DE4427313C2

DE4427313C2 - Method for producing a partially underetched inorganic wear layer on a substrate

Info

Publication number: DE4427313C2
Application number: DE19944427313
Authority: DE
Inventors: Nils Dipl Ing Kummer; Roland Dipl Ph Mueller-Fiedler; Joerg Dipl Ing Buth
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1994-08-02
Filing date: 1994-08-02
Publication date: 1998-09-24
Anticipated expiration: 2014-08-03
Also published as: DE4427313A1

Abstract

After the sacrificial layer formation the substrate (10) top surface and that of the sacrificial layer are fitted, at least partly, with the inorganic useful layer (23) of a preset thickness which is smaller than that of the sacrificial layer. Then the latter, together with a part of the covering useful layer, is removed from the substrate. Then the substrate with the covering position of the useful layer is exposed to an etchant acting only on the substrate. Pref. the sacrificial layer is first deposited on the entire surface of the substrate and subsequently structured. The deposition can be carried out by centrifuging , immersion, or spraying.

Description

State of the art

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Es ist bereits bekannt, mikromechanisch strukturierte Bauelemente in Form von teilweise unterätzten Schichten zu erzeugen, indem zunächst eine mikromechanische Bearbeitung eines Substrats erfolgt und anschließend auf das strukturierte Substrat als Schicht zum Beispiel eine integriert optische Struktur aufgesetzt wird. Bei diesem Verfahren entstehen jedoch Bauteile mit relativ hohen Toleranzen. Ebenso bekannt ist es, zuerst eine integriert optische Struktur auf ein Substrat aufzubringen und danach die mikromechanische Struktur der Unterätzung herzustellen. Dabei tritt jedoch häufig das Problem auf, daß die mikromechanische Struktur nur isotrop geätzt werden kann, was Ungenauigkeiten bei der Herstellung bewirkt. Außerdem haben die dazu verwendeten Ätzlösungen oft gesundheitsschädliche Eigenschaften, wodurch der Sicherheitsaufwand bei der Herstellung wächst. Außerdem müssen oft relativ lange Ätzzeiten in Kauf genommen werden. The invention is based on a method according to the Preamble of the main claim. It is already known micromechanically structured components in the form of to produce partially under-etched layers by first micromechanical processing of a substrate takes place and then on the structured substrate as a layer for example an integrated optical structure becomes. However, components are also created in this process relatively high tolerances. It is also well known, first one integrated optical structure to apply to a substrate and then the micromechanical structure of the undercut to manufacture. However, the problem often arises that the micromechanical structure can only be etched isotropically can, which causes inaccuracies in production. In addition, the etching solutions used for this often have harmful properties, whereby the Manufacturing security requirements are growing. Furthermore Often, relatively long etching times have to be accepted.

Für die mikromechanische Bearbeitung eines Substrats ist es notwendig, freitragende Strukturen herzustellen. Die Herstellung solcher freitragender Strukturen ist beispielsweise aus der Zeitschrift IEEE Electron Device Letters Vol. 13, No. 9, S. 454-456, 1992, bekannt. Hierin wird ein Siliziumsubstrat mit einer Struktur aus Siliziumoxid versehen. Nach Fertigstellung der Struktur aus Siliziumoxid wird ein Teil des sich unter dem Siliziumoxid befindlichen Siliziums durch Ätzen entfernt.It is for micromechanical processing of a substrate necessary to manufacture self-supporting structures. The Manufacture of such cantilever structures for example from the magazine IEEE Electron Device Letters Vol. 13, No. 9, pp. 454-456, 1992. Here in becomes a silicon substrate with a structure Silicon oxide provided. After completion of the structure Silicon oxide becomes part of the one under the silicon oxide silicon removed by etching.

Aus der Zeitschrift Journal of Vaccum Science Technology B11 (2), S. 339-340, 1993, ist ein Verfahren bekannt, mit Hilfe sogenannter Lift-Off-Techniken eine freitragende Struktur herzustellen.From the Journal of Vaccum Science Technology B11 (2), pp. 339-340, 1993, a method is known using so-called lift-off techniques a self-supporting structure to manufacture.

Ferner ist es aus der Zeitschrift Journal of Vaccum Science Technology B12 (2), S. 684-651, 1994 bekannt, mikroelektronische Bauteile, beispielsweise eine Siliziumvakuummikrodiode, herzustellen, indem auf einen Lift-Off-Strukturierungsschritt ein naßchemischer Strukturierungsschritt folgt. It is also from the Journal of Vaccum Science Technology B12 (2), pp. 684-651, 1994 known, microelectronic components, for example a Silicon vacuum microdiode, manufactured by a Lift-off structuring step a wet chemical Structuring step follows.

Advantages of the invention

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß äußerst genaue teilweise unterätzte Strukturen hergestellt werden können. Des weiteren können für den Herstellungsprozeß Ätzverfahren und -medien angewendet werden, die relativ einfach und mit einem nur geringen Sicherheitsaufwand einsetzbar sind.The inventive method with the characteristic In contrast, features of the main claim have the advantage that extremely accurate partially undercut structures can be produced. Furthermore, for the Manufacturing process etching process and media applied that are relatively simple and with only a minor Security effort can be used.

Die Verwendung eines Entfernungsmittels, welches das Substrat angreift und als Ätzmedium dienen kann, stellt sich als besonders vorteilhaft heraus, da das Entfernungsmittel gleichzeitig für den dritten und vierten Verfahrensschritt verwendet werden kann und so zwei Verfahrensschritte zu einem zusammengefaßt werden können.The use of a removal agent that the Attacks substrate and can serve as an etching medium as particularly advantageous because the removal agent simultaneously for the third and fourth process step can be used and so two process steps can be summarized.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich.By the measures listed in the subclaims advantageous further developments and improvements of the Main claim specified procedure possible.

Besonders vorteilhaft ist es, die Opferschicht zunächst ganzflächig auf das Substrat aufzubringen und erst danach zu strukturieren, da dieses Verfahren wesentlich einfacher ist, als eine fertig strukturierte Opferschicht aufzubringen.It is particularly advantageous to begin with the sacrificial layer to be applied over the entire surface of the substrate and only afterwards structure because this process is much easier as a finished structured sacrificial layer.

Ebenso vorteilhaft ist es, die Opferschicht durch Aufschleudern, Tauchbeschichten oder Aufsprühen auf das Substrat aufzubringen, da diese Verfahren besonders kostengünstig sind und eine relativ homogene Schichtdicke erzeugen.It is equally advantageous to pass through the sacrificial layer Spin on, dip coat or spray on Apply substrate because these processes are special are inexpensive and a relatively homogeneous layer thickness produce.

Der Vorteil der Kostenersparnis ergibt sich bei der Verwendung des Verfahrens der Photolithographie für die Strukturierung der Opferschicht, da die Photolithographie ein bekanntes und erprobtes Verfahren darstellt.The advantage of the cost savings results from the Using the method of photolithography for the Structuring of the sacrificial layer since the photolithography is a known and proven method.

Das Zerteilen der Opferschicht mittels eines mechanischen Trennmittels in Teilbereiche und das mechanische Abheben eines Teils der Opferschicht vom Substrat stellt eine besonders vorteilhafte Maßnahme dar, da keinerlei aggressive Flüssigkeiten mit dem Substrat in Berührung kommen, wodurch sich auch ein Reinigungsprozeß erübrigt. Außerdem wird dadurch die Gefahr der Gesundheitsschädigung beim Herstellungsprozeß verringert.Cutting the sacrificial layer using a mechanical one Release agent in partial areas and mechanical lifting part of the sacrificial layer from the substrate represents one particularly advantageous measure, since no aggressive Liquids come into contact with the substrate, causing there is also no need for a cleaning process. Besides, will thereby the risk of health damage to the Manufacturing process reduced.

Das Abheben der Opferschicht zusammen mit der daraufliegenden anorganischen Nutzschicht dient in vorteilhafter Weise ebenfalls dem Gesundheitsschutz bei der Herstellung sowie der Vermeidung von Verunreinigungen des Substrats.Lifting off the sacrificial layer together with the the inorganic wear layer on top serves in advantageously also health protection at Production and the prevention of contamination of the Substrate.

Die Entfernung der Opferschicht zusammen mit der daraufliegenden anorganischen Nutzschicht durch ein Entfernungsmittel, welches die Opferschicht vom Substrat löst, führt zu dem Vorteil, daß bei besonders hoher Haftfestigkeit der Opferschicht auf dem Substrat dennoch eine zuverlässige Ablösung der Opferschicht erfolgt. Außerdem kann mit diesem Verfahren auch eine beliebig kompliziert gestaltete Form von Opferschichten vom Substrat abgelöst werden, welche mechanisch eventuell schwieriger ablösbar ist.The removal of the sacrificial layer along with the thereon an inorganic wear layer by a Removal agent that removes the sacrificial layer from the substrate solves, leads to the advantage that at particularly high Adhesive strength of the sacrificial layer on the substrate nevertheless the sacrificial layer is reliably detached. Any method can also be used with this method complicated form of sacrificial layers from the substrate be replaced, which may be mechanically more difficult is removable.

Das Aufbringen einer elektrisch leitfähigen Schicht auf die anorganische Nutzschicht bietet den Vorteil, daß mittels der leitfähigen Schicht elektrische und insbesondere thermische Effekte auslösbar sind, welche für die unterätzte Nutzschicht nutzbar sind, wobei die Nutzschicht insbesondere an der Stelle der Unterätzung vor allem eine thermische Entkopplung vom Substrat aufweist.The application of an electrically conductive layer on the inorganic wear layer has the advantage that by means of conductive layer electrical and especially thermal Effects can be triggered, which for the under-etched Wear layer are usable, the wear layer in particular in the place of the undercut, especially a thermal one Has decoupling from the substrate.

drawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.An embodiment of the invention is in the drawing shown and in the following description explained.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 ein mit einer Opferschicht beschichtetes Substrat im Querschnitt, Fig. 1 a coated substrate with a sacrificial layer in cross-section,

Fig. 2 ein Substrat mit einer strukturierten Opferschicht im Querschnitt Fig. 2 shows a substrate with a structured sacrificial layer in cross section

Fig. 3 ein Substrat mit strukturierter Opferschicht und einer Nutzschicht im Querschnitt, Fig. 3 is a substrate with a structured sacrificial layer and a useful layer in cross-section,

Fig. 4 ein Substrat mit einer strukturierten Opferschicht, einer Nutzschicht und einer elektrisch leitfähigen Schicht im Querschnitt, Fig. 4 shows a substrate having a patterned sacrificial layer, a wear layer and an electrically conductive layer, in cross section,

Fig. 5 ein Substrat mit einer strukturierten Nutzschicht und einer elektrisch leitfähigen Schicht im Querschnitt, Fig. 5 is a substrate having a structured wear layer and an electrically conductive layer, in cross section,

Fig. 6 ein Substrat mit einer unterätzten, strukturierten Nutzschicht und einer elektrisch leitfähigen Schicht in im Querschnitt. Fig. 6 is a substrate having an undercut, structured wear layer and an electrically conductive layer in cross-section.

Das Verfahren umfaßt vier Verfahrensschritte, deren einzelne Phasen in den Figuren dargestellt sind. The process comprises four process steps, the individual of which Phases are shown in the figures.

Fig. 1 zeigt ein Substrat 10, auf dessen Oberseite ganzflächig eine Opferschicht 11 mit einer Opferschichtdicke a aufgebracht ist. Fig. 1 shows a substrate 10, over the entire surface, a sacrificial layer 11 is deposited with a sacrificial layer thickness a on the upper side.

Beispielhaft ist als Material für das Substrat 10 Silizium und als Material für die Opferschicht 11 Polyimid verwendbar. Das Aufbringen erfolgt z. B. durch Aufschleudern, Tauchbeschichten oder Aufsprühen. Alternativ dazu kann die Opferschicht auch aufgeklebt, aufgedampft oder durch ein epitaktisches Verfahren aufgebracht werden.For example, silicon can be used as the material for the substrate 10 and polyimide as the material for the sacrificial layer 11 . The application takes place z. B. by spin coating, dip coating or spraying. As an alternative to this, the sacrificial layer can also be glued, evaporated or applied by an epitaxial method.

In Fig. 2 ist gezeigt, wie die Anordnung aus Fig. 1 nach einem Strukturierungsvorgang der Opferschicht 11 aussieht. Nach der Strukturierung bleibt nur mehr ein Teil der Oberfläche der Oberseite des Substrats 10 von der Opferschicht 12 bedeckt. FIG. 2 shows how the arrangement from FIG. 1 looks after a structuring process of the sacrificial layer 11 . After the structuring, only a part of the surface of the upper side of the substrate 10 remains covered by the sacrificial layer 12 .

Dazu wurde die Opferschicht 11 zum Beispiel mittels eines Photolithographieprozesses (Beschichten mit Photolack, Belichten über eine strukturierte Maske, Auswaschen eines Teils des Photolacks, Ätzen der freiliegenden Teile der Opferschicht 11, Entfernen des Photolacks) strukturiert. Als Opferschicht kann ein organisches Material eingesetzt werden, das selbst photolithographisch strukturierbar ist, beispielsweise Polyimid oder Photolack. Hierdurch entfällt die Notwendigkeit einer zusätzlichen Beschichtung mit Photolack und das Ätzen der Opferschicht 11. Ebenso ist es alternativ vorgesehen, durch ein mechanisches Trennverfahren, zum Beispiel Sägen, eine Trennung einzelner Bereiche der Opferschicht 11 zu erreichen. Nach dem Sägevorgang ist es dann möglich, einen Teil der Opferschicht 11 zu greifen und von der Oberfläche des Substrats 10 herunterzuziehen. Als auf der Oberfläche des Substrats 10 übrigbleibender Teil 10 der Opferschicht 11 ist die Opferschicht 12 eingezeichnet. Beispielhaft beträgt die Dicke des Substrats 10 500 µm und die Opferschichtdicke a 20 µm. Die in Fig. 2 gezeigte Anordnung stellt den Stand des Verfahrens nach dem ersten Verfahrensschritt dar.For this purpose, the sacrificial layer 11 was structured, for example, by means of a photolithography process (coating with photoresist, exposure via a structured mask, washing out part of the photoresist, etching of the exposed parts of the sacrificial layer 11 , removal of the photoresist). An organic material that can itself be structured photolithographically, for example polyimide or photoresist, can be used as the sacrificial layer. This eliminates the need for an additional coating with photoresist and the etching of the sacrificial layer 11 . It is also alternatively provided to separate individual areas of the sacrificial layer 11 by a mechanical separation process, for example sawing. After the sawing process, it is then possible to grip part of the sacrificial layer 11 and pull it down from the surface of the substrate 10 . The sacrificial layer 12 is drawn in as part 10 of the sacrificial layer 11 remaining on the surface of the substrate 10 . For example, the thickness of the substrate is 10 500 microns and the sacrificial layer thickness a 20 microns. The arrangement shown in FIG. 2 represents the state of the method after the first method step.

In Fig. 3 ist die Anordnung aus Fig. 2 nach dem Durchlaufen des zweiten Verfahrensschritts gezeigt. Im zweiten Verfahrensschritt wurde zunächst auf die gesamte Oberfläche der Oberseite des Substrats 10 und der Opferschicht 12 eine Pufferschicht 13 abgelagert. Als nächstes wurde oberhalb der Pufferschicht 13 deckungsgleich mit dieser eine Mittelschicht 14 abgeschieden, wobei in der Mittelschicht 14 eine quaderförmige Erhebung 22, zum Beispiel mittels eines Photolithographieprozesses erzeugt wurde. Oberhalb der Mittelschicht 14 und mit dieser deckungsgleich wurde anschließend eine Deckschicht 15 aufgebracht. Die drei Schichten 13, 14, 15 bilden zusammen ein Schichtpaket einer Nutzschicht 23 mit einer Nutzschichtdicke b. FIG. 3 shows the arrangement from FIG. 2 after the second method step has been carried out. In the second method step, a buffer layer 13 was first deposited on the entire surface of the upper side of the substrate 10 and the sacrificial layer 12 . Next, a middle layer 14 was deposited above the buffer layer 13 in a congruent manner therewith, a cuboid elevation 22 being produced in the middle layer 14 , for example by means of a photolithography process. A cover layer 15 was then applied above the middle layer 14 and congruently with this. The three layers 13 , 14 , 15 together form a layer package of a wear layer 23 with a wear layer thickness b.

Die Nutzschichtdicke b der Nutzschicht 23 übersteigt dabei nicht die Opferschichtdicke a und beträgt beispielsweise 14 µm. Die Nutzschicht 23 ist jene Schicht, die für die Anwendung der gesamten Anordnung wesentlich ist, während das Substrat 10 lediglich eine mechanische Halterungsfunktion hat. Beispielhaft ist die Nutzschicht 23 ein integriert optischer Wellenleiter, wobei die Mittelschicht 14 und dort insbesondere die quaderförmige Erhebung 22 die lichtleitende Funktion ausübt. Die Pufferschicht 13 dient zur Verringerung der optischen Abstrahlungsverluste aus der Mittelschicht 14 in das Substrat 10, während die Deckschicht 15 vor allem dem Schutz der Mittelschicht 14 vor mechanischer Beanspruchung dient. Als Material für die Pufferschicht 13 und die Deckschicht 15 ist Siliziumdioxid (SiO₂) vorteilhaft, während für die Mittelschicht 14 Siliziumoxinitrid (SiON) verwendbar ist. Die Brechungsindizes der drei Teilschichten 13, 14, 15 der Nutzschicht 23 verhalten sich dabei so, daß der Brechungsindex der Mittelschicht 14 größer ist als der Brechungsindex der Pufferschicht 13 und der Deckschicht 15, um eine gute Lichtleitfähigkeit der Nutzschicht 23 zu erreichen. Als Beispielwerte sind zu nennen ein Brechungsindex n = 1,46 je für die Pufferschicht 13 und die Deckschicht 15 und ein Brechungsindex n zwischen 1,48 und 1,52 für die Mittelschicht 14. Als beispielhafte Dickenbereiche für die Teilschichten 13, 14, 15 gelten eine Dicke von 5 bis 10 µm für die Pufferschicht 13, 2 µm für die Mittelschicht 14, 5 µm für die Deckschicht 15 und 0.4 µm für die Höhe der quaderförmigen Erhebung 22. Es ist ebenso vorgesehen, andere Dickenverhältnisse einzustellen, solange die Opferschichtdicke a die Nutzschichtdicke b übersteigt.The wear layer thickness b of the wear layer 23 does not exceed the sacrificial layer thickness a and is, for example, 14 μm. The wear layer 23 is the layer that is essential for the application of the entire arrangement, while the substrate 10 has only a mechanical holding function. As an example, the wear layer 23 is an integrated optical waveguide, the middle layer 14 and there in particular the cuboid elevation 22 performing the light-guiding function. The buffer layer 13 serves to reduce the optical radiation losses from the middle layer 14 into the substrate 10 , while the cover layer 15 serves primarily to protect the middle layer 14 from mechanical stress. Silicon dioxide (SiO ₂ ) is advantageous as the material for the buffer layer 13 and the cover layer 15 , while silicon oxynitride (SiON) can be used for the middle layer 14 . The refractive indices of the three sub-layers 13 , 14 , 15 of the wear layer 23 behave in such a way that the refractive index of the middle layer 14 is greater than the refractive index of the buffer layer 13 and the cover layer 15 in order to achieve good light conductivity of the wear layer 23 . A refractive index n = 1.46 each for the buffer layer 13 and the top layer 15 and a refractive index n between 1.48 and 1.52 for the middle layer 14 can be mentioned as example values. Exemplary thickness ranges for the partial layers 13 , 14 , 15 are 5 to 10 μm for the buffer layer 13 , 2 μm for the middle layer 14 , 5 μm for the top layer 15 and 0.4 μm for the height of the cuboid elevation 22 . It is also provided to set other thickness ratios as long as the sacrificial layer thickness a exceeds the wear layer thickness b.

Die in Fig. 4 gezeigte Anordnung unterscheidet sich von der Anordnung in Fig. 3 nur dadurch, daß im Bereich über und neben der quaderförmigen Erhebung 22 auf der Oberseite der Deckschicht 15 eine elektrisch leitfähige Schicht 19 aufgebracht wurde.The arrangement shown in FIG. 4 differs from the arrangement in FIG. 3 only in that an electrically conductive layer 19 has been applied in the area above and next to the cuboid elevation 22 on the upper side of the cover layer 15 .

Eine solche leitfähige Schicht 19 kann vor allem dazu benutzt werden, einen elektrischen Strom zu führen, der zu einer lokalen Erhitzung der Nutzschicht 23 führt. Durch einen thermooptischen Effekt kann die Lichtleiteigenschaft des durch die quaderförmige Erhebung 22 repräsentierten Lichtleiters so verändert werden, daß in Verbindung mit einem thermisch nicht von der elektrisch leitfähigen Schicht 19 beeinflußten weiteren Lichtleiter ein thermooptischer Schalter erzeugt werden kann. Ebenso ist aber auch die Verwendung in Form eines elektrooptischen Schalters vorgesehen, wenn der Lichtleiter nichtlinear-optische Eigenschaften aufweist.Such a conductive layer 19 can be used above all to conduct an electrical current which leads to local heating of the useful layer 23 . By means of a thermo-optical effect, the light-guiding property of the light guide represented by the cuboid elevation 22 can be changed such that a thermo-optical switch can be produced in connection with a further light guide which is not thermally influenced by the electrically conductive layer 19 . However, use in the form of an electro-optical switch is also provided if the light guide has non-linear optical properties.

In Fig. 5 ist die Anordnung aus Fig. 4 dargestellt, wie sie nach dem dritten Verfahrensschritt vorliegt. Im dritten Verfahrensschritt wird die Opferschicht 12 zusammen mit dem darüberliegenden Teil der Nutzschicht 23 vom Substrat 10 entfernt. FIG. 5 shows the arrangement from FIG. 4 as it is after the third method step. In the third method step, the sacrificial layer 12 is removed from the substrate 10 together with the part of the wear layer 23 lying above it.

Zur Entfernung kann ein Trockenätzprozeß mit einem Plasma verwendet werden, der zu einer Veraschung der Opferschicht 12 führt, ohne die Nutzschicht 23 anzugreifen. Ebenso ist es vorgesehen, durch ein Naßätzverfahren die Opferschicht 12 zusammen mit der darüberliegenden Nutzschicht 23 vom Substrat 10 abzulösen. Im Falle der Verwendung von Polyimid für die Opferschicht 12 empfiehlt sich entweder der Einsatz eines Sauerstoffplasmas zur Veraschung oder die Verwendung von Kaliumhydroxid (KOH) für die Naßätzung. Durch das Entfernen der Opferschicht 12 von der Oberfläche des Substrats 10 wird automatisch auch der auf der Opferschicht 12 befindliche Teil der Nutzschicht 23 vom Substrat entfernt. Dadurch erübrigt sich ein Strukturierungsverfahren für die Nutzschicht 23. Solche Strukturierungsverfahren wären wesentlich ungenauer und aufwendiger, als das hier verwendete Verfahren, da Effekte wie Redeposition bei Plasmaätzung und Isotropie bei Naßätzung auftreten.A dry etching process with a plasma can be used for removal, which leads to ashing of the sacrificial layer 12 without attacking the wear layer 23 . It is also provided that the sacrificial layer 12 together with the overlying wear layer 23 are detached from the substrate 10 by a wet etching process. If polyimide is used for the sacrificial layer 12 , either the use of an oxygen plasma for ashing or the use of potassium hydroxide (KOH) for the wet etching is recommended. By removing the sacrificial layer 12 from the surface of the substrate 10 , the part of the useful layer 23 located on the sacrificial layer 12 is also automatically removed from the substrate. This eliminates the need for a structuring method for the wear layer 23 . Such structuring methods would be considerably less precise and more complex than the method used here, since effects such as redeposition occur with plasma etching and isotropy with wet etching.

Die Anordnung aus Fig. 5 wird einem vierten Verfahrensschritt unterzogen, dessen Endprodukt die Fig. 6 zeigt. Durch die beim Herauslösen der Opferschicht 12 entstandene Aussparung 20 dringt ein Ätzmedium an die Oberfläche des Substrats 10 und dient dort der selektiven Ätzung des Substrats 10 gegenüber der Nutzschicht 23. Dabei entsteht eine Vertiefung 21 im Substrat 10, deren äußerer Rand unter der Nutzschicht 23 zu liegen kommt. Somit ragt ein Teilbereich der Nutzschicht 23 über den Rand der Vertiefung 21 hinaus. Dazu ist insbesondere die quaderförmige Erhebung 22 beim Entwurf der Maskenstrukturen so angeordnet worden, daß sie möglichst weit über dem Rand der Vertiefung 21 liegt.The arrangement from FIG. 5 is subjected to a fourth method step, the end product of which is shown in FIG. 6. An etching medium penetrates the surface of the substrate 10 through the cutout 20 that is created when the sacrificial layer 12 is removed, and is used there for the selective etching of the substrate 10 with respect to the useful layer 23 . This creates a depression 21 in the substrate 10 , the outer edge of which lies under the wear layer 23 . A partial area of the wear layer 23 thus projects beyond the edge of the depression 21 . For this purpose, the cuboid elevation 22 in particular has been arranged in the design of the mask structures in such a way that it lies as far as possible over the edge of the depression 21 .

Der Effekt der Unterätzung wird beim Betrieb der quaderförmigen Erhebung 22 als Lichtleiter genutzt, indem die durch die Unterätzung erreichte thermische Entkopplung vom Substrat 10 eine bessere Funktionalität der Struktur beim Betrieb als thermooptischer Schalter gewährleistet. Insbesondere beim Einsatz der quaderförmigen Erhebung 22 als Lichtwellenleiter für einen thermooptischen Schalter wird so erreicht, daß eine unerwünschte Wärmeabfuhr in Richtung zum Substrat 10 vermindert wird. Die Unterätzung kann jedoch auch für andere Effekte eingesetzt werden, wo eine solche mikromechanische Struktur von Vorteil ist, wie beispielsweise für die Ankopplung von Photodetektoren oder die Beeinflussung des in der Nutzschicht 23 geführten Signals durch elektrische Felder mittels Elektroden. Als Ätzmedium zur Erzeugung der Vertiefung 21 ist in Silizium vorteilhafterweise Kaliumhydroxid verwendbar, welches eine anisotrope Ätzung des Siliziums bewirkt. Durch die anisotrope Ätzung, welche sich an der Kristallrichtung des Siliziums orientiert, ist durch das Eintreten eines selbstverzögernden Ätzprozesses ein besonders genaues Einstellen der Unterätzungsrate möglich. Außerdem ist Kaliumhydroxid besonders gut geeignet, da es gleichzeitig für die Ausführung des dritten und vierten Verfahrensschrittes verwendbar ist, wodurch nur ein einziges Ätzmedium für beide Verfahrensschritte notwendig ist. Das Auftragen der elektrisch leitfähigen Schicht 19 kann zum Beispiel durch Sputtern erfolgen.The effect of the undercut is used when the cuboid elevation 22 is operated as a light guide, since the thermal decoupling from the substrate 10 achieved by the undercut ensures better functionality of the structure during operation as a thermo-optical switch. In particular when using the cuboid elevation 22 as an optical waveguide for a thermo-optical switch, the result is that undesired heat dissipation in the direction of the substrate 10 is reduced. However, the undercut can also be used for other effects where such a micromechanical structure is advantageous, such as for example for coupling photodetectors or influencing the signal carried in the useful layer 23 by means of electrodes by means of electrodes. Potassium hydroxide, which causes anisotropic etching of the silicon, can advantageously be used in silicon as the etching medium for producing the depression 21 . Due to the anisotropic etching, which is based on the crystal direction of the silicon, the occurrence of a self-delaying etching process enables the undercut rate to be set particularly precisely. In addition, potassium hydroxide is particularly well suited, since it can be used simultaneously for carrying out the third and fourth process steps, as a result of which only a single etching medium is necessary for both process steps. The electrically conductive layer 19 can be applied, for example, by sputtering.

Claims

1. A method for producing a partially under-etched inorganic wear layer ( 23 ) on a substrate ( 10 ), characterized in that in a first method step, the substrate ( 10 ) on a partial surface of the surface of its top with a sacrificial layer ( 12 ) with a predetermined sacrificial layer thickness (a) it is provided that, in a second method step, the surfaces of the upper sides of the substrate ( 10 ) and the sacrificial layer ( 12 ) are at least partially provided with the inorganic wear layer with a predetermined wear layer thickness (b), the wear layer thickness (b) being chosen to be smaller is, as the sacrificial layer thickness (a), that in a third process step the sacrificial layer ( 12 ) is removed from the substrate ( 10 ) together with the portion of the inorganic wear layer ( 23 ) lying on the sacrificial layer ( 12 ), that in a fourth process step the Substrate ( 10 ) together with the remaining portion of the inorganic useful layer t ( 23 ) is exposed to an etching medium for etching the substrate ( 10 ), in the third method step the substrate ( 10 ) together with the sacrificial layer ( 11 , 12 ) and the inorganic wear layer ( 23 ) is exposed to the etching medium which the sacrificial layer ( 11 , 12 ) detaches from the substrate ( 10 ) and which attacks the substrate ( 10 ) and at the same time is additionally used in the fourth method step as an etching medium for the substrate ( 10 ).

2. The method according to claim 1, characterized in that in the first step, the sacrificial layer ( 11 , 12 ) is first applied over the entire surface of the substrate ( 10 ) and is then structured.

3. The method according to claim 2, characterized in that the sacrificial layer ( 11 , 12 ) is applied by spin coating, dip coating or spraying onto the substrate ( 10 ).

4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that the structuring of the sacrificial layer ( 11 , 12 ) is carried out photolithographically.

5. The method according to claim 2 or 3, characterized in that the structuring of the sacrificial layer ( 11 , 12 ) takes place in that the sacrificial layer ( 11 , 12 ) by means of a mechanical release agent, in particular a saw, is divided into sub-areas and then a part the sacrificial layer ( 11 , 12 ) is lifted mechanically from the substrate ( 10 ).

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that an electrically conductive layer ( 19 ) is applied to the inorganic wear layer ( 23 ).