-
Stand der Technik
-
Allgemein bekannt sind Verfahren zur Herstellung von MEMS-Strukturen bei denen eine dicke Polysilizium-Funktionsschicht über einer dünnen vergrabenen Polysiliziumschicht angeordnet wird. Die vergrabene Schicht dient als Leiterbahn. Die Funktionsschicht wird über einen Trenchprozess und ein Opferschichtverfahren freigestellt.
-
In derartigen Prozessen werden meist MEMS-Elemente hergestellt, bei denen in der einen oder anderen Weise einen oder mehrere beweglichen Massen an Federn am Substrat aufgehängt werden. Sowohl die Federn als auch das Massenelement werden aus der Funktionsschicht hergestellt. Sowohl Antriebstrukturen als auch Detektionsstrukturen werden als mechanisch und elektrisch getrennte Strukturen, die ebenfalls in der Funktionsschicht oder in der Leiterbahnschicht dargestellt, hergestellt.
-
In diesem herkömmlichen Herstellungsprozess ist es nicht möglich, mechanisch verbundene aber elektrisch getrennt beweglichen Strukturen herzustellen. Dies ist aber oft wünschenswert.
-
In der nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung
DE 102020210597.9 ist ein Ansatz einer Potentialtrennung beschrieben, mit dem ein Trenngraben in einer Funktionsschicht erzeugt wird und dieser Graben mit einem dielektrischem Material verfüllt wird, das über eine spezielle Prozessführung werden im diesem Bereich eine mechanisch freistehende Struktur erzeugt, wobei das dielektrischen Material die freistehende Struktur in zwei voneinander getrennte elektrische Bereich teilt.
-
In dem beschriebenen Verfahren können sich beim Verfüllen des Trenngrabens mit dem dielektrischem Material im Graben Hohlräume im dielektrischem Material ausbilden. Diese Hohlräume könnten dann in einem notwendigen Rückätzschritt geöffnet werden, oder nur noch mit einer dünnen Restschichtdicke verschlossen sein. Für das anschließenden Opferschichtätzverfahren wird meist ein GasPhasen-Ätzverfahren mit HF verwendet. Dieses Verfahren entfernt nicht nur Opferoxide, sondern greift auch in gewissen Maß andere dielektrischen Schichten wie Nitrid-Schichten oder siliziumreich Nitrid-Schichten (SiRiN-Schichten). Kritisch ist in diesem Zusammenhang, dass in dem Moment in dem die Hohlräume geöffnet sind oder sich während des Opferschichtätzprozess öffnen, die dielektrischen Schicht von innen heraus auf einer großen Fläche angeätzt und damit mechanisch stark geschwächt oder sogar die mechanische Verbindung vollständig gelöst wird.
-
Aufgabe der Erfindung
-
Es wird eine Anordnung und ein Herstellungsverfahren gesucht mit dem es möglich ist zwei freitragende Elemente über eine vertikale Trennung mechanisch zu koppeln und diese gleichzeitig gegeneinander elektrisch isoliert zu halten.
-
Kern und Vorteile der Erfindung
-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung vertikal getrennter, elektrisch isolierter mikromechanischer Strukturen mit den Schritten:
- A: Bereitstellung eines Substrats mit einer Opferschicht und einer mikromechanischen Funktionsschicht;
- B: Herstellen vertikal getrennter mikromechanischer Strukturen durch Einbringen von ersten Gräben in die mikromechanische Funktionsschicht;
- C: Abscheiden einer Isolationsschicht, auf der mikromechanischen Funktionsschicht, wobei die ersten Gräben nur teilweise gefüllt werden:
- D: Abscheiden einer Verschlussschicht, mit welcher die ersten Gräben weiter gefüllt und verschlossen werden;
- E: Abtragen der Verschlussschicht außerhalb der ersten Gräben bis zur Isolationsschicht;
- F: Ätzen der Isolationsschicht an der Oberfläche bis zur mikromechanischen Funktionsschicht;
- I: Strukturieren der mikromechanischen Funktionsschicht durch Einbringen von zweiten Gräben welche bis zu den ersten Gräben reichen, derart, dass an einer Seitenwand der zweiten Gräben die Isolationsschicht in den ersten Gräben freigelegt wird;
- K: Freistellen von vertikal getrennten, elektrisch isolierten mikromechanischen Strukturen durch Ätzen der Opferschicht.
-
Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren ist robust gegenüber einer Opferschichtätzung mit gasförmigen Fluorwasserstoff HF. Es ermöglicht, eine kleinbauende Anordnung herzustellen. Vorteilhaft ist es möglich elektrisch getrennte Strukturen mit mechanisch robuster Verbindung zu schaffen. Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich in vielen bekannten Designs ohne große Änderungen nutzen. Es hat keine nachteiligen Folgen für den sonstigen Herstellungsprozess. Das Verfahren ist kostengünstig. Die Overlay-Anforderungen an die Masken für Lithographie Schritte im Verfahren sind nicht zu hoch.
-
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, in die Funktionsschicht einen ersten Graben zu ätzen und diesen mit einer SiRiN-Abscheidung zu verfüllen. Der Graben wird dabei an mindesten einer Stelle derart breit gewählt, dass er mit der nachfolgenden SiRiN-Abscheidung nicht vollständig geschlossen wird. Anschließend wird eine Polysiliziumschicht abgeschieden und damit der erste Graben nun vollständig verschlossen. Damit wird der SiRiN-Hohlraum von innen vollständig mit Polysilizium abgedeckt. In einem weiteren Schritt wird mit einem CMP-Verfahren, das überstehende Polysilizium bis auf die SiRiN-Schicht abpoliert. Die SiRiN-Schicht wird dabei als Stoppschicht genutzt (5). Über eine Lackmaske und ein Ätzschritt wird nun die SiRiN-Schicht strukturiert (6).
-
Optional kann nun eine weitere Polysiliziumschicht abgeschieden werden und bis auf die SiRiN-Schicht abpoliert werden, um eine besonders glatte Oberfläche zu erzeugen, falls dies notwendig ist (siehe 7 und 8).
-
Anschließend wird über eine Maskenschicht, insbesondere über eine Lackmaske, und ein Trenchverfahren die Funktionsschicht durch Einbringen zweiter Gräben strukturiert. Die Maskenschicht wird derart gewählt, dass ein schmaler Bereich des SiRiN, welches in dem ersten Graben abgeschieden wurde, nun in den Bereich des zweiten Grabens, der mit dem Trench-Verfahren eingebracht wurde, hineinragt.
-
Der Bereich des SiRiN-Trenngrabens der in den Bereich der getrencht wird hineinragt wird vorteilhaft schmäler als der doppelte Schichtdicke der abgeschiedenen SiRiN-Schichtdicke gewählt. Damit kann erreicht werden, dass im Trenchprozess der innere Bereich des SiRiN's der mit Polysilizium aufgefüllt ist nicht angeätzt wird.
-
Besonders günstig ist, wenn der Bereich des Trenngrabens der in den Bereich der späteren Siliziumätzkante hineinragt keilförmig ausgebildet ist, beispielsweise als gestrecktes Hexagon. Wobei es günstig ist den Keil mit einem mittleren Öffnungswinkel von mindestens 3° bis maximal 60° auszubilden und wobei die Breite der Spitze schmäler als die doppelte abgeschiedenen SiRiN-Schichtdicke gewählt wird. Weiter ist es günstig, wenn die Spitze mindestens um die halbe SiRiN-Schichtdicke über die Trenchkante, also die äußere Ätzkante von Funktionsschicht (2) hinausragt.
-
Damit kann erreicht werden, dass einerseits der Bereich der innerhalb des SiRiN's mit Polysilizium aufgefüllt ist, weit hinter die Kante des Trenchprozesses verschoben wird und andererseits, der SiRiN-Keil gleichzeitig weit in den Trenchbereich hineinragen kann. Diese spezielle Form (Keilform) erlaub daher auch bei einer mit geringer Dicke abgeschiedenen SiRiN-Schicht eine ausreichende Toleranz zum Ausbilden der Trenchkante. Im Fertigungsprozess kann die Lage der Trenchkante um mehr als die Dicke der SiRiN-Schicht streuen, ohne dass einerseits die SiRiN-Spitze hinter die Trenchkante zurückweicht und die Isolation nicht mehr gegeben ist und andererseits, dass die Trenchkante soweit in den SiRiN-Bereich hineinragt, dass im Trenchprozess der innere Bereich des SiRiN's, der mit Polysilizium aufgefüllt ist, nicht angeätzt wird.
-
Durch die nicht vollständige Verfüllung des Grabens mit SiRiN und den danach kommenden Verschluss des Grabens mit Polysilizium, entsteht im SiRiN kein Hohlraum, der zu Schwächung oder Prozess-Instabilität der Verbindung im GasPhasen-Ätzprozess führen kann.
-
Die Füllung des Grabens mit zwei Materialien, erlaubt einen deutlich breiteren Graben herzustellen, was technisch gerade bei hohen Funktionsschichtdicken einfacher umsetzbar ist.
-
Die Füllung des Grabens mit zwei Materialien und die Verjüngung der Geometrie an den Enden erlaubt die Strukturierung der SIRIN-Schicht und der Funktionsschicht mit einer Lithographieverfahren auszuführen, das bezüglich Overlay-Genauigkeit gut machbar ist und gegenüber Schwankungen robust ist. Die dünne SiRiN-Schicht ist in vertikaler Richtung immer an mindestens einer Seite vollflächig an eine Siliziumschicht angebunden. Insbesondere in Bereichen in denen die SiRiN-Schicht in einem Außenbereich im Si-Trenchprozess zum Teil belastet wird ist die SiRiN-Schicht im Innenbereich durch eine PolysiliziumSchicht stabilisiert. Damit wird einerseits eine sehr robuste Prozessführung möglich und andererseits erhält man ein besonders robustes Produkt das auch hohen Belastungen standhält.
-
Die Erfindung betrifft auch eine mikromechanische Vorrichtung mit zwei freitragenden Elementen die oberhalb eines Substrats angeordnet sind und die mechanisch in senkrechter Richtung zum Substrat durch eine Isolationsschicht miteinander verbunden sind. Der Kern der Erfindung besteht darin, dass in einer Schnittebene parallel zum Substrat die Isolationsschicht an ihrem äußeren Rand sowohl an das erste freitragende Element als auch an das zweite freitragende Element angebunden ist und zwischen diesen Elementen einen offenliegenden Vorsprung bildet und dass die Isolationsschicht mindestens eine innere Ausnehmung aufweist, die vollständig mit einer Verschlussschicht bedeckt ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
-
Figurenliste
-
- 1 zeigt eine MEMS Struktur im Stand der Technik.
- Die 2 bis 10 zeigen ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung vertikal getrennter, elektrisch isolierter mikromechanischer Strukturen an einem Beispiel in verschiedenen Stadien.
- 11 zeigt eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens am Beispiel einer MEMS-Struktur.
- 12 zeigt eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens am Beispiel einer breiten MEMS-Struktur.
- 13 zeigt eine besonders robuste Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens am Beispiel einer MEMS-Struktur.
- 14 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße vertikal getrennte mikromechanische Struktur.
- 15 zeigt schematisch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren.
- 16 zeigt eine erfindungsgemäße mikromechanische Vorrichtung in einem Ausführungsbeispiel.
-
Beschreibung der Figuren
-
1 zeigt in Draufsicht sowie in zwei Schnitten A und B eine MEMS Struktur im Stand der Technik. Vielfach bekannt ist ein Verfahren zur Herstellung von MEMS-Strukturen bei dem eine dicke Polysilizium-Funktionsschicht 2 über einer dünnen vergrabenen Polysiliziumschicht 1 angeordnet wird. Die vergrabene Schicht dient als Leiterbahn. Die Funktionsschicht 2 wird über einen Trenchprozess und ein Opferschichtverfahren, bei dem eine Opferschicht 3 ganz oder teilweise entfernt wird, freigestellt.
-
In derartigen Prozessen werden meist MEMS-Elemente hergestellt, bei denen in der einen oder anderen Weise einen oder mehrere beweglichen Massen an Federn 5 am Substrat 4 aufgehängt werden. Sowohl die Federn als auch das Massenelement werden aus der Funktionsschicht hergestellt. Sowohl Antriebstrukturen als auch Detektionsstrukturen werden als mechanisch und elektrisch getrennte Strukturen, die ebenfalls in der Funktionsschicht oder in der Leiterbahnschicht dargestellt, hergestellt.
-
Die 2 bis 10 zeigen ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung vertikal getrennter, elektrisch isolierter mikromechanischer Strukturen an einem Beispiel in verschiedenen Stadien.
-
Auf einem Unterbau zum Beispiel einem Substrat 4 oder ein Substrat mit mehreren Schichten wie vergrabenen Leiterbahnen oder vergrabenen vorangelegten MEMS-Funktionsschichten wird eine Opferschicht 10, bevorzugt eine Oxidschicht abgeschieden.
-
Auf der Opferschicht wird eine mikromechanische Funktionsschicht 11 erzeugt. Bevorzugt wird eine Polysiliziumschicht abgeschieden.
-
In die Funktionsschicht wird ein erster Graben 51 getrencht, wobei die Grabenbereite B bevorzugt eine Verjüngung zu den Grabenenden hin aufweist (gestrecktes Hexagon) (2).
-
Eine Isolationsschicht 6 wird abgeschieden. Bevorzugt wird eine SiRiN-Schicht (SiRiN = siliziumreiche Nitridschicht) abgeschieden. Die Schichtdicke der Isolationsschicht wir so gewählt, dass der Graben nur teilweise gefüllt und mindestens in einem Restvolumen 7 nicht durch diese Schicht verschlossen wird (3).
-
Es wird mindestens eine weitere Verschlussschicht 8 abgeschieden mit der der Graben verschlossen wird. Bevorzugt wird eine Polysiliziumschicht abgeschieden (4).
-
Ein Rückätzen der weiteren Verschlussschicht wird soweit vorgenommen, dass zumindest ein Teil der Isolationsschicht freigelegt wird. Bevorzugt wird ein CMP-Verfahren genutzt, dass eine deutlich höhere Abtragsrate für Polysilizium hat als für SiRiN (5).
-
Die SiRiN-Schicht wird strukturiert. Bei der Strukturierung erfolgt eine vollständige Ätzung der SiRiN-Schicht auf der Oberfläche der Funktionsschicht. Es erfolgt auch eine Ätzung der SiRiN-Schicht in einem Randbereich 110 im Trenngraben. Die Ätzung der SiRiN-Schicht erfolgt dort bevorzugt derart, dass im Trenngraben im Randbereich 110 eine Ätzung über die Oberfläche der Funktionsschicht in die Tiefe des Trenngrabens erfolgt, diese aber nicht bis zu Boden des Trenngrabens reicht (6).
-
Optional wird eine weitere Verschlussschicht 9, insbesondere eine weitere Polysiliziumschicht 9 abgeschieden, die mindesten die Dicke der SiRiN-Schicht hat (7).
-
Optional wird ein CMP-Verfahren genutzt, um die weitere Polysiliziumschicht 9 derart weit abzupolieren, dass die SiRiN-Schicht 6 zum Teil wieder freigestellt wird (8).
-
In einem weiteren Schritt wird die Funktionsschicht strukturiert. Hierzu wird ein zweiter Graben 52 eingebracht. Die Strukturierung erfolgt derart, dass die Stelle an welcher der erste Graben 51 durch die Isolationsschicht 6 verschlossen wird, freigelegt, aber nicht strukturiert wird. Der zweite Graben überschneidet sich mit dem ersten Graben in einem Ausläuferbereich 100, in dem der erste Graben sich verjüngt, durch den Strukturierungsprozess ganz oder zum Teil angeätzt wird (9). |[RJ(1]
-
Wichtig für Erfindung ist, dass im Innenbereich das weitere Material nicht geätzt wird und im Außenbereich der Vorsprung des SiRiN angeätzt wird. Durch die Form des Vorsprungs wird sichergestellt, dass ein ausreichender Abstand zwischen Innen- und Außenbereich besteht und dies zuverlässig möglich wird.
-
In einem letzten Schritt wird die Opferschicht 10 entfernt. Bevorzugt wird ein Gasphasen-Ätzschritt mit HF genutzt (10).
-
Weitere Ausgestaltungen des Herstellungsverfahrens In einer besonders kostengünstigen Ausgestaltung des Verfahrens kann ein schmaler Trenngraben als erster Graben 51genutzt werden. Ein schmaler Trenngraben kann mit einer kostengünstigen, dünnen Polysiliziumabscheidung aufgefüllt werden und mit einem entsprechend kürzen und damit ebenfalls kostengünstigen Rückätzschritt bis auf die Höhe der SiRiN-Schicht wieder entfernt werden.
-
Bei der Verfüllung von schmalen Gräben kann es abhängig von der Abscheidung immer dazu kommen, dass Hohlräume in den verschlossenen Gräben entstehen. Daher ist es in Fällen von schmalen Trenngräben günstig zum Herstellen der Trenngräben einen Trenchprozess zu verwenden, der im oberen Öffnungsbereich eine sich nach oben hin in Form eines Trichters 12 öffnende Breite des Grabens aufweist. Die bewirkt, dass der Hohlraum, der bei der Abscheidung der Polysiliziumschicht 8 in einer Tiefe 13 deutlich unterhalb der Grabenoberkante zuwächst und somit das Risiko, der ungewollten Öffnung des Hohlraums in den CMP-Schritten deutlich reduziert werden kann (11).
-
Die 12 bis c zeigen eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens am Beispiel einer breiten MEMS-Struktur. 12 a zeigt in Draufsicht die mikromechanische Struktur nach dem Einbringen des ersten Grabens 51. Durch die Nutzung eines ersten Trenngrabens 51 der außer an den Rändern weitere abwechselnd schmale Bereiche 14 und weite Bereiche 15 aufweist, kann erreicht werden, dass eine gleichmäßige Polysiliziumfüllung auch über einen breiten Bereich erreicht wird ohne, dass die maximale Breite des Trenngrabens zu groß gewählt werden muss. In dieser speziellen Ausführungsform werden zweier hexagonaler Grabenelemente miteinander kombiniert. 12 b zeigt in Draufsicht die mikromechanische Struktur mit der Isolationsschicht 6 und die Verschlussschicht 8 nach dem Einbringen des zweiten Grabens 52. 12 c zeigt dazu den Schnitt B.
-
Die 13 a und b zeigen eine besonders robuste Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens am Beispiel einer MEMS-Struktur. 13 a zeigt in Draufsicht die mikromechanische Struktur nach dem Einbringen des ersten Grabens 51. Der erste Trenngraben 51 wird bewusst nicht in kürzester Linie zwischen den beiden elektrisch getrennten Bereichen 22, 23 geführt. Insbesondere bei Herstellungsbedingungen, bei denen die SiRiN-Schicht oder die Grenzfläche zwischen der Funktionsschicht und der SiRiN-Schicht mechanisch schwächer ist als die Funktionsschicht, kann durch die Verlängerung der Grenzfläche eine besonders stabile Verbindung erreicht werden. 13 b zeigt in Draufsicht die mikromechanische Struktur mit der Isolationsschicht 6 und die Verschlussschicht 8 nach dem Einbringen des zweiten Grabens 52.
-
14 zeigt schematisch in Schnitten A, B und C eine erfindungsgemäße vertikal getrennte mikromechanische Struktur. Dargestellt sind charakteristische Merkmale der Potential-Trennungs-Struktur. Eine mechanisch freistehende Struktur in der dicken Funktionsschicht weist eine elektrische Trennung auf, die in einer Ebene parallel zum Substrat durch eine vollständig umlaufende Isolationsschicht 20 ausgeführt ist. Der Außenbereich der Isolationsschicht ist jeweils an mindestens einem Verbindungsbereich 21 mit einer ersten Struktur 22 oder auch einer zweiten Struktur 23 der dicken freistehenden Funktionsschicht verbunden. Zwischen den beiden Bereichen liegt jeweils ein Außenbereich 24 bei dem die Isolationsschicht an der Außenseite über die gesamte Höhe der Isolationsschicht offen liegt. Der Innenbereich 25 der umlaufenden Isolationsschicht ist mit einer Hilfsschicht 26 aufgefüllt. Besonders günstig ist eine Hilfsschicht aus Polysilizium. Insbesondere wird in einer Ebene parallel zur Substratebene die umlaufende Innenseite der Isolationsschicht vollständig von der Hilfsschicht abgedeckt. Die Isolationsschicht ist damit immer an eine Polysiliziumschicht angebunden. Kritisch wäre immer eine dünne Isolationsschicht, die im Ätzprozess von oben angeätzt wird und mechanisch nicht angebunden ist. Eine freistehende Isolationsschicht kann leicht zu Partikel führen was die Lebensdauer des MEMS-Elements beeinträchtigen würde.
-
In einer besonders günstigen und mechanisch robusten Anordnung wird der Innenbereich der Isolationsschicht an der Oberkante 27 der Isolationsschicht vollständig von der Hilfsschicht verschlossen.
-
In einer besonders günstige Variante wird der Außenbereich 24 des SiRiN-Trenngrabens, der in den Bereich der getrencht wird mit einem Überstand 30 hineinragt, schmaler als die doppelte Schichtdicke 31 der abgeschiedenen SiRiN-Schicht 6 gewählt.
-
In einer besonders günstigen Variante wird der Bereich des Trenngrabens der in den Trenchbereich hineinragt keilförmig ausgebildet ist. Insbesondere ist es günstig den Keil mit einem mittleren Öffnungswinkel 33 von mindestens 3° bis maximal 60° auszubilden.
-
In einer besonders günstigen Variante wird die Breite der Spitze 32 schmäler als die abgeschiedenen SiRiN-Schichtdicke gewählt.
-
In einer besonders günstigen und mechanisch robusten Anordnung überlappt die Isolationsschicht in einem Kragenbereich 28 an der Oberkante die dicke Funktionsschicht um mindestens die halbe Schichtdicke der Isolationsschicht, in einer besonders günstigen Variante um mindestens die volle Schichtdicke der Isolationsschicht.
-
Die Isolationsschicht hat einen Dicke von mindestens 100 nm. In vertikaler Richtung, insbesondere in den Gräben, wird mindesten 50nm abgeschieden. Die Strukturierung der Funktionsschicht mit einer Spitze des Trenngrabens der damit mindestens 50nm herausragt kann damit prozesssicher erfolgen. Eine Justagegenauigkeit aufeinanderfolgender Masken zueinander von 50 nm oder auch mehr ist mit moderner Lithographie erreichbar. Auch die Strukturierung der SiRiN-Schicht in den Bereich des Trenngraben hinein kann damit prozesssicher erfolgten, ohne dass die Polysiliziumfüllung dabei angegriffen wird. Die Strukturierung der Funktionsschicht mit einer Spitze des Trenngrabens der damit mindestens 50nm herausragt kann damit ebenfalls prozesssicher erfolgen.
-
Die Isolationsschicht bietet in dieser dicke bereits eine gute elektrische Isolation. Ferner besteht nur eine geringe elektrische Kapazität zwischen den beiden elektrisch getrennten Bereichen.
-
Die Isolationsschicht besteht bevorzugt aus Nitrid oder siliziumhaltigem Nitrid. Derartige Schichten können kostengünstig auch als dicke Schichten (>100 nm) abgeschieden werden. Diese Schichten haben einen geringen intrinsischen mechanischen Stress. Es können daher dicke Schichten genutzt werden ohne dass es zu einer zu großen Verbiegung des Wafers oder der MEMS-Strukturen kommt. Oxidopferschicht können selektiv zu diesen Schichten mit HF geätzt werden. Diese Schichten weisen gute elektrische Isolationseigenschaften auf. Siliziumfunktionsschichten können selektiv zu diesen Schichten mit einem Trenchprozess geätzt werden.
-
15 zeigt schematisch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren. Das Verfahren zur Herstellung vertikal getrennter, elektrisch isolierter mikromechanischer Strukturen hat die wesentlichen Schritte:
- A: Bereitstellung eines Substrats mit einer Opferschicht und einer mikromechanischen Funktionsschicht;
- B: Herstellen vertikal getrennter mikromechanischer Strukturen durch Einbringen von ersten Gräben in die mikromechanische Funktionsschicht;
- C: Abscheiden einer Isolationsschicht, auf der mikromechanischen Funktionsschicht, wobei die ersten Gräben nur teilweise gefüllt werden:
- D: Abscheiden einer Verschlussschicht, mit welcher die ersten Gräben weiter gefüllt und verschlossen werden;
- E: Abtragen der Verschlussschicht außerhalb der ersten Gräben bis zur Isolationsschicht;
- F: Ätzen der Isolationsschicht an der Oberfläche bis zur mikromechanischen Funktionsschicht;
- I: Strukturieren der mikromechanischen Funktionsschicht durch Einbringen von zweiten Gräben welche bis zu den ersten Gräben reichen, derart, dass an einer Seitenwand der zweiten Gräben die Isolationsschicht in den ersten Gräben freigelegt wird;
- K: Freistellen von vertikal getrennten, elektrisch isolierten mikromechanischen Strukturen durch Ätzen der Opferschicht.
-
16 zeigt eine erfindungsgemäße mikromechanische Vorrichtung in einem Ausführungsbeispiel. Dargestellt ist eine Struktur mit zwei freitragenden Elementen 1a, 2a die oberhalb eines Substrats 4 angeordnet sind und die mechanisch in senkrechter Richtung zum Substrat durch eine Isolationsschicht 3a miteinander verbunden sind. Die Darstellung zeigt die Struktur in einer Schnittebene parallel zum darunterliegenden Substrat. Die Isolationsschicht ist an ihrem äußeren Rand sowohl an das erste freitragende Element (1a) als auch an das zweite freitragende Element 2a angebunden und bildet zwischen diesen Elementen einen offenliegenden Vorsprung 4a. Die Isolationsschicht weist außerdem eine innere Ausnehmung 5a auf, die vollständig mit einer Verschlussschicht 6a bedeckt ist.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- dünne vergrabene Polysiliziumschicht
- 2
- dicke Polysilizium-Funktionsschicht
- 3
- Opferschicht
- 4
- Substrat
- 5
- Feder
- 51
- erster Graben
- 52
- zweiter Graben
- 6
- Isolationsschicht (SiRiN Schicht)
- 7
- Restvolumen
- 8
- Verschlussschicht (Polysiliziumschicht)
- 9
- weitere Verschlussschicht (weitere Polysiliziumschicht)
- 10
- Opferschicht (2)
- 11
- mikromechanische Funktionsschicht
- 100
- Ausläuferbereich
- 110
- Randbereich
- 12
- Trichter
- 13
- Tiefe
- 14
- schmaler Bereich
- 15
- weiter Bereich
- 20
- umlaufende Isolationsschicht
- 21
- Verbindungsbereich der Isolationsschicht
- 22
- erste Struktur in der dicken freistehenden Funktionsschicht
- 23
- zweite Struktur in der dicken freistehenden Funktionsschicht
- 24
- offenliegender Außenbereich der Isolationsschicht
- 25
- Innenbereich der umlaufenden Isolationsschicht
- 26
- Hilfsschicht
- 27
- Oberkante der Isolationsschicht
- 28
- Kragenbereich der Isolationsschicht an der Oberkante
- 30
- Überstand der Isolationsschicht
- 31
- Schichtdicke der SiRiN Schicht (Isolationsschicht)
- 32
- Breite des Überstands der Isolationsschicht
- 33
- mittlerer Öffnungswinkel
- 1a
- erstes freitragendes Element
- 2a
- zweites freitragendes Element
- 3a
- Isolationsschicht
- 4a
- Vorsprung
- 5a
- innere Ausnehmung
- 6a
- Ausnehmung
- 7a
- Überstand
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
