EP1441976A2 - Mikromechanisches bauelement und entsprechendes herstellungsverfahren - Google Patents

Mikromechanisches bauelement und entsprechendes herstellungsverfahren

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Publication number
EP1441976A2
EP1441976A2 EP02772043A EP02772043A EP1441976A2 EP 1441976 A2 EP1441976 A2 EP 1441976A2 EP 02772043 A EP02772043 A EP 02772043A EP 02772043 A EP02772043 A EP 02772043A EP 1441976 A2 EP1441976 A2 EP 1441976A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
functional layer
region
micromechanical component
micromechanical
layer
Prior art date
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Ceased
Application number
EP02772043A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Franz Laermer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1441976A2 publication Critical patent/EP1441976A2/de
Ceased legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
    • G01C19/5705—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using masses driven in reciprocating rotary motion about an axis
    • G01C19/5712—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using masses driven in reciprocating rotary motion about an axis the devices involving a micromechanical structure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B3/00—Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
    • B81B3/0064—Constitution or structural means for improving or controlling the physical properties of a device
    • B81B3/0086—Electrical characteristics, e.g. reducing driving voltage, improving resistance to peak voltage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00777—Preserve existing structures from alteration, e.g. temporary protection during manufacturing
    • B81C1/00785—Avoid chemical alteration, e.g. contamination, oxidation or unwanted etching
    • B81C1/00801—Avoid alteration of functional structures by etching, e.g. using a passivation layer or an etch stop layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/02—Sensors
    • B81B2201/0228—Inertial sensors
    • B81B2201/0242—Gyroscopes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2203/00—Basic microelectromechanical structures
    • B81B2203/01—Suspended structures, i.e. structures allowing a movement
    • B81B2203/0136—Comb structures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2203/00—Basic microelectromechanical structures
    • B81B2203/03—Static structures
    • B81B2203/0323—Grooves
    • B81B2203/033—Trenches
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C2201/00—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems
    • B81C2201/01—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems in or on a substrate
    • B81C2201/0101—Shaping material; Structuring the bulk substrate or layers on the substrate; Film patterning
    • B81C2201/0102—Surface micromachining
    • B81C2201/0104—Chemical-mechanical polishing [CMP]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C2201/00—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems
    • B81C2201/01—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems in or on a substrate
    • B81C2201/0101—Shaping material; Structuring the bulk substrate or layers on the substrate; Film patterning
    • B81C2201/016—Passivation

Definitions

  • the present invention relates to a micromechanical component and a corresponding manufacturing method.
  • sensor elements are structured out of a single- or polycrystalline active silicon surface layer and made freely movable by means of a sacrificial layer technique, ie the removal of a SiO 2 sacrificial layer located under the structures.
  • a plasma etching method according to the type of DE 4241045 is preferably used.
  • a hydrofluoric acid vapor etching process as disclosed, for example, in DE 4317274 or DE 19704454.
  • a preferred overall process for manufacturing development of such OMM sensors is e.g. B. in US-A-5, 756, 901.
  • Rotation rate sensors have been designed according to different linear oscillator principles and according to different rotary oscillator principles. These rotation rate sensors are designed as spring-mass systems and are capable of vibrating structures, which are excited by means of electrostatic comb drives to a continuous vibration movement with constant amplitude and are evaluated by means of capacitive detection structures.
  • the decoupling from the drive voltage is often done by a subsequent spectral filtering, by current compensation principles (oppositely directed drive voltages on two comb drives with compensation of the displacement currents) or by temporal selection via Swit- ched-capacitor principles.
  • current compensation principles oppositely directed drive voltages on two comb drives with compensation of the displacement currents
  • temporal selection via Swit- ched-capacitor principles.
  • the noise characteristics of the sensors deteriorate either due to the crosstalk or due to the countermeasures taken.
  • a hydrofluoric acid-containing medium in the form of aqueous or, preferably, fails the approach to incorporate isolation structures in the functional layer, until today 'in the destruction such isolation structures during the sacrificial layer etching.
  • the refill oxide in the isolation trenches is attacked by the hydrofluoric acid.
  • hydrofluoric acid vapor it is practically impossible to protect functional insulation oxides.
  • micromechanical component according to the invention with the features of claim 1 and the corresponding manufacturing method according to claim 11 have the advantage over the known approach that the functional layer can be subdivided into areas which have different mechanical and / or electrical properties.
  • the invention enables parts of the overall structure, for example detection and drive structures, to be galvanically decoupled from one another by isolation structures for the electrical decoupling and insulation of corresponding substructures within the movable structure within the functional layer.
  • isolation trenches For the production of electrical isolation structures, the creation of isolation trenches is proposed in order to partition the sensor structure into several substructures. To separate these substructures e.g. In order to mechanically isolate them electrically insulated from one another, the isolation trenches are refilled with a highly insulating material, preferably silicon dioxide. A mechanically coherent structure can thus be produced, which consists of sub-segments that are electrically insulated from one another.
  • An alternative sacrificial layer technique is expediently used in the invention, which is based on the selective removal of sacrificial silicon regions from a reactive gas phase.
  • highly reactive fluorine compounds such as XeF 2 , C1F 3 , BrF 3 , IF 3 , IF5 etc. or fluorine radicals from a plasma discharge are preferably used, which spontaneously etch exposed silicon, but act very selectively towards non-silicon and do not attack it.
  • oxide layers are not significantly attacked by these substances, so that functional oxides, such as the refill oxide, of the isolation trenches remain fully intact.
  • this new sacrificial layer technology makes it possible to manufacture sensors that consist of substructures that are laterally electrically insulated from one another and thus e.g. enable decoupling of drive and detection zones in rotation rate sensors. As a result, these sensors are significantly improved and the range of applications for OM technology is significantly expanded in the direction of increased functionality.
  • piezoelectric material for filling the isolation trenches instead of an isolation oxide.
  • the silicon partial structures on both sides of the piezoelectric material then serve as electrodes, for example.
  • mechanical forces can be converted into electrical signals within the sensor structure which, in turn, can be tapped from the substructures which are electrically insulated from one another.
  • Known piezoelectric layer materials are, for example, ZnO, AIN, PZT etc. ZnO and AIN in particular can be deposited as thin layers in processes close to the semiconductor. These piezo materials convert mechanical forces into electrical voltages and vice versa, so that piezo actuators can also be represented within an active structure.
  • the advantage of piezoelectric signal conversion in a sensor is the relatively high achievable signal voltages and the low source impedances, which e.g. with rotation rate sensors is advantageous for increased sensor sensitivity and sensor resolution.
  • the advantage of an actuator is the relatively large force or displacement with a relatively low drive voltage. In this case too, "-: the highly selective isotropic silicon sacrificial layer technology enables the display of new components with increased functionality.
  • an insulation layer is provided between the substrate and the functional layer.
  • the third region made of a second material is part of the movable structure.
  • the first material is polysilicon and the second material is an insulation material, preferably silicon dioxide.
  • the first material is polysilicon and the second material is a piezoelectric material.
  • a seismic mass is formed in the micromechanical functional layer, on which a comb structure is provided for driving, the third region being provided for electrically isolating the comb structure from the seismic mass.
  • a ring structure is formed in the micromechanical functional layer, the third region being designed as a piezoelectric region.
  • the ring structure is surrounded by a continuous third area, to which a plurality of spiral springs are connected.
  • the ring structure is surrounded by a third area, the one Has a plurality of non-interconnected partial areas, with each of which a plurality of spiral springs is connected.
  • the ring structure is part of a ring gyro.
  • continuous degrees are formed in the functional layer to form the movable structure, then the side walls of the trenches are covered with a protective layer, and then part of the functional layer is made movable by providing an undercut area, the areas of the undercut area being provided be protected by the insulation layer and the side walls of the trenches by the protective layer.
  • the protective layer is first deposited in the entire trench and then removed from the trench floor.
  • planarization is carried out by means of a chemical-mechanical polishing step.
  • Fig. 2 is a schematic illustration for explaining a second embodiment of the invention.
  • FIG. 3 shows a schematic illustration of a sensor structure to explain a third embodiment of the invention
  • FIG. 4 shows a schematic illustration of a further sensor structure to explain a fourth embodiment of the invention.
  • FIG. 5 shows a schematic illustration of yet another sensor structure to explain a fifth embodiment of the invention.
  • FIG. 6 shows a schematic illustration of a ring gyro structure
  • 7 shows a schematic illustration of a ring gyro structure according to a sixth embodiment of the invention.
  • FIG. 8 shows a schematic illustration of a ring gyro structure according to a seventh embodiment of the invention.
  • La-g show schematic representations of different process stages to explain a first embodiment of the invention.
  • reference symbol 17 denotes a silicon substrate, for example in the form of a silicon wafer. Areas of a first insulating layer 12 and a second insulating layer 14 lying between them, here each made of silicon dioxide, are applied to the silicon substrate 17. On the areas of the first insulating layer 12 there is a structured conductive layer, which in turn is covered by a third insulating layer 16, also made of silicon dioxide. A functional layer 15 made of conductive, highly doped polysilicon is provided above the third insulating layer 16 or the second insulating layer 14. seen. Above the functional layer 15 there is a photomask 10 in which an opening 21 is provided in the right section above the third insulation layer 16.
  • FIG. 1b illustrates the result of a first anisotropic plasma etching process using the photomask 10 with the opening 21, which creates a trench 19 which completely cuts through the functional layer 15 and stops on the third insulation layer 16.
  • the plasma etching process divides the functional layer 15 into the regions 15a and 15c.
  • the trench 19 is completely filled with an insulation oxide (SiO 2 ) 20 by the insulation oxide in question being deposited over the entire surface of the structure.
  • the insulation oxide 20 is then removed again from the wafer surface, for example by means of a chemical mechanical polishing step (CMP) or by etching back the oxide layer.
  • CMP chemical mechanical polishing step
  • the isolation oxide 20 thus remains only in the isolation trench 19, as a result of which a planar surface of the resulting structure according to FIG. stands.
  • the filled trench now forms an area 15b of the functional layer 15 which mechanically stably connects the areas 15a and 15c, but in the present example is electrically insulated from one another.
  • a second photomask 10 is provided on the resulting structure.
  • a metalization which is usually still located on the functional layer 15 below the photomask 10 *, is not shown in FIG. In particular, if necessary, this metallization can also span the trenches filled with insulation material.
  • the photomask 10 ⁇ has openings 21 ⁇ which, inter alia, lie above the second insulation layer 14.
  • trenches 19 ⁇ are etched in the area of the openings 21, which extend to the second insulation layer 14, which is usually only a few nanometers to 100 nanometers thick.
  • a teflon-like protective film 120 builds up selectively on the side walls of the trenches 19.
  • the anisotropic plasma etching process comes to an almost complete standstill, since it has a high selectivity for silicon compared to silicon dioxide and therefore hardly etches silicon dioxide.
  • the bottom of the trenches 19 there are exposed areas 23. This is shown in FIG. If.
  • the exposed areas 23 of the second insulation layer 14 are removed in a further anisotropic plasma etching process for silicon oxide.
  • the silicon substrate 17 is etched isotropically to produce an undercut region 31.
  • a movable structure 32 above the undercut region 31 can thus be produced.
  • the area 30 of the movable structure 32 consisting of the second insulation layer 14 together with the areas 25 of the second insulation layer 14 and together with the teflon-like protective layer 120 prevents the functional layer 15 from being etched back or lost during the isotropic undercut in the silicon and ensures that is really only etched into the silicon substrate.
  • FIG. 2 shows a schematic illustration to explain a second embodiment of the invention.
  • the area 15b with the insulation oxide 20 is located within the movable structure 32.
  • the production takes place analogously to the exemplary embodiment according to FIGS.
  • the silicon regions 15a, 15b and the insulation oxide 20 are in the isotropic etching step for production of the undercut region 31 is protected by the region 30 of the second insulation layer 14 below the movable structure 32.
  • a process for implementing the invention in a component according to the invention in accordance with the first or second embodiment therefore generally provides that the required isolation trenches 19 are first created in the active silicon layer 15.
  • trench trenches are anisotropically etched up to the oxide stop layer 14 or 16.
  • trenches are then filled again with at least one insulation oxide (Si0 2 ), possibly in conjunction with other refill materials, such as polysilicon. This is deposited over the entire area in order to fill the trenches at least partially, for example only in the upper part. In a preferred embodiment described above, the trenches are completely filled.
  • Si0 2 insulation oxide
  • other refill materials such as polysilicon
  • the filling material Si0 2 or another material, such as AIN or the like
  • the filling material is then removed again from the wafer surface, for example by means of planarization of the surface by polishing or chemical mechanical polishing (CMP) or etching.
  • CMP chemical mechanical polishing
  • the material thus remains in the isolation trenches and is removed again at the other points during the planarization step up to the silicon surface.
  • This preferably creates a planar wafer Surface of silicon areas, which is filled with filled isolation trenches at the intended locations.
  • the planarization step ensures that the refill material in the isolation trenches is flush with the silicon surface.
  • the sensor structures are etched into the silicon, the stop oxide in the trench trenches is selectively removed, the structure side walls passivated (Teflon, Si0 2 deposition), the passivation from the trench bottom is selective removed and finally the sacrificial silicon zones selectively etched out due to the highly reactive fluorine chemistry of C1F 3 , BrF 3 , XeF 2 etc.
  • the freely movable OMM structure 32 is present, which consists of substructures that are electrically insulated from one another.
  • FIGS. 3-5 show different linear oscillator arrangements for rotation rate sensing according to a third to fifth embodiment.
  • -G. 3 shows a schematic illustration of a sensor structure to explain a third embodiment of the invention.
  • reference numerals 200 denote a seismic mass which has side arms 215a, 215b.
  • the seismic mass 200 is formed in the micromechanical functional layer 15 in FIGS. 1 and 2.
  • insulating regions 220a, 220b Provided in the arms 215a, 215b of the seismic mass 200 are insulating regions 220a, 220b which provide electrical insulation of the inner region of the seismic mass 200 from the outer regions of the arms 215a, 215b.
  • Comb structures 265a, 265b are provided on the outer regions of the arms 215a, 215b, which cooperate with corresponding combs 255a, 255b, which are firmly connected to the substrate 17 via the anchors 250a, 250b (see FIGS. 1 and 2).
  • 190a, 190b, 260a, 260b denote anchors, which hang the seismic mass 200 movably above the substrate 17 via bending springs 195a, 195b or 267a, 267b.
  • FIG. 3 therefore shows a seismic mass 200 or sensor oscillating mass, the combs of which engage in the drive comb structure 255a, b are electrically insulated from the remaining sensor oscillating mass.
  • the drive substructure of the vibrating mass is contacted, for example, by the anchors 260a, b, the remaining vibrating mass serving as the detection structure via the anchors 190a, b.
  • the detection takes place, for example, out-of-plane and capacitively by means of lower electrode plates (not shown), which take up the distance of the remaining partial structure of the oscillating mass 200 from the lower electrode plates.
  • the crosstalk of the electrical drive voltage via the vibrating mass 200 into the detection electrodes is thus greatly reduced and it is advantageously also possible to detect the remaining vibrating structure itself.
  • FIG. 4 shows a schematic illustration of a further sensor structure to explain a fourth embodiment of the invention.
  • reference numeral 300 denotes a seismic mass, which is connected to movable beams 360a, 360b via bending springs 330a, 330b.
  • the beams 360a, 360b are in turn connected to the substrate 17 via anchors 325a, 325b.
  • insulation regions 320a, 320b which electrically insulate the inner region of the seismic mass 300.
  • comb structures 355a, 355b Connected to the beams 360a, 360b are comb structures 355a, 355b which have combs which interact with corresponding combs which are provided on anchors 350a, 350b.
  • the comb structures 355a, 355b serve this Drive of the seismic mass 300. Displacements of the seismic mass 300 can be capacitively detected in a known manner via capacitor devices C1 to C4.
  • the drive structures are decoupled from the oscillating structures via the bending springs 330a, b. As described, these are also electrically isolated from the actual vibration structure.
  • the rotation rate signals are detected by means of the capacitive structures C1-C4 against the vibrating structure or its stationary frame parts.
  • the drive structure and the rest of the vibrating structure can also be electrically contacted separately via separate fastening elements. That A bending spring must also be connected to the earth.
  • 400 denotes a further seismic mass, which has an annular shape.
  • comb structures 455a-d are provided at predetermined locations, which have combs which interact with corresponding combs which are connected to the substrate 17 via anchors 450a to 450d.
  • the insulation regions 420a to 420d ensure that the drive structures constructed in this way are decoupled from the inner region or the inner regions of the seismic mass 400.
  • 5 therefore shows a rotary oscillator in which the elements of the oscillating mass engaging in the drive comb structures are electrically insulated from the remaining oscillating mass.
  • the remaining vibrating mass and the drive parts (not shown) are each electrically contacted separately.
  • the detection is preferably carried out again out-of-plane by means of lower capacitor plates (not shown), via which the distance of the remaining oscillating mass from the electrode plates is determined.
  • Another component for which the invention can be used is a micromechanical ring gyro with piezoelectric signal conversion.
  • FIG. 6 is a schematic illustration of a ring gyro structure with a deformable ring structure 500.
  • FIG. 6 shows waveforms of the ring structure 500 with the two indicated vibration limit shapes.
  • One "dead center” of the movement is the vertical cigar shape
  • the other "dead center” of the movement is the horizontal cigar shape.
  • the arrows mark the nodes of this mode of vibration, ie locations without any significant movement amplitude. Since the ring is or should be isotropic, the oscillation mode can in principle assume any other position in the plane.
  • the mode orientation in the plane usually comes about through the vibration drive, which the rota- tional symmetry of the arrangement breaks and excellent main axes.
  • the oscillation When the oscillating ring 500 rotates about an axis perpendicular to the ring plane, the oscillation tries to remain stationary against the rotation, so that an amplitude of movement occurs in the previous nodes of the oscillation mode.
  • the turning away of the base mode is usually suitably detected in the nodes or compensated by an electromechanical negative feedback.
  • the level of the compensation signal is the most commonly used measure of the rotational speed at which the ring 500 is rotated and the measurement variable that is actually of interest. Thanks to their high internal symmetry, ring gyros are very insensitive to external disturbances. The resolution can be increased very far.
  • Conventional embodiments use either magnetic induction loops in an external magnetic field for driving and detecting the oscillation mode or piezoelectric drive and detection elements which are soldered onto the circumference of a precision mechanical ring or cylinder.
  • the invention provides a suitable technique for representing micromechanical, preferably surface micromechanical Si ring gyros, which provides both sufficiently large driving forces and sufficiently large detection signals without impairing the symmetry of the ring structure which is essential for the function. It makes it possible to connect micromechanical, in particular surface micromechanical Si ring gyros with piezoelectric drive and detection fields and thus to obtain large drive forces and useful signals with a relatively low source impedance.
  • the technology according to the invention enables the production of electrically insulated, freely movable sensor substructures. Trench trenches previously created are filled with piezoelectric material and then planarized. The actual silicon structures are then produced by trench etching.
  • the isotropic gas phase etching technology using silicon sacrificial layers makes it possible to manufacture self-supporting, vibrating structures without damaging functional dielectrics or piezoelectrics.
  • 7 shows a schematic illustration of a ring gyro structure according to a sixth embodiment of the invention.
  • 520 denotes a rotating piezoelectric layer 520, which is incorporated in the functional layer 15 according to FIG. 1 or 2 according to an embodiment of the method according to the invention.
  • 530a to 530g are bending springs made of conductive polysilicon, which are provided adjacent to the piezoelectric layer 520.
  • 550a to 550h denote anchors which anchor the spiral springs 530a to 530h.
  • an annular trench around the later silicon ring structure 500 is exposed after the underlying layer system consisting of insulation layers and the active silicon layer or functional layer located above it.
  • This trench trench is filled with the piezoelectric material 520 and the wafer surface is then planarized.
  • the actual silicon structures are then produced by trench etching, that is to say etched out of the still essentially coherent surface silicon layer. This applies to the inner ring (the actual ring vibrator) 500, the anchors 550a-h and the spiral springs 530a-h for the central ring 500, which simultaneously feed the electrode voltages to corresponding contact elements or tap them.
  • FIG. 7 shows a continuous piezoelectric layer 520 with structured outer Si electrodes as the end of the spiral springs 530a-h.
  • Highly doped, highly conductive silicon of p- or n-type is preferably used as the silicon starting material, particularly preferably highly doped p-material with a boron doping. Since the piezoelectric layer 520 is designed as a continuous outer ring, this can lead to increased electrical crosstalk between adjacent electrodes.
  • FIG. 8 shows a schematic representation of a ring gyr structure according to a sixth embodiment of the invention.
  • the piezoelectric fields are also separated from one another.
  • the separation is brought about by initially creating a continuous ring 520 for the refill, but rather eight ring segments 520a g, which are separated from one another by cutouts 525 a-g, which in turn results in eight separate piezoelectric sub-segments after the refill and planarization arise.
  • the electrical crosstalk between adjacent electrodes is reduced.
  • open boundary areas of the piezoelectric material can occur between the outer electrodes and the central inner ring. With certain piezoelectrics (eg ZnO), electrical shunts between the inner ring electrode and the outer electrodes can occur due to the occurrence of surface conductivities.
  • the structuring processes must therefore be optimized so that ion damage is minimized.
  • the process for deep silicon structuring disclosed in DE 4241045 fulfills this requirement, since it manages with only low ion energies to achieve an anisotropic etching result, which cannot significantly damage the open edge or boundary surfaces of the piezoelectric fields.
  • the electrical connection of the outer electrodes thus takes place via the associated anchoring and the associated spring, which must be sufficiently conductive due to high doping (p or n, preferably p).
  • high doping p or n, preferably p.
  • direct contacting of the inner ring can be dispensed with if all drive signals are supplied to the outer electrodes as complementary voltages and all signal taps are taken from the outer electrodes in a differential form.
  • the vibration drive can take place in such a way that the drive field in the 12 o'clock position and that in the 3 o'clock position are each driven with complementary voltage and the output voltages of the fields at 6 o'clock and 9 o'clock for vibration detection Position are subtracted from each other.
  • the node movement can be measured by using the output voltages of the two fields on the right and left of the 3 o'clock position are subtracted from each other, and the compensation of the node movement is carried out by feeding the compensation voltage into the piezo fields on the right and left of the 9 o'clock position.
  • the central Si ring although not directly electrically contacted, always remains at a virtual zero potential.
  • a layer structure is even more expedient, which also allows direct contact of the central ring via an Al conductor track.
  • an insulation oxide layer is applied and structured over the spring bars before the deep trench process for working out the active structures, and an Al layer is applied over it and structured to form conductor tracks.
  • the conductor tracks each contact the central Si ring and allow the ring to be connected to a defined potential, preferably earth potential or a reference potential.
  • the AI conductor tracks should be as thin as possible, for example only 50-200 nm thick.
  • it is advantageous to provide all spring bars with a conductor track used to connect the central ring structure although it would be sufficient in itself if only one spring bar were used to make contact with the inner ring).
  • By utilizing all spring bars an electrical parallel connection of all eight conductor tracks is achieved, and you can get by with thinner conductor tracks. It also becomes very important also maintain the symmetry of the arrangement (all spring bars are the same).
  • a further advantage is the possibility of poling piezoelectrics particularly effectively, as e.g. is required for PZT materials. After the deposition and structuring and baking of the PZT ceramic, these materials must first be pre-polarized by applying a pole voltage - a high DC voltage - between the outer electrode and the inner ring at elevated temperature and thus made piezoelectric. This polarity can be carried out in a particularly well-defined manner by individually connecting the inner ungi ring to each electrode field. Another advantage is the further reduction of electrical crosstalk between neighboring electrode fields.
  • a micromechanical component preferably a surface micromechanical ring gyro
  • a micromechanical component which overcomes the known problems of capacitive / electrostatic readout, in that piezoelectric fields can be implemented in a new manufacturing process.
  • the process control allows the exposure of micromechanical structures without damaging functional dielectric or piezoelectric layers.
  • vertically structured piezo fields can be displayed on a vibrating Si ring.
  • the advantages of piezoelectric signal conversion are comparatively large signal voltages and low source impedances, detection of mechanical ' stresses and strains instead of movement amplitudes and small space requirements in comparison to capacitive structures.
  • the invention is not limited to the illustrated applications.
  • Another application example would be a microswitch, the actuator part should ideally be completely galvanically decoupled from the actual switch part in analogy to conventional relays.
  • any other functional areas can be introduced, e.g. for the detection of mechanical forces by means of piezoelectric effects (through ZnO, AIN, PZT,) or for the integration of
  • Piezo actuators in the structures In any case, the new process control opens up a multitude of new OMM components.
  • the protective layer for the sacrificial layer etching technique can first be deposited in the entire trench and then removed from the trench floor.
  • a known plasma planarization process can also be used (provided the refill material can be removed in the plasma) or etched back wet.

Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft ein mikromechanisches Bauelement mit einem Substrat (17); einer über dem Substrat (17) vorgesehenen mikromechanischen Funktionsschicht (15) aus einem ersten Material; wobei die Funktionsschicht (15) einen ersten and zweiten Bereich (15a, 15c) aufweist, die ein dritter Bereich (15b; 220a,b; 320a,b; 420a-d; 520; 520a-h) aus einem zweiten Material (20) verbindet; wobei mindestens einer der Bereiche (15a bzw. 15b; 220a,b; 320a,b; 420a-d; 520; 520a-h bzw. 15c) Teil einer beweglichen Struktur (32) ist, welche über dem Substrat (17) aufgehangt ist. Die Erfindung schafft ebenfalls ein entsprechendes Herstellungsverfahren.

Description

Mikromechanisches Bauelement und entsprechendes Herstellungsverfahren
STAND DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung betrifft ein mikromechanisches Bauelement und ein entsprechendes Herstellungsverfahren.
Obwohl auf beliebige mikromechanische Bauelemente anwendbar, werden die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrundeliegende Problematik in bezug auf ein oberflächenmikrome- chanisches Bauelement, z.B. einen Drehratensensor, in Siliziumtechnologie erläutert.
In der Oberflächenmikromechanik (OMM) werden Sensorelemente aus einer ein- oder polykristallinen aktiven Siliziumoberflächenschicht herausstrukturiert und mittels einer Opfer- schichttechnik, d.h. dem Entfernen einer unter den Strukturen befindlichen Si02-Opferschicht frei beweglich gemacht. Zur hochpräzisen Strukturierung der Siliziumoberflächenschicht wird vorzugsweise ein Plasmaätzverfahren nach Art der DE 4241045 eingesetzt. Zur Entfernung der Si02-Opfer- schicht verwendet man vorzugsweise ein Flusssäuredampfätzverfahren, wie es z.B. in der DE 4317274 bzw. DE 19704454 offenbart ist. Ein bevorzugter Gesamtprozess zur Herstel- lung solcher OMM-Sensoren ist z . B . in der US-A-5 , 756 , 901 erläutert .
Prominente Sensoranwendungen sind Beschleunigungs- und vor allem Drehratensensoren. So sind Drehratensensoren nach verschiedenen Linearschwingerprinzipien und nach verschiedenen Drehschwingerprinzipien konstruiert worden. Diese Drehratensensoren sind als Feder-Massesysteme ausgebildete schwingungsfähige Strukturen, die mittels elektrostatischer Kammantriebe zu einer kontinuierlichen Schwingungsbewegung mit konstanter Amplitude angeregt und mittels kapazitiver Detektionsstrukturen ausgewertet werden.
Allen diesen Strukturen ist gemeinsam, dass das freibewegliche Sensorelement aus einem Stück Silizium hergestellt wird, d.h. die gesamte Anordnung aus Federn und Massen ist elektrisch untereinander verbunden und daher zwangsläufig auf demselben Potenzial. Das hat z.B. bei Drehratensensoren zur Folge, dass ein schädliches Übersprechen von Antriebsspannungen in den Detektionskreis hinein stattfindet, da mangels einer galvanischen Entkopplung innerhalb der Schwingstruktur die Antriebsspannungen und die Detektions- signale an ein und derselben Struktur wirken.
Die Entkopplung von der Antriebsspannung geschieht häufig durch eine nachfolgende spektrale Filterung, durch Stromkompensationsprinzipien (entgegengesetzt gerichtete Antriebsspannungen an zwei Kammantrieben mit Kompensation der Verschiebeströme) oder durch zeitliche Selektion über Swit- ched-Capacitor-Prinzipien. In jedem Fall verschlechtern sich die Rauscheigenschaften der Sensorik entweder durch das Übersprechen oder durch die ergriffenen Gegenmassnah- men.
Da zur Opferschichtätzung der unter den aktiven Strukturen befindlichen Si02-Schicht nach dem bisherigen Stand der Technik ein flusssäurehaltiges Medium in Form von wässriger oder bevorzugt von dampfförmiger Flusssäure benutzt wird, scheitert der Ansatz, Isolationsstrukturen in die Funktionsschicht einzubauen, bis heute' an der Zerstörung solcher Isolationsstrukturen während der Opferschichtätzung. Ebenso wie die eigentliche Si02-Opferschicht wird auch das Refill- Oxid in den Isolationsgräben von der Flusssäure angegriffen. Insbesondere bei Einsatz von Flussäuredampf ist es praktisch unmöglich, funktionale Isolationsoxide zu schützen.
VORTEILE DER ERFINDUNG
Das erfindungsgemäße mikromechanische Bauelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. das entsprechende Herstellungsverfahren nach Anspruch 11 weisen gegenüber dem bekannten Lösungsansatz den Vorteil auf, daß die Funktionsschicht in Bereiche unterteilbar ist, welche verschiedene mechanische und/oder elektrische Eigenschaften aufweisen. Beispielsweise ermöglicht die Erfindung, Teile der Gesamtstruktur, z.B. Detektions- und Antriebsstrukturen galvanisch voneinander zu entkoppeln, indem Isolationsstrukturen zur elektrischen Entkopplung und Isolation von entsprechenden Teilstrukturen innerhalb der beweglichen Struktur innerhalb der Funktionsschicht vorgesehen werden.
Zur Herstellung elektrischer Isolationsstrukturen wird das Anlegen von Isolationsgräben vorgeschlagen, um die Sensorstruktur in mehrere Teilstrukturen zu partitionieren. Um diese Teilstrukturen untereinander z.B. elektrisch gegeneinander isoliert mechanisch zu verbinden, werden die Isolationsgräben mit einem hochisolierenden Material von vorzugsweise Siliziumdioxid wieder aufgefüllt. Damit läßt sich ein mechanisch zusammenhängendes Gebilde erzeugen, welches aus elektrisch gegeneinander isolierten Teilsegmenten besteht .
Zweckmäßigerweise, wird bei der Erfindung eine alternative Opferschichttechnik eingesetzt, die auf der selektiven Entfernung von Opfer-Siliziumbereichen aus einer reaktiven Gasphase heraus basiert. Dazu werden vorzugsweise hochreaktive Fluorverbindungen wie XeF2, C1F3, BrF3, IF3, IF5 usw. oder Fluorradikale aus einer Plasmaentladung benutzt, die freiliegendes Silizium spontan ätzen, aber gegenüber NichtSilizium sehr selektiv agieren und dieses nicht angreifen. Insbesondere werden Oxidschichten von diesen Stoffen nicht nennenswert angegriffen, so dass funktionale Oxide, wie z.B. das Refill-Oxid, der Isolationsgräben voll intakt bleiben. Während der Opfer-Silizium-Ätzung werden die aktiven Siliziumstrukturen durch geeignete Passivierschichten (Oxidschichten, teflonartige Schichten, Fotoresist) vorzugsweise allseitig geschützt. Diese Passivierschichten müssen daher auch auf den Seitenwänden der Sensorstrukturen abgeschieden werden. Soll eine teflonartige Passivierung verwendet werden, so eignet sich hervorragend der Passivierschritt des in der DE 4241045 offenbarten Plasmaätzprozesses zur selektiven Abscheidung auf den Seitenwänden. Der grundsätzliche Mechanismus dieser isotropen Siliziumopferschichtätztechnik in Kombination mit der anisotropen Trenchtechnik ist in der DE 4420962 bzw. GB 2290413 geschildert.
Der Einsatz dieser neuen Opferschichttechnik gestattet es, Sensoren herzustellen, die aus lateral elektrisch zueinander isolierten Teilstrukturen bestehen und so z.B. eine Entkopplung von Antriebs- und Detektionszonen bei Drehratensensoren ermöglichen. Dadurch werden diese Sensoren wesentlich verbessert und das Änwendungsspektrum der OM - Technologie wesentlich erweitert in Richtung gesteigerter Funktionalität .
Darüberhinaus ist es möglich, statt einem Isolationsoxid ein piezoelektrisches Material zum Befüllen der Isolationsgräben zu verwenden. Als Elektroden dienen dann z.B. die Siliziumteilstrukturen zu beiden Seiten des piezoelektrischen Materials. Damit können z.B. mechanische Kräfte in elektrische Signale innerhalb der Sensorstruktur gewandelt werden, welche ihrerseits wiederum an den voneinander elektrisch isolierten Teilstrukturen abgegriffen werden können. Bekannte piezolektrische Schichtmaterialien sind z.B. ZnO, AIN, PZT usw. Insbesondere ZnO und AIN sind als Dünnschichten in halbleiternahen Prozessen abscheidbar. Diese Piezo- materialien wandeln mechanische Kräfte in elektrische Spannungen und umgekehrt, so dass auch Piezoaktoren innerhalb einer aktiven Struktur darstellbar werden.
Der Vorteil der piezoelektrischen Signalwandlung bei einem Sensor sind die relativ hohen erzielbaren Signalspannungen und die niedrigen Quellenimpedanzen, was z.B. bei Drehratensensoren vorteilhaft ist für gesteigerte Sensorempfindlichkeit und Sensorauflösung. Der Vorteil bei einem Aktor ist die relativ grosse Kraft bzw. Weg bei relativ geringer Antriebsspannung. Auch in diesem Fall ermöglich"-: die hochselektive isotrope Siliziumopferschichttechnik die Darstellung neuartiger Bauelemente mit gesteigerter Funktionalität.
In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des jeweiligen Gegenstandes der Erfindung.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist zwischen dem Substrat und der Funktionsschicht eine Isolationsschicht vorgesehen. Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist der dritte Bereich aus einem zweiten Material Teil der beweglichen Struktur.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist das erste Material Polysilizium und das zweite Material ein Isolationsmaterial, vorzugsweise Siliziumdioxid.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist das erste Material Polysilizium und das zweite Material ein piezoelektrisches Material.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist in der mikromechanischen Funktionsschicht eine seismische Masse gebildet, an der eine Kammstruktur zum Antrieb vorgesehen ist, wobei der dritte Bereich zum elektrischen Isolieren der Kammstruktur von der seismischen Masse vorgesehen ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist in der mikromechanischen Funktionsschicht eine Ringstruktur gebildet, wobei der dritte Bereich als piezoelektrischer Bereich ausgebildet ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die Ringstruktur von einem durchgehenden dritten Bereich umgeben, mit dem eine Mehrzahl von Biegefedern verbunden ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die Ringstruktur von einem dritten Bereich umgeben, der eine Mehrzahl von nicht miteinander verbundenen Teilbereichen aufweist, mit denen jeweils eine einer Mehrzahl von Biegefedern verbunden ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die Ringstruktur Teil eines Ringgyros.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung werden in der Funktionsschicht zum Bilden der beweglichen Struktur durchgehende Graden gebildet, anschließend die Seitenwände der Gräben mit einer Schutzschicht überzogen, und dann ein Teil der Funktionsschicht durch Vorsehen eines Unterätzungsbereiches beweglich gemacht wird, wobei bei dem Vorsehen die Bereiche des Unterätzungsbereiches durch die Isolationsschicht und die Seitenwände der Gräben durch die Schutzschicht geschützt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird die Schutzschicht zunächst im gesamten Graben abgeschieden und dann vom Grabenboden entfernt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird das Planarisieren mittels eines chemisch-mechanischen Polierschritts durchgeführt.
ZEICHNUNGEN
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert .
Es zeigen:
Fig. la-g schematische Darstellungen verschiedener Prozeßstadien zur Erläuterung einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Sensorstruktur zur Erläuterung einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer weiteren Sensorstruktur zur Erläuterung einer vierten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 5 eine schematische Darstellung noch einer weiteren Sensorstruktur zur Erläuterung einer fünften Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Ringgyro- struktur; Fig. 7 eine schematische Darstellung einer Ringgyro- struktur gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung; und
Fig. 8 eine schematische Darstellung einer Ringgyro- struktur gemäß einer siebenten Ausführungsform der Erfindung.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Bestandteile.
Fig. la-g zeigen schematische Darstellungen verschiedener Prozeßstadien zur Erläuterung einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
In Figur la bezeichnen Bezugszeichen 17 ein Siliziumsubstrat, beispielsweise in Form eines Siliziumwafers. Auf dem Siliziumsubstrat 17 sind Bereiche einer ersten Isolierschicht 12 und eine dazwischen liegende zweite Isolierschicht 14, hier jeweils aus Siliziumdioxid, aufgetragen. Auf den Bereichen der ersten Isolierschicht 12 befindet sich eine strukturierte leitende Schicht, welche wiederum von einer dritten Isolierschicht 16, ebenfalls aus Siliziumdioxid, bedeckt sind. Oberhalb der dritten Isolierschicht 16 bzw. der zweiten Isolierschicht 14 ist eine Funktionsschicht 15 aus leitfähigem hochdotierten Polysilizium vor- gesehen. Oberhalb der Funktionsschicht 15 befindet sich eine Fotomaske 10, in der eine Öffnung 21 im rechten Abschnitt oberhalb der dritten Isolationsschicht 16 vorgesehen ist.
Der Herstellungsprozeß für die Struktur gemäß Fig. la in der Technologie der Oberflächenmikromechanik ist allgemein bekannt .
Figur lb verdeutlicht das Ergebnis eines ersten anisotropen Plasmaätzprozesses unter Verwendung der Fotomaske 10 mit der Öffnung 21, welcher einen Graben 19 schafft, der die Funktionsschicht 15 vollständig durchschneidet und auf der dritten Isolationsschicht 16 stoppt. Mit anderen Worten bewirkt der Plasmaätzprozess eine Unterteilung der Funktionsschicht 15 in die Bereiche 15a und 15c.
Gemäß Figur 1c wird in einem darauf folgenden Prozessschritt der Graben 19 mit einem Isolationsoxid (Si02) 20 vollständig gefüllt, indem das betreffende Isolationsoxid über der gesamten Oberfläche der Struktur abgeschieden wird.
Im Anschluss daran wird das Isolationsoxid 20 wieder von der Waferoberflache abgetragen, und zwar z.B. mittels eines chemisch-mechanischen Polierschrittes (CMP) oder eines Rückätzens der Oxidschicht. Das Isolationsoxid 20 verbleibt somit nur in dem Isolationsgraben 19, wodurch eine planare Oberfläche der resultierenden Struktur gemäß Figur Id ent- steht. Nunmehr bildet der aufgefüllte Graben einen Bereich 15b der Funktionsschicht 15, der mechanisch stabil die Bereiche 15a und 15c verbindet, aber beim vorliegenden Beispiel elektrisch voneinander isoliert.
In einem darauf folgenden Prozessschritt gemäß Figur le wird eine zweite Fotomaske 10 auf der resultierenden Struktur vorgesehen. Nicht dargestellt in Figur le ist eine Metallisierung, welche sich üblicherweise noch auf der Funktionsschicht 15 unterhalb der Fotomaske 10 * befindet. Insbesondere kann diese Metallisierung erforderlichenfalls auch die mit Isolationsmaterial gefüllten Gräben überspannen.
Die Fotomaske 10 λ weist Öffnungen 21 λ auf, die u.a. oberhalb der zweiten Isolationsschicht 14 liegen. In einem zweiten anisotropen Plasmaprozess mit alternierenden Depositions- und Ätzschritten werden im Bereich der Öffnungen 21 Gräben 19 Λ geätzt, welche bis zur zweiten Isolationsschicht 14 reichen, welche üblicherweise nur wenige Nanome- ter bis 100 Nanometer dick ist.
Durch die vorgesehenen Depositionsschritte baut sich selektiv an den Seitenwänden der Gräben 19 ^ ein teflonartiger Schutzfilm 120 auf. Beim Erreichen der Isolationsschichten 12, 14 bzw. 16 kommt der anisotrope Plasmaätzprozess nahezu vollständig zum Erliegen, da er eine hohe Selektivität für Silizium gegenüber Siliziumdioxid aufweist und daher Siliziumdioxid nahezu nicht ätzt. Am Boden der Gräben 19 be- finden sich freiliegende Bereiche 23. Dies ist in Fig. If dargestellt .
Gemäß Figur lg werden in einem weiteren anisotropen Plasmaätzprozess für Siliziumoxid die freiliegenden Bereiche 23 der zweiten Isolationsschicht 14 entfernt. Nach dem Entfernen der Bereiche 23 der zweiten Isolationsschicht 14 erfolgt eine isotrope Ätzung des Siliziumsubstrats 17 zur Erzeugung eines Unterätzungsbereichs 31. Somit lässt sich eine bewegliche Struktur 32 oberhalb des Unterätzungsbereichs 31 erzeugen.
Der aus der zweiten Isolationsschicht 14 bestehende Bereich 30 der beweglichen Struktur 32 zusammen mit den Bereichen 25 der zweiten Isolationsschicht 14 sowie zusammen mit der teflonartigen Schutzschicht 120 verhindert eine Rückätzung bzw. einen Strukturverlust der Funktionsschicht 15 während der isotropen Unterätzung im Silizium und sorgt dafür, daß wirklich nur ins Siliziumsubstrat geätzt wird.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
Bei der in Figur 2 gezeigten zweiten Ausführungsform befindet sich der Bereich 15b mit dem Isolationsoxid 20 innerhalb der beweglichen Struktur 32. Die Herstellung erfolgt analog zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur la bis g. Insbesondere sind die Siliziumbereiche 15a, 15b sowie das Isolationsoxid 20 beim isotropen Ätzschritt zur Erzeugung des Unterätzungsbereichs 31 durch den Bereich 30 der zweiten Isolationsschicht 14 unterhalb der beweglichen Struktur 32 geschützt.
Ein Prozess zur Umsetzung der Erfindung in einem erfin- dungsgemässen Bauelement gemäß der ersten bzw. zweiten Ausführungsform sieht also allgemein vor, dass zunächst in der aktiven Siliziumschicht 15 die benötigten Isolationsgräben 19 angelegt werden. Hierzu werden z.B. mit dem in der DE 4241045 offenbarten Siliziumtiefenätzverfahren an den Stellen, wo eine Isolation erforderlich ist, Trenchgräben bis zur Oxidstoppschicht 14 bzw. 16 anisotrop eingeätzt.
Anschliessend werden diese Gräben wieder mit mindestens einem Isolationsoxid (Si02) gefüllt, eventuell in Verbindung mit weiteren Refillmaterialien, wie z.B. Polysilizium. Dieses wird ganzflächig abgeschieden, um die Gräben mindestens teilweise, z.B. nur im oberen Teil zu füllen. In bevorzugter oben beschriebener Ausgestaltung werden die Gräben vollständig aufgefüllt.
Anschliessend wird das Füllmaterial (Si02 oder ein sonstiges Material, wie AIN o.a.) von der Waferoberflache wieder abgetragen, z.B. mittels einer Planarisierung der Oberfläche durch Polieren oder chemisch-mechanisches Polieren (CMP) oder Ätzen. Das Material verbleibt somit in den Isolationsgräben und wird an den übrigen Stellen während des Planarisierungsschrittes bis zur Siliziumoberfläche wieder abgetragen. Dadurch entsteht bevorzugt eine planare Wafero- berfläche von Siliziumbereichen, die von aufgefüllten Isolationsgräben an den vorgesehenen Stellen durchzogen wird. Bei den obigen Beispielen wird während des Planarisierungsschrittes dafür gesorgt, dass das Refill-Material in den Isolationsgräben mit der Siliziumoberfläche plan ab- schliesst .
Anschliessend schliesst sich die übliche OMM-Prozessierung an, d.h nach Abscheiden und Strukturieren der Metallisierung werden die Sensorstrukturen ins Silizium eingeätzt, das Stoppoxid in den Trenchgräben selektiv entfernt, die Strukturseitenwände passiviert (Teflon-, Si02-Abscheidung) , die Passivierung vom Trenchboden selektiv entfernt und zuletzt die Opfer-Silizium-Zonen selektiv herausgeätzt vermöge der hochreaktiven Fluorchemie von C1F3, BrF3, XeF2 usw.
Nach dem Entfernen der Fotolackmaske (falls mit Lackmaske gearbeitet wurde) und der Passivierschichten liegt die freibewegliche OMM-Struktur 32 vor, die aus gegeneinander elektrisch isolierten Teilstrukturen besteht.
Die nachfolgenden Beispiele verdeutlichen Ausführungsformen der erfindungsgemässen Bauelemente am Beispiel von Drehratensensoren.
Die Figuren 3-5 zeigen verschiedene Linearschwingeranordnungen zur Drehratensensierung gemäß einer dritten bis fünften Ausführungsform. -g. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Sensorstruktur zur Erläuterung einer dritten Ausführungsform der Erfindung.
In Figur 3 bezeichnen Bezugszeichen 200 eine seismische Masse, welche Seitenarme 215a, 215b aufweist. -Die seismische Masse 200 ist in der in Figur 1 und 2 mikromechanischen Funktionsschicht 15 gebildet. Vorgesehen in den Armen 215a, 215b der seismischen Masse 200 sind Isolierbereiche 220a, 220b, welche eine elektrische Isolation des inneren Bereichs der seismischen Masse 200 von den äußeren Bereichen der Arme 215a, 215b vorsehen.
An den äußeren Bereichen der Arme 215a, 215b vorgesehen sind Kammstrukturen 265a, 265b, die mit entsprechenden Kämmen 255a, 255b zusammenwirken, die über die Verankerungen 250a, 250b fest mit dem Substrat 17 (siehe Fig. 1 und 2) verbunden sind.
Des weiteren bezeichnen 190a, 190b, 260a, 260b Verankerungen, welche über Biegefedern 195a, 195b bzw. 267a, 267b die seismische Masse 200 beweglich über dem Substrat 17 aufhängen.
Fig. 3 zeigt also eine seismische Masse 200 bzw. Sensorschwingmasse, deren in die Antriebskammstruktur 255a, b eingreifenden Kämme gegen die übrige Sensorschwingmasse elektrisch isoliert sind. Die Antriebsteilstruktur der Schwingmasse wird z.B. durch die Verankerungen 260a, b kontaktiert, die als Detektionsstruktur dienende restliche Schwingmasse über die Verankerungen 190a, b. Die Detektion erfolgt hierbei z.B. out-of-plane und kapazitiv vermöge nicht gezeigter unterer Elektrodenplatten, welche den Abstand der restlichen Teilstruktur der Schwingmasse 200 zu den unteren Elektrodenplatten aufnehmen. Das Übersprechen der elektrischen Antriebsspannung über die Schwingmasse 200 in die Detekti- onselektroden ist somit stark reduziert und es ist vorteilhafterweise auch möglich, an der restlichen Schwingstruktur selbst zu detektieren.
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Sensorstruktur zur Erläuterung einer vierten Ausführungsform der Erfindung.
In Figur 4 bezeichnen Bezugszeichen 300 eine seismische Masse, welche über Biegefedern 330a, 330b mit beweglichen Balken 360a, 360b verbunden ist. Die Balken 360a, 360b wiederum sind über Verankerungen 325a, 325b mit dem Substrat 17 verbunden. Vorgesehen an in dem Randbereich der seismischen Masse 300 im Bereich des Ansatzpunktes der Biegefedern 330a, 330b, sind Isolationsbereiche 320a, 320b, welche den Innenbereich der seismischen Masse 300 elektrisch isolieren.
Verbunden mit den Balken 360a, 360b, sind Kammstrukturen 355a, 355b, welche Kämme aufweisen, die mit entsprechenden Kämmen zusammenwirken, die an Verankerungen 350a, 350b, vorgesehen sind. Die Kammstrukturen 355a, 355b, dienen dem Antrieb der seismischen Masse 300. Über Kondensatoreinrichtungen Cl bis C4 lassen sich Verschiebungen der seismischen Masse 300 kapazitiv in bekannter Art und Weise detektieren.
Fig. 4 zeigt also ein Prinzipbild eines Linearschwingers mit planarer Detektion. Die Antriebsstrukturen sind hier entkoppelt von den Schwingstrukturen über die Biegefedern 330a, b. Diese sind wie beschrieben auch elektrisch von der eigentlichen Schwingstruktur isoliert. Die Detektion der Drehratensignale erfolgt mittels der kapazitiver Strukturen C1-C4 gegen die Schwingstruktur bzw. deren ruhenden Rahmenteilen. Die Antriebsstruktur und die restliche Schwingstruktur können auch hier über separate Befestigungselemente getrennt elektrisch kontaktiert werden. D.h. auch an der Masse muß ein Anschluß von Biegeferdern hergestellt werden.
Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung noch einer weiteren Sensorstruktur zur Erläuterung einer fünften Ausführungsform der Erfindung.
In Figur 5 bezeichnet 400 eine weitere seismische Masse, welche eine Ringform aufweist. Auch hier sind an vorbestimmten Stellen Kammstrukturen 455a-d vorgesehen, welche Kämme aufweisen, die mit entsprechenden Kämmen zusammenwirken, die über Verankerungen 450a bis 450d mit dem Substrat 17 verbunden sind. Die Isolationsbereiche 420a bis 420d sorgen für eine Entkopplung der derart aufgebauten Antriebsstrukturen von dem Innenbereich bzw. den Innenbereichen der seismischen Masse 400. Fig. 5 zeigt also einen Drehschwinger, bei dem die in die Antriebskammstrukturen eingreifenden Elemente der Schwingmasse elektrisch von der restlichen Schwingmasse isoliert sind. Die restliche Schwingmasse und die Antriebsteile werden (nicht gezeigt) jeweils separat elektrisch kontaktiert. Die Detektion erfolgt auch hier vorzugsweise wieder out-of- plane vermöge nicht gezeigter unterer Kondensatorplatten, über die der Abstand der restlichen Schwingmasse von den Elektrodenplatten ermittelt wird.
Ein weiteres Bauelement, für das sich die Erfindung eine- setzen läßt, ist ein mikromechanisches Ringgyro mit piezoelektrischer Signalwandlung.
Fig. 6 ist eine schematische Darstellung einer Ringgyro- struktur mit einer deformierbaren Ringstruktur 500.
Fig. 6 zeigt Schwingungsformen der Ringstruktur 500 mit den beiden angedeuteten Schwingungsgrenzformen. Der eine "Totpunkt" der Bewegung ist die senkrechte Zigarrenform, der andere "Totpunkt" der Bewegung die waagrechte Zigarrenform. Die Pfeile markieren die Knotenpunkte dieser Schwingungsmo- de, d.h. Orte ohne nennenswerte Bewegungsamplitude. Da der Ring isotrop ist bzw. sein soll, kann die Schwingungsmode auch grundsätzlich jede andere Lage in der Ebene einnehmen. Die Modenorientierung in der Ebene kommt üblicherweise durch den Schwingungsantrieb zustande, der die Rota- tionssymmetrie der Anordnung bricht und ausgezeichnete Hauptachsen bewirkt.
Bei einer Drehung des schwingenden Rings 500 um eine Achse senkrecht zur Ringebene versucht die Schwingung gegen die Drehung ortsfest zu bleiben, so dass in den vorherigen Knotenpunkten der Schwingungsmode eine Bewεgungsamplitude auftritt. Das Wegdrehen der Basismode wird üblicherweise in den Knotenpunkten geeignet detektiert bzw. durch eine elek- tromechanische Gegenkopplung kompensiert. Die Höhe des Kompensationssignals ist das zumeist verwendete Mass für die Drehgeschwindigkeit, mit der der Ring 500 gedreht wird und die eigentlich interessierende Messgrösse. Ringgyros sind dank ihrer hohen inneren Symmetrie sehr unempfindlich gegen äussere Störgrössen. Die Auflösung lässt sich sehr weit steigern. Übliche Ausführungsformen verwenden entweder magnetische Induktionsschleifen in einem äusseren Magnetfeld für Antrieb und Detektion der Schwingungsmode oder piezoelektrische Antriebs- und Detektionselemente, die auf den Umfang eines feinmechanischen Rings oder Zylinders aufgelötet werden.
Es wurde auch versucht, mikromechanische Ringgyros mittels . elektrostatischer Antriebs- und kapazitiver Detektions- strukturen zu betreiben. Da Kammstrukturen die Symmetrie des Rings empfindlich stören und somit die Vorteile der Struktur beseitigen würden, kommen nur einfache Kondensatorplatten in Frage, was sehr hohe Strukturen mit sehr hohen Aspektverhältnissen erforderlich macht, wie sie prak- tisch nur mit der LIGA-Technik in Form von metallischen Sensorprimärstrukturen darstellbar sind. Die LIGxA-Technik ist jedoch für einen industriellen Einsatz nicht geeignet und insbesondere in Form von Primärstrukturen unbezahlbar; die Abformung und Replikation solcher Gebilde scheitert in der Praxis an den hohen Aspektverhältnissen.
Die Erfindung erbringt eine geeignete Technik zur Darstellung mikromechanischer, vorzugsweise oberflächenmikromecha- nischer Si-Ringgyros, die sowohl genügend grosse Antriebskräfte als auch genügend grosse Detektiossignale bereitstellt, ohne die für die Funktion wesentliche Symmetrie der Ringstruktur zu beeinträchtigen. Sie ermöglicht es, mikromechanische, insbesondere oberflächenmikromechanische Si- Ringgyros mit piezoelektrischen Antriebs- und Detektions- feldern zu verbinden und so grosse Antriebskräfte und Nutzsignale bei relativ niedriger Quellimpedanz zu erhalten.
Die erfindungsgemässe Technik ermöglicht die Herstellung voneinander elektrisch isolierter, freibeweglicher Sensorteilstrukturen. Zuvor angelegte Trenchgräben werden mit piezoelektrischem Material aufgefüllt und anschliessend planarisiert. Danach werden die eigentlichen Siliziumstrukturen durch Trenchätzen hergestellt. Die isotrope Gaspha- senätztechnik unter Einsatz von Siliziumopferschichten macht es möglich, freitragende schwingungsfähige Gebilde herzustellen, ohne funktionale Dielektrika oder Piezoelek- trika zu schädigen. Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung einer Ringgyro- struktur gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung.
In Figur 7 bezeichnet 520 eine umlaufende piezoelektrische Schicht 520, welche in der Funktionsschicht 15 gemäß Figur 1 oder 2 nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens eingebracht ist. 530a bis 530g sind Biegefedern aus leitendem Polysilizium, welche benachbart auf der piezoelektrischen Schicht 520 vorgesehen sind. 550a bis 550h bezeichnen Verankerungen, welche die Biegefedern 530a bis 530h verankern.
Zur Herstellung des Ringgyro nach Fig. 7 wird nach dem Anlegen des zugrundeliegenden Schichtsystems aus Isolationsschichten und der darüberbefindlichen aktiven Siliziumschicht bzw. Funktionsschicht ein ringförmiger Trench um die spätere Siliziumringstruktur 500 freigelegt. Dieser Trenchgraben wird mit dem piezoelektrischem Material 520 gefüllt und die Waferoberflache anschliessend planarisiert. Danach werden die eigentlichen Siliziumstrukturen durch Trenchätzen hergestellt, das heisst aus der noch im wesentlichen zusammenhängenden Oberflächensiliziumschicht herausgeätzt. Dies betrifft den inneren Ring (der eigentliche Ringschwinger) 500, die Verankerungen 550a-h und die Biegefedern 530a-h für den zentralen Ring 500, die gleichzeitig die Elektrodenspannungen entsprechenden Kontaktelementen zuführen bzw. von diesen abgreifen. In Fig. 7 ist eine durchgehende piezoelektrische Schicht 520 mit strukturierten äusseren Si-Elektroden als Ende der Biegefedern 530a-h dargestellt. Als Siliziumausgangsmaterial wird vorzugsweise hochdotiertes, hochleitfähiges Silizium verwendet von p- oder n-Typ, besonders bevorzugt hochdotiertes p-Material mit einer Bor-Dotierung. Da die piezoelektrische Schicht 520 als durchgehender äusserer Ring ausgeführt ist, kann dies zu verstärktem elektrischen Übersprechen zwischen benachbarten Elektroden führen.
Fig. 8 zeigt eine schematische Darstellung einer Ringgyr- rostruktur gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung.
Gemäß Fig. 8 sind auch die piezoelektrischen Felder voneinander getrennt sind. Die Trennung wird dadurch herbeigeführt, dass zu Anfang für den Refill nicht ein durchgehender Ring 520 erzeugt wird, sondern acht Ringsegmente 520a- g, welche durch Aussparungen 525a-g voneinander getrennt sind, wodurch nach dem Refill und der Planarisierung wiederum acht voneinander getrennte piezoelektrische Teilsegmente entstehen. Vorteilhaft ist bei dieser Ausführungsform, dass das elektrische Übersprechen zwischen benachbarten Elektroden reduziert ist. Allerdings können offene Grenzbereiche des piezoelektrischen Materials zwischen den äusseren Elektroden und dem zentralen inneren Ring auftreten. Speziell bei gewissen Piezoelektrika (z.B. ZnO) können durch das Auftreten von Randflächenleitfähigkeiten elektrische Nebenschlüsse zwischen innerer Ringelektrode und äusseren Elektroden entstehen. Die Strukturierungsprozesse müssen also so optimiert werden, dass möglichst geringe Ionenschädigungen auftreten. Der in der DE 4241045 offenbarte Prozess zur Siliziumtiefenstrukturierung erfüllt diese Anforderung, da er mit nur geringen Ionenenergien zum Erzielen eines anisotropen Ätzergebnisses auskommt, welche die offenen Rand- bzw. Grenzflächen der piezoelektrischen Felder nicht wesentlich zu schädigen vermögen.
Der elektrische Anschluss der äusseren Elektroden kommt also über die zugehörige Verankerung und die zugehörige Feder zustande, welche durch hohe Dotierung (p oder n, vorzugsweise p) elektrisch ausreichend leitfähig sein müssen. Im Prinzip kann auf die direkte Kontaktierung des inneren Ringes verzichtet werden, wenn alle Antriebssignale als komplementäre Spannungen den äusseren Elektroden zugeführt werden und alle Signalabgriffe von den äusseren Elektroden in differenzieller Form erfolgen.
Zum Beispiel kann der Schwingungsantrieb dergestalt erfolgen, dass das Antriebsfeld in der 12-Uhr-Position und das in der 3-Uhr-Position jeweils mit komplementärer Spannung angetrieben und zur Schwingungsdetektion die Ausgangspannungen der Felder in der 6-Uhr und in der 9-Uhr-Position voneinander subtrahiert werden. Analog kann die Knotenbewegung dadurch gemessen werden, dass die Ausgangsspannungen der beiden Felder rechts und links der 3-Uhr-Position voneinander subtrahiert werden, und die Kompensation der Knotenbewegung dadurch erfolgen, dass die Kompensationsspannung komplementär in die Piezofelder rechts und links der 9-Uhr-Position eingespeist wird. Dadurch bleibt der zentrale Si-Ring, obwohl nicht direkt elektrisch kontaktiert, stets auf einem virtuellen Null-Potenzial.
Noch zweckmäßiger ist ein Schichtaufbau, der auch den direkten Kontakt des zentralen Rings über eine Al-Leiterbahn gestattet. Hierzu wird vor dem Tieftrenchprozess zum Herausarbeiten der aktiven Strukturen über die Federstege eine Isolationsoxidschicht aufgebracht und strukturiert, und darüber eine AI-Schicht aufgebracht und zu Leiterbahnen strukturiert. Die Leiterbahnen kontaktieren jeweils den zentralen Si-Ring und erlauben es, den Ring auf ein definiertes Potenzial, vorzugsweise Erdpotenzial oder ein Referenzpotenzial zu legen. Um die Schwingungsbewegung möglichst wenig zu beeinträchtigen, sollten die AI-Leiterbahnen möglichst dünn gewählt werden, z.B. nur 50-200 nm dick. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, alle Federstege mit einer zur Anbindung der zentralen Ringstruktur dienenden Leiterbahn zu versehen (obwohl es an sich genügen würde, wenn man nur einen einzigen Federsteg zur Kontaktierung des inneren Rings verwenden würde) . Durch die Ausnützung aller Federstege kommt eine elektrische Parallelschaltung aller acht Leiterbahnen zustande, und man kommt mit dünneren Leiterbahnen aus. Darüberhinaus wird ganz wesentlich auch die Symmetrie der Anordnung erhalten (alle Federstege gleich) .
Als weiterer Vorteil ergibt sich die Möglichkeit, besonders wirksam Piezoelektrika zu polen, wie dies z.B. für PZT- Materialien erforderlich ist. Diese Materialien müssen nach der Abscheidung und Strukturierung und Einbrennen der PZT- Keramik durch Anlegen einer Polspannung - einer hohen Gleichspannung - zwischen äusserer Elektrode und innerem Ring bei erhöhter Temperatur erst vorgepolt und damit piezoelektrisch gemacht werden. Durch den individuellen Anschluss des inneren Ξi-Rings gegenüber jedes Elektrodenfeldes lässt sich diese Polung in besonders gut definierter Art und Weise durchführen. Ein weiterer Vorteil ist die weitere Reduktion von elektrischen Übersprechen zwischen benachbarten Elektrodenfeldern.
So läßt sich ein mikromechanisches Bauelement, vorzugsweise oberflächenmikromechanisches Ringgyro, erhalten, das die bekannten Probleme kapazitiver/elektrostatischer Auslesung überwindet, indem piezoelektrische Felder in einen neuen Herstellungsprozess implementiert werden können. Die Prozessführung gestattet die Freilegung von mikromechanischen Strukturen ohne Schädigung funktionaler dielektrischer oder piezoelektrischer Schichten. In Verbindung mit einer Trench-/Trenchrefilltechnik können so vertikal strukturierte Piezofelder an einem schwingenden Si-Ring dargestellt werden. Die Vorteile der piezoelektrischen Signalwandlung sind vergleichsweise grosse Signalspannungen und niedrige Quellenimpedanzen, Erfassung mechanischer' Spannungen und Dehnungen statt Bewegungsamplituden und geringer Platzbedarf im Vergleich zu kapazitiven Strukturen.
Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.
Die Erfindung ist insbesondere nicht auf die illustrierten Anwendungen beschränkt. Ein weiteres Anwendungsbeispiel wäre z.B. ein Mikroschalter, wobei der Aktuatorteil in Analogie zu gebräuchlichen Relais im Idealfall vollständig galvanisch entkoppelt vom eigentlichen Schalterteil sein sollte.
Anstelle reiner Isolationsbereiche können auch beliebige andere funktionale Bereiche eingeführt werden, z.B. zur Detektion mechanischer Kräfte mittels piezoelektrischer Effekte (durch ZnO, AIN, PZT, ) oder zur Integration von
Piezoaktuatoren in die Strukturen. In jedem Fall er- schliesst die neue Prozessführung eine Vielzahl neuartiger OMM-Bauelemente .
Weiterhin kann die Schutzschicht für die Opferschichtätz- technik zunächst im gesamten Graben abgeschieden werden und dann vom Grabenboden entfernt werden. Alternativ zu einem mechanischen Polierschritt kann auch ein bekanntes Plasmaplanarisierungsverfahren eingesetzt werden (sofern das Refill-Material im Plasma entfernbar ist) oder naß rückgeätzt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Mikromechanisches Bauelement mit:
einem Substrat (17) ;
einer über dem Substrat (17) vorgesehenen mikromechanischen Funktionsschicht (15) aus einem ersten Material;
wobei die Funktionsschicht (15) einen ersten und zweiten Bereich (15a, 15c) aufweist, die ein dritter Bereich (15b; 220a, b; 320a, b; 420a-d; 520; 520a-h) aus einem zweiten Material (20) verbindet;
wobei mindestens einer der Bereiche (15a bzw. 15b; 220a, b; 320a, b; 420a-d; 520; 520a-h bzw. 15c) Teil einer beweglichen Struktur (32) ist, welche über dem Substrat (17) aufgehängt ist.
2. Mikromechanisches Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Substrat (17) und der Funktionsschicht (15) eine Isolationsschicht (12; 14) vorgesehen ist.
3. Mikromechanisches Bauelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Bereich (15b; 220a, b; 320a, b; 420a-d; 520; 520a-h) aus einem zweiten Material (20) Teil der beweglichen Struktur (32) ist.
4. Mikromechanisches Bauelement nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Material Polysilizium ist und das zweite Material ein Isolationsmaterial, vorzugsweise Siliziumdioxid, ist.
5. Mikromechanisches Bauelement nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Material Polysilizium ist und das zweite Material ein piezoelektrisches Material ist.
6. Mikromechanisches Bauelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der mikromechanischen Funktionsschicht eine seismische Masse (200; 300; 400) gebildet ist, an der eine Kammstruktur (255a, b; 355a, b; 455a-d) zum Antrieb vorgesehen ist, wobei der dritte Bereich (15b;
220a, b; 320a, b; 420a-d; 520; 520a-h) zum elektrischen Isolieren der Kammstruktur (255a,b; 355a,b; 455a-d) von der seismischen Masse (200) vorgesehen ist.
7. Mikromechanisches Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der mikromechanischen Funktionsschicht (15) eine Ringstruktur (500) gebildet ist, wobei der dritte Bereich (15b; 220a, b; 320a, b; 420a-d; 520; 520a- h) als piezoelektrischer Bereich ausgebildet ist.
8. Mikromechanisches Bauelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringstruktur (500) von einem durchgehenden dritten Bereich (520) umgeben ist, mit dem eine Mehrzahl von Biegefedern (530a-h) verbunden ist.
9. Mikromechanisches Bauelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringstruktur (500) von einem dritten Bereich (520) umgeben ist, der eine Mehrzahl von nicht miteinander verbundenen Teilbereichen (520a-h) aufweist, mit denen jeweils eine einer Mehrzahl von Biegefedern
(530a-h) verbunden ist.
10. Mikromechanisches Bauelement nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringstruktur (500) Teil eines Ringgyros ist.
11. Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Bauelement mit den Schritten:
Bereitstellen eines Substrats (17);
Vorsehen einer mikromechanischen Funktionsschicht (15) aus einem ersten Material über dem Substrat (17); Bilden eines Grabens (19) in der Funktionsschicht (15) , welcher die Funktionsschicht (15) in einen nicht zusammenhängenden ersten und zweiten Bereich (15a, 15c) unterteilt;
Auffüllen der Grabens (19) mit einem zweiten Material (20) zum Bilden eines dritten Bereich (15b; 220a, b; 320a, b; 420a-d; 520; 520a-h) aus dem zweiten Material (20), welcher den ersten und zweiten Bereich (15a, 15c) verbindet;
Planarisieren der resultierenden Struktur;
optional Aufbringen metallischer Leiterbahnen; und
Bilden einer beweglichen Struktur (32) in der Funktionsschicht (15), welche über dem Substrat aufgehängt ist, wobei mindestens einer der Bereiche (15a bzw. 15b; 220a, b; 320a, b; 420a-d; 520; 520a-h bzw. 15c) Teil der beweglichen Struktur (32) ist.
12. Herstellungsverfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Substrat (17) und der Funktionsschicht (15) eine Isolationsschicht (12; 14) vorgesehen wird.
13. Herstellungsverfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß in der Funktionsschicht (15) zum Bilden der beweglichen Struktur (32) durchgehende Graden (19Λ) gebildet werden, anschließend die Seitenwände der Gräben
(19 λ) mit einer Schutzschicht (120) überzogen werden, und dann ein Teil der Funktionsschicht (15) durch Vorsehen eines Unterätzungsbereiches (31) beweglich gemacht wird, wobei die Bereiche (15a bzw. 15b; 220a, b; 320a, b; 420a-d; 520; 520a-h bzw. 15c) bei dem Vorsehen des Unterätzungsbereiches (31) durch die Isolationsschicht (12; 14) und die Seitenwände der Gräben (19λ) durch die Schutzschicht (120) geschützt werden.
14. Herstellungsverfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht (120) zunächst im gesamten Graben (19 ) abgeschieden wird und dann vom Grabenboden entfernt wird.
15. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Planarisieren mittels eines chemisch-mechanischen Polierschritts durchgeführt wird.
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