EP4348725A1 - Process for producing a microelectromechanical oscillation system and piezoelectric micromanufactured ultrasound transducer - Google Patents

Process for producing a microelectromechanical oscillation system and piezoelectric micromanufactured ultrasound transducer

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Publication number
EP4348725A1
EP4348725A1 EP22725445.5A EP22725445A EP4348725A1 EP 4348725 A1 EP4348725 A1 EP 4348725A1 EP 22725445 A EP22725445 A EP 22725445A EP 4348725 A1 EP4348725 A1 EP 4348725A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
trench
passivation layer
carrier substrate
layer
circumferential
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22725445.5A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Timo Schary
Isabelle Raible
Reinhold Roedel
Jan David BREHM
Johannes Baader
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE102021213754.7A external-priority patent/DE102021213754A1/en
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP4348725A1 publication Critical patent/EP4348725A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K9/00—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers
    • G10K9/12—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers electrically operated
    • G10K9/122—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers electrically operated using piezoelectric driving means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
    • B06B1/0644—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a single piezoelectric element
    • B06B1/0662—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a single piezoelectric element with an electrode on the sensitive surface
    • B06B1/0674—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a single piezoelectric element with an electrode on the sensitive surface and a low impedance backing, e.g. air
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01—Manufacture or treatment
    • H10N30/07—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base
    • H10N30/074—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing
    • H10N30/079—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing using intermediate layers, e.g. for growth control
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/1051—Piezoelectric or electrostrictive devices based on piezoelectric or electrostrictive films or coatings
    • H10N30/10513—Piezoelectric or electrostrictive devices based on piezoelectric or electrostrictive films or coatings characterised by the underlying bases, e.g. substrates
    • H10N30/10516—Intermediate layers, e.g. barrier, adhesion or growth control buffer layers

Definitions

  • Document WO 2016 106153 discloses a method for producing a piezoelectric micro-manufactured ultrasonic transducer (pMUT), in which a passivation layer is deposited on a carrier substrate and then structured with the desired plate dimensions of the transducer plate of the pMUT sensor that is produced later. A polysilicon layer is subsequently deposited on the carrier substrate and/or the passivation layer and a transducer element is then arranged on its surface. A trench is then produced by trenches all the way through the carrier substrate until it reaches the polysilicon layer.
  • pMUT piezoelectric micro-manufactured ultrasonic transducer
  • the trench produced has a comparatively wide and shallow undercut in the direction of the transducer element.
  • the invention is based on the object of developing a method for producing a micro-electronic-mechanical vibration system which eliminates the previously mentioned disadvantages of the prior art.
  • a method for producing a micro-electronic-mechanical vibration system in particular a piezoelectric micro-manufactured ultrasonic transducer, according to claim 1 is proposed.
  • a piezoelectric microfabricated ultrasonic transducer according to claim 15 is proposed.
  • a carrier substrate with a first surface is first provided.
  • the carrier substrate is in particular a silicon substrate and the micro-electronic-mechanical vibration system is a piezoelectric micro-manufactured ultrasonic transducer.
  • a peripheral first trench in particular a first trench, is produced.
  • the first trench extends from the first surface of the carrier substrate at least partially through the carrier substrate, and an area of the first surface enclosed by the circumferential first trench has a defined shape and size.
  • the defined shape and the defined size are preferably a shape and a size, in particular a length, of the converter plate to be produced in a plan view.
  • a passivation layer is applied to the first surface of the first carrier substrate and the first circumferential trench is at least partially filled with the passivation layer.
  • a first polysilicon layer then grows on the passivation layer and/or the first surface of the carrier substrate. In particular, the first polysilicon layer grows epitaxially onto the passivation layer and/or the first surface of the carrier substrate.
  • a converter element of the micro-electronic-mechanical vibration system is arranged on a second surface of the first polysilicon layer.
  • the converter element is in particular a piezo element.
  • the second surface is in particular aligned essentially parallel to the first surface of the first carrier substrate.
  • a second trench, in particular a second trench is produced completely through the carrier substrate in the direction of the transducer element.
  • the second trench extends up to the passivation layer, so that the oscillatable converter plate of the microelectronic-mechanical oscillation system is produced adjacent to the second trench by means of the first polysilicon layer.
  • the first trench which is at least partially filled with the second passivation layer, allows the method to precisely define the position and the length of the converter plate to be produced.
  • the first circumferential trench is preferably closed off by the passivation layer during the step of applying the passivation layer, in particular at an upper end of the first trench.
  • the passivation layer is preferably partially removed using a first etching mask in such a way that the passivation layer only remains on a portion of the first surface which is enclosed by the first circumferential first trench.
  • the partial area has, in particular in a plan view, a shape and a surface which corresponds to the vibrating converter plate to be produced.
  • the second trench preferably extends as far as the partial region of the second passivation layer.
  • the area of the first surface enclosed by the circumferential first trench and the cohesive partial area of the passivation layer preferably match.
  • the opening of the first trench is arranged on an outer edge area of the partial area of the second passivation layer.
  • the passivation layer is removed circumferentially by means of a second etching mask in such a way that a third circumferential trench is produced.
  • the third trench extends as far as the first surface of the carrier substrate.
  • the third perimeter ditch encloses the first perimeter ditch.
  • the first polysilicon layer then grows onto the surface of the carrier substrate in the region of the third trench and thus fills the third trench.
  • this third, filled trench can be used as a lateral stop for an isotropic chemical removal of the passivation layer.
  • the third trench preferably has a sloping or at least partially rounded wall. This reduces or prevents local excessive stress on the converter plate under load.
  • a trenching step preferably takes place first, in which a fourth opening of an associated fourth trench mask has an opening size that is smaller, in particular significantly smaller, than a size of a surface of the converter plate.
  • the second trench is enlarged, in particular until it reaches the passivation layer. This method results in undercuts or steps of the second trench in the region of the carrier substrate avoided.
  • the first trench step preferably already runs until the passivation layer is reached on the first surface of the carrier substrate, and the second trench is widened in the following isotropic silicon etching step until the passivation layer is reached within the first circumferential trench.
  • the first trench step is preferably ended before the passivation layer on the first surface is reached, and the second trench is lengthened and widened in the following isotropic silicon etching step until it reaches the passivation layer.
  • at least one third trench and one fourth trench offset laterally to the third trench are preferably first produced by means of a fifth trench mask, in particular an associated fifth trench mask.
  • the third and fourth trenches are combined to form the second trench by means of isotropic silicon etching. This embodiment is advantageous because, due to the smaller opening area, the trench can run through the carrier substrate faster, with less mask consumption, with steeper flanks and moreover more homogeneously.
  • the first circumferential trench is preferably produced by means of trenches in such a way that the first trench has a diameter, in particular a width, in a range from 5 pm to 50 pm at a lower end of the first trench.
  • the first trench preferably has a diameter, in particular a width, in a range from 5 pm to 20 pm at the lower end of the first trench. Since the trench rate falls as the ratio of the depth of the first trench to the width of the first trench increases, this comparatively wide formation of the first trench enables a comparatively deep first trench.
  • one, in particular outer, wall of the first circumferential trench is preferably removed in a method step following the creation of the first circumferential trench Trench and a bottom surface of the first circumferential trench coated with a second poly-silicon layer or an epi-silicon layer.
  • the first peripheral trench is then at least partially filled with the passivation layer during the step of applying the passivation layer to the first surface of the carrier substrate, and the first trench is closed by means of the passivation layer.
  • one, in particular outer, wall of the first peripheral trench is coated with the passivation layer and then the first peripheral trench is at least partially filled with a second polysilicon layer or an epi-silicon layer and the first trench is closed by means of the second poly-silicon layer or the epi-silicon layer.
  • a lattice mask is preferably used as a fourth trench mask to produce the first circumferential trench. Many small lattice openings add up to a large lateral mask opening, which allows a deep trench. However, the individual lattice openings are small enough to still be closable with technically feasible SiO thicknesses.
  • the first circumferential trench is at least partially filled with the passivation layer and sealed by means of the passivation layer. All of these methods enable a comparatively deep circumferential first trench and thus also a comparatively long region of the first trench whose dimensions, in particular diameter, are laterally delimited by the first trench and are therefore determined.
  • the second trench is preferably produced by means of trenches.
  • at least one third trench and one fourth trench offset laterally with respect to the third trench are first produced by means of a fifth trench mask, in particular an associated fifth trench mask.
  • the third and fourth trenches are combined to form the second trench by means of isotropic silicon etching.
  • the passivation layer preferably serves as an etch stop layer.
  • the passivation layer is preferably in the form of silicon oxide layers.
  • the passivation layer is preferably at least partially removed.
  • the ultrasonic transducer has a carrier substrate, a first polysilicon layer, a transducer element and an oscillatable transducer plate.
  • the carrier substrate has a first surface on which the first polysilicon layer is arranged.
  • the first polysilicon layer has a second surface, which is in particular aligned essentially parallel to the first surface of the first carrier substrate.
  • the transducer element is disposed on the second surface of the first polysilicon layer.
  • the transducer element is preferably a piezo element of the piezoelectric micro-manufactured ultrasonic transducer.
  • a second trench extends completely through the carrier substrate in the direction of the converter element up to the first polysilicon layer in such a way that the oscillatable converter plate is formed, in particular directly adjacent to the second trench.
  • the second trench is funnel-shaped in the direction of the converter element in a region adjoining the converter plate with a slope in a range from +0.5° to ⁇ 4°. In this case, a narrowing of the funnel corresponds to a negative slope and a widening of the funnel corresponds to a positive slope in the direction of the converter element.
  • the piezoelectric microfabricated ultrasonic transducer preferably has a passivation layer which at least partially separates the first surface of the carrier substrate and the first silicon layer from one another.
  • the first trench preferably has a main extension direction which is aligned essentially perpendicular to the first surface of the first carrier substrate.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a method for producing a micro-electronic-mechanical oscillation system.
  • FIG. 2 shows a second embodiment of a method for producing a micro-electronic-mechanical oscillation system.
  • FIG. 3 shows a third embodiment of a method for producing a micro-electronic-mechanical oscillation system.
  • FIG. 4 shows a fourth embodiment of a method for producing a micro-electronic-mechanical oscillation system.
  • FIG. 5 shows a fifth embodiment of a method for producing a micro-electronic-mechanical oscillation system.
  • FIGS. 6a to 6c show different embodiments of the third trench produced.
  • FIG. 1 schematically shows a first embodiment of a method for producing a micro-electronic-mechanical vibration system in the form of a piezoelectric, micro-manufactured ultrasonic transducer 120a.
  • a carrier substrate 5 with a first surface 4 is provided in a first method step 99.
  • the carrier substrate 5 is in the form of a silicon substrate.
  • a first peripheral trench 3a and 3b is produced. The first trench 3a and 3b extends from the first surface 4 of the carrier substrate 5 partially through the carrier substrate 5.
  • An area of the first surface 4 enclosed by the circumferential first trench 3a and 3b has a shape and a size of the oscillatable to be produced later Converter plate 19 of the micro-electronic-mechanical vibration system in a plan view. Furthermore, a passivation layer 2 is applied to the first surface 4 of the first carrier substrate 5 and the first circumferential trench 3a and 3b is partially filled with the passivation layer 2 and an upper end of the first trench 3a and 3b is closed by the passivation layer.
  • the passivation layer 2 serves as an etching stop layer and is in the form of a silicon oxide layer.
  • a first polysilicon layer 7 grows onto the passivation layer 2 in a subsequent method step 100 . Furthermore, a piezo element is arranged as a transducer element 10 on a second surface 9 of the first polysilicon layer 7 . The second surface 9 is in this case Orientated essentially parallel to the first surface 4 of the first carrier substrate 5 . In addition, the electrical contacting elements 8 of the piezoelectric element are arranged on the first polysilicon layer 7 .
  • a first trench step for producing a second trench 14 is shown.
  • a third trench mask is used for this trench step, which has a third opening with a size that is significantly smaller than a length of the converter plate 19 to be produced.
  • the trench step ends before reaching the passivation layer 2 and leaves a third Trench trench 11.
  • the third trench 11 is enlarged by means of a silicon etching step until it reaches the passivation layer 2, and the second trench 14 is thus produced.
  • the second trench 14 extends as far as the passivation layer 2, so that the oscillatable converter plate 19 of the micro-electronic-mechanical oscillation system is produced directly adjacent to the second trench 14 by means of the first polysilicon layer 7. Furthermore, the passivation layer in the area of the second trench 14 is removed.
  • the second trench has a main extension direction 12 that runs essentially perpendicularly to the first surface 4 .
  • material of the carrier substrate 5 is removed by means of a grinding process.
  • the material is removed in such a way that, if possible, only the material of the carrier substrate originally enclosed by the first trench remains.
  • FIG. 2 schematically shows a second embodiment of a method for producing a micro-electronic-mechanical vibration system in the form of a piezoelectric, micro-manufactured ultrasonic transducer 120b.
  • the passivation layer 2 in a method step 98 following the application of the passivation layer 2 to the first surface 4 of the carrier substrate 5, the passivation layer 2 is partially removed by means of a first etching mask, not shown here, in such a way that the passivation layer 2 is only on one Section 17 of the first surface 4 remains. In this case, the partial region 17 is enclosed by the first trench 3a and 3b.
  • a fifth trench 28 is produced in a first trench step for producing a second trench 30 until the passivation layer 2 is reached.
  • the trench mask (not shown) has an opening which is significantly smaller than the area enclosed by the first trench 3a and 3b. Only in a method step 105 following method step 104 is the fifth trench 28 widened by means of a silicon etching step until it reaches the passivation layer 2 arranged within the first trench 3a and 3b. Subsequently, the passivation layer 2 within the second trench 30 is removed.
  • FIG. 3 schematically shows a third embodiment of a method for producing a micro-electronic-mechanical vibration system in the form of a piezoelectric, micro-manufactured ultrasonic transducer 120c.
  • the first circumferential trench 24a and 24b is produced by means of trenches in a method step 96 in such a way that the first trench 24a and 24b is comparatively wide with a diameter 64a and 64b.
  • An outer wall and a bottom surface of the thus relatively wide and deep first trench 24a and 24b is subsequently coated with a second polysilicon layer 23.
  • first peripheral trench 24a and 24b is partially filled with the passivation layer 2 in the step of applying the latter and is sealed at an upper end of the first trench 24a and 24b by means of the passivation layer 2 .
  • a reverse closure sequence of the first trench 24a and 24b would also be conceivable.
  • first trench 24a and 24a or an outer wall of first trench 24a and 24b would be coated with passivation layer 2 and then first trench 24a and 24b would be partially filled with second polysilicon layer 23 and sealed.
  • a seventh trench 74 is first produced with a relatively narrow trech mask (not shown here) until the passivation layer 2 is reached. in one on In method step 111 following method step 107, the seventh trench 74 is then widened until it reaches the passivation layer 2 arranged within the first trench 24a and 24b, and the second trench 72 is thus produced.
  • FIG. 4 schematically shows a fourth embodiment of a method for producing a micro-electronic-mechanical vibration system in the form of a piezoelectric, micro-manufactured ultrasonic transducer 120d.
  • a method step 113 following method step 101 a plurality of relatively narrow trenches 84 laterally offset relative to one another are produced in the carrier substrate 5 by means of a fifth trench mask (not shown here).
  • the plurality of narrow trenches 84 is enlarged to form the second trench 85 by means of isotropic silicon etching. Subsequently, the passivation layer 4 within the second trench 85 is removed.
  • FIG. 5 schematically shows a fifth embodiment of a method for producing a micro-electronic-mechanical vibration system in the form of a piezoelectric, micro-manufactured ultrasonic transducer 120e.
  • a circumferential first trench 91a and 91b is produced in such a way that the first trench 91a and 91b is designed to be comparatively wide.
  • a lattice mask, not shown here, is used as a fourth trench mask to produce the first peripheral trench 91a and 91b. Many small lattice openings add up to a large lateral mask opening, which allows a deep trench.
  • the first peripheral trench 91a and 91b is partially filled with the passivation layer 2 in the step of applying the passivation layer 2 to the first surface 4 of the carrier substrate 5 and is sealed by the passivation layer 2 .
  • the passivation layer 2 is removed circumferentially by means of a second etching mask (not shown here) in such a way that a third circumferential trench 12 is produced.
  • the third trench 12 extends up to the first surface 4 of the carrier substrate 5 and encloses the first peripheral trench 91a and 91b.
  • the first polysilicon layer 7 grows in the region of the third trench 12 on the surface 4 of the Carrier substrate 5 and thus fills the third trench 12.
  • this third, filled trench 15a serves as a lateral stop for the isotropic chemical removal of the passivation layer 2.
  • Figure 6a shows a first embodiment of one with the first polysilicon layer 7 filled third trench 15b after carrying out the etching step 111.
  • the third trench 15b has a wall 25a which runs perpendicularly with respect to the converter plate 19.
  • the third trench 15c shown in FIG. 6b has an inclined wall 25b. This avoids excessive stress, which can lead to cracks under load.
  • FIG. 6c shows a third trench 15d with a partially rounded wall 25c. This gradual transition also prevents excessive stress when the load is correspondingly high.

Abstract

The invention relates to a process for producing a microelectromechanical oscillation system. A carrier substrate (5) having a first surface (4) is initially provided. A circumferential first trench (3a, 3b), in particular first trench depression, is subsequently produced. The first trench (3a, 3b) extends from the first surface (4) of the carrier substrate (5) at least partially through the carrier substrate (5) and an area of the first surface (4) enclosed by the circumferential first trench (3a, 3b) has a defined shape and size. A passivation layer (2) is further applied to the first surface (4) of the first carrier substrate (5) and the first circumferential trench (3a, 3b) is at least partially filled with the passivation layer (2). A first polysilicon layer (7) is then grown on the passivation layer (2) and/or the first surface (4) of the carrier substrate (5). Furthermore, a transducer element (10) of the microelectromechanical oscillation system is arranged on a second surface (9) of the first polysilicon layer (7). In addition, a second trench (14) is produced right through the carrier substrate (5) in the direction of the transducer element (10), wherein the second trench (3a, 3b) extends up to the passivation layer (2) so that the oscillatable transducer plate (19) of the microelectromechanical oscillation system is produced adjacent to the second trench (3a, 3b) by means of the first polysilicon layer (7).

Description

Beschreibung description
Titel title
Verfahren zur Herstellung eines mikro-elektronisch-mechanischen Schwingungssystems und Piezoelektrischer mikrogefertigter Ultraschallwandler Process for the production of a micro-electronic-mechanical vibration system and piezoelectric micro-manufactured ultrasonic transducer
Stand der Technik State of the art
Aus dem Dokument WO 2016 106153 ist ein Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen mi krogefertigten Ultraschallwandlers (pMUT) bekannt, bei dem eine Passivierungsschicht auf ein Trägersubstrat abgeschieden wird und anschließend mit den gewünschten Plattenabmessungen der später erzeugten Wandlerplatte des pMUT-Sensors strukturiert wird. Auf das Trägersubstrat und/oder die Passivierungsschicht wird folgend eine Poly-Siliziumschicht abgeschieden und dann ein Wandlerelement auf deren Oberfläche angeordnet. Anschließend wird ein Graben vollständig durch das Trägersubstrat bis zum Erreichen der Poly-Siliziumsschicht hin durch Trenchen erzeugt. Document WO 2016 106153 discloses a method for producing a piezoelectric micro-manufactured ultrasonic transducer (pMUT), in which a passivation layer is deposited on a carrier substrate and then structured with the desired plate dimensions of the transducer plate of the pMUT sensor that is produced later. A polysilicon layer is subsequently deposited on the carrier substrate and/or the passivation layer and a transducer element is then arranged on its surface. A trench is then produced by trenches all the way through the carrier substrate until it reaches the polysilicon layer.
Bei dem oben beschriebenen Verfahren aus dem Stand der Technik weist der erzeugte Graben jedoch in Richtung des Wandlerelements eine vergleichsweise breite und flache Hinterschneidung auf. However, in the method from the prior art described above, the trench produced has a comparatively wide and shallow undercut in the direction of the transducer element.
Der Erfindung liegt davon ausgehend die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines mikro-elektronisch-mechanischen Schwingungssystems zu entwickeln, welches die zuvor erwähnten Nachteile aus dem Stand der Technik behebt. Proceeding from this, the invention is based on the object of developing a method for producing a micro-electronic-mechanical vibration system which eliminates the previously mentioned disadvantages of the prior art.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of Invention
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren zur Herstellung eines mikro- elektronisch-mechanischen Schwingungssystems, insbesondere eines piezoelektrischen mikrogefertigten Ultraschallwandlers, gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen. Zudem wird ein piezoelektrischer mikrogefertigter Ultraschallwandler gemäß Anspruch 15 vorgeschlagen. Bei dem Verfahren zur Herstellung eines mikro-elektronisch-mechanischen Schwingungssystems wird zunächst ein Trägersubstrat mit einer ersten Oberfläche bereitgestellt. Bei dem Trägersubstrat handelt es sich insbesondere um ein Siliziumsubstrat und bei dem mikro-elektronisch-mechanischen Schwingungssystem um einen piezoelektrischen mikrogefertigten Ultraschallwandler. Weiterhin wird ein umlaufender erster Graben, insbesondere ein erster Trenchgraben, erzeugt. Der erste Graben erstreckt sich hierbei von der ersten Oberfläche des Trägersubstrats zumindest teilweise durch das Trägersubstrat und eine von dem umlaufenden ersten Graben eingeschlossene Fläche der ersten Oberfläche weist eine definierte Form und eine Größe auf. Bei der definierten Form und der definierten Größe handelt es sich bevorzugt um eine Form und eine Größe, insbesondere eine Länge, der zu erzeugenden Wandlerplatte in einer Draufsicht. Weiterhin wird eine Passivierungsschicht auf die erste Oberfläche des ersten Trägersubstrats aufgebracht und hierbei der erste umlaufende Graben zumindest teilweise mit der Passivierungsschicht befüllt. Folgend wächst eine erste Poly-Siliziumschicht auf die Passivierungsschicht und/oder die erste Oberfläche des Trägersubstrats auf. Insbesondere wächst die erste Poly-Siliziumschicht epitaktisch auf die Passivierungsschicht und/oder die erste Oberfläche des Trägersubstrats auf. Zudem wird ein Wandlerelement des mikro-elektronisch-mechanischen Schwingungssystems auf einer zweiten Oberfläche der ersten Poly- Siliziumschicht angeordnet. Bei dem Wandlerelement handelt es sich insbesondere um ein Piezoelement. Die zweite Oberfläche ist insbesondere im Wesentlichen parallel zu der ersten Oberfläche des ersten Trägersubstrats ausgerichtet. Weiterhin wird ein zweiter Graben, insbesondere zweiter Trenchgraben, vollständig durch das Trägersubstrat hindurch in Richtung des Wandlerelements erzeugt. Der zweite Graben erstreckt sich hierbei bis zur Passivierungsschicht hin, sodass an den zweiten Graben angrenzend mittels der ersten Poly-Siliziumschicht die schwingbare Wandlerplatte des mikro- elektronisch-mechanischen Schwingungssystems erzeugt wird. Durch den zumindest teilweise mit der zweiten Passivierungsschicht befüllten ersten Graben ermöglicht das Verfahren eine genaue Definition der Position und der Länge der zu erzeugenden Wandlerplatte. Vorzugsweise wird der erste umlaufende Graben beim Schritt des Aufbringens der Passivierungsschicht von der Passivierungsschicht, insbesondere an einem oberen Ende des ersten Grabens, verschlossen. Bevorzugt wird folgend auf das Aufbringen der Passivierungsschicht auf die erste Oberfläche des Trägersubstrats die Passivierungsschicht mittels einer ersten Ätzmaske derart teilweise entfernt, dass die Passivierungsschicht nur auf einem Teilbereich der ersten Oberfläche verbleibt, welcher von dem ersten umlaufenden ersten Graben umschlossen ist. Der Teilbereich weist hierbei, insbesondere in einer Draufsicht, eine Form und eine Fläche auf, welche der zu erzeugenden schwingbaren Wandlerplatte entspricht. Der zweite Graben erstreckt sich hierbei vorzugsweise bis zum Teilbereich der zweiten Passivierungsschicht. Die von dem umlaufenden ersten Graben eingeschlossene Fläche der ersten Oberfläche und der zusammenhängende Teilbereich der Passivierungsschicht stimmen vorzugsweise überein. Mit anderen Worten ist die Öffnung des ersten Grabens an einem äußeren Randbereich des Teilbereichs der zweiten Passivierungsschicht angeordnet. To solve the problem, a method for producing a micro-electronic-mechanical vibration system, in particular a piezoelectric micro-manufactured ultrasonic transducer, according to claim 1 is proposed. In addition, a piezoelectric microfabricated ultrasonic transducer according to claim 15 is proposed. In the method for producing a micro-electronic-mechanical oscillation system, a carrier substrate with a first surface is first provided. The carrier substrate is in particular a silicon substrate and the micro-electronic-mechanical vibration system is a piezoelectric micro-manufactured ultrasonic transducer. Furthermore, a peripheral first trench, in particular a first trench, is produced. In this case, the first trench extends from the first surface of the carrier substrate at least partially through the carrier substrate, and an area of the first surface enclosed by the circumferential first trench has a defined shape and size. The defined shape and the defined size are preferably a shape and a size, in particular a length, of the converter plate to be produced in a plan view. Furthermore, a passivation layer is applied to the first surface of the first carrier substrate and the first circumferential trench is at least partially filled with the passivation layer. A first polysilicon layer then grows on the passivation layer and/or the first surface of the carrier substrate. In particular, the first polysilicon layer grows epitaxially onto the passivation layer and/or the first surface of the carrier substrate. In addition, a converter element of the micro-electronic-mechanical vibration system is arranged on a second surface of the first polysilicon layer. The converter element is in particular a piezo element. The second surface is in particular aligned essentially parallel to the first surface of the first carrier substrate. Furthermore, a second trench, in particular a second trench, is produced completely through the carrier substrate in the direction of the transducer element. In this case, the second trench extends up to the passivation layer, so that the oscillatable converter plate of the microelectronic-mechanical oscillation system is produced adjacent to the second trench by means of the first polysilicon layer. The first trench, which is at least partially filled with the second passivation layer, allows the method to precisely define the position and the length of the converter plate to be produced. The first circumferential trench is preferably closed off by the passivation layer during the step of applying the passivation layer, in particular at an upper end of the first trench. Following the application of the passivation layer to the first surface of the carrier substrate, the passivation layer is preferably partially removed using a first etching mask in such a way that the passivation layer only remains on a portion of the first surface which is enclosed by the first circumferential first trench. In this case, the partial area has, in particular in a plan view, a shape and a surface which corresponds to the vibrating converter plate to be produced. In this case, the second trench preferably extends as far as the partial region of the second passivation layer. The area of the first surface enclosed by the circumferential first trench and the cohesive partial area of the passivation layer preferably match. In other words, the opening of the first trench is arranged on an outer edge area of the partial area of the second passivation layer.
Vorzugsweise wird folgend auf das Aufbringen der Passivierungsschicht auf die erste Oberfläche des Trägersubstrats die Passivierungsschicht mittels einer zweiten Ätzmaske derart umlaufend entfernt, dass ein dritter umlaufender Graben erzeugt wird. Der dritte Graben erstreckt sich hierbei bis zu der ersten Oberfläche des Trägersubstrats. Der dritte umlaufende Graben umschließt den ersten umlaufenden Graben. In einem folgenden Verfahrensschritt wächst dann die erste Poly-Siliziumschicht in dem Bereich des dritten Grabens auf die Oberfläche des Trägersubstrats auf und füllt somit den dritten Graben. Dieser dritte, gefüllte Graben kann im weiteren Verfahren als lateraler Stopp für eine isotrope chemische Entfernung der Passivierungsschicht verwendet werden. Somit kann die Wandlerplatte noch mit genaueren lateralen Abmessungen hergestellt werden. Vorzugsweise weist der dritte Graben eine schräge oder zumindest teilweise abgerundete Wandung auf. Somit werden lokale Stressüberhöhungen der Wandlerplatte bei Belastung reduziert bzw. verhindert. Preferably, following the application of the passivation layer to the first surface of the carrier substrate, the passivation layer is removed circumferentially by means of a second etching mask in such a way that a third circumferential trench is produced. In this case, the third trench extends as far as the first surface of the carrier substrate. The third perimeter ditch encloses the first perimeter ditch. In a subsequent method step, the first polysilicon layer then grows onto the surface of the carrier substrate in the region of the third trench and thus fills the third trench. In the further process, this third, filled trench can be used as a lateral stop for an isotropic chemical removal of the passivation layer. Thus, the transducer plate can be manufactured with even more accurate lateral dimensions. The third trench preferably has a sloping or at least partially rounded wall. This reduces or prevents local excessive stress on the converter plate under load.
Bevorzugt erfolgt bei dem Schritt des Erzeugens des zweiten Grabens zunächst ein Trenchschritt, bei dem eine vierte Öffnung einer zugehörigen vierten Trenchmaske eine Öffnungsgröße aufweist, die kleiner, insbesondere signifikant kleiner, ist als eine Größe einer Fläche der Wandlerplatte. In einem folgenden isotropen Siliziumätzschritt wird der zweite Graben, insbesondere bis zum Erreichen der Passivierungsschicht, vergrößert. Durch dieses Verfahren werden im Bereich des Trägersubstrats Hinterschnitte oder Stufen des zweiten Grabens vermieden. Vorzugsweise verläuft schon der erste Trenchschritt bis zum Erreichen der Passivierungsschicht auf der ersten Oberfläche des Trägersubstrat und der zweite Graben wird im folgenden isotropen Siliziumätzschritt bis zum Erreichen der Passivierungsschicht innerhalb des ersten umlaufenden Grabens verbreitert. Alternativ hierzu wird der erste Trenchschritt vorzugsweise vor Erreichen der Passivierungsschicht auf der ersten Oberfläche beendet und der zweite Graben im folgenden isotropen Siliziumätzschritt bis zum Erreichen der Passivierungsschicht verlängert und verbreitert. Somit werden Hinterschnitte oder Stufen des zweiten Grabens vermieden. Alternativ wird bevorzugt zunächst mittels einer, insbesondere dazugehörigen, fünften Trenchmaske wenigstens ein dritter und ein lateral zu dem dritten versetzter vierter Graben erzeugt. In einem folgenden Verfahrensschritt wird mittels isotroper Silliziumätzung der dritte und der vierte Graben zu dem zweiten Graben vereinigt. Diese Ausführung ist vorteilhaft, da durch die geringere Öffnungsfläche der Trench durch das Trägersubstrat schneller, mit weniger Maskenverbrauch, mit steileren Flanken und zudem homogener verlaufen kann. In the step of producing the second trench, a trenching step preferably takes place first, in which a fourth opening of an associated fourth trench mask has an opening size that is smaller, in particular significantly smaller, than a size of a surface of the converter plate. In a subsequent isotropic silicon etching step, the second trench is enlarged, in particular until it reaches the passivation layer. This method results in undercuts or steps of the second trench in the region of the carrier substrate avoided. The first trench step preferably already runs until the passivation layer is reached on the first surface of the carrier substrate, and the second trench is widened in the following isotropic silicon etching step until the passivation layer is reached within the first circumferential trench. As an alternative to this, the first trench step is preferably ended before the passivation layer on the first surface is reached, and the second trench is lengthened and widened in the following isotropic silicon etching step until it reaches the passivation layer. This avoids undercuts or steps in the second trench. Alternatively, at least one third trench and one fourth trench offset laterally to the third trench are preferably first produced by means of a fifth trench mask, in particular an associated fifth trench mask. In a subsequent method step, the third and fourth trenches are combined to form the second trench by means of isotropic silicon etching. This embodiment is advantageous because, due to the smaller opening area, the trench can run through the carrier substrate faster, with less mask consumption, with steeper flanks and moreover more homogeneously.
Vorzugsweise wird der erste umlaufende Graben mittels Trenchen derart erzeugt, dass der erste Graben an einem unteren Ende des ersten Grabens einen Durchmesser, insbesondere eine Breite, in einem Bereich von 5pm bis 50pm auf. Vorzugsweise weist der erste Graben an dem unteren Ende des ersten Grabens einen Durchmesser, insbesondere eine Breite, in einem Bereich von 5pm bis 20pm auf. Da die Trenchrate mit zunehmendem Verhältnis der Tiefe des ersten Grabens zu der Breite des ersten Grabens fällt, ermöglicht diese vergleichsweite breite Ausbildung des ersten Grabens einen vergleichsweise tiefen ersten Graben. Um trotzdem einen Verschluss des ersten Grabens an dem oberen Ende des ersten Grabens und eine Aufbringung der Passivierungsschicht auf die Wandung des Grabens zu ermöglichen, wird vorzugsweise in einem auf das Erzeugen des ersten umlaufenden Grabens folgenden Verfahrensschritt, eine, insbesondere äußere, Wandung des ersten umlaufenden Grabens und eine Bodenfläche des ersten umlaufenden Grabens mit einer zweiten Poly- Siliziumschicht oder einer Epi-Siliziumschicht beschichtet. Darauf folgend wird der erste umlaufende Graben beim Schritt des Aufbringens der Passivierungsschicht auf die erste Oberfläche des Trägersubstrats mit der Passivierungsschicht zumindest teilweise befüllt und der erste Graben mittels der Passivierungsschicht verschlossen. Alternativ hierzu ist vorzugsweise vorgesehen, dass beim Schritt des Aufbringens der Passivierungsschicht eine, insbesondere äußere, Wandung des ersten umlaufenden Grabens mit der Passivierungsschicht beschichtet wird und darauf folgend der erste umlaufende Graben zumindest teilweise mit einer zweiten Poly-Siliziumschicht oder eine Epi- Siliziumschicht gefüllt wird und der erste Graben mittels der zweiten Poly- Siliziumschicht oder der Epi-Siliziumschicht verschlossen wird. Weiterhin alternativ wird vorzugsweise zur Erzeugung des ersten umlaufenden Grabens eine Gittermaske als eine vierte Trenchmaske verwendet. Viele kleine Gitteröffnungen ergeben in Summe eine große laterale Maskenöffnung, welche einen tiefen Trench erlaubt. Die einzelnen Gitteröffnungen sind jedoch klein genug um noch mit technisch umsetzbaren SiO-Dicken verschließbar zu sein. Darauf folgend wird der erste umlaufende Graben beim Schritt des Aufbringens der Passivierungsschicht auf die erste Oberfläche des Trägersubstrats mit der Passivierungsschicht zumindest teilweise befüllt und mittels der Passivierungsschicht verschlossen. All diese Verfahren ermöglichen einen vergleichsweise tiefen umlaufenden ersten Graben und somit auch einen vergleichsweise langen Bereich des ersten Grabens, dessen Maße, insbesondere Durchmesser, von dem ersten Graben lateral begrenzt und somit bestimmt werden. The first circumferential trench is preferably produced by means of trenches in such a way that the first trench has a diameter, in particular a width, in a range from 5 pm to 50 pm at a lower end of the first trench. The first trench preferably has a diameter, in particular a width, in a range from 5 pm to 20 pm at the lower end of the first trench. Since the trench rate falls as the ratio of the depth of the first trench to the width of the first trench increases, this comparatively wide formation of the first trench enables a comparatively deep first trench. In order to still enable the first trench to be sealed at the upper end of the first trench and the passivation layer to be applied to the wall of the trench, one, in particular outer, wall of the first circumferential trench is preferably removed in a method step following the creation of the first circumferential trench Trench and a bottom surface of the first circumferential trench coated with a second poly-silicon layer or an epi-silicon layer. The first peripheral trench is then at least partially filled with the passivation layer during the step of applying the passivation layer to the first surface of the carrier substrate, and the first trench is closed by means of the passivation layer. Alternatively, it is preferable provided that in the step of applying the passivation layer, one, in particular outer, wall of the first peripheral trench is coated with the passivation layer and then the first peripheral trench is at least partially filled with a second polysilicon layer or an epi-silicon layer and the first trench is closed by means of the second poly-silicon layer or the epi-silicon layer. Furthermore, as an alternative, a lattice mask is preferably used as a fourth trench mask to produce the first circumferential trench. Many small lattice openings add up to a large lateral mask opening, which allows a deep trench. However, the individual lattice openings are small enough to still be closable with technically feasible SiO thicknesses. Subsequently, in the step of applying the passivation layer to the first surface of the carrier substrate, the first circumferential trench is at least partially filled with the passivation layer and sealed by means of the passivation layer. All of these methods enable a comparatively deep circumferential first trench and thus also a comparatively long region of the first trench whose dimensions, in particular diameter, are laterally delimited by the first trench and are therefore determined.
Vorzugsweise erfolgt das Erzeugen des zweiten Grabens mittels Trenchen. Hierbei wird zunächst mittels einer, insbesondere dazugehörigen, fünften Trenchmaske wenigstens ein dritter und ein lateral zu dem dritten versetzter vierter Graben erzeugt. In einem folgenden Verfahrensschritt wird mittels isotroper Silliziumätzung der dritte und der vierte Graben zu dem zweiten Graben vereinigt. The second trench is preferably produced by means of trenches. In this case, at least one third trench and one fourth trench offset laterally with respect to the third trench are first produced by means of a fifth trench mask, in particular an associated fifth trench mask. In a subsequent method step, the third and fourth trenches are combined to form the second trench by means of isotropic silicon etching.
Vorzugsweise dient die Passivierungsschicht als Ätzstoppschicht. Die Passivierungsschicht ist bevorzugt als Siliziumoxidschichten ausgebildet. The passivation layer preferably serves as an etch stop layer. The passivation layer is preferably in the form of silicon oxide layers.
Bevorzugt wird folgend auf das Erzeugen des ersten Grabens die Passivierungsschicht zumindest teilweise entfernt. Following the production of the first trench, the passivation layer is preferably at least partially removed.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein piezoelektrischer mikrogefertigter Ultraschallwandler, der vorzugsweise mittels des zuvor beschriebenen Verfahrens hergestellt wird. Der piezoelektrische mi krogefertigte Ultraschallwandler weist hierbei ein Trägersubstrat, eine erste Poly- Siliziumschicht, ein Wandlerelement und eine schwingbare Wandlerplatte auf. Das Trägersubstrat weist hierbei eine erste Oberfläche auf, auf der die erste Poly-Siliziumschicht angeordnet ist. Die erste Poly-Siliziumschicht weist eine zweite Oberfläche auf, wobei diese insbesondere im Wesentlichen parallel zu der ersten Oberfläche des ersten Trägersubstrats ausgerichtet ist. Das Wandlerelement ist auf der zweiten Oberfläche der ersten Poly-Siliziumschicht angeordnet. Bei dem Wandlerelement handelt es sich vorzugsweise um ein Piezoelement des piezoelektrischen mi krogefertigten Ultraschallwandlers. Ein zweiter Graben erstreckt sich vollständig durch das Trägersubstrat hindurch in Richtung des Wandlerelements bis zur ersten Poly-Siliziumschicht hin derart, dass sich die schwingbare Wandlerplatte, insbesondere an den zweiten Graben unmittelbar angrenzend, ausbildet. Der zweite Graben ist in Richtung des Wandlerelements in einem an die Wandlerplatte angrenzenden Bereich trichterförmig mit einer Steigung in einem Bereich von +0,5° bis -4° ausgebildet. Eine Verjüngung des Trichters entspricht hierbei einer negativen Steigung und eine Aufweitung des Trichters entspricht einer positiven Steigung in Richtung des Wandlerelements. Another object of the present invention is a piezoelectric microfabricated ultrasonic transducer, which is preferably produced by means of the method described above. The piezoelectric micro-manufactured In this case, the ultrasonic transducer has a carrier substrate, a first polysilicon layer, a transducer element and an oscillatable transducer plate. In this case, the carrier substrate has a first surface on which the first polysilicon layer is arranged. The first polysilicon layer has a second surface, which is in particular aligned essentially parallel to the first surface of the first carrier substrate. The transducer element is disposed on the second surface of the first polysilicon layer. The transducer element is preferably a piezo element of the piezoelectric micro-manufactured ultrasonic transducer. A second trench extends completely through the carrier substrate in the direction of the converter element up to the first polysilicon layer in such a way that the oscillatable converter plate is formed, in particular directly adjacent to the second trench. The second trench is funnel-shaped in the direction of the converter element in a region adjoining the converter plate with a slope in a range from +0.5° to −4°. In this case, a narrowing of the funnel corresponds to a negative slope and a widening of the funnel corresponds to a positive slope in the direction of the converter element.
Vorzugsweise weist der piezoelektrische mikrogefertigte Ultraschallwandler eine Passivierungsschicht auf, welche die erste Oberfläche des Trägersubstrats und die erste Siliziumschicht zumindest teilweise voneinander trennt. The piezoelectric microfabricated ultrasonic transducer preferably has a passivation layer which at least partially separates the first surface of the carrier substrate and the first silicon layer from one another.
Bevorzugt weist der erste Graben eine Haupterstreckungsrichtung auf, welche im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Oberfläche des ersten Trägersubstrats ausgerichtet ist. The first trench preferably has a main extension direction which is aligned essentially perpendicular to the first surface of the first carrier substrate.
Beschreibung der Zeichnungen Description of the drawings
Figur 1 zeigt eine erste Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines mikro-elektronisch-mechanischen Schwingungssystems. FIG. 1 shows a first embodiment of a method for producing a micro-electronic-mechanical oscillation system.
Figur 2 zeigt eine zweite Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines mikro-elektronisch-mechanischen Schwingungssystems. Figur 3 zeigt eine dritte Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines mikro-elektronisch-mechanischen Schwingungssystems. FIG. 2 shows a second embodiment of a method for producing a micro-electronic-mechanical oscillation system. FIG. 3 shows a third embodiment of a method for producing a micro-electronic-mechanical oscillation system.
Figur 4 zeigt eine vierte Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines mikro-elektronisch-mechanischen Schwingungssystems. FIG. 4 shows a fourth embodiment of a method for producing a micro-electronic-mechanical oscillation system.
Figur 5 zeigt eine fünfte Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines mikro-elektronisch-mechanischen Schwingungssystems. FIG. 5 shows a fifth embodiment of a method for producing a micro-electronic-mechanical oscillation system.
Figuren 6a bis 6c zeigen unterschiedliche Ausführungsformen des erzeugten dritten Grabens. FIGS. 6a to 6c show different embodiments of the third trench produced.
Ausführungsbeispiele der Erfindung Embodiments of the invention
Figur 1 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines mikro-elektronisch-mechanischen Schwingungssystems in Form eines piezoelektrischen mikrogefertigten Ultraschallwandlers 120a. Hierbei wird in einem ersten Verfahrensschritt 99 ein Trägersubstrat 5 mit einer ersten Oberfläche 4 bereitgestellt. Das Trägersubstrat 5 ist hierbei als ein Siliziumsubstrat ausgebildet. Weiterhin wird ein erster umlaufender Graben 3a und 3b erzeugt. Der erste Graben 3a und 3b erstreckt sich hierbei von der ersten Oberfläche 4 des Trägersubstrats 5 teilweise durch das Trägersubstrat 5. Eine von dem umlaufenden ersten Graben 3a und 3b eingeschlossene Fläche der ersten Oberfläche 4 weist hierbei eine Form und eine Größe der später zu erzeugenden schwingbaren Wandlerplatte 19 des mikro-elektronisch- mechanischen Schwingungssystems in einer Draufsicht auf. Weiterhin wird eine Passivierungsschicht 2 auf die erste Oberfläche 4 des ersten Trägersubstrats 5 aufgebracht und der erste umlaufende Graben 3a und 3b teilweise mit der Passivierungsschicht 2 befüllt und ein oberes Ende des ersten Grabens 3a und 3b mittels der Passivierungsschicht verschlossen. Die Passivierungsschicht 2 dient als Ätzstoppschicht und ist hierbei als Siliziumoxidschicht ausgebildet. FIG. 1 schematically shows a first embodiment of a method for producing a micro-electronic-mechanical vibration system in the form of a piezoelectric, micro-manufactured ultrasonic transducer 120a. In this case, in a first method step 99, a carrier substrate 5 with a first surface 4 is provided. In this case, the carrier substrate 5 is in the form of a silicon substrate. Furthermore, a first peripheral trench 3a and 3b is produced. The first trench 3a and 3b extends from the first surface 4 of the carrier substrate 5 partially through the carrier substrate 5. An area of the first surface 4 enclosed by the circumferential first trench 3a and 3b has a shape and a size of the oscillatable to be produced later Converter plate 19 of the micro-electronic-mechanical vibration system in a plan view. Furthermore, a passivation layer 2 is applied to the first surface 4 of the first carrier substrate 5 and the first circumferential trench 3a and 3b is partially filled with the passivation layer 2 and an upper end of the first trench 3a and 3b is closed by the passivation layer. The passivation layer 2 serves as an etching stop layer and is in the form of a silicon oxide layer.
In einem folgenden Verfahrensschritt 100 wächst eine erste Poly-Siliziumschicht 7 auf die Passivierungsschicht 2 auf. Weiterhin wird ein Piezoelement als Wandlerelement 10 auf einer zweiten Oberfläche 9 der ersten Poly- Siliziumschicht 7 angeordnet. Die zweite Oberfläche 9 ist hierbei im Wesentlichen parallel zu der ersten Oberfläche 4 des ersten Trägersubstrats 5 ausgerichtet. Zudem werden die elektrischen Kontaktierungselemente 8 des Piezoelements auf der erst Poly-Siliziumschicht 7 angeordnet. A first polysilicon layer 7 grows onto the passivation layer 2 in a subsequent method step 100 . Furthermore, a piezo element is arranged as a transducer element 10 on a second surface 9 of the first polysilicon layer 7 . The second surface 9 is in this case Orientated essentially parallel to the first surface 4 of the first carrier substrate 5 . In addition, the electrical contacting elements 8 of the piezoelectric element are arranged on the first polysilicon layer 7 .
In einem folgenden Verfahrensschritt 101 wird ein erster Trenchschritt zum Erzeugen eines zweiten Grabens 14 dargestellt. Zu diesem Trenchschritt wird eine hier nicht dargestellte dritte Trenchmaske verwendet, welche eine dritte Öffnung mit einer Größe aufweist, die signifikant kleiner ist, als eine Länge der zu erzeugenden Wandlerplatte 19. Der Trenchschritt endet hierbei schon vor dem Erreichen der Passivierungsschicht 2 und hinterlässt eine dritten Trenchgraben 11. Bei einem folgenden Verfahrensschritt 102 wird der dritte Graben 11 mittels eines Siliziumätzschritts bis zum Erreichen der Passivierungsschicht 2 vergrößert und somit der zweite Graben 14 erzeugt. Der zweite Graben 14 erstreckt sich bis zur Passivierungsschicht 2, sodass an den zweiten Graben 14 unmittelbar angrenzend mittels der ersten Poly-Siliziumschicht 7 die schwingbare Wandlerplatte 19 des mikro-elektronisch-mechanischen Schwingungssystems erzeugt wird. Weiterhin wird die Passivierungsschicht im Bereich des zweiten Grabens 14 entfernt. In a subsequent method step 101, a first trench step for producing a second trench 14 is shown. A third trench mask, not shown here, is used for this trench step, which has a third opening with a size that is significantly smaller than a length of the converter plate 19 to be produced. The trench step ends before reaching the passivation layer 2 and leaves a third Trench trench 11. In a subsequent method step 102, the third trench 11 is enlarged by means of a silicon etching step until it reaches the passivation layer 2, and the second trench 14 is thus produced. The second trench 14 extends as far as the passivation layer 2, so that the oscillatable converter plate 19 of the micro-electronic-mechanical oscillation system is produced directly adjacent to the second trench 14 by means of the first polysilicon layer 7. Furthermore, the passivation layer in the area of the second trench 14 is removed.
Der zweite Graben weist eine Haupterstreckungsrichtung 12 auf, die im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Oberfläche 4 verläuft. The second trench has a main extension direction 12 that runs essentially perpendicularly to the first surface 4 .
In einem weiteren, hier nicht dargestellten Verfahrensschritt, wird noch Material des Trägersubstrats 5 mittels eines Schleifprozesses entfernt. Hierbei wird das Material derart entfernt, dass möglichst nur noch das ursprünglich vom ersten Graben eingeschlossene Material des Trägersubstrats bestehen bleibt. In a further method step, not shown here, material of the carrier substrate 5 is removed by means of a grinding process. In this case, the material is removed in such a way that, if possible, only the material of the carrier substrate originally enclosed by the first trench remains.
Figur 2 zeigt schematisch eine zweite Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines mikro-elektronisch-mechanischen Schwingungssystems in Form eines piezoelektrischen mikrogefertigten Ultraschallwandlers 120b. Hierbei wird im Unterschied zu der Ausführungsform auf Figur 1 in einem Verfahrensschritt 98 folgend auf das Aufbringen der Passivierungsschicht 2 auf die erste Oberfläche 4 des Trägersubstrats 5 die Passivierungsschicht 2 mittels einer hier nicht dargestellten ersten Ätzmaske derart teilweise entfernt, dass die Passivierungsschicht 2 nur auf einem Teilbereich 17 der ersten Oberfläche 4 verbleibt. Der Teilbereich 17 wird hierbei von dem ersten Graben 3a und 3b umschlossen. FIG. 2 schematically shows a second embodiment of a method for producing a micro-electronic-mechanical vibration system in the form of a piezoelectric, micro-manufactured ultrasonic transducer 120b. In contrast to the embodiment in Figure 1, in a method step 98 following the application of the passivation layer 2 to the first surface 4 of the carrier substrate 5, the passivation layer 2 is partially removed by means of a first etching mask, not shown here, in such a way that the passivation layer 2 is only on one Section 17 of the first surface 4 remains. In this case, the partial region 17 is enclosed by the first trench 3a and 3b.
In einem auf den Verfahrensschritt 101 folgenden Verfahrensschritt 104 wird in einem ersten Trenchschritt zum Erzeugen eines zweiten Grabens 30 ein fünfter Graben 28 bis zum Erreichen der Passivierungsschicht 2 erzeugt. Auch hier weist die nicht dargestellte Trenchmaske eine Öffnung auf, welche signifikant kleiner ist, als der von dem ersten Graben 3a und 3b umschlossene Bereich. Erst in einem auf den Verfahrensschritt 104 folgenden Verfahrensschritt 105 wird der fünfte Graben 28 mittels eines Siliziumätzschritts bis zum Erreichen der innerhalb des ersten Grabens 3a und 3b angeordneten Passivierungsschicht 2 verbreitert. Anschließend wird die Passivierungsschicht 2 innerhalb des zweiten Grabens 30 entfernt. In a method step 104 following method step 101, a fifth trench 28 is produced in a first trench step for producing a second trench 30 until the passivation layer 2 is reached. Here too, the trench mask (not shown) has an opening which is significantly smaller than the area enclosed by the first trench 3a and 3b. Only in a method step 105 following method step 104 is the fifth trench 28 widened by means of a silicon etching step until it reaches the passivation layer 2 arranged within the first trench 3a and 3b. Subsequently, the passivation layer 2 within the second trench 30 is removed.
Figur 3 zeigt schematisch eine dritte Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines mikro-elektronisch-mechanischen Schwingungssystems in Form eines piezoelektrischen mikrogefertigten Ultraschallwandlers 120c. Hierbei wird im Unterschied zu den vorherigen Ausführungen in einem Verfahrensschritt 96 der erste umlaufende Graben 24a und 24b mittels Trenchen derart erzeugt, dass der erste Graben 24a und 24b vergleichsweise breit mit einem Durchmesser 64a und 64b ausgeführt ist. Eine äußere Wandung und eine Bodenfläche des somit relativ breiten und tiefen ersten Grabens 24a und 24b wird folgend mit einer zweiten Poly-Siliziumschicht 23 beschichtet. Darauf folgend wird der erste umlaufende Graben 24a und 24b beim Schritt des Aufbringens der Passivierungsschicht 2 mit dieser teilweise befüllt und an einem oberen Ende des ersten Grabens 24a und 24b mittels der Passivierungsschicht 2 verschlossen. In der dargestellten Ausführung wäre auch eine umgekehrte Verschlussreihenfolge des ersten Grabens 24a und 24b denkbar. In diesem Fall würde zunächst der erste Graben 24a und 24a bzw. eine äußere Wandung des ersten Grabens 24a und 24b mit der Passivierungsschicht 2 beschichtet und anschließend der erste Graben 24a und 24b mit der zweiten Poly-Siliziumschicht 23 teilweise befüllt und verschlossen werden. FIG. 3 schematically shows a third embodiment of a method for producing a micro-electronic-mechanical vibration system in the form of a piezoelectric, micro-manufactured ultrasonic transducer 120c. In contrast to the previous statements, the first circumferential trench 24a and 24b is produced by means of trenches in a method step 96 in such a way that the first trench 24a and 24b is comparatively wide with a diameter 64a and 64b. An outer wall and a bottom surface of the thus relatively wide and deep first trench 24a and 24b is subsequently coated with a second polysilicon layer 23. FIG. Subsequently, the first peripheral trench 24a and 24b is partially filled with the passivation layer 2 in the step of applying the latter and is sealed at an upper end of the first trench 24a and 24b by means of the passivation layer 2 . In the illustrated embodiment, a reverse closure sequence of the first trench 24a and 24b would also be conceivable. In this case, first trench 24a and 24a or an outer wall of first trench 24a and 24b would be coated with passivation layer 2 and then first trench 24a and 24b would be partially filled with second polysilicon layer 23 and sealed.
In einem auf den Verfahrensschritt 101 folgenden Verfahrensschritt 107 wird ein siebter Graben 74 zunächst mit einer hier nicht dargestellten relativ schmalen Trechmaske bis zum Erreichen der Passivierungsschicht 2 erzeugt. In einem auf den Verfahrensschritt 107 folgenden Verfahrensschritt 111 wird dann der siebte Graben 74 bis zum Erreichen der innerhalb des ersten Grabens 24a und 24b angeordneten Passivierungsschicht 2 verbreitert und somit der zweite Graben 72 erzeugt. In a method step 107 following method step 101, a seventh trench 74 is first produced with a relatively narrow trech mask (not shown here) until the passivation layer 2 is reached. in one on In method step 111 following method step 107, the seventh trench 74 is then widened until it reaches the passivation layer 2 arranged within the first trench 24a and 24b, and the second trench 72 is thus produced.
Figur 4 zeigt schematisch eine vierte Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines mikro-elektronisch-mechanischen Schwingungssystems in Form eines piezoelektrischen mikrogefertigten Ultraschallwandlers 120d. Hierbei wird im Unterschied zu den vorherigen Ausführungen in einem auf den Verfahrensschritt 101 folgenden Verfahrensschritt 113 mittels einer hier nicht dargestellten fünften Trenchmaske eine Mehrzahl von lateral zueinander versetzten, relativ schmalen Gräben 84 in dem Trägersubstrat 5 erzeugt. In einem auf den Verfahrensschritt 113 folgenden Verfahrensschritt 114 wird mittels isotroper Silliziumätzung die Mehrzahl von schmalen Gräben 84 zu dem zweiten Graben 85 vergrößert. Folgend wird die Passivierungsschicht 4 innerhalb des zweiten Grabens 85 entfernt. FIG. 4 schematically shows a fourth embodiment of a method for producing a micro-electronic-mechanical vibration system in the form of a piezoelectric, micro-manufactured ultrasonic transducer 120d. In contrast to the previous statements, in a method step 113 following method step 101, a plurality of relatively narrow trenches 84 laterally offset relative to one another are produced in the carrier substrate 5 by means of a fifth trench mask (not shown here). In a method step 114 following method step 113, the plurality of narrow trenches 84 is enlarged to form the second trench 85 by means of isotropic silicon etching. Subsequently, the passivation layer 4 within the second trench 85 is removed.
Figur 5 zeigt schematisch eine fünfte Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines mikro-elektronisch-mechanischen Schwingungssystems in Form eines piezoelektrischen mikrogefertigten Ultraschallwandlers 120e. Auch hier wird genau wie auf der Ausführung auf Figur 3 ein umlaufender erster Graben 91a und 91b derart erzeugt, dass der erste Graben 91a und 91b vergleichsweise breit ausgeführt ist. Zur Erzeugung des ersten umlaufenden Grabens 91a und 91b wird eine hier nicht dargestellte Gittermaske als eine vierte Trenchmaske verwendet. Viele kleine Gitteröffnungen ergeben in Summe eine große laterale Maskenöffnung, welche einen tiefen Trench erlaubt. Der erste umlaufende Graben 91a und 91b wird beim Schritt des Aufbringens der Passivierungsschicht 2 auf die erste Oberfläche 4 des Trägersubstrats 5 mit der Passivierungsschicht 2 teilweise befüllt und von der Passivierungsschicht 2 verschlossen. In einem auf den Verfahrensschritt 94 folgenden Verfahrensschritt 95 wird die Passivierungsschicht 2 mittels einer hier nicht dargestellten zweiten Ätzmaske derart umlaufend entfernt, dass ein dritter umlaufender Graben 12 erzeugt wird. Der dritte Graben 12 erstreckt sich hierbei bis zu der ersten Oberfläche 4 des Trägersubstrats 5 und umschließt den ersten umlaufenden Graben 91a und 91b. In Verfahrensschritt 101 wächst die erste Poly- Siliziumschicht 7 in dem Bereich des dritten Grabens 12 auf die Oberfläche 4 des Trägersubstrats 5 auf und füllt somit den dritten Graben 12. In Verfahrensschritt 111 dient dieser dritte, gefüllte Graben 15a als lateraler Stopp für die isotrope chemische Entfernung der Passivierungsschicht 2. Figur 6a zeigt in diesem Zusammenhang eine erste Ausführungsform eines mit der ersten Poly- Siliziumschicht 7 befüllten dritten Grabens 15b nach Durchführung des Ätzschritts 111. Hierbei weist der dritte Grabens 15b eine gegenüber der Wandlerplatte 19 senkrecht verlaufende Wandung 25a auf. Der auf Figur 6b gezeigte dritte Graben 15c weist demgegenüber eine schräg verlaufende Wandung 25b auf. Somit werden Stressüberhöhungen vermieden, die zu Rissen bei Belastung führen können. Weiterhin zeigt 6c einen dritten Graben 15d mit einer teilweise abgerundeten Wandung 25c. Auch dieser graduelle Übergang verhindert Stressüberhöhungen bei entsprechender Belastung. FIG. 5 schematically shows a fifth embodiment of a method for producing a micro-electronic-mechanical vibration system in the form of a piezoelectric, micro-manufactured ultrasonic transducer 120e. Here too, exactly as in the embodiment in FIG. 3, a circumferential first trench 91a and 91b is produced in such a way that the first trench 91a and 91b is designed to be comparatively wide. A lattice mask, not shown here, is used as a fourth trench mask to produce the first peripheral trench 91a and 91b. Many small lattice openings add up to a large lateral mask opening, which allows a deep trench. The first peripheral trench 91a and 91b is partially filled with the passivation layer 2 in the step of applying the passivation layer 2 to the first surface 4 of the carrier substrate 5 and is sealed by the passivation layer 2 . In a method step 95 following method step 94, the passivation layer 2 is removed circumferentially by means of a second etching mask (not shown here) in such a way that a third circumferential trench 12 is produced. In this case, the third trench 12 extends up to the first surface 4 of the carrier substrate 5 and encloses the first peripheral trench 91a and 91b. In method step 101, the first polysilicon layer 7 grows in the region of the third trench 12 on the surface 4 of the Carrier substrate 5 and thus fills the third trench 12. In method step 111, this third, filled trench 15a serves as a lateral stop for the isotropic chemical removal of the passivation layer 2. In this context, Figure 6a shows a first embodiment of one with the first polysilicon layer 7 filled third trench 15b after carrying out the etching step 111. In this case, the third trench 15b has a wall 25a which runs perpendicularly with respect to the converter plate 19. In contrast, the third trench 15c shown in FIG. 6b has an inclined wall 25b. This avoids excessive stress, which can lead to cracks under load. Furthermore, FIG. 6c shows a third trench 15d with a partially rounded wall 25c. This gradual transition also prevents excessive stress when the load is correspondingly high.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Verfahren zur Herstellung eines mikro-elektronisch-mechanischen1. Process for the production of a micro-electronic-mechanical
Schwingungssystems, insbesondere eines piezoelektrischen mikrogefertigten Ultraschallwandlers (120a, 120b, 120c, 120d, 120e), wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte aufweist: Vibration system, in particular a piezoelectric microfabricated ultrasonic transducer (120a, 120b, 120c, 120d, 120e), the method having the following method steps:
Bereitstellen eines Trägersubstrats (5) mit einer ersten Oberfläche (4), und Erzeugen eines umlaufenden ersten Grabens (3a, 3b, 24a, 24b, 91a, 91b), insbesondere ersten Trenchgrabens, wobei sich der erste Graben (3a, 3b, 24a, 24b, 91a, 91b) von der ersten Oberfläche (4) des Trägersubstrats (5) zumindest teilweise durch das Trägersubstrat (5) erstreckt, wobei eine von dem umlaufenden ersten Graben (3a, 3b, 24a, 24b, 91a, 91b) eingeschlossene Fläche der ersten Oberfläche (4) eine definierte Form und eine Größe, insbesondere einer zu erzeugenden schwingbaren Wandlerplatte (19) des mikro-elektronisch-mechanischen Schwingungssystems in einer Draufsicht, aufweist, und Aufbringen einer Passivierungsschicht (2) auf die erste Oberfläche (4) des ersten Trägersubstrats (5), wobei der erste umlaufende Graben (3a, 3b, 24a, 24b, 91a, 91b) zumindest teilweise mit der Passivierungsschicht (2) befüllt wird, und Providing a carrier substrate (5) with a first surface (4), and creating a peripheral first trench (3a, 3b, 24a, 24b, 91a, 91b), in particular a first trench, the first trench (3a, 3b, 24a, 24b, 91a, 91b) from the first surface (4) of the carrier substrate (5) at least partially through the carrier substrate (5), with an area enclosed by the peripheral first trench (3a, 3b, 24a, 24b, 91a, 91b). the first surface (4) has a defined shape and size, in particular of an oscillatable converter plate (19) to be produced of the micro-electronic-mechanical oscillating system in a plan view, and applying a passivation layer (2) to the first surface (4) of the first carrier substrate (5), wherein the first peripheral trench (3a, 3b, 24a, 24b, 91a, 91b) is at least partially filled with the passivation layer (2), and
Aufwachsen, insbesondere epitaktisches Aufwachsen, einer ersten Poly- Siliziumschicht (7) auf die Passivierungsschicht (2) und/oder die erste Oberfläche (4) des Trägersubstrats (5), und Anordnen eines Wandlerelements (10) des mikro-elektronisch- mechanischen Schwingungssystems, insbesondere des Piezoelements des piezoelektrischen mikrogefertigten Ultraschallwandlers, auf einer zweiten Oberfläche (9) der ersten Poly-Siliziumschicht (7), wobei die zweite Oberfläche (9) insbesondere im Wesentlichen parallel zu der ersten Oberfläche (4) des ersten Trägersubstrats (5) ausgerichtet ist, und Erzeugen eines zweiten Grabens (14, 30, 72, 85), insbesondere zweiten Trenchgrabens, vollständig durch das Trägersubstrat (5) hindurch in Richtung des Wandlerelements (10), wobei sich der zweite Graben (14, 30, 72, 85) bis zur Passivierungsschicht (2) hin erstreckt, sodass an den zweiten Graben (14, 30, 72, 85) angrenzend mittels der ersten Poly- Siliziumschicht (7) die schwingbare Wandlerplatte (19) des mikro- elektronisch-mechanischen Schwingungssystems erzeugt wird. Growth, in particular epitaxial growth, of a first polysilicon layer (7) on the passivation layer (2) and/or the first surface (4) of the carrier substrate (5), and arranging a converter element (10) of the micro-electronic-mechanical oscillation system, in particular the piezo element of the piezoelectric microfabricated ultrasonic transducer, on a second surface (9) of the first polysilicon layer (7), the second surface (9) being aligned in particular essentially parallel to the first surface (4) of the first carrier substrate (5). , and creating a second trench (14, 30, 72, 85), in particular a second trench, completely through the carrier substrate (5) in the direction of the transducer element (10), the second trench (14, 30, 72, 85) extends up to the passivation layer (2), so that the second trench (14, 30, 72, 85) is adjacent to the first poly Silicon layer (7) the oscillatable converter plate (19) of the micro-electronic-mechanical vibration system is generated.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste umlaufende Graben (3a, 3b, 24a, 24b, 91a, 91b) beim Schritt des Aufbringens der Passivierungsschicht (2) von der Passivierungsschicht (2), insbesondere an einem oberen Ende des ersten Grabens (3a, 3b, 24a, 24b, 91a, 91b), verschlossen wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that the first peripheral trench (3a, 3b, 24a, 24b, 91a, 91b) in the step of applying the passivation layer (2) from the passivation layer (2), in particular at an upper end of the first trench (3a, 3b, 24a, 24b, 91a, 91b) is closed.
3. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass folgend auf das Aufbringen der Passivierungsschicht (2) auf die erste Oberfläche (4) des Trägersubstrats (5) die Passivierungsschicht (2) mittels einer ersten Ätzmaske derart teilweise entfernt wird, dass die Passivierungsschicht (2) nur auf einem Teilbereich (17) der ersten Oberfläche (4) verbleibt, welcher von dem ersten umlaufenden ersten Graben (3a, 3b, 24a, 24b, 91a, 91b) umschlossen ist. 3. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that following the application of the passivation layer (2) to the first surface (4) of the carrier substrate (5), the passivation layer (2) is partially removed by means of a first etching mask in such a way that that the passivation layer (2) remains only on a partial area (17) of the first surface (4) which is enclosed by the first circumferential first trench (3a, 3b, 24a, 24b, 91a, 91b).
4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass folgend auf das Aufbringen der Passivierungsschicht (2) auf die erste Oberfläche (4) des Trägersubstrats (5) die Passivierungsschicht (2) mittels einer zweiten Ätzmaske derart umlaufend entfernt (95) wird, dass ein dritter umlaufender Graben (12, 15b, 15c, 15d) erzeugt wird, wobei sich der dritte Graben bis zu der ersten Oberfläche (4) des Trägersubstrats (5) erstreckt, wobei der dritte umlaufende Graben (12) den ersten umlaufenden Graben (3a, 3b, 24a, 24b, 91a, 91b) umschließt. 4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that following the application of the passivation layer (2) to the first surface (4) of the carrier substrate (5), the passivation layer (2) is removed circumferentially by means of a second etching mask (95 ) is that a third circumferential trench (12, 15b, 15c, 15d) is generated, the third trench extending up to the first surface (4) of the carrier substrate (5), the third circumferential trench (12) covering the first surrounding trench (3a, 3b, 24a, 24b, 91a, 91b) encloses.
5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Schritt des Erzeugens des zweiten Grabens (14, 30, 72, 85) zunächst ein erster Trenchschritt erfolgt, bei dem eine dritte Öffnung einer, insbesondere dazugehörigen, dritten Trenchmaske eine Größe, insbesondere einen Durchmesser, aufweist, die kleiner, insbesondere signifikant kleiner, ist als eine Größe einer Fläche der Wandlerplatte (19), wobei in einem folgenden isotropen Siliziumätzschritt der zweite Graben (14, 30, 72, 85), insbesondere bis zum Erreichen der Passivierungsschicht (2), vergrößert wird. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that in the step of generating the second trench (14, 30, 72, 85) first a first trench step takes place, in which a third opening of a, in particular associated, third trench mask a size, in particular a diameter, which is smaller, in particular significantly smaller, than a size of a surface of the converter plate (19), wherein in a subsequent isotropic silicon etching step the second trench (14, 30, 72, 85), in particular up to Reaching the passivation layer (2) is increased.
6. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Trenchschritt vollständig bis zum Erreichen der Passivierungsschicht (2) auf der ersten Oberfläche (4) verläuft. 6. The method according to claim 5, characterized in that the first trench step runs completely until it reaches the passivation layer (2) on the first surface (4).
7. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Trenchschritt vor Erreichen der Passivierungsschicht (2) auf der ersten Oberfläche (4) beendet ist. 7. The method according to claim 5, characterized in that the first trenching step is completed before reaching the passivation layer (2) on the first surface (4).
8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Erzeugen des zweiten Grabens (14, 30, 72, 85) mittels Trenchen erfolgt, wobei hierbei zunächst mittels einer, insbesondere dazugehörigen, fünften Trenchmaske wenigstens ein dritter und ein lateral zu dem dritten versetzter vierter Graben erzeugt werden, wobei folgend mittels isotroper Silliziumätzung der dritte und der vierte Graben zu dem zweiten Grabens (14, 30, 72, 85) vereinigt werden. 8. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the production of the second trench (14, 30, 72, 85) takes place by means of trenches, in which case initially by means of a, in particular associated, fifth trench mask at least a third and a lateral fourth trench offset from the third, the third and fourth trenches then being combined to form the second trench (14, 30, 72, 85) by means of isotropic silicon etching.
9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste umlaufende Graben (3a, 3b, 24a, 24b, 91a, 91b) mittels Trenchen derart erzeugt wird, dass der erste Graben (3a, 3b, 24a, 24b, 91a, 91b) an einem unteren Ende des ersten Grabens (3a, 3b, 24a, 24b, 91a, 91b) einen Durchmesser (64a, 64b) in einem Bereich von 5pm bis 50pm, insbesondere in einem Bereich von 5pm bis 20pm, aufweist. 9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the first circumferential trench (3a, 3b, 24a, 24b, 91a, 91b) is generated by means of trenches in such a way that the first trench (3a, 3b, 24a, 24b , 91a, 91b) at a lower end of the first trench (3a, 3b, 24a, 24b, 91a, 91b) has a diameter (64a, 64b) in a range from 5pm to 50pm, in particular in a range from 5pm to 20pm .
10. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass auf das Erzeugen des ersten umlaufenden Grabens (3a, 3b, 24a, 24b, 91a, 91b) folgend eine, insbesondere äußere, Wandung des ersten umlaufenden Grabens (3a, 3b, 24a, 24b, 91a, 91b) und eine Bodenfläche des ersten umlaufenden Grabens (3a, 3b, 24a, 24b, 91a, 91b) mit einer zweiten Poly-Siliziumschicht (23) oder einer Epi- Siliziumschicht beschichtet wird, und darauf folgend der erste umlaufende Graben (3a, 3b, 24a, 24b, 91a, 91b) beim Schritt des Aufbringens der Passivierungsschicht (2) auf die erste Oberfläche (4) des Trägersubstrats (5) mit der Passivierungsschicht (2) zumindest teilweise befüllt wird. 10. The method according to claim 9, characterized in that following the creation of the first circumferential trench (3a, 3b, 24a, 24b, 91a, 91b), one, in particular outer, wall of the first circumferential trench (3a, 3b, 24a, 24b , 91a, 91b) and a bottom surface of the first peripheral trench (3a, 3b, 24a, 24b, 91a, 91b) is coated with a second poly-silicon layer (23) or an epi-silicon layer, and subsequently the first peripheral trench ( 3a, 3b, 24a, 24b, 91a, 91b) is at least partially filled with the passivation layer (2) in the step of applying the passivation layer (2) to the first surface (4) of the carrier substrate (5).
11. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass beim Schritt des Aufbringens der Passivierungsschicht (2) eine, insbesondere äußere, Wandung des ersten umlaufenden Grabens (3a, 3b, 24a, 24b, 91a, 91b) mit der Passivierungsschicht (2) beschichtet wird, und darauf folgend der erste umlaufende Graben (3a, 3b, 24a, 24b, 91a, 91b) zumindest teilweise mit einer zweiten Poly-Siliziumschicht (23) oder eine Epi-Siliziumschicht befüllt wird. 11. The method according to claim 9, characterized in that in the step of applying the passivation layer (2), one, in particular outer, wall of the first circumferential trench (3a, 3b, 24a, 24b, 91a, 91b) is coated with the passivation layer (2). and then the first peripheral trench (3a, 3b, 24a, 24b, 91a, 91b) is at least partially filled with a second polysilicon layer (23) or an episilicon layer.
12. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des ersten umlaufenden Grabens (3a, 3b, 24a, 24b, 91a, 91b) eine Gittermaske als eine vierte Trenchmaske verwendet wird, wobei darauf folgend der erste umlaufende Graben (3a, 3b, 24a, 24b, 91a, 91b) beim Schritt des Aufbringens der Passivierungsschicht (2) auf die erste Oberfläche (4) des Trägersubstrats (5) mit der Passivierungsschicht (2) zumindest teilweise befüllt wird und der erste Graben (3a, 3b, 24a, 24b, 91a, 91b) mittels der Passivierungsschicht (2) verschlossen wird. 12. The method according to claim 9, characterized in that to produce the first peripheral trench (3a, 3b, 24a, 24b, 91a, 91b), a lattice mask is used as a fourth trench mask, with the first peripheral trench (3a, 3b , 24a, 24b, 91a, 91b) is at least partially filled with the passivation layer (2) during the step of applying the passivation layer (2) to the first surface (4) of the carrier substrate (5) and the first trench (3a, 3b, 24a , 24b, 91a, 91b) is closed by means of the passivation layer (2).
13. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Passivierungsschicht (2) als Ätzstoppschicht dient. 13. The method according to any one of claims 1 to 12, characterized in that the passivation layer (2) serves as an etching stop layer.
14. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Passivierungsschicht (2) als Siliziumoxidschicht ausgebildet ist. 14. The method according to any one of claims 1 to 13, characterized in that the passivation layer (2) is designed as a silicon oxide layer.
15. Piezoelektrischer mikrogefertigter Ultraschallwandler (120a, 120b, 120c, 120d, 120e), insbesondere hergestellt mittels eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, aufweisend wenigstens ein Trägersubstrat (5), insbesondere aus Silizium, eine erste Poly-Siliziumschicht (7), ein Wandlerelement (10), und eine schwingbare Wandlerplatte (19), wobei das Trägersubstrat (5) eine erste Oberfläche (4) aufweist, auf der die erste Poly-Siliziumschicht (7) angeordnet ist, wobei die erste Poly- Siliziumschicht (7) eine zweite Oberfläche (9) aufweist, wobei die zweite Oberfläche (9) insbesondere im Wesentlichen parallel zu der ersten Oberfläche (4) des ersten Trägersubstrats (5) ausgerichtet ist, wobei das Wandlerelement (10), insbesondere das Piezoelement, des piezoelektrischen mikrogefertigten Ultraschallwandlers (120a, 120b, 120c, 120d, 120e), auf der zweiten Oberfläche (9) der ersten Poly-Siliziumschicht (7) angeordnet ist, wobei sich ein zweiter Graben (14, 30, 72, 85) vollständig durch das Trägersubstrat (5) hindurch in Richtung des Wandlerelements (10) bis zur ersten Poly- Siliziumschicht (7) hin derart erstreckt, dass sich die schwingbare Wandlerplatte (19), insbesondere an den zweiten Graben (14, 30, 72, 85) unmittelbar angrenzend, ausbildet, wobei der zweite Graben (14, 30, 72, 85) in Richtung des Wandlerelements (10) in einem an die Wandlerplatte (19) angrenzenden Bereich trichterförmig mit einer Steigung in einem Bereich von +0,5° bis -4° ausgebildet ist. 15. Piezoelectric microfabricated ultrasonic transducer (120a, 120b, 120c, 120d, 120e), in particular produced by means of a method according to one of claims 1 to 14, having at least one carrier substrate (5), in particular made of silicon, a first polysilicon layer (7) , a transducer element (10), and an oscillatable transducer plate (19), the carrier substrate (5) having a first surface (4) on which the first polysilicon layer (7) is arranged, the first polysilicon layer (7 ) has a second surface (9), the second surface (9) being aligned in particular substantially parallel to the first surface (4) of the first carrier substrate (5), the transducer element (10), in particular the piezo element, of the piezoelectric microfabricated Ultrasonic transducer (120a, 120b, 120c, 120d, 120e) is arranged on the second surface (9) of the first polysilicon layer (7), with a second trench (14, 30, 72, 85) completely du rch extends through the carrier substrate (5) in the direction of the converter element (10) up to the first polysilicon layer (7) in such a way that the oscillatable converter plate (19), in particular at the second trench (14, 30, 72, 85) immediately adjacent, wherein the second trench (14, 30, 72, 85) in the direction of the transducer element (10) in a manner adjoining the transducer plate (19). Area is funnel-shaped with a slope in a range of +0.5 ° to -4 °.
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