DE102016210384A1

DE102016210384A1 - Micromechanical component and method for producing a micromechanical component

Info

Publication number: DE102016210384A1
Application number: DE102016210384.9A
Authority: DE
Inventors: Torsten Kramer; Christoph Schelling
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-06-13
Filing date: 2016-06-13
Publication date: 2017-12-14
Also published as: WO2017215918A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein mikromechanisches Bauteil mit einem Substrat (10) mit zumindest einer funktionalisierten Substratoberfläche (12), wobei eine Teilfläche (14) der funktionalisierten Substratoberfläche (12) zumindest teilweise von mindestens einem zumindest teilweise durch das Substrat (10) strukturierten Trenngraben (16) umrahmt ist, und mindestens einer aus mindestens einem Halbleitermaterial und/oder mindestens einem Metall gebildeten Leitung (18) und/oder Feder, welche den mindestens einen Trenngraben überspannt, wobei das mikromechanische Bauteil auch eine elektrisch isolierende und den mindestens einen Trenngraben zumindest teilweise abdeckende Gitterschicht (20) mit einer Vielzahl von durch die Gitterschicht (20) strukturierten Ätzmediumzugangslöchern (22), welche in dem mindestens einen Trenngraben (18) münden, aufweist, wobei die mindestens eine Leitung (18) und/oder Feder über dem mindestens einen Trenngraben direkt oder indirekt an einer Außenseite der Gitterschicht (20) ausgebildet ist. Ebenso betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines mikromechanischen Bauteils.The invention relates to a micromechanical component having a substrate (10) with at least one functionalized substrate surface (12), wherein a partial surface (14) of the functionalized substrate surface (12) is at least partially separated by at least one separation trench (16) structured at least partially by the substrate (10) ) and at least one line (18) and / or spring formed from at least one semiconductor material and / or spring, which spans the at least one separation trench, wherein the micromechanical component also an electrically insulating and at least partially covering the at least one separation trench A grid layer (20) having a plurality of etching medium access holes (22) structured through the grid layer (20) and opening into the at least one separation trench (18), the at least one conduit (18) and / or spring overlying the at least one separation trench directly or indirectly on an outside of the Gitte rschicht (20) is formed. Likewise, the invention relates to a method for producing a micromechanical component.

Description

Die Erfindung betrifft ein mikromechanisches Bauteil und eine Sensorvorrichtung. Ebenso betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines mikromechanischen Bauteils.The invention relates to a micromechanical component and a sensor device. Likewise, the invention relates to a method for producing a micromechanical component.

Stand der TechnikState of the art

In der DE 10 2014 210 006 A1 ist eine als Drucksensor ausgebildete Sensoreinheit beschrieben, welche eine auf einer funktionalisierten Substratoberfläche ausgebildete Sensorstruktur mit einer Drucksensormembran und Piezowiderständen aufweist. Als Entkopplungsstruktur umgibt eine Grabenstruktur, welche ausgehend von der funktionalisierten Substratoberfläche zumindest teilweise durch das Substrat strukturiert ist, die Sensorstruktur. Mittels der Entkopplungsstruktur soll eine direkte Übertragung von thermomechanischen und/oder mechanischen Oberflächenspannungen auf die Sensorstruktur verhinderbar sein. Außerdem sollen die Piezowiderstände unter Verwendung von Leiterbahnen, welche die Grabenstruktur überspannen, kontaktierbar sein. In the DE 10 2014 210 006 A1 a designed as a pressure sensor sensor unit is described, which has a formed on a functionalized substrate surface sensor structure with a pressure sensor diaphragm and piezoresistors. As a decoupling structure, a trench structure, which is structured at least partially by the substrate starting from the functionalized substrate surface, surrounds the sensor structure. By means of the decoupling structure, a direct transfer of thermomechanical and / or mechanical surface tensions to the sensor structure should be preventable. In addition, the piezoresistors should be contactable using conductor tracks which span the trench structure.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die Erfindung schafft ein mikromechanisches Bauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Sensorvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 und ein Verfahren zum Herstellen eines mikromechanischen Bauteils mit den Merkmalen des Anspruchs 11.The invention provides a micromechanical component having the features of claim 1, a sensor device having the features of claim 9 and a method for producing a micromechanical component having the features of claim 11.

Vorteile der Erfindung Advantages of the invention

Die vorliegende Erfindung schafft vorteilhafte Möglichkeiten zur Stressentkopplung zumindest der Teilfläche der funktionalisierten Substratoberfläche (bzw. zumindest eines Teilbereichs des mikromechanischen Bauteils mit der Teilfläche) und zur gleichzeitigen Sicherstellung einer Kontaktierung mindestens einer auf/an der Teilfläche ausgebildeten Komponente mittels der mindestens einen Leitung und/oder einer Aufhängung der mindestens einen auf/an der Teilfläche ausgebildeten Komponente mittels der mindestens einen Feder. Da ein verlässlicher Halt der mindestens einen direkt oder indirekt an der Außenseite der Gitterschicht ausgebildeten Leitung und/oder Feder an der funktionalisierten Substratoberfläche gewährleistet ist, ist eine massive Ausbildung der mindestens einen Leitung und/oder Feder nicht mehr notwendig. Durch die mittels der Gitterschicht sichergestellte Stützung der mindestens einen Leitung und/oder Feder kann diese jeweils mit einer vergleichsweise kleinen Breite und einer vergleichsweise geringen Höhe (im Verhältnis zu einer über dem mindestens einen Trenngraben verlaufenden Leitungslänge/Federlänge) ausgebildet werden. Auch ist es nicht mehr notwendig, die mindestens eine Leitung und/oder Feder durch mindestens eine (aus dem Substrat strukturierte) Struktur/Stützstruktur abzustützen. Damit entfällt auch ein herkömmliches Risiko einer Weiterleitung von thermomechanischen und/oder mechanischen Oberflächenspannungen/Spannungen über die mindestens eine Leitung und/oder Feder (bzw. über die mindestens eine Struktur/Stützstruktur) auf die Teilfläche der funktionalisierten Substratoberfläche (bzw. auf dem mit der Teilfläche). Die vorliegende Erfindung trägt somit zur Verbesserung einer Stressentkopplung von auf/an der Teilfläche ausgebildeten Komponenten des mikromechanischen Bauteils bei.The present invention provides advantageous possibilities for stress decoupling of at least the partial surface of the functionalized substrate surface (or at least a portion of the micromechanical component with the partial surface) and simultaneously ensuring contact of at least one component formed on / at the partial surface by means of the at least one conduit and / or a suspension of the at least one formed on / on the partial surface component by means of the at least one spring. Since a reliable hold of at least one directly or indirectly formed on the outside of the grid layer line and / or spring is ensured on the functionalized substrate surface, a massive formation of at least one line and / or spring is no longer necessary. By means of the support of the at least one line and / or spring secured by means of the grid layer, these can each be formed with a comparatively small width and a comparatively small height (in relation to a line length / spring length extending over the at least one separating trench). Also, it is no longer necessary to support the at least one line and / or spring by at least one (structured from the substrate) structure / support structure. This also eliminates a conventional risk of forwarding of thermomechanical and / or mechanical surface tensions / stresses via the at least one line and / or spring (or via the at least one structure / support structure) to the partial surface of the functionalized substrate surface (or on the with the subarea). The present invention thus contributes to the improvement of stress decoupling of components of the micromechanical component formed on / on the partial surface.

Die vorliegende Erfindung schafft außerdem ein kostengünstig ausführbares Herstellungsverfahren für robuste, stressentkoppelte mikromechanische Bauteile. Wie nachfolgend genauer erläutert wird, kann das Herstellungsverfahren mittels leicht ausführbarer Verfahrensschritte verlässlich ausgeführt werden.The present invention also provides a cost-effective manufacturing process for robust, stress-decoupled micromechanical components. As will be explained in more detail below, the manufacturing process can be carried out reliably by means of easily executable process steps.

Vorzugsweise ist die Gitterschicht aus mindestens einem gegenüber einem Ätzmedium des Substrats ätzresistenten Material gebildet. Die Gitterschicht kann somit als (zumindest Teil einer) Ätzmaske beim Ätzen/Strukturieren des mindestens einen Trenngrabens verwendet werden, wobei mittels der Positionen/Spaltbreiten der Ätzmediumzugangslöcher eine Tiefe und eine Breite des mindestens einen Trenngrabens vorteilhaft festgelegt werden können. Eine vorteilhafte Vorgehensweise zur Nutzung der Ätzmediumzugangslöcher ist beispielsweise in der DE 10 2010 000 888 A1 beschrieben.The grating layer is preferably formed from at least one material which is etch-resistant with respect to an etching medium of the substrate. The grid layer can thus be used as (at least part of) an etching mask during etching / structuring of the at least one separation trench, wherein a depth and a width of the at least one separation trench can be advantageously determined by means of the positions / gap widths of the etching medium access holes. An advantageous procedure for using the Ätzmediumzugangslöcher is for example in the DE 10 2010 000 888 A1 described.

In einer bevorzugten Ausführungsform steht das mindestens eine Material der Gitterschicht bei Raumtemperatur unter Druckspannung. Man kann dies auch damit umschreiben, dass das mindestens eine Material der Gitterschicht unter einem kompressiven Druck steht. Dies trägt zur zusätzlichen Verhinderung einer Übertragung von thermomechanischen und/oder mechanischen Spannungen/Oberflächenspannungen auf die Teilfläche der funktionalisierten Substratoberfläche (bzw. den Teilbereich des mikromechanischen Bauteils mit der Teilfläche) bei. In a preferred embodiment, the at least one material of the grid layer is under compressive stress at room temperature. This can also be described by the fact that the at least one material of the mesh layer is under compressive pressure. This contributes to the additional prevention of transmission of thermomechanical and / or mechanical stresses / surface tensions to the partial surface of the functionalized substrate surface (or the partial region of the micromechanical component with the partial surface).

Beispielsweise kann die Gitterschicht aus Siliziumoxid und/oder Siliziumnitrid gebildet sein. Somit können kostengünstige und leicht verarbeitbare Materialien zum Bilden der Gitterschicht eingesetzt werden. By way of example, the grid layer can be formed from silicon oxide and / or silicon nitride. Thus, inexpensive and easily processable materials can be used to form the grid layer.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils sind die durch die Gitterschicht strukturierten Ätzmediumzugangslöcher mittels einer Verschlussschicht abgedichtet. Somit ist ein Eindringen von Stoffen, wie beispielsweise Partikeln oder Flüssigkeiten, in den mindestens einen Trenngraben verlässlich verhinderbar. Insbesondere kann das mikromechanische Bauteil auch vergelt werden, ohne dass zu befürchten ist, dass das Gel in dem mindestens einen Trenngraben eingedrungene Feuchtigkeit aufnimmt und durch Aufquellen einen unerwünschten Stress auf die mindestens eine auf/an der Teilfläche ausgebildete Komponente ausübt.In a further advantageous embodiment of the micromechanical component, the etching medium access holes structured by the grid layer are sealed by means of a sealing layer. Thus, penetration of substances such as particles or liquids into the at least one Trenngraben reliably preventable. In particular, the micromechanical component can also be treated without fear that the gel absorbs moisture that has penetrated the at least one separating trench and, by swelling, exerts an undesired stress on the at least one component formed on / at the partial surface.

Vorteilhafterweise ist mindestens eine Sensorkomponente mit mindestens einer elektrischen Eigenschaft, die abhängig von mindestens einer physikalischen Größe und/oder mindestens einer Konzentration mindestens eines chemischen Stoffes an der jeweiligen Sensorkomponente ist, an der von dem mindestens einen Trenngraben zumindest teilweise umrahmten Teilfläche der funktionalisierten Substratoberfläche ausgebildet. Die vorteilhafte Stressentkopplung kann somit für einen verlässlichen Betrieb der mindestens einen Sensorkomponente genutzt werden. Advantageously, at least one sensor component having at least one electrical property, which is dependent on at least one physical quantity and / or at least one concentration of at least one chemical substance on the respective sensor component, is formed on the part surface of the functionalized substrate surface at least partially framed by the at least one separation trench. The advantageous stress decoupling can thus be used for reliable operation of the at least one sensor component.

Insbesondere kann die mindestens eine Sensorkomponente über die mindestens eine über den mindestens einen Trenngraben geführte Leitung an mindestens einem an und/oder in dem Substrat ausgebildeten Kontakt und/oder mindestens einer an und/oder in dem Substrat ausgebildeten elektrischen Schaltung angeschlossen sein. Durch die vorteilhafte Stützfunktion der Gitterschicht ist eine Minimierung der mindestens einen vorteilhaft eingesetzten Leitung möglich. In particular, the at least one sensor component can be connected via the at least one line routed via the at least one separating trench to at least one contact formed on and / or in the substrate and / or at least one electrical circuit formed on and / or in the substrate. Due to the advantageous supporting function of the grid layer, it is possible to minimize the at least one advantageously used line.

Beispielsweise kann eine Membran mit mindestens einem an und/oder in der Membran ausgebildeten Piezowiderstand als die mindestens eine Sensorkomponente an der von dem mindestens einen Trenngraben zumindest teilweise umrahmten Teilfläche der funktionalisierten Substratoberfläche ausgebildet sein. Die vorteilhaft stressentkoppelte Membran kann zum verlässlichen Ermitteln/Messen der mindestens einen physikalischen Größe (wie beispielsweise einem Druck) und/oder der mindestens einen Konzentration eingesetzt werden, ohne dass dabei Messungenauigkeiten und/oder Fehler aufgrund von einer Übertragung von thermomechanischen und/oder mechanischen Spannungen/Oberflächenspannungen auf die Membran in Kauf zu nehmen sind. By way of example, a membrane having at least one piezoresistor formed on and / or in the membrane can be embodied as the at least one sensor component on the partial surface of the functionalized substrate surface which is at least partially framed by the at least one separation trench. The advantageously stress-decoupled membrane can be used to reliably determine / measure the at least one physical quantity (such as a pressure) and / or the at least one concentration without thereby measuring inaccuracies and / or errors due to transmission of thermomechanical and / or mechanical stresses / Surface tensions on the membrane are to be accepted.

Die vorausgehend beschriebenen Vorteile sind auch bei einer Sensorvorrichtung mit einem derartigen mikromechanischen Bauteil gewährleistet. Die Sensorvorrichtung kann beispielsweise ein Drucksensor sein. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass eine Ausbildbarkeit der Sensorvorrichtung nicht auf einen bestimmten Sensortyp limitiert ist. The advantages described above are also ensured in a sensor device with such a micromechanical component. The sensor device may for example be a pressure sensor. It should be noted, however, that a formability of the sensor device is not limited to a particular type of sensor.

Auch ein Ausführen eines korrespondierenden Verfahrens zum Herstellen eines mikromechanischen Bauteils schafft die oben beschriebenen Vorteile. Es wird darauf hingewiesen, dass das Verfahren zum Herstellen eines mikromechanischen Bauteils gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen des mikromechanischen Bauteils weiterbildbar ist. Also, carrying out a corresponding method for producing a micromechanical component provides the advantages described above. It should be noted that the method for producing a micromechanical component according to the above-described embodiments of the micromechanical component can be further developed.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:Further features and advantages of the present invention will be explained below with reference to the figures. Show it:

1a und 1b schematische Darstellungen einer Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils; 1a and 1b schematic representations of an embodiment of the micromechanical component;

2a und 2b schematische Darstellungen eines weiteren mikromechanischen Bauteils, welches jedoch nicht unter die beanspruchte Erfindung fällt; 2a and 2 B schematic representations of another micromechanical device, but which does not fall under the claimed invention;

3 ein Flussdiagramm zum Erläutern einer Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen eines mikromechanischen Bauteils; und 3 a flowchart for explaining an embodiment of the method for producing a micromechanical device; and

4 ein Flussdiagramm zum Erläutern eines weiteren Verfahrens zum Herstellen eines mikromechanischen Bauteils, welches jedoch nicht unter die beanspruchte Erfindung fällt. 4 a flowchart for explaining a further method for producing a micromechanical device, which, however, does not fall under the claimed invention.

Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention

1a und 1b zeigen schematische Darstellungen einer Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils. 1a and 1b show schematic representations of an embodiment of the micromechanical component.

Das in 1a und 1b schematisch dargestellte mikromechanische Bauteil ist beispielhaft eine Sensorvorrichtung, wie ein Inertialsensor, insbesondere ein Drucksensor. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass eine Ausbildbarkeit des mikromechanischen Bauteils nicht auf Sensorvorrichtungen, insbesondere nicht auf einen bestimmten Sensortyp, beschränkt ist. This in 1a and 1b schematically shown micromechanical component is exemplified a sensor device, such as an inertial sensor, in particular a pressure sensor. It should be noted, however, that a formability of the micromechanical component is not limited to sensor devices, in particular not to a specific type of sensor.

Das mikromechanische Bauteil umfasst ein Substrat 10 (bzw. einen Substratrest) mit zumindest einer funktionalisierten Substratoberfläche 12. Eine Teilfläche 14 der funktionalisierten Substratoberfläche 12 ist zumindest teilweise von mindestens einem zumindest teilweise durch das Substrat 10 strukturierten Trenngraben 16 umrahmt. (1b zeigt einen Querschnitt entlang der Linie AA’ der 1a durch das Substrat 10 mit dem mindestens einen Trenngraben 16.) In der Ausführungsform der 1a und 1b weist der mindestens eine Trenngraben 16 beispielhaft (senkrecht zur funktionalisierten Substratoberfläche 12) eine Höhe h auf, welche kleiner als eine Schichtdicke d des Substrats 10 (senkrecht zur funktionalisierten Substratoberfläche 12) ist. Der mindestens eine Trenngraben 16 kann jedoch auch durch das Substrat 10 strukturiert sein. Vorzugsweise umgibt der mindestens eine Trenngraben 16 die Teilfläche 14 in einer Ebene der funktionalisierten Substratoberfläche 12 vollständig. The micromechanical component comprises a substrate 10 (or a substrate residue) with at least one functionalized substrate surface 12 , A partial area 14 the functionalized substrate surface 12 is at least partially of at least one at least partially through the substrate 10 structured dividing trench 16 framed. ( 1b shows a cross section along the line AA 'the 1a through the substrate 10 with the at least one separation trench 16 .) In the embodiment of the 1a and 1b has the at least one separation trench 16 exemplary (perpendicular to the functionalized substrate surface 12 ) has a height h smaller than a layer thickness d of the substrate 10 (perpendicular to the functionalized substrate surface 12 ). Of the at least one dividing trench 16 however, it can also be through the substrate 10 be structured. Preferably, the at least one separation trench surrounds 16 the subarea 14 in a plane of the functionalized substrate surface 12 Completely.

Das mikromechanische Bauteil hat auch mindestens eine Leitung 18 und/oder Feder, welche den mindestens einen Trenngraben 16 überspannt. Die mindestens eine Leitung 18 und/oder Feder ist aus mindestens einem (eventuell dotierten) Halbleitermaterial und/oder mindestens einem Metall gebildet. Außerdem ist an der funktionalisierten Substratoberfläche 12 eine elektrisch isolierende Gitterschicht 20 ausgebildet, welche den mindestens einen Trenngraben 16 zumindest teilweise abdeckt. Die Gitterschicht 20 ist mit einer Vielzahl von durch die Gitterschicht 20 strukturierten Ätzmediumzugangslöchern 22, welche in dem mindestens einen Trenngraben 16 münden, ausgebildet. Die mindestens eine Leitung 18 und/oder Feder ist über dem mindestens einen Trenngraben 16 direkt oder indirekt an einer Außenseite der Gitterschicht 20 ausgebildet. (Unter der Außenseite der Gitterschicht 20 ist eine von einem Grabeninneren des mindestens einen Trenngrabens 16 weg gerichtete Seite der Gitterschicht 20 zu verstehen.) Die Gitterschicht 20 stützt somit die mindestens eine Leitung 18 und/oder Feder an ihrem mindestens einen den mindestens einen Trenngraben 16 überspannenden Leitungsabschnitt/Federabschnitt ab und verbessert damit ihren Halt an der funktionalisierten Substratoberfläche 12. Eine massive Ausbildung der mindestens einen Leitung 18 und/oder Feder gemäß dem Stand der Technik wird deshalb aufgrund der Ausbildung des mikromechanischen Bauteils mit der Gitterschicht 20 überflüssig. Die mindestens eine Leitung 18 und/oder Feder kann deshalb in ihrer Ausbildung bezüglich einer Unterbindung eines Weiterleitens von thermomechanischen und/oder mechanischen Stress über die mindestens eine Leitung 18 und/oder Feder optimiert werden. Insbesondere kann die mindestens eine Leitung 18 und/oder Feder mit einer im Vergleich mit einer Länge L ihres mindestens einen den mindestens einen Trenngraben 16 überspannenden Leitungsabschnitts/Federabschnitts vergleichsweise kleinen Höhe H (senkrecht zur funktionalisierten Substratoberfläche 12) und/oder Breite B (parallel zur funktionalisierten Substratoberfläche 12) ausgebildet werden. Das Weiterleiten von thermomechanischen und/oder mechanischen Oberflächenspannungen/Spannungen über die mindestens eine Leitung 18 und/oder Feder ist somit verlässlich unterbindbar. Da eine massive Ausbildung der mindestens einen Leitung 18 und/oder Feder nicht mehr notwendig ist, können außerdem mehr Materialien zum Bilden der mindestens einen Leitung 18 und/oder Feder verwendet werden. Ebenso entfällt eine herkömmliche Notwendigkeit, die mindestens eine Leitung 18 und/oder Feder mittels mindestens einer aus dem Substrat 10 herausstrukturierten Struktur/Stützstruktur über dem mindestens einen Trenngraben 16 abzustützen. Arbeitsschritte zum Herausstrukturieren der mindestens einen Struktur/Stützstruktur entfallen somit und eine Stressübertragung über die mindestens eine Struktur/Stützstruktur ist nicht mehr in Kauf zu nehmen. The micromechanical component also has at least one line 18 and / or spring, which the at least one separation trench 16 spans. The at least one line 18 and / or spring is formed from at least one (possibly doped) semiconductor material and / or at least one metal. Also, on the functionalized substrate surface 12 an electrically insulating grid layer 20 formed, which the at least one separation trench 16 at least partially covering. The grid layer 20 is with a multitude of through the grid layer 20 structured etching medium access holes 22 which are in the at least one separation trench 16 lead, trained. The at least one line 18 and / or spring is above the at least one separation trench 16 directly or indirectly on an outside of the grid layer 20 educated. (Under the outside of the grid layer 20 is one of a trench interior of the at least one separation trench 16 directed away side of the grid layer 20 to understand.) The grid layer 20 thus supports the at least one line 18 and / or spring on its at least one of the at least one separation trench 16 spanning line section / spring section and thus improves their grip on the functionalized substrate surface 12 , A massive education of at least one line 18 and / or spring according to the prior art is therefore due to the formation of the micromechanical device with the grid layer 20 superfluous. The at least one line 18 and / or spring can therefore in their training with respect to a prevention of passing on thermomechanical and / or mechanical stress on the at least one line 18 and / or spring are optimized. In particular, the at least one line 18 and / or spring with a comparison with a length L of at least one of the at least one separation trench 16 spanning line section / spring section comparatively small height H (perpendicular to the functionalized substrate surface 12 ) and / or width B (parallel to the functionalized substrate surface 12 ) be formed. Forwarding thermomechanical and / or mechanical surface tensions / voltages across the at least one line 18 and / or spring is thus reliably preventable. Because a massive training of at least one line 18 and / or spring is no longer necessary, more materials can also be used to form the at least one conduit 18 and / or spring are used. Similarly, eliminates a conventional need, the at least one line 18 and / or spring by means of at least one of the substrate 10 structured structure / support structure above the at least one separation trench 16 support. Work steps for structuring out the at least one structure / support structure are therefore eliminated and stress transfer via the at least one structure / support structure can no longer be accepted.

Die Gitterschicht 20 verbessert somit eine Nutzbarkeit des mindestens einen Trenngrabens 16 als Stressentkopplungsgraben. Zusätzlich ist mittels der Stützung der mindestens einen Leitung 18 und/oder Feder deren Robustheit gegenüber vergleichsweise hohen Beschleunigungen steigerbar, so dass ein Beschädigungsrisiko für das mikromechanische Bauteil bei einem Anschlagen/Herunterfallen des mikromechanischen Bauteils verringert ist. The grid layer 20 thus improves usability of the at least one separation trench 16 as a stress-isolation trench. In addition, by means of the support of at least one line 18 and / or spring their robustness relative to relatively high accelerations steigerbar, so that a risk of damage to the micromechanical component is reduced in a striking / falling of the micromechanical component.

Die Gitterschicht 20 ist vorzugsweise aus mindestens einem gegenüber einem Ätzmedium des Substrats 10 ätzresistenten Material gebildet. Die Gitterschicht 20 mit den Ätzmediumzugangslöchern 22 kann in diesem Fall als (zumindest Teil einer) Ätzmaske beim Strukturieren des mindestens einen Trenngrabens 16 verwendet werden, wobei mittels der Positionen/Spaltbreiten der Ätzmediumzugangslöcher 22 die Höhe h und eine (nicht skizzierte) Ausdehnung des mindestens einen Ätzgrabens 16 parallel zur funktionalisierten Substratoberfläche 12 leicht und verlässlich festlegbar sind. Die Gitterschicht erleichtert damit auch eine Herstellung des mikromechanischen Bauteils und trägt zur Reduzierung von dessen Herstellungskosten bei. (Ein Beispiel für eine vorteilhafte Nutzung der Ätzmediumzugangslöcher 22 der Gitterschicht 20 beim Strukturieren des mindestens einen Trenngrabens 16 ist beispielsweise in der DE 10 2010 000 888 A1 beschrieben.)The grid layer 20 is preferably at least one opposite an etching medium of the substrate 10 etch-resistant material formed. The grid layer 20 with the etching medium access holes 22 may in this case as (at least part of) an etching mask in structuring the at least one separation trench 16 be used, wherein by means of the positions / gap widths of the etching medium access holes 22 the height h and an extension (not shown) of the at least one etching trench 16 parallel to the functionalized substrate surface 12 easily and reliably fixable. The grid layer thus also facilitates production of the micromechanical component and contributes to the reduction of its manufacturing costs. (An example of an advantageous use of the etching medium access holes 22 the grid layer 20 when structuring the at least one separation trench 16 is for example in the DE 10 2010 000 888 A1 described.)

Bevorzugter Weise steht das mindestens eine Material der Gitterschicht 20 bei Raumtemperatur unter Druckspannung. Dies kann auch damit umschrieben werden, dass das mindestens eine Material der Gitterschicht 20 unter einem kompressiven Druck steht. Eine Übertragung von thermomechanischem und/oder mechanischem Stress über die mindestens eine Gitterschicht 20 muss somit nicht in Kauf genommen werden. In einer kostengünstigen Ausführungsform ist die Gitterschicht 20 aus Siliziumoxid und/oder Siliziumnitrid gebildet, so dass die (als Oxidgitter oder als Siliziumnitridgitter gebildete) Gitterschicht 20 bei Raumtemperatur unter Druckspannung steht. Eine Ausbildung der Gitterschicht 20 als Oxidgitter oder Siliziumnitridgitter ist zusätzlich vorteilhaft, da diese Materialien eine Ausbildung der Gitterschicht 20 als relativ solide „Stützstruktur“ selbst bei einer vergleichsweise geringen Schichtdicke ds der aus diesen Materialien Gitterschicht 20 (senkrecht zu der funktionalisierten Substratoberfläche 12) ermöglichen. Die geringe Schichtdicke ds der Gitterschicht 20 verhindert ein Weiterleiten von mechanischem und/oder thermomechanischem Stress zusätzlich. Die hier genannten Materialien Siliziumoxid und/oder Siliziumnitrid eignen sich außerdem gut zur elektrischen Passivierung. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass eine Herstellbarkeit der Gitterschicht 20 mit den Ätzmediumzugangslöchern 22 nicht auf die Verwendung eines bestimmten Materials beschränkt ist. Preferably, the at least one material is the grid layer 20 at room temperature under compressive stress. This can also be described by the fact that the at least one material of the grid layer 20 under a compressive pressure. A transfer of thermomechanical and / or mechanical stress over the at least one grid layer 20 therefore does not have to be accepted. In a low cost embodiment, the mesh layer is 20 formed of silicon oxide and / or silicon nitride, so that the (formed as oxide lattice or as silicon nitride) grid layer 20 is under compressive stress at room temperature. An embodiment of the grid layer 20 As oxide grating or silicon nitride grating is also advantageous because these materials form a lattice layer 20 as a relatively solid "support structure" even with a comparatively small layer thickness ds of these materials grid layer 20 (perpendicular to the functionalized substrate surface 12 ) enable. The small layer thickness ds of the grid layer 20 prevents the transmission of mechanical and / or thermo-mechanical stress additionally. The materials mentioned here silicon oxide and / or silicon nitride are also well suited for electrical passivation. It is noted, however, that manufacturability of the mesh layer 20 with the etching medium access holes 22 is not limited to the use of a particular material.

Als optionale Weiterbildung sind in der hier beschriebenen Ausführungsform die durch die Gitterschicht 20 strukturierten Ätzmediumzugangslöcher 22 mittels einer (in 1a nicht eingezeichneten) Verschlussschicht 24 (Deckschicht) abgedichtet. Die Verschließung der Ätzmediumzugangslöcher 22 (insbesondere nach der Ätzung des mindestens einen Trenngrabens 16) mittels der Verschlussschicht 24 verhindert ein Eindringen von Stoffen (wie z.B. Partikeln oder Flüssigkeiten) in den mindestens einen Trenngraben. Eine Stressübertragung über in den mindestens einen Trenngraben 16 eingedrungene Stoffe muss somit nicht befürchtet werden. Außerdem kann das mikromechanische Bauteil vergelt werden, ohne dass ein Aufquellen des Gels aufgrund von in dem mindestens einen Trenngraben 16 eingedrungener Feuchtigkeit zu befürchten ist. Dies trägt zur zusätzlichen Verbesserung der Robustheit des mikromechanischen Bauteils bei. Optionaler Weise kann beim Verschließen der Ätzmediumzugangslöcher 22 mittels der Verschlussschicht 24 auch eine definierte Atmosphäre (bzw. eine definierte Atmosphärenzusammensetzung) in dem mindestens einen Trenngraben 16 eingeschlossen werden.As an optional further development in the embodiment described here are those through the grid layer 20 structured etching medium access holes 22 by means of a (in 1a not shown) sealing layer 24 (Cover layer) sealed. The occlusion of the etch media access holes 22 (Especially after the etching of the at least one separation trench 16 ) by means of the sealing layer 24 Prevents penetration of substances (such as particles or liquids) into the at least one separation trench. A stress transfer into the at least one separation trench 16 invaded substances must therefore not be feared. In addition, the micromechanical component can be gelated without swelling of the gel due to in the at least one separation trench 16 moisture has to be feared. This contributes to the additional improvement of the robustness of the micromechanical component. Optionally, upon closing the etch media access holes 22 by means of the sealing layer 24 also a defined atmosphere (or a defined atmosphere composition) in the at least one separation trench 16 be included.

Vorzugsweise ist mindestens eine Sensorkomponente mit mindestens einer elektrischen Eigenschaft, die abhängig von mindestens einer physikalischen Größe und/oder mindestens einer Konzentration mindestens eines chemischen Stoffes an der jeweiligen Sensorkomponente ist, an der von dem mindestens einen Trenngraben 16 zumindest teilweise umrahmten Teilfläche 14 der funktionalisierten Substratoberfläche 12 ausgebildet. Die mindestens eine Sensorkomponente kann über die mindestens eine über den mindestens einen Trenngraben 16 geführte Leitung 18 an mindestens einem an und/oder in dem Substrat 10 ausgebildeten Kontakt 26 angeschlossen sein. Alternativ oder ergänzend kann die mindestens eine Sensorkomponente auch über die mindestens eine Leitung 18 an mindestens einer an und/oder in dem Substrat 10 ausgebildeten elektrischen Schaltung/Einrichtung angeschlossen sein. Somit kann die mindestens eine elektrische Eigenschaft der mindestens einen Sensorkomponente leicht abgefragt/ermittelt werden und anschließend bei der Festlegung der mindestens einen physikalischen Größe und/oder der mindestens einen Konzentration ausgewertet werden. Das mikromechanische Bauteil eignet sich deshalb gut zur Realisierung einer Sensorvorrichtung, wie beispielsweise einer Messvorrichtung und/oder einer Nachweisvorrichtung.Preferably, at least one sensor component with at least one electrical property, which is dependent on at least one physical quantity and / or at least one concentration of at least one chemical substance on the respective sensor component, at which of the at least one separation trench 16 at least partially framed partial surface 14 the functionalized substrate surface 12 educated. The at least one sensor component can, via the at least one, over the at least one separation trench 16 guided tour 18 on at least one of and / or in the substrate 10 trained contact 26 be connected. Alternatively or additionally, the at least one sensor component can also be connected via the at least one line 18 on at least one of and / or in the substrate 10 be formed trained electrical circuit / device. Thus, the at least one electrical property of the at least one sensor component can be easily interrogated / determined and subsequently evaluated in determining the at least one physical quantity and / or the at least one concentration. The micromechanical component is therefore well suited for the realization of a sensor device, such as a measuring device and / or a detection device.

In dem Beispiel der 1a und 1b ist eine Membran 28 mit mindestens einem an und/oder in der Membran 28 ausgebildeten Piezowiderstand 30 beispielhaft als die mindestens eine Sensorkomponente an der von dem mindestens einen Trenngraben 16 zumindest teilweise umrahmten Teilfläche 14 der funktionalisierten Substratoberfläche 12 ausgebildet. Über die mittels der mindestens einen Leitung 18 realisierte leitfähige Brückenstruktur ist der mindestens eine Piezowiderstand 30 an dem mindestens einen Kontakt 26 angebunden. Die Membran 28 überspannt eine in dem Substrat 10 ausgebildete Kaverne 32 (bzw. einen Innenhohlraum) mit einem eingeschlossenen Referenzdruck (bzw. einem Referenzvakuum). Das mikromechanische Bauteil der 1a und 1b kann deshalb als ein robuster und stressentkoppelter piezoresistiver Drucksensor eingesetzt werden. Die oben beschriebenen Merkmale des mikromechanischen Bauteils sind jedoch auch zur Realisierung eines anderen Sensortyps, wie beispielsweise eines kapazitiven Drucksensors, vorteilhaft nutzbar. In the example of 1a and 1b is a membrane 28 with at least one on and / or in the membrane 28 trained piezoresistor 30 by way of example as the at least one sensor component at the one of the at least one separation trench 16 at least partially framed partial surface 14 the functionalized substrate surface 12 educated. About the means of at least one line 18 realized conductive bridge structure is the at least one piezoresistor 30 at the at least one contact 26 tethered. The membrane 28 spans one in the substrate 10 trained cavern 32 (or an internal cavity) with a trapped reference pressure (or a reference vacuum). The micromechanical component of 1a and 1b can therefore be used as a robust and stress-relieved piezoresistive pressure sensor. However, the features of the micromechanical component described above are also advantageously usable for realizing another type of sensor, such as a capacitive pressure sensor.

2a und 2b zeigen schematische Darstellungen eines weiteren mikromechanischen Bauteils, welches jedoch nicht unter die beanspruchte Erfindung fällt. 2a and 2 B show schematic representations of another micromechanical device, but which does not fall under the claimed invention.

Das in 2a und 2b schematisch dargestellte mikromechanisches Bauteil umfasst ein Substrat 50 mit zumindest einer funktionalisierten Substratoberfläche 52, wobei eine Teilfläche 54 der funktionalisierten Substratoberfläche 52 zumindest teilweise von mindestens einem teilweise durch das Substrat 50 strukturierten Trenngraben 56 umrahmt ist, dessen (maximale) Höhe h (senkrecht zur funktionalisierten Substratoberfläche 52) kleiner als eine Schichtdicke d des Substrats 50 (senkrecht zur funktionalisierten Substratoberfläche 52) ist. (Der mindestens eine Trenngraben 56 bewirkt somit keine „Freistellung“ eines Teilbereichs 58 des Substrats 50 mit der Teilfläche 54 gegenüber einem Rest 60 des Substrats 50. Eine Verstellbewegung des Teilbereichs 58 des Substrats 50 in Bezug zu dem Rest 60 des Substrats 50 bleibt aufgrund einer „Verankerung“ des Teilbereichs 58 des Substrats 50 an dem Rest 60 des Substrats 50 unterbunden. Insbesondere geht der Teilbereich 58 des Substrats 50 (über eine aus dem Substratmaterial bestehende „Verankerung“) in den Rest 60 des Substrats 50 über.) Das mikromechanische Bauteil hat auch mindestens eine aus mindestens einem (evtl. dotierten) Halbleitermaterial und/oder mindestens einem Metall gebildete Leitung 62, welche den mindestens einen Trenngraben 56 überspannt. Die mindestens eine Leitung 62 weist an ihrem mindestens einen den mindestens einen Trenngraben 56 überspannenden Leitungsabschnitt mindestens einen schlaufenförmigen Teilabschnitt 64 auf. Der mindestens eine schlaufenförmige Teilabschnitt 64 kann auch als ein U-förmiger Teilabschnitt und/oder als ein Teilabschnitt mit zwei parallel zueinander ausgerichteten Schenkeln 64a und 64b, die über einen Verbindungsabschnitt 64c miteinander verbunden sind, umschrieben werden.This in 2a and 2 B schematically shown micromechanical component comprises a substrate 50 with at least one functionalized substrate surface 52 , where a partial area 54 the functionalized substrate surface 52 at least partially of at least partially through the substrate 50 structured dividing trench 56 is framed whose (maximum) height h (perpendicular to the functionalized substrate surface 52 ) smaller than a layer thickness d of the substrate 50 (perpendicular to the functionalized substrate surface 52 ). (The at least one dividing trench 56 thus does not cause an "exemption" of a subarea 58 of the substrate 50 with the part surface 54 opposite to a rest 60 of the substrate 50 , An adjustment movement of the subarea 58 of the substrate 50 in relation to the rest 60 of the substrate 50 remains due to an "anchoring" of the subarea 58 of the substrate 50 at the rest 60 of the substrate 50 prevented. In particular, the subarea goes 58 of the substrate 50 (via an "anchoring" consisting of the substrate material) into the remainder 60 of the substrate 50 via.) The micromechanical component also has at least one line formed from at least one (possibly doped) semiconductor material and / or at least one metal 62 which the at least one separation trench 56 spans. The at least one line 62 has at least one of the at least one separation trench 56 spanning Line section at least one loop-shaped section 64 on. The at least one loop-shaped section 64 may also be a U-shaped section and / or as a section with two parallel legs aligned 64a and 64b that have a connection section 64c be related to each other.

Auch die Ausbildung der mindestens einen Leitung 62 mit dem mindestens einen schlaufenförmigen Teilabschnitt 64 verhindert eine Weiterleitung von thermomechanischen und/oder mechanischen Stress und verbessert deshalb eine Stressentkopplung der Teilfläche 54/des Teilbereichs 58.Also, the training of at least one line 62 with the at least one loop-shaped section 64 prevents a transmission of thermomechanical and / or mechanical stress and therefore improves a stress decoupling of the partial surface 54 / subarea 58 ,

Als Weiterbildung können auch mehrere schlaufenförmige Teilabschnitte 64 pro (den mindestens einen Trenngraben 56 überspannenden) Leitungsabschnitt ausgebildet sein. Insbesondere kann der den mindestens einen Trenngraben 56 überspannenden Leitungsabschnitt der mindestens einen Leitung 62 mäanderförmig ausgebildet sein.As a further development can also be several loop-shaped sections 64 pro (the at least one dividing trench 56 spanning) line section may be formed. In particular, the at least one separation trench 56 spanning line section of at least one line 62 be formed meandering.

Die im Weiteren beschriebenen Merkmale des mikromechanischen Bauteils der 2a und 2b können optionaler Weise ebenfalls zur Verbesserung der Stressentkopplung genutzt werden. Ihre Ausbildung ist jedoch nicht zwingend notwendig:
Bei dem in 2a und 2b schematisch wiedergegebenen mikromechanischen Bauteil ist die mindestens eine Leitung 62 auf mindestens einer Stützstruktur 66 über den mindestens einen Trenngraben 56 geführt. Aufgrund der Stützwirkung der mindestens einen Stützstruktur 66 kann die mindestens eine Leitung 62 mit einer im Vergleich mit einer Länge ihres mindestens einen den mindestens einen Trenngraben 56 überspannenden Leitungsabschnitts relativ geringen (maximalen) Höhe H (senkrecht zur funktionalisierten Substratoberfläche 52) und/oder (maximalen) Breite B (parallel zur funktionalisierten Substratoberfläche 52) ausgebildet sein. Auch dies verbessert eine Stressentkopplung der von dem mindestens einen Trenngraben 56 zumindest teilweise umrahmten Teilfläche 64/des Teilbereichs 58.The features of the micromechanical component described below 2a and 2 B Optionally, they can also be used to improve stress isolation. Their education is not absolutely necessary:
At the in 2a and 2 B schematically reproduced micromechanical component is the at least one line 62 on at least one support structure 66 over the at least one dividing trench 56 guided. Due to the supporting effect of the at least one support structure 66 Can the at least one line 62 with a comparison with a length of at least one of the at least one separation trench 56 spanning line section relatively low (maximum) height H (perpendicular to the functionalized substrate surface 52 ) and / or (maximum) width B (parallel to the functionalized substrate surface 52 ) be formed. This also improves stress isolation of the at least one separation trench 56 at least partially framed partial surface 64 / subarea 58 ,

Die mindestens eine Stützstruktur 66 kann aus dem Substrat 50 herausstrukturiert sein. Alternativ können auch andere Trägermaterialien für die mindestens eine Stützstruktur 66, wie beispielsweise dielektrische Materialien (zum Beispiel Siliziumnitride) verwendet werden. Ebenso kann mindestens eine Isolierschicht 68 zwischen der mindestens einen Stützstruktur 66 und dem mindestens einen den mindestens einen Trenngraben 56 überspannenden Leitungsabschnitt der mindestens einen Leitung 62 liegen. In diesem Fall kann mindestens ein Material der mindestens einen Isolierschicht 68 bei Raumtemperatur unter Druckspannung stehen. Die mindestens eine Isolierschicht 68 kann z.B. aus Siliziumoxid und/oder Siliziumnitrid gebildet sein. Vorzugsweise ist die mindestens eine Isolierschicht 68 auch aus mindestens einem gegenüber einem Ätzmedium des Substrats 50 ätzrestistenten Material gebildet. Dies erleichtert eine Herstellbarkeit des mikromechanischen Bauteils und reduziert dessen Herstellungskosten.The at least one support structure 66 can be from the substrate 50 be structured out. Alternatively, other support materials for the at least one support structure 66 , such as dielectric materials (for example, silicon nitrides) are used. Likewise, at least one insulating layer 68 between the at least one support structure 66 and the at least one of the at least one separation trench 56 spanning line section of at least one line 62 lie. In this case, at least one material of the at least one insulating layer 68 stand under compressive stress at room temperature. The at least one insulating layer 68 may be formed, for example, of silicon oxide and / or silicon nitride. Preferably, the at least one insulating layer 68 also from at least one opposite to an etching medium of the substrate 50 etch-resistant material formed. This facilitates manufacturability of the micromechanical component and reduces its manufacturing costs.

Das in 2a und 2b schematisch dargestellte mikromechanische Bauteil ist beispielhaft eine Sensorvorrichtung, wobei mindestens eine Sensorkomponente mit mindestens einer elektrischen Eigenschaft, die abhängig von mindestens einer physikalischen Größe und/oder mindestens einer Konzentration mindestens eines chemischen Stoffes an der jeweiligen Sensorkomponente ist, an der von dem mindestens einen Trenngraben 56 zumindest teilweise umrahmten Teilfläche 54 der funktionalisierten Substratoberfläche 52 ausgebildet ist. Außerdem ist die mindestens eine Sensorkomponente über die mindestens eine über den mindestens einen Trenngraben 56 geführte Leitung 62 an mindestens einem an und/oder in dem Substrat 50 ausgebildeten Kontakt 70 (bzw. mindestens einer an und/oder in dem Substrat 50 ausgebildeten elektrischen Schaltung) angeschlossen. Lediglich beispielhaft ist eine Membran 72 mit mindestens einem an und/oder in der Membran 72 ausgebildeten Piezowiderstand 74 als die mindestens eine Sensorkomponente an der von dem mindestens einen Trenngraben 56 zumindest teilweise umrahmten Teilfläche 54 der funktionalisierten Substratoberfläche 52 ausgebildet, wobei die Membran 72 vorzugsweise eine in dem Substrat 50 ausgebildete Kaverne 76 oder einen in dem Substrat 50 ausgebildeten Innenhohlraum überspannt. Das mikromechanische Bauteil ist deshalb gut als ein robuster und stressentkoppelter piezoresistiver Drucksensor einsetzbar. Es wird jedoch nochmals darauf hingewiesen, dass eine Ausbildbarkeit des mikromechanischen Bauteils nicht auf Sensorvorrichtungen, insbesondere nicht auf einen bestimmten Sensortyp, beschränkt ist. This in 2a and 2 B schematically shown micromechanical component is an example of a sensor device, wherein at least one sensor component having at least one electrical property, which is dependent on at least one physical size and / or at least one concentration of at least one chemical substance at the respective sensor component, on the at least one separation trench 56 at least partially framed partial surface 54 the functionalized substrate surface 52 is trained. In addition, the at least one sensor component over the at least one on the at least one separation trench 56 guided tour 62 on at least one of and / or in the substrate 50 trained contact 70 (or at least one on and / or in the substrate 50 trained electrical circuit) connected. By way of example only is a membrane 72 with at least one on and / or in the membrane 72 trained piezoresistor 74 as the at least one sensor component at the one of the at least one separation trench 56 at least partially framed partial surface 54 the functionalized substrate surface 52 formed, wherein the membrane 72 preferably one in the substrate 50 trained cavern 76 or one in the substrate 50 spanned inner cavity. The micromechanical component is therefore suitable for use as a robust and stress-relieved piezoresistive pressure sensor. However, it is again pointed out that a formability of the micromechanical component is not restricted to sensor devices, in particular not to a specific type of sensor.

Als Ergänzung ist noch eine weitere Isolierschicht 78 auf der mindestens einen Leitung 62 abgeschieden. As a supplement, there is another insulating layer 78 on the at least one line 62 deposited.

3 zeigt ein Flussdiagramm zum Erläutern einer Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen eines mikromechanischen Bauteils. 3 shows a flowchart for explaining an embodiment of the method for producing a micromechanical device.

Das im Weiteren beschriebene Verfahren kann beispielsweise zum Herstellen der Ausführungsform der 1a und 1b ausgeführt werden. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass eine Ausführbarkeit des hier beschriebenen Verfahrens nicht nur auf ein Herstellen dieser Ausführungsform limitiert ist. The method described below can, for example, for producing the embodiment of the 1a and 1b be executed. It should be understood, however, that the practicability of the method described herein is not limited to only making this embodiment.

In einem Verfahrensschritt S1 wird eine elektrisch isolierende Gitterschicht mit einer Vielzahl von durch die Gitterschicht strukturierten Ätzmediumzugangslöchern auf einer späteren funktionalisierten Substratoberfläche eines Substrats gebildet. Vorteilhafte Materialien für die Gitterschicht sind oben schon genannt.In a method step S1, an electrically insulating grid layer having a plurality of structures structured through the grid layer is formed Etching medium access holes formed on a later functionalized substrate surface of a substrate. Advantageous materials for the mesh layer are already mentioned above.

In einem weiteren Verfahrensschritt S2 wird mindestens ein Trenngraben, welcher eine Teilfläche der späteren funktionalisierten Substratoberfläche zumindest teilweise umrahmt, zumindest teilweise durch das Substrat geätzt, indem von den Ätzmediumzugangslöchern freigelegte Substratbereiche weggeätzt werden. Insbesondere sofern das Substrat ein Siliziumsubstrat ist, können zum Ätzen Ätzgase wie Schwefelhexafluorid (SF₆), Chlorfluorid (ClF₃) und/oder Xenondifluorid (XeF₂) eingesetzt werden.In a further method step S2, at least one separation trench, which at least partially frames a partial surface of the later functionalized substrate surface, is at least partially etched through the substrate by etching away substrate regions exposed by the etching medium access holes. In particular, if the substrate is a silicon substrate, etching gases such as sulfur hexafluoride (SF ₆ ), chlorofluoride (ClF ₃ ) and / or xenon difluoride (XeF ₂ ) can be used for the etching.

Nach dem Verfahrensschritt S2 kann in einem Verfahrensschritt S3 zunächst eine Verschlussschicht aufgebracht werden, die die Opferschichtätzlöcher verschließt, und darauffolgend wird mindestens eine Leitung und/oder Feder aus mindestens einem Halbleitermaterial und/oder mindestens einem Metall direkt oder indirekt an einer Außenseite der den mindestens einen Trenngraben zumindest teilweise abdeckenden Gitterschicht derart gebildet, dass die mindestens eine Leitung und/oder Feder den mindestens einen Trenngraben überspannt. Das mittels der Verfahrensschritte S1 bis S3 hergestellte mikromechanische Bauteil weist somit die oben schon beschriebenen Vorteile auf. Außerdem kann das Verfahren zum Ausbilden weiterer Merkmale der Ausführungsform der 1a und 1b weitergebildet werden.After method step S2, in a method step S3, first of all a closure layer is applied, which closes the sacrificial layer etching holes, and subsequently at least one line and / or spring of at least one semiconductor material and / or at least one metal is directly or indirectly connected to an outer side of the at least one Separating trench at least partially covering grid layer formed such that the at least one line and / or spring spans the at least one separation trench. The micromechanical component produced by means of method steps S1 to S3 thus has the advantages already described above. In addition, the method for forming further features of the embodiment of the 1a and 1b be further educated.

4 zeigt ein Flussdiagramm zum Erläutern eines weiteren Verfahrens zum Herstellen eines mikromechanischen Bauteils, welches jedoch nicht unter die beanspruchte Erfindung fällt. 4 shows a flowchart for explaining a further method for producing a micromechanical device, which, however, does not fall under the claimed invention.

Das im Weiteren beschriebene Verfahren kann beispielsweise zum Herstellen der Ausführungsform der 2a und 2b ausgeführt werden. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass eine Ausführbarkeit des hier beschriebenen Verfahrens nicht nur auf ein Herstellen dieser Ausführungsform limitiert ist. The method described below can, for example, for producing the embodiment of the 2a and 2 B be executed. It should be understood, however, that the practicability of the method described herein is not limited to only making this embodiment.

In einem Verfahrensschritt S4 wird mindestens ein Trenngraben, welcher eine Teilfläche einer späteren funktionalisierten Substratoberfläche eines Substrats zumindest teilweise umrahmt, teilweise durch das Substrat geätzt, wobei der mindestens eine Trenngraben mit einer (maximalen) Höhe (senkrecht zur funktionalisierten Substratoberfläche) kleiner als eine Schichtdicke des Substrats (senkrecht zur funktionalisierten Substratoberfläche) gebildet wird. (Der Verfahrensschritt S4 bewirkt somit keine „Freistellung“ eines Teilbereichs des Substrats mit der Teilfläche gegenüber einem Rest des Substrats.) In a method step S4, at least one separation trench, which at least partially frames a partial surface of a later functionalized substrate surface of a substrate, is partially etched through the substrate, the at least one separation trench having a (maximum) height (perpendicular to the functionalized substrate surface) smaller than a layer thickness of the substrate Substrate (perpendicular to the functionalized substrate surface) is formed. (The method step S4 thus does not "release" a partial area of the substrate with the partial area from a remainder of the substrate.)

Vor oder nach dem Verfahrensschritt S4 wird in einem Verfahrensschritt S5 mindestens eine Leitung aus mindestens einem (evtl. dotierten) Halbleitermaterial und/oder mindestens einem Metall derart gebildet, dass die mindestens eine Leitung und/oder Feder den mindestens einen Trenngraben überspannt. Die mindestens eine Leitung wird außerdem mit mindestens einen schlaufenförmigen Teilabschnitt an ihrem mindestens einen den mindestens einen Trenngraben überspannenden Leitungsabschnitt ausgebildet. Als der mindestens eine schlaufenförmige Teilabschnitt kann z.B. ein U-förmiger Teilabschnitt und/oder ein Teilabschnitt mit zwei parallel zueinander ausgerichteten und über einen Verbindungsabschnitt miteinander verbundenen Schenkeln gebildet werden.Before or after method step S4, in a method step S5 at least one line of at least one (possibly doped) semiconductor material and / or at least one metal is formed in such a way that the at least one line and / or spring spans the at least one separation trench. The at least one line is also formed with at least one loop-shaped section at its at least one line section spanning the at least one separation trench. As the at least one loop-shaped subsection may e.g. a U-shaped portion and / or a portion are formed with two mutually parallel and interconnected via a connecting portion legs.

Das mittels der Verfahrensschritte S4 und S5 hergestellte mikromechanische Bauteil weist somit die oben schon beschriebenen Vorteile auf. Außerdem kann das Verfahren zum Ausbilden weiterer Merkmale der Ausführungsform der 2a und 2b weitergebildet werden.The micromechanical component produced by means of method steps S4 and S5 thus has the advantages already described above. In addition, the method for forming further features of the embodiment of the 2a and 2 B be further educated.

Vorzugsweise wird in einem (optionalen) Teilschritt S6 auch mindestens eine Stützstruktur, über welche die mindestens eine Leitung über den mindestens einen Trenngraben geführt wird, gebildet. Insbesondere kann die mindestens eine Stützstruktur aus dem Substrat herausstrukturiert werden. Dazu kann auch eine spätere Isolierschicht aus mindestens einem gegenüber einem Ätzmedium des Substrats ätzrestistenten Material als (zumindest Teil einer) Ätzmaske verwendet werden. Sofern das Substrat ein Siliziumsubstrat ist, kann die spätere Isolierschicht (z.B. aus Siliziumoxid und/oder Siliziumnitrid) zum Strukturieren des Substrats mittels Ätzgase wie Schwefelhexafluorid (SF₆), Chlorfluorid (ClF₃) und/oder Xenondifluorid (XeF₂) eingesetzt werden. Zuerst kann ein anisotroper Ätzschritt zum Herausstrukturieren der mindestens einen Stützstruktur ausgeführt werden. Anschließend kann mittels eines isotropen Ätzschritts die mindestens eine Stützstruktur unterätzt und der mindestens eine Trenngraben verbreitert und/oder vertieft werden. Die spätere Isolierschicht verbleibt zwischen der mindestens einen Stützstruktur und dem mindestens einen den mindestens einen Trenngraben überspannenden Leitungsabschnitt der mindestens einen Leitung.Preferably, in an (optional) sub-step S6, at least one support structure, via which the at least one line is guided over the at least one separating trench, is also formed. In particular, the at least one support structure can be structured out of the substrate. For this purpose, it is also possible to use a later insulating layer comprising at least one material which is resistant to etching with respect to an etching medium of the substrate as (at least part of) an etching mask. If the substrate is a silicon substrate, the later insulating layer (eg of silicon oxide and / or silicon nitride) can be used to pattern the substrate by means of etching gases such as sulfur hexafluoride (SF ₆ ), chlorofluoride (ClF ₃ ) and / or xenon difluoride (XeF ₂ ). First, an anisotropic etching step for patterning out the at least one support structure may be performed. Subsequently, the at least one support structure can be undercut by means of an isotropic etching step, and the at least one separation trench can be broadened and / or recessed. The later insulating layer remains between the at least one supporting structure and the at least one line section of the at least one line spanning the at least one separating trench.

Unter einer funktionalisierten Substratoberfläche kann generell eine Oberfläche eines Substrats verstanden werden, die ganz oder teilweise mikromechanische Funktionen wie beispielsweise eine Drucksensormemebran, Piezowiderstände bzw. mikroelektrische/-elektronische Komponenten wie Thermoelemente, Widerstände, Transistoren, Spulen, Magnetelemente oder Kondensatoren enthält. A functionalized substrate surface can generally be understood as meaning a surface of a substrate which contains completely or partially micromechanical functions such as, for example, a pressure sensor membrane, piezoresistors or microelectronic / electronic components such as thermocouples, resistors, transistors, coils, magnetic elements or capacitors.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102014210006 A1 [0002]
DE 102010000888 A1 [0006, 0025]

Claims

Micromechanical component comprising: a substrate ( 10 ) with at least one functionalized substrate surface ( 12 ), wherein a partial area ( 14 ) of the functionalized substrate surface ( 12 ) at least partially at least partially through the substrate ( 10 ) structured dividing trench ( 16 ) is framed; and at least one line formed from at least one semiconductor material and / or at least one metal ( 18 ) and / or spring, which the at least one separation trench ( 16 ) spans; characterized by an electrically insulating and the at least one separating trench ( 16 ) at least partially covering the grid layer ( 20 ) with a plurality of through the grid layer ( 20 ) structured etching medium access holes ( 22 ), which in the at least one separation trench ( 18 ), the at least one line ( 18 ) and / or spring over the at least one separation trench ( 16 ) directly or indirectly on an outside of the grid layer ( 20 ) is trained.

Micromechanical component according to claim 1, wherein the grid layer ( 20 ) of at least one opposite an etching medium of the substrate ( 10 ) Etch-resistant material is formed.

Micromechanical component according to claim 1 or 2, wherein the at least one material of the grid layer ( 20 ) is under compressive stress at room temperature.

Micromechanical component according to claim 3, wherein the grid layer ( 20 ) is formed of silicon oxide and / or silicon nitride.

Micromechanical component according to one of the preceding claims, wherein the through the grid layer ( 20 ) structured etching medium access holes ( 22 ) by means of a sealing layer ( 24 ) are sealed.

Micromechanical component according to one of the preceding claims, wherein at least one sensor component ( 28 . 30 ) having at least one electrical property which depends on at least one physical quantity and / or at least one concentration of at least one chemical substance on the respective sensor component ( 28 . 30 ) at which of the at least one separation trench ( 16 ) at least partially framed surface ( 14 ) of the functionalized substrate surface ( 12 ) is trained.

Micromechanical component according to claim 6, wherein the at least one sensor component ( 28 . 30 ) over the at least one over the at least one separation trench ( 16 ) guided line ( 18 ) on at least one of and / or in the substrate ( 10 ) trained contact ( 26 ) and / or at least one on and / or in the substrate ( 10 ) formed electrical circuit is connected.

Micromechanical component according to claim 6 or 7, wherein a membrane ( 28 ) with at least one on and / or in the membrane ( 28 ) formed piezoresistor ( 30 ) as the at least one sensor component ( 28 . 30 ) at the one of the at least one separation trench ( 16 ) at least partially framed surface ( 14 ) of the functionalized substrate surface ( 12 ) is trained.

Sensor device with a micromechanical component according to one of the preceding claims.

Sensor device according to claim 9, wherein the sensor device is a pressure sensor.

Method for producing a micromechanical component, comprising the steps of: forming an electrically insulating grid layer ( 20 ) with a plurality of through the grid layer ( 20 ) structured etching medium access holes ( 22 ) on a later functionalized substrate surface ( 12 ) of a substrate ( 10 ) (S1); Etching at least one separation trench ( 16 ), which is a partial area ( 14 ) of the later functionalized substrate surface ( 12 ) at least partially framed, at least partially by the substrate ( 10 ), by the etching medium access holes ( 22 ) are etched away (S2); and forming at least one line ( 18 ) and / or spring of at least one semiconductor material and / or at least one metal directly or indirectly on an outer side of the at least one separation trench ( 16 ) at least partially covering the grid layer ( 20 ) such that the at least one line ( 18 ) and / or spring the at least one separation trench ( 16 ) spans (S3).

The method of claim 11, wherein prior to forming the at least one line ( 18 ) and / or spring one the etching medium access holes ( 22 ) closing closure layer ( 24 ) is formed.