DE102019206007A1 - Micromechanical component and manufacturing process for a micromechanical component - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein mikromechanisches Bauteil mit einem vollständig gewachsen Siliziumsubstrat (10) mit einer ersten Substratoberfläche (12a) und einer von der ersten Substratoberfläche (12a) weg gerichteten zweiten Substratoberfläche (12b), einem in das Siliziumsubstrat (10) strukturierten Mediumraum (40) mit einer durch die erste Substratoberfläche (12a) strukturierten Mediumaustrittsöffnung (18), und einer an der zweiten Substratoberfläche (12b) ausgebildeten Membran (36), welche den Mediumraum (40) begrenzt, wobei eine Aktoreinrichtung (38) derart an der Membran (36) anordbar oder angeordnet ist, dass die Membran (36) mittels der Aktoreinrichtung (38) so in eine Verformbewegung versetzbar ist, dass mindestens ein in dem Mediumraum (40) vorliegendes Medium über die Mediumaustrittsöffnung (18) aus dem Mediumraum (40) herausdrückbar ist. Ebenso betrifft die Erfindung ein Herstellungsverfahren für ein derartiges mikromechanisches Bauteil.The invention relates to a micromechanical component with a completely grown silicon substrate (10) with a first substrate surface (12a) and a second substrate surface (12b) directed away from the first substrate surface (12a), a medium space (40) structured into the silicon substrate (10). with a medium outlet opening (18) structured through the first substrate surface (12a), and a membrane (36) formed on the second substrate surface (12b), which delimits the medium space (40), an actuator device (38) of this type on the membrane (36 ) can be arranged or arranged so that the membrane (36) can be set into a deforming movement by means of the actuator device (38) in such a way that at least one medium present in the medium space (40) can be pushed out of the medium space (40) via the medium outlet opening (18) . The invention also relates to a manufacturing method for such a micromechanical component.

Description

Die Erfindung betrifft ein mikromechanisches Bauteil und ein Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Bauteil.The invention relates to a micromechanical component and a production method for a micromechanical component.

Stand der TechnikState of the art

Aus dem Stand der Technik sind Herstellungsverfahren für mikromechanische Bauteile mit jeweils einem von einer Membran begrenzten Mediumraum bekannt, bei welchen eine Vertiefung in Form des späteren Mediumraums in ein erstes Substrat strukturiert wird und anschließend das erste Substrat an einem zweiten Substrat mit der jeweils daran ausgebildeten Membran festgebondet wird. Ein derartiges Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen Bauteils ist beispielsweise in der DE 10 2014 214 532 B3 offenbart.Manufacturing methods for micromechanical components each with a medium space bounded by a membrane are known from the prior art, in which a recess in the form of the later medium space is structured in a first substrate and then the first substrate on a second substrate with the membrane formed thereon is firmly bonded. Such a method for producing a micromechanical component is for example in FIG DE 10 2014 214 532 B3 disclosed.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die Erfindung schafft ein mikromechanisches Bauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Bauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 7.The invention creates a micromechanical component with the features of claim 1 and a production method for a micromechanical component with the features of claim 7.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die vorliegende Erfindung schafft mikromechanische Bauteile, bei welchen ein in dem jeweiligen Mediumraum des mikromechanischen Bauteils vorliegendes Medium ausschließlich mit Silizium des Siliziumsubstrats des jeweiligen mikromechanischen Bauteils in Kontakt kommt. Das Silizium des Siliziumsubstrats des jeweiligen mikromechanischen Bauteils weist jedoch gegenüber einer Vielzahl von Medien, welche als Fluid/Flüssigkeit, als Gel, als Gas und/oder als Körner/Mikropartikel vorliegen können, eine verlässliche Resistenz auf. Somit muss weder eine Kontamination des in dem Mediumraum des jeweiligen mikromechanischen Bauteils vorliegenden Mediums noch eine Beschädigung/eine Zersetzung des jeweiligen mikromechanischen Bauteils aufgrund des in seinem Mediumraum vorliegenden Mediums befürchtet werden. Wie nachfolgend erläutert wird, eignen sich die mittels der vorliegenden Erfindung geschaffenen mikromechanischen Bauteile deshalb für eine Vielzahl von Verwendungszwecken für eine vergleichsweise lange Lebensdauer.The present invention creates micromechanical components in which a medium present in the respective medium space of the micromechanical component comes into contact exclusively with silicon of the silicon substrate of the respective micromechanical component. The silicon of the silicon substrate of the respective micromechanical component, however, has a reliable resistance to a large number of media, which can be in the form of fluid / liquid, gel, gas and / or grains / microparticles. There is thus no need to fear contamination of the medium present in the medium space of the respective micromechanical component or damage / decomposition of the respective micromechanical component due to the medium present in its medium space. As will be explained below, the micromechanical components created by means of the present invention are therefore suitable for a large number of purposes for a comparatively long service life.

Es wird hier ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die mittels der vorliegenden Erfindung geschaffenen mikromechanischen Bauteile auch relativ kostengünstig herstellbar sind. Des Weiteren sind die mikromechanischen Bauteile mit einer großen Designfreiheit gestaltbar.It is expressly pointed out here that the micromechanical components created by means of the present invention can also be produced relatively inexpensively. Furthermore, the micromechanical components can be designed with great design freedom.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils ist das Siliziumsubstrat ein ausgehend von einer Ausgangsschicht aus Silizium in mindestens zwei Silizium-Aufwachsschritten vollständig gewachsenes Siliziumsubstrat. Ein derartiges vollständig gewachsenes Siliziumsubstrat weist eine zuverlässige Resistenz gegenüber einer Vielzahl von Medien, wie beispielsweise oxidativen, organischen, alkalischen und/oder sauren Medien, auf. Das von der hier beschriebenen Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils umfasste Siliziumsubstrat widersteht somit einer Vielzahl von in seinem Mediumraum vorliegenden/eingefüllten Medien für eine relativ lange Zeit, oft (nahezu) unbegrenzt.In an advantageous embodiment of the micromechanical component, the silicon substrate is a silicon substrate that is completely grown in at least two silicon growth steps starting from an initial layer made of silicon. Such a completely grown silicon substrate has a reliable resistance to a large number of media, such as, for example, oxidative, organic, alkaline and / or acidic media. The silicon substrate encompassed by the embodiment of the micromechanical component described here thus withstands a large number of media present / filled in its medium space for a relatively long time, often (almost) indefinitely.

Es wird hier ausdrücklich darauf hingewiesen, dass das Siliziumsubstrat zwischen seiner ersten Substratoberfläche und seiner zweiten Substratoberfläche frei von Bondschichten ist. Somit ist das Siliziumsubstrat zwischen seiner ersten Substratoberfläche und seiner zweiten Substratoberfläche auch frei von Aluminium/Germanium-Bondschichten, Kompressions-Bondschichten, wie insbesondere Gold/Gold-Bondschichten, Sealglas-Bondschichten und organischen Bondschichten, wie spezielle BCB-Bondschichten. Derartige Bondschichten werden von einer Vielzahl von Medien chemisch angegriffen. Da das Siliziumsubstrat jedoch zwischen seiner ersten Substratoberfläche und seiner zweiten Substratoberfläche frei von Bondschichten ist, muss weder eine Kontamination des mindestens einen in seinem Mediumraum vorliegenden Mediums mit mindestens einem Bondschichtmaterial noch mit einer Zersetzung des Mediumraums aufgrund einer chemischen Reaktion der Bondschicht mit dem mindestens einen in dem Mediumraum vorliegenden Medium befürchtet werden.It is expressly pointed out here that the silicon substrate is free of bonding layers between its first substrate surface and its second substrate surface. Thus, the silicon substrate between its first substrate surface and its second substrate surface is also free of aluminum / germanium bond layers, compression bond layers, such as in particular gold / gold bond layers, seal glass bond layers and organic bond layers, such as special BCB bond layers. Such bonding layers are chemically attacked by a large number of media. Since the silicon substrate, however, is free of bond layers between its first substrate surface and its second substrate surface, there is no need for the at least one medium present in its medium space to be contaminated with at least one bond layer material or with decomposition of the medium space due to a chemical reaction of the bond layer with the at least one in the medium present in the medium space are feared.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils ist zusätzlich zu der Mediumaustrittsöffnung noch mindestens eine weitere Öffnung des Mediumsraums in dem Siliziumsubstrat so ausgebildet, dass der Mediumraum über die mindestens eine weitere Öffnung befüllbar und/oder entleerbar ist, wobei die mindestens eine weitere Öffnung durch die erste Substratoberfläche, die zweite Substratoberfläche und/oder durch mindestens eine sich von der ersten Substratoberfläche zu der zweiten Substratoberfläche erstreckende Substratseitenfläche des Siliziumsubstrats verläuft. Ein Befüllen oder Entleeren des Mediumraums der hier beschriebenen Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils ist somit leicht möglich.In a further advantageous embodiment of the micromechanical component, in addition to the medium outlet opening, at least one further opening of the medium space is formed in the silicon substrate such that the medium space can be filled and / or emptied via the at least one further opening, the at least one further opening being through the first substrate surface, the second substrate surface and / or through at least one substrate side surface of the silicon substrate that extends from the first substrate surface to the second substrate surface. Filling or emptying the medium space of the embodiment of the micromechanical component described here is thus easily possible.

Zusätzlich kann mindestens eine Siebstruktur an und/oder innerhalb der mindestens einen weiteren Öffnung ausgebildet sein. Mittels der mindestens einen Siebstruktur kann ein Einbringen von unerwünschten Fremdpartikeln in den Mediumraum der hier beschriebenen Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils verlässlich verhindert werden.In addition, at least one screen structure can be formed on and / or within the at least one further opening. The introduction of undesired foreign particles into the medium space of the embodiment of the micromechanical component described here can be reliably prevented by means of the at least one screen structure.

Beispielsweise kann das mikromechanische Bauteil ein Druckkopf, eine Insulinpumpe, ein Laborchip, ein Sensor oder eine Sonde sein. Das erfindungsgemäße mikromechanische Bauteil ist somit vielseitig ausbildbar/verwendbar. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die hier aufgezählten Ausführungsbeispiele für das erfindungsgemäße mikromechanische Bauteil nicht einschränkend zu interpretieren sind.For example, the micromechanical component can be a print head, an insulin pump, a laboratory chip, a sensor or a probe. The micromechanical component according to the invention can thus be designed / used in a variety of ways. It is pointed out, however, that the exemplary embodiments listed here for the micromechanical component according to the invention are not to be interpreted restrictively.

Auch ein Ausführen eines korrespondierenden Herstellungsverfahrens für ein mikromechanisches Bauteil schafft die oben erläuterten Vorteile, wobei das Herstellungsverfahren die Schritte umfasst: Bilden eines vollständig gewachsenen Siliziumsubstrats mit einer ersten Substratoberfläche und einer von der ersten Substratoberfläche weg gerichteten zweiten Substratoberfläche, Strukturieren eines Mediumraums in das Siliziumsubstrat, für welchen eine Mediumaustrittsöffnung durch die erste Substratoberfläche strukturiert wird, und Ausbilden einer Membran an der zweiten Substratoberfläche, welche den Mediumraum begrenzt, wobei eine Aktoreinrichtung derart an der Membran anordbar ist oder angeordnet wird, dass bei einem späteren Betrieb des mit der Aktoreinrichtung ausgebildeten mikromechanischen Bauteils die Membran mittels der Aktoreinrichtung so in eine Verformbewegung versetzt wird, dass mindestens ein in dem Mediumraum vorliegendes Medium über die Mediumaustrittsöffnung aus dem Mediumraum herausgedrückt wird.Executing a corresponding manufacturing method for a micromechanical component also creates the advantages explained above, the manufacturing method comprising the steps: forming a fully grown silicon substrate with a first substrate surface and a second substrate surface directed away from the first substrate surface, structuring a medium space in the silicon substrate, for which a medium outlet opening is structured through the first substrate surface, and forming a membrane on the second substrate surface, which delimits the medium space, wherein an actuator device can be arranged on the membrane in such a way that during a later operation of the micromechanical component formed with the actuator device the membrane is set into a deforming movement by means of the actuator device in such a way that at least one medium present in the medium space is exited from the medium space via the medium outlet opening is pushed out.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des Herstellungsverfahrens wird zusätzlich zu der Mediumaustrittsöffnung noch mindestens eine weitere Öffnung des Mediumsraums in dem Siliziumsubstrat so ausgebildet, dass der Mediumraum über die mindestens eine weitere Öffnung befüllbar und/oder entleerbar ist, wobei die mindestens eine weitere Öffnung durch die erste Substratoberfläche, die zweite Substratoberfläche und/oder durch mindestens eine sich von der ersten Substratoberfläche zu der zweiten Substratoberfläche erstreckende Substratseitenfläche des Siliziumsubstrats verläuft. Das mikromechanische Bauteil mit dem leicht befüllbaren und/oder entleerbaren Mediumraum kann somit mittels eines vergleichsweise geringen Arbeitsaufwands hergestellt werden.In an advantageous development of the manufacturing method, in addition to the medium outlet opening, at least one further opening of the medium space is formed in the silicon substrate so that the medium space can be filled and / or emptied via the at least one further opening, the at least one further opening through the first substrate surface , the second substrate surface and / or through at least one substrate side surface of the silicon substrate extending from the first substrate surface to the second substrate surface. The micromechanical component with the medium space that can be easily filled and / or emptied can thus be produced with comparatively little effort.

Bevorzugter Weise wird das Siliziumsubstrat ausgehend von einer Ausgangsschicht aus Silizium in mindestens zwei Silizium-Aufwachsschritten vollständig gebildet. Silizium-Aufwachsverfahren, welche als die mindestens zwei Silizium-Aufwachsschritte verwendbar sind, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Das Siliziumsubstrat ist somit vergleichsweise einfach herstellbar.The silicon substrate is preferably completely formed starting from an initial layer made of silicon in at least two silicon growth steps. Silicon growth methods which can be used as the at least two silicon growth steps are known from the prior art. The silicon substrate is therefore comparatively easy to manufacture.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des Herstellungsverfahrens werden als die mindestens zwei Silizium-Aufwachsschritte mindestens ein Zwischen-Silizium-Aufwachsschritt und ein letzter Silizium-Aufwachsschritt ausgeführt, wobei die folgenden Verfahrensschritte nacheinander ausgeführt werden: Strukturieren der Mediumaustrittsöffnung durch die als Oberfläche der Ausgangsschicht vorliegende oder später aus der Ausgangsschicht zurückverdünnte erste Substratoberfläche, Abdecken einer Teilfläche einer von der ersten Substratoberfläche weg gerichteten Seite der Ausgangsschicht mit einer ersten Ätzstoppschicht, Ausführen des mindestens einen Zwischen-Silizium-Aufwachsschritts, indem Silizium auf der von der ersten Substratoberfläche weg gerichteten Seite der Ausgangsschicht oder eines ausgehend von der Ausgangsschicht gewachsenen Zwischenprodukts aufgewachsen wird, wobei nach jedem ausgeführten Zwischen-Silizium-Aufwachsschritt eine Teilfläche der von der ersten Substratoberfläche weg gerichteten Seite des Zwischenprodukts mit einer weiteren Ätzstoppschicht abgedeckt wird, und wobei Ätzstoppwände gebildet werden, welche die erste Ätzstoppschicht und die mindestens eine weitere Ätzstoppschicht derart miteinander verbinden, dass die erste Ätzstoppschicht, die mindestens eine weitere Ätzstoppschicht und die Ätzstoppwände eine Ätzstoppbegrenzung bilden, welche ein mit Silizium gefülltes Volumen bis auf mindestens eine Ätzöffnung umgeben, und Ausbilden der Membran durch Ausführen des letzten Silizium-Aufwachsschritts, indem Silizium auf der von der ersten Substratoberfläche weg gerichteten Seite des ausgehend von der Ausgangsschicht in dem zumindest einen Zwischen-Silizium-Aufwachsschritt gewachsenen Zwischenprodukts aufgewachsen wird. Wie nachfolgend genauer erläutert wird, ist die hier beschriebene Ausführungsform des Herstellungsverfahrens vergleichsweise leicht ausführbar. Als Ausgangsmaterial für die hier beschriebenen Ausführungsform des Herstellungsverfahrens können wahlweise ein SOI-Wafer (Silicone On Isolator Wafer) oder ein Siliziumsubstrat/Siliziumwafer verwendet werden.In an advantageous embodiment of the manufacturing method, at least one intermediate silicon growth step and a final silicon growth step are performed as the at least two silicon growth steps, the following method steps being performed one after the other: structuring of the medium outlet opening through the surface of the starting layer or later first substrate surface thinned back from the starting layer, covering a partial area of a side of the starting layer facing away from the first substrate surface with a first etch stop layer, carrying out the at least one intermediate silicon growth step by adding silicon on the side of the starting layer facing away from the first substrate surface or starting from one is grown from the intermediate product grown from the starting layer, wherein after each intermediate silicon growth step carried out, a partial area of the first substrate surface geric hteten side of the intermediate product is covered with a further etch stop layer, and etch stop walls are formed which connect the first etch stop layer and the at least one further etch stop layer to one another in such a way that the first etch stop layer, the at least one further etch stop layer and the etch stop walls form an etch stop delimitation which is a Surrounded with silicon-filled volume except for at least one etching opening, and forming the membrane by performing the last silicon growth step by adding silicon on the side facing away from the first substrate surface of the intermediate product grown from the starting layer in the at least one intermediate silicon growth step is grown up. As will be explained in more detail below, the embodiment of the manufacturing method described here can be carried out comparatively easily. An SOI wafer (silicone on isolator wafer) or a silicon substrate / silicon wafer can optionally be used as the starting material for the embodiment of the production method described here.

Vorzugsweise wird nach dem Ausbilden der Membran der Mediumraum in das ausgehend von der Ausgangsschicht in den mindestens zwei Silizium-Aufwachsschritten vollständig gewachsene Siliziumsubstrat strukturiert wird, indem das von der Ätzstoppbegrenzung umgebene Volumen geätzt wird, und anschließend die Innenwände des Mediumraums von der ersten Ätzstoppschicht, der mindestens einen weiteren Ätzstoppschicht und den Ätzstoppwänden freigelegt werden. Das Strukturieren des Mediumraums in das vollständig gewachsene Siliziumsubstrat ist somit leicht ausführbar, wobei, wie nachfolgend genauer erläutert wird, mittels der ersten Ätzstoppschicht, der mindestens einen weiteren Ätzstoppschicht und den Ätzstoppwänden vorteilhafte Formen des Mediumraums realisierbar sind.Preferably, after the formation of the membrane, the medium space is structured into the silicon substrate, which has grown completely in the at least two silicon growth steps starting from the starting layer, by etching the volume surrounded by the etch stop delimitation, and then the inner walls of the medium space from the first etching stop layer, which at least one further etch stop layer and the etch stop walls are exposed. The structuring of the medium space in the fully grown silicon substrate is thus easy to carry out, wherein, as will be explained in more detail below, advantageous shapes of the medium space can be implemented by means of the first etch stop layer, the at least one further etch stop layer and the etch stop walls.

Beispielsweise können die erste Ätzstoppschicht, die mindestens eine weitere Ätzstoppschicht und die Ätzstoppwände aus Siliziumoxid gebildet werden, wobei das von der ersten Ätzstoppschicht, der mindestens einen weiteren Ätzstoppschicht und den Ätzstoppwänden umgebene Silizium mittels Xenondifluorid und/oder Schwefelhexafluorid geätzt wird. Die Strukturierung des Mediumraums in das vollständig gewachsene Siliziumsubstrat ist somit problemlos so möglich, ohne dass unerwünschte Bereiche des Siliziumsubstrats mitgeätzt werden.For example, the first etch stop layer, the at least one further etch stop layer and the etch stop walls can be formed from silicon oxide, the silicon surrounded by the first etch stop layer, the at least one further etch stop layer and the etch stop walls being etched by means of xenon difluoride and / or sulfur hexafluoride. The structuring of the medium space in the completely grown silicon substrate is therefore possible without any problems, without undesired areas of the silicon substrate being etched at the same time.

Sofern die erste Ätzstoppschicht, die mindestens eine weitere Ätzstoppschicht und die Ätzstoppwände aus Siliziumoxid gebildet werden, werden die Innenwände des Mediumraums vorzugsweise freigelegt, indem die erste Ätzstoppschicht, die mindestens eine weitere Ätzstoppschicht und die Ätzstoppwände in einem Gasphasenätzverfahren entfernt werden. Siliziumoxid ist mittels eines Gasphasenätzverfahrens leicht und verlässlich entfernbar. Somit muss während eines späteren Betriebs des mittels der hier beschriebenen Ausführungsform des Herstellungsverfahrens hergestellten mikromechanischen Bauteils keine Kontamination des mindestens einen in seinem Mediumraum vorliegenden Mediums mit Siliziumdioxid befürchtet werden.If the first etch stop layer, the at least one further etch stop layer and the etch stop walls are formed from silicon oxide, the inner walls of the medium space are preferably exposed by removing the first etch stop layer, the at least one further etch stop layer and the etch stop walls in a gas phase etching process. Silicon oxide can be removed easily and reliably using a gas phase etching process. Thus, during a later operation of the micromechanical component produced by means of the embodiment of the production method described here, there is no need to fear contamination of the at least one medium present in its medium space with silicon dioxide.

Bevorzugter Weise werden vor dem letzten Silizium-Aufwachsschritt zumindest zwei Zwischen-Silizium-Aufwachsschritte ausgeführt. Wie unten genauer erläutert wird, können auf diese Weise verschiedene vorteilhafte Formen des Mediumraums problemlos ausgebildet werden.Preferably, at least two intermediate silicon growth steps are carried out before the last silicon growth step. As will be explained in more detail below, various advantageous shapes of the medium space can be formed in this way without any problems.

Als vorteilhafte Weiterbildung kann zwischen den mindestens zwei ausgeführten Zwischen-Silizium-Aufwachsschritten mindestens eine Siebstruktur an und/oder innerhalb der mindestens einen weiteren Öffnung ausgebildet werden, indem Silizium auf der von der ersten Substratoberfläche weg gerichteten Seite des Zwischenprodukts aufgewachsen wird. Das Ausbilden der mindestens einen Siebstruktur an und/oder innerhalb der mindestens einen weiteren Öffnung ist somit leicht möglich. Darüber hinaus können weitere Designelemente durch die genannten oder weitere Zwischen-Silizium-Aufwachsschritte ausgebildet werden, wie z.B. mindestens eine Stützstruktur und/oder mindestens eine Struktur zur Behinderung einer Ausbreitung von Druckwellen.As an advantageous further development, between the at least two performed intermediate silicon growth steps, at least one screen structure can be formed on and / or within the at least one further opening by growing silicon on the side of the intermediate product facing away from the first substrate surface. The formation of the at least one screen structure on and / or within the at least one further opening is thus easily possible. In addition, further design elements can be formed by the mentioned or further intermediate silicon growth steps, e.g. at least one support structure and / or at least one structure for preventing the propagation of pressure waves.

FigurenlisteFigure list

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:

  • 1a bis 1e schematische Querschnitte durch Zwischenprodukte zum Erläutern einer ersten Ausführungsform des Herstellungsverfahrens für ein mikromechanisches Bauteil;
  • 2 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils;
  • 3 einen schematischen Querschnitt durch ein Zwischenprodukt zum Erläutern einer zweiten Ausführungsform des Herstell u ngsverfahrens;
  • 4 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils;
  • 5 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils;
  • 6 eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils;
  • 7 eine schematische Darstellung einer fünften Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils;
  • 8a bis 8c schematische Querschnitte durch Zwischenprodukte zum Erläutern einer dritten Ausführungsform des Herstellungsverfahrens;
  • 9 eine schematische Darstellung einer sechsten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils;
  • 10 eine schematische Darstellung einer siebten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils;
  • 11 eine schematische Darstellung einer achten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils;
  • 12a bis 12d schematische Querschnitte durch Zwischenprodukte zum Erläutern einer vierten Ausführungsform des Herstellungsverfahrens;
  • 13 eine schematische Darstellung einer neunten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils; und
  • 14 eine schematische Darstellung einer zehnten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils.
Further features and advantages of the present invention are explained below with reference to the figures. Show it:
  • 1a to 1e schematic cross-sections through intermediate products to explain a first specific embodiment of the production method for a micromechanical component;
  • 2 a schematic representation of a first embodiment of the micromechanical component;
  • 3 a schematic cross section through an intermediate product to explain a second embodiment of the manufacturing process;
  • 4th a schematic representation of a second embodiment of the micromechanical component;
  • 5 a schematic representation of a third embodiment of the micromechanical component;
  • 6 a schematic representation of a fourth embodiment of the micromechanical component;
  • 7th a schematic representation of a fifth embodiment of the micromechanical component;
  • 8a to 8c schematic cross-sections through intermediate products to explain a third embodiment of the production method;
  • 9 a schematic representation of a sixth embodiment of the micromechanical component;
  • 10 a schematic representation of a seventh embodiment of the micromechanical component;
  • 11 a schematic representation of an eighth embodiment of the micromechanical component;
  • 12a to 12d schematic cross-sections through intermediate products to explain a fourth embodiment of the production method;
  • 13 a schematic representation of a ninth embodiment of the micromechanical component; and
  • 14th a schematic representation of a tenth embodiment of the micromechanical component.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

Die im Weiteren beschriebenen Figuren können sowohl als Darstellungen des jeweiligen mikromechanischen Bauteils als auch als Darstellungen lediglich einer Zelle des jeweiligen mikromechanischen Bauteils, wobei das jeweilige mikromechanische Bauteil mehrere derartige Zellen umfasst und jede der Zellen des mikromechanischen Bauteils jeweils die bildlich wiedergegebenen Strukturen aufweist, interpretiert werden. Insbesondere kann jedes nachfolgend beschriebene mikromechanische Bauteil eine Vielzahl derartiger Zellen haben, bzw. mit einer Vielzahl derartiger Zellen hergestellt werden.The figures described below can be interpreted both as representations of the respective micromechanical component and as representations of only one cell of the respective micromechanical component, the respective micromechanical component comprising several such cells and each of the cells of the micromechanical component each having the structures shown in the image . In particular, everyone can The micromechanical component described below have a plurality of such cells or can be produced with a plurality of such cells.

1a bis 1e zeigen schematische Querschnitte durch Zwischenprodukte zum Erläutern einer ersten Ausführungsform des Herstellungsverfahrens für ein mikromechanisches Bauteil. 1a to 1e show schematic cross-sections through intermediate products to explain a first embodiment of the manufacturing method for a micromechanical component.

Bei einem Ausführen des hier beschriebenen Herstellungsverfahrens wird ein vollständig gewachsenes Siliziumsubstrat 10 mit einer ersten Substratoberfläche 12a und einer von der ersten Substratoberfläche 12a weg gerichteten zweiten Substratoberfläche 12b gebildet, indem das Siliziumsubstrat 10 ausgehend von einer Ausgangsschicht 10a aus Silizium in mindestens zwei Silizium-Aufwachsschritten beziehungsweise Epitaxieschritten vollständig gebildet wird. Als die mindestens zwei Silizium-Aufwachsschritte werden mindestens ein Zwischen-Silizium-Aufwachsschritt und ein letzter Silizium-Aufwachsschritt ausgeführt. Jeder der mindestens zwei Silizium-Aufwachsschritte kann als ein Silizium-Epitaxie-Schritt bezeichnet werden.When carrying out the manufacturing method described here, a fully grown silicon substrate is obtained 10 with a first substrate surface 12a and one of the first substrate surface 12a away from the second substrate surface 12b formed by the silicon substrate 10 starting from an output layer 10a is completely formed from silicon in at least two silicon growth steps or epitaxial steps. At least one intermediate silicon growth step and a final silicon growth step are carried out as the at least two silicon growth steps. Each of the at least two silicon growth steps can be referred to as a silicon epitaxy step.

1a zeigt einen Querschnitt durch die Ausgangsschicht 10a aus Silizium mit der als Oberfläche der Ausgangsschicht 10a vorliegenden ersten Substratoberfläche 12a. Die Ausgangsschicht 10a kann beispielsweise Teil eines SOI-Wafers (Silicone On Isolator Wafer) sein, wobei die erste Substratoberfläche 12a zu einem Halbleiterwafer 14 und einer zwischen dem Halbleiterwafer 14 und der Ausgangsschicht 10a aus Silizium angeordneten Isolierschicht 16 ausgerichtet ist. Der Halbleiterwafer 14 kann während des Herstellungsverfahrens die Funktionen eines „Handlingwafers“ erfüllen. 1a shows a cross section through the starting layer 10a made of silicon with the surface of the starting layer 10a present first substrate surface 12a . The starting layer 10a can for example be part of an SOI wafer (Silicone On Isolator Wafer), wherein the first substrate surface 12a to a semiconductor wafer 14th and one between the semiconductor wafer 14th and the output layer 10a insulating layer made of silicon 16 is aligned. The semiconductor wafer 14th can perform the functions of a “handling wafer” during the manufacturing process.

Bei der hier beschriebenen Ausführungsform des Herstellungsverfahrens wird eine Mediumaustrittsöffnung 18 eines späteren Mediumraums des mikromechanischen Bauteils durch die als Oberfläche der Ausgangsschicht 10a vorliegende erste Substratoberfläche 12a strukturiert, indem die Mediumaustrittsöffnung 18 durch die Ausgangsschicht 10a strukturiert wird. Die Mediumaustrittsöffnung 18 kann beispielsweise durch die Ausgangsschicht 10 geätzt/getrencht werden. Die mit der Mediumaustrittsöffnung 18 ausgebildete Ausgangsschicht 10a bildet eine erste Stützwand 19 des späteren Mediumraums auf seiner zu der ersten Substratoberfläche 12a ausgerichteten Seite.In the embodiment of the production method described here, a medium outlet opening is used 18th of a later medium space of the micromechanical component through the surface of the starting layer 10a present first substrate surface 12a structured by the medium outlet opening 18th through the output layer 10a is structured. The medium outlet opening 18th can for example through the output layer 10 etched / separated. The one with the medium outlet opening 18th formed starting layer 10a forms a first retaining wall 19th of the later medium space on its to the first substrate surface 12a aligned side.

In einer alternativen Ausführungsform des Herstellungsverfahrens kann auch lediglich der (in diesem Fall aus Silizium bestehende) Halbleiterwafer 14 als Ausgangsmaterial verwendet werden. In diesem Fall kann die Mediumaustrittsöffnung 18 durch die später (aus der Ausgangsschicht 10a) zurückverdünnte erste Substratoberfläche 12a strukturiert werden, indem die Mediumaustrittsöffnung 18 in/durch den Halbleiterwafer 14 strukturiert wird und die erste Substratoberfläche 12a mit der freiliegenden Mediumaustrittsöffnung 18 später zur Zurückverdünnung des Halbleiterwafers 14 gebildet wird. Als Zurückverdünnung des Halbleiterwafers 14 kann z.B. ein chemisches oder physikalisches Zurückschleifen des Halbleiterwafers 14 ausgeführt werden.In an alternative embodiment of the production method, only the semiconductor wafer (in this case consisting of silicon) can also be used 14th can be used as starting material. In this case, the medium outlet opening 18th by the later (from the starting layer 10a) thinned back first substrate surface 12a be structured by the medium outlet opening 18th in / through the semiconductor wafer 14th is structured and the first substrate surface 12a with the exposed medium outlet opening 18th later for back thinning the semiconductor wafer 14th is formed. As a back thinning of the semiconductor wafer 14th can, for example, be a chemical or physical grinding back of the semiconductor wafer 14th are executed.

Anschließend wird eine Teilfläche einer von der ersten Substratoberfläche 12a weg gerichteten Seite 20 der Ausgangsschicht 18 mit einer ersten Ätzstoppschicht 22 abgedeckt. Wie anhand der nachfolgenden Beschreibung deutlich wird, legt die erste Ätzstoppschicht 22 Positionen und Ausdehnungen von Innenwänden des späteren Mediumraums an seiner zu der ersten Substratoberfläche 12a gerichteten Seite fest.Subsequently, a partial area becomes one of the first substrate surface 12a away facing side 20th the output layer 18th with a first etch stop layer 22nd covered. As will become clear from the following description, the first etch stop layer lays 22nd Positions and dimensions of inner walls of the later medium space on its to the first substrate surface 12a facing side firmly.

Danach wird ein erster Zwischen-Silizium-Aufwachsschritt ausgeführt, indem Silizium auf der von der ersten Substratoberfläche 12a weg gerichteten Seite 20 der Ausgangsschicht 10a aufgewachsen wird. Auf diese Weise wird in dem ersten Zwischen-Silizium-Aufwachsschritt ein erster Siliziumbereich 24 gebildet, welcher zumindest bereichsweise in die von der ersten Ätzstoppschicht 22 nur teilweise abgedeckte Ausgangsschicht 10a übergeht. Der erste Siliziumbereich 24 wird somit direkt/kompakt auf der Ausgangsschicht 10a aufgewachsen.Thereafter, a first intermediate silicon growth step is carried out by adding silicon to the surface of the first substrate 12a away facing side 20th the output layer 10a is grown up. In this way, a first silicon region is created in the first intermediate silicon growth step 24 formed, which at least regionally in that of the first etch stop layer 22nd starting layer only partially covered 10a transforms. The first silicon area 24 thus becomes direct / compact on the output layer 10a grew up.

Nach dem ersten Zwischen-Silizium-Aufwachsschritt wird eine Teilfläche der von der ersten Substratoberfläche 12a weg gerichteten Seite 20 des Zwischenprodukts mit einer zweiten Ätzstoppschicht 26 abgedeckt. Außerdem werden (nicht dargestellte) Ätzstoppwände gebildet, über welche die erste Ätzstoppschicht 22 und die zweite Ätzstoppschicht 26 miteinander verbunden werden. Das Ausbilden der Ätzstoppwände kann durch Strukturieren von Trenngräben durch den ersten Siliziumbereich 24 und Füllen der Trenngräben mit mindestens einem Ätzstoppmaterial der Ätzstoppwände erfolgen. Das auf diese Weise hergestellte Zwischenprodukt ist in 1b dargestellt.After the first intermediate silicon growth step, a partial area becomes that of the first substrate surface 12a away facing side 20th of the intermediate product with a second etch stop layer 26th covered. In addition, etch stop walls (not shown) are formed over which the first etch stop layer 22nd and the second etch stop layer 26th be connected to each other. The etch stop walls can be formed by structuring separating trenches through the first silicon region 24 and the separation trenches are filled with at least one etch stop material of the etch stop walls. The intermediate produced in this way is in 1b shown.

Anschließend wird ein zweiter Zwischen-Silizium-Aufwachsschritt ausgeführt, indem Silizium auf der von der ersten Substratoberfläche 12a weg gerichteten Seite 20 des ausgehend von der Ausgangsschicht 10a gewachsenen Zwischenprodukts aufgewachsen wird. Auf einer von der Ausgangsschicht 10a weg gerichteten Seite des ersten Siliziumbereichs 24 wird auf diese Weise ein zweiter Siliziumbereich 28 aufgewachsen, welcher zumindest bereichsweise in den von der zweiten Ätzstoppschicht 26 nur teilweise abgedeckten ersten Siliziumbereich 24 übergeht. Auch der zweite Siliziumbereich 28 wird somit direkt/kompakt auf dem ersten Siliziumbereich 24 und der Ausgangsschicht 10a aufgewachsen. Der zweite Siliziumbereich 28 bildet einen Großteil einer zweiten Stützwand 30 des späteren Mediumraums auf seiner zu der zweiten Substratoberfläche 12b ausgerichteten Seite.A second intermediate silicon growth step is then carried out by adding silicon to the surface of the first substrate 12a away facing side 20th des starting from the starting layer 10a grown intermediate product is grown up. On one of the starting layer 10a away from the side of the first silicon region 24 becomes a second silicon area in this way 28 grown, which at least regionally in the of the second etch stop layer 26th only partially covered first silicon area 24 transforms. Also the second silicon area 28 thus becomes direct / compact on the first silicon area 24 and the output layer 10a grew up. Of the second silicon area 28 forms a large part of a second retaining wall 30th of the later medium space on its to the second substrate surface 12b aligned side.

Nach dem zweiten Zwischen-Silizium-Aufwachsschritt werden Ätzstoppwände 32 gebildet, welche sich durch den zweiten Siliziumbereich 28 erstrecken. Das Ausbilden der Ätzstoppwände 32 kann durch Strukturieren von Trenngräben durch den zweiten Siliziumbereich 28 und anschließendes Füllen der Trenngräben mit mindestens einem Ätzstoppmaterial der Ätzstoppwände 32 erfolgen. Das erhaltene Zwischenprodukt ist in 1c dargestellt.After the second intermediate silicon growth step, etch stop walls become 32 formed, which is through the second silicon area 28 extend. The formation of the etch stop walls 32 can by structuring separating trenches through the second silicon region 28 and then filling the separating trenches with at least one etch stop material of the etch stop walls 32 respectively. The intermediate product obtained is in 1c shown.

Nach dem Bilden der Ätzstoppwände 32 wird eine dritte Ätzstoppschicht 34 auf einer Teilfläche der von der ersten Substratoberfläche 12a weg gerichteten Seite 20 des Zwischenprodukts gebildet. Die Ätzstoppwände 32 verbinden die zweite Ätzstoppschicht 26 und die dritte Ätzstoppschicht 34 miteinander. Die zweite Ätzstoppschicht 26, die dritte Ätzstoppschicht 34 und die Ätzstoppwände 32 legen Positionen und Ausdehnungen von Innenwänden des späteren Mediumraums an seiner zu der zweiten Oberfläche 12b ausgerichteten Seite fest. Wie in 1d erkennbar ist, werden die erste Ätzstoppschicht 22, die zweite Ätzstoppschicht 26, die dritte Ätzstoppschicht 34 und die Ätzstoppwände 32 derart gebildet, dass die erste Ätzstoppschicht 22, die zweite Ätzstoppschicht 26, die dritte Ätzstoppschicht 34 und die Ätzstoppwände 32 eine Ätzstoppbegrenzung 22, 26, 32 und 34 bilden, welche ein mit Silizium gefülltes Volumen bis auf mindestens eine Ätzöffnung 35 umgibt. Die Ätzstoppbegrenzung 22, 26, 32 und 34 legt eine Form und eine räumliche Ausdehnung des späteren Mediumraums fest.After forming the etch stop walls 32 becomes a third etch stop layer 34 on a partial area of the first substrate surface 12a away facing side 20th of the intermediate product formed. The etch stop walls 32 connect the second etch stop layer 26th and the third etch stop layer 34 together. The second etch stop layer 26th , the third etch stop layer 34 and the etch stop walls 32 place positions and dimensions of inner walls of the later medium space on its to the second surface 12b aligned side firmly. As in 1d can be seen, the first etch stop layer 22nd , the second etch stop layer 26th , the third etch stop layer 34 and the etch stop walls 32 formed such that the first etch stop layer 22nd , the second etch stop layer 26th , the third etch stop layer 34 and the etch stop walls 32 an etch stop limitation 22nd , 26th , 32 and 34 which form a volume filled with silicon except for at least one etching opening 35 surrounds. The etch stop limitation 22nd , 26th , 32 and 34 defines a shape and a spatial extent of the later medium space.

1d zeigt auch ein Ausbilden einer Membran 36 an der von der ersten Substratoberfläche 12a weg gerichteten zweiten Substratoberfläche 12b, indem Silizium in dem letzten Silizium-Aufwachsschritt auf der von der ersten Substratoberfläche 12a weg gerichteten Seite 20 des ausgehend von der Ausgangsschicht 10a gewachsenen Zwischenprodukts aufgewachsen wird. Das Silizium der Membran 36 kann insbesondere direkt auf der dritten Ätzstoppschicht 34 abgeschieden werden, was sicherstellt, dass die auf diese Weise gebildete Membran 36 den späteren Mediumraum begrenzt. 1d also shows forming a membrane 36 at that of the first substrate surface 12a away from the second substrate surface 12b by adding silicon in the final silicon growth step to that of the first substrate surface 12a away facing side 20th des starting from the starting layer 10a grown intermediate product is grown up. The silicon of the membrane 36 can in particular directly on the third etch stop layer 34 deposited, which ensures that the membrane formed in this way 36 limits the later medium space.

Nach dem Ausführen des letzten Silizium-Aufwachsschritts liegt das vollständig gewachsene Siliziumsubstrat 10 fertig vor. Zum Schutz der zweiten Substratoberfläche 12b des Siliziumsubstrats 10 während des weiteren Herstellungsverfahrens kann eine Schutz- und/oder Isolierschicht 37, wie beispielsweise eine Oxidschicht, auf der zweiten Substratoberfläche 12b des Siliziumsubstrats 10 gebildete werden. Das auf diese Weise gewonnene Zwischenprodukt ist in 1d wiedergegeben.After the last silicon growth step has been carried out, the fully grown silicon substrate lies 10 finished before. To protect the second substrate surface 12b of the silicon substrate 10 A protective and / or insulating layer can be used during the further manufacturing process 37 such as an oxide layer on the second substrate surface 12b of the silicon substrate 10 be educated. The intermediate product obtained in this way is in 1d reproduced.

Wahlweise kann nun eine Aktoreinrichtung 38 derart an der Membran 36 angeordnet/ausgebildet werden, dass bei einem späteren Betrieb des mit der Aktoreinrichtung 38 ausgebildeten mikromechanischen Bauteils die Membran 36 mittels der Aktoreinrichtung 38 so in eine Verformbewegung versetzt wird, dass mindestens ein in dem späteren Mediumraum vorliegendes Medium über die Mediumaustrittsöffnung 18 aus dem Mediumraum herausgedrückt wird. In der Ausführungsform der 1a bis 1e ist die Aktoreinrichtung 38 beispielhaft eine piezoelektrische Aktoreinrichtung mit mindestens einer piezoelektrischen Funktionsschicht 38a, Elektroden 38b und mindestens einer Leiterbahn 38c mit mindestens einem Kontaktbereich 38d. Die mindestens eine piezoelektrische Funktionsschicht 38a kann beispielsweise eine PZT-Funktionsschicht (Blei-Zirkonat-Titanat) sein. Da eine Ausbildbarkeit des mittels des hier beschriebenen Herstellungsverfahrens hergestellten mikromechanischen Bauteils jedoch nicht auf einen bestimmten Typ seiner Aktoreinrichtung 38 limitiert ist, wird hier nicht genauer auf die Aktoreinrichtung 38 eingegangen.Optionally, an actuator device can now be used 38 so on the membrane 36 arranged / formed that in a later operation of the with the actuator device 38 trained micromechanical component the membrane 36 by means of the actuator device 38 is set into a deformation movement in such a way that at least one medium present in the later medium space passes through the medium outlet opening 18th is pushed out of the medium space. In the embodiment of 1a to 1e is the actuator device 38 for example a piezoelectric actuator device with at least one piezoelectric functional layer 38a , Electrodes 38b and at least one conductor track 38c with at least one contact area 38d . The at least one piezoelectric functional layer 38a can for example be a PZT functional layer (lead zirconate titanate). However, since the micromechanical component manufactured by means of the manufacturing method described here cannot be designed to a specific type of its actuator device 38 is limited, is not specified here on the actuator device 38 received.

In 1e ist auch das Strukturieren des Mediumraums 40 in das Siliziumsubstrat 10 bildlich wiedergegeben. Dazu wird, nachdem die Membran 36 bereits geformt ist, der Mediumraum 40 in das ausgehend von der Ausgangsschicht 10a vollständig gewachsene Siliziumsubstrat 10 strukturiert, indem das von der Ätzstoppbegrenzung 22, 26, 32 und 34 umgebene Silizium geätzt wird. Während des Ätzens des von der Ätzstoppbegrenzung 22, 26, 32 und 34 umgebenen Siliziums sind weitere Bereiche des Siliziumsubstrats 10, welche nicht geätzt werden sollen, wie insbesondere die Membran 36, mittels des mindestens einen Ätzstoppmaterials der Ätzstoppbegrenzung 22, 26, 32 und 34 verlässlich geschützt. Nach dem Ätzen des von der Ätzstoppbegrenzung 22, 26, 32 und 34 umgebenen Siliziums werden die Innenwände des Mediumraums 40 von der ersten Ätzstoppschicht 22, der zweiten Ätzstoppschicht 26, der dritten Ätzstoppschicht 34 und den Ätzstoppwänden 32 freigelegt. Eine Kontaminierung mindestens eines in den Mediumraum 40 später eingefüllten Mediums durch das mindestens eine Ätzstoppmaterial der Ätzstoppbegrenzung 22, 26, 32 und 34 muss somit bei einem Betrieb des mikromechanischen Bauteils nicht befürchtet werden.In 1e is also the structuring of the medium space 40 into the silicon substrate 10 figuratively reproduced. This is done after the membrane 36 is already formed, the medium space 40 into that starting from the starting layer 10a fully grown silicon substrate 10 structured by that of the etch stop limitation 22nd , 26th , 32 and 34 surrounding silicon is etched. During the etching of the by the etch stop limit 22nd , 26th , 32 and 34 surrounding silicon are further areas of the silicon substrate 10 which should not be etched, especially the membrane 36 , by means of the at least one etch stop material of the etch stop delimitation 22nd , 26th , 32 and 34 reliably protected. After the etching of the etch stop 22nd , 26th , 32 and 34 surrounding silicon become the inner walls of the medium space 40 from the first etch stop layer 22nd , the second etch stop layer 26th , the third etch stop layer 34 and the etch stop walls 32 exposed. Contamination of at least one in the medium space 40 later filled medium through the at least one etch stop material of the etch stop delimitation 22nd , 26th , 32 and 34 thus need not be feared when the micromechanical component is in operation.

In einer alternativen Ausführungsform des hier beschriebenen Herstellungsverfahrens kann der Mediumraum 40 zuerst frei geätzt werden, bevor mit der Ausbildung der Aktoreinrichtung 38 an/in der Membran 36 begonnen wird.In an alternative embodiment of the manufacturing method described here, the medium space 40 first be freely etched before the formation of the actuator device 38 on / in the membrane 36 is started.

Vorzugsweise wird die Ätzstoppbegrenzung 22, 26, 32 und 34 aus Siliziumoxid (als ihrem mindestens einen Ätzstoppmaterial) gebildet. Die Komponenten der Ätzstoppbegrenzung 22, 26, 32 und 34 können somit jeweils mittels eines vergleichsweise geringen Arbeitsaufwands, wie beispielsweise mittels eines Ausführens einer thermischen Oxidation oder mittels einer Oxidabscheidung, gebildet werden. Ein weiterer Vorteil der Verwendung von Siliziumoxid als dem (einzigen) Ätzstoppmaterial der Ätzstoppbegrenzung 22, 26, 32 und 34 liegt darin, dass das von der Ätzstoppbegrenzung 22, 26, 32 und 34 umgebene Silizium in diesem Fall bevorzugt mittels Xenondifluorid und/oder Schwefelhexafluorid geätzt werden kann, wodurch das zu ätzende Silizium verlässlich entfernt werden kann, und trotzdem (nahezu) keine Ätzung der Ätzstoppbegrenzung 22, 26, 32 und 34 zu befürchten ist. Außerdem können bei einer Verwendung von Siliziumoxid als dem (einzigen) Ätzmaterial der Ätzstoppbegrenzung 22, 26, 32 und 34 die Innenwände des Mediumraums 40 vergleichsweise einfach freigelegt werden, indem die Ätzstoppbegrenzung 22, 26, 32 und 34 in einem Gasphasenätzverfahren entfernt wird. Als Alternative oder als Ergänzung zu Siliziumoxid kann auch Siliziumnitrid als Ätzstoppmaterial der Ätzstoppbegrenzung 22, 26, 32 und 34 verwendet werden.The etch stop limitation is preferred 22nd , 26th , 32 and 34 formed from silicon oxide (as their at least one etch stop material). The components of the etch stop limitation 22nd , 26th , 32 and 34 can thus each be formed by means of a comparatively low amount of work, such as, for example, by performing a thermal oxidation or by means of an oxide deposition. Another advantage of using silicon oxide as the (only) etch stop material of the etch stop delimitation 22nd , 26th , 32 and 34 is that that of the etch stop limitation 22nd , 26th , 32 and 34 In this case, the surrounding silicon can preferably be etched by means of xenon difluoride and / or sulfur hexafluoride, as a result of which the silicon to be etched can be reliably removed, and nevertheless (almost) no etching of the etch stop delimitation 22nd , 26th , 32 and 34 is to be feared. In addition, when using silicon oxide as the (only) etching material, the etch stop limitation 22nd , 26th , 32 and 34 the inner walls of the medium room 40 can be exposed comparatively easily by the etch stop limitation 22nd , 26th , 32 and 34 is removed in a gas phase etching process. As an alternative or in addition to silicon oxide, silicon nitride can also be used as an etch stop material for the etch stop delimitation 22nd , 26th , 32 and 34 be used.

Bei dem hier beschriebenen Herstellungsverfahren wird zusätzlich zu der Mediumaustrittsöffnung 18 als noch mindestens eine weitere Öffnung 42 und 44 des Mediumraums 40, wie beispielsweise eine Mediumzufuhröffnung 42 und eine Mediumentleerungsöffnung 44, derart in dem Siliziumsubstrat 10 ausgebildet, dass der Mediumraum 40 über die mindestens eine weitere Öffnung 42 und 44 befüllbar/entleerbar ist. Die mindestens eine Ätzöffnung 35 ist somit vielseitig nutzbar. Beispielhaft verläuft bei der hier beschriebenen Ausführungsform die mindestens eine weitere Öffnung 42 und 44 durch mindestens eine sich von der ersten Substratoberfläche 12a zu der zweiten Substratoberfläche 12b erstreckende Substratseitenfläche 12c und 12d des Siliziumsubstrats 10.In the manufacturing method described here, in addition to the medium outlet opening 18th than at least one more opening 42 and 44 of the medium room 40 such as a medium supply port 42 and a medium discharge port 44 , such in the silicon substrate 10 formed that the medium space 40 via the at least one other opening 42 and 44 can be filled / emptied. The at least one etching opening 35 is thus versatile. In the embodiment described here, the at least one further opening runs as an example 42 and 44 by at least one extending from the first substrate surface 12a to the second substrate surface 12b extending substrate side surface 12c and 12d of the silicon substrate 10 .

Als optionale Ergänzung kann noch eine (nicht dargestellte) Verkappung auf einer von dem Mediumraum 40 weg gerichteten Außenseite der Membran 36 und der Aktoreinrichtung 38 befestigt werden. Die Verkappung kann beispielsweise festgebondet werden. Als Bondverfahren zum Befestigen der Verkappung kann insbesondere ein Sealglasbonden und/oder ein eutektisches Bonden mittels Aluminium und Germanium ausgeführt werden. Wahlweise kann auch der Halbleiterwafer 14 entfernt werden.As an optional addition, a cap (not shown) on one of the medium space 40 away from the outside of the membrane 36 and the actuator device 38 attached. The capping can be firmly bonded, for example. In particular, sealing glass bonding and / or eutectic bonding using aluminum and germanium can be carried out as the bonding method for fastening the capping. Optionally, the semiconductor wafer 14th removed.

2 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils. 2 shows a schematic representation of a first embodiment of the micromechanical component.

Das in 2 schematisch dargestellte mikromechanische Bauteil kann beispielsweise mittels der zuvor beschriebenen Ausführungsform des Herstellungsverfahrens hergestellt sein. Das mikromechanische Bauteil weist ein vollständig gewachsenes Siliziumsubstrat 10 mit einer ersten Substratoberfläche 12a und einer von der ersten Substratoberfläche 12a weg gerichteten zweiten Substratoberfläche 12b auf. Wie oben bereits erläutert ist, ist das Siliziumsubstrat 10 ein ausgehend von einer Ausgangschicht 10a aus Silizium in mindestens zwei Silizium-Aufwachsschritten vollständig gewachsenes Siliziumsubstrat 10. Außerdem ist das Siliziumsubstrat 10 zwischen seiner ersten Substratoberfläche 12a und seiner zweiten Substratoberfläche 12b frei von Bondschichten.This in 2 The schematically illustrated micromechanical component can be produced, for example, by means of the embodiment of the production method described above. The micromechanical component has a completely grown silicon substrate 10 with a first substrate surface 12a and one of the first substrate surface 12a away from the second substrate surface 12b on. As already explained above, the silicon substrate is 10 on starting from a starting layer 10a A silicon substrate completely grown from silicon in at least two silicon growth steps 10 . In addition, the silicon substrate is 10 between its first substrate surface 12a and its second substrate surface 12b free of bond layers.

In das Siliziumsubstrat 10 ist ein Mediumraum 40 strukturiert. Der Mediumraum 40 weist eine durch die erste Substratoberfläche 12a strukturierte Mediumaustrittsöffnung 18 auf. Die Mediumaustrittsöffnung 18 kann auch als eine Düse bezeichnet werden. Außerdem ist an der zweiten Substratoberfläche 12b eine Membran 36 ausgebildet, welche den Mediumraum 40 begrenzt. Eine Aktoreinrichtung 38 ist derart an der Membran 36 angeordnet, dass die Membran 36 mittels der Aktoreinrichtung 38 so in eine Verformbewegung versetzbar ist, dass mindestens ein in dem Mediumraum 40 vorliegendes Medium über die Mediumaustrittsöffnung 18 aus dem Mediumraum 40 herausdrückbar ist. Eine Einwölbung der Membran 36 in den Mediumraum 40 kann insbesondere einen Tropfen an der Mediumaustrittsöffnung 18 bewirken. Vorzugsweise ist die Aktoreinrichtung 38 auf einer von dem Mediumraum 40 weg gerichteten Außenseite der Membran 36 angeordnet, sodass die Aktoreinrichtung 38 mit dem mindestens einen in dem Mediumraum 40 vorliegenden Medium nicht in Kontakt kommt.In the silicon substrate 10 is a medium space 40 structured. The medium room 40 has one through the first substrate surface 12a structured medium outlet opening 18th on. The medium outlet opening 18th can also be referred to as a nozzle. Also is on the second substrate surface 12b a membrane 36 formed, which the medium space 40 limited. An actuator device 38 is like this on the membrane 36 arranged that the membrane 36 by means of the actuator device 38 can be set into a deformation movement in such a way that at least one in the medium space 40 present medium via the medium outlet opening 18th from the medium space 40 can be pushed out. A bulge in the membrane 36 in the medium room 40 can in particular a drop at the medium outlet opening 18th effect. The actuator device is preferably 38 on one of the media room 40 away from the outside of the membrane 36 arranged so that the actuator device 38 with the at least one in the medium space 40 does not come into contact with the present medium.

Aufgrund der Ausbildung des Siliziumsubstrats 10 frei von Bondschichten zwischen seiner ersten Substratoberfläche 12a und seiner zweiten Substratoberfläche 12b muss nicht befürchtet werden, dass das mindestens eine in dem Mediumraum 40 vorliegende Medium eine Bondverbindung chemisch angreift, und damit zu einer Zersetzung des mikromechanischen Bauteils führt. Ebenso muss keine Kontaminierung des mindestens einen in dem Mediumraum 40 vorliegenden Mediums durch mindestens ein Bondmaterial einer Bondverbindung befürchtet werden. Ein hoher Anspruch an Reinheit des mindestens einen in dem Mediumraum 40 vorliegenden Mediums, wie beispielsweise für eine medizinische/medizintechnische oder eine sensortechnische Anwendung des mindestens einen Mediums häufig erforderlich ist, kann somit verlässlich eingehalten werden. Das mikromechanische Bauteil ist deshalb vielseitig einsetzbar, wie beispielsweise als Insulinpumpe, als Laborchip, als Sensor oder als Sonde. In der Ausführungsform der 2 ist das mikromechanische Bauteil ein Druckkopf/Druckkopfteil, wobei selbst stark alkalische oder organische Tinten problemlos im Inneren des Mediumraums 40 eingefüllt sein können, da eine in dem Mediumraum 40 eingefüllte Tinte lediglich die Innenwände des Mediumraums 40 aus Silizium kontaktiert und somit das mikromechanische Bauteil nicht/kaum angreift. Die Ausbildung des Mediumraums 40 aus (reinem) Silizium vereinfacht auch die Aufbringung einer durchgängigen Schutzschicht für Medien, die Silizium angreifen, da die Schutzschicht nur an Silizium, und nicht auch an einem Bondmaterial, zu haften hat..Due to the design of the silicon substrate 10 free of bond layers between its first substrate surface 12a and its second substrate surface 12b there is no need to fear that the at least one in the medium space 40 present medium chemically attacks a bond and thus leads to decomposition of the micromechanical component. Likewise, there does not have to be any contamination of the at least one in the medium space 40 present medium are feared by at least one bonding material of a bond. A high requirement for purity of at least one in the medium space 40 present medium, such as is frequently required for a medical / medical-technical or sensor-technical application of the at least one medium, can thus be reliably observed. The micromechanical component is therefore versatile, such as an insulin pump, a laboratory chip, a sensor or a probe. In the embodiment of 2 is the micromechanical Component of a printhead / printhead part, whereby even strongly alkaline or organic inks can easily be found inside the medium space 40 can be filled as one in the medium space 40 filled ink only the inner walls of the medium space 40 made of silicon and thus does not / hardly attack the micromechanical component. The formation of the medium space 40 made of (pure) silicon also simplifies the application of a continuous protective layer for media that attack silicon, since the protective layer only has to adhere to silicon and not to a bonding material.

Der Mediumraum 40 weist auf seiner zu der ersten Substratoberfläche 12a ausgerichteten Seite eine erste Stützwand 19 auf, deren senkrecht zu der ersten Substratoberfläche 12a ausgerichtete Wanddicke durch die Schichtdicke der zuvorigen Ausgangsschicht 10a definiert ist. An seiner zu der zweiten Substratoberfläche 12b ausgerichteten Seite wird der Mediumraum 40 von einer zweiten Stützwand 30 und der Membran 36 begrenzt, wobei ein senkrecht zu der zweiten Substratoberfläche 12b ausgerichteter Überstand der zweiten Stützwand 30 gegenüber der Membran 36 durch die Schichtdicke des zuvorigen zweiten Siliziumbereichs 28 festgelegt ist. Zusätzlich zu der Mediumaustrittsöffnung 18 ist noch mindestens eine weitere Öffnung 42 und 44 des Mediumraums 40 (als eine Mediumzufuhröffnung 42 und als eine Mediumentleerungsöffnung 44) so in das Siliziumsubstrat 10 strukturiert, dass der Mediumraum 40 über die mindestens eine weitere Öffnung 42 und 44 befüllbar und/oder entleerbar ist. Beispielhaft verläuft die mindestens eine weitere Öffnung 42 und 44 durch mindestens eine sich von der ersten Substratoberfläche 12a zu der zweiten Substratoberfläche 12b erstreckende Substratseitenfläche 12c und 12d des Siliziumsubstrats 10.The medium room 40 points on its to the first substrate surface 12a aligned side a first support wall 19th on whose perpendicular to the first substrate surface 12a aligned wall thickness through the layer thickness of the previous starting layer 10a is defined. At its to the second substrate surface 12b aligned side becomes the medium space 40 from a second retaining wall 30th and the membrane 36 limited, one perpendicular to the second substrate surface 12b aligned overhang of the second retaining wall 30th opposite the membrane 36 by the layer thickness of the previous second silicon area 28 is fixed. In addition to the medium outlet opening 18th is at least one more opening 42 and 44 of the medium room 40 (as a medium supply port 42 and as a medium discharge port 44 ) so into the silicon substrate 10 structured that the medium space 40 via the at least one other opening 42 and 44 can be filled and / or emptied. The at least one further opening runs by way of example 42 and 44 by at least one extending from the first substrate surface 12a to the second substrate surface 12b extending substrate side surface 12c and 12d of the silicon substrate 10 .

Als optionale Ergänzung ist noch eine Verkappung 46 auf einer von dem Mediumraum 40 weg gerichteten Außenseite der Membran 36 und der Aktoreinrichtung 38 befestigt. Beispielhaft ist die Verkappung 46 mittels mindestens einer Bondverbindung 48 an der Außenseite der Membran 36 und der Aktoreinrichtung 38 befestigt.A cap is an optional addition 46 on one of the media room 40 away from the outside of the membrane 36 and the actuator device 38 attached. The capping is exemplary 46 by means of at least one bond connection 48 on the outside of the membrane 36 and the actuator device 38 attached.

Bezüglich weiterer Eigenschaften und Merkmale des mikromechanischen Bauteils der 2 wird auf das zuvor beschriebene Herstellungsverfahren verwiesen.With regard to other properties and features of the micromechanical component of the 2 reference is made to the manufacturing process described above.

3 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Zwischenprodukt zum Erläutern einer zweiten Ausführungsform des Herstellungsverfahrens. 3 shows a schematic cross section through an intermediate product to explain a second embodiment of the manufacturing method.

Bei dem mittels der 3 schematisch wiedergegebenen Herstellungsverfahren wird der Mediumraum 40 an einem zu der Mediumaustrittsöffnung 18 benachbarten Bereich um einen als Aussparung in der ersten Stützwand 19 ausgebildeter Austrittsöffnungsvorraum 50 erweitert, indem die erste Stützwand 19 mittels eines zusätzlichen Zwischen-Silizium-Aufwachsschritts, welcher vor dem ersten Zwischen-Silizium-Aufwachsschritt ausgeführt wird, um einen direkt auf die Ausgangsschicht 10a aufgewachsenen weiteren Siliziumbereich 52 verstärkt wird. Erkennbar sind auch eine Ätzstoppschicht 54 und Ätzstoppwände 56, welche die spätere Form des Austrittsöffnungsvorraums 50 festlegen.With the 3 The production process shown schematically is the medium space 40 at one to the medium outlet opening 18th adjacent area around a recess in the first support wall 19th trained exit opening vestibule 50 expanded by the first retaining wall 19th by means of an additional intermediate silicon growth step, which is carried out before the first intermediate silicon growth step, in order to apply one directly to the starting layer 10a grown up further silicon area 52 is reinforced. An etch stop layer can also be seen 54 and etch stop walls 56 , which is the later form of the exit opening vestibule 50 establish.

Bezüglich weiterer Eigenschaften und Merkmale des Herstellungsverfahrens der 3 wird auf das Herstellungsverfahren der 1a bis 1e verwiesen.Regarding other properties and features of the manufacturing process of the 3 will affect the manufacturing process of the 1a to 1e referenced.

4 zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils. 4th shows a schematic representation of a second embodiment of the micromechanical component.

Das in 4 schematisch dargestellte mikromechanische Bauteil kann beispielsweise mittels des anhand der 3 erläuterten Herstellungsverfahrens hergestellt sein. Der an einem zu der Mediumaustrittsöffnung 18 benachbarten Bereich des Mediumraums 40 ausgebildete Austrittsöffnungsvorraum 50 bietet Volumen für einen vorteilhaften Wirbelstrom vor der der Mediumaustrittsöffnung 18. Zudem ermöglicht der Austrittsöffnungsvorraum 50 die Ausbildung einer sehr kurzen Mediumaustrittsöffnung 18 ohne die Stabilität der ersten Stützwand 19 des Mediumraums 40 einzuschränken. Im Unterschied zu der Ausführungsform der 2 weist das mikromechanische Bauteil der 4 außerdem eine Mediumaustrittsöffnung 18 mit einer kleineren Länge senkrecht zu der ersten Substratoberfläche 12a auf. Ein gewünschter Durchmesser und eine vorteilhafte Form der Mediumaustrittsöffnung 18 sind somit bei der Herstellung des mikromechanischen Bauteils der 4 leichter und genauer einhaltbar, wodurch eine gewünschte Tropfengröße eines aus der Mediumaustrittsöffnung 18 austretenden Tropfens, bzw. ein definierter Abriss des Tropfens, besser gewährleistbar ist und Blasen und Trocknungsreste an der Mediumaustrittsöffnung 18 verlässlicher unterdrückbar sind. Mittels der Ausbildung des Austrittsöffnungsvorraums 50 als Aussparung in der ersten Stützwand 19 mittels des zusätzlichen Zwischen-Silizium-Aufwachsschritts ist gleichzeitig sichergestellt, dass die erste Stützwand 19 weiterhin eine vorteilhafte Stabilität aufweist.This in 4th The micromechanical component shown schematically can, for example, by means of the 3 explained manufacturing process. The one to the medium outlet opening 18th adjacent area of the medium space 40 trained exit opening vestibule 50 provides volume for an advantageous eddy current in front of the medium outlet opening 18th . In addition, the exit opening antechamber enables 50 the formation of a very short medium outlet opening 18th without the stability of the first retaining wall 19th of the medium room 40 to restrict. In contrast to the embodiment of 2 the micromechanical component of the 4th also a medium outlet opening 18th with a smaller length perpendicular to the first substrate surface 12a on. A desired diameter and an advantageous shape of the medium outlet opening 18th are therefore used in the manufacture of the micromechanical component 4th easier and more precise to maintain, whereby a desired drop size from the medium outlet opening 18th emerging droplets, or a defined tear-off of the droplet, can be better ensured and bubbles and drying residues at the medium outlet opening 18th are more reliably suppressible. By means of the formation of the exit opening vestibule 50 as a recess in the first supporting wall 19th by means of the additional intermediate silicon growth step it is ensured at the same time that the first supporting wall 19th furthermore has advantageous stability.

Bezüglich weiterer Eigenschaften und Merkmale des mikromechanischen Bauteils der 4 wird auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen verwiesen.With regard to other properties and features of the micromechanical component of the 4th reference is made to the embodiments described above.

5 zeigt eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils. 5 shows a schematic representation of a third embodiment of the micromechanical component.

Das in 5 schematisch dargestellte mikromechanische Bauteil unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen Ausführungsform lediglich durch eine trichterförmige Ausbildung seiner Mediumaustrittsöffnung 18 mit einem sich in Richtung zu der ersten Substratoberfläche 12a reduzierenden Durchmesser. Die trichterförmige Ausbildung der Mediumaustrittsöffnung 18 ist z.B. mittels eines KOH/Kaliumhydroxid-Ätzprozesses oder einer konischen Trench-Ätzung (Tapered Trench Etching) realisierbar.This in 5 The schematically illustrated micromechanical component differs from the previously described embodiment only in that its medium outlet opening is funnel-shaped 18th with one moving toward the first substrate surface 12a reducing diameter. The funnel-shaped design of the medium outlet opening 18th can be implemented using a KOH / potassium hydroxide etching process or a conical trench etching (tapered trench etching), for example.

Bezüglich weiterer Eigenschaften und Merkmale des mikromechanischen Bauteils der 5 wird auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen verwiesen.With regard to other properties and features of the micromechanical component of the 5 reference is made to the embodiments described above.

6 zeigt eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils. 6 shows a schematic representation of a fourth embodiment of the micromechanical component.

Bei dem in 6 schematisch wiedergegebenen mikromechanischen Bauteil ist an seiner mindestens einen weiteren Öffnungen 42 und 44 jeweils ein Drosselventil 58 als Verengungen an der jeweiligen weiteren Öffnungen 42 und 44 ausgebildet. Dazu ist an einem zu der Mediumaustrittsöffnung 18 oder dem Austrittsöffnungsvorraum 50 benachbarten Bereich des Mediumraums 40 ein Vorraum 60 des Mediumraums 40 als (zusätzliche) Aussparung in der ersten Stützwand 19 geschaffen, indem die erste Stützwand 19 mittels eines zusätzlichen Zwischen-Silizium-Aufwachsschritts, welcher vor dem ersten Zwischen-Silizium-Aufwachsschritt ausgeführt wird, um einen weiteren Siliziumbereich 62 verstärkt ist. Das Silizium des mindestens einen Drosselventils 58 wird in dem ersten Zwischen-Silizium-Aufwachsschritt abgeschieden, wobei mittels zuvor gebildeter Ätzstoppschichten und Ätzstoppwänden eine Ätzung des Siliziums des mindestens einen Drosselventils 58 während des Strukturierens des Mediumraums 40 verhindert wird.The in 6 schematically reproduced micromechanical component is at its at least one further opening 42 and 44 one throttle valve each 58 as constrictions at the respective further openings 42 and 44 educated. For this purpose, there is one to the medium outlet opening 18th or the exit opening vestibule 50 adjacent area of the medium space 40 an anteroom 60 of the medium room 40 as an (additional) recess in the first supporting wall 19th created by the first retaining wall 19th by means of an additional intermediate silicon growth step, which is carried out before the first intermediate silicon growth step, to create a further silicon region 62 is reinforced. The silicon of the at least one throttle valve 58 is deposited in the first intermediate silicon growth step, wherein the silicon of the at least one throttle valve is etched by means of previously formed etch stop layers and etch stop walls 58 while structuring the medium space 40 is prevented.

Mittels des mindestens einen Drosselventils 58 kann einer Übertragung von Schwingungen von der Membran 36 der dargestellten Zelle über das mindestens eine in dem Mediumraum 40 eingefüllte Medium auf eine Membran 36 einer (nicht dargestellten) benachbarten Zelle unterbunden werden. Auf diese Weise kann ein Übersprechen (Crosstalk) zwischen Zellen eines mit mehreren Zellen ausgebildeten mikromechanischen Bauteils, welches zu einer unerwünschten Vergrößerung einer Tropfengröße eines aus der Mediumaustrittsöffnung 18 einer Zelle austretenden Tropfens führen könnte, verlässlich verhindert werden.By means of the at least one throttle valve 58 can transmit vibrations from the diaphragm 36 the cell shown via the at least one in the medium space 40 filled medium on a membrane 36 a (not shown) adjacent cell are prevented. In this way, crosstalk between cells of a micromechanical component formed with a plurality of cells, which leads to an undesired increase in the size of a droplet from the medium outlet opening 18th could lead to a cell leaking droplets can be reliably prevented.

Bezüglich weiterer Eigenschaften und Merkmale des mikromechanischen Bauteils der 6 wird auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen verwiesen.With regard to other properties and features of the micromechanical component of the 6 reference is made to the embodiments described above.

7 zeigt eine schematische Darstellung einer fünften Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils. 7th shows a schematic representation of a fifth embodiment of the micromechanical component.

Das in 7 schematisch dargestellte mikromechanische Bauteil weist als Ergänzung zu der zuvor beschriebenen Ausführungsform noch mindestens eine Siebstruktur 64 an und/oder innerhalb seiner mindestens einen weiteren Öffnung 42 und 44 auf. Die mindestens eine Siebstruktur 64 wird vorzugsweise an und/oder innerhalb der mindestens einen weiteren Öffnung 42 und 44 ausgebildet, indem zwischen den mindestens zwei ausgeführten Zwischen-Silizium-Aufwachsschritten Silizium auf der von der ersten Substratoberfläche 12a weg gerichteten Seite des Zwischenprodukts aufgewachsen wird.This in 7th As a supplement to the embodiment described above, the schematically illustrated micromechanical component also has at least one screen structure 64 on and / or within its at least one further opening 42 and 44 on. The at least one screen structure 64 is preferably on and / or within the at least one further opening 42 and 44 formed by placing silicon on the of the first substrate surface between the at least two intermediate silicon growth steps carried out 12a away from the side of the intermediate product.

Bezüglich weiterer Eigenschaften und Merkmale des mikromechanischen Bauteils der 7 wird auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen verwiesen.With regard to other properties and features of the micromechanical component of the 7th reference is made to the embodiments described above.

8a bis 8c zeigen schematische Querschnitte durch Zwischenprodukte zum Erläutern einer dritten Ausführungsform des Herstellungsverfahrens. 8a to 8c show schematic cross-sections through intermediate products to explain a third embodiment of the production method.

Das mittels der 8a bis 8c schematisch wiedergegebene mikromechanische Bauteil unterscheiden sich von der Ausführungsform der 2 darin, dass die mindestens eine weitere Öffnung 42 und 44 durch die zweite Substratoberfläche 12b verläuft. Als Weiterbildung der Ausführungsform der 1a bis 1e wird eine Verkappung 46 auf der von dem Mediumraum 40 weg gerichteten Außenseite der Membran 36 und der Aktoreinrichtung 38 fest gebondet, in welche ein Mediumvorratsraum 66 und ein Mediumabflussraum 68 strukturiert sind, sodass die mindestens eine weitere Öffnung 42 und 44 in dem Mediumvorratsraum 66 oder in dem Mediumabflussraum 68 mündet. Dies ist in 8a schematisch wiedergegeben.That by means of the 8a to 8c The micromechanical component shown schematically differ from the embodiment of FIG 2 in that the at least one other opening 42 and 44 through the second substrate surface 12b runs. As a further development of the embodiment of 1a to 1e becomes a capping 46 on that of the medium space 40 away from the outside of the membrane 36 and the actuator device 38 firmly bonded, in which a medium storage space 66 and a medium discharge space 68 are structured so that the at least one further opening 42 and 44 in the medium storage room 66 or in the medium discharge space 68 flows out. This is in 8a shown schematically.

8b zeigt das Strukturieren des Mediumraums 40 und das Gasphasenätzen, wobei beide Prozesse nach dem Festbonden der Verkappung 46 über den Mediumvorratsraum 66, über die mindestens eine weitere Öffnung 42 und 44 und über den Mediumabflussraum 68 ausgeführt werden. Anschließend wird, wie in 8c wiedergegeben ist, eine Siliziumschutzschicht 70 abgeschieden, um die Bondverbindungen 48 vor einem Einfüllen des mindestens einen Mediums in den Mediumraum 40 vor einer Benetzung mit dem mindestens einen Medium zu schützen. Das Aufbringen der Siliziumschutzschicht 70 kann beispielsweise durch Sputtern erfolgen. Anschließend können die gezeigten Überstände 72 der Verkappung 46 durch Sägen oder Rückschleifen entfernt werden. 8b shows the structuring of the medium space 40 and the gas phase etching, both processes after the packaging has been firmly bonded 46 via the medium storage room 66 through which at least one other opening 42 and 44 and via the medium drainage space 68 are executed. Then, as in 8c is shown, a silicon protective layer 70 deposited to the bond connections 48 before the at least one medium is filled into the medium space 40 to protect against wetting with the at least one medium. The application of the protective silicon layer 70 can for example be done by sputtering. Then the protrusions shown 72 the capping 46 can be removed by sawing or grinding back.

Bezüglich weiterer Eigenschaften und Merkmale des Herstellungsverfahrens der 8a bis 8c wird auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen verwiesen.Regarding other properties and features of the manufacturing process of the 8a to 8c reference is made to the embodiments described above.

9 zeigt eine schematische Darstellung einer sechsten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils. 9 shows a schematic representation of a sixth embodiment of the micromechanical component.

Das in 9 schematisch dargestellte mikromechanische Bauteil kann beispielsweise mittels des Herstellungsverfahrens der 8a bis 8c hergestellt sein. Bezüglich weiterer Eigenschaften des mikromechanischen Bauteils der 9 wird deshalb auf die Ausführungen zu den zuvor beschriebenen Ausführungsformen verwiesen.This in 9 The schematically illustrated micromechanical component can, for example, by means of the manufacturing method of 8a to 8c be made. With regard to other properties of the micromechanical component of the 9 reference is therefore made to the statements relating to the embodiments described above.

10 zeigt eine schematische Darstellung einer siebten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils. 10 shows a schematic representation of a seventh embodiment of the micromechanical component.

Auch bei der Ausführungsform der 10 ist mindestens eine Siebstruktur 74 an und/oder innerhalb der mindestens einen weiteren Öffnung 42 und 44 ausgebildet. Die mindestens eine Siebstruktur 74 kann zusammen mit der Membran 36 in dem letzten Silizium-Aufwachsschritt hergestellt werden. (Die mindestens eine Siebstruktur 74 kann als eine „Membran mit Löchern“ ausgebildet sein.)Also in the embodiment of 10 is at least one sieve structure 74 on and / or within the at least one further opening 42 and 44 educated. The at least one screen structure 74 can together with the membrane 36 in the final silicon growth step. (The at least one sieve structure 74 can be designed as a "membrane with holes".)

Bezüglich weiterer Eigenschaften und Merkmale des mikromechanischen Bauteils der 10 wird auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen verwiesen.With regard to other properties and features of the micromechanical component of the 10 reference is made to the embodiments described above.

11 zeigt eine schematische Darstellung einer achten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils. 11 shows a schematic representation of an eighth embodiment of the micromechanical component.

Bei dem mittels der 11 schematisch wiedergegebenen mikromechanischen Bauteil wird sein Mediumraum 40 zusätzlich zu der Membran 36 noch von einer Dämpfermembran 76 begrenzt. Mittels der Dämpfermembran 76 kann sichergestellt werden, dass von der Aktoreinrichtung 38 unter Verformung der Membran 36 erzeugte Druckwellen in dem mindestens einen in dem Mediumraum 40 vorliegenden Medium gedämpft werden, und nicht auf mindestens eine benachbarte Zelle übertragen werden.With the 11 the schematically reproduced micromechanical component becomes its medium space 40 in addition to the membrane 36 nor from a damper membrane 76 limited. By means of the damper membrane 76 can be ensured that from the actuator device 38 with deformation of the membrane 36 generated pressure waves in the at least one in the medium space 40 present medium are attenuated and not transmitted to at least one neighboring cell.

Vorzugsweise ist die Dämpfermembran 76 eine Polyimidmembran. Das Polyimid der Dämpfermembran 76 kann in diesem Fall nach dem Ausbilden der Aktoreinrichtung 38 abgeschieden und strukturiert werden.Preferably the damper membrane is 76 a polyimide membrane. The polyimide of the damper membrane 76 can in this case after the formation of the actuator device 38 separated and structured.

Bezüglich weiterer Eigenschaften und Merkmale des mikromechanischen Bauteils der 11 wird auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen verwiesen.With regard to other properties and features of the micromechanical component of the 11 reference is made to the embodiments described above.

12a bis 12d zeigen schematische Querschnitte durch Zwischenprodukte zum Erläutern einer vierten Ausführungsform des Herstellungsverfahrens. 12a to 12d show schematic cross-sections through intermediate products to explain a fourth embodiment of the production method.

Bei dem Herstellungsverfahren der 12a bis 12d wird als Weiterbildung zusätzlich zu den Öffnungen 18, 42 und 44 noch eine eigene Ätzöffnung 78 des späteren Mediumraums 40 ausgebildet. Außerdem wird die zweite Substratoberfläche 12b bis auf die Ätzöffnung 78/einen die Ätzöffnung 78 umgebenden Bereich mit einer dicken Ätzschutzschicht 80, wie beispielsweise einer Oxidschicht, abgedeckt (siehe 12a).In the manufacturing process of the 12a to 12d is used as a training in addition to the openings 18th , 42 and 44 another etching opening of its own 78 of the later medium space 40 educated. It also becomes the second substrate surface 12b except for the etching opening 78 / one the etching opening 78 surrounding area with a thick anti-etch layer 80 , such as an oxide layer, covered (see 12a) .

Anschließend wird, wie in 12b schematisch wiedergegeben ist, der Mediumraum 40 in das Siliziumsubstrat 10 strukturiert. Nach dem Strukturieren des Mediumraums 40 und dem Gasphasenätzen wird die Ätzöffnung 78 geschlossen (siehe 12c). Dies kann beispielsweise mittels eines lokalen Aufschmelzens von Silizium, wie z.B. mittels eines Laser-Versiegelung-Prozesses (Laserreseal), oder mittels einer Materialabscheidung erfolgen. Zurück bleibt eine Ätzöffungsabdichtung 78a.Then, as in 12b is shown schematically, the medium space 40 into the silicon substrate 10 structured. After structuring the medium space 40 and the gas phase etching becomes the etching opening 78 closed (see 12c ). This can be done for example by means of a local melting of silicon, such as by means of a laser sealing process (laser reseal), or by means of a material deposition. What remains is an etch seal 78a .

Wie in 12d erkennbar ist, werden die Bondverbindungen 48 zum Befestigen der Verkappung 46 auf einer von dem Mediumraum 40 weg gerichteten Außenseite der Membran 36 und der Aktoreinrichtung 38 erst nach dem Strukturieren des Mediumraums 40 und dem Gasphasenätzen gebildet. Somit besteht nicht das Risiko, dass die Bondverbindungen beim Strukturieren des Mediumraums 40 oder beim Gasphasenätzen angegriffen werden.As in 12d can be seen, the bond connections 48 for attaching the cap 46 on one of the media room 40 away from the outside of the membrane 36 and the actuator device 38 only after structuring the medium space 40 and the gas phase etching. There is therefore no risk of the bond connections being damaged when the medium space is structured 40 or attacked during gas phase etching.

Bezüglich weiterer Eigenschaften und Merkmale des Herstellungsverfahrens der 12a bis 12d wird auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen verwiesen.Regarding other properties and features of the manufacturing process of the 12a to 12d reference is made to the embodiments described above.

13 zeigt eine schematische Darstellung einer neunten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils. 13 shows a schematic representation of a ninth embodiment of the micromechanical component.

Das in 13 schematisch dargestellte mikromechanische Bauteil kann beispielsweise mittels der zuvor beschriebenen Herstellungsverfahren der 1a bis 1e und 12a bis 12d hergestellt sein. Bezüglich der Eigenschaften und Merkmale des mikromechanischen Bauteils der 13 wird auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen verwiesen.This in 13 The schematically illustrated micromechanical component can, for example, by means of the manufacturing method described above 1a to 1e and 12a to 12d be made. With regard to the properties and features of the micromechanical component of the 13 reference is made to the embodiments described above.

14 zeigt eine schematische Darstellung einer zehnten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils. 14th shows a schematic representation of a tenth embodiment of the micromechanical component.

Im Unterschied zu den zuvor beschriebenen Ausführungsformen verläuft bei dem mikromechanischen Bauteil der 13 die mindestens eine weitere Öffnung 42 und 44 durch die erste Substratoberfläche 12a. Die mindestens eine Siebstruktur 82 an der mindestens einen weiteren Öffnung 42 und 44 kann durch die Ausgangsschicht 10a strukturiert sein.In contrast to the embodiments described above, in the case of the micromechanical component of the 13 the at least one other opening 42 and 44 through the first substrate surface 12a . The at least one screen structure 82 at the at least one other opening 42 and 44 can through the output layer 10a be structured.

Bezüglich weiterer Eigenschaften und Merkmale des mikromechanischen Bauteils der 14 wird auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen verwiesen.With regard to other properties and features of the micromechanical component of the 14th reference is made to the embodiments described above.

Die vorausgehend erläuterten Herstellungsverfahren ermöglichen somit eine große Designfreiheit beim Ausbilden des jeweiligen mikromechanischen Bauteils, insbesondere beim Formen von dessen Mediumraum 40. Im Unterschied zu Verfahren mit Bondschritten nach dem Stand der Technik entfällt bei einer Modifizierung des Mediumraums 40 die herkömmliche Notwendigkeit zur Strukturierung eines weiteren Wafers und zum Festbonden des weiteren Wafers an einem Zwischenprodukt.The manufacturing methods explained above thus allow great design freedom when forming the respective micromechanical component, in particular when shaping its medium space 40 . In contrast to methods with bonding steps according to the prior art, there is no need for a modification of the medium space 40 the conventional need to pattern another wafer and bond the other wafer to an intermediate product.

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Claims (15)

Mikromechanisches Bauteil mit: einem vollständig gewachsenen Siliziumsubstrat (10) mit einer ersten Substratoberfläche (12a) und einer von der ersten Substratoberfläche (12a) weg gerichteten zweiten Substratoberfläche (12b); einem in das Siliziumsubstrat (10) strukturierten Mediumraum (40) mit einer durch die erste Substratoberfläche (12a) strukturierten Mediumaustrittsöffnung (18); und einer an der zweiten Substratoberfläche (12b) ausgebildeten Membran (36), welche den Mediumraum (40) begrenzt; wobei eine Aktoreinrichtung (38) derart an der Membran (36) anordbar oder angeordnet ist, dass die Membran (36) mittels der Aktoreinrichtung (38) so in eine Verformbewegung versetzbar ist, dass mindestens ein in dem Mediumraum (40) vorliegendes Medium über die Mediumaustrittsöffnung (18) aus dem Mediumraum (40) herausdrückbar ist.Micromechanical component with: a fully grown silicon substrate (10) having a first substrate surface (12a) and a second substrate surface (12b) directed away from the first substrate surface (12a); a medium space (40) structured in the silicon substrate (10) with a medium outlet opening (18) structured through the first substrate surface (12a); and a membrane (36) which is formed on the second substrate surface (12b) and delimits the medium space (40); wherein an actuator device (38) can be arranged or arranged on the membrane (36) in such a way that the membrane (36) can be caused to deform by means of the actuator device (38) in such a way that at least one medium present in the medium space (40) passes through the Medium outlet opening (18) can be pushed out of the medium space (40). Mikromechanisches Bauteil nach Anspruch 1, wobei das Siliziumsubstrat (10) ein ausgehend von einer Ausgangsschicht (10a) aus Silizium in mindestens zwei Silizium-Aufwachsschritten vollständig gewachsenes Siliziumsubstrat (10) ist.Micromechanical component according to Claim 1 wherein the silicon substrate (10) is a silicon substrate (10) that is completely grown in at least two silicon growth steps starting from an initial layer (10a) of silicon. Mikromechanisches Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Siliziumsubstrat (10) zwischen seiner ersten Substratoberfläche (12a) und seiner zweiten Substratoberfläche (12b) frei von Bondschichten ist.Micromechanical component according to Claim 1 or 2 wherein the silicon substrate (10) is free of bonding layers between its first substrate surface (12a) and its second substrate surface (12b). Mikromechanisches Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zusätzlich zu der Mediumaustrittsöffnung (18) noch mindestens eine weitere Öffnung (42, 44) des Mediumsraums (40) in dem Siliziumsubstrat (10) so ausgebildet ist, dass der Mediumraum (40) über die mindestens eine weitere Öffnung (42, 44) befüllbar und/oder entleerbar ist, und wobei die mindestens eine weitere Öffnung (42, 44) durch die erste Substratoberfläche (12a), die zweite Substratoberfläche (12b) und/oder durch mindestens eine sich von der ersten Substratoberfläche (12a) zu der zweiten Substratoberfläche (12b) erstreckende Substratseitenfläche (12c, 12d) des Siliziumsubstrats (10) verläuft.Micromechanical component according to one of the preceding claims, wherein in addition to the medium outlet opening (18) at least one further opening (42, 44) of the medium space (40) in the silicon substrate (10) is designed so that the medium space (40) over the at least a further opening (42, 44) can be filled and / or emptied, and wherein the at least one further opening (42, 44) through the first substrate surface (12a), the second substrate surface (12b) and / or through at least one of the first substrate surface (12a) to the second substrate surface (12b) extending substrate side surface (12c, 12d) of the silicon substrate (10). Mikromechanisches Bauteil nach Anspruch 4, wobei mindestens eine Siebstruktur (64, 74, 82) an und/oder innerhalb der mindestens einen weiteren Öffnung (42, 44) ausgebildet ist.Micromechanical component according to Claim 4 wherein at least one screen structure (64, 74, 82) is formed on and / or within the at least one further opening (42, 44). Mikromechanisches Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mikromechanische Bauteil ein Druckkopf, eine Insulinpumpe, ein Laborchip, ein Sensor oder eine Sonde ist.Micromechanical component according to one of the preceding claims, wherein the micromechanical component is a print head, an insulin pump, a laboratory chip, a sensor or a probe. Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Bauteil mit den Schritten: Bilden eines vollständig gewachsenen Siliziumsubstrats (10) mit einer ersten Substratoberfläche (12a) und einer von der ersten Substratoberfläche (12a) weg gerichteten zweiten Substratoberfläche (12b); Strukturieren eines Mediumraums (40) in das Siliziumsubstrat (10), für welchen eine Mediumaustrittsöffnung (18) durch die erste Substratoberfläche (12a) strukturiert wird; und Ausbilden einer Membran (40) an der zweiten Substratoberfläche (12b), welche den Mediumraum (40) begrenzt, wobei eine Aktoreinrichtung (38) derart an der Membran (36) anordbar ist oder angeordnet wird, dass bei einem späteren Betrieb des mit der Aktoreinrichtung (38) ausgebildeten mikromechanischen Bauteils die Membran (36) mittels der Aktoreinrichtung (38) so in eine Verformbewegung versetzt wird, dass mindestens ein in dem Mediumraum (40) vorliegendes Medium über die Mediumaustrittsöffnung (18) aus dem Mediumraum (40) herausgedrückt wird.Manufacturing process for a micromechanical component with the following steps: Forming a fully grown silicon substrate (10) having a first substrate surface (12a) and a second substrate surface (12b) directed away from the first substrate surface (12a); Structuring a medium space (40) in the silicon substrate (10), for which a medium outlet opening (18) is structured through the first substrate surface (12a); and Formation of a membrane (40) on the second substrate surface (12b), which delimits the medium space (40), wherein an actuator device (38) can be or will be arranged on the membrane (36) in such a way that during a later operation of the actuator device (38) formed micromechanical component, the membrane (36) is set into a deforming movement by means of the actuator device (38) in such a way that at least one medium present in the medium space (40) is pressed out of the medium space (40) via the medium outlet opening (18). Herstellungsverfahren nach Anspruch 7, wobei zusätzlich zu der Mediumaustrittsöffnung (18) noch mindestens eine weitere Öffnung (42, 44) des Mediumsraums (40) in dem Siliziumsubstrat (10) so ausgebildet wird, dass der Mediumraum (40) über die mindestens eine weitere Öffnung (42, 44) befüllbar und/oder entleerbar ist, und wobei die mindestens eine weitere Öffnung (42, 44) durch die erste Substratoberfläche (12a), die zweite Substratoberfläche (12b) und/oder durch mindestens eine sich von der ersten Substratoberfläche (12a) zu der zweiten Substratoberfläche (12b) erstreckende Substratseitenfläche (12c, 12d) des Siliziumsubstrats (10) verläuft.Manufacturing process according to Claim 7 , wherein in addition to the medium outlet opening (18) at least one further opening (42, 44) of the medium space (40) is formed in the silicon substrate (10) in such a way that the medium space (40) via the at least one further opening (42, 44 ) can be filled and / or emptied, and wherein the at least one further opening (42, 44) through the first substrate surface (12a), the second substrate surface (12b) and / or through at least one extending from the first substrate surface (12a) to the second substrate surface (12b) extending substrate side surface (12c, 12d) of the silicon substrate (10) runs. Herstellungsverfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei das Siliziumsubstrat (10) ausgehend von einer Ausgangsschicht (10a) aus Silizium in mindestens zwei Silizium-Aufwachsschritten vollständig gebildet wird.Manufacturing process according to Claim 7 or 8th , the silicon substrate (10) being completely formed starting from an initial layer (10a) made of silicon in at least two silicon growth steps. Herstellungsverfahren nach Anspruch 9, wobei als die mindestens zwei Silizium-Aufwachsschritte mindestens ein Zwischen-Silizium-Aufwachsschritt und ein letzter Silizium-Aufwachsschritt ausgeführt werden, und wobei die folgenden Verfahrensschritte nacheinander ausgeführt werden: - Strukturieren der Mediumaustrittsöffnung (18) durch die als Oberfläche der Ausgangsschicht (10a) vorliegende oder später aus der Ausgangsschicht (10a) zurückverdünnte erste Substratoberfläche (12a); - Abdecken einer Teilfläche einer von der ersten Substratoberfläche (12a) weg gerichteten Seite (20) der Ausgangsschicht (10a) mit einer ersten Ätzstoppschicht (22); - Ausführen des mindestens einen Zwischen-Silizium-Aufwachsschritts, indem Silizium auf der von der ersten Substratoberfläche (12a) weg gerichteten Seite (20) der Ausgangsschicht (10a) oder eines ausgehend von der Ausgangsschicht (10a) gewachsenen Zwischenprodukts aufgewachsen wird, wobei nach jedem ausgeführten Zwischen-Silizium-Aufwachsschritt eine Teilfläche der von der ersten Substratoberfläche (12a) weg gerichteten Seite (20) des Zwischenprodukts mit einer weiteren Ätzstoppschicht (26, 34) abgedeckt wird, und wobei Ätzstoppwände (32) gebildet werden, welche die erste Ätzstoppschicht (22) und die mindestens eine weitere Ätzstoppschicht (26, 34) derart miteinander verbinden, dass die erste Ätzstoppschicht (22), die mindestens eine weitere Ätzstoppschicht (26, 34) und die Ätzstoppwände (32) eine Ätzstoppbegrenzung (22, 26, 32, 34) bilden, welche ein mit Silizium gefülltes Volumen bis auf mindestens eine Ätzöffnung (35) umgeben; und - Ausbilden der Membran (36) durch Ausführen des letzten Silizium-Aufwachsschritts, indem Silizium auf der von der ersten Substratoberfläche (12a) weg gerichteten Seite des ausgehend von der Ausgangsschicht (10a) in dem zumindest einen Zwischen-Silizium-Aufwachsschritt gewachsenen Zwischenprodukts aufgewachsen wird.Manufacturing process according to Claim 9 , wherein at least one intermediate silicon growth step and a final silicon growth step are carried out as the at least two silicon growth steps, and the following method steps are carried out one after the other: structuring of the medium outlet opening (18) through the surface of the starting layer (10a) first substrate surface (12a) present or later thinned back from the starting layer (10a); - Covering a partial area of a side (20) of the starting layer (10a) facing away from the first substrate surface (12a) with a first etch stop layer (22); - Carrying out the at least one intermediate silicon growth step by adding silicon on that side (20) of the starting layer (10a) or. That is directed away from the first substrate surface (12a) an intermediate product grown from the starting layer (10a) is grown, with a partial area of the side (20) of the intermediate product facing away from the first substrate surface (12a) being covered with a further etch stop layer (26, 34) after each intermediate silicon growth step carried out etch stop walls (32) are formed which connect the first etch stop layer (22) and the at least one further etch stop layer (26, 34) to one another in such a way that the first etch stop layer (22), the at least one further etch stop layer (26, 34 ) and the etch stop walls (32) form an etch stop delimitation (22, 26, 32, 34) which surround a volume filled with silicon apart from at least one etching opening (35); and - forming the membrane (36) by carrying out the last silicon growth step in which silicon is grown on the side of the intermediate product grown from the starting layer (10a) in the at least one intermediate silicon growth step which is directed away from the first substrate surface (12a) becomes. Herstellungsverfahren nach Anspruch 10, wobei nach dem Ausbilden der Membran (36) der Mediumraum (40) in das ausgehend von der Ausgangsschicht in den mindestens zwei Silizium-Aufwachsschritten vollständig gewachsene Siliziumsubstrat strukturiert wird, indem das von der Ätzstoppbegrenzung (22, 26, 32, 34) umgebene Volumen geätzt wird, und anschließend die Innenwände des Mediumraums (40) von der ersten Ätzstoppschicht (22), der mindestens einen weiteren Ätzstoppschicht (26, 34) und den Ätzstoppwänden (32) freigelegt werden.Manufacturing process according to Claim 10 , wherein after the formation of the membrane (36) the medium space (40) is structured into the silicon substrate, which has grown completely in the at least two silicon growth steps starting from the initial layer, by the volume surrounded by the etch stop delimitation (22, 26, 32, 34) is etched, and then the inner walls of the medium space (40) from the first etch stop layer (22), the at least one further etch stop layer (26, 34) and the etch stop walls (32) are exposed. Herstellungsverfahren nach Anspruch 11, wobei die erste Ätzstoppschicht (22), die mindestens eine weitere Ätzstoppschicht (26, 34) und die Ätzstoppwände (32) aus Siliziumoxid gebildet werden, und wobei das von der ersten Ätzstoppschicht (22), der mindestens einen weiteren Ätzstoppschicht (26, 34) und den Ätzstoppwänden (32) umgebene Silizium mittels Xenondifluorid und/oder Schwefelhexafluorid geätzt wird.Manufacturing process according to Claim 11 , wherein the first etch stop layer (22), the at least one further etch stop layer (26, 34) and the etch stop walls (32) are formed from silicon oxide, and wherein that of the first etch stop layer (22), the at least one further etch stop layer (26, 34 ) and silicon surrounding the etch stop walls (32) is etched by means of xenon difluoride and / or sulfur hexafluoride. Herstellungsverfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei die erste Ätzstoppschicht (22), die mindestens eine weitere Ätzstoppschicht (26, 34) und die Ätzstoppwände (32) aus Siliziumoxid gebildet werden, und wobei die Innenwände des Mediumraums (40) freigelegt werden, indem die erste Ätzstoppschicht (22), die mindestens eine weitere Ätzstoppschicht (26, 34) und die Ätzstoppwände (32) in einem Gasphasenätzverfahren entfernt werden.Manufacturing process according to Claim 11 or 12 wherein the first etch stop layer (22), the at least one further etch stop layer (26, 34) and the etch stop walls (32) are formed from silicon oxide, and the inner walls of the medium space (40) are exposed by the first etch stop layer (22), the at least one further etch stop layer (26, 34) and the etch stop walls (32) are removed in a gas phase etching process. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei vor dem letzten Silizium-Aufwachsschritt zumindest zwei Zwischen-Silizium-Aufwachsschritte ausgeführt werden.Manufacturing process according to one of the Claims 10 to 13 wherein at least two intermediate silicon growth steps are carried out before the last silicon growth step. Herstellungsverfahren nach Anspruch 8 und einem Anspruch 14, wobei zwischen den mindestens zwei ausgeführten Zwischen-Silizium-Aufwachsschritten mindestens eine Siebstruktur (64) an und/oder innerhalb der mindestens einen weiteren Öffnung (42, 44) ausgebildet wird, indem Silizium auf der von der ersten Substratoberfläche (12a) weg gerichteten Seite (20) des Zwischenprodukts aufgewachsen wird.Manufacturing process according to Claim 8 and one Claim 14 , wherein between the at least two performed intermediate silicon growth steps at least one screen structure (64) is formed on and / or within the at least one further opening (42, 44) by adding silicon on the side facing away from the first substrate surface (12a) (20) the intermediate is grown up.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE10054484A1 (en) * 2000-11-03 2002-05-08 Bosch Gmbh Robert Micromechanical component and corresponding manufacturing method
DE102005042648B4 (en) * 2005-09-08 2007-06-21 Robert Bosch Gmbh Process for the preparation of communicating cavities
FR2932923B1 (en) * 2008-06-23 2011-03-25 Commissariat Energie Atomique HETEROGENEOUS SUBSTRATE COMPRISING A SACRIFICIAL LAYER AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME
DE102014214532B3 (en) 2014-07-24 2015-10-08 Robert Bosch Gmbh Component with a MEMS component and a cap structure with media connection opening

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