DE102016200494A1 - Verfahren zum Herstellen eines mehrschichtigen MEMS-Bauelements und entsprechendes mehrschichtiges MEMS-Bauelement - Google Patents
Verfahren zum Herstellen eines mehrschichtigen MEMS-Bauelements und entsprechendes mehrschichtiges MEMS-Bauelement Download PDFInfo
- Publication number
- DE102016200494A1 DE102016200494A1 DE102016200494.8A DE102016200494A DE102016200494A1 DE 102016200494 A1 DE102016200494 A1 DE 102016200494A1 DE 102016200494 A DE102016200494 A DE 102016200494A DE 102016200494 A1 DE102016200494 A1 DE 102016200494A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- layer
- monocrystalline
- functional
- polycrystalline
- mems device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
- B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
- B81C1/00642—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for improving the physical properties of a device
- B81C1/0069—Thermal properties, e.g. improve thermal insulation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
- B81B3/00—Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
- B81B3/0064—Constitution or structural means for improving or controlling the physical properties of a device
- B81B3/0081—Thermal properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
- B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
- B81C1/00349—Creating layers of material on a substrate
- B81C1/0038—Processes for creating layers of materials not provided for in groups B81C1/00357 - B81C1/00373
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
- B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
- B81C1/00436—Shaping materials, i.e. techniques for structuring the substrate or the layers on the substrate
- B81C1/005—Bulk micromachining
- B81C1/00507—Formation of buried layers by techniques other than deposition, e.g. by deep implantation of elements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
- B81C2201/00—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems
- B81C2201/01—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems in or on a substrate
- B81C2201/0174—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems in or on a substrate for making multi-layered devices, film deposition or growing
- B81C2201/0176—Chemical vapour Deposition
- B81C2201/0177—Epitaxy, i.e. homo-epitaxy, hetero-epitaxy, GaAs-epitaxy
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
- B81C2201/00—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems
- B81C2201/01—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems in or on a substrate
- B81C2201/0174—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems in or on a substrate for making multi-layered devices, film deposition or growing
- B81C2201/0191—Transfer of a layer from a carrier wafer to a device wafer
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
- B81C2201/00—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems
- B81C2201/01—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems in or on a substrate
- B81C2201/0174—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems in or on a substrate for making multi-layered devices, film deposition or growing
- B81C2201/0191—Transfer of a layer from a carrier wafer to a device wafer
- B81C2201/0195—Transfer of a layer from a carrier wafer to a device wafer the layer being unstructured
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Micromachines (AREA)
- Element Separation (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
Abstract
Die Erfindung schafft ein Verfahren zum Herstellen eines mehrschichtigen MEMS-Bauelements und ein entsprechendes mehrschichtiges MEMS-Bauelement. Das Verfahren umfasst die Schritte: Bereitstellen eines mehrschichtigen Substrats (1, 2, 3; 1a, 2, 3), welches eine monokristalline Trägerschicht (1; 1a), eine monokristalline Funktionsschicht (3) mit einer Vorderseite (V) und einer Rückseite (R) und eine zwischen der Rückseite (R) und der Trägerschicht (1) liegende Bondschicht (2) aufweist; Aufwachsen einer ersten polykristallinen Schicht (4; 4a; 4b) über der Vorderseite (V) der monokristallinen Funktionsschicht (3); Entfernen der monokristallinen Trägerschicht (1; 1a); und Aufwachsen einer zweiten polykristallinen Schicht (40; 40a; 40b) über der Rückseite (R) der monokristallinen Funktionsschicht (3).
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines mehrschichtigen MEMS-Bauelements und ein entsprechendes mehrschichtiges MEMS-Bauelement.
- Stand der Technik
- Obwohl auch beliebige mikromechanische Substrate anwendbar sind, werden die vorliegende Erfindung und die ihr zugrundeliegende Problematik anhand von MEMS-Wafersubstraten auf Siliziumbasis erläutert.
- MEMS-Bauelemente auf Silizium-Basis haben spezielle physikalische und elektrische Eigenheiten.
- Während die elektrischen Eigenschaften im Wesentlichen von der Dotierung abhängen, sind physikalische Eigenschaften, insbesondere die Wärmeleitfähigkeit, von der kristallinen Beschaffenheit des Siliziums ab. So hat einkristallines (monokristallines) Silizium die höchste Wärmeleitfähigkeit von 148 W/mK.
- Viele Halbleiterprozesse erfordern das epitaktische Aufwachsen einer Siliziumschicht auf einem Substratwafer oder einer Isolationsschicht wie Oxid oder Nitrid.
- Während eine Epitaxie auf einer Sillizium-Einkristallschicht zu einem einkristallinen Wachstum führt, funktioniert Epitaxie auf einer amorphen Schicht wie Oxid oder Nitrid nicht direkt. Vielmehr ist hierbei zunächst das Abscheiden eines Seed-Layers erforderlich. Da der Seed-Layer jedoch nicht monokristallin erzeugt werden kann, führt auch die Epitaxie auf Oxid zu einer polykristallinen Siliziumschicht.
- Somit können Schichtsysteme, wie z.B. ein einkristallines Si/Oxid/polykristallines Si, problemlos hergestellt werden. Die Herstellung eines Schichtsystems polykristallines Silizium/Oxid/einkristallines Silizium/Oxid/ polykristallines Silizium ist durch Epitaxie oder alternativen Abscheidungen nicht möglich.
- Bekannt ist die Herstellung einer einkristallinen Si-Schicht aus polykristallinem Silizium durch Laser-Rekristallisation (z.B. aus der
DE 3587210 T2 oder derEP 0 179 491 B1 ). Hierbei werden aber spezielle Anforderungen an die thermische Wärmeleitfähigkeit der einzelnen Schichten gestellt. Ferner ist die Dickenuniformität durch die Uniformität der polykristallinen Schicht begrenzt. - Silizium-Direktbonden ist seit 1986 bekannt (siehe z.B. Applied Physics Letters 48, Nr.1, 1986, S. 78–80). Hierbei werden zwei Wafer unter hohem Druck in Kontakt gebracht. Das Silizium-Direktbonden erlaubt es auch Schichtsysteme, wie z.B. einkristallines Silizium mit polykristallinen-Silizium oder einkristallines Silizium/Oxid mit polykristallinen Silizium sowie einkristallines Silizium/Oxid mit einkristallinen Silizium direkt zu bonden. Mit diesem Verfahren werden auch SOI-Wafer bestehend aus einem monokristallinen Substratwafer, einer Oxidschicht und einer einkristallinen Funktionsschicht geringer Schichtdickenschwankung hergestellt.
- Eine bekannte Alternative zum Rückdünnen des Silizium-Substrats durch Polieren oder Ätzen bietet das sogenannte Smart-Cut-Verfahren (siehe z.B.
US 5 374 564 ). Hierbei wird durch Wasserstoff-lonenimplantation im Substrat an der gewünschten Stelle eine Störungsschicht erzeugt, die bei anschließender Erwärmung zu Rissen führt, wodurch der Wafer in diesem Bereich abgesprengt bzw. gespalten wird. - Offenbarung der Erfindung
- Die Erfindung schafft ein Verfahren zum Herstellen eines mehrschichtigen MEMS-Bauelements nach Anspruch 1 und ein entsprechendes mehrschichtiges MEMS-Bauelement nach Anspruch 11.
- Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
- Vorteile der Erfindung
- Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee liegt darin, ein Verfahrens bereitzustellen, mit welchem einkristalline Schichten geringer Dickenstreuung (< 1%) in polykristallinen Schichtsystemen integriert werden können. Dabei werden alle einzelnen Schichten durch bekannte Halbleiterprozesse strukturiert. Die Position der einkristallinen Schicht innerhalb eines polykristallinen Schichtstapels ist somit frei wählbar.
- Kern der Erfindung ist die funktionelle Integration von mindestens einer einkristallinen Schicht zwischen mindestens zwei oder mehr polykristallinen Schichten, wobei die einkristalline Schicht nicht unmittelbar in der Mitte des Schichtstapels platziert wird, d.h. oberhalb und unterhalb der einkristallinen Siliziumschicht können unterschiedliche Anzahl und Dicken von polykristallinen Schichten appliziert sein.
- Für spezielle Anwendungen bietet die Erfindung den großen Vorteil, eine dünne einkristalline Si-Schicht zwischen zwei polykristallinen Si-Schichten zu betten und somit die gute Wärmeleitfähigkeit (148 W/mK) der eingebetteten Schicht, sowie deren entsprechenden mechanischen Eigenschaften zu kombinieren. Die einkristalline Schicht kann des Weiteren aus angereicherten oder isotopenreinen Silizium-28 bestehen, dessen Wärmeleiteigenschaften nochmals deutlich gesteigert ist.
- Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung wird die Bondschicht nach Entfernen der monokristallinen Trägerschicht entfernt und wird die zweite polykristalline Schicht auf der der Rückseite der monokristallinen Funktionsschicht aufgewachsen.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird die zweite polykristalline Schicht zumindest teilweise auf der Bondschicht aufgewachsen. So lässt sich die Bondschicht als Funktionsschicht verwenden.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird die erste polykristalline Schicht auf der Vorderseite der monokristallinen Funktionsschicht aufgewachsen.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird auf der Vorderseite eine Isolationsschicht gebildet wird die zweite polykristalline Schicht auf der Isolationsschicht aufgewachsen. Die Isolationsschicht kann dann bereichsweise als Opferschicht in einem späteren Stadium dienen.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird die monokristalline Funktionsschicht in mehrere Funktionsbereiche strukturiert, zwischen denen Durchgangslöcher zur Bondschicht gebildet werden, wobei eine Isolationsschicht auf den Funktionsbereichen und in den Durchgangslöchern gebildet wird und wobei ein weiteres Durchgangsloch in der Isolationsschicht zum Freilegen eines Funktionsbereichs an der Vorderseite gebildet wird. So sind eine einfache elektrische Kontaktierung und Isolation möglich.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird die erste polykristalline Schicht auf der Isolationsschicht abgeschieden, und im gleichen Schritt ein monokristalliner Bereich innerhalb der ersten polykristallinen Schicht auf dem freigelegten Funktionsbereich als elektrischer Vorderseiten-Kontaktbereich gebildet. So lässt sich ein Kontaktbereich zusammen mit der ersten polykristallinen Schicht bilden.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird die Bondschicht nach Entfernen der monokristallinen Trägerschicht derart strukturiert, dass ein Funktionsbereich an der Rückseite freigelegt wird, und die zweite polykristalline Schicht wird auf der Bondschicht abgeschieden, und im gleichen Schritt wird ein monokristalliner Bereich innerhalb der zweiten polykristallinen Schicht auf dem freigelegten Funktionsbereich als elektrischer Rückseiten-Kontaktbereich gebildet. So lässt sich ein einfacher Rückseiten-Kontaktbereich ggfs. in Verbindung mit einem Vorderseiten-Kontaktbereich bilden.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird in der monokristallinen Trägerschicht ein Implantations-Schädigungsbereich gebildet wird, wobei die monokristalline Trägerschicht beim Entfernen im Implantations-Schädigungsbereich gespalten wird. Dies erleichtert das Entfernen der Trägerschicht.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist das mehrschichtige Substrat ein SOI-Substrat.
- Kurze Beschreibung der Zeichnungen
- Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsformen mit Bezug auf die Figuren erläutert.
- Es zeigen:
-
1a) –c) schematische senkrechte Querschnittsansichten zum Erläutern eines Verfahrens zum Herstellen eines mehrschichtigen MEMS-Bauelements und eines entsprechenden mehrschichtigen MEMS-Bauelements gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; -
2a) –c) schematische senkrechte Querschnittsansichten zum Erläutern eines Verfahrens zum Herstellen eines mehrschichtigen MEMS-Bauelements und eines entsprechenden mehrschichtigen MEMS-Bauelements gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; -
3a) –d) schematische senkrechte Querschnittsansichten zum Erläutern eines Verfahrens zum Herstellen eines mehrschichtigen MEMS-Bauelements und eines entsprechenden mehrschichtigen MEMS-Bauelements gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und -
4a) –d) schematische senkrechte Querschnittsansichten zum Erläutern eines Verfahrens zum Herstellen eines mehrschichtigen MEMS-Bauelements und eines entsprechenden mehrschichtigen MEMS-Bauelements gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. - Ausführungsformen der Erfindung
- In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente.
-
1a) –c) sind schematische senkrechte Querschnittsansichten zum Erläutern eines Verfahrens zum Herstellen eines mehrschichtigen MEMS-Bauelements und eines entsprechenden mehrschichtigen MEMS-Bauelements gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. - In
1a) bezeichnet Bezugszeichen100 ein SOI (Silicon-on-Insulator)-Substrat, welches eine monokristalline Trägerschicht1 , eine Bondschicht2 aus Siliziumdioxid und eine monokristalline Funktionsschicht3 aufweist, welche über die Bondschicht2 mit der Trägerschicht1 verbunden ist. Die monokristalline Funktionsschicht3 weist eine Vorderseite V und eine Rückseite R auf und dient üblicherweise dazu, dass darin passive und/oder aktive mikromechanische Bauelemente ausgebildet werden. - Die Trägerschicht
1 weist typischerweise eine Dicke von einigen hundert Mikrometern auf, wohingegen die Funktionsschicht3 eine Dicke von typischerweise einigen hundert Nanometern bis einigen zehn Mikrometern aufweist. - Gemäß
1b) wird auf der Vorderseite V der monokristallinen Funktionsschicht3 eine polykristalline Siliziumschicht4 aufgewachsen. - In einem darauffolgenden Prozessschritt welcher in
1c) illustriert ist, wird dann die monokristalline Trägerschicht1 durch Rückdünnen mittels CMP (Chemical Mechanical Polishing) und/oder Rückätzen bis zur Bondschicht3 aus Siliziumdioxid entfernt. In einem weiteren separaten Ätzschritt wird dann ebenfalls die Bondschicht2 entfernt. - In einem abschließenden Prozessschritt wird dann eine zweite polykristalline Schicht aus Polysilizium
40 auf der Rückseite R der monokristallinen Funktionsschicht3 aufgewachsen. - Somit liegt im Zustand
1c) eine Schichtenfolge vor, bei der die monokristalline Funktionsschicht3 zwischen den beiden polykristallinen Schichten4 ,40 eingebettet ist. - Die polykristallinen Schichten
4 ,40 können dabei unterschiedliche Dicken aufweisen, beispielsweise die erste polykristalline Schicht4 im Bereich von einigen hundert Nanometern bis einigen zehn Mikrometern und die polykristalline Schicht40 im Bereich von 50–200 Mikrometern. -
2a) –c) sind schematische senkrechte Querschnittsansichten zum Erläutern eines Verfahrens zum Herstellen eines mehrschichtigen MEMS-Bauelements und eines entsprechenden mehrschichtigen MEMS-Bauelements gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. - Bei der zweiten Ausführungsform entspricht der Ausgangszustand gemäß
2a) dem Ausgangszustand gemäß1a) . - Im Unterschied zur oben beschriebenen ersten Ausführungsform wird dann gemäß
2b) eine Isolationsschicht20 aus Siliziumdioxid auf der Vorderseite V der monokristallinen Funktionsschicht3 abgeschieden. Im Anschluss daran wird eine erste polykristalline Funktionsschicht4a aus Silizium auf der Isolationsschicht20 aufgewachsen. - Weiter mit Bezug auf
2c) wird bei dieser Ausführungsform lediglich die monokristalline Trägerschicht1 durch Rückschleifen bzw. Rückätzen entfernt, wohingegen die Bondschicht2 aus Siliziumdioxid auf der Rückseite der monokristallinen Funktionsschicht3 belassen wird. - In einem darauf folgenden Prozessschritt wird schließlich die zweite polykristalline Schicht
40a aus Silizium auf die Bondschicht2 aufgewachsen. - Im Unterschied zur ersten Ausführungsform ist also hier die monokristalline Funktionsschicht
3 durch die Isolationsschichten2 ,20 von den Polysiliziumschichten40a ,4 bzw.4a getrennt. -
3a) –d) sind schematische senkrechte Querschnittsansichten zum Erläutern eines Verfahrens zum Herstellen eines mehrschichtigen MEMS-Bauelements und eines entsprechenden mehrschichtigen MEMS-Bauelements gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. - Gemäß
3a) wird ausgehend vom Prozesszustand gemäß1a) die monokristalline Funktionsschicht3 in mehrere Funktionsbereiche3a ,3b ,3c ,3d strukturiert. Die Funktionsbereiche3a ,3b ,3c ,3d können beispielsweise spätere Kontaktbereiche oder spätere Sensor- bzw. Aktuatorenbereiche einer entsprechenden mikromechanischen Struktur werden. Beispielsweise lassen sich diese auch in einem (nicht dargestellten) Prozessschritt durch teilweises Entfernen der Bondschicht2 beweglich machen. - Die Funktionsbereiche
3a ,3b ,3c ,3d sind durch Durchgangslöcher K1, K2, K3 getrennt welche sich bis zur Oberseite der Bondschicht2 erstrecken und diese dementsprechend innerhalb der Durchgangslöcher K1, K2, K3 freilegen. - Wir in
3b) dargestellt wird in einem anschließenden Prozessschritt eine Isolationsschicht20a aus Siliziumdioxid über der Struktur gemäß1a) abgeschieden und strukturiert. Die Isolationsschicht20a füllt dabei die Durchgangslöcher k1, k2, k3, wodurch die Funktionsbereiche3a ,3b ,3c ,3d eingebettet werden. In einem darauf folgenden Strukturierungsschritt wird ein weiteres Durchgangsloch K4 in der Isolationsschicht20a zum Freilegen des Funktionsbereichs3c an seiner Vorderseite V gebildet. - Im Anschluss daran wird, wie in
3c) gezeigt eine erste polykristalline Schicht4b auf der Isolationsschicht20a abgeschieden, wobei im gleichen Prozessschritt ein monokristalliner Bereich30 innerhalb der ersten polykristallinen Schicht4b auf dem freigelegten Funktionsbereich3c als elektrischen Vorderseiten-Kontaktbereich gebildet wird. - Schließlich mit Bezug auf
3d) wird wie bei der zweiten Ausführungsform die monokristalline Trägerschicht1 entfernt und die Bondschicht2 derart strukturiert, dass der Funktionsbereich3c an der Rückseite R freigelegt ist. Auf der Bondschicht2 und dem freigelegen Kontaktbereich3c wird dann eine zweite polykristalline Siliziumschicht40d abgeschieden, wobei sich in Analogie zur Vorderseite V ein monokristalliner Bereich31 auf der Rückseite R des Funktionsbereichs3c bildet, welcher als elektrischer Rückseiten-Kontaktbereich fungiert. - Somit ist der Funktionsbereich
3c vorderseitig und rückseitig kontaktiert wohingegen die Funktionsbereiche3a ,3b ,3d vollständig in der Isolationsschicht20a eingebettet sind. - Weitere Prozessschritte, welche hier nicht näher dargestellt sind, könnten beispielsweise das oben erwähnte Beweglichmachen gewisser Funktionsbereiche umfassen. Auch nicht dargestellt hier sind weitere Prozessschritte zur elektrischen Anbindung, beispielsweise durch entsprechende Metallkontaktierungen und Leiterbahnen o. ä.
-
4a) –d) sind schematische senkrechte Querschnittsansichten zum Erläutern eines Verfahrens zum Herstellen eines mehrschichtigen MEMS-Bauelements und eines entsprechenden mehrschichtigen MEMS-Bauelements gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. - Bei der vierten Ausführungsform wird gemäß
4a) ebenfalls ein SOI-Substrat100 verwendet, allerdings ist in der monokristallinen Trägerschicht1a ein Implantations-Schädigungsbereich1000 gebildet, welcher sich möglichst nahe der Bondschicht2 befindet. Ein derartiger Implantations-Schädigungsbereich1000 umfasst eine gestörte Kristallstruktur was sich für einen späteren „smart cut“ ausnutzen lassen kann. - Weiter mit Bezug auf
4b) wird auf der monokristallinen Funktionsschicht3 der ersten polykristallinen Schicht aus Silizium4 gebildet. - Im Anschluss an den in
4b) gezeigten Prozesszustand erfolgt dann eine thermische Behandlung bei hoher Temperatur von typischerweise 1000°C, wobei die monokristalline Trägerschicht1a im Bereich des Implantations-Schädigungsbereichs1000 gespalten wird, was zum Prozesszustand gemäß4c) führt. - Weiter mit Bezug auf
4d) wird der Rest der monokristallinen Trägerschicht1a weggeätzt bzw. weggeschliffen und im Anschluss daran die Bondschicht2 weggeätzt. - Analog zur oben beschriebenen ersten Ausführungsform wird dann die zweite polykristalline Funktionsschicht
40 auf der Rückseite R der monokristalline Funktionsschicht3 abgeschieden, womit der Prozesszustand gemäß4d) den Prozesszustand gemäß 1c) entspricht. - Selbstverständlich kann dieses Smart-Cut-Verfahren der monokristallinen Trägerschicht
1a bei sämtlichen oben beschriebenen Ausführungsformen angewendet werden. - Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt. Insbesondere sind die genannten Materialien und Topologien nur beispielhaft und nicht auf die erläuterten Beispiele beschränkt.
- Insbesondere ist die Geometrie der Schichten stark vereinfacht dargestellt, die Erfindung hingegen lässt sich auf wesentlich komplexere Geometrien anwenden.
- Auch die beispielhaft angeführten Schichten sind nicht auf die erwähnten Schichten beschränkt, sondern können durch beliebige Kombinationen von polykristallinen Schichten und monokristallinen Schichten angewendet werden.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 3587210 T2 [0008]
- EP 0179491 B1 [0008]
- US 5374564 [0010]
- Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- Applied Physics Letters 48, Nr.1, 1986, S. 78–80 [0009]
Claims (15)
- Verfahren zum Herstellen eines mehrschichtigen MEMS-Bauelements mit den Schritten: Bereitstellen eines mehrschichtigen Substrats (
1 ,2 ,3 ;1a ,2 ,3 ), welches eine monokristalline Trägerschicht (1 ;1a ), eine monokristalline Funktionsschicht (3 ) mit einer Vorderseite (V) und einer Rückseite (R) und eine zwischen der Rückseite (R) und der Trägerschicht (1 ) liegende Bondschicht (2 ) aufweist; Aufwachsen einer ersten polykristallinen Schicht (4 ;4a ;4b ) über der Vorderseite (V) der monokristallinen Funktionsschicht (3 ); Entfernen der monokristallinen Trägerschicht (1 ;1a ); und Aufwachsen einer zweiten polykristallinen Schicht (40 ;40a ;40b ) über der Rückseite (R) der monokristallinen Funktionsschicht (3 ). - Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Bondschicht (
2 ) nach Entfernen der monokristallinen Trägerschicht (1 ) entfernt wird und die zweite polykristalline Schicht (40 ) auf der der Rückseite (R) der monokristallinen Funktionsschicht (3 ) aufgewachsen wird. - Verfahren nach Anspruch 1, wobei die zweite polykristalline Schicht (
40a ) zumindest teilweise auf der Bondschicht (2 ) aufgewachsen wird. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste polykristalline Schicht (
4 ) auf der Vorderseite (V) der monokristallinen Funktionsschicht (3 ) aufgewachsen wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei auf der Vorderseite (V) eine Isolationsschicht (
20 ) gebildet wird und die zweite polykristalline Schicht (4a ) auf der Isolationsschicht (20 ) aufgewachsen wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die monokristalline Funktionsschicht (
3 ) in mehrere Funktionsbereiche (3a –3d ) strukturiert wird, zwischen denen Durchgangslöcher (K1–K3) zur Bondschicht (2 ) gebildet werden, wobei eine Isolationsschicht (20a ) auf den Funktionsbereichen (3a –3d ) und in den Durchgangslöchern (K1–K3) gebildet wird und wobei ein weiteres Durchgangsloch (K4) in der Isolationsschicht (20a ) zum Freilegen eines Funktionsbereichs (3c ) an der Vorderseite (V) gebildet wird. - Verfahren nach Anspruch 6, wobei die erste polykristalline Schicht (
4b ) auf der Isolationsschicht (20a ) abgeschieden wird und im gleichen Schritt ein monokristalliner Bereich (30 ) innerhalb der ersten polykristallinen Schicht (4b ) auf dem freigelegten Funktionsbereich (3c ) als elektrischer Vorderseiten-Kontaktbereich gebildet wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei die Bondschicht (
2 ) nach Entfernen der monokristallinen Trägerschicht (1 ) derart strukturiert wird, dass ein Funktionsbereich (3c ) an der Rückseite (R) freigelegt wird, und die zweite polykristalline Schicht (40b ) auf der Bondschicht (20 ) abgeschieden wird und im gleichen Schritt ein monokristalliner Bereich (31 ) innerhalb der zweiten polykristallinen Schicht (40b ) auf dem freigelegten Funktionsbereich (3c ) als elektrischer Rückseiten-Kontaktbereich gebildet wird. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in der monokristallinen Trägerschicht (
1a ) ein Implantations-Schädigungsbereich (1000 ) gebildet wird und die monokristalline Trägerschicht (1a ) beim Entfernen im Implantations-Schädigungsbereich (1000 ) gespalten wird. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mehrschichtige Substrat (
1 ,2 ,3 ;1a ,2 ,3 ) ein SOI-Substrat (100 ) ist. - Mehrschichtiges MEMS-Bauelement mit: einer ersten polykristallinen Schicht (
4 ;4a ;4b ) über der Vorderseite (V) einer monokristallinen Funktionsschicht (3 ); und einer zweiten polykristallinen Schicht (40 ;40a ;40b ) über der Rückseite (R) der monokristallinen Funktionsschicht (3 ). - Mehrschichtiges MEMS-Bauelement nach Anspruch 11, wobei die monokristalline Funktionsschicht (
3 ) in mehrere Funktionsbereiche (3a –3d ) strukturiert ist, zwischen denen Durchgangslöcher (K1–K3) zur Bondschicht (2 ) gebildet sind, wobei die Isolationsschicht (20a ) auf den Funktionsbereichen (3a –3d ) und in den Durchgangslöchern (K1–K3) gebildet ist und wobei ein weiteres Durchgangsloch (K4) in der Isolationsschicht (20a ) zum Freilegen eines Funktionsbereichs (3c ) an der Vorderseite (V) gebildet ist. - Mehrschichtiges MEMS-Bauelement nach Anspruch 12, wobei die erste polykristalline Schicht (
4b ) auf der Isolationsschicht (20a ) gebildet ist und ein monokristalliner Bereich (30 ) innerhalb der ersten polykristallinen Schicht (4b ) auf dem freigelegten Funktionsbereich (3c ) als elektrischer Vorderseiten-Kontaktbereich gebildet ist. - Mehrschichtiges MEMS-Bauelement nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Bondschicht (
2 ) derart strukturiert, dass ein Funktionsbereich (3c ) an der Rückseite (R) freigelegt ist, und die zweite polykristalline Schicht (40b ) auf der Bondschicht (20 ) gebildet ist und ein monokristalliner Bereich (31 ) innerhalb der zweiten polykristallinen Schicht (40b ) auf dem freigelegten Funktionsbereich (3c ) als elektrischer Rückseiten-Kontaktbereich gebildet ist. - Mehrschichtiges MEMS-Bauelement nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei die erste polykristalline Schicht (
4 ;4a ;4b ), die monokristalline Funktionsschicht (3 ) und die zweite polykristalline Schicht (40 ;40a ;40b ) aus Silizium gebildet sind.
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102016200494.8A DE102016200494A1 (de) | 2016-01-15 | 2016-01-15 | Verfahren zum Herstellen eines mehrschichtigen MEMS-Bauelements und entsprechendes mehrschichtiges MEMS-Bauelement |
KR1020187023264A KR102582992B1 (ko) | 2016-01-15 | 2016-11-30 | 다층 mems 부품을 제조하기 위한 방법 및 상응하는 다층 mems 부품 |
PCT/EP2016/079252 WO2017121535A1 (de) | 2016-01-15 | 2016-11-30 | Verfahren zum herstellen eines mehrschichtigen mems-bauelements und entsprechendes mehrschichtiges mems-bauelement |
CN201680078844.5A CN108463431B (zh) | 2016-01-15 | 2016-11-30 | 用于制造多层mems构件的方法和相应的多层mems构件 |
US16/069,124 US10427937B2 (en) | 2016-01-15 | 2016-11-30 | Method for producing a multilayer MEMS component, and corresponding multilayer MEMS component |
TW106101098A TWI726972B (zh) | 2016-01-15 | 2017-01-13 | 用於製造多層mems組件的方法及相應的多層mems組件 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102016200494.8A DE102016200494A1 (de) | 2016-01-15 | 2016-01-15 | Verfahren zum Herstellen eines mehrschichtigen MEMS-Bauelements und entsprechendes mehrschichtiges MEMS-Bauelement |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102016200494A1 true DE102016200494A1 (de) | 2017-07-20 |
Family
ID=57442701
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102016200494.8A Pending DE102016200494A1 (de) | 2016-01-15 | 2016-01-15 | Verfahren zum Herstellen eines mehrschichtigen MEMS-Bauelements und entsprechendes mehrschichtiges MEMS-Bauelement |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10427937B2 (de) |
KR (1) | KR102582992B1 (de) |
CN (1) | CN108463431B (de) |
DE (1) | DE102016200494A1 (de) |
TW (1) | TWI726972B (de) |
WO (1) | WO2017121535A1 (de) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102017216835B9 (de) * | 2017-09-22 | 2022-06-30 | Infineon Technologies Ag | MEMS-Bauelement und Herstellungsverfahren für ein MEMS-Bauelement |
DE102020114347B3 (de) * | 2020-05-28 | 2021-10-28 | Infineon Technologies Ag | MEMS-Vorrichtungen mit Federelement und Kammantrieb sowie zugehörige Herstellungsverfahren |
US12009267B2 (en) * | 2021-03-16 | 2024-06-11 | Nxp B.V. | Nanosheet device with different gate lengths in same stack |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0179491B1 (de) | 1984-10-25 | 1993-03-24 | Nec Corporation | Herstellung einer monokristallinen Schicht aus Silicium durch Rekristallisation |
US5374564A (en) | 1991-09-18 | 1994-12-20 | Commissariat A L'energie Atomique | Process for the production of thin semiconductor material films |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6479315B1 (en) | 2000-11-27 | 2002-11-12 | Microscan Systems, Inc. | Process for manufacturing micromechanical and microoptomechanical structures with single crystal silicon exposure step |
US7075160B2 (en) * | 2003-06-04 | 2006-07-11 | Robert Bosch Gmbh | Microelectromechanical systems and devices having thin film encapsulated mechanical structures |
US7098047B2 (en) * | 2003-11-19 | 2006-08-29 | Intel Corporation | Wafer reuse techniques |
US20060004289A1 (en) * | 2004-06-30 | 2006-01-05 | Wei-Cheng Tian | High sensitivity capacitive micromachined ultrasound transducer |
FR2933683B1 (fr) * | 2008-07-09 | 2010-09-03 | Commissariat Energie Atomique | Structure mems/nens comportant un ancrage partiellement monocristallin et son procede de fabrication |
TWI511917B (zh) * | 2012-11-26 | 2015-12-11 | Pixart Imaging Inc | 具有低膨脹係數差異之微機電裝置 |
DE102013204475A1 (de) * | 2013-03-14 | 2014-09-18 | Robert Bosch Gmbh | Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Bauelement und entsprechendes mikromechanisches Bauelement |
-
2016
- 2016-01-15 DE DE102016200494.8A patent/DE102016200494A1/de active Pending
- 2016-11-30 US US16/069,124 patent/US10427937B2/en active Active
- 2016-11-30 KR KR1020187023264A patent/KR102582992B1/ko active IP Right Grant
- 2016-11-30 CN CN201680078844.5A patent/CN108463431B/zh active Active
- 2016-11-30 WO PCT/EP2016/079252 patent/WO2017121535A1/de active Application Filing
-
2017
- 2017-01-13 TW TW106101098A patent/TWI726972B/zh active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0179491B1 (de) | 1984-10-25 | 1993-03-24 | Nec Corporation | Herstellung einer monokristallinen Schicht aus Silicium durch Rekristallisation |
DE3587210T2 (de) | 1984-10-25 | 1993-07-15 | Nippon Electric Co | Herstellung einer monokristallinen schicht aus silicium durch rekristallisation. |
US5374564A (en) | 1991-09-18 | 1994-12-20 | Commissariat A L'energie Atomique | Process for the production of thin semiconductor material films |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Applied Physics Letters 48, Nr.1, 1986, S. 78–80 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR102582992B1 (ko) | 2023-09-26 |
US20190016590A1 (en) | 2019-01-17 |
CN108463431B (zh) | 2023-02-28 |
CN108463431A (zh) | 2018-08-28 |
US10427937B2 (en) | 2019-10-01 |
WO2017121535A1 (de) | 2017-07-20 |
TWI726972B (zh) | 2021-05-11 |
TW201725173A (zh) | 2017-07-16 |
KR20180101719A (ko) | 2018-09-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE60036286T2 (de) | Oberflächenbehandlung eines soi substrats mittels eines epitaxie-verfahrens | |
EP1604390B1 (de) | Verfahren zur herstellung einer spannungsrelaxierten schichtstruktur auf einem nicht gitterangepassten substrat sowie verwendung eines solchen schichtsystems in elektronischen und/oder optoelektronischen bauelementen | |
DE19840421C2 (de) | Verfahren zur Fertigung von dünnen Substratschichten und eine dafür geeignete Substratanordnung | |
DE69133359T2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines SOI-Substrats | |
DE69508816T2 (de) | Substrat für integrierte Bauelemente mit einer Dünnschicht und Herstellungsverfahren | |
DE69331816T2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersubstrats | |
DE69710031T2 (de) | Verfahren zur Übertragung einer Halbleiterschicht mittels Silizium-auf-Isolator (SOI) Technologie | |
DE602004013163T2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Germanium-On-Insulator-Wafers (GeOI) | |
WO2011051499A1 (de) | Verfahren zur herstellung von silizium-halbleiterscheiben mit einer schicht zur integration von iii-v halbleiterbauelementen | |
DE102015112648B4 (de) | Verfahren zum bilden einer waferstruktur, verfahren zum bilden eines halbleiterbauelements und einer waferstruktur | |
DE4118593C2 (de) | Verfahren zur Herstellung integrierter Vorrichtungen in Silizium- und siliziumfreien Substraten mittels Waferbonding | |
DE112013004330T5 (de) | Pseudosubstrat mit verbesserter Nutzungseffizienz eines Einkristallmaterials | |
DE102008051494A1 (de) | SOI-Substrate mit einer feinen vergrabenen Isolationsschicht | |
WO2004095552A2 (de) | Verfahren zur herstellung einer verspannten schicht auf einem substrat und schichtstruktur | |
DE102016200494A1 (de) | Verfahren zum Herstellen eines mehrschichtigen MEMS-Bauelements und entsprechendes mehrschichtiges MEMS-Bauelement | |
DE102012209706B4 (de) | Verfahren zur Herstellung von zwei Bauelement-Wafern aus einem einzelnen Basissubstrat durch Anwendung eines gesteuerten Abspaltprozesses | |
DE102006060887A1 (de) | Halbleiteranordnung mit gemischter Orientierung und Verfahren | |
DE102015204411B4 (de) | Transistor und Verfahren zur Herstellung eines Transistors | |
EP1497855B1 (de) | Verfahren zur herstellung einer oder mehrerer einkristalliner schichten mit jeweils unterschiedlicher gitterstruktur in einer ebene einer schichtenfolge | |
DE19936941A1 (de) | Verfahren zur Herstellung dünner Schichten, insbesondere Dünnschichtsolarzellen, auf einem Trägersubstrat | |
DE102017212437B3 (de) | Verfahren zum Herstellen einer vergrabenen Hohlraumstruktur | |
DE10162983B4 (de) | Kontaktfederanordnung zur elektrischen Kontaktierung eines Halbleiterwafers zu Testzwecken sowie Verfahren zu deren Herstellung | |
DE10223719C1 (de) | Schicht-Anordnung und Verfahren zum Herstellen einer Schicht-Anordnung | |
WO2011082857A2 (de) | Herstellung eines bauelements | |
DE112020000367T5 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Empfängersubstrats einer Halbleiter-auf-Isolator-Struktur für Hochfrequenzanwendungen und Verfahren zur Herstellung einer solchen Struktur |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed |