DE102020109475B4 - Verbundfederstruktur zur erhöhung von mechanischer belastbarkeit einer mems-vorrichtung - Google Patents

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Abstract

MEMS-Struktur (100) aufweisend:ein erstes Substrat (102);ein zweites Substrat (106), das über dem ersten Substrat (102) liegt;ein drittes Substrat (116), das über dem zweiten Substrat (106) liegt, wobei das erste Substrat (102), das zweite Substrat (106) und das dritte Substrat mindestens teilweise einen Hohlraum (111) definieren, und wobei das zweite Substrat eine bewegliche Masse (110) in dem Hohlraum (111) und zwischen dem ersten (102) und dem dritten Substrat (116) aufweist; undeine Verbundfeder (108), die sich von einer Randregion des zweiten Substrats (106) zu der beweglichen Masse (110) erstreckt, wobei die Verbundfeder (108) eingerichtet ist, die bewegliche Masse (110) in dem Hohlraum (111) aufzuhängen, und wobei die Verbundfeder (108) eine erste Federschicht (109a), die eine erste Kristallorientierung aufweist, und eine zweite Federschicht (109b) aufweist, die eine zweite Kristallorientierung aufweist, welche von der ersten Kristallorientierung verschieden ist,wobei die erste Federschicht (109a) ein erstes Material enthält und die zweite Federschicht (109b) ein zweites Material enthält, das von dem ersten Material verschieden ist, wobei das erste Material monokristallines Silizium enthält und das zweite Material Polysilizium enthält;wobei die erste Federschicht (109a) entlang gegenüberliegender Seitenwände der zweiten Federschicht (109b) angeordnet ist; und/oderwobei die zweite Federschicht (109b) entlang gegenüberliegender Seitenwände der ersten Federschicht (109a) angeordnet ist.

Description

  • HINTERGRUND
  • Mikroelektromechanische Systeme (MEMS) sind eine Technologie, die miniaturisierte mechanische und elektromechanische Elemente auf einem integrierten Chip integriert. MEMS-Vorrichtungen werden oft mittels Mikrofertigungstechniken hergestellt. In den zurückliegenden Jahren haben MEMS-Vorrichtungen eine große Bandbreite an Anwendungen gefunden. MEMS-Vorrichtungen finden sich zum Beispiel in Mobiltelefonen (zum Beispiel Beschleunigungsmesser, Gyroskope, digitale Kompasse usw.), Drucksensoren, mikrofluidischen Elementen (zum Beispiel Ventile, Pumpen), optischen Schaltern (zum Beispiel Spiegel) usw.
  • US 2011 / 0 159 627 A1 betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Sensors, bei dem in einer Ausführungsform ein geätzter Halbleitersubstratwafer mit einem geätzten Vorrichtungswafer verbunden wird, der einen doppelten Silizium-auf-Isolator-Wafer umfasst, um eine suspendierte Struktur zu erzeugen, deren Biegung von einem eingebetteten piezoresistiven Sensorelement erfasst wird.
  • DE 101 62 983 A1 betrifft eine Kontaktfederanordnung zur Front-End tauglichen Kontaktierung von Halbleiterwafern, bei der auf einem Substrat mindestens eine einseitig an einer Oberfläche des Substrats fixierte streifenförmige Kontaktfeder angeordnet ist, die aus einem einen Stressgradienten aufweisenden Halbleitermaterial besteht, der eine dauerhafte Verbiegung der Kontaktfeder verursacht. Der Stressgradient im Halbleitermaterial wird durch zwei miteinander verbundene und unterschiedlich mechanisch verspannte Halbleiterschichten hervorgerufen. Die unterschiedlichen Verspannungen können durch unterschiedliche Dotierung oder durch unterschiedlich hohe Abscheidetemperaturen bei der Abscheidung der Halbleiterschichten eingestellt werden.
  • DE 10 2009 026 639 A1 betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer elektromechanischen Mikrostruktur, das Verfahrensschritte aufweist zum Vorsehen eines Substratwafers mit einer lateralen Substratoberfläche, zum Abscheiden einer ersten dielektrischen Schicht auf der Substratoberfläche, zum Abscheiden und Strukturieren einer leitfähigen Schicht, wobei die leitfähige Schicht in einem lateralen Federaufhängbereich, in einem lateralen MEMS-Bereich und in einem lateralen Zuleitungsbereich verbleibt, und wobei in übrigen lateralen Bereichen die erste dielektrische Schicht freigelegt wird, zum Abscheiden und Strukturieren einer zweiten dielektrischen Schicht, wobei im Federaufhängbereich die leitfähige Schicht freigelegt wird, und wobei in einem lateralen Federtrennbereich die Substratoberfläche freigelegt wird, zum Abscheiden und Strukturieren einer Schicht aus polykristallinem Silizium, wobei im Federtrennbereich die Substratoberfläche freigelegt wird, und wobei in einem lateralen Federbereich die erste oder die zweite dielektrische Schicht freigelegt wird, zum epitaktischen Abscheiden von Silizium, zum Strukturieren des abgeschiedenen Siliziums, wobei in einem den Federaufhängbereich, den Federbereich und den MEMS-Bereich umgebenden Bereich die erste oder die zweite dielektrische Schicht oder die Substratoberfläche freigelegt wird, und zum Herauslösen der ersten und/oder der zweiten dielektrischen Schicht im MEMS-Bereich und im Federbereich.
  • US 5 420 688 A offenbart ein Verfahren, um eine Änderung der optischen Weglänge in der Lücke zwischen zwei optischen Einmodenfasern proportional zur seitlichen Verschiebung eines der beiden Faserenden senkrecht zu seiner Achse zu erzeugen. US 2018 / 0 252 744 A1 offenbart einen Beschleunigungssensor, der eine große Masse in einem beweglichen Abschnitt aufweist und eine hohe Schlagfestigkeit realisiert. Ein Beschleunigungssensorelement umfasst ein oberes Substrat, ein unteres Substrat, das von dem oberen Substrat beabstandet ist, und ein Zwischensubstrat, das zwischen dem oberen Substrat 20 und dem unteren Substrat vorgesehen ist. Jeweils ein erster beweglicher Abschnitt, ein zweiter beweglicher Abschnitt, ein Rahmenabschnitt ein fester Abschnitt und ein Federabschnitt, die das Zwischensubstrat bilden, sind mit zwei Schichten einer oberen Schicht und einer unteren Schicht konfiguriert.
  • Weitere Verbundfederstrukturen sind aus der DE 10 2013 216 901 A1 und der DE 698 36 448 T2 bekannt.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine MEMS-Struktur gemäß Anspruch 1, einen integrierten Chip gemäß Anspruch 6 und ein Verfahren gemäß Anspruch 11. Bevorzugte Ausführungsformen werden in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Figurenliste
  • Aspekte der vorliegenden Erfindung lassen sich am besten anhand der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen verstehen. Es ist zu beachten, dass gemäß der branchenüblichen Praxis verschiedene Merkmale nicht maßstabsgetreu dargestellt sind. Die Abmessungen der verschiedenen Merkmale können vielmehr zugunsten einer klaren Erläuterung willkürlich vergrößert oder verkleinert sein.
    • 1 veranschaulicht eine Querschnittsansicht einiger Ausführungsformen einer Mikroelektromechanische-Systeme-Struktur (MEMS-Struktur), die Verbundfedern und eine bewegliche Masse innerhalb eines Hohlraums aufweist.
    • 2 veranschaulicht einige Ausführungsformen einer Draufsicht auf die MEMS-Struktur von 1 entlang der Linie A-A' in 1.
    • 3A-K veranschaulichen Draufsichten verschiedener alternativer Ausführungsformen eines Segments der Verbundfedern von 2.
    • 4A veranschaulicht eine Querschnittsansicht einiger Ausführungsformen einer MEMS-Struktur, die Verbundfedern und eine bewegliche Masse innerhalb eines Hohlraums aufweist.
    • 4B veranschaulicht einige Ausführungsformen einer Draufsicht der MEMS-Struktur von 4A entlang der Linie A-A' in 4A.
    • 5A-F veranschaulichen Draufsichten verschiedener alternativer Ausführungsformen eines Segments der Verbundfedern von 4B.
    • 6A veranschaulicht eine Querschnittsansicht einiger Ausführungsformen einer MEMS-Struktur, die eine Verbundfederstruktur und eine bewegliche Masse innerhalb eines Hohlraums aufweist.
    • 6B veranschaulicht einige Ausführungsformen einer Draufsicht der MEMS-Struktur von 6A entlang der Linie A-A' in 6A.
    • 7A-H veranschaulichen Draufsichten verschiedener alternativer Ausführungsformen eines Segments der Verbundfedern von 6B.
    • 8A veranschaulicht eine Querschnittsansicht einiger Ausführungsformen einer MEMS-Struktur, die eine Verbundfederstruktur und eine bewegliche Masse innerhalb eines Hohlraums aufweist.
    • 8B veranschaulicht einige Ausführungsformen einer Draufsicht der MEMS-Struktur von 8A entlang der Linie A-A' in 8A.
    • 9A-F veranschaulichen Draufsichten verschiedener alternativer Ausführungsformen eines Segments der Verbundfedern von 8B.
    • 10A veranschaulicht eine Querschnittsansicht einiger Ausführungsformen einer MEMS-Struktur, die eine Verbundfederstruktur und eine bewegliche Masse innerhalb eines Hohlraums aufweist.
    • 10B veranschaulicht einige Ausführungsformen einer Draufsicht der MEMS-Struktur von 10A entlang der Linie A-A' in 10A.
    • 11A-F veranschaulichen Draufsichten verschiedener alternativer Ausführungsformen eines Segments der Verbundfedern von 10B.
    • 12 veranschaulicht eine Querschnittsansicht einiger Ausführungsformen einer integrierten Schaltung (IC), die eine MEMS-Struktur aufweist, die Verbundfedern und eine bewegliche Masse innerhalb eines Hohlraums aufweist, wobei die MEMS-Struktur über einem Substrat einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (Application-Specific Integrated Circuit, ASIC) liegt.
    • 13-20 veranschaulichen verschiedene Ansichten einiger Ausführungsformen eines ersten Verfahrens zum Bilden einer MEMS-Struktur, die Verbundfedern und eine bewegliche Masse innerhalb eines Hohlraums aufweist.
    • 21-28 veranschaulichen verschiedene Ansichten einiger Ausführungsformen eines zweiten Verfahrens zum Bilden einer MEMS-Struktur, die Verbundfedern und eine bewegliche Masse innerhalb eines Hohlraums aufweist.
    • 29-39 veranschaulichen verschiedene Ansichten einiger Ausführungsformen eines dritten Verfahrens zum Bilden einer MEMS-Struktur, die Verbundfedern und eine bewegliche Masse innerhalb eines Hohlraums aufweist.
    • 40-49 veranschaulichen verschiedene Ansichten einiger Ausführungsformen eines vierten Verfahrens zum Bilden einer MEMS-Struktur, die Verbundfedern und eine bewegliche Masse innerhalb eines Hohlraums aufweist.
    • 50-60 veranschaulichen verschiedene Ansichten einiger Ausführungsformen eines fünften Verfahrens zum Bilden einer MEMS-Struktur, die Verbundfedern und eine bewegliche Masse innerhalb eines Hohlraums aufweist.
    • 61 veranschaulicht ein Verfahren im Flussdiagrammformat, das einige Ausführungsformen zum Bilden einer MEMS-Struktur veranschaulicht, die Verbundfedern und eine bewegliche Masse innerhalb eines Hohlraums aufweist.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Die vorliegende Erfindung stellt viele verschiedene Ausführungsformen oder Beispiele für die Implementierung verschiedener Merkmale dieser Erfindung bereit. Im Folgenden werden konkrete Beispiele von Komponenten und Anordnungen beschrieben, um die vorliegende Erfindung zu vereinfachen. Zum Beispiel kann das Bilden eines ersten Merkmals über oder auf einem zweiten Merkmal in der folgenden Beschreibung Ausführungsformen umfassen, bei denen das erste und das zweite Merkmal in direktem Kontakt ausgebildet sind, und kann auch Ausführungsformen umfassen, bei denen zusätzliche Merkmale zwischen dem ersten und dem zweiten Merkmal ausgebildet sein können, so dass das erste und das zweite Merkmal nicht unbedingt in direktem Kontakt stehen. Darüber hinaus kann die vorliegende Erfindung Bezugszahlen und/oder -buchstaben in den verschiedenen Beispielen wiederholen. Diese Wiederholung dient dem Zweck der Einfachheit und Klarheit und schafft nicht automatisch eine Beziehung zwischen den verschiedenen besprochenen Ausführungsformen und/oder Konfigurationen.
  • Des Weiteren können räumlich relative Begriffe, wie zum Beispiel „unterhalb“, „unter“, „unterer“, „oberhalb“, „oberer“ und dergleichen, im vorliegenden Text zur Vereinfachung der Beschreibung verwendet werden, um die Beziehung eines Elements oder Merkmals zu einem oder mehreren anderen Elementen oder Merkmalen, wie in den FIG. veranschaulicht, zu beschreiben. Die räumlich relativen Begriffe sollen auch andere Ausrichtungen der Vorrichtung im Gebrauch oder Betrieb neben der in den FIG. gezeigten Ausrichtung umfassen. Die Vorrichtung kann auch anders ausgerichtet sein (um 90 Grad gedreht, oder sonstige Ausrichtungen), und die im vorliegenden Text verwendeten räumlich relativen Deskriptoren können gleichermaßen entsprechend interpretiert werden.
  • Eine Mikroelektromechanische-Systeme-Vorrichtung (MEMS-Vorrichtung) kann ein MEMS-Substrat aufweisen. Das MEMS-Substrat weist eine oder mehrere Federn und eine bewegliche Masse auf, die innerhalb eines Hohlraums angeordnet sind. Das MEMS-Substrat kann zwischen einem Trägersubstrat und einem Kappsubstrat angeordnet werden, dergestalt, dass der Hohlraum zwischen dem Träger- und dem Kappsubstrat definiert wird. Die bewegliche Masse ist mit Hilfe der Federn an einer Randregion des MEMS-Substrats angebracht, wobei die Federn eingerichtet sind, die bewegliche Masse innerhalb des Hohlraums aufzuhängen. Während des Betriebes der MEMS-Vorrichtung lenkt die bewegliche Masse proportional zu äußeren Stimuli, wie zum Beispiel Bewegung oder Schallwellen, die auf die bewegliche Masse einwirken, aus, wobei die äußeren Stimuli durch Messen der Auslenkung quantifiziert werden können. Die Federn sind eingerichtet, eine solche Bewegung der beweglichen Masse zu ermöglichen, dass sie sich von der Randregion des MEMS-Substrats aus dehnen und/oder zusammenziehen können. Somit kann die Auslenkung der beweglichen Masse durch eine Kapazitätsänderung zwischen einer beweglichen Sensorelektrode, die auf der beweglichen Masse angeordnet ist, und einer festen Sensorelektrode, die sich neben der beweglichen Sensorelektrode befindet, gemessen werden.
  • Die Federn können jeweils ein einzelnes kontinuierliches Material umfassen, das sich von der Randregion des MEMS-Substrats bis zu der beweglichen Masse erstreckt. Zum Beispiel kann das einzelne kontinuierliche Material Polysilizium sein. In solchen Ausführungsformen werden die Federn gebogen, wenn die bewegliche Masse in Reaktion auf äußere Stimuli auslenkt. Wenn die Federn Polysilizium umfassen, so können die Federn relativ dünn sein (zum Beispiel weniger als etwa 30 Mikrometer), dergestalt, dass die Spannung, die durch das Biegen auf die Federn ausgeübt wird, hoch ist. Dies kann zum Bruch der Federn und damit zum Ausfall der Vorrichtung führen. In einem anderen Beispiel kann das einzelne kontinuierliche Material Silizium sein (zum Beispiel monokristallines Silizium, einkristallines Silizium usw.). Wenn die Federn einkristallines Silizium umfassen, so können die Federn relativ dick sein (zum Beispiel mehr als 30 Mikrometer), dergestalt, dass die Federn vor dem Brechen einer höheren Biegespannung widerstehen können. Weil einkristallines Silizium jedoch eine einzige einheitliche Kristallorientierung aufweist (zum Beispiel eine 100-Kristallorientierung), kann sich der Riss durch das Kristallgitter der Federn hindurch ausbreiten, wenn sich ein kleiner Riss an der Oberfläche der Federn bildet. Dies kann zum Bruch der Federn und damit zum Ausfall der Vorrichtung führen.
  • Dementsprechend betrifft die vorliegende Erfindung eine MEMS-Vorrichtung, die eine Verbundfederstruktur und eine bewegliche Masse innerhalb eines Hohlraums aufweist, sowie zugehörige Verfahren zum Bilden der MEMS-Vorrichtung. Zum Beispiel weist die MEMS-Vorrichtung ein MEMS-Substrat auf, das zwischen einem Trägersubstrat und einem Kappsubstrat angeordnet ist, dergestalt, dass der Hohlraum zwischen dem Träger- und dem Kappsubstrat definiert wird. Die bewegliche Masse wird innerhalb des Hohlraums mit Hilfe der Verbundfederstruktur aufgehängt. Die Verbundfederstruktur kann eine oder mehrere Verbundfedern umfassen, die sich jeweils von einer Randregion des MEMS-Substrats bis zu der beweglichen Masse erstrecken. Die Verbundfedern umfassen jeweils eine erste Federschicht, die ein erstes Material (zum Beispiel einkristallinem Silizium) enthält, und eine zweite Federschicht, die ein zweites Material (zum Beispiel Polysilizium) enthält, das sich von dem ersten Material unterscheidet. Die erste und die zweite Federschicht sind eingerichtet, eine Biegespannung zu erhöhen, der die Verbundfedern vor dem Brechen widerstehen können. Wenn zum Beispiel infolge einer Biegespannung ein Riss auf einer Oberfläche der ersten Federschicht entsteht, so kann sich der Riss durch die erste Federschicht ausbreiten und an der zweiten Federschicht zum Stillstand kommen. Dies ist zum Teil darauf zurückzuführen, dass die zweite Federschicht zum Beispiel eine andere Kristallorientierung als die erste Federschicht haben kann. Somit ist die Verbundfederstruktur eingerichtet, die Belastbarkeit, Zuverlässigkeit und Leistung der MEMS-Vorrichtung zu erhöhen.
  • 1 veranschaulicht eine Querschnittsansicht einiger Ausführungsformen einer Mikroelektromechanische-Systeme-Struktur (MEMS-Struktur) 100, die Verbundfedern 108 und eine bewegliche Masse 110 innerhalb eines Hohlraums 111 aufweist.
  • Die MEMS-Struktur 100 weist ein MEMS-Substrat 106 auf, das zwischen einem Trägersubstrat 102 und einem Kappsubstrat 116 angeordnet ist. In einigen Ausführungsformen können das Trägersubstrat 102 und/oder das Kappsubstrat 116 zum Beispiel ein Volumenhalbleitersubstrat, wie zum Beispiel ein Volumensiliziumsubstrat, oder ein Silizium-auf-Isolator-Substrat (SOI-Substrat), ein komplementärer Metall-Oxid-Halbleiter-Wafer (CMOS-Wafer) mit einer integrierten Schaltung (nicht gezeigt), ein Wafer mit integrierten passiven Vorrichtungen (nicht gezeigt), oder ein Wafer mit einem CMOS-Bildsensor (nicht gezeigt), oder ein Wafer mit Substratdurchkontaktierungen (Through Substrate Vias, TSVs), ein anderes ähnliches Substrat mit anderen Halbleitervorrichtungen, oder eine Kombination des oben Genannten sein oder umfassen. In weiteren Ausführungsformen kann das MEMS-Substrat 106 zum Beispiel monokristallines Silizium (das heißt einkristallines Silizium), intrinsisches monokristallines Silizium, ein Volumensiliziumsubstrat, ein SOI-Substrat, ein anderes geeignetes Halbleitermaterial oder dergleichen sein oder umfassen. Eine untere Bondungsstruktur 104 ist zwischen dem Trägersubstrat 102 und dem MEMS-Substrat 106 angeordnet. Eine obere Bondungsstruktur 114 ist zwischen dem Kappsubstrat 116 und dem MEMS-Substrat 106 angeordnet. Ein Hohlraum 111 ist zwischen dem Trägersubstrat 102 und dem Kappsubstrat 116 definiert.
  • Die MEMS-Struktur 100 kann zum Beispiel als ein Bewegungssensor, ein Drucksensor, ein Mikrofon, ein Aktuator oder eine andere geeignete Vorrichtung konfiguriert werden. In einigen Ausführungsformen weist das MEMS-Substrat 106 Verbundfedern 108 und die bewegliche Masse 110 (zum Beispiel eine Prüfmasse), die in dem Hohlraum 111 angeordnet ist, auf. Die Verbundfedern 108 verbinden die bewegliche Masse 110 mit einer Randregion des MEMS-Substrats 106 (zum Beispiel mit einer oder mehreren durch das MEMS-Substrat 106 definierten Ankerstrukturen) und hängen die bewegliche Masse 110 innerhalb des Hohlraums 111 und über dem Trägersubstrat 102 auf. Während des Betriebes lenkt die bewegliche Masse 110 proportional zu äußeren Stimuli, wie zum Beispiel Bewegung oder Schallwellen, die auf die bewegliche Masse 110 einwirken, aus, wobei die äußeren Stimuli durch Messen der Auslenkung quantifiziert werden können. In einigen Ausführungen wird die Auslenkung mittels kapazitiver Kopplung zwischen einer beweglichen Sensorelektrode (nicht gezeigt), die durch die bewegliche Masse 110 gestützt wird, und einer festen Sensorelektrode (nicht gezeigt), die sich neben der beweglichen Sensorelektrode befindet, gemessen. In solchen Ausführungsformen kann die MEMS-Struktur 100 als ein Aktuator konfiguriert werden, wobei die feste und die bewegliche Elektrode (nicht gezeigt) eine elektrostatische Kraft zum Bewegen der beweglichen Masse 110 bereitstellen können. Kontaktelektroden 112 sind über der Randregion des MEMS-Substrats 106 angeordnet und können eingerichtet sein, das Messen einer Kapazitätsänderung zwischen der beweglichen Sensorelektrode und der festen Sensorelektrode zu ermöglichen. Zum Beispiel können die Kontaktelektroden 112 elektrisch mit der beweglichen Sensorelektrode und/oder der festen Sensorelektrode gekoppelt werden. Somit können die Kontaktelektroden 112 eingerichtet sein, ein Signal auszugeben, das Daten in Bezug auf die Auslenkung der beweglichen Masse 110 enthält.
  • In einigen Ausführungsformen umfassen die Verbundfedern 108 jeweils eine Verbundstruktur 109. Die Verbundstruktur 109 umfasst zwei oder mehr Schichten, die jeweils ein anderes Halbleitermaterial umfassen. In einigen Ausführungsformen weist die Verbundstruktur 109 eine erste Federschicht 109a und eine zweite Federschicht 10gb auf. Die erste Federschicht 109a kann ein erstes Halbleitermaterial (zum Beispiel Silizium, monokristallines Silizium, einkristallines Silizium usw.) umfassen, und die zweite Federschicht 109b kann ein zweites Halbleitermaterial (zum Beispiel Polysilizium) umfassen, das sich von dem ersten Halbleitermaterial unterscheidet. In einigen Ausführungsformen ist die erste Federschicht 109a ein Teil des MEMS-Substrats 106, dergestalt, dass die erste Federschicht 109a ein gleiches Material wie das MEMS-Substrat 106 und die bewegliche Masse 110 umfasst. In weiteren Ausführungsformen kann das zweite Halbleitermaterial zum Beispiel Polysilizium, ein Metall (zum Beispiel polykristallines Metall), ein anderes geeignetes Material oder eine Kombination des oben Genannten sein oder umfassen.
  • Das erste Halbleitermaterial kann eine erste Kristallorientierung haben, und das zweite Halbleitermaterial kann eine zweite Kristallorientierung haben, die sich von der ersten Kristallorientierung unterscheidet. In einigen Ausführungsformen können die erste und zweite Kristallorientierung der ersten und der zweiten Federschicht 109a, 109b durch Miller-Indizes beschrieben werden. Zum Beispiel kann die erste Kristallorientierung der ersten Federschicht 109a eine Einkristallorientierung sein, die sich kontinuierlich über die erste Federschicht 109a hinweg erstreckt. Die Einkristallorientierung der ersten Federschicht 109a kann durch Miller-Indizes beschrieben werden, die einen Wert von (1, 1, 1) enthalten. In anderen Ausführungsformen kann die Einkristallorientierung der ersten Federschicht 109a durch Miller-Indizes beschrieben werden, die verschiedene Werte wie zum Beispiel (1, 1, 0), (0, 0, 1), (1, 0, 0), (0, 1, 0) oder einen anderen geeigneten Wert enthalten. In weiteren Ausführungsformen kann die erste Kristallorientierung eine Einkristallorientierung (zum Beispiel (1, 1, 1)) sein, die sich über die erste Federschicht 109a hinweg erstreckt, während die zweite Kristallorientierung mehrere verschiedene Kristallorientierungen (zum Beispiel (1, 1, 0), (0, 0, 1), (1, 0, 0), (0, 1, 0), und/oder einen anderen geeigneten Wert) umfassen kann, die sich über die zweite Federschicht 109b hinweg erstrecken. In solchen Ausführungsformen kann die zweite Kristallorientierung eine erste Region mit einer (1, 0, 0)-Orientierung und eine zweite Region mit einer (1, 1, 0)-Orientierung, die sich von der ersten Region unterscheidet, umfassen. Wenn die bewegliche Masse 110 in Reaktion auf die äußeren Stimuli auslenkt, so werden die Verbundfedern 108 gebogen. Dies kann Spannungen in der Verbundstruktur 109 der Verbundfedern 108 induzieren. In einigen Ausführungsformen kann die induzierte Spannung einen Riss entlang einer Oberfläche der ersten Federschicht 109a verursachen. Aufgrund der Gleichförmigkeit des Kristallgitters der ersten Federschicht 109a kann sich der Riss zum Beispiel durch das Kristallgitter der ersten Federschicht 109a hindurch ausbreiten. Aufgrund der unterschiedlichen zweiten Kristallorientierung der zweiten Federschicht 109b kann sich der Riss jedoch nicht durch die zweite Federschicht 109b hindurch ausbreiten, wodurch die zweite Federschicht 109b als eine Rissstoppstruktur fungiert. Dies kann verhindern, dass die Verbundfedern 108 in Reaktion auf die äußeren Stimuli brechen. Somit können die Verbundfedern 108, die die Verbundstruktur 109 umfassen, die mechanische Belastbarkeit der Verbundfedern 108 erhöhen. Dies erhöht die Zuverlässigkeit und Widerstandsfähigkeit der MEMS-Struktur 100.
  • In weiteren Ausführungsformen kann die Biegefestigkeit eines Materials als eine Spannung in dem Material definiert werden, bevor das Material aufgrund von auf das Material einwirkenden Biegekräften bricht und/oder zerbricht. In einigen Ausführungsformen hat das erste Halbleitermaterial (zum Beispiel Silizium, monokristallines Silizium, einkristallines Silizium usw.) der ersten Federschicht 109a eine erste Biegefestigkeit, und das zweite Halbleitermaterial (zum Beispiel Polysilizium) der zweiten Federschicht 109b eine zweite Biegefestigkeit, die sich von der ersten Biegefestigkeit unterscheidet. Weil die Verbundstruktur 109 die erste und die zweite Federschicht 109a, 109b umfasst, ist in einigen Ausführungsformen eine kombinierte Biegefestigkeit der Verbundstruktur 109 größer als die erste Biegefestigkeit und größer als die zweite Biegefestigkeit. Dadurch wird die Widerstandsfähigkeit der Verbundfedern 108 erhöht, wodurch die Leistung der MEMS-Struktur 100 gesteigert wird.
  • 2 veranschaulicht einige Ausführungsformen einer Draufsicht 200 der MEMS-Struktur 100 von 1 entlang der Linie A-A' in 1. In weiteren Ausführungsformen kann die Querschnittsansicht der MEMS-Struktur 100 von 1 entlang der Linie A-A' der Draufsicht 200 von 2 verlaufen.
  • Wie in der Draufsicht 200 von 2 veranschaulicht, ist die bewegliche Masse 110 mittels der Verbundfedern 108 an Randregionen des MEMS-Substrats 106 an Ankerstrukturen 202 angebracht. Die Ankerstrukturen 202 können ein Segment des MEMS-Substrats 106 sein. Die Kontaktelektroden 112 liegen an den Ankerstrukturen 202 an und können zum Beispiel mit der beweglichen Masse 110 elektrisch gekoppelt sein. Die Verbundfedern 108 umfassen die Verbundstruktur 109. In einigen Ausführungsformen weist die Verbundstruktur 109 die erste Federschicht 109a und die zweite Federschicht 109b auf. Die zweite Federschicht 109b kann zum Beispiel seitlich zwischen zwei Segmenten der ersten Federschicht 109a angeordnet sein. Des Weiteren erstrecken sich die erste und die zweite Federschicht i09a, 109b kontinuierlich seitlich von einer Ankerstruktur 202 bis zu der beweglichen Masse 110. In weiteren Ausführungsformen umfassen die erste Federschicht 109a, die Ankerstrukturen 202 und die bewegliche Masse 110 das gleiche Material (zum Beispiel monokristallines Silizium). Des Weiteren ist ein Segment 108s der Verbundfedern 108 seitlich zwischen der beweglichen Masse 110 und einer Ankerstruktur 202 beabstandet.
  • 3A-K veranschaulichen Draufsichten 300a-k einiger alternativer Ausführungsformen des Segments 108s der Verbundfedern 108 von 2.
  • Wie durch die Draufsicht 300a von 3A veranschaulicht, ist die erste Federschicht 109a auf gegenüberliegenden Seiten der zweiten Federschicht 109b angeordnet. In einigen Ausführungsformen liegt eine Breite W1 der ersten Federschicht 109a zum Beispiel innerhalb eines Bereichs von etwa 0,5 bis 50 Mikrometern, etwa 0,5 bis 25 Mikrometern, etwa 25 bis 50 Mikrometern, oder ist ein anderer geeigneter Wert. In einigen Ausführungsformen liegt eine Breite w2 der zweiten Federschicht 109b zum Beispiel innerhalb eines Bereichs von etwa 0,1 bis 5 Mikrometern, etwa 0,1 bis 2,5 Mikrometern, etwa 2,5 bis 5 Mikrometern, oder ist ein anderer geeigneter Wert.
  • Wie durch die Draufsicht 300b von 3B veranschaulicht, ist die zweite Federschicht 109b in einer Gitterstruktur konfiguriert, die mehrere längliche erste Segmente, die sich in eine erste Richtung erstrecken, und mehrere zweite Segmente, die sich in eine zweite, zu der ersten Richtung orthogonale verlaufende Richtung erstrecken, umfasst. Die länglichen ersten Segmente verlaufen parallel zueinander, und die zweiten Segmente verlaufen parallel zueinander. Des Weiteren ist die erste Federschicht 109a seitlich zwischen den länglichen ersten Segmenten und den zweiten Segmenten der zweiten Federschicht 109b angeordnet.
  • Wie durch die Draufsicht 300c von 3C veranschaulicht, umfasst die erste Federschicht 109a mehrere erste längliche Segmente, und die zweite Federschicht 109b umfasst mehrere zweite längliche Segmente, die abwechselnd seitlich zwischen den mehreren ersten länglichen Segmente der ersten Federschicht 109a angeordnet sind.
  • Wie durch die Draufsicht 300d von 3D veranschaulicht, umfasst die zweite Federschicht 109b mehrere Segmente, die seitlich über eine Länge der ersten Federschicht 109a hinweg verteilt sind. Die Segmente der zweiten Federschicht 109b erstrecken sich jeweils kontinuierlich über eine Breite der ersten Federschicht 109a hinweg. In einigen Ausführungsformen sind die Segmente der zweiten Federschicht 109b seitlich um einen Abstand d1 voneinander beabstandet, der zum Beispiel innerhalb eines Bereichs von etwa 0,5 bis 100 Mikrometern, 0,5 bis 50 Mikrometern oder 50 bis 100 Mikrometern liegen kann oder ein anderer geeigneter Wert sein kann. In weiteren Ausführungsformen umfasst die zweite Federschicht 109b zwei oder mehr Segmente.
  • Wie durch die Draufsicht 300e von 3E veranschaulicht, umfasst die zweite Federschicht 109b mehrere Segmente, die seitlich über eine Länge der ersten Federschicht 109a hinweg verteilt sind. Die Segmente der zweiten Federschicht 109b erstrecken sich jeweils kontinuierlich über eine Breite der ersten Federschicht 109a hinweg. In einigen Ausführungsformen sind die Segmente der zweiten Federschicht 109b seitlich um einen Abstand d2 voneinander beabstandet, der zum Beispiel innerhalb eines Bereichs von etwa 0,1 bis 33 Mikrometern, 0,1 bis 16 Mikrometern oder 16 bis 33 Mikrometern liegen kann oder ein anderer geeigneter Wert sein kann. In weiteren Ausführungsformen umfasst die zweite Federschicht 109b vier oder mehr Segmente.
  • Wie durch die Draufsichten 300f und 300g der 3F und 3G veranschaulicht, umfasst die zweite Federschicht 109b mehrere schräge Segmente, die seitlich über eine Länge der ersten Federschicht 109a hinweg verteilt sind. Die schrägen Segmente der zweiten Federschicht 109b erstrecken sich über eine Breite der ersten Federschicht 109a hinweg. In einigen Ausführungsformen ist ein Winkel theta θ zwischen einer im Wesentlichen geraden Linie 301 und einer Seitenwand jedes der schrägen Segmente der zweiten Federschicht 109b definiert. Die im Wesentlichen gerade Linie 301 kann auf eine Seitenwand der ersten Federschicht 109a ausgerichtet werden. In weiteren Ausführungsformen liegt der Winkel theta θ innerhalb eines Bereichs von etwa 1 bis 89 Grad, etwa 1 bis 45 Grad, etwa 45 bis 89 Grad, oder ist ein anderer geeigneter Wert.
  • Wie durch die Draufsicht 300h von 3H veranschaulicht, umfasst die zweite Federschicht 109b mehrere schräge Segmente, die seitlich über eine Länge der ersten Federschicht 109a hinweg verteilt sind. Die schrägen Segmente umfassen jeweils einen ersten Abschnitt, der entlang einer ersten Seitenwand der ersten Federschicht 109a angeordnet ist, und einen zweiten Abschnitt, der entlang einer zweiten Seitenwand der ersten Federschicht 109a angeordnet ist. Die im Wesentlichen gerade Linie 301 ist entlang einer Mitte einer Breite der ersten Federschicht 109a angeordnet. Der erste und der zweite Abschnitt jedes schrägen Segments der zweiten Federschicht 109b sind von der im Wesentlichen geraden Linie 301 um den Winkel theta θ geneigt. In einigen Ausführungsformen liegt der Winkel theta θ innerhalb eines Bereichs von etwa 1 bis 89 Grad, etwa 1 bis 45 Grad, etwa 45 bis 89 Grad, oder ist ein anderer geeigneter Wert.
  • Wie durch die Draufsichten 300i und 300j der 3I und 3J veranschaulicht, umfasst die zweite Federschicht 109b mehrere erste schräge Segmente und mehrere zweite schräger Segmente. Die mehreren ersten schrägen Segmente sind entlang einer ersten Seitenwand der ersten Federschicht 109a angeordnet, und die mehreren zweiten schrägen Segmente sind entlang einer zweiten Seitenwand der ersten Federschicht 109a gegenüber der ersten Seitenwand angeordnet.
  • Wie durch die Draufsicht 300k von 3K veranschaulicht, umfasst die zweite Federschicht 109b mehrere erste schräge Segmente, mehrere zweite schräge Segmente und ein längliches Segment. Die mehreren ersten schrägen Segmente sind entlang einer ersten Seitenwand der ersten Federschicht 109a angeordnet, und die mehreren zweiten schrägen Segmente sind entlang einer zweiten Seitenwand der ersten Federschicht 109a gegenüber der ersten Seitenwand angeordnet. Das längliche Segment der zweiten Federschicht 109b ist in einer Mitte einer Breite der ersten Federschicht 109a angeordnet und erstreckt sich kontinuierlich entlang einer Länge der ersten Federschicht 109a, dergestalt, dass die erste und die mehreren zweiten schrägen Segmente sich von dem länglichen Segment zu gegenüberliegenden Seitenwänden der ersten Federschicht 109a erstrecken.
  • Obgleich die 3A-3K jeweils eine andere Variante des Segments 108s der Verbundfedern 108 von 2 veranschaulichen, ist zu beachten, dass sich das in den 3A-3K veranschaulichte Layout des Segments 108s jeweils kontinuierlich über eine gesamte Länge und/oder Breite jeder der Verbundfedern 108 von einer entsprechenden Ankerstruktur 202 bis zu der beweglichen Masse 110 von 2 hinweg erstrecken kann.
  • 4A und 4B veranschaulichen verschiedene Ansichten einiger Ausführungsformen einer MEMS-Struktur 400 gemäß einigen alternativen Ausführungsformen der MEMS-Struktur 100 der 1 und 2. 4A veranschaulicht einige Ausführungsformen einer Querschnittsansicht der MEMS-Struktur 400, und 4B veranschaulicht einige Ausführungsformen einer Draufsicht der MEMS-Struktur 400. 4A veranschaulicht eine Querschnittsansicht einiger Ausführungsformen der MEMS-Struktur 400 entlang der Linie A-A' der Draufsicht von 4B. Des Weiteren veranschaulicht 4B die Draufsicht einiger Ausführungsformen der MEMS-Struktur 400 entlang der Linie A-A' der Querschnittsansicht von 4A.
  • Wie in den 4A und 4B veranschaulicht, umfasst die Verbundstruktur 109 der Verbundfedern 108 die erste Federschicht 109a und die zweite Federschicht 109b. Unter Bezug auf die Querschnittsansicht von 4A ist die erste Federschicht 109a seitlich zwischen länglichen Segmenten der zweiten Federschicht 109b beabstandet, dergestalt, dass die zweite Federschicht 109b auf gegenüberliegenden Seiten der ersten Federschicht 109a angeordnet ist.
  • 5A-F veranschaulichen Draufsichten 500a-f einiger alternativer Ausführungsformen des Segments 108s der Verbundfedern 108 von 4B.
  • Wie durch die Draufsicht 500a von 5A veranschaulicht, ist die zweite Federschicht 109b an gegenüberliegenden Seitenwänden der ersten Federschicht 109a angeordnet. Die zweite Federschicht 109b erstreckt sich kontinuierlich seitlich entlang den gegenüberliegenden Seitenwänden der ersten Federschicht 109a.
  • Wie durch die Draufsicht 500b von 5B veranschaulicht, ist die zweite Federschicht 109b entlang gegenüberliegenden Seitenwänden der ersten Federschicht 109a angeordnet. In einigen Ausführungsformen ist die zweite Federschicht 109b seitlich von einer mittigen Region der ersten Federschicht 109a um einen Abstand von ungleich null versetzt, dergestalt, dass die zweite Federschicht 109b über die mittige Region der ersten Federschicht 109a hinweg diskontinuierlich ist.
  • Wie durch die Draufsicht 500e von 5C veranschaulicht, ist die zweite Federschicht 109b entlang gegenüberliegender Seitenwände der ersten Federschicht 109a so angeordnet, dass die Seitenwände eines mittleren Segments der ersten Federschicht 109a auf äußere Seitenwände der zweiten Federschicht 109b ausgerichtet sind.
  • Die Draufsicht 500d von 5D veranschaulicht eine alternative Ausführungsform des Segments 108s der Verbundfedern 108 von 5A, wobei mehrere Öffnungen 502 innerhalb der ersten Federschicht 109a angeordnet sind. In weiteren Ausführungsformen ist jeweils eine Mitte jeder der Öffnungen 502 auf eine Mitte einer Breite der ersten Federschicht 109a ausgerichtet. Des Weiteren umschließt die zweite Federschicht 109b jede Öffnung 502 seitlich. In einigen Ausführungsformen liegt eine Breite w3 jeder Öffnung 502 zum Beispiel innerhalb eines Bereichs von etwa 0,5 bis 100 Mikrometern, etwa 0,5 bis 50 Mikrometern, etwa 50 bis 100 Mikrometern, oder ist ein anderer geeigneter Wert. Wie in 5D veranschaulicht, haben die Öffnungen 502 jeweils eine quadratische und/oder rechteckige Form; die Öffnungen 502 können jedoch auch andere Formen haben, wie zum Beispiel eine Kreis- und/oder Ellipsenform.
  • Die Draufsicht 500e von 5E veranschaulicht eine alternative Ausführungsform des Segments 108s der Verbundfedern 108 von 5B, wobei eine Öffnung 502 in der mittleren Region der ersten Federschicht 109a angeordnet ist. Des Weiteren umschließt die zweite Federschicht 109b die Öffnung 502 kontinuierlich seitlich.
  • Die Draufsicht 500f von 5F veranschaulicht eine alternative Ausführungsform des Segments 108s der Verbundfedern 108 von 5C, wobei eine Öffnung 502 innerhalb des mittleren Segments der ersten Federschicht 109a angeordnet ist. Des Weiteren umschließt die zweite Federschicht 109b die Öffnung 502 kontinuierlich seitlich.
  • Obgleich die 5A-5F jeweils eine andere Variante des Segments 108s der Verbundfedern 108 von 4B veranschaulichen, ist zu beachten, dass sich das in den 5A-5F veranschaulichte Layout des Segments 108s jeweils kontinuierlich über eine gesamte Länge und/oder Breite jeder der Verbundfedern 108 von einer entsprechenden Ankerstruktur 202 bis zu der beweglichen Masse 110 von 4B hinweg erstrecken kann.
  • 6A und 6B veranschaulichen verschiedene Ansichten einiger Ausführungsformen einer MEMS-Struktur 600 gemäß einigen alternativen Ausführungsformen der MEMS-Struktur 100 der 1 und 2. 6A veranschaulicht einige Ausführungsformen einer Querschnittsansicht der MEMS-Struktur 600, und 6B veranschaulicht einige Ausführungsformen einer Draufsicht der MEMS-Struktur 600. 6A veranschaulicht eine Querschnittsansicht einiger Ausführungsformen der MEMS-Struktur 600 entlang der Linie A-A' der Draufsicht von 6B. Des Weiteren veranschaulicht 6B eine Draufsicht einiger Ausführungsformen der MEMS-Struktur 600 entlang der Linie A-A' der Querschnittsansicht von 6A.
  • Wie durch die 6A und 6B veranschaulicht, umfasst die Verbundstruktur 109 die erste Federschicht 109a, die zweite Federschicht 10gb und eine dritte Federschicht 1090. In einigen Ausführungsformen ist die dritte Federschicht 1090 entlang gegenüberliegender Seitenwände der ersten Federschicht 109a angeordnet. In weiteren Ausführungsformen erstreckt sich die dritte Federschicht 1090 kontinuierlich seitlich von einer entsprechenden Ankerstruktur 202 bis zu der beweglichen Masse 110. In verschiedenen Ausführungsformen umfasst die dritte Federschicht 1090 ein drittes Halbleitermaterial, das sich von dem ersten Halbleitermaterial der ersten Federschicht 109a und dem zweiten Halbleitermaterial der zweiten Federschicht 109b unterscheidet. In weiteren Ausführungsformen kann das dritte Halbleitermaterial zum Beispiel amorphes Silizium, amorphes Siliziumdioxid, ein Metall (wie zum Beispiel ein amorphes Metallmaterial), ein Polymer, ein anderes geeignetes Material oder eine Kombination des oben Genannten sein oder umfassen. Somit kann das dritte Halbleitermaterial eine amorphe Struktur haben, die sich von der ersten Kristallorientierung des ersten Halbleitermaterials und der zweiten Kristallorientierung des zweiten Halbleitermaterials unterscheidet. Zum Beispiel kann die amorphe Struktur ein kontinuierliches Zufallsnetz der Atome in der dritten Federschicht 1090 aufweisen. Somit hat die dritte Federschicht 1090 in einigen Ausführungsformen eine nicht-kristalline Struktur. Weil sich die amorphe Struktur von der ersten und der zweiten Kristallorientierung unterscheidet, kann es sein, dass sich ein spannungsinduzierter Riss, der sich auf der ersten und/oder der zweiten Federschicht 109a, 109b bildet und/oder sich durch diese hindurch ausbreitet, nicht durch die dritte Federschicht 1090 hindurch ausbreitet. Dies kann verhindern, dass die Verbundfedern 108 in Reaktion auf äußere Stimuli brechen. Somit kann die Verbundstruktur 109, welche die erste, die zweite und die dritte Federschicht 109a-c umfasst, die mechanische Belastbarkeit der Verbundfedern 108 erhöhen. Dies erhöht die Zuverlässigkeit und Widerstandsfähigkeit der MEMS-Struktur 600.
  • In weiteren Ausführungsformen umfasst die dritte Federschicht 1090 eine dritte Biegefestigkeit, die sich von der ersten Biegefestigkeit der ersten Federschicht 109a und von der zweiten Biegefestigkeit der zweiten Federschicht 109b unterscheidet. Weil die Verbundstruktur 109 die erste, die zweite und die dritte Federschicht 109a-c umfasst, ist in einigen Ausführungsformen eine kombinierte Biegefestigkeit der Verbundstruktur 109 größer als die erste Biegefestigkeit, größer als die zweite Biegefestigkeit und größer als die dritte Biegefestigkeit. Dadurch wird die Widerstandsfähigkeit der Verbundfedern 108 erhöht, wodurch die Leistung der MEMS-Struktur 100 gesteigert wird. In weiteren Ausführungsformen kann mindestens eine der Federschichten der Verbundstruktur 109 zum Beispiel ein Metall, ein organisches Polymer oder ein anderes Material mit einer anderen kristallinen Struktur als andere Federschichten innerhalb der Verbundstruktur 109 sein oder umfassen. In einigen Ausführungsformen kann, wenn die mindestens eine der Federschichten der Verbundstruktur 109 ein Metall umfasst, dieses zum Beispiel durch Galvanisieren, stromloses Plattieren oder einen anderen geeignete Abscheidungs- oder Wachstumsprozess abgeschieden werden. Dies kann zu einer erhöhten Biegefestigkeit der Verbundstruktur 109 führen.
  • 7A-H veranschaulichen Draufsichten 700a-h einiger alternativer Ausführungsformen des Segments 108s der Verbundfedern 108 von 6B.
  • Die Draufsichten 700a-h der 7A-H veranschaulichen alternative Ausführungsformen des Segments 108s der Verbundfedern 108 der Draufsichten 300a-e, 300h, 300i und 300k der 3A-E, 3H, 3I bzw. 3K, wobei die dritte Federschicht 1090 entlang äußeren gegenüberliegenden Seitenwänden der ersten Federschicht 109a angeordnet ist. In einigen Ausführungsformen hat die dritte Federschicht 1090 eine Breite w4, die zum Beispiel innerhalb eines Bereichs von etwa 0,1 bis 2 Mikrometern, 0,1 bis 1 Mikrometern, etwa 1 bis 2 Mikrometern, oder ein anderer geeigneter Wert ist.
  • Obgleich die 7A-H jeweils eine andere Variante des Segments 108s der Verbundfedern 108 von 6B veranschaulichen, ist zu beachten, dass sich das in den 7A-H veranschaulichte Layout des Segments 108s jeweils kontinuierlich über eine gesamte Länge und/oder Breite jeder der Verbundfedern 108 von einer entsprechenden Ankerstruktur 202 bis zu der beweglichen Masse 110 von 6B hinweg erstrecken kann.
  • 8A und 8B veranschaulichen verschiedene Ansichten einiger Ausführungsformen einer MEMS-Struktur 800 gemäß einigen alternativen Ausführungsformen der MEMS-Struktur 400 der 4A und 4B. 8A veranschaulicht einige Ausführungsformen einer Querschnittsansicht der MEMS-Struktur 800, und 8B veranschaulicht einige Ausführungsformen einer Draufsicht der MEMS-Struktur 800. 8A veranschaulicht eine Querschnittsansicht einiger Ausführungsformen der MEMS-Struktur 800 entlang der Linie A-A' der Draufsicht von 8B. Des Weiteren veranschaulicht 8B eine Draufsicht einiger Ausführungsformen der MEMS-Struktur 800 entlang der Linie A-A' der Querschnittsansicht von 8A.
  • Wie durch die 8A und 8B veranschaulicht, umfasst die Verbundstruktur 109 der Verbundfedern 108 die erste Federschicht 109a, die zweite Federschicht 10gb und die dritte Federschicht 109c, wobei die dritte Federschicht 1090 entlang äußerer gegenüberliegender Seitenwände der zweiten Federschicht 109b angeordnet ist.
  • 9A-F veranschaulichen Draufsichten 900a-f einiger alternativer Ausführungsformen des Segments 108s der Verbundfedern 108 von 8B. Die Draufsichten 900a-f veranschaulichen zum Beispiel verschiedene alternative Ausführungsformen des Segments 108s der Verbundfedern 108 der Draufsichten 500a-f der 5A-F, wobei die dritte Federschicht 1090 entlang gegenüberliegender äußerer Seitenwände der zweiten Federschicht 109b und/oder entlang gegenüberliegender äußerer Seitenwände der ersten Federschicht 109a angeordnet ist. In einigen Ausführungsformen veranschaulicht die Draufsicht 900a von 9A eine alternative Ausführungsform des Segments 108s der Verbundfedern 108 von 5A. In weiteren Ausführungsformen veranschaulichen die Draufsichten 900b-d der 9B-D verschiedene alternative Ausführungsformen des Segments 108s der Verbundfedern 108 von 5B. In weiteren Ausführungsformen veranschaulicht die Draufsicht 900e der 9E eine alternative Ausführungsform des Segments 108s der Verbundfedern 108 der 5C. Die Draufsicht 900f von 9F veranschaulicht in verschiedenen Ausführungsformen eine alternative Ausführungsform des Segments 108s der Verbundfedern 108 von 5D, wobei die dritte Federschicht 1090 jede der Öffnungen 502 seitlich umschließt und die dritte Federschicht 1090 entlang gegenüberliegender äußerer Seitenwände der zweiten Federschicht 109b angeordnet ist.
  • Obgleich die 9A-F jeweils eine andere Variante des Segments 108s der Verbundfedern 108 von 8B veranschaulichen, ist zu beachten, dass sich das in den 9A-F veranschaulichte Layout des Segments 108s jeweils kontinuierlich über eine gesamte Länge und/oder Breite jeder der Verbundfedern 108 von einer entsprechenden Ankerstruktur 202 bis zu der beweglichen Masse 110 von 8B hinweg erstrecken kann.
  • 10A und 10B veranschaulichen verschiedene Ansichten einiger Ausführungsformen einer MEMS-Struktur 1000 gemäß einigen alternativen Ausführungsformen der MEMS-Struktur 800 der 8A und 8B. 10A veranschaulicht einige Ausführungsformen einer Querschnittsansicht der MEMS-Struktur 1000, und 10B veranschaulicht einige Ausführungsformen einer Draufsicht der MEMS-Struktur 1000. 10A veranschaulicht eine Querschnittsansicht einiger Ausführungsformen der MEMS-Struktur 1000 entlang der Linie A-A' von 10B. Des Weiteren veranschaulicht 10B eine Draufsicht einiger Ausführungsformen der MEMS-Struktur 1000 entlang der Linie A-A' von 10A.
  • Wie durch die 10A und 10B veranschaulicht, umfasst die Verbundstruktur 109 der Verbundfedern 108 die erste Federschicht 109a, die zweite Federschicht 10gb und die dritte Federschicht 1090. In einigen Ausführungsformen ist ein mittleres Segment der dritten Federschicht 1090 seitlich zwischen einem ersten Paar von Segmenten der ersten Federschicht 109a angeordnet, das erste Paar von Segmenten der ersten Federschicht 109a ist zwischen einem Paar von Segmenten der zweiten Federschicht 109b angeordnet, das Paar von Segmenten der zweiten Federschicht 109b ist zwischen einem zweiten Paar von Segmenten der ersten Federschicht 109a angeordnet, und das zweite Paar von Segmenten der ersten Federschicht 109a ist zwischen einem äußeren Paar von Segmenten der dritten Federschicht 1090 angeordnet.
  • 11A-F veranschaulichen Draufsichten 1100a-f einiger alternativer Ausführungsformen des Segments 108s der Verbundfedern 108 von 10B.
  • Wie durch die Draufsicht 1100a von 11A veranschaulicht, umfassen die erste Federschicht 109a, die zweite Federschicht 10gb und die dritte Federschicht 1090 jeweils mehrere Segmente, die abwechselnd nebeneinander liegen.
  • Wie durch die Draufsicht 1100b von 11B veranschaulicht, entfällt die dritte Federschicht 1090. Des Weiteren umfassen die erste Federschicht 109a und die zweite Federschicht 109b jeweils mehrere Segmente, die abwechselnd nebeneinander gestapelt sind.
  • Wie durch die Draufsicht 1100c von 11C veranschaulicht, umfassen die zweite Federschicht 109b und die dritte Federschicht 1090 jeweils mehrere schräge Segmenten, die innerhalb der ersten Federschicht 109a angeordnet sind. Somit umschließt die erste Federschicht 109a die schrägen Segmente der zweiten Federschicht 109b seitlich und umschließt die schrägen Segmente der dritten Federschicht 1090 seitlich. Die mehreren schrägen Segmente der dritten Federschicht 1090 sind auf eine Mitte einer Breite der ersten Federschicht 109a ausgerichtet, und ein Paar schräger Segmente der zweiten Federschicht 109b sind auf gegenüberliegenden Seiten jedes schrägen Segments der dritten Federschicht 1090 angeordnet. Des Weiteren umfasst die dritte Federschicht 1090 äußere Segmente, die entlang gegenüberliegender Seitenwände der ersten Federschicht 109a angeordnet sind.
  • 11D veranschaulicht eine Draufsicht 1100d, die alternativen Ausführungsformen der Draufsicht 1100c von 11C entspricht, wobei die mehreren schrägen Segmente der zweiten Federschicht 109b auf eine Mitte einer Breite der ersten Federschicht 109a ausgerichtet ist und ein Paar schräger Segmente der dritten Federschicht 1090 auf gegenüberliegenden Seiten jedes schrägen Segments der dritten Federschicht 1090 angeordnet sind.
  • 11E veranschaulicht eine Draufsicht 1100e, die alternativen Ausführungsformen der Draufsicht 1100a von 11A entspricht, wobei die erste Federschicht 109a, die zweite Federschicht 10gb und die dritte Federschicht 1090 jeweils mehrere abwechselnd nebeneinander liegende Segmente umfassen.
  • Wie durch die Draufsicht 1100f von 11F veranschaulicht, erstreckt sich die dritte Federschicht 1090 kontinuierlich seitlich entlang gegenüberliegender Seitenwände der ersten Federschicht 109a und umfasst mehrere schräge Vorsprünge, die sich von den gegenüberliegenden Seitenwänden der ersten Federschicht 109a erstrecken. Des Weiteren umfasst die zweite Federschicht 109b mehrere schräge Segmente, die zwischen benachbarten Paaren der schrägen Vorsprünge der dritten Federschicht 1090 angeordnet sind.
  • Obgleich die 11A-F jeweils eine andere Variante des Segments 108s der Verbundfedern 108 von 10B veranschaulichen, ist zu beachten, dass sich das in den 11A-F veranschaulichte Layout des Segments 108s jeweils kontinuierlich über eine gesamte Länge und/oder Breite jeder der Verbundfedern 108 von einer entsprechenden Ankerstruktur 202 bis zu der beweglichen Masse 110 von 10B hinweg erstrecken kann.
  • 12 veranschaulicht eine Querschnittsansicht einiger Ausführungsformen einer integrierten Schaltung (IC) 1200, der ein MEMS-Substrat 106 aufweist, das zwischen einem Trägersubstrat 102 und einer Struktur 1202 einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC) angeordnet ist.
  • In einigen Ausführungsformen weist die ASIC-Struktur 1202 eine Interconnect-Struktur 1208 auf, die über einem ASIC-Substrat 1204 liegt. In einigen Ausführungsformen kann das ASIC-Substrat 1204 zum Beispiel ein Volumensiliziumsubstrat, ein SOI-Substrat oder ein anderes geeignetes Substratmaterial sein oder umfassen. In weiteren Ausführungsformen sind mehrere Halbleitervorrichtungen 1206 in und/oder über dem ASIC-Substrat 1204 angeordnet. Die Halbleitervorrichtungen 1206 können als Transistoren konfiguriert sein. Somit umfassen in einigen Ausführungsformen die Halbleitervorrichtungen 1206 jeweils eine Gate-Struktur 1214, die über dem ASIC-Substrat 1204 liegt, und Source-/Drain-Gebiete 1212, die innerhalb des ASIC-Substrats 1204 und auf gegenüberliegenden Seiten der Gate-Struktur 1214 angeordnet sind. In weiteren Ausführungsformen umfasst die Gate-Struktur 1214 eine Gate-Elektrode, die über einer dielektrischen Gate-Schicht liegt.
  • Die Interconnect-Struktur 1208 weist eine dielektrische Interconnect-Struktur 1210, mehrere leitende Drähte 1218 und mehrere leitende Durchkontaktierungen 1216 auf. Die leitfähigen Durchkontaktierungen 1216 und die leitfähigen Drähte 1218 sind innerhalb der dielektrischen Interconnect-Struktur 1210 angeordnet und sind eingerichtet, die Halbleitervorrichtungen 1206 mit anderen Vorrichtungen (nicht gezeigt) elektrisch zu koppeln, die innerhalb des IC 1200 angeordnet sind. Zum Beispiel können die leitfähigen Durchkontaktierungen und Drähte 1216, 1218 die Kontaktelektroden 112 mit den Halbleitervorrichtungen 1206 elektrisch koppeln, dergestalt, dass eine Kapazitätsänderung aufgrund der Auslenkung der beweglichen Masse 110 an den Halbleitervorrichtungen 1206 erfasst werden kann. In einigen Ausführungsformen können die leitfähigen Durchkontaktierungen und/oder Drähte 1216, 1218 jeweils zum Beispiel Kupfer, Aluminium, Titannitrid, Tantalnitrid oder eine Kombination des oben Genannten sein oder umfassen. In weiteren Ausführungsformen kann die dielektrische Interconnect-Struktur 1210 zum Beispiel Siliziumdioxid, ein dielektrisches Material mit niedrigem k-Wert, ein dielektrisches Material mit extrem niedrigem k-Wert, ein anderes geeignetes dielektrisches Material oder eine Kombination des oben Genannten sein oder umfassen.
  • In einigen Ausführungsformen veranschaulicht 12 eine alternative Ausführungsform von 1, wobei das Kappsubstrat 116 durch die ASIC-Struktur 1202 ersetzt wird. Es ist zu beachten, dass die ASIC-Struktur 1202 das Kappsubstrat 116 der MEMS-Struktur der 4A, 6A, 8A und/oder 10A ersetzen kann.
  • 13-20 veranschaulichen verschiedene Ansichten 1300-2000 einiger Ausführungsformen eines ersten Verfahrens zum Bilden einer MEMS-Struktur, die eine Verbundfeder und eine bewegliche Masse innerhalb eines Hohlraums aufweist, gemäß der vorliegenden Erfindung. Obgleich die verschiedenen in den 13-20 gezeigten Ansichten 1300-2000 anhand eines ersten Verfahrens beschrieben werden, versteht es sich, dass die in den 13-20 gezeigten Strukturen nicht auf das erste Verfahren beschränkt sind, sondern vielmehr unabhängig und getrennt von diesem Verfahren stehen können. Obgleich die 13-20 als eine Reihe von Aktionen beschrieben sind, versteht es sich des Weiteren, dass diese Aktionen nicht einschränkend sind, da die Reihenfolge der Aktionen in anderen Ausführungsformen geändert werden kann und die offenbarten Verfahren auch auf andere Strukturen anwendbar sind. In anderen Ausführungsformen können einige Aktionen, die veranschaulicht und/oder beschrieben sind, ganz oder teilweise weggelassen werden.
  • Wie in der Querschnittsansicht 1300 von 13 veranschaulicht, wird ein MEMS-Substrat 106 bereitgestellt und wird anschließend strukturiert, um mehrere Öffnungen 1302 innerhalb des MEMS-Substrats 106 zu definieren. In einigen Ausführungsformen kann das MEMS-Substrat 106 zum Beispiel monokristallines Silizium (das heißt einkristallines Silizium), intrinsisches monokristallines Silizium, ein Volumensiliziumsubstrat, ein SOI-Substrat, ein anderes geeignetes Halbleitermaterial oder dergleichen sein oder umfassen. In einigen Ausführungsformen umfasst das Strukturieren des MEMS-Substrats 106: Bilden einer Maskierungsschicht (nicht gezeigt) über dem MEMS-Substrat 106; Ausführen eines Ätzprozesses gemäß der Maskierungsschicht, wodurch die Öffnungen 1302 definiert werden; und Ausführen eines Abtragsprozesses zum Entfernen der Maskierungsschicht. In einigen Ausführungsformen umfasst der Ätzprozess das Ausführen eines Trockenätzprozesses, wie zum Beispiel eines Plasmaätzprozesses und/oder eines tiefen reaktiven Ionenätzprozesses (Deep Reactive-Ion Etching, DRIE).
  • Wie in der Querschnittsansicht 1400 von 14 gezeigt, wird eine Polysiliziumschicht 1402 über dem MEMS-Substrat 106 gebildet und füllt so die Öffnungen (1302 von 13). In einigen Ausführungen kann die Polysiliziumschicht 1402 zum Beispiel Polysilizium, intrinsisches Polysilizium, dotiertes Polysilizium, ein anderes Material oder dergleichen sein oder umfassen. In weiteren Ausführungsformen umfasst die Polysiliziumschicht 1402 ein anderes Material als das MEMS-Substrat 106. In weiteren Ausführungsformen kann die Polysiliziumschicht 1402 zum Beispiel durch einen chemischen Aufdampfungsprozess (Chemical Vapor Deposition, CVD), einen physikalischen Aufdampfungsprozess (Physical Vapor Deposition, PVD), einen Atomschichtabscheidungsprozess (Atomic Layer Deposition, ALD) oder einen anderen geeigneten Wachstums- oder Abscheidungsprozess abgeschieden werden.
  • Wie in der Querschnittsansicht 1500 von 15 veranschaulicht, wird ein Planarisierungsprozess (zum Beispiel ein chemisch-mechanischer Planarisierungsprozess (CMP)) in die Polysiliziumschicht (1402 von 14) hinein ausgeführt, bis eine Vorderseite 106f des MEMS-Substrats 106 erreicht ist, wodurch eine zweite Federschicht 10gb in dem MEMS-Substrat 106 gebildet wird.
  • Wie in der Querschnittsansicht 1600 von 16 veranschaulicht, werden ein Trägersubstrat 102 und eine untere Bondungsstruktur 104 bereitgestellt. Anschließend wird die Vorderseite 106f des MEMS-Substrats 106 an die untere Bondungsstruktur 104 gebondet. In einigen Ausführungsformen kann der Bondungsprozess zum Beispiel ein Fusionsbondungsprozess, ein Hybridbondungsprozess oder ein anderer geeigneter Bondungsprozess sein. In einigen Ausführungen kann das Trägersubstrat 102 zum Beispiel ein Volumensubstrat (zum Beispiel ein Siliziumvolumensubstrat), ein monokristallines Siliziumsubstrat, ein Silizium-auf-Isolator-Substrat (SOI-Substrat) oder ein anderes geeignetes Substrat sein oder umfassen. In weiteren Ausführungsformen kann die untere Bondungsstruktur 104 zum Beispiel ein Oxid, wie Siliziumdioxid, oder ein anderes geeignetes Material sein oder umfassen.
  • Wie in der Querschnittsansicht 1700 von 17 veranschaulicht, wird an dem MEMS-Substrat 106 ein Ausdünnungsprozess ausgeführt, um eine Anfangsdicke Ti des MEMS-Substrats 106 auf eine Dicke Ts zu reduzieren. In einigen Ausführungsformen wird der Ausdünnungsprozess durch einen mechanischen Schleifprozess, einen CMP-Prozess, einen anderen Ausdünnungsprozess oder eine Kombination des oben Genannten ausgeführt. Zum Beispiel kann der Ausdünnungsprozess vollständig durch ein mechanisches Schleifprozess ausgeführt werden.
  • Wie in der Querschnittsansicht 1800 von 18 veranschaulicht, werden Kontaktelektroden 112 über dem MEMS-Substrat 106 gebildet. In einigen Ausführungsformen kann ein Prozess zum Bilden der Kontaktelektroden 112 umfassen: Abscheiden (zum Beispiel durch CVD, PVD, Sputtern, Galvanisieren, stromloses Plattieren usw.) einer leitfähigen Schicht über dem MEMS-Substrat 106; Bilden einer Maskierungsschicht (nicht gezeigt) über der leitfähigen Schicht; Strukturieren der leitfähigen Schicht gemäß der Maskierungsschicht, wodurch die Kontaktelektroden 112 definiert werden; und Ausführen eines Abtragsprozesses, um die Maskierungsschicht zu entfernen. In einigen Ausführungsformen können die Kontaktelektroden 112 zum Beispiel Aluminium, Kupfer, Titan, ein anderes geeignetes leitfähiges Material oder eine Kombination des oben Genannten sein oder umfassen.
  • Wie in der Querschnittsansicht 1900a von 19A und der Draufsicht 1900b von 19B gezeigt, wird das MEMS-Substrat 106 strukturiert, wodurch die bewegliche Masse 110, die Verbundfedern 108 und die erste Federschicht 109a der Verbundstruktur 109 definiert werden. In einigen Ausführungen umfasst das Strukturieren des MEMS-Substrats 106: Bilden einer Maskierungsschicht (nicht gezeigt) über dem MEMS-Substrat 106 und den Kontaktelektroden 112; Ausführen eines Ätzprozesses gemäß der Maskierungsschicht, wodurch die bewegliche Masse 110, die Verbundfedern 108 und die erste Federschicht 109a definiert werden; und Ausführen eines Abtragsprozesses, um die Maskierungsschicht zu entfernen. In einigen Ausführungsformen umfasst der Ätzprozess das Ausführen eines Trockenätzprozesses, wie zum Beispiel eines Plasmaätzprozesses und/oder eines DRIE-Prozesses.
  • 19B veranschaulicht die Draufsicht 1900b, die einigen Ausführungsformen der Querschnittsansicht 1900a von 19A entspricht, entlang der Linie A-A' von 19A. 19B veranschaulicht die Anordnung der Verbundfedern 108, die sich von einer entsprechenden Ankerstruktur 202 bis zu der beweglichen Masse 110 erstrecken. In weiteren Ausführungsformen kann der Strukturierungsprozess der Querschnittsansicht 1900a von 19A die Ankerstrukturen 202 weiter definieren. In weiteren Ausführungsformen können die erste Federschicht 109a und die zweite Federschicht 109b jeweils so gebildet und/oder definiert werden, dass eine Draufsichtanordnung der Verbundstruktur 109 einer der Draufsichten 300a-k der 3A-K entspricht.
  • Wie in der Querschnittsansicht 2000 von 20 gezeigt, werden ein Kappsubstrat 116 und eine obere Verbundstruktur 114 bereitgestellt. Anschließend wird das Kappsubstrat 116 mittels der oberen Bondstruktur 114 an das MEMS-Substrat 106 gebondet. In einigen Ausführungsformen kann der Bondungsprozess zum Beispiel ein Fusionsbondungsprozess, ein Hybridbondungsprozess oder ein anderer geeigneter Bondungsprozess sein. In weiteren Ausführungsformen kann das Kappsubstrat 116 zum Beispiel ein Volumenhalbleitersubstrat, wie zum Beispiel ein Volumensiliziumsubstrat oder ein Silizium-auf-Isolator-Substrat (SOI-Substrat) oder ein anderes geeignetes Substratmaterial sein oder umfassen. In weiteren Ausführungsformen kann die obere Bondungsstruktur 114 zum Beispiel ein Oxid, wie zum Beispiel Siliziumdioxid, oder ein anderes geeignetes dielektrisches Material sein oder umfassen. In einigen Ausführungsformen können die Kontaktelektroden 112 nach der Bilden des Kappsubstrats 116 durch eine oder mehrere Bondungsstrukturen (nicht gezeigt) elektrisch mit einem anderen integrierten Chip (nicht gezeigt) gekoppelt werden, wobei sich eine oder mehrere TSVs (nicht gezeigt) durch das Kappsubstrat 116 hindurch erstrecken, um die Kontaktelektroden 112 zu kontaktieren, oder es können ein anderes geeignetes Verfahren und/oder eine andere geeignete Struktur verwendet werden, um die Kontaktelektroden 112 mit einem anderen integrierten Chip (nicht gezeigt) zu koppeln.
  • 21-28 veranschaulichen verschiedene Ansichten 2100-2800 einiger Ausführungsformen eines zweiten Verfahrens zum Bilden einer MEMS-Struktur, die eine Verbundfeder und eine bewegliche Masse innerhalb eines Hohlraums aufweist, gemäß der vorliegenden Erfindung. Obgleich die verschiedenen in den 21-28 gezeigten Ansichten 2100-2800 anhand eines zweiten Verfahrens beschrieben werden, versteht es sich, dass die in den 21-28 gezeigten Strukturen nicht auf das zweite Verfahren beschränkt sind, sondern vielmehr unabhängig und getrennt von diesem Verfahren stehen können. Obgleich die 21-28 als eine Reihe von Aktionen beschrieben sind, versteht es sich des Weiteren, dass diese Aktionen nicht einschränkend sind, da die Reihenfolge der Aktionen in anderen Ausführungsformen geändert werden kann und die offenbarten Verfahren auch auf andere Strukturen anwendbar sind. In anderen Ausführungsformen können einige Aktionen, die veranschaulicht und/oder beschrieben sind, ganz oder teilweise weggelassen werden.
  • Wie in der Querschnittsansicht 2100 von 21 veranschaulicht, wird ein MEMS-Substrat 106 bereitgestellt und wird anschließend strukturiert, um mehrere Öffnungen 2102 innerhalb des MEMS-Substrats 106 zu definieren. In einigen Ausführungsformen kann das MEMS-Substrat 106 zum Beispiel monokristallines Silizium (das heißt einkristallines Silizium), intrinsisches monokristallines Silizium, ein Volumensiliziumsubstrat, ein SOI-Substrat, ein anderes geeignetes Halbleitermaterial oder dergleichen sein oder umfassen. In einigen Ausführungsformen umfasst das Strukturieren des MEMS-Substrats 106: Bilden einer Maskierungsschicht (nicht gezeigt) über dem MEMS-Substrat 106; Ausführen eines Ätzprozesses gemäß der Maskierungsschicht, wodurch die Öffnungen 2102 definiert werden; und Ausführen eines Abtragsprozesses zum Entfernen der Maskierungsschicht. In einigen Ausführungsformen umfasst der Ätzprozess das Ausführen eines Trockenätzprozesses, wie zum Beispiel eines Plasmaätzprozesses und/oder eines DRIE-Prozesses.
  • Wie in der Querschnittsansicht 2200 von 22 gezeigt, wird eine Polysiliziumschicht 2202 über dem MEMS-Substrat 106 gebildet und füllt so die Öffnungen (2102 von 21). In einigen Ausführungen kann die Polysiliziumschicht 2202 zum Beispiel Polysilizium, intrinsisches Polysilizium, dotiertes Polysilizium, ein anderes Material oder dergleichen sein oder umfassen. In weiteren Ausführungsformen umfasst die Polysiliziumschicht 2202 ein anderes Material als das MEMS-Substrat 106. In weiteren Ausführungsformen kann die Polysiliziumschicht 2202 zum Beispiel durch einen CVD-Prozess, einen PVD-Prozess, einen ALD-Prozess oder einen anderen geeigneten Wachstums- oder Abscheidungsprozess abgeschieden werden.
  • Wie in der Querschnittsansicht 2300 von 23 veranschaulicht, wird ein Planarisierungsprozess (zum Beispiel ein CMP-Prozess) in die Polysiliziumschicht (2202 von 22) hinein ausgeführt, bis eine Vorderseite 106f des MEMS-Substrats 106 erreicht ist, wodurch eine zweite Federschicht 109b in dem MEMS-Substrat 106 gebildet wird.
  • Wie in der Querschnittsansicht 2400 von 24 veranschaulicht, werden ein Trägersubstrat 102 und eine untere Bondungsstruktur 104 bereitgestellt. Anschließend wird die Vorderseite 106f des MEMS-Substrats 106 an die untere Bondungsstruktur 104 gebondet. In einigen Ausführungsformen kann der Bondungsprozess zum Beispiel ein Fusionsbondungsprozess, ein Hybridbondungsprozess oder ein anderer geeigneter Bondungsprozess sein. In einigen Ausführungen kann das Trägersubstrat 102 zum Beispiel ein Volumensubstrat (zum Beispiel ein Siliziumvolumensubstrat), ein monokristallines Siliziumsubstrat, ein SOI-Substrat oder ein anderes geeignetes Substrat sein oder umfassen. In weiteren Ausführungsformen kann die untere Bondungsstruktur 104 zum Beispiel ein Oxid, wie Siliziumdioxid, oder ein anderes geeignetes Material sein oder umfassen.
  • Wie in der Querschnittsansicht 2500 von 25 veranschaulicht, wird an dem MEMS-Substrat 106 ein Ausdünnungsprozess ausgeführt, um eine Anfangsdicke Ti des MEMS-Substrats 106 auf eine Dicke Ts zu reduzieren. In einigen Ausführungsformen wird der Ausdünnungsprozess durch einen mechanischen Schleifprozess, einen CMP-Prozess, einen anderen Ausdünnungsprozess oder eine Kombination des oben Genannten ausgeführt. Zum Beispiel kann der Ausdünnungsprozess vollständig durch ein mechanisches Schleifprozess ausgeführt werden.
  • Wie in der Querschnittsansicht 2600 von 26 veranschaulicht, werden Kontaktelektroden 112 über dem MEMS-Substrat 106 gebildet. In einigen Ausführungsformen kann ein Prozess zum Bilden der Kontaktelektroden 112 umfassen: Abscheiden (zum Beispiel durch CVD, PVD, Sputtern, Galvanisieren, stromloses Plattieren usw.) einer leitfähigen Schicht über dem MEMS-Substrat 106; Bilden einer Maskierungsschicht (nicht gezeigt) über der leitfähigen Schicht; Strukturieren der leitfähigen Schicht gemäß der Maskierungsschicht, wodurch die Kontaktelektroden 112 definiert werden; und Ausführen eines Abtragsprozesses, um die Maskierungsschicht zu entfernen. In einigen Ausführungsformen können die Kontaktelektroden 112 zum Beispiel Aluminium, Kupfer, Titan, ein anderes geeignetes leitfähiges Material oder eine Kombination des oben Genannten sein oder umfassen.
  • Wie in der Querschnittsansicht 2700a von 27A und der Draufsicht 2700b von 27B gezeigt, wird das MEMS-Substrat 106 strukturiert, wodurch die bewegliche Masse 110, die Verbundfedern 108 und die erste Federschicht 109a der Verbundstruktur 109 definiert werden. In einigen Ausführungen umfasst das Strukturieren des MEMS-Substrats 106: Bilden einer Maskierungsschicht (nicht gezeigt) über dem MEMS-Substrat 106 und den Kontaktelektroden 112; Ausführen eines Ätzprozesses gemäß der Maskierungsschicht, wodurch die bewegliche Masse 110, die Verbundfedern 108 und die erste Federschicht 109a definiert werden; und Ausführen eines Abtragsprozesses, um die Maskierungsschicht zu entfernen. In einigen Ausführungsformen umfasst der Ätzprozess das Ausführen eines Trockenätzprozesses, wie zum Beispiel eines Plasmaätzprozesses und/oder eines DRIE-Prozesses.
  • 27B veranschaulicht die Draufsicht 2700b, die einigen Ausführungsformen der Querschnittsansicht 2700a von 27A entspricht, entlang der Linie A-A' von 27A. 27B veranschaulicht die Anordnung der Verbundfedern 108, die sich von einer entsprechenden Ankerstruktur 202 bis zu der beweglichen Masse 110 erstrecken. In weiteren Ausführungsformen kann der Strukturierungsprozess der Querschnittsansicht 2700a von 27A die Ankerstrukturen 202 weiter definieren. In weiteren Ausführungsformen können die erste Federschicht 109a und die zweite Federschicht 109b jeweils so gebildet und/oder definiert werden, dass eine Draufsichtanordnung der Verbundstruktur 109 einer der Draufsichten 500a-f der 5A-F entspricht.
  • Wie in der Querschnittsansicht 2800 von 28 gezeigt, werden ein Kappsubstrat 116 und eine obere Verbundstruktur 114 bereitgestellt. Anschließend wird das Kappsubstrat 116 mittels der oberen Bondstruktur 114 an das MEMS-Substrat 106 gebondet. In einigen Ausführungsformen kann der Bondungsprozess zum Beispiel ein Fusionsbondungsprozess, ein Hybridbondungsprozess oder ein anderer geeigneter Bondungsprozess sein. In weiteren Ausführungsformen kann das Kappsubstrat 116 zum Beispiel ein Volumenhalbleitersubstrat, wie zum Beispiel ein Volumensiliziumsubstrat, ein Silizium-auf-Isolator-Substrat (SOI-Substrat) oder ein anderes geeignetes Substratmaterial sein oder umfassen. In weiteren Ausführungsformen kann die obere Bondungsstruktur 114 zum Beispiel ein Oxid, wie zum Beispiel Siliziumdioxid, oder ein anderes geeignetes dielektrisches Material sein oder umfassen.
  • 29-39 veranschaulichen verschiedene Ansichten 2900-3900 einiger Ausführungsformen eines dritten Verfahrens zum Bilden einer MEMS-Struktur, die eine Verbundfeder und eine bewegliche Masse innerhalb eines Hohlraums aufweist, gemäß der vorliegenden Erfindung. Obgleich die verschiedenen in den 29-39 gezeigten Ansichten 2900-3900 anhand eines dritten Verfahrens beschrieben werden, versteht es sich, dass die in den 29-39 gezeigten Strukturen nicht auf das dritte Verfahren beschränkt sind, sondern vielmehr unabhängig und getrennt von diesem Verfahren stehen können. Obgleich die 29-39 als eine Reihe von Aktionen beschrieben sind, versteht es sich des Weiteren, dass diese Aktionen nicht einschränkend sind, da die Reihenfolge der Aktionen in anderen Ausführungsformen geändert werden kann und die offenbarten Verfahren auch auf andere Strukturen anwendbar sind. In anderen Ausführungsformen können einige Aktionen, die veranschaulicht und/oder beschrieben sind, ganz oder teilweise weggelassen werden.
  • Wie in der Querschnittsansicht 2900 von 29 veranschaulicht, wird ein MEMS-Substrat 106 bereitgestellt und wird anschließend strukturiert, um mehrere Öffnungen 2902 innerhalb des MEMS-Substrats 106 zu definieren. In einigen Ausführungsformen kann das MEMS-Substrat 106 zum Beispiel monokristallines Silizium (das heißt einkristallines Silizium), intrinsisches monokristallines Silizium, ein Volumensiliziumsubstrat, ein SOI-Substrat, ein anderes geeignetes Halbleitermaterial oder dergleichen sein oder umfassen. In einigen Ausführungsformen umfasst das Strukturieren des MEMS-Substrats 106: Bilden einer Maskierungsschicht (nicht gezeigt) über dem MEMS-Substrat 106; Ausführen eines Ätzprozesses gemäß der Maskierungsschicht, wodurch die Öffnungen 2902 definiert werden; und Ausführen eines Abtragsprozesses zum Entfernen der Maskierungsschicht. In einigen Ausführungsformen umfasst der Ätzprozess das Ausführen eines Trockenätzprozesses, wie zum Beispiel eines Plasmaätzprozesses und/oder eines DRIE-Prozesses.
  • Darüber hinaus kann jede Öffnung 2902 so ausgebildet werden, dass sie eine Höhe h1 hat. In einigen Ausführungen kann die Höhe h1 zum Beispiel innerhalb eines Bereichs von etwa 25 bis 200 Mikrometern, innerhalb eines Bereichs von etwa 5 bis 500 Mikrometern liegen, innerhalb eines Bereichs von etwa 0,5 bis 100 Mikrometern liegen, innerhalb eines Bereichs von etwa 0,5 bis 50 Mikrometern liegen, innerhalb eines Bereichs von etwa 50 bis 100 Mikrometern liegen, oder weniger als etwa 5 Mikrometer betragen. Es versteht sich, dass auch andere Werte für die Höhe h1 in den Geltungsbereich der Erfindung fallen.
  • Wie in der Querschnittsansicht 3000 von 30 gezeigt, wird eine dielektrische Schicht 3002 über dem MEMS-Substrat 106 gebildet und füllt so die Öffnungen (2902 von 29). In einigen Ausführungsformen kann die dielektrische Schicht 3002 zum Beispiel amorphes Silizium, amorphes Siliziumdioxid oder dergleichen sein oder umfassen. In weiteren Ausführungsformen umfasst die dielektrische Schicht 3002 ein anderes Material als das MEMS-Substrat 106. In weiteren Ausführungsformen kann die dielektrische Schicht 3002 zum Beispiel durch einen CVD-Prozess, einen PVD-Prozess, thermische Oxidation oder einen anderen geeigneten Wachstums- oder Abscheidungsprozess abgeschieden werden.
  • Wie in der Querschnittsansicht 3100 von 31 veranschaulicht, wird ein Planarisierungsprozess (zum Beispiel ein CMP-Prozess) in die dielektrische Schicht (3002 von 30) hinein ausgeführt, bis eine Vorderseite 106f des MEMS-Substrats 106 erreicht ist, wodurch eine dritte Federschicht 1090 in dem MEMS-Substrat 106 gebildet wird.
  • Wie in der Querschnittsansicht 3200 von 32 veranschaulicht, wird das MEMS-Substrat 106 so strukturiert, dass mehrere Öffnungen 3202 innerhalb des MEMS-Substrats 106 definiert werden. In einigen Ausführungsformen ist jede Öffnung 3202 seitlich zwischen benachbarten Segmenten der dritten Federschicht 1090 beabstandet. In einigen Ausführungsformen umfasst das Strukturieren des MEMS-Substrats 106: Bilden einer Maskierungsschicht (nicht gezeigt) über dem MEMS-Substrat 106; Ausführen eines Ätzprozesses gemäß der Maskierungsschicht, wodurch die Öffnungen 3202 definiert werden; und Ausführen eines Abtragsprozesses zum Entfernen der Maskierungsschicht. In einigen Ausführungsformen umfasst der Ätzprozess das Ausführen eines Trockenätzprozesses, wie zum Beispiel eines Plasmaätzprozesses und/oder eines DRIE-Prozesses.
  • Darüber hinaus kann jede Öffnung 3202 so ausgebildet werden, dass sie eine Höhe h2 hat. In einigen Ausführungen kann die Höhe h2 zum Beispiel innerhalb eines Bereichs von etwa 25 bis 200 Mikrometern, innerhalb eines Bereichs von etwa 5 bis 500 Mikrometern liegen, innerhalb eines Bereichs von etwa 0,5 bis 100 Mikrometern liegen, innerhalb eines Bereichs von etwa 0,5 bis 50 Mikrometern liegen, innerhalb eines Bereichs von etwa 50 bis 100 Mikrometern liegen, oder weniger als etwa 5 Mikrometer betragen. Es versteht sich, dass auch andere Werte für die Höhe h2 in den Geltungsbereich der Erfindung fallen.
  • Wie in der Querschnittsansicht 3300 von 33 gezeigt, wird eine Polysiliziumschicht 3302 über dem MEMS-Substrat 106 gebildet und füllt so die Öffnungen (3202 von 32). In einigen Ausführungen kann die Polysiliziumschicht 3302 zum Beispiel Polysilizium, intrinsisches Polysilizium, dotiertes Polysilizium, ein anderes Material oder dergleichen sein oder umfassen. In weiteren Ausführungsformen umfasst die Polysiliziumschicht 3302 ein anderes Material als das MEMS-Substrat 106 und/oder ein anderes Material als die dritte Federschicht 1090. In weiteren Ausführungsformen kann die Polysiliziumschicht 3302 zum Beispiel durch einen CVD-Prozess, einen PVD-Prozess, einen ALD-Prozess oder einen anderen geeigneten Wachstums- oder Abscheidungsprozess abgeschieden werden.
  • Wie in der Querschnittsansicht 3400 von 34 veranschaulicht, wird ein Planarisierungsprozess (zum Beispiel ein CMP-Prozess) in die Polysiliziumschicht (3302 von 33) hinein ausgeführt, bis eine Vorderseite 106f des MEMS-Substrats 106 erreicht ist, wodurch eine zweite Federschicht 109b in dem MEMS-Substrat 106 gebildet wird.
  • Wie in der Querschnittsansicht 3500 von 35 veranschaulicht, werden ein Trägersubstrat 102 und eine untere Bondungsstruktur 104 bereitgestellt. Anschließend wird die Vorderseite 106f des MEMS-Substrats 106 an die untere Bondungsstruktur 104 gebondet. In einigen Ausführungsformen kann der Bondungsprozess zum Beispiel ein Fusionsbondungsprozess, ein Hybridbondungsprozess oder ein anderer geeigneter Bondungsprozess sein. In einigen Ausführungen kann das Trägersubstrat 102 zum Beispiel ein Volumensubstrat (zum Beispiel ein Siliziumvolumensubstrat), ein monokristallines Siliziumsubstrat, ein SOI-Substrat oder ein anderes geeignetes Substrat sein oder umfassen. In weiteren Ausführungsformen kann die untere Bondungsstruktur 104 zum Beispiel ein Oxid, wie Siliziumdioxid, oder ein anderes geeignetes Material sein oder umfassen.
  • Wie in der Querschnittsansicht 3600 von 36 veranschaulicht, wird an dem MEMS-Substrat 106 ein Ausdünnungsprozess ausgeführt, um eine Anfangsdicke Ti des MEMS-Substrats 106 auf eine Dicke Ts zu reduzieren. In einigen Ausführungsformen kann die Dicke Ts zum Beispiel innerhalb eines Bereichs von etwa 25 bis 200 Mikrometern oder innerhalb eines Bereichs von etwa 5 bis 500 Mikrometern liegen. Es versteht sich, dass auch andere Werte für die Dicke Ts in den Geltungsbereich der Erfindung fallen. In einigen Ausführungsformen wird der Ausdünnungsprozess durch einen mechanischen Schleifprozess, einen CMP-Prozess, einen anderen Ausdünnungsprozess oder eine Kombination des oben Genannten ausgeführt. Zum Beispiel kann der Ausdünnungsprozess vollständig durch ein mechanisches Schleifprozess ausgeführt werden. Somit kann in einigen Ausführungsformen die Dicke der zweiten Federschicht 109b zum Beispiel innerhalb eines Bereichs von etwa 25 bis 200 Mikrometern liegen, innerhalb eines Bereichs von etwa 5 bis 500 Mikrometern liegen, oder ein anderer geeigneter Dickenwert sein. Des Weiteren kann in einigen Ausführungen die Dicke der dritten Federschicht 1090 zum Beispiel innerhalb eines Bereichs von etwa 25 bis 200 Mikrometern liegen, innerhalb eines Bereichs von etwa 5 bis 500 Mikrometern liegen, oder ein anderer geeigneter Dickenwert sein.
  • Wie in der Querschnittsansicht 3700 von 37 veranschaulicht, werden Kontaktelektroden 112 über dem MEMS-Substrat 106 gebildet. In einigen Ausführungsformen kann ein Prozess zum Bilden der Kontaktelektroden 112 umfassen: Abscheiden (zum Beispiel durch CVD, PVD, Sputtern, Galvanisieren, stromloses Plattieren usw.) einer leitfähigen Schicht über dem MEMS-Substrat 106; Bilden einer Maskierungsschicht (nicht gezeigt) über der leitfähigen Schicht; Strukturieren der leitfähigen Schicht gemäß der Maskierungsschicht, wodurch die Kontaktelektroden 112 definiert werden; und Ausführen eines Abtragsprozesses, um die Maskierungsschicht zu entfernen. In einigen Ausführungsformen können die Kontaktelektroden 112 zum Beispiel Aluminium, Kupfer, Titan, ein anderes geeignetes leitfähiges Material oder eine Kombination des oben Genannten sein oder umfassen.
  • Wie in der Querschnittsansicht 3800a von 38A und der Draufsicht 3800b von 38B gezeigt, wird das MEMS-Substrat 106 strukturiert, wodurch die bewegliche Masse 110, die Verbundfedern 108 und die erste Federschicht 109a der Verbundstruktur 109 definiert werden. In einigen Ausführungen umfasst das Strukturieren des MEMS-Substrats 106: Bilden einer Maskierungsschicht (nicht gezeigt) über dem MEMS-Substrat 106 und den Kontaktelektroden 112; Ausführen eines Ätzprozesses gemäß der Maskierungsschicht, wodurch die bewegliche Masse 110, die Verbundfedern 108 und die erste Federschicht 109a definiert werden; und Ausführen eines Abtragsprozesses, um die Maskierungsschicht zu entfernen. In einigen Ausführungsformen umfasst der Ätzprozess das Ausführen eines Trockenätzprozesses, wie zum Beispiel eines Plasmaätzprozesses und/oder eines DRIE-Prozesses.
  • 38B veranschaulicht die Draufsicht 3800b, die einigen Ausführungsformen der Querschnittsansicht 3800a von 38A entspricht, entlang der Linie A-A' von 38A. 38B veranschaulicht die Anordnung der Verbundfedern 108, die sich von einer entsprechenden Ankerstruktur 202 bis zu der beweglichen Masse 110 erstrecken. In weiteren Ausführungsformen kann der Strukturierungsprozess der Querschnittsansicht 3800a von 38A die Ankerstrukturen 202 weiter definieren. In weiteren Ausführungsformen können die erste Federschicht 109a, die zweite Federschicht 109b und die dritte Federschicht 1090 jeweils so gebildet und/oder definiert werden, dass eine Draufsichtanordnung der Verbundstruktur 109 einer der Draufsichten 700a-h der 7A-H entspricht.
  • Wie in der Querschnittsansicht 3900 von 39 gezeigt, werden ein Kappsubstrat 116 und eine obere Verbundstruktur 114 bereitgestellt. Anschließend wird das Kappsubstrat 116 mittels der oberen Bondstruktur 114 an das MEMS-Substrat 106 gebondet. In einigen Ausführungsformen kann der Bondungsprozess zum Beispiel ein Fusionsbondungsprozess, ein Hybridbondungsprozess oder ein anderer geeigneter Bondungsprozess sein. In einigen Ausführungsformen kann der Bondungsprozess zum Beispiel einen Hohlraum 111 zwischen dem Trägersubstrat 102 und dem Kappsubstrat 116 definieren, dergestalt, dass der Hohlraum 111 einen ersten Gasdruck hat. In weiteren Ausführungsformen kann das Kappsubstrat 116 zum Beispiel ein Volumenhalbleitersubstrat, wie zum Beispiel ein Volumensiliziumsubstrat, oder ein SOI-Substrat sein oder umfassen. In weiteren Ausführungsformen kann die obere Bondungsstruktur 114 zum Beispiel ein Oxid, wie zum Beispiel Siliziumdioxid, oder ein anderes geeignetes dielektrisches Material sein oder umfassen.
  • 40-49 veranschaulichen verschiedene Ansichten 4000-4900 einiger Ausführungsformen eines vierten Verfahrens zum Bilden einer MEMS-Struktur, die eine Verbundfeder und eine bewegliche Masse innerhalb eines Hohlraums aufweist, gemäß der vorliegenden Erfindung. Obgleich die verschiedenen in den 40-49 gezeigten Ansichten 4000-4900 anhand eines vierten Verfahrens beschrieben werden, versteht es sich, dass die in den 40-49 gezeigten Strukturen nicht auf das vierte Verfahren beschränkt sind, sondern vielmehr unabhängig und getrennt von diesem Verfahren stehen können. Obgleich die 40-49 als eine Reihe von Aktionen beschrieben sind, versteht es sich des Weiteren, dass diese Aktionen nicht einschränkend sind, da die Reihenfolge der Aktionen in anderen Ausführungsformen geändert werden kann und die offenbarten Verfahren auch auf andere Strukturen anwendbar sind. In anderen Ausführungsformen können einige Aktionen, die veranschaulicht und/oder beschrieben sind, ganz oder teilweise weggelassen werden.
  • Wie in der Querschnittsansicht 4000 von 40 veranschaulicht, wird ein MEMS-Substrat 106 bereitgestellt und wird anschließend strukturiert, um mehrere Öffnungen 4002 innerhalb des MEMS-Substrats 106 zu definieren. In einigen Ausführungsformen kann das MEMS-Substrat 106 zum Beispiel monokristallines Silizium (das heißt einkristallines Silizium), intrinsisches monokristallines Silizium, ein Volumensiliziumsubstrat, ein SOI-Substrat, ein anderes geeignetes Halbleitermaterial oder dergleichen sein oder umfassen. In einigen Ausführungsformen umfasst das Strukturieren des MEMS-Substrats 106: Bilden einer Maskierungsschicht (nicht gezeigt) über dem MEMS-Substrat 106; Ausführen eines Ätzprozesses gemäß der Maskierungsschicht, wodurch die Öffnungen 4002 definiert werden; und Ausführen eines Abtragsprozesses zum Entfernen der Maskierungsschicht. In einigen Ausführungsformen umfasst der Ätzprozess das Ausführen eines Trockenätzprozesses, wie zum Beispiel eines Plasmaätzprozesses und/oder eines DRIE-Prozesses.
  • Wie in der Querschnittsansicht 4100 von 41 gezeigt, wird eine Polysiliziumschicht 4102 über dem MEMS-Substrat 106 gebildet, wodurch die Öffnungen 4002 ausgekleidet werden. In einigen Ausführungen kann die Polysiliziumschicht 4102 zum Beispiel Polysilizium, intrinsisches Polysilizium, dotiertes Polysilizium, ein anderes Material oder dergleichen sein oder umfassen. In weiteren Ausführungsformen umfasst die Polysiliziumschicht 4102 ein anderes Material als das MEMS-Substrat 106. In weiteren Ausführungsformen kann die Polysiliziumschicht 4102 zum Beispiel durch einen CVD-Prozess, einen PVD-Prozess oder einen anderen geeigneten Wachstums- oder Abscheidungsprozess abgeschieden werden.
  • Wie in der Querschnittsansicht 4200 von 42 gezeigt, wird eine dielektrische Schicht 4202 über dem MEMS-Substrat 106 und der Polysiliziumschicht 4102 gebildet, wodurch die Öffnungen (4002 von 41) gefüllt werden. In einigen Ausführungsformen kann die dielektrische Schicht 4202 zum Beispiel amorphes Silizium, amorphes Siliziumdioxid, ein anderes Material oder dergleichen sein oder umfassen. In weiteren Ausführungsformen umfasst die dielektrische Schicht 4202 ein anderes Material als das MEMS-Substrat 106 und/oder ein anderes Material als die Polysiliziumschicht 4102. In weiteren Ausführungsformen kann die dielektrische Schicht 4202 zum Beispiel durch einen CVD-Prozess, einen PVD-Prozess, einen ALD-Prozess, thermische Oxidation oder einen anderen geeigneten Wachstums- oder Abscheidungsprozess abgeschieden werden.
  • Wie in der Querschnittsansicht 4300 von 43 gezeigt, wird auf der dielektrischen Schicht (4202 von 42) ein Strukturierungsprozess ausgeführt, wodurch die dritte Federschicht 1090 definiert wird. In einigen Ausführungsformen umfasst das Strukturieren der dielektrischen Schicht (4204 in 42) das Ausführen eines Nassätzprozesses, eines Trockenätzprozesses, eines anderen geeigneten Ätzprozesses oder einer Kombination des oben Genannten.
  • Wie in der Querschnittsansicht 4400 von 44 gezeigt, wird ein Planarisierungsprozess (zum Beispiel ein CMP-Prozess) in die Polysiliziumschicht 4102 hinein ausgeführt, bis eine Vorderseite 106f des MEMS-Substrats 106 erreicht ist, wodurch mindestens ein Abschnitt der Polysiliziumschicht 4102 entfernt wird.
  • Wie in der Querschnittsansicht 4500 von 45 veranschaulicht, werden ein Trägersubstrat 102 und eine untere Bondungsstruktur 104 bereitgestellt. Anschließend wird die Vorderseite 106f des MEMS-Substrats 106 an die untere Bondungsstruktur 104 gebondet. In einigen Ausführungsformen kann der Bondungsprozess zum Beispiel ein Fusionsbondungsprozess, ein Hybridbondungsprozess oder ein anderer geeigneter Bondungsprozess sein. In einigen Ausführungen kann das Trägersubstrat 102 zum Beispiel ein Volumensubstrat (zum Beispiel ein Siliziumvolumensubstrat), ein monokristallines Siliziumsubstrat, ein SOI-Substrat oder ein anderes geeignetes Substrat sein oder umfassen. In weiteren Ausführungsformen kann die untere Bondungsstruktur 104 zum Beispiel ein Oxid, wie Siliziumdioxid, oder ein anderes geeignetes Material sein oder umfassen.
  • Wie in der Querschnittsansicht 4600 von 46 veranschaulicht, wird an dem MEMS-Substrat 106 ein Ausdünnungsprozess ausgeführt, um eine Anfangsdicke Ti des MEMS-Substrats 106 auf eine Dicke Ts zu reduzieren. In einigen Ausführungsformen wird der Ausdünnungsprozess durch einen mechanischen Schleifprozess, einen CMP-Prozess, einen anderen Ausdünnungsprozess oder eine Kombination des oben Genannten ausgeführt. Zum Beispiel kann der Ausdünnungsprozess vollständig durch ein mechanisches Schleifprozess ausgeführt werden. In weiteren Ausführungsformen wird durch den Ausdünnungsprozess mindestens ein Abschnitt der Polysiliziumschicht 4102 entfernt.
  • Wie in der Querschnittsansicht 4700 von 47 veranschaulicht, werden Kontaktelektroden 112 über dem MEMS-Substrat 106 gebildet. In einigen Ausführungsformen kann ein Prozess zum Bilden der Kontaktelektroden 112 umfassen: Abscheiden (zum Beispiel durch CVD, PVD, Sputtern, Galvanisieren, stromloses Plattieren usw.) einer leitfähigen Schicht über dem MEMS-Substrat 106; Bilden einer Maskierungsschicht (nicht gezeigt) über der leitfähigen Schicht; Strukturieren der leitfähigen Schicht gemäß der Maskierungsschicht, wodurch die Kontaktelektroden 112 definiert werden; und Ausführen eines Abtragsprozesses, um die Maskierungsschicht zu entfernen. In einigen Ausführungsformen können die Kontaktelektroden 112 zum Beispiel Aluminium, Kupfer, Titan, ein anderes geeignetes leitfähiges Material oder eine Kombination des oben Genannten sein oder umfassen.
  • Wie in der Querschnittsansicht 4800a von 48A und der Draufsicht 4800b von 48B gezeigt, werden das MEMS-Substrat 106 und die Polysiliziumschicht (4102 von 47) strukturiert, wodurch die bewegliche Masse 110, die Verbundfedern 108 sowie die erste Federschicht 109a und die zweite Federschicht 109b der Verbundstruktur 109 definiert werden. In einigen Ausführungsformen umfasst das Strukturieren des MEMS-Substrats 106 und der Polysiliziumschicht (4102 von 47): Bilden einer Maskierungsschicht (nicht gezeigt) über dem MEMS-Substrat 106 und den Kontaktelektroden 112; Ausführen eines Ätzprozesses gemäß der Maskierungsschicht, wodurch die bewegliche Masse 110, die Verbundfedern 108, die erste Federschicht 109a und die zweite Federschicht 109b definiert werden; und Ausführen eines Abtragsprozesses, um die Maskierungsschicht zu entfernen. In einigen Ausführungsformen umfasst der Ätzprozess das Ausführen eines Trockenätzprozesses, wie zum Beispiel eines Plasmaätzprozesses und/oder eines DRIE-Prozesses.
  • 48B veranschaulicht die Draufsicht 4800b, die einigen Ausführungsformen der Querschnittsansicht 4800a von 48A entspricht, entlang der Linie A-A' von 48A. 48B veranschaulicht die Anordnung der Verbundfedern 108, die sich von einer entsprechenden Ankerstruktur 202 bis zu der beweglichen Masse 110 erstrecken. In weiteren Ausführungsformen kann der Strukturierungsprozess der Querschnittsansicht 4800a von 48A die Ankerstrukturen 202 weiter definieren. In weiteren Ausführungsformen können die erste Federschicht 109a, die zweite Federschicht 109b und die dritte Federschicht 1090 jeweils so gebildet und/oder definiert werden, dass eine Draufsichtanordnung der Verbundstruktur 109 einer der Draufsichten 900a-f 9A-F entspricht.
  • Wie in der Querschnittsansicht 4900 von 49 gezeigt, werden ein Kappsubstrat 116 und eine obere Verbundstruktur 114 bereitgestellt. Anschließend wird das Kappsubstrat 116 mittels der oberen Bondstruktur 114 an das MEMS-Substrat 106 gebondet. In einigen Ausführungsformen kann der Bondungsprozess zum Beispiel ein Fusionsbondungsprozess, ein Hybridbondungsprozess oder ein anderer geeigneter Bondungsprozess sein. In einigen Ausführungsformen kann der Bondungsprozess zum Beispiel einen Hohlraum 111 zwischen dem Trägersubstrat 102 und dem Kappsubstrat 116 definieren, dergestalt, dass der Hohlraum 111 einen ersten Gasdruck hat. In weiteren Ausführungsformen kann das Kappsubstrat 116 zum Beispiel ein Volumenhalbleitersubstrat, wie zum Beispiel ein Volumensiliziumsubstrat, oder ein SOI-Substrat sein oder umfassen. In weiteren Ausführungsformen kann die obere Bondungsstruktur 114 zum Beispiel ein Oxid, wie zum Beispiel Siliziumdioxid, oder ein anderes geeignetes dielektrisches Material sein oder umfassen.
  • 50-60 veranschaulichen verschiedene Ansichten 5000-6000 einiger Ausführungsformen eines fünften Verfahrens zum Bilden einer MEMS-Struktur, die eine Verbundfeder und eine bewegliche Masse innerhalb eines Hohlraums aufweist, gemäß der vorliegenden Erfindung. Obgleich die verschiedenen in den 50-60 gezeigten Ansichten 5000-6000 anhand eines fünften Verfahrens beschrieben werden, versteht es sich, dass die in den 50-60 gezeigten Strukturen nicht auf das fünfte Verfahren beschränkt sind, sondern vielmehr unabhängig und getrennt von diesem Verfahren stehen können. Obgleich die 50-60 als eine Reihe von Aktionen beschrieben sind, versteht es sich des Weiteren, dass diese Aktionen nicht einschränkend sind, da die Reihenfolge der Aktionen in anderen Ausführungsformen geändert werden kann und die offenbarten Verfahren auch auf andere Strukturen anwendbar sind. In anderen Ausführungsformen können einige Aktionen, die veranschaulicht und/oder beschrieben sind, ganz oder teilweise weggelassen werden.
  • Wie in der Querschnittsansicht 5000 von 50 veranschaulicht, wird ein MEMS-Substrat 106 bereitgestellt und wird anschließend strukturiert, um mehrere Öffnungen 5002 innerhalb des MEMS-Substrats 106 zu definieren. In einigen Ausführungsformen kann das MEMS-Substrat 106 zum Beispiel monokristallines Silizium (das heißt einkristallines Silizium), intrinsisches monokristallines Silizium, ein Volumensiliziumsubstrat, ein SOI-Substrat, ein anderes geeignetes Halbleitermaterial oder dergleichen sein oder umfassen. In einigen Ausführungsformen umfasst das Strukturieren des MEMS-Substrats 106: Bilden einer Maskierungsschicht (nicht gezeigt) über dem MEMS-Substrat 106; Ausführen eines Ätzprozesses gemäß der Maskierungsschicht, wodurch die Öffnungen 5002 definiert werden; und Ausführen eines Abtragsprozesses zum Entfernen der Maskierungsschicht. In einigen Ausführungsformen umfasst der Ätzprozess das Ausführen eines Trockenätzprozesses, wie zum Beispiel eines Plasmaätzprozesses und/oder eines DRIE-Prozesses.
  • Wie in der Querschnittsansicht 5100 von 51 gezeigt, wird eine dielektrische Schicht 5102 über dem MEMS-Substrat 106 gebildet und füllt so die Öffnungen (5002 von 50). In einigen Ausführungsformen kann die dielektrische Schicht 5102 zum Beispiel amorphes Silizium, amorphes Siliziumdioxid oder dergleichen sein oder umfassen. In weiteren Ausführungsformen umfasst die dielektrische Schicht 5102 ein anderes Material als das MEMS-Substrat 106. In weiteren Ausführungsformen kann die dielektrische Schicht 5102 zum Beispiel durch einen CVD-Prozess, einen PVD-Prozess, thermische Oxidation oder einen anderen geeigneten Wachstums- oder Abscheidungsprozess abgeschieden werden.
  • Wie in der Querschnittsansicht 5200 von 52 veranschaulicht, wird ein Planarisierungsprozess (zum Beispiel ein CMP-Prozess) in die dielektrische Schicht (5102 von 51) hinein ausgeführt, bis eine Vorderseite 106f des MEMS-Substrats 106 erreicht ist, wodurch eine dritte Federschicht 1090 in dem MEMS-Substrat 106 gebildet wird.
  • Wie in der Querschnittsansicht 5300 von 53 veranschaulicht, wird das MEMS-Substrat 106 so strukturiert, dass mehrere Öffnungen 5302 innerhalb des MEMS-Substrats 106 definiert werden. In einigen Ausführungsformen ist jede Öffnung 5302 seitlich zwischen benachbarten Segmenten der dritten Federschicht 1090 beabstandet. In einigen Ausführungsformen umfasst das Strukturieren des MEMS-Substrats 106: Bilden einer Maskierungsschicht (nicht gezeigt) über dem MEMS-Substrat 106; Ausführen eines Ätzprozesses gemäß der Maskierungsschicht, wodurch die Öffnungen 5302 definiert werden; und Ausführen eines Abtragsprozesses zum Entfernen der Maskierungsschicht. In einigen Ausführungsformen umfasst der Ätzprozess das Ausführen eines Trockenätzprozesses, wie zum Beispiel eines Plasmaätzprozesses und/oder eines DRIE-Prozesses.
  • Wie in der Querschnittsansicht 5400 von 54 gezeigt, wird eine Polysiliziumschicht 5402 über dem MEMS-Substrat 106 gebildet und füllt so die Öffnungen (5302 von 53). In einigen Ausführungen kann die Polysiliziumschicht 5402 zum Beispiel Polysilizium, intrinsisches Polysilizium, dotiertes Polysilizium oder dergleichen sein oder umfassen. In weiteren Ausführungsformen umfasst die Polysiliziumschicht 5402 ein anderes Material als das MEMS-Substrat 106 und/oder ein anderes Material als die dritte Federschicht 1090. In weiteren Ausführungsformen kann die Polysiliziumschicht 5402 zum Beispiel durch einen CVD-Prozess, einen PVD-Prozess, einen ALD-Prozess oder einen anderen geeigneten Wachstums- oder Abscheidungsprozess abgeschieden werden.
  • Wie in der Querschnittsansicht 5500 von 55 veranschaulicht, wird ein Planarisierungsprozess (zum Beispiel ein CMP-Prozess) in die Polysiliziumschicht (5402 von 54) hinein ausgeführt, bis eine Vorderseite 106f des MEMS-Substrats 106 erreicht ist, wodurch eine zweite Federschicht 109b in dem MEMS-Substrat 106 gebildet wird.
  • Wie in der Querschnittsansicht 5600 von 56 veranschaulicht, werden ein Trägersubstrat 102 und eine untere Bondungsstruktur 104 bereitgestellt. Anschließend wird die Vorderseite 106f des MEMS-Substrats 106 an die untere Bondungsstruktur 104 gebondet. In einigen Ausführungsformen kann der Bondungsprozess zum Beispiel ein Fusionsbondungsprozess, ein Hybridbondungsprozess oder ein anderer geeigneter Bondungsprozess sein. In einigen Ausführungen kann das Trägersubstrat 102 zum Beispiel ein Volumensubstrat (zum Beispiel ein Siliziumvolumensubstrat), ein monokristallines Siliziumsubstrat, ein SOI-Substrat oder ein anderes geeignetes Substrat sein oder umfassen. In weiteren Ausführungsformen kann die untere Bondungsstruktur 104 zum Beispiel ein Oxid, wie Siliziumdioxid, oder ein anderes geeignetes Material sein oder umfassen.
  • Wie in der Querschnittsansicht 5700 von 57 veranschaulicht, wird an dem MEMS-Substrat 106 ein Ausdünnungsprozess ausgeführt, um eine Anfangsdicke Ti des MEMS-Substrats 106 auf eine Dicke Ts zu reduzieren. In einigen Ausführungsformen wird der Ausdünnungsprozess durch einen mechanischen Schleifprozess, einen CMP-Prozess, einen anderen Ausdünnungsprozess oder eine Kombination des oben Genannten ausgeführt. Zum Beispiel kann der Ausdünnungsprozess vollständig durch ein mechanisches Schleifprozess ausgeführt werden.
  • Wie in der Querschnittsansicht 5800 von 58 veranschaulicht, werden Kontaktelektroden 112 über dem MEMS-Substrat 106 gebildet. In einigen Ausführungsformen kann ein Prozess zum Bilden der Kontaktelektroden 112 umfassen: Abscheiden (zum Beispiel durch CVD, PVD, Sputtern, Galvanisieren, stromloses Plattieren usw.) einer leitfähigen Schicht über dem MEMS-Substrat 106; Bilden einer Maskierungsschicht (nicht gezeigt) über der leitfähigen Schicht; Strukturieren der leitfähigen Schicht gemäß der Maskierungsschicht, wodurch die Kontaktelektroden 112 definiert werden; und Ausführen eines Abtragsprozesses, um die Maskierungsschicht zu entfernen. In einigen Ausführungsformen können die Kontaktelektroden 112 zum Beispiel Aluminium, Kupfer, Titan, ein anderes geeignetes leitfähiges Material oder eine Kombination des oben Genannten sein oder umfassen.
  • Wie in der Querschnittsansicht 5900a von 59A und der Draufsicht 5900b von 59B gezeigt, wird das MEMS-Substrat 106 strukturiert, wodurch die bewegliche Masse 110, die Verbundfedern 108 und die erste Federschicht 109a der Verbundstruktur 109 definiert werden. In einigen Ausführungen umfasst das Strukturieren des MEMS-Substrats 106: Bilden einer Maskierungsschicht (nicht gezeigt) über dem MEMS-Substrat 106 und den Kontaktelektroden 112; Ausführen eines Ätzprozesses gemäß der Maskierungsschicht, wodurch die bewegliche Masse 110, die Verbundfedern 108 und die erste Federschicht 109a definiert werden; und Ausführen eines Abtragsprozesses, um die Maskierungsschicht zu entfernen. In einigen Ausführungsformen umfasst der Ätzprozess das Ausführen eines Trockenätzprozesses, wie zum Beispiel eines Plasmaätzprozesses und/oder eines DRIE-Prozesses.
  • 59B veranschaulicht die Draufsicht 5900b, die einigen Ausführungsformen der Querschnittsansicht 5900a von 59A entspricht, entlang der Linie A-A' von 59A. 59B veranschaulicht die Anordnung der Verbundfedern 108, die sich von einer entsprechenden Ankerstruktur 202 bis zu der beweglichen Masse 110 erstrecken. In weiteren Ausführungsformen kann der Strukturierungsprozess der Querschnittsansicht 5900a von 59A die Ankerstrukturen 202 weiter definieren. In weiteren Ausführungsformen können die erste Federschicht 109a, die zweite Federschicht 109b und die dritte Federschicht 1090 jeweils so gebildet und/oder definiert werden, dass eine Draufsichtanordnung der Verbundstruktur 109 einer der Draufsichten 1100a-f der 11A-F entspricht.
  • Wie in der Querschnittsansicht 6000 von 60 gezeigt, werden ein Kappsubstrat 116 und eine obere Verbundstruktur 114 bereitgestellt. Anschließend wird das Kappsubstrat 116 mittels der oberen Bondstruktur 114 an das MEMS-Substrat 106 gebondet. In einigen Ausführungsformen kann der Bondungsprozess zum Beispiel ein Fusionsbondungsprozess, ein Hybridbondungsprozess oder ein anderer geeigneter Bondungsprozess sein. In einigen Ausführungsformen kann der Bondungsprozess zum Beispiel einen Hohlraum 111 zwischen dem Trägersubstrat 102 und dem Kappsubstrat 116 definieren, dergestalt, dass der Hohlraum 111 einen ersten Gasdruck hat. In weiteren Ausführungsformen kann das Kappsubstrat 116 zum Beispiel ein Volumenhalbleitersubstrat, wie zum Beispiel ein Volumensiliziumsubstrat, oder ein SOI-Substrat sein oder umfassen. In weiteren Ausführungsformen kann die obere Bondungsstruktur 114 zum Beispiel ein Oxid, wie zum Beispiel Siliziumdioxid, oder ein anderes geeignetes dielektrisches Material sein oder umfassen.
  • 61 veranschaulicht ein Verfahren 6100 zum Bilden einer MEMS-Struktur, die eine Verbundfeder und eine bewegliche Masse innerhalb eines Hohlraums aufweist, gemäß der vorliegenden Erfindung. Obgleich das Verfahren 6100 als eine Reihe von Aktionen oder Ereignissen veranschaulicht und/oder beschrieben wird, versteht es sich, dass das Verfahren nicht auf die veranschaulichte Reihenfolge oder die veranschaulichten Aktionen beschränkt ist. Somit können - in einigen Ausführungsformen - die Aktionen in anderen als den abgebildeten Reihenfolgen und/oder gleichzeitig ausgeführt werden. Des Weiteren können die veranschaulichten Aktionen oder Ereignisse - in einigen Ausführungsformen - in mehrere Aktionen oder Ereignisse unterteilt werden, die zu verschiedenen Zeiten oder gleichzeitig mit anderen Aktionen oder Teilaktionen ausgeführt werden können. In einigen Ausführungsformen können einige veranschaulichte Aktionen oder Ereignisse weggelassen werden, und andere nichtveranschaulichte Aktionen oder Ereignisse können aufgenommen werden.
  • In Aktion 6102 wird ein Substrat für mikroelektromechanische Systeme (Microelectromechanical Systems, MEMS) bereitgestellt. Das MEMS-Substrat umfasst zum Beispiel monokristallines Silizium (das heißt einkristallines Silizium) oder ein anderes geeignetes Halbleitermaterial. 13, 21, 29, 40 und 50 veranschaulichen Querschnittsansichten 1300, 2100, 2900, 4000 und 5000, die verschiedenen Ausführungsformen von Aktion 6102 entsprechen.
  • Bei Aktion 6104a wird das MEMS-Substrat strukturiert, wodurch mehrere Öffnungen innerhalb des MEMS-Substrats gebildet werden. 13 und 21 veranschaulichen Querschnittsansichten 1300 und 2100, die verschiedenen Ausführungsformen von Aktion 6104a entsprechen.
  • Bei Aktion 6104b wird eine Polysiliziumschicht über dem MEMS-Substrat und innerhalb der Öffnungen gebildet. 14 und 22 veranschaulichen Querschnittsansichten 1400 und 2200, die verschiedenen Ausführungsformen von Aktion 6104b entsprechen.
  • Bei Aktion 6104c wird ein Planarisierungsprozess auf der Polysiliziumschicht ausgeführt, wodurch eine zweite Federschicht in dem MEMS-Substrat definiert wird. 15 und 23 veranschaulichen Querschnittsansichten 1500 und 2300, die verschiedenen Ausführungsformen von Aktion 6104c entsprechen.
  • Bei Aktion 6106a wird das MEMS-Substrat strukturiert, wodurch mehrere Öffnungen innerhalb des MEMS-Substrats gebildet werden. 29, 40 und 50 veranschaulichen Querschnittsansichten 2900,4000 und 5000, die verschiedenen Ausführungsformen von Aktion 6106a entsprechen.
  • Bei Aktion 6106b wird eine dielektrische Schicht über dem MEMS-Substrat und innerhalb der Öffnungen gebildet. 30, 42 und 51 veranschaulichen Querschnittsansichten 3000, 4200 und 5100, die verschiedenen Ausführungsformen von Aktion 6106b entsprechen.
  • Bei Aktion 6106c wird ein Planarisierungsprozess oder ein Strukturierungsprozess auf der dielektrischen Schicht ausgeführt, wodurch eine dritte Federschicht in dem MEMS-Substrat definiert wird. 31, 43 und 52 veranschaulichen Querschnittsansichten 3100, 4300 und 5200, die verschiedenen Ausführungsformen von Aktion 6106c entsprechen.
  • Bei Aktion 6io6d wird eine Polysiliziumschicht über und in dem MEMS-Substrat gebildet. 33, 41 und 54 veranschaulichen Querschnittsansichten 3300, 4100 und 5400, die verschiedenen Ausführungsformen von Aktion 6io6d entsprechen.
  • Bei Aktion 61o6e wird ein Planarisierungsprozess oder ein Strukturierungsprozess auf der Polysiliziumschicht ausgeführt, wodurch eine zweite Federschicht in dem MEMS-Substrat definiert wird, die seitlich an die dritte Federschicht grenzt. 34, 44 und 48A und 55 veranschaulichen Querschnittsansichten 3400,4400 und 4800A und 5500, die verschiedenen Ausführungsformen von Aktion 6106e entsprechen.
  • Bei Aktion 6108 wird das MEMS-Substrat auf ein Trägersubstrat gebondet. 16, 24,35,45 und 56 veranschaulichen Querschnittsansichten 1600, 2400,3500,4500 und 5600, die verschiedenen Ausführungsformen von Aktion 6108 entsprechen.
  • Bei Aktion 6110 wird ein Ausdünnungsprozess auf dem MEMS-Substrat ausgeführt. 17, 25, 36, 46 und 57 veranschaulichen Querschnittsansichten 1700, 2500, 3600, 4600 und 5700, die verschiedenen Ausführungsformen von Aktion 6110 entsprechen.
  • Bei Aktion 6112 wird ein Ätzprozess auf dem MEMS-Substrat ausgeführt, wodurch eine bewegliche Masse, Verbundfedern und eine erste Federschicht definiert werden. Die erste Federschicht ist ein Teil des MEMS-Substrats. Darüber hinaus umfassen die Verbundfedern jeweils eine Verbundstruktur, die die erste Federschicht, die zweite Federschicht und/oder die dritte Federschicht aufweist. 19A-B, 27A-B, 38A-B, 48A-B und 59A-B veranschaulichen verschiedene Ansichten 1900A-B, 2700A-B, 3800A-B, 4800A-B und 5900A-B, die verschiedenen Ausführungsformen von Aktion 6112 entsprechen.
  • Bei Aktion 6114 wird das MEMS-Substrat auf ein Kappsubstrat gebondet, wodurch ein Hohlraum zwischen dem Trägersubstrat und dem Kappsubstrat definiert wird. Die bewegliche Masse und die Verbundfedern werden in dem Hohlraum angeordnet. 20, 28, 39,49 und 60 veranschaulichen Querschnittsansichten 2000, 2800, 3900,4900 und 6000, die verschiedenen Ausführungsformen von Aktion 6114 entsprechen.
  • Dementsprechend betrifft die vorliegende Erfindung in einigen Ausführungsformen eine MEMS-Struktur, die ein MEMS-Substrat umfasst. Das MEMS-Substrat umfasst eine oder mehrere Verbundfedern und eine bewegliche Masse, die innerhalb eines Hohlraums angeordnet sind. Die eine oder die mehreren Verbundfedern sind eingerichtet, die bewegliche Masse innerhalb des Hohlraums aufzuhängen und eine Verbundstruktur aufweisen, die eine oder mehrere Federschichten aufweist. Die zwei oder mehr Federschichten umfassen jeweils ein Halbleitermaterial, das sich vom anderen unterscheidet.

Claims (14)

  1. MEMS-Struktur (100) aufweisend: ein erstes Substrat (102); ein zweites Substrat (106), das über dem ersten Substrat (102) liegt; ein drittes Substrat (116), das über dem zweiten Substrat (106) liegt, wobei das erste Substrat (102), das zweite Substrat (106) und das dritte Substrat mindestens teilweise einen Hohlraum (111) definieren, und wobei das zweite Substrat eine bewegliche Masse (110) in dem Hohlraum (111) und zwischen dem ersten (102) und dem dritten Substrat (116) aufweist; und eine Verbundfeder (108), die sich von einer Randregion des zweiten Substrats (106) zu der beweglichen Masse (110) erstreckt, wobei die Verbundfeder (108) eingerichtet ist, die bewegliche Masse (110) in dem Hohlraum (111) aufzuhängen, und wobei die Verbundfeder (108) eine erste Federschicht (109a), die eine erste Kristallorientierung aufweist, und eine zweite Federschicht (109b) aufweist, die eine zweite Kristallorientierung aufweist, welche von der ersten Kristallorientierung verschieden ist, wobei die erste Federschicht (109a) ein erstes Material enthält und die zweite Federschicht (109b) ein zweites Material enthält, das von dem ersten Material verschieden ist, wobei das erste Material monokristallines Silizium enthält und das zweite Material Polysilizium enthält; wobei die erste Federschicht (109a) entlang gegenüberliegender Seitenwände der zweiten Federschicht (109b) angeordnet ist; und/oder wobei die zweite Federschicht (109b) entlang gegenüberliegender Seitenwände der ersten Federschicht (109a) angeordnet ist.
  2. MEMS-Struktur (100) nach Anspruch 1, wobei die erste Federschicht (109a) ein Segment des zweiten Substrats (106) derart ist, dass das zweite Substrat (106) und die bewegliche Masse (110) jeweils die erste Kristallorientierung aufweisen.
  3. MEMS-Struktur (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Kristallorientierung der ersten Federschicht (109a) eine Einkristallorientierung ist, die sich kontinuierlich quer über die erste Federschicht (109a) erstreckt, und wobei die zweite Kristallorientierung der zweiten Federschicht (109b) mehrere verschiedene Kristallorientierungen aufweist.
  4. MEMS-Struktur (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Verbundfeder (108) ferner Folgendes aufweist: eine dritte Federschicht (109c), die eine nicht-kristalline Struktur aufweist, welche von der ersten Kristallorientierung und der zweiten Kristallorientierung verschieden ist.
  5. MEMS-Struktur (100) nach Anspruch 4, wobei die dritte Federschicht (109c) amorphes Siliziumdioxid, ein Metall oder ein Polymer enthält.
  6. Integrierter Chip aufweisend: ein MEMS-Substrat (106), das eine Ankerstruktur (202) und ein bewegliches Element (110) aufweist, das neben der Ankerstruktur (202) angeordnet ist; ein Trägersubstrat (102), das unter dem MEMS-Substrat (106) liegt, wobei das MEMS-Substrat (106) und das Trägersubstrat (102) einen Hohlraum (111) mindestens teilweise definieren, in dem sich das bewegliche Element (110) befindet; und eine Verbundfeder (108), die sich kontinuierlich von der Ankerstruktur (202) zu dem beweglichen Element (110) erstreckt, wobei die Verbundfeder (108) eine erste Federschicht (109a), die monokristallines Silizium enthält, und eine zweite Federschicht (109b) aufweist, die Polysilizium enthält, wobei die Verbundfeder (108) ferner aufweist: eine dritte Federschicht (109c), die ein amorphes Material enthält.
  7. Integrierter Chip nach Anspruch 6, wobei das amorphe Material amorphes Siliziumdioxid enthält.
  8. Integrierter Chip nach Anspruch 6 oder 7, wobei die erste Federschicht (109a) entlang gegenüberliegender Seitenwände der zweiten Federschicht (109b) angeordnet ist, und wobei die dritte Federschicht (109c) entlang gegenüberliegender Seitenwände der ersten Federschicht (109a) angeordnet ist.
  9. Integrierter Chip nach einem der vorangehenden Ansprüche 6 bis 8, wobei die erste Federschicht (109a) mehrere erste Segmente aufweist und die zweite Federschicht (109b) mehrere zweite Segmente aufweist, die zwischen den mehreren ersten Segmenten der ersten Federschicht (109a) seitlich abwechselnd beabstandet sind.
  10. Integrierter Chip nach einem der vorangehenden Ansprüche 6 bis 9, wobei das MEMS-Substrat (106) und das bewegliche Element (110) jeweils ein monokristallines Silizium enthalten.
  11. Verfahren zur Herstellung einer MEMS-Struktur (100), umfassend: Bereitstellen eines MEMS-Substrats (106), das monokristallines Silizium enthält; Bilden einer Polysiliziumschicht (1402) innerhalb des MEMS-Substrats (106); Bonden des MEMS-Substrats (106) an ein Trägersubstrat (102); und Strukturieren des MEMS-Substrats (106), um eine Verbundfeder (108) des MEMS-Substrats (106) und eine bewegliche Masse (110) des MEMS-Substrats (106) abzugrenzen, wobei die Verbundfeder (108) eine erste Federschicht (109a), die mindestens ein Segment des MEMS-Substrats (106) aufweist, und eine zweite Federschicht (109b) aufweist, die die Polysiliziumschicht (1402) aufweist, wobei sich die Verbundfeder (108) kontinuierlich von einer Randregion des MEMS-Substrats (106) zu der beweglichen Masse (110) erstreckt; wobei das Bilden der Polysiliziumschicht (1402) Folgendes umfasst: Strukturieren des MEMS-Substrats (106), um mehrere Öffnungen (1302) innerhalb des MEMS-Substrats (106) zu definieren; Abscheiden der Polysiliziumschicht (1402) über dem MEMS-Substrat (106) derart, dass die Polysiliziumschicht (1402) die mehreren Öffnungen (1302) füllt; und Ausführen eines Planarisierungsprozesses in die Polysiliziumschicht (1402), bis eine Vorderseite des MEMS-Substrats (106) erreicht ist.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei nach dem Bonden des MEMS-Substrats (106) an das Trägersubstrat (102) ein Ausdünnungsprozess auf dem MEMS-Substrat (106) ausgeführt wird, bis eine Oberseite der Polysiliziumschicht (1402) erreicht ist.
  13. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 11 oder 12, ferner umfassend: Bilden einer dritten Federschicht (109c) innerhalb des MEMS-Substrats (106), wobei die dritte Federschicht (109c) ein Teil der Verbundfeder (108) ist und ein amorphes Material enthält.
  14. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 11 bis 13, wobei das Strukturieren des MEMS-Substrats (106) das Ausführen eines tiefen reaktiven Ionenätzprozesses (DRIE) umfasst.
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