WO2004028957A1 - Mikromechanisches bauelement und verfahren - Google Patents

Mikromechanisches bauelement und verfahren Download PDF

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WO2004028957A1
WO2004028957A1 PCT/DE2003/000703 DE0300703W WO2004028957A1 WO 2004028957 A1 WO2004028957 A1 WO 2004028957A1 DE 0300703 W DE0300703 W DE 0300703W WO 2004028957 A1 WO2004028957 A1 WO 2004028957A1
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WO
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substrate
porous silicon
cavity
component according
micromechanical
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PCT/DE2003/000703
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English (en)
French (fr)
Inventor
Gerhard Lammel
Simon Armbruster
Frank Schaefer
Hubert Benzel
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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Priority to US10/529,420 priority patent/US7404332B2/en
Priority to EP03718615A priority patent/EP1549586A1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B7/00—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
    • B81B7/0032—Packages or encapsulation
    • B81B7/0035—Packages or encapsulation for maintaining a controlled atmosphere inside of the chamber containing the MEMS
    • B81B7/0038—Packages or encapsulation for maintaining a controlled atmosphere inside of the chamber containing the MEMS using materials for controlling the level of pressure, contaminants or moisture inside of the package, e.g. getters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C2201/00—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems
    • B81C2201/01—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems in or on a substrate
    • B81C2201/0101—Shaping material; Structuring the bulk substrate or layers on the substrate; Film patterning
    • B81C2201/0111—Bulk micromachining
    • B81C2201/0115—Porous silicon

Definitions

  • the invention is based on a micromechanical component and a method according to the category of the independent claims.
  • Getter materials made of porous metals are generally known which are used to bind gases in closed systems.
  • a low pressure is intended to be enclosed in such a closed system, such as a cavity, which pressure comes close to the vacuum.
  • the enclosed gases can be bound with getten text materials and thus the pressure can be greatly reduced.
  • a disadvantage of the known getter materials is that the manufacturing process of such getter materials is not suitable for use in a semiconductor manufacturing process.
  • Another disadvantage of the known getter materials is that they are not suitable for semiconductors.
  • the micromechanical component and the method with the features of the independent claims have the advantage over the fact that the gette ⁇ naterial is made of porous silicon.
  • This porous silicon can be easily integrated into an existing semiconductor process.
  • porous silicon is also very suitable for semiconductors.
  • the porous silicon is provided as an inexpensive getter material.
  • porous silicon binds oxygen (02) through the formation of silicon dioxide even at low temperatures. As a result, it is not necessary to activate getter material in the form of porous silicon to heat the component to high temperatures, such as in a high temperature annealing process.
  • porous silicon can be easily integrated into semiconductor processes such as CMOS, BCD and the like, and the porous silicon can be used as getter material, for example when encapsulating sensors, in order to minimize the enclosed pressure.
  • the use of porous silicon advantageously provides, according to the invention, for producing a large surface area, in particular up to over 1000 m 2 per cm 3 , as a result of which a high getter effectiveness can be achieved.
  • first and the second substrate are hermetically sealed to one another at the intermediate layer.
  • a first substrate and a membrane are provided, the cavity between the membrane and the first substrate being provided and the region of the porous silicon being provided in the first substrate.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of the micromechanical component according to the invention
  • FIG. 2 shows a first embodiment of the micromechanical component
  • FIG. 3 shows a second embodiment of the micromechanical component according to the invention
  • FIG. 4 shows a third embodiment of the micromechanical device according to the invention
  • FIG. 5 shows a fourth embodiment of the micromechanical component according to the invention.
  • a cavity with an enclosed valve is often required.
  • the cavity is shown in all figures with the reference number 10.
  • Such cavities or volumes 10 can be produced in various ways. For example, a recess can be created by etching.
  • a second substrate 30 is bonded to such a wet-pretreated first substrate 20, various methods such as, in particular, sealing glass bonding,
  • Direct bonding or anodic bonding can be used. Furthermore, it is also provided according to the invention to glue or solder the first substrate 20 to the second substrate 30. These connection processes are mostly carried out in a vacuum. This is because a valcuum is to prevail in the cavity 10 after the cavity 10 has been hermetically sealed. Often, however, it is disadvantageously associated with the connection processes that they themselves are associated with a gas development that is based on the principle, so that the internal pressure of the cavity 10 cannot be made arbitrary. Before the cavity 10 is closed, a getter material is therefore introduced according to the invention into the volume 10 to be closed or adjacent to it, the getter material causing the emerging gases are bound and the pressure in the cavity 10 can be reduced.
  • porous silicon is provided as the getter material.
  • This porous silicon is shown in all figures by means of a region of porous silicon, which is designated by the reference number 11.
  • Such low temperatures can easily be integrated into semiconductor processes.
  • the activation of the porous silicon as getter material is also possible after the production of semiconductor components, whereby it must be taken into account that finished semiconductor components generally have a lower temperature resistance than the pure semiconductor material that was used for their production.
  • oxygen can be bound to the very large surface of the porous silicon 11.
  • Porous silicon dioxide is then formed from the gaseous oxygen and the porous silicon.
  • a particularly advantageous field of application of the method and the micromechanical component according to the invention is to use the porous silicon as an oxygen getter, for example in anodic bonding, the anodic bonding denoting a connection of silicon, in particular silicon wafers, by means of mostly sodium-containing glass.
  • oxygen is generated at the connecting surface, which diffuses into cavities and in particular into the cavity 10 and can be bound in the cavity 10 by getten materials, such as in particular the porous silicon 11 according to the invention, in order to keep the pressure in the cavity 10 or in as low as possible to produce the cavern 10.
  • the anodic bonding is exemplified according to the invention, for example at an elevated temperature
  • the gettering effect of the porous silicon or the area of the porous silicon 11 can be increased.
  • oxygen is generated, which can be bound, with which the internal pressure in the cavity 10 or in the cavern 10 can be at least partially reduced.
  • Gases other than oxygen, which are also generated during seal glass bonding, can also be adsorbed on the very large surface of the porous silicon and thus also reduce the pressure.
  • the porous silicon can also advantageously be used as a getter material in silicone fusion bonding as a connection process, high temperatures of about 1000 ° C. being reached in this process, but the porous silicon is not destroyed.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of the micromechanical component according to the invention.
  • a closed volume which is also referred to as cavity 10
  • the micromechanical component according to the invention having a first substrate 20 and a second substrate 30, the first substrate 20 being connected to the second substrate 30 and between the substrates 20, 30 an intermediate layer 25 is provided.
  • the first substrate 20 is provided in particular as a silicon substrate and the second substrate 30 is also provided in particular as a silicon substrate.
  • the area of the porous silicon 11 in the second substrate 30 is provided in the schematic diagram in FIG.
  • the region 11 of porous silicon can be produced particularly simply by means of an etching process in the silicon material of the second substrate 30.
  • the intermediate layer 25 being provided, for example, as a seal glass.
  • FIG. 2 shows a first embodiment of the micromechanical device according to the invention
  • the component has the first substrate 20, which has a micromechanical structure 200.
  • a sacrificial layer 21, for example in the form of a sacrificial oxide 21, is provided in particular in the first substrate 20.
  • a functional layer 22 is provided in the first substrate 20 for producing the micromechanical structure 200, which is represented in particular by means of an epipoly silicon layer.
  • the micromechanical structure 200 comprises, for example, oscillator structures.
  • the second substrate 30 is shown in FIG. 2, which comprises the region 11 of porous silicon.
  • a connection layer 26 forms the cavity 10 through the structuring of the substrates 20, 30.
  • the area of porous silicon 11 which adjoins the cavity 10 is provided in the second substrate 30.
  • the micro-mechanical structure 200 in particular represents an acceleration or rotation rate sensor.
  • the connection layer 26 comprises in particular seal glass.
  • FIG. 3 shows a second embodiment of the milcromechanical component according to the invention.
  • the first substrate 20 is shown in the upper region of FIG. 3.
  • the first substrate 20 is also referred to as a sensor substrate.
  • the micromechanical structure 200 is produced in the first substrate or on the first substrate 20, a sacrificial layer 21 and a functional layer 22, in particular made of epipolysilicon, being provided for this purpose again.
  • a composite wafer is provided as the second substrate 30, the composite wafer consisting of the actual second substrate 30 and a further connection layer 27, the further connection layer 27 in particular as a Pyrex glass layer with the actual second substrate 30 connected is.
  • the further connection layer 27 together with the second substrate 30 forms the composite wafer.
  • a region of porous silicon 11 is provided in the composite wafer and a so-called chemical electrode 50 is provided.
  • the shield electrode 50 is particularly necessary to protect the oscillator structures of the functional layer during anodic bonding.
  • the vibrating structures would be pulled up by electrostatic forces and bonded to the substrate 20 when a voltage was applied, which is necessary for the anodic bonding to be carried out later.
  • the shield electrode 50 is partially open, so that at the edge or at locations where no vibrating structures of the milcromechanical structure 200 are provided, a connection between the
  • Cavity 10 and the area of porous silicon 11 is made. This opening of the chemical electrode is designated by the reference number 51 in FIG.
  • the volume 10 to be evacuated or the cavity 10 is thus connected to the region of porous silicon 11.
  • FIG. 4 shows a third embodiment of the micromechanical component according to the invention.
  • the area of porous silicon 11 is created in the first substrate 20 before the sacrificial layer 21 or the functional layer 22 is applied. This results in the sequence of the layers shown in FIG. 4, the first substrate 20 first, then the porous region Silicon 11, then the (etched away) sacrificial layer 21 and then the functional layer 22 follows.
  • the micromechanical structure 200 represents an acceleration sensor or a rotation rate sensor, this being provided in particular in the micropackage teclinology (MPT) shown in the figure ,
  • FIG. 5 shows a fourth filling form of the milcromechanical component according to the invention.
  • the fourth embodiment represents an absolute pressure sensor with porous silicon as getter material for generating a small internal pressure in the cavity 10.
  • the area of porous silicon is again with the reference symbol
  • the component according to the invention comprises a sacrificial layer 21 on the first substrate 20, on which a membrane 60 is provided.
  • the top of the membrane 60 which is shown in FIG. 5 in the figure above, is exposed to the ambient pressure of the pressure sensor, and is in the cavity 10 through which
  • Getter material 11 causes a particularly low internal pressure to prevail. Bending of the membrane 60 as a function of the external pressure conditions is detected by sensor elements (not shown in FIG. 5) in the region of the membrane 60 and converted into electrical signals.

Abstract

Es wird ein mikromechanisches Bauelement und ein Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen Bauelements vorgeschlagen, wobei ein Hohlraum (10) und ein Bereich porösen Siliziums (11) vorgesehen ist, wobei der Bereich porösen Siliziums (11) zur Absenkung des Druckes in dem Hohlraum (10) vorgesehen ist.

Description

Mikromechanisches Bauelement und Verfahren
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem mikromechanischen Bauelement und einem Verfahren nach der Gattung der nebengeordneten Ansprüche. Es sind allgemein Gettermaterialien aus porösen Metallen bekannt, die dazu eingesetzt werden, um Gase in abgeschlossenen Systemen zu binden. Es soll in einem solchen abgeschlossenen System, wie beispielsweise einem Hohlraum, ein niedriger Druck eingeschlossen werden, wobei dieser Druck nahe dem Vakuum kommt. Mit Gettenxtaterialien können die eingeschlossenen Gase gebunden und dadurch der Druck stark reduziert werden.
Nachteilig ist bei den bekannten Gettermaterialien, dass der Herstellprozess solcher Gettermaterialien nicht tauglich ist, um in einem Halbleiterherstellungsprozess eingesetzt zu werden. Weiterhin ist nachteilig bei dem bekannten Gettermaterialien, dass diese nicht halbleitertauglich sind.
Vorteile der Erfindung
Das mikromechanische Bauelement und das Verfahren mit den Merkmalen der nebengeordneten Ansprüche haben dem gegenüber den Vorteil, dass das Getteπnaterial aus porösem Silizium vorgesehen ist. Dieses poröse Silizium kann problemlos in einen bestehenden Halbleiterprozess integiiert werden. Weiterhin ist poröses Silizium auch sehr gut halbleitertauglich. Weiterhin ist es von Vorteil, dass das poröse Silizium als kostengünstiges Gettermaterial vorgesehen ist. Poröses Silizium bindet beispielsweise Sauerstoff (02) durch die Bildung von Siliziumdioxid schon bei geringen Temperaturen. Hierdurch ist es nicht notwendig, zur Aktivierung von Gettermaterial in Form von porösem Silizium das Bauelement auf hohe Temperaturen aufzuheizen, wie beispielsweise bei einem Hochtemperatur-Temperverfahren. Weiterhin ist es von Vorteil, dass das poröse Silizium in Halbleiterprozesse wie beispielsweise CMOS, BCD und dergleichen problemlos integrierbar ist und das poröse Silizium als Gettermaterial beispielsweise beim Verkappen von Sensoren verwendet werden kann, um den eingeschlossenen Druck zu minimieren. Weiterhin ist es durch die Verwendung von porösem Silizium erfindungsgemäß vorteilhaft vorgesehen, eine große Oberfläche zu erzeugen, insbesondere bis über 1000 m2 pro cm3, wodurch eine hohe Gettereffektivität erreichbar ist.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des in den nebengeordneten Ansprüchen angegebenen mikromechanischen Bauelements und des Verfahrens möglich. Besonders vorteilhaft ist es, dass ein erstes Substrat und ein zweites Substrat vorgesehen ist, wobei zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat eine Zwischenschicht vorgesehen ist.
Dadurch ist es mit besonders einfachen Mitteln, beispielsweise mittels Wafer-Bonding, möglich, das erste Substrat und das zweite Substrat dicht miteinander zu verbinden und dadurch den Hohlraum herzustellen. Weiterhin ist es von Vorteil, dass das erste und das zweite Substrat an der Zwischenschicht henxtetisch dicht miteinander verbunden sind. Dazu ist es erfindungsgemäß vorteilhaft möglich, das durch das Gettermaterial in Form von porösem Silizium vorgesehene Valcuum in dem Hohlraum zu halten. Weiterhin ist es vorteilhaft, dass ein erstes Substrat und eine Membran vorgesehen sind, wobei der Hohlraum zwischen der Membran und dem ersten Substrat vorgesehen ist und wobei der Bereich des porösen Siliziums im ersten Substrat vorgesehen ist. Dadurch ist es möglich, auf einfache Weise beispielsweise einen Absolutdmcksensor herzustellen, der bereits auf geringe zu messende Drücke ein genaues Messergebnis liefert, weil der zu vergleichende Druck im Innenraum des Hohlraums sehr gering ist.
Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine Prinzipskizze des erfindungsgemäßen mikromechanischen Bauelements,
Figur 2 eine erste Ausführungsfonn des mikromechanischen Bauelements,
Figur 3 eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen mikromechanischen Bauelements,
Figur 4 eine dritte Ausfülirungsfonn des erfindungsgemäßen mikromechanischen
Bauelements und
Figur 5 eine vierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen mikromechanischen Bauelements.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Bei der Herstellung von mikromechanischen Bauelementen bzw. mikromechanischen Elementen, wie beispielsweise Beschleunigungs-, Drehrate- oder Drucksensoren wird oftmals ein Hohlraum mit einem eingeschlossenen Valcuum benötigt. Der Hohlraum ist in allen Figuren mit dem Bezugszeichen 10 dargestellt. Solche Hohlräume bzw. Volumina 10 können auf verschiedene Weise hergestellt werden. Beispielsweise kann eine Vertiefung durch Ätzen erzeugt werden. In einem darauffolgenden Schritt wird auf ein solcheπnaßen vorbehandeltes erstes Substrat 20 ein zweites Substrat 30 gebondet, wobei auch hier verschiedene Verfahren, wie insbesondere das Seal-Glas-Bonden, das Wafer-
Direktbonden oder das anodische Bonden zum Einsatz kommen können. Weiterliin ist es erfindungsgemäß auch vorgesehen, das erste Substrat 20 mit dem zweiten Substrat 30 zu verkleben oder zu löten. Diese Verbindungsprozesse werden meistens im Vakuum durchgeführt. Dies geschieht deswegen, weil in dem Hohlraum 10 nach dem hermetischen Verschließen des Hohlraums 10 ein Valcuum herrschen soll. Oftmals ist es jedoch in nachteiliger Weise mit den Verbindungsprozessen verbunden, dass diese selbst mit einer prinzipbedingten Gasentwicklung verbunden sind, so dass der Innendruck des Hohlraums 10 nicht beliebig Idein gemacht werden kann. Vor dem Verschließen des Hohlraums 10 wird daher erfindungsgemäß in das zu verschließende Volumen 10 bzw. angrenzend an dieses ein Gettermaterial eingebracht, wobei durch das Gettermaterial die entstehenden Gase gebunden werden und der Druck im Hohlraum 10 gesenkt werden kann. Als Gettermaterial wird erfindungsgemäß ausschließlich poröses Silizium vorgesehen. Dieses poröse Silizium ist in allen Figuren mittels eines Bereichs porösen Siliziums dargestellt, welcher mit dem Bezugszeichen 11 bezeichnet ist. Erfϊndungsgemäß ist es bei der Verwendung von porösem Silizium als Gettermaterial vorteilhaft, dass zur Aktivierung der Gettereigenschaft des porösen Siliziums lediglich geringe Temperaturen notwendig sind. Solche geringen Temperaturen können leicht in Halbleiterprozesse integriert werden. Dies bedeutet, dass die Aktivierung des porösen Siliziums als Gettermaterial auch noch nach der Herstellung von Halbleiterbauelementen möglich ist, wobei zu berücksichtigen ist, dass fertig gestellte Halbleiterbauelemente in der Regel eine geringere Temperaturfestigkeit aufweisen als das reine Halbleitermaterial, dass zu deren Herstellung diente. An der sehr großen Oberfläche des porösen Siliziums 11 kann z.B. Sauerstoff gebunden werden. Es entsteht dann poröses Siliziumdioxid aus dem gasförmigen Sauerstoff und dem porösen Silizium.
Ein besonders vorteilhaftes Einsatzgebiet des erfindungsgemäßen Verfahrens und des erfindungsgemäßen mikromechanischen Bauelements ist es, das poröse Silizium als Sauerstoffgetter beispielsweise beim anodischen Bonden zu verwenden, wobei das anodische Bonden eine Verbindung von Silizium, insbesondere von Siliziumwafem, mittels meist natriumhaltigem Glas bezeichnet. Bei diesem Prozess entsteht Sauerstoff an der Verbindungsfläche, der in Hohlräume und insbesondere in den Hohlraum 10 eindiffundiert und im Hohlraum 10 durch Gettennaterialien, wie insbesondere das erfindungsgemäße poröse Silizium 11, gebunden werden kann, um einen möglichst niedrigen Druck in dem Hohlraum 10 bzw. in der Kaverne 10 zu erzeugen. Das anodische Bonden wird beispielsweise bei erhöhter Temperatur von erfindungs gemäß beispielhaft
400°C durchgeführt, bei der das poröse Silizium reaktiv ist und den entsprechenden Sauerstoff gleich im selben Prozess bindet. Bei einer optional nachfolgenden Temperung kann die Getterwirkung des porösen Siliziums bzw. des Bereichs des porösen Siliziums 11 verstärkt werden.
Auch beim Seal-Glas-Bonden entsteht u.a. Sauerstoff, der gebunden werden kann, womit der Innen druck in dem Hohlraum 10 bzw. in der Kaverne 10 zumindest teilweise gesenkt werden kann. Andere Gase außer Sauerstoff, die beim Seal-Glas-Bonden ebenfalls entstehen, können aber an der sehr großen Oberfläche des porösen Siliziums ebenfalls adsorbiert werden und damit auch den Druck reduzieren. Das poröse Silizium ist als Gettermaterial auch beim Silicon-Fusion-Bonding als Verbindungsprozess erfindungsgemäß vorteilhaft einsetzbar, wobei bei diesem Prozess hohe Temperaturen um ca. 1000°C erreicht werden, wobei jedoch das poröse Silizium nicht zerstört wird.
In Figur 1 ist eine Prinzipskizze des erfindungsgemäßen mikromechanischen Bauelements dargestellt. In einem abgeschlossenen Volumen, welches auch als Hohlraum 10 bezeichnet wird, ist an einer beliebigen Oberfläche, d.h. an einer beliebigen, an den Hohlraum 10 angrenzenden Stelle ein Bereich porösen Siliziums 11 vorgesehen, wobei das erfindungsgemäße mikromechanische Bauelement ein erstes Substrat 20 und ein zweites Substrat 30 aufweist, wobei das erste Substrat 20 mit dem zweiten Substrat 30, verbunden ist und zwischen den Substraten 20, 30 eine Zwischenschicht 25 vorgesehen ist. Erfindungsgemäß ist das erste Substrat 20 insbesondere als Siliziumsubstrat vorgesehen und das zweite Substrat 30 ist ebenfalls insbesondere als Siliziumsubstrat vorgesehen. In der Prinzipskizze der Figur 1 ist der Bereich des porösen Siliziums 11 im zweiten Substrat 30 vorgesehen. Wenn das zweite Substrat 30 als Siliziumsubstrat vorgesehen ist, ist die Erzeugung des Bereichs 11 porösen Siliziums besonders einfach mittels eines Ätzverfahrens in das Siliziummaterial des zweiten Substrats 30 möglich. Bei der Verbindung des ersten Substrats 20 mit dem zweiten Substrat 30 ist es erfindungsgemäß insbesondere vorgesehen, ein Wafer-Bonding- Verfahren bzw. einen Wafer-Bonding-Verfahrenssclrritt durchzuführen, wobei die Zwischenschicht 25 beispielsweise als Seal-Glas vorgesehen ist.
In Figur 2 ist eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen mikromechanischen
Bauelements dargestellt. Das Bauelement weist das erste Substrat 20 auf, welches eine mikromechanische St lctur 200 aufweist. Zur Erzeugung der mikromechanischen Struktur ist beim ersten Substrat 20 insbesondere eine Opferschicht 21, beispielsweise in Form eines Opferoxids 21, vorgesehen. Weiterhin ist beim erfindungsgemäßen Bauelement beim ersten Substrat 20 zur Erzeugung der mikromechanischen Struktur 200 eine Funktionsschicht 22 vorgesehen, welche insbesondere mittels einer Epi- Polysiliziumschicht dargestellt ist. In dieser Funktionsschicht 22 umfasst die mikromechanische Struktur 200 beispielsweise Schwingerstrulc uren. Weiterhin ist in Figur 2 das zweite Substrat 30 dargestellt, welches den Bereich 11 porösen Siliziums umfasst. Beim Zusammenfügen des ersten Substrats 20 mit dem zweiten Substrat 30 an einer Verbindungsschicht 26 bildet sich durch die Strukturierung der Substrate 20, 30 der Hohlraum 10. Der Bereich porösen Siliziums 11, welcher an den Hohlraum 10 angrenzt, ist im zweiten Substrat 30 vorgesehen. Die mikrornechanische Struktur 200 stellt insbesondere einen Beschleunigungs- oder Drehratesensor dar. Die Verbindungsschicht 26 umfasst insbesondere Sealglas.
hi Figur 3 ist eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen milcromechanischen Bauelements dargestellt. Das erste Substrat 20 ist in diesem Fall im oberen Bereich der Figur 3 dargestellt. Das erste Substrat 20 wird auch als Sensorsubstrat bezeichnet. Im ersten Substrat bzw. am ersten Substrat 20 ist die mikromechanische Strulctur 200 erzeugt, wobei hierzu wieder eine Opferschicht 21 und eine Funlctionsschicht 22, insbesondere aus Epipolysilizium, vorgesehen ist. Als zweites Substrat 30 ist bei der zweiten Ausführungsfonn insbesondere ein Composit-Wafer vorgesehen, wobei der Composit-Wafer aus dem eigentlichen zweiten Substrat 30 und einer weiteren Verbindungsschicht 27 besteht, wobei die weitere Verbindungsschicht 27 insbesondere als Pyrex-Glasschicht mit dem eigentlichen zweiten Substrat 30 verbunden ist. Insofern bildet die weitere Verbindungsschicht 27 zusammenmit dem zweiten Substrat 30 den Composit-Wafer. Im Composit-Wafer ist ein Bereich porösen Siliziums 11 vorgesehen und eine sog. Schimielektrode 50 vorgesehen. Die Schirmelektrode 50 ist insbesondere notwendig, um die Schwingerstrulcturen der Funlctionsschicht beim anodischen Bonden zu schützen. Die Schwingerstrukturen würden beim Anlegen einer Spannung, die für das später erfolgende anodische Bonden nötig ist, durch elektrostatische Kräfte nach oben gezogen und an das Substrat 20 gebondet werden. Die Schirmelektrode 50 ist teilweise geöffnet, so dass am Rand oder an Stellen, an denen keine Schwingerstrukturen der milcromechanischen Struktur 200 vorgesehen sind, eine Verbindung zwischen dem
Hohlraum 10 und dem Bereich porösen Siliziums 11 hergestellt ist. Diese Öffnung der Schimielektrode ist in Figur 3 mit dem Bezugszeichen 51 bezeichnet. Das zu evakuierende Volumen 10 bzw. der Hohlraum 10 ist damit mit dem Bereich porösen Siliziums 11 verbunden.
In Figur 4 ist eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen mikromechanischen Bauelements dargestellt. Bei der dritten Ausftüirungsform wird der Bereich porösen Siliziums 11 im ersten Substrat 20 vor dem Aufbringen der Opferschicht 21 bzw. der Funlctionsschicht 22 erzeugt. Hieraus ergibt sich die in Figur 4 dargestellte Abfolge der Schichten, wobei zunächst das erste Substrat 20, anschließend der Bereich porösen Siliziums 11, anschließend die (weggeätzte) Opferschicht 21 und daran anschließend die Funlctionsschicht 22 folgt. Der Bereich porösen Siliziums 11, welcher im ersten Substrat 20 bei der dritten Ausführungsfonn des erfindungsgemäßen milcromechanischen Bauelements zuerst erzeugt wird, wird bei der Erzeugung der mikromechanischen Struktur 200 zunächst von dem Opferoxid 21 bzw. der Opferschicht 21 abgedeckt und anschließend auch von der Funlctionsschicht 22 abgedeckt. Durch das Wegätzen der Opferschicht 21 zur Freilegung der mikromechanischen Struktur 200 wird das poröse Silizium bzw. der Bereich porösen Siliziums 11 wieder freigelegt und damit aktiviert.
Sowohl bei der Figur 3 als auch bei der Figur 4, d.h. bei der zweiten Ausführungsfor und bei der dritten Ausfülirungsform des erfindungsgemäßen Bauelements ist es erfindungsgemäß besonders vorteilhaft vorgesehen, dass die mi romechanische Straktur 200 einen Beschleunigungssensor bzw. einen Drehratesensor darstellt, wobei dies insbesondere in der in der Figur dargestellten Mikropackage-Teclinologie (MPT) vorgesehen ist.
In Figur 5 ist eine vierte Ausfülirungsfoπn des erfindungsgemäßen milcromechanischen Bauelements dargestellt. Die vierte Ausführungsfonn stellt einen Absolutdiucksensor mit porösem Silizium als Gettermaterial zur Erzeugung eines kleinen Innendrucks im Hohlraum 10 dar. Der Bereich porösen Siliziums ist wiederum mit dem Bezugszeichen
11 bezeichnet und befindet sich im ersten Substrat 20. Weiterhin umfasst das erfindungsgemäße Bauelement nach der vierten Ausführungsfonn eine Opferschicht 21 auf dem ersten Substrat 20, worauf eine Membran 60 vorgesehen ist. Die Oberseite der Membran 60, welche in Figur 5 in der Figur oben dargestellt ist, ist dem Umgebungsdruclc des Drucksensors ausgesetzt, und im Hohlraum 10 ist, durch das
Gettermaterial 11 verursacht, ein besonders niedriger Innendruck vorherrschend. Durch in Figur 5 nicht dargestellte Sensorelemente im Bereich der Membran 60 wird ein Durchbiegen der Membran 60 in Abhängigkeit der äußeren Dmckverhältnisse detelctiert und in elektrische Signale umgewandelt.

Claims

Ansprüche
1. Mikromechanisches Bauelement mit einem Hohlraum (10) und mit einem an den Hohlraum (10) angrenzenden Bereich porösen Siliziums (11), dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich porösen Siliziums (11) zur Absenkung des Drucks in dem Hohlraum (10) vorgesehen ist.
2. Bauelement nach Anspmch 1, dadurch gekennzeiclinet, dass ein erstes Substrat (20) und ein zweites Substrat (30) vorgesehen ist, wobei zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat (20, 30) eine Zwischenschicht (25, 26, 27) vorgesehen ist.
3. Bauelement nach Anspmch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Substrat (20, 30) an der Zwischenschicht (25, 26, 27) hermetisch dicht miteinander verbunden sind.
4. Bauelement nach Anspmch 1, dadurch gekennzeiclinet, dass ein erstes Substrat (20) und eine Membran (60) vorgesehen ist, wobei der Hohlraum (10) zwischen der Membran (60) und dem ersten Substrat (20) vorgesehen ist, wobei der Bereich porösen Siliziums (11) im ersten Substrat (20) vorgesehen ist.
5. Verfaliren zur Herstellung eines Bauelements nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Substrat (20) eine milcromechanisclie Stiαiktur (200) erzeugt wird, dass in einem zweiten Substrat (30) der Bereich porösen Siliziums (11) erzeugt wird und dass das erste und das zweite Substrat (20, 30) verbunden werden.
6. Verfahren zur Herstellung eines Bauelements nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Substrat (20) der Bereich porösen Siliziums (11) erzeugt wird, dass in dem ersten Substrat (20) eine mikromechanische Struktur erzeugt wird und dass ein zweites Substrat (30) mit dem ersten Substrat. (20) verbunden wird.
7. Verfahren zur Herstellung eines Bauelements nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeiclinet, dass in einem ersten Substrat (20) der Bereich porösen Siliziums (11) erzeugt wird, wobei in dem ersten Substrat (20) eine mikromechanische Struktur erzeugt wird.
8. Verfaliren nach einem der Ansprüche 5, 6 oder 1, dadurch gekennzeiclinet, dass der Bereich porösen Siliziums (11) aktiviert und dadurch der Druck gesenkt wird.
PCT/DE2003/000703 2002-09-26 2003-03-06 Mikromechanisches bauelement und verfahren WO2004028957A1 (de)

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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009051853A1 (de) 2009-10-27 2011-06-09 Hydac Electronic Gmbh Messzelle zur Infrarot-Analyse von Fluiden, Messsystem mit einer solchen Messzelle und Verfahren zur Herstellung einer solchen Messzelle
FR2976932A1 (fr) * 2011-06-23 2012-12-28 Commissariat Energie Atomique Structure a materiau getter protege hermetiquement lors de sa realisation
US20130049143A1 (en) * 2011-08-26 2013-02-28 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Release activated thin film getter
WO2014159946A1 (en) * 2013-03-13 2014-10-02 Robert Bosch Gmbh Mems device having a getter

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996039632A1 (en) * 1995-06-06 1996-12-12 Analog Devices, Inc. Package for sealing an integrated circuit die
US5882496A (en) * 1997-02-27 1999-03-16 The Regents Of The University Of California Porous silicon structures with high surface area/specific pore size
US6139758A (en) * 1996-08-23 2000-10-31 Enlite Laboratories, Inc. Method of manufacturing a micromachined thermal flowmeter
WO2002002458A1 (de) * 2000-07-05 2002-01-10 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur herstellung eines halbleiterbauelements sowie ein nach dem verfahren hergestelltes halbleiterbauelement

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4331798B4 (de) * 1993-09-18 2004-08-26 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung von mikromechanischen Bauelementen
JP3305516B2 (ja) * 1994-10-31 2002-07-22 株式会社東海理化電機製作所 静電容量式加速度センサ及びその製造方法
JP2001068780A (ja) * 1999-08-30 2001-03-16 Fuji Photo Film Co Ltd 半導体レーザ素子およびその製造方法
US6589883B2 (en) * 2000-03-29 2003-07-08 Georgia Tech Research Corporation Enhancement, stabilization and metallization of porous silicon
DE10038099A1 (de) * 2000-08-04 2002-02-21 Bosch Gmbh Robert Mikromechanisches Bauelement
DE10055081A1 (de) * 2000-11-07 2002-05-16 Bosch Gmbh Robert Mikrostrukturbauelement
DE10244785A1 (de) * 2002-09-26 2004-04-08 Robert Bosch Gmbh Verfahren und mikromechanisches Bauelement
DE102004043357B4 (de) * 2004-09-08 2015-10-22 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen Sensorelements

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996039632A1 (en) * 1995-06-06 1996-12-12 Analog Devices, Inc. Package for sealing an integrated circuit die
US6139758A (en) * 1996-08-23 2000-10-31 Enlite Laboratories, Inc. Method of manufacturing a micromachined thermal flowmeter
US5882496A (en) * 1997-02-27 1999-03-16 The Regents Of The University Of California Porous silicon structures with high surface area/specific pore size
WO2002002458A1 (de) * 2000-07-05 2002-01-10 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur herstellung eines halbleiterbauelements sowie ein nach dem verfahren hergestelltes halbleiterbauelement

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HENMI H ET AL: "VACUUM PACKAGING FOR MICROSENSORS BY GLASS-SILICON ANODIC BONDING", SENSORS AND ACTUATORS A, ELSEVIER SEQUOIA S.A., LAUSANNE, CH, vol. A43, no. 1/3, 1 May 1994 (1994-05-01), pages 243 - 248, XP000454118, ISSN: 0924-4247 *

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