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
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 bis1e 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 bis8c 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 bis12d 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.
-
1a to1e 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 to8c 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 to12d 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.
Bei einem Ausführen des hier beschriebenen Herstellungsverfahrens wird ein vollständig gewachsenes Siliziumsubstrat
Bei der hier beschriebenen Ausführungsform des Herstellungsverfahrens wird eine Mediumaustrittsöffnung
In einer alternativen Ausführungsform des Herstellungsverfahrens kann auch lediglich der (in diesem Fall aus Silizium bestehende) Halbleiterwafer
Anschließend wird eine Teilfläche einer von der ersten Substratoberfläche
Danach wird ein erster Zwischen-Silizium-Aufwachsschritt ausgeführt, indem Silizium auf der von der ersten Substratoberfläche
Nach dem ersten Zwischen-Silizium-Aufwachsschritt wird eine Teilfläche der von der ersten Substratoberfläche
Anschließend wird ein zweiter Zwischen-Silizium-Aufwachsschritt ausgeführt, indem Silizium auf der von der ersten Substratoberfläche
Nach dem zweiten Zwischen-Silizium-Aufwachsschritt werden Ätzstoppwände
Nach dem Bilden der Ätzstoppwände
Nach dem Ausführen des letzten Silizium-Aufwachsschritts liegt das vollständig gewachsene Siliziumsubstrat
Wahlweise kann nun eine Aktoreinrichtung
In
In einer alternativen Ausführungsform des hier beschriebenen Herstellungsverfahrens kann der Mediumraum
Vorzugsweise wird die Ätzstoppbegrenzung
Bei dem hier beschriebenen Herstellungsverfahren wird zusätzlich zu der Mediumaustrittsöffnung
Als optionale Ergänzung kann noch eine (nicht dargestellte) Verkappung auf einer von dem Mediumraum
Das in
In das Siliziumsubstrat
Aufgrund der Ausbildung des Siliziumsubstrats
Der Mediumraum
Als optionale Ergänzung ist noch eine Verkappung
Bezüglich weiterer Eigenschaften und Merkmale des mikromechanischen Bauteils der
Bei dem mittels der
Bezüglich weiterer Eigenschaften und Merkmale des Herstellungsverfahrens der
Das in
Bezüglich weiterer Eigenschaften und Merkmale des mikromechanischen Bauteils der
Das in
Bezüglich weiterer Eigenschaften und Merkmale des mikromechanischen Bauteils der
Bei dem in
Mittels des mindestens einen Drosselventils
Bezüglich weiterer Eigenschaften und Merkmale des mikromechanischen Bauteils der
Das in
Bezüglich weiterer Eigenschaften und Merkmale des mikromechanischen Bauteils der
Das mittels der
Bezüglich weiterer Eigenschaften und Merkmale des Herstellungsverfahrens der
Das in
Auch bei der Ausführungsform der
Bezüglich weiterer Eigenschaften und Merkmale des mikromechanischen Bauteils der
Bei dem mittels der
Vorzugsweise ist die Dämpfermembran
Bezüglich weiterer Eigenschaften und Merkmale des mikromechanischen Bauteils der
Bei dem Herstellungsverfahren der
Anschließend wird, wie in
Wie in
Bezüglich weiterer Eigenschaften und Merkmale des Herstellungsverfahrens der
Das in
Im Unterschied zu den zuvor beschriebenen Ausführungsformen verläuft bei dem mikromechanischen Bauteil der
Bezüglich weiterer Eigenschaften und Merkmale des mikromechanischen Bauteils der
Die vorausgehend erläuterten Herstellungsverfahren ermöglichen somit eine große Designfreiheit beim Ausbilden des jeweiligen mikromechanischen Bauteils, insbesondere beim Formen von dessen Mediumraum
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 102014214532 B3 [0002]DE 102014214532 B3 [0002]
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