RU2424972C1 - Элемент и способ его изготовления - Google Patents

Элемент и способ его изготовления Download PDF

Info

Publication number
RU2424972C1
RU2424972C1 RU2009142978/28A RU2009142978A RU2424972C1 RU 2424972 C1 RU2424972 C1 RU 2424972C1 RU 2009142978/28 A RU2009142978/28 A RU 2009142978/28A RU 2009142978 A RU2009142978 A RU 2009142978A RU 2424972 C1 RU2424972 C1 RU 2424972C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
layer
recesses
protective layer
structural layer
substrate
Prior art date
Application number
RU2009142978/28A
Other languages
English (en)
Inventor
Вольфрам ГАЙГЕР (DE)
Вольфрам ГАЙГЕР
Уве БРЕНГ (DE)
Уве БРЕНГ
Original Assignee
Норсроп Груман Литеф Гмбх
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
Application filed by Норсроп Груман Литеф Гмбх filed Critical Норсроп Груман Литеф Гмбх
Application granted granted Critical
Publication of RU2424972C1 publication Critical patent/RU2424972C1/ru

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B7/00Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
    • B81B7/02Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems containing distinct electrical or optical devices of particular relevance for their function, e.g. microelectro-mechanical systems [MEMS]
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B7/00Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
    • B81B7/0006Interconnects
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B7/00Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/02Sensors
    • B81B2201/0228Inertial sensors
    • B81B2201/0235Accelerometers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81CPROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C2203/00Forming microstructural systems
    • B81C2203/01Packaging MEMS
    • B81C2203/0118Bonding a wafer on the substrate, i.e. where the cap consists of another wafer

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Micromachines (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Abstract

Изобретение относится к микромеханическим, микроэлектромеханическим (МЭМС) и микрооптоэлектромеханическим (МОЭМС) элементам, а также способам их изготовления. Сущность изобретения: в способе изготовления элемента, в частности микромеханического, микроэлектромеханического или микрооптоэлектромеханического элемента, изготавливают первую сборку слоев, включающую первую подложку, на которую нанесен первый слой изоляции, на который, в свою очередь, нанесен по меньшей мере частично проводящий защитный слой, выполняют в защитном слое первые и вторые выемки, причем глубина травления первых выемок больше глубины травления вторых выемок и по меньшей мере равна толщине защитного слоя, и наносят частично проводящий структурный слой на защитный слой таким образом, что структурный слой примыкает по меньшей мере к некоторым участкам защитного слоя. Техническим результатом изобретения является создание элемента, в котором могут быть реализованы пересечения внутренних соединений, в частности мостики над подвижными структурами. 2 н. и 33 з.п. ф-лы, 7 ил.

Description

Изобретение относится к микромеханическим, микроэлектромеханическим (МЭМС) и микрооптоэлектромеханическим (МОЭМС) элементам, а также способам их изготовления.
Для уменьшения влияния окружающей среды, а именно влаги и загрязняющих примесей (например, пыли), на микроэлектромеханические (МЭМС) или микрооптоэлектромеханические элементы (МОЭМС) активные структуры таких элементов зачастую герметизируют. В этом случае под термином "активная структура" понимают, в частности, подвижные структуры, оптические структуры либо структуры, включающие в себя и подвижные, и оптические элементы (например, системы подвижных зеркал). Термином "активная область" обозначают область или зону элемента, в которой располагают или перемещают активную структуру. Кроме того, герметизация может быть использована для установки в области активных структуропределенного внутреннего давления, что особенно целесообразно в тех элементах, функционирование которых зависит от заданного внутреннего давления, например, датчиках ускорения и гироскопах (датчиках скорости вращения).
Чтобы сделать процесс производства максимально рентабельным, МЭМС или МОЭМС элементы обычно изготавливают на базе полупроводниковой пластины. В этом случае процессы сборки могут быть выполнены, например, на основе процессов непосредственного соединения и процессов анодного соединения.
Вывод электрических контактов из герметичной зоны элемента для установления контакта с отдельными его частями (например, для установления контакта с активной структурой) сложен в реализации с точки зрения технологии производства. Могут быть рассмотрены различные варианты:
Электрические контакты могут быть выполнены, например, путем расположения по краям слоев полупроводника, изготовленных имплантации или диффузии, и имеющих малое поверхностное сопротивление. Кроме того, контакты могут быть изготовлены с помощью структурированных проводящих слоев, покрытых планаризованным пассивирующим слоем.
Как вариант, электрические контакты могут быть выведены из элемента в виде множества вертикально расположенных сквозных металлизированных отверстий.
В патенте DE 102005015584 предложен способ изготовления элемента, активную область, а следовательно, и активную структуру которого изолируют от среды элемента (а именно от загрязняющих веществ и влаги) до изготовления контактных отверстий. На активную структуру подают электрические токи, которые необходимы для работы элемента, а сигналы, выдаваемые активной структурой, отводят, соответственно, через смежный с ней проводящий структурный слой и через контактные отверстия. Однако такая технология не допускает никаких перекрещиваний внутренних соединений. В частности, она не позволяет обеспечить контакт с областями (например, электродами), расположенными внутри подвижной структуры, небольшой участок которой (на плоскости слоя элемента) закрыт. Поэтому в подвижных структурах 6, реализованных в микроэлектромеханических датчиках 2 этим способом, часто выполняют отверстия 3 для внутренних соединений 4 с электродами 5 (см. Фиг.3).
Таким образом, задачей изобретения является разработка способа изготовления элемента, в частности микромеханического, микроэлектромеханического либо микрооптоэлектромеханического элемента, и такого элемента, в котором могут быть реализованы пересечения внутренних соединений, в частности мостики над подвижными структурами.
Эта задача решена посредством указанного во введении способа, отличительные признаки которого приведены в п.1 формулы изобретения. Кроме того, изобретение предлагает элемент, отличительные признаки которого приведены в п.19.
В соответствии с изобретением предложен способ, согласно которому:
- изготавливают первую сборку слоев, состоящую из первой подложки, поверх которой располагают первый слой изоляции, на который, в свою очередь, наносят, по меньшей мере, частично проводящий защитный слой,
- выполняют в защитном слое первые и вторые выемки, причем глубина травления вторых выемок меньше глубины травления первых, которая, в свою очередь, может быть равна толщине защитного слоя,
- наносят на защитный слой по меньшей мере частично проводящий структурный слой, таким образом, что, обеспечивают присоединение структурного слоя к защитному слою по меньшей мере на участках.
Структуры соединены между собой так называемыми соединительными мостиками, выполненными с различной глубиной травления.
Способ согласно изобретению позволяет увеличить свободу выбора проектных решений или проектное разнообразие за счет возможности создания новых структур. Отсутствие отверстий позволяет получить более жесткую структуру, что, в свою очередь, приводит к сокращению паразитных перемещений и явлений. Кроме того, может быть уменьшено число контактных площадок, что, в свою очередь, позволяет снизить затраты за счет уменьшения требуемой площади и увеличения поверхностной плотности или надежности.
В одном предпочтительном описании способа и элемента активную структуру элемента, изготовленного согласно изобретению, выполняют путем придания заданной конфигурации структурному слою, которое осуществляют до или после нанесения структурного слоя на первую сборку слоев. Придание заданной конфигурации, для краткости называемое структурированием, может быть выполнено, например, путем нанесения маски на поверхность структурного слоя и последующего травления этого слоя. Если структурный слой не структурируют до последующего нанесения, то при нанесении структурного слоя никакие допуски соединения не учитывают.
В соответствии с последующими предпочтительными конфигурациями способа и элемента путем нанесения герметизирующего слоя или второй сборки слоев обеспечивают герметизацию на уровне полупроводниковой пластины при регулируемом внутреннем давлении и одновременно обеспечивают возможность создания экрана, электрически изолированного от других электрических контактов для защиты от внешних электромагнитных помех. В этом случае структурный слой может быть частью второго сборки слоев, который, кроме того, снабжен второй подложкой и вторым слоем изоляции.
Легкий доступ к металлическим контактообразующим участкам через герметизирующий слой может быть обеспечен через контактные отверстия, выполненные в герметизирующем слое до нанесения герметизирующего слоя на структурный слой.
В случае использования второй сборки слоев, до нанесения на него структурного слоя, со стороны второй подложки, обращенной к структурному слою, выполняют третьи выемки, поперечные положения которых по меньшей мере частично соответствуют поперечным положениям контактных отверстий, которые будут позже выполнены во второй подложке. На более поздней стадии способа изготовления по изобретению третьи выемки могут быть использованы в качестве контактных отверстий (либо по меньшей мере в качестве их части).
До нанесения структурного слоя на вторую сборку слоев на стороне второй подложки, обращенной к структурному слою, могут быть выполнены четвертые выемки, поперечные положения которых по меньшей мере частично соответствуют поперечным положениям активной структуры либо активной структуры структурного слоя; аналогично могут быть изготовлены вторые выемки в таких же поперечных положениях. Вторые и, соответственно, четвертые выемки могут обеспечивать механическое движение (например, вибрацию) того участка структурного слоя, который находится в пределах активной области. Кроме того, вторые и, соответственно, четвертые выемки могут быть использованы для задания значений специфических параметров элемента. Так как характеристики механической вибрации при заданных условиях зависят, прежде всего, от приложенного к элементу давления, геометрии активной (подвижной) структуры и от непосредственной окружающей среды, то на характеристики вибрации вибрирующей активной структуры можно, например, влиять целенаправленно через выбор размеров вторых и соответственно четвертых выемок. Таким образом, характеристики вибрации тем выше, чем глубже вторые и соответственно четвертые выемки (при одном и том же давлении в элементе).
При симметричном расположении вторых и четвертых выемок, вследствие одинаковых глубин травления, подвижная активная структура может быть симметрично окружена газовой средой. Это может в значительной степени ослабить действие результирующих демпфирующих сил, перпендикулярных плоскости слоев и связанных с ними паразитных движений.
Если внутри второй подложки сформированы третьи выемки, то для формирования контактных отверстий на поверхности второй подложки, расположенной на расстоянии от структурного слоя по меньшей мере часть второй подложки может быть удалена до вертикального положения, соответствующего вертикальному положению днищ третьих выемок. Таким образом, третьи выемки выполнены "сквозными" и представляют собой контактные отверстия.
Часть первых выемок и часть третьих выемок могут быть расположены соответственно над и под активной структурой.
В одном из предпочтительных вариантов реализации изобретения первые и вторые подложки, а также структурный слой и защитный слой могут быть выполнены из кремния. Однако этим объем изобретения не ограничивают, поскольку могут быть использованы и другие материалы/соединения материалов. К преимуществам кремния обычно относят хорошие механические свойства, широкую применимость и высокотехнологичные способы обработки. При изготовлении вышеупомянутых элементов из кремния они могут обладать следующими преимуществами: низким термическим напряжением (это преимущество всегда присутствует, если две подложки, а также покрытие и слои структуры выполнены из одного и того же материала) и небольшим выделением газов из материала в процессе теплосборки по сравнению с Пирексом или SD2 (оба материала продаются компаниями "Corning Glas" и "Ноуа" соответственно), за счет чего в элементе может быть создано давление меньше 0.01 мбар.
Разные глубины травления преимущественно получают путем двухступенчатого сухого травления с помощью двойной маски.
За счет изготовления электродов для активной структуры в местах вторых выемок в/на защитном слое могут быть выполнены заглубленные электроды, используемые для определения перемещений и усилий, перпендикулярных плоскости подложки.
Заглубленные электроды и соединительные мостики могут быть совместно выполнены в одном элементе методом трехступенчатого травления.
Ниже приведено более подробное описание изобретения на примере вариантов его реализации со ссылками на чертежи, на которых:
Фиг.1 иллюстрирует последовательность выполнения операций 1-1, 1-2, 1-3, 1-4 и 1-5 структурирования выемок различной глубины травления, при помощи двойной маски,
на Фиг.2 схематично приведены сечения 2-1, 2-2, 2-3 и 2-4, поясняющие некоторые этапы способа изготовления по изобретению,
На Фиг.3 схематически представлен вид сверху структуры микромеханического датчика с отверстиями для внутренних соединений, как, например, в прототипе.
На Фиг.4 схематически представлен вид сверху структуры аналогичного датчика по настоящему изобретению, изготовленного способом согласно настоящему изобретению,
На Фиг.5 схематически показан элемент с заглубленным электродом,
На Фиг.6 схематически показан элемент с заглубленным электродом и соединительным мостиком,
На Фиг.7а схематически представлен еще один вариант конструкции элемента с соединительным мостиком, расположенным вдоль (по) сечения(ю) I-I' (см. Фиг.7b).
На Фиг.7b схематически показано сечение элемента по линии сечения II-II' (см. Фиг.7а), которое совмещено с сечением по линии III-III' (выделенным на Фиг.7а светло-серым цветом) и сечением по линии IV-IV' (выделенным на Фиг.7а темно-серым цветом).
Одни и те же либо соответствующие друг другу участки, элементы или группы элементов обозначены на чертежах одинаковыми номерами позиций.
В настоящем изобретении может быть использована так называемая защитная пластина 10, в частности SOI пластина (SOI: Кремний-на-Изоляторе), например, в качестве первой сборки слоев, причем указанная полупроводниковая пластина может быть структурирована посредством двухступенчатой операции структурирования, например, посредством двухступенчатой операции сухого травления (DRIE: Глубинное реактивное ионное травление) с применением двойной маски.
В этом случае SOI-пластина 10 содержит первую кремниевую подложку 11, первый слой изоляции 12, как правило, диоксид кремния и защитный слой 13, который изолирован от первой подложки 11 утопленным первым слоем изоляции 12.
Фиг.1 иллюстрирует, как можно выполнить первую выемку 14, с глубиной травления D1, и вторую выемку 15, с глубиной травления D2 (конечный результат см. 1-5). Сначала на SOI-пластину 10 наносят оксидный слой 16 и выполняют структурирование (этап 1-1). Затем наносят слой фоторезиста 17, экспонируют его и проявляют (этап 1-2). При выполнении следующего этапа структурирования вытравливают те участки кремния на защитном слое 13, отверстия которых расположены в тех же местах, что и на оксидном слое 16 и маске из фоторезиста 17 (в приведенном примере, в поперечном положении выполненной впоследствии первой выемки 14 (этап 1-3)). После выполнения первого этапа структурирования фоторезист 17 удаляют (этап 1-4). При этом открывают отверстия в оксидном слое 16, которые ранее были закрыты фоторезистом 17. На втором этапе структурирования на этих участках и участках, которые уже были отструктурированы на первом этапе, вытравливают кремний защитного слоя 13. После двух этапов травления участки первых выемок 14, которые были структурированы на первом этапе структурирования, будут открыты по направлению вниз к утопленному слою оксида 12 SOI-пластины, чтобы обеспечить электрическую изоляцию различных электродов. Как будет показано ниже со ссылкой на Фиг.2, по глубине травления на втором этапе определяют впоследствии расстояние между мостиком и подвижной структурой (или внутреннее соединение в структурном слое 26) (этап 1-5). Утопленный слой оксида 12 выбирают в качестве препятствия травлению.
На следующем этапе удаляют слой оксида 16 (т.к. расположенную снизу кремниевую поверхность присоединяют позднее, то удаление предпочтительно производят влажным химическим методом). В этом случае, также частично или полностью (см. Фиг.2-1) удаляют утопленный слой оксида 12 на дне первых выемок 14. Однако это не оказывает неблагоприятного воздействия работу. После этого в структуре защитной подложки 10 (см. Фиг.2-1) глубина травления D1 первых выемок 14 будет соответствовать толщине защитного слоя 13 и проходить, таким образом, по меньшей мере до утопленного слоя оксида 12, а глубина травления D2 вторых выемок 15 будет меньше глубины травления D1 первых выемок.
На следующем этапе процесса на поверхности второй подложки 20 выполняют структурированный второй слой изоляции 21. После этого на поверхности второй подложки 20 выполняют третьи выемки 22 с глубиной травления D3 и четвертые выемки 23 с глубиной травления D4. В этом случае горизонтальные размеры В1 третьих выемок 22 будут меньше горизонтальных размеров В2 вырезов второго слоя изоляции 21 над (выше) третьими выемками 22. Таким образом, на участках, примыкающих к третьим выемкам 22, образуются края разрывов 24, назначение которых будет описано ниже.
Для получения второй сборки слоев 25 на очередном этапе процесса структурный слой 26 наносят на дальний слой изоляции 21, где структурный слой 26 опирается на отдельные участки второго слоя изоляции 21.
На следующем этапе процесса структурный слой 26 структурируют с образованием активной структуры 27, таким образом, что внешние участки 30 (край кристалла или, другими словами, краевой участок изготавливаемого элемента) структурного слоя 26 электрически изолированы от проводящих участков "внутри" элемента канавками (пазами) 31. В результате получают структуру, которая изображена на Фиг.2-2.
На следующем этапе процесса, результат которого представлен на Фиг.2-3, первую 10 и вторую 25 сборки слоев соединяют между собой, таким образом, что защитный слой 13 примыкает к структурному слою 26, а вторые 15 и четвертые выемки 23 расположены, соответственно, выше и ниже активной структуры 27. По меньшей мере часть первых выемок 14 и часть третьих выемок 22 также расположены, соответственно, выше и ниже активной структуры 27 (на Фиг. не показано).
При соединении первой сборки 10 со второй сборкой 25 "SOI с утопленными полостями" кремний соединяют с кремнием, а не с оксидом. В этом случае помимо герметичного механического сцепления будет получено соединение с минимально возможным электрическим сопротивлением.
На последующем этапе процесса участок контактной площадки 35 второй подложки 20 подвергают обратному травлению до вертикального положения, соответствующего вертикальному положению днищ третьих выемок 22, которые в результате оказываются неизолированными; и образуют контактные отверстия 36.
Затем на следующем этапе процесса на поверхность второй подложки 20 наносят слой металлизации, при этом за счет имеющихся краев разрывов 24 часть слоя металлизации, которую наносят внутри третьих выемок 22, электрически изолируют от остальной части слоя металлизации, с образованием внутри третьих выемок 22 металлических контактообразующих участков 32. На Фиг.2-4 представлена структура, в которой контакт обеспечивают с помощью контактообразующих металлических участков 32, связанных монтажными проводами 33.
По желанию, на следующем этапе процесса дополнительный слой металлизации (не показан) может быть нанесен на поверхность первой подложки 11, расположенную на расстоянии от структурного слоя 26. Дополнительный слой металлизации, а также слой металлизации служат экранирующими электродами для защиты от нежелательных электромагнитных полей. Два слоя металлизации могут быть связаны с определенным общим потенциалом, либо с различными потенциалами.
Таким образом, в соответствии с изобретением предложен способ изготовления микроэлектромеханических или микрооптоэлектромеханических элементов, в частности элементов с герметичными активными структурами и участками, обеспечивающими электрический контакт. В соответствии с изобретением предложен способ изготовления, согласно которому герметизируют отдельные участки структурного слоя на слое пластины с регулируемым внутренним давлением и обеспечивают возможность соединения электродов 5 в структурном слое посредством соединительных мостиков 34 через активные структуры 27, показанные в качестве примера на Фиг.2-4, без необходимости выполнения отверстий 3, как показано на Фиг.3. Таким образом, появляется возможность изготовления структур 1, показанных на Фиг.4, в которых электроды 5 могут быть связаны через соединительные мостики 34 (не показаны), в результате чего структуры 1 выполнены сплошными в сравнении с разомкнутыми структурами 6 на Фиг.3.
Для изолирования проводящего материала второй подложки используют края разрывов 24, которые осуществляют электрическую изоляцию электропроводящих боковых стенок контактного отверстия 36 от дна контактного отверстия, связанного (зачастую непосредственно) с электродом элемента.
Металлизацию контактных участков выполняют только после завершения всех процессов сборки. Таким образом, при тепловых нагрузках выше 400°С может быть использовано, например, непосредственное (прямое) соединение кремния (SDB) при условии отсутствия внутри структурного слоя 26 легированных активных участков, профили распределения легирующей примеси которых могут быть повреждены при относительно высоких температурах.
Изобретение может быть использовано для изготовления любых (миниатюрных) элементов, в частности, для изготовления микромеханических, микроэлектромеханических или микрооптоэлектромеханических элементов, например, датчиков ускорения, датчиков скорости вращения, датчиков давления, оптронов и т.д.
Фиг.2-2-2-4 иллюстрируют случай, при котором вторая подложка 20 также структурирована методом двухступенчатого глубокого реактивного ионного травления (DRIE) (до выполнения структурного слоя 26). В этом случае глубину травления D1 и глубину травления D3 выбирают одинаковыми, а глубину травления D2 выбирают равной глубине травления D4. Это позволяет создать симметричную газовую среду вокруг активной структуры 27, а также значительно ослабить действие результирующих демпфирующих сил, перпендикулярных плоскости слоев и связанных с ними паразитных движений. При отсутствии необходимости герметизации структур в структурном слое 26 этот слой 26 может быть выполнен на сборке 10 методом SDB (прямого присоединения кремния) и структурирован (после выполнения контактных площадок, например, путем напыления алюминия и травления).
Также, структурный слой 26 может быть выполнен на сборке 10, а структурирован позже. Методы SDB анодного соединения, анодного соединения, например, с напыленным промежуточным слоем пирекса, а также другие методы соединения позволяют впоследствии выполнить герметизацию при помощи герметизирующего слоя (например, второй подложки 20). В этом случае герметизирующий слой (например, 20) может быть преструктурирован с целью обеспечения доступа к металлическим контактообразующим участкам 32. Такой вариант позволяет получить сечения, подобные или идентичные показанным на Фиг.2-4. Таким способом металлические контактообразующие участки 32 могут быть нанесены на структурный слой 26 фактически до герметизации, а активная структура 27 может быть проверена. Тем не менее, при выполнении последнего процесса сборки должны быть использованы низкотемпературные методы сборки, позволяющие предотвратить возможное в этом случае разрушение металлических контактообразующих участков.
Фиг.5 иллюстрирует, как можно путем двухступенчатого структурирования выполнить заглубленные электроды 40, которые могут быть использованы для определения движения и приложения сил в направлении z (перпендикулярно плоскость подложки).
Заглубленные электроды 40 и соединительные мостики 34 могут быть выполнены посредством трехступенчатого структурирования с пятью выемками 41 глубиной травления D5, результат которого представлен на Фиг.6.
В этом случае заглубленные электроды 40 выполняют, например, непосредственно материалом соответствующего слоя (защитного слоя 13) или же путем осаждения дополнительного слоя металлизации на соответствующий слой (защитный слой 13). Для лучшего понимания предмета изобретения на Фиг.7а и 7b представлено дополнительное изображение элемента. На Фиг.7а схематически показано сечение элемента по линии сечения I-I' (см. Фиг.7b), а на Фиг.7b схематически показано сечение элемента по линии сечения II-II' (см. Фиг.7а), которое совмещено с сечением по линии III-III' (выделенным на Фиг.7а светло-серым цветом) и сечением по линии IV-IV' (выделенным на Фиг.7а темно-серым цветом). На Фиг.7b показаны активная структура 27 и соединительный мостик 34, который соединяет электрод 5, расположенный внутри активной структуры с соединительным элементом 51, расположенным снаружи активной структуры. В этом случае часть первых выемок 14 и третьих выемок 22 расположена симметрично, соответственно, выше и ниже активной структуры, так же как и вторые выемки 15 и четвертые выемки 23. При симметричном расположении вторых и четвертых выемок 15, 23, а также первых и третьих выемок 14, 22 за счет одинаковой глубины травления подвижная активная структура может быть симметрично окружена газовой средой. Это может в значительной степени ослабить действие результирующих демпфирующих сил, перпендикулярных плоскости слоев и связанных с ними паразитных движений.

Claims (35)

1. Способ изготовления элемента (2), в частности микромеханического, микроэлектромеханического или микрооптоэлектромеханического элемента, согласно которому
изготавливают первую сборку (10) слоев, включающую первую подложку (11), на которую нанесен первый слой изоляции (12), на который, в свою очередь, нанесен по меньшей мере частично проводящий защитный слой 13),
выполняют в защитном слое (13) первые (14) и вторые выемки (15), причем глубина травления первых выемок (14) больше глубины травления вторых выемок (15), и по меньшей мере равна толщине защитного слоя (13), и
наносят частично проводящий структурный слой (26) на защитный слой (13) таким образом, что структурный слой (26) примыкает по меньшей мере к некоторым участкам защитного слоя (13).
2. Способ изготовления элемента (2) по п.1,
отличающийся тем, что изготавливают активную структуру (27) элемента (2) путем структурирования структурного слоя (26), причем структурирование выполняют до или после нанесения структурного слоя (26) на защитный слой (13).
3. Способ изготовления элемента (2) по п.2, отличающийся тем, что
выполняют металлические контактообразующие площадки (32) на участках поверхности структурного слоя (26) со стороны, противоположной защитному слою (13).
4. Способ изготовления элемента (2) по п.2 или 3, отличающийся тем, что на поверхность структурного слоя (26) со стороны, противоположной защитному слою (13), наносят герметизирующий слой (20) для герметизации активной структуры (27.)
5. Способ изготовления элемента (2) по п.4, отличающийся тем, что в герметизирующем слое (20) до нанесения его на защитный слой (13) выполняют контактные отверстия (36), которые обеспечивают доступ к металлическим контактообразующим площадкам (32) после нанесения герметизирующего слоя (20) на защитный слой (13).
6. Способ изготовления элемента (2) по п.1 или 3, отличающийся тем, что для нанесения структурного слоя (26) на защитный слой (13) выполняют следующие действия:
изготавливают вторую сборку слоев (25), которая содержит вторую подложку (20) и второй слой изоляции (21), покрывающий по меньшей мере часть поверхности второй подложки (20),
наносят структурный слой (26) на второй слой изоляции (21), и
наносят вторую сборку слоев (25) на защитный слой (13) таким образом, что структурный слой (26) примыкает по меньшей мере к некоторым участкам защитного слоя (13).
7. Способ изготовления элемента (2) по п.6, отличающийся тем, что изготавливают активную структуру (27) элемента (2) путем придания заданной конфигурации структурному слою (26), причем придание заданной конфигурации выполняют до или после нанесения структурного слоя (26) на вторую сборку слоев (25).
8. Способ изготовления элемента (2) по п.7, отличающийся тем, что конфигурируют первую и вторую сборки (10, 25) слоев, а также структурный слой (26) так, что после нанесения второй сборки слоев (25) по меньшей мере часть структурного слоя (26), которая содержит активную структуру (27), оказывается герметично изолирована первой и второй сборками (10, 25) слоев.
9. Способ изготовления элемента (2) по любому из пп.7 или 8, отличающийся тем, что формируют контактные отверстия (36) во второй подложке (20).
10. Способ изготовления элемента (2) по п.9, отличающийся тем, что на стороне второй подложки (20), обращенной к структурному слою (26), до его нанесения на вторую сборку слоев (25) выполняют третьи выемки (22), поперечные положения которых по меньшей мере частично соответствуют поперечным положениям контактных отверстий (36), которые затем формируют во второй подложке (20).
11. Способ по п.9, отличающийся тем, что на стороне второй подложки (20), обращенной к структурному слою (26), до его нанесения на вторую сборку слоев (25) выполняют четвертые выемки (23), поперечные положения которых по меньшей мере частично соответствуют поперечным положениям активной структуры (27) структурного слоя (26).
12. Способ по любому из пп.2, 3, 5 либо 7, 8, 10, 11, отличающийся тем, что
вторые выемки (15) в защитном слое (13) и/или первые выемки (14) выполняют так, что их поперечные положения по меньшей мере частично соответствуют поперечным положениям активной структуры (27) структурного слоя (26).
13. Способ по п.12, отличающийся тем, что глубину травления четвертых выемок (23) выбирают по меньшей мере приблизительно равной глубине травления (D2) вторых выемок (15) защитного слоя (13).
14. Способ по любому из пп.1-3, 5, 7, 8, 10, 11, 13, отличающийся тем, что первая подложка (11), при необходимости вторая подложка (20), а также структурный слой (26) и защитный слой (13) выполняют из одного и того же материала, в частности кремния.
15. Способ по любому из пп.1-3, 5, 7, 8, 10, 11, 13, отличающийся тем, что травление на разные глубины травления (D1) и (D2) первых (14) и вторых выемок (15) и/или разные глубины травления (D3) и (D4) третьих (22) и четвертых выемок (23) выполняют посредством двухступенчатого сухого травления с помощью двойной маски (16, 17).
16. Способ по пп.1-3, 5, 7, 8, 10, 11, 13, отличающийся тем, что электроды (40) активной структуры (27) выполняют в местах вторых выемок (15) в/на защитном слое (13).
17. Способ по пп.1-3, 5, 7, 8, 10, 11, 13, отличающийся тем, что в защитном слое (13) выполняют пятые выемки (41), глубина травления которых (D5) отлична от глубин травления (D1) и (D2) первых (14) и вторых выемок (15), а электроды (40) активной структуры (27) выполняют в местах пятых выемок (41) в/на защитном слое (13).
18. Способ по пп.1-3, 5, 7, 8, 10, 11, 13, отличающийся тем, что в защитном слое (13) изготавливают соединительный мостик (34), который соединяет электрод (5) внутри активной структуры (27) со структурным слоем (26) снаружи активной структуры (27).
19. Микромеханический, микроэлектромеханический или микрооптоэлектромеханический элемент (2), который содержит
первую сборку (10) слоев, содержащую первую подложку (11), на которую нанесен первый слой изоляции (12), на который, в свою очередь, нанесен защитный слой (13),
по меньшей мере частично проводящий структурный слой (26), размещенный на защитном слое (13), и
первые выемки (14) и вторые выемки (15) в защитном слое (13), которые начинаются от границы раздела со структурным слоем (26), причем глубина травления (D1) первых выемок (14) больше глубины травления (D2) вторых выемок (15) и по меньшей мере равна толщине защитного слоя (13).
20. Микромеханический, микроэлектромеханический или микрооптоэлектромеханический элемент (2) по п.19, отличающийся тем, что
активная структура (27) элемента (2) сформирована путем придания заданной конфигурации структурному слою (26).
21. Элемент (2) по п.20, отличающийся тем, что металлические контактообразующие площадки (32) расположены на поверхности структурного слоя (26) со стороны, противоположной защитному слою (13).
22. Элемент (2) по п.20 или 21, отличающийся тем, что
на поверхность структурного слоя (26) со стороны, противоположной защитному слою (13), нанесен герметизирующий слой (например, 20) для герметизации активной структуры (27).
23. Элемент (2) по п.21, отличающийся тем, что на поверхность структурного слоя (26), со стороны, противоположной защитному слою (13), нанесен герметизирующий слой (20) для герметизации активной структуры (27), в котором выполнены контактные отверстия (36) для обеспечения доступа к металлическим контактообразующим площадкам (32).
24. Элемент (2) по п.19 или 21, отличающийся тем, что
на стороне структурного слоя (26) противоположной защитному слою (13), расположена вторая сборка (25) слоев, которая содержит вторую подложку (20) и второй слой изоляции (21), покрывающий, по меньшей мере, часть поверхности второй подложки (20).
25. Элемент (2) по п.24, отличающийся тем, что
активная структура (27) элемента (2) сформирована путем придания заданной конфигурации структурному слою (26).
26. Элемент (2) по п.25, отличающийся тем, что
первая и вторая сборки (10, 25) слоев, а также структурный слой (26) сконфигурированы так, что часть структурного слоя (26), которая содержит активную структуру (27), герметически изолирована первой и второй сборками (10, 25) слоев.
27. Элемент (2) по любому из пп.25 или 26, отличающийся тем, что во второй подложке (20) сформированы контактные отверстия (36).
28. Элемент (2) по п.27, отличающийся тем, что
на стороне второй подложки (20), обращенной к структурному слою (26), выполнены третьи выемки (22), поперечные положения которых по меньшей мере частично соответствуют поперечным положениям контактных отверстий (36).
29. Элемент (2) по п.27, отличающийся тем, что
на стороне второй подложки (20), обращенной к структурному слою (26), выполнены четвертые выемки (23), поперечные положения которых по меньшей мере частично соответствуют поперечным положениям активной структуры (27) структурного слоя (26).
30. Элемент (2) по любому из пп.25, 26, 28, 29, отличающийся тем, что
в защитном слое (13) выполнены вторые выемки (15), и/или первые выемки (14) выполнены так, что их поперечные положения по меньшей мере частично соответствуют поперечным положениям активной структуры (27) структурного слоя (26).
31. Элемент (2) по п.30, отличающийся тем, что
глубина травления (D4) четвертых выемок (23) по меньшей мере равна глубине травления (D2) вторых выемок (15) защитного слоя (13).
32. Элемент (2) по любому из пп.19-21, 23, 25, 26, 28, 29, 31, отличающийся тем, что
первая подложка (11), при необходимости вторая подложка (20), а также структурный слой (26) и защитный слой (13) выполнены из одного и того же полупроводникового материала, в частности кремния.
33. Элемент (2) по любому из пп.19-21, 23, 25, 26, 28, 29, 31, отличающийся тем, что в/на защитном слое (13) в местах вторых выемок (15) расположены электроды (40).
34. Элемент (2) по любому из пп.19-21, 23, 25, 26, 28, 29, 31, отличающийся тем, что в защитном слое (13) выполнены пятые выемки (41), имеющие собственную глубину травления (D5), а в/на защитном слое (13) в местах пятых выемок (41) расположены электроды (40).
35. Элемент (2) по любому из пп.19-21, 23, 25, 26, 28, 29, 31, отличающийся тем, что
в защитном слое (13) сформирован по меньшей мере один соединительный мостик (34), который соединяет электрод (5) внутри активной структуры (27) со структурным слоем (26) снаружи активной структуры (27).
RU2009142978/28A 2007-06-29 2008-03-28 Элемент и способ его изготовления RU2424972C1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007030121A DE102007030121A1 (de) 2007-06-29 2007-06-29 Verfahren zur Herstellung eines Bauteils und Bauteil
DE102007030121.0 2007-06-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2424972C1 true RU2424972C1 (ru) 2011-07-27

Family

ID=40075992

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009142978/28A RU2424972C1 (ru) 2007-06-29 2008-03-28 Элемент и способ его изготовления

Country Status (11)

Country Link
US (1) US8258590B2 (ru)
EP (1) EP2170763B1 (ru)
JP (1) JP4981172B2 (ru)
KR (1) KR101135488B1 (ru)
CN (1) CN101687629B (ru)
AU (1) AU2008271665B2 (ru)
CA (1) CA2687775C (ru)
DE (1) DE102007030121A1 (ru)
RU (1) RU2424972C1 (ru)
WO (1) WO2009003542A2 (ru)
ZA (1) ZA200908428B (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2644029C2 (ru) * 2016-06-10 2018-02-07 Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральное государственное казенное учреждение "Войсковая часть 35533" Способ изготовления чувствительного элемента микросистемы контроля параметров движения
RU2799236C1 (ru) * 2021-02-05 2023-07-04 Чансинь Мемори Текнолоджиз, Инк. Подложка и полупроводниковая структура с подложкой

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8174503B2 (en) 2008-05-17 2012-05-08 David H. Cain Touch-based authentication of a mobile device through user generated pattern creation
WO2013002767A1 (en) * 2011-06-28 2013-01-03 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Out-of-plane travel restriction structures
US9212051B1 (en) * 2011-08-04 2015-12-15 Western Digital (Fremont), Llc Systems and methods for forming MEMS assemblies incorporating getters
CN102602881B (zh) * 2012-04-01 2014-04-09 杭州士兰集成电路有限公司 Mems封帽硅片的多硅槽形成方法及其刻蚀掩膜结构
CN102616733B (zh) * 2012-04-17 2014-12-31 中国工程物理研究院电子工程研究所 双掩膜浓硼掺杂soi mems加工方法
CN102616734B (zh) * 2012-04-17 2014-12-10 中国工程物理研究院电子工程研究所 双掩膜soi mems加工方法
US9079763B2 (en) * 2013-04-22 2015-07-14 Freescale Semiconductor, Inc. MEMS device with stress isolation and method of fabrication
US9034679B2 (en) * 2013-06-25 2015-05-19 Freescale Semiconductor, Inc. Method for fabricating multiple types of MEMS devices
EP3019442A4 (en) 2013-07-08 2017-01-25 Motion Engine Inc. Mems device and method of manufacturing
WO2015042700A1 (en) 2013-09-24 2015-04-02 Motion Engine Inc. Mems components and method of wafer-level manufacturing thereof
EP3028007A4 (en) 2013-08-02 2017-07-12 Motion Engine Inc. Mems motion sensor and method of manufacturing
DE102013216901A1 (de) * 2013-08-26 2015-02-26 Robert Bosch Gmbh Mikromechanisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen Bauelements
EP3367082A1 (en) * 2013-11-06 2018-08-29 Invensense, Inc. Pressure sensor
JP6590812B2 (ja) 2014-01-09 2019-10-16 モーション・エンジン・インコーポレーテッド 集積memsシステム
DE102014202923A1 (de) * 2014-02-18 2015-08-20 Robert Bosch Gmbh Sensor und Verfahren zur Herstellung eines Sensors
DE102014002824A1 (de) * 2014-02-25 2015-08-27 Northrop Grumman Litef Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Bauteils
NO2777050T3 (ru) * 2014-02-25 2018-06-16
DE102014002823B4 (de) * 2014-02-25 2017-11-02 Northrop Grumman Litef Gmbh Mikromechanisches bauteil mit geteilter, galvanisch isolierter aktiver struktur und verfahren zum betreiben eines solchen bauteils
US9130531B1 (en) * 2014-03-27 2015-09-08 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited Semiconductor arrangement with thermal insulation configuration
WO2015154173A1 (en) 2014-04-10 2015-10-15 Motion Engine Inc. Mems pressure sensor
WO2015184531A1 (en) 2014-06-02 2015-12-10 Motion Engine Inc. Multi-mass mems motion sensor
CA3004760A1 (en) 2014-12-09 2016-06-16 Motion Engine Inc. 3d mems magnetometer and associated methods
WO2016112463A1 (en) 2015-01-15 2016-07-21 Motion Engine Inc. 3d mems device with hermetic cavity

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5476819A (en) * 1993-07-26 1995-12-19 Litton Systems, Inc. Substrate anchor for undercut silicon on insulator microstructures
DE59607420D1 (de) * 1995-05-31 2001-09-06 Litef Gmbh Mikromechanischer drehratensensor
US6199430B1 (en) * 1997-06-17 2001-03-13 Denso Corporation Acceleration sensor with ring-shaped movable electrode
DE19961578A1 (de) * 1999-12-21 2001-06-28 Bosch Gmbh Robert Sensor mit zumindest einer mikromechanischen Struktur und Verfahren zur Herstellung
WO2001053194A1 (en) * 2000-01-19 2001-07-26 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Microdevice and its production method
SG99386A1 (en) * 2002-01-29 2003-10-27 Sensfab Pte Ltd Method of manufacturing an accelerometer
US6635509B1 (en) * 2002-04-12 2003-10-21 Dalsa Semiconductor Inc. Wafer-level MEMS packaging
US7138293B2 (en) * 2002-10-04 2006-11-21 Dalsa Semiconductor Inc. Wafer level packaging technique for microdevices
US20040104444A1 (en) * 2002-12-03 2004-06-03 Wachtmann Bruce K MEMS device with alternative electrical connections
TWI234819B (en) * 2003-05-06 2005-06-21 Walsin Lihwa Corp Selective etch method for side wall protection and structure formed using the method
JP4489393B2 (ja) * 2003-08-21 2010-06-23 オリンパス株式会社 半導体装置
US7422928B2 (en) 2003-09-22 2008-09-09 Matsushita Electric Works, Ltd. Process for fabricating a micro-electro-mechanical system with movable components
JP2005212016A (ja) * 2004-01-28 2005-08-11 Kyocera Corp 電子部品封止用基板および多数個取り用電子部品封止用基板ならびに電子装置の製造方法
JP2005279863A (ja) * 2004-03-30 2005-10-13 Seiko Epson Corp アクチュエータの製造方法およびアクチュエータ
JP2005309174A (ja) * 2004-04-23 2005-11-04 Seiko Epson Corp 波長可変フィルタ及びその製造方法
JP2006231439A (ja) * 2005-02-23 2006-09-07 Sony Corp 微小機械素子とその製造方法、半導体装置、ならびに通信装置
US7407826B2 (en) * 2005-03-21 2008-08-05 Honeywell International Inc. Vacuum packaged single crystal silicon device
DE102005015584B4 (de) * 2005-04-05 2010-09-02 Litef Gmbh Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen Bauteils
US7491567B2 (en) * 2005-11-22 2009-02-17 Honeywell International Inc. MEMS device packaging methods

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2644029C2 (ru) * 2016-06-10 2018-02-07 Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральное государственное казенное учреждение "Войсковая часть 35533" Способ изготовления чувствительного элемента микросистемы контроля параметров движения
RU2799236C1 (ru) * 2021-02-05 2023-07-04 Чансинь Мемори Текнолоджиз, Инк. Подложка и полупроводниковая структура с подложкой

Also Published As

Publication number Publication date
US20100117166A1 (en) 2010-05-13
DE102007030121A1 (de) 2009-01-02
AU2008271665B2 (en) 2011-12-01
EP2170763A2 (de) 2010-04-07
WO2009003542A2 (de) 2009-01-08
CA2687775C (en) 2013-09-24
KR20100021480A (ko) 2010-02-24
AU2008271665A1 (en) 2009-01-08
KR101135488B1 (ko) 2012-04-13
US8258590B2 (en) 2012-09-04
CN101687629A (zh) 2010-03-31
ZA200908428B (en) 2010-07-28
JP4981172B2 (ja) 2012-07-18
CA2687775A1 (en) 2009-01-08
JP2010528888A (ja) 2010-08-26
EP2170763B1 (de) 2015-05-27
CN101687629B (zh) 2012-07-18
WO2009003542A3 (de) 2009-03-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2424972C1 (ru) Элемент и способ его изготовления
CA2663918C (en) Micromechanical component and method for fabricating a micromechanical component
JP5090603B2 (ja) マイクロメカニック構造素子および相当する製造方法
JP2015147295A (ja) デバイスを作る方法、半導体デバイス及び通気孔前駆構造物
JP2006116694A (ja) ゲッターシールドを有する密閉マイクロデバイス
KR20230153464A (ko) 캡슐형 mems 스위칭 요소, 디바이스 및 생산 방법
JP3537631B2 (ja) 微小機械装置およびその製造方法
AU2015222513B2 (en) Method for producing a component
EP4375232A1 (en) Method for bonding a microelectromechanical device
KR101901503B1 (ko) 부품의 제조 방법 및 그 부품
SE1051391A1 (sv) Halvledaranordning och metod för tillverkning