichlasern als auch mit Pulslasern als Quelle des Laserstrahls durchgeführt werden kann.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Einbringen der Energie oder Wärme derart gesteuert wird, dass die Bahn eine geschlossene Bahn ist. Hierdurch wird vorteilhaft ermöglicht, dass eine besonders gleichmäßige Energieverteilung bzw. Wärmeverteilung in dem Substrat oder in der Kappe erzeugt werden kann.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Einbringen der Energie oder Wärme derart gesteuert wird, dass die Bahn eine ringförmige Bahn ist. Hierdurch wird vorteilhaft ermöglicht, dass eine an die Geometrie einer ringförmigen Zugangsöffnung angepasste gleichmäßige Energieverteilung bzw. Wärmeverteilung in dem Substrat oder in der Kappe erzeugt werden kann.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Einbringen der Energie oder Wärme derart gesteuert wird, dass die Bahn im Wesentlichen rotationssymmetrisch um die Zugangsöffnung angeordnet ist. Hierdurch wird vorteilhaft ermöglicht, dass die Energie oder Wärme in einen Bereich des Substrats oder der Kappe um die Zugangsöffnung herum gleichmäßig eingebracht werden kann.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Einbringen der Energie oder Wärme derart gesteuert wird, dass die Bahn eine spiralförmige Bahn, insbesondere in Form einer archimedischen Spirale, um einen Punkt ist, wobei der Punkt in der Oberfläche und innerhalb einer Projektion der Zugangsöffnung auf die Oberfläche angeordnet ist. Hierdurch wird vorteilhaft ermöglicht, dass eine besonders vorteilhafte Energieverteilung bzw. Wärmeverteilung in dem Bereich des Substrats oder der Kappe um die Zugangsöffnung herum erzeugt werden kann. Insbesondere wird hierdurch ein allmähliches Erwärmen des Substrats oder der Kappe ermöglicht, sodass besonders vorteilhaft Temperaturgradienten in dem Substrat oder in der Kappe minimiert werden können.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Laserstrahl derart räumlich verfahren wird, dass sich der Laserstrahl von dem Punkt entfernt oder dass sich der Laserstrahl auf den Punkt zubewegt. Hierdurch wird vorteilhaft ermöglicht, dass entweder zuerst ein Bereich des Substrats oder der Kappe unmittelbar an dem Zugangsöffnung allmählich erwärmt wird und anschließend ein weiter von dem Zugangsöffnung entfernter Bereich des Substrats oder der Kappe allmählich erwärmt wird oder dass zuerst der entfernte Bereich allmählich erwärmt wird und anschließend der unmittelbar an dem Zugangsöffnung angeordnete Bereich erwärmt wird.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Einbringen der Energie oder Wärme derart gesteuert wird, dass die Bahn eine Strecke ist, wobei eine Projektion der Strecke auf die Oberfläche und eine Projektion der Zugangsöffnung auf die Oberfläche zumindest teilweise überlappen. Hierdurch wird vorteilhaft ermöglicht, dass das Substrat oder die Kappe im Bereich um die Zugangsöffnung besonders effizient erwärmt wird.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Laserstrahl derart räumlich verfahren wird, dass die Strecke einmal oder zweimal oder dreimal oder viermal oder fünfmal oder sechsmal oder siebenmal oder achtmal oder neunmal oder zehnmal abgefahren wird. Hierdurch wird vorteilhaft ermöglicht, dass das Substrat oder die Kappe im Bereich um die Zugangsöffnung besonders effizient und dennoch allmählich aufwärmbar ist.
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Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei die Vorrichtung ein Strahlablenkungssystem zum räumlichen Verfahren des Laserstrahls umfasst, wobei das Strahlablenkungssystem einen Galvoscanner und/oder einen akustooptischen Modulator und/oder einen elektrooptischen Modulator und/oder einen resonanten Scanner und/oder einen Piezoscanner und/oder mechanisch schwenkbare optische Komponenten und/oder mechanisch schwenkbare optische Baugruppen, insbesondere Keilplatten und/oder Linsen, umfasst. Hierdurch wird vorteilhaft ermöglicht, dass der Laserstrahl während des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders schnell verfahren werden kann.
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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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4, 5, 6, 7 und 8 zeigen in schematischen Darstellungen im Wesentlichen parallel zu einer der ersten Kaverne abgewandten Oberfläche des Substrats oder der Kappe verlaufende Bahnen.
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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 oder Wärme in einen absorbierenden Teil 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 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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Beispielsweise ist vorgesehen, dass der erste Verfahrensschritt zeitlich vor dem Bonden des Substrats und der Kappe durchgeführt wird. Hierdurch wird vorteilhaft ermöglicht, dass die Zugangsöffnung während des Bondes bereits geöffnet vorliegt.
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Beispielsweise ist vorgesehen, dass das Einbringen der Energie oder Wärme durch räumliches Verfahren eines Laserstrahls entlang einer im Wesentlichen parallel zu einer der ersten Kaverne 5 abgewandten Oberfläche 1101 des Substrats 3 oder der Kappe 7 verlaufenden Bahn 1103 gesteuert wird. Beispielsweise ist vorgesehen, dass das räumliche Verfahren des Laserstrahls mithilfe von in situ Laserstrahlführung durchgeführt wird. Hierbei ist beispielsweise vorgesehen, dass im dritten Verfahrensschritt 103 der Bereich um die Zugangsöffnung 11 durch einen oder mehrere Laserpulse lokal erhitzt wird und die Zugangsöffnung 11 hermetisch verschlossen wird. Beispielsweise wird der Laserstrahl dabei während des Laserpulses oder der Laserpulse durch ein Schnelles Ablenksystem in einer gezielten Figur um das Belüftungsloch bzw. die Zugangsöffnung 11 verfahren. Beispielsweise wird hierdurch der Laserstrahl zur Erzeugung einer definierten Energiedepositionsverteilung während des Prozesses auf eine im Gegensatz zum Stand der Technik vorteilhafte Weise räumlich verfahren. Hierdurch wird ein vorteilhafterer Spannungszustand im Material gegenüber einem statischen Verfahren erzielt.
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Erfindungsgemäß ist beispielsweise vorgesehen, dass das Einbringen der Energie oder Wärme in einem Zeitraum von 0,1 µs bis 10 ms, bevorzugt in einem Zeitraum von 1 µs bis 1 ms, insbesondere bevorzugt in einem Zeitraum von 10 µs bis 500 µs, durchgeführt wird.
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In 4, 5, 6, 7 und 8 sind in schematischen Darstellungen im Wesentlichen parallel zu einer der ersten Kaverne 5 abgewandten Oberfläche des Substrats 3 oder der Kappe 7 verlaufende Bahnen 1103. Beispielsweise ist vorgesehen, dass das Einbringen der Energie oder Wärme derart gesteuert wird, dass der Laserstrahl eine elektromagnetische Welle mit im Wesentlichen zeitlich konstanter Intensität oder eine elektromagnetische Welle mit zeitlich variierender Intensität, insbesondere mit zeitlich pulsierender Intensität, aufweist.
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Hierbei zeigt 4 beispielhaft, dass das Einbringen der Energie oder Wärme derart gesteuert wird, dass die Bahn 1103 eine geschlossene Bahn ist. In 4 ist beispielhaft dargestellt, dass die Bahn 1103 eine ringförmige Bahn ist. Mit anderen Worten ist in 4 eine Bahn 1103 in Form eines Rings um das zu verschließende Belüftungsloch bzw. um die zu verschließende Zugangsöffnung dargestellt. Beispielsweise ist vorgesehen, dass die in 4 dargestellte Bahn mit dem Laserstrahl mehrmals abgefahren wird. Hierbei ist beispielsweise vorgesehen, dass der Laserstrahl derart räumlich verfahren wird, dass der Laserstrahl mehrere, insbesondere zwei oder drei oder vier oder fünf oder sechs oder sieben oder acht oder neun oder zehn, Runden auf der Bahn abfährt.
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Beispielsweise ist jedoch alternativ auch vorgesehen, dass die in 4 dargestellte Bahn 1103 eine rechtwinklige Bahn ist, beispielsweise in Form eines Rechtecks. Alternativ ist beispielsweise jedoch auch vorgesehen, dass die Bahn 1103 eine Bahn mit 10° und/oder 20° und/oder 30° und/oder 40° und/oder 45° und/oder 50° und/oder 60° und/oder 70° und/oder 80° und/oder 100° und/oder 110° und/oder 120° und/oder 130° und/oder 135° und/oder 140° und/oder 150° und/oder 160° und/oder 170° Winkeln ist.
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Beispielsweise ist wie in 4 dargestellt auch vorgesehen, dass das Einbringen der Energie oder Wärme derart gesteuert wird, dass die Bahn 1103 im Wesentlichen rotationssymmetrisch um die Zugangsöffnung 11 angeordnet ist. Beispielsweise ist auch vorgesehen, dass der Massenmittelpunkt bzw. der geometrische Schwerpunkt der Bahn im Wesentlichen mit einer Längsachse der Zugangsöffnung 11 zusammenfällt.
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Des Weiteren ist in 5 und 6 beispielhaft dargestellt, dass die Bahn 1103 eine spiralförmige Bahn, insbesondere in Form einer archimedischen Spirale, um einen Punkt ist. Hierbei ist der Punkt bespielhaft in der Oberfläche 1101 und innerhalb einer Projektion der Zugangsöffnung 11 auf die Oberfläche 1101 angeordnet. Hierbei zeigt 5 beispielhaft dass der Laserstrahl derart räumlich verfahren wird, dass sich der Laserstrahl auf den Punkt zubewegt. Mit anderen Worten ist in 5 beispielhaft eine außen beginnende und am oder in der Nähe des zu verschließenden Belüftungsloches bzw. der zu verschließenden Zugangsöffnung 11 endende Spirale dargestellt. 6 zeigt alternativ beispielhaft dass der Laserstrahl derart räumlich verfahren wird, dass sich der Laserstrahl von dem Punkt entfernt. Mit anderen Worten ist in 6 beispielhaft eine am oder in der Nähe des zu verschließenden Belüftungsloches bzw. der zu verschließenden Zugangsöffnung 11 beginnende und die Zugangsöffnung umkreisende und sich von der Zugangsöffnung 11 entfernende Spirale dargestellt.
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Außerdem ist in 7 beispielhaft dargestellt, dass die Bahn 1103 eine Strecke ist, wobei eine Projektion der Strecke auf die Oberfläche 1101 und eine Projektion der Zugangsöffnung 11 auf die Oberfläche 1101 zumindest teilweise überlappen. Mit anderen Worten ist in 7 eine linienförmige Bahn 1103 dargestellt, wobei durch eine linienförmige Bewegung des Laserstrahls Spannungsvektoren entlang vorteilhafter Kristallorientierungen ausgerichtet werden.
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Schließlich ist in 8 beispielhaft dargestellt, dass der Laserstrahl derart räumlich verfahren wird, dass die Strecke einmal oder zweimal oder dreimal oder viermal oder fünfmal oder sechsmal oder siebenmal oder achtmal oder neunmal oder zehnmal abgefahren wird. Beispielsweise ist vorgesehen, dass das erste Abfahren in eine erste Richtung und das zweite Abfahren in eine der ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung durchgeführt wird. Beispielsweise ist zusätzlich vorgesehen, dass das dritte, fünfte, siebte und neunte Abfahren in die erste Richtung durchgeführt wird. Beispielsweise ist auch vorgesehen, dass das vierte, sechste, achte und zehnte Abfahren in die zweite Richtung durchgeführt wird. Des Weiteren ist beispielsweise vorgesehen, dass die Strecke eine Vielzahl weiterer Male abgefahren wird. Hierbei ist beispielsweise vorgehen, dass das Abfahren zeitlich nacheinander abwechselnd in die erste Richtung und in die zweite Richtung durchgeführt wird. Mit anderen Worten ist in 8 ein Wobbeln des Laserstrahls dargestellt, wobei der Laserstrahl über dem zu verschließenden Belüftungsloch bzw. über der Zugangsöffnung 11 schnell hin- und hergefahren wird. Hierbei bedeutet im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung schnell, dass das Hin- und Herfahren in einem Zeitraum von 1 µs bis 100 ms, insbesondere in einem Zeitraum von 10 µs bis 500 µs, durchgeführt wird.
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Außerdem ist erfindungsgemäß eine Vorrichtung zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei die Vorrichtung ein Strahlablenkungssystem zum räumlichen Verfahren des Laserstrahls umfasst, wobei das Strahlablenkungssystem einen Galvoscanner und/oder einen akustooptischen Modulator und/oder einen elektrooptischen Modulator und/oder einen resonanten Scanner und/oder einen Piezoscanner und/oder mechanisch schwenkbare optische Komponenten und/oder mechanisch schwenkbare optische Baugruppen, insbesondere Keilplatten und/oder Linsen, umfasst. Hierdurch wird vorteilhaft ermöglicht, dass der Laserstrahl während des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders schnell verfahren werden kann. Insbesondere wird hierdurch ermöglicht, dass der Laserstrahl entlang der in 4, 5, 6, 7 und Figur 8 beispielhaft dargestellten Bahnen 1103 einmal oder vielfach entlang gefahren werden kann, insbesondere innerhalb eines Zeitraums von 0,1 µs bis 10 ms, bevorzugt innerhalb eines Zeitraums von 1 µs bis 1 ms, insbesondere bevorzugt innerhalb eines Zeitraums von 10 µs bis 500 µs. Insbesondere durch die Verwendung mehrerer oben genannter Komponenten, wie beispielsweise einem Galvoscanner und/oder einem akustooptischen Modulator und/oder einem elektrooptischen Modulator und/oder einem resonanten Scanner und/oder einem Piezoscanner und/oder mechanisch schwenkbarer optischer Komponenten und/oder mechanisch schwenkbarer optischer Baugruppen, im Strahlablenkungssystem können beispielsweise vorteilhaft mehrere Laserstrahlen zur Verfügung gestellt werden. Außerdem können somit auf vorteilhafte Weise für den jeweiligen verwendeten Laserstrahl bzw. für die jeweilige verwendete Bahn 1103 die entsprechend bevorzugte Komponente ausgewählt werden.
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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]
