WO2019137705A1 - Verfahren zum herstellen einer mikromechanischen schichtstruktur - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a method for producing a micromechanical layer structure.
  • the invention further relates to a micromechanical layer structure.
  • the present invention is generally applicable to any micromechanical layer structures, the present invention will be described in relation to micromechanical layer structures in the form of resonators with piezo-resistive functional layers.
  • Micromechanical resonators are used for example as clocks in watches or in high-clocked, electronic
  • Communication devices for example, for WiFi, Bluetooth, NFC or the like.
  • micromechanical layer structures are produced, these in particular structured and applied sacrificial layers, which are later removed.
  • Sacrificial layers are often used gas phase etching.
  • a quality of a micromechanical resonator is determined by the electrical resistance of the corresponding RC element.
  • the quality in this case influences the precision and power consumption of the micromechanical
  • the electrical resistance of the RC element here consists of electrodes and leads, for example, tungsten is used for the electrodes to achieve a lower electrical resistance, which allows low power consumption and high quality of the resonator.
  • the invention provides a method of fabricating a micromechanical layer structure comprising the steps
  • first protective layer wherein the first protective layer is structured with at least one access which is filled with sacrificial layer material
  • the invention provides a micromechanical layer structure produced by a method according to one of claims 1-10, comprising a first protective layer, in particular comprising silicon, a functional layer layer arranged on the first protective layer.
  • protection layer is to be understood in particular in the description, preferably as in the claims, a layer whose material
  • a protective layer can be made of silicon and as an electrode layer for contacting a
  • Protective layer as an electrode, a conductor or the like to understand.
  • access is to be understood in particular in the description, preferably in the claims structuring in the form of a hole, a trench, a vertical channel, a gap, an opening or an interruption or the like in the respective layer, which is a fluidic Connect to one or more underlying layers and / or accesses.
  • Process steps, especially gas-phase physicists with hydrogen fluoride, is protected.
  • Another advantage is that process equipment for the implementation of later manufacturing steps are protected from contamination by material of the functional layer. For example, a deposition of epitaxial silicon at about 1000 ° C, or of polycrystalline silicon and silicon oxide at about 600 - 800 °, so here takes place by the high temperatures outgassing of material of the functional layer, which contaminates the process plant.
  • an exclusive process plant for this contaminating process is no longer required, so that considerable Additional costs are avoided.
  • Another advantage is, if the respective protective layer is made of silicon, that this layer simultaneously as an electrode or as electrical supply to the electrical
  • a further advantage is that better resonators, ie resonators with higher quality, can be produced, in particular if metal-containing piezoelectric materials can be used.
  • the electrode layers / interconnects comprising or at least partially made of metal or a metal compound, there can be used, for example:
  • Titanium nitride Titanium nitride
  • protective layer material in the lateral direction is removed in the access points in at least one of the protective layers.
  • the advantage of this is that a defined exemption is possible.
  • the flexibility is increased since functional layers in the functional layer layer structure can also be freed with different widths by means of the accesses and thus the pre-applied protective layer can be removed not only vertically but also laterally.
  • the removal of the sacrificial layer material and / or the protective layer material takes place by means of
  • the removal of the sacrificial layer material based on hydrogen fluoride and / or the removal of the protective layer material is based on a Halogenfluorids.
  • Protective layer material can be removed by means of different etching materials, without any unwanted ablation of the other material takes place.
  • the application of the functional layer layer structure comprises the steps:
  • an electrode layer to the applied functional layer comprising at least partially a metal and / or a metal compound, in particular a metal nitride and / or a metal silicide compound.
  • the flexibility is generally increased since a plurality of layers can be arranged in the functional layer layer structure, and, on the other hand, an improved, ie lower resistance
  • Contacting of the functional layer by means of the electrode layer which at least partially comprises a metal and / or a metal compound, for example made of a metal, metal nitride or a metal silicide compound, are made possible.
  • the contacting of the functional layer can take place both via an electrode layer which at least partially comprises a metal and / or a metal compound, as well as via a protective layer of silicon. Overall, the resistance for contacting the sinking decreases
  • the first access in the electrode layer is produced with a width which is greater than or equal to the width of the first access of the underlying functional layer. This can be applied in a simple manner in the region of the electrode layer in the lateral direction in the further course of the manufacturing process, a protective layer, which then protects the electrode layer in the lateral direction.
  • an intermediate protective layer is applied to the functional layer before the electrode layer is applied. In this way, it can be prevented, for example, that the materials of the two layers, functional layer on the one hand and
  • electrode layer which at least partially comprises a metal and / or a metal compound, react with each other in a vertical direction.
  • electrode layer which at least partially comprises a metal and / or a metal compound, react with each other in a vertical direction.
  • Example of this is a functional layer made of aluminum nitride and a
  • Electrode layer made of tungsten.
  • the protective layer material in the first access in the electrode layer is completely removed in the upper region of the access, and only partially removed in the lower region in the lateral direction.
  • the accesses in different layers above the first protective layer are distinguished by different widths produced, in particular wherein the width of the first access decreases in layers from top to bottom.
  • the width of the first access decreases in layers from top to bottom.
  • sacrificial layer material is deposited for closing the first access prior to the application of the second protective layer and / or for closing the second access after structuring of the second protective layer. After applying the sacrificial layer material, this particular can still be structured.
  • the advantage of this is that a simple production of the micromechanical layer structure is made possible. Similarly, advance under the first protective layer
  • Sacrificial layer material may be deposited on a substrate or the like.
  • access in a protective layer below and / or above the functional layer has a greater width than in the functional layer.
  • the greatest possible freedom is made possible, for example by a resonator formed by the release of the functional layer.
  • an electrode layer is arranged above the functional layer, which at least partially comprises a metal and / or a metal compound. This allows a simple and reliable contact with low electrical resistance.
  • the width of the access in the electrode layer is greater than or equal to the width of the access in the
  • the electrode layer can be provided with protective layer material in the lateral direction within the electrode layer, without the total width of all accesses in the layers above the first protective layer being reduced overall.
  • an intermediate protective layer is arranged between the functional layer and the electrode layer and the access in the region of the intermediate protective layer has a greater width than at least one of the two adjacent layers.
  • An intermediate protective layer allows the structural separation of the two layers and prevents a reaction of the materials of the two adjacent layers with one another during the manufacturing process of the micromechanical layer structure.
  • At least one of the protective layers is partially arranged in an access in at least one of the functional layers, in particular wherein it is arranged only in the lower region of the access in the respective functional layer.
  • Functional layer also partially in the lateral direction or with a
  • Protective layer is provided, which allows a particularly robust design of the exposed portion of the functional layer layer structure.
  • FIGS. 1a-g show steps of a method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows a part of a micromechanical layer structure according to an embodiment of the present invention in cross-section.
  • FIGS. 3a-c each show a micromechanical layer structure according to another embodiment of the invention in cross section.
  • FIGS. 3d-e show micromechanical layer structures according to steps of a method according to an embodiment of the present invention
  • FIGS. 4a-4b show micromechanical layer structures according to steps of a method according to an embodiment of the present invention in FIG.
  • FIG. 5 shows a micromechanical layer structure in accordance with FIG.
  • Embodiment of the present invention in cross section.
  • Figures la-lg show Schrite a method according to an embodiment of the present invention in cross section.
  • FIG. 1 a shows a micromechanical layer structure 10 in the cross section, which firstly has a substrate 1 from bottom to top.
  • a sacrificial layer 2 for example of silicon oxide, applied.
  • a lower electrode layer 3 for example made of silicon, applied, which is structured with two accesses 100 to the sacrificial layer 2 and are filled with sacrificial layer material.
  • a sacrificial layer 2 for example of silicon oxide
  • Electrode layer 3 is a piezoelectric layer 4, for example Aluminum nitride arranged, which is structured with two entrances 101 whose width is greater than the width of the entrances 100 of the lower
  • Electrode layer 3 However, the width may be the same. On the
  • Piezoelectric layer 4 is an upper electrode layer 5, for example made of silicon, arranged, whose material is also arranged in the entrances 101 of the piezoelectric layer 4.
  • the accesses 101 are arranged above the respective accesses 100 of the lower electrode layer 3.
  • the accesses 100, 101 are designed so that an exemption of a portion of the micromechanical layer structure for forming a micromechanical element, in this case a resonator 200, takes place.
  • FIG. 1b essentially shows a micromechanical layer structure 10 according to FIG.
  • two second accesses 102 are now produced by the piezoelectric layer 4 and the upper electrode layer 5 for access to the accesses 100, 101, the accesses 100 being filled with sacrificial layer material are.
  • the diameter of the second accesses 102 has a width which is smaller than the width of the underlying accesses 101 of the piezoelectric layer 4, so that the piezoelectric layer 4 is completely surrounded above and laterally in the region of the access 101 by the material of the upper electrode layer 5 ,
  • FIG. 1c essentially shows a micromechanical layer structure 10 according to FIG. 1b.
  • a sacrificial layer 6 is applied on the upper electrode layer 5, which is structured on the one hand (reference numeral 6a), on the other hand through the
  • FIG. 1 d essentially shows a micromechanical layer structure 10 according to FIG. 1 c.
  • a sealing cap layer 7 which consists for example of silicon.
  • Cap layer 7 is also disposed in the structures 6a of the patterned sacrificial layer 6.
  • FIG. 1 b essentially shows a micromechanical layer structure 10 according to FIG. 1 d.
  • accesses 7 a are now in the closure cap layer 7 for access to the
  • Sacrificial layer 6 is arranged.
  • FIG. 1f essentially shows a micromechanical layer structure 10 according to FIG.
  • the sacrificial layer material in the accesses 100, 101 and 102 as well as partially in the sacrificial layers 2, 6 is itself by means of a gas phase etching process sensitive to silicon oxide, for example by means of hydrogen fluoride 50 away.
  • the applied material of the upper protective layer 5, which is also arranged in the entrances 101 of the piezoelectric layer 4, these are protected in a lateral direction, ie in the region of the entrances 100, 101, 102 from reaction with the etching gas.
  • FIG. 1 g essentially shows a micromechanical layer structure 10 according to FIG. In contrast to the micromechanical layer structure 10 according to FIG. 1 f, in the case of the micromechanical layer structure 10 according to FIG. 1 g, the surface is now sensitive to the protective layer material
  • Gasphasenharmvons for example, based on a halogen fluoride 51 for removing silicon, partially the protective layer material in the entrances 100, 101, 102 and in the access 7a has been removed, so that now the piezoelectric layer 4 is no longer protected by the protective layer material. With a correspondingly long exposure time, a small part in the lateral direction is also removed from the lower and upper protective layer 3, 5, so that a part of the functional layer 4 of the produced resonator 200 is the two
  • the Piezoelectric layer 4 of the resonator 200 has a greater width than the exposed lower and upper protective layer 3, 5 thereof.
  • Protective layers 3, 5 serve here for contacting the functional layer 4 and are electrically conductive.
  • FIG. 2 shows a part of a micromechanical layer structure according to an embodiment of the present invention in cross-section.
  • FIG. 2 essentially shows a micromechanical layer structure 10 according to FIG. 1 d.
  • an micromechanical layer structure 10 according to FIG. 2 now has an electrode layer 4 ', for example made of metal or a metal layer
  • the protective layer 5 is now arranged. Furthermore, the electrode layer 4 'is provided with accesses 103 corresponding to the accesses 101 of the first functional layer 4. The same applies correspondingly to the upper protective layer 5. This has accesses 102 corresponding to the two layers 4, 4 '. All accesses 100, 101, 102 and 103 here have the same width and are filled with sacrificial layer material of the sacrificial layer 2 or the sacrificial layer 6. In this way, a reaction between the electrode and functional layer 4, 4 'can be prevented by the protective layer 5. Furthermore, by appropriate processes at high temperatures outgassing by protective layer 5 is prevented accordingly on a large scale.
  • FIGS. 3a-c shows a micromechanical layer structure according to further embodiments of the invention in cross section.
  • FIG. 3 a essentially shows a micromechanical layer structure 10 according to FIG.
  • the functional layer 4 and an electrode layer 4 ' are arranged directly above one another, the second one
  • Protective layer 5 is applied to the electrode layer 4 '.
  • Electrode layer 4 ' is made of metal.
  • the protective layer 5 also serves as a vertical protective layer and prevents the piezoelectric layer 4 from being attacked in the vertical direction during the gas phase etching process when sacrificial layer material is removed by means of a sacrificial layer material sensitive gas phase etching process 50.
  • FIG. 3b essentially shows a micromechanical layer structure 10 according to FIG. 3a.
  • the width of the accesses 102 in the electrode layer 4 ' is greater than that
  • Additions 101 in the functional layer 4 In the entrances 102 of the
  • Electrode layer 4 ' is as well as on the electrode layer 4'
  • FIG. 3c essentially shows a micromechanical layer structure 10 according to FIG. 3b.
  • the width of the accesses 102 in the electrode layer 4 ' is now the same as the accesses 101 in the functional layer 4.
  • the accesses 101, 102 in the two layers 4 , 4 ' have a greater width than the access 100 of the lower protective layer 3, so that the two layers 4, 4' in the region of the resonator 200 to be produced when removing sacrificial layer material with respect to this in all
  • FIGS. 3d and 3e show micromechanical layer structures after steps of a method according to an embodiment of the present invention in cross-section.
  • FIG. 3d essentially shows a micromechanical layer structure 10 according to FIG. 3c.
  • a protective layer 5 ' is now arranged between functional and electrode layer 4, 4'.
  • the two layers 4, 4 ' are thus in the region of the resonator 200 to be produced when removing sacrificial layer material in each case completely surrounded by protective layer material.
  • FIG. 3e substantially shows the micromechanical layer structure 10 according to FIG. 3d after application of a gas-phase etching method for removing protective layer material. In essence, are now functional and
  • Electrode layer 4, 4 'in the lateral direction and the electrode layer 4' also exempted on its upper side of protective layer material.
  • FIGS. 4a to 4b show micromechanical layer structures in cross section after steps of a method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4a essentially shows a micromechanical layer structure 10 according to FIG. 3b.
  • the function layer and the electrode layer 4, 4 ' are now the one between
  • Protective layer 5 is arranged so that the electrode layer 4 'has no protective layer disposed above.
  • the width of the entrances 103 in the upper electrode layer 4 ' is made larger than the corresponding entrances 101 in the functional layer 4.
  • this has become lateral Direction not removed.
  • the cut-out region of the electrode layer 4 ' is thus surrounded in U-shape in the region of the resonator 200 by protective layer material.
  • the electrode layer 4 ' is substantially L-shaped surrounded by protective layer material in the form of
  • FIG. 4b essentially shows a micromechanical layer structure 10 according to FIG. 3e.
  • a further protective layer 5 ' is now arranged between the electrode layer 4' and the sacrificial layer 6 in the micromechanical layer structure 10 according to FIG. 4b.
  • the protective layer 5 ' is formed or arranged corresponding to the protective layer 5.
  • FIG. 5 shows a micromechanical layer structure in accordance with FIG.
  • FIG. 5 shows a completely manufactured micromechanical layer structure 10 with a resonator 200.
  • the resonator 200 is electrically contacted via a metal electrode 8, which initially extends horizontally from right to left along the electrical path 90 and then continues in the vertical direction (reference numeral 8a) and with the upper one
  • Protective layer 5 is connected. In the area of the metal conductor tracks 30, the electrical resistance is low. The electrical path 90 then passes within the protective layer 5 with high electrical resistance 31 up to the resonator 200. As shown for example in FIG. 4 a, the contacting of the functional layer 4 by means of a metal electrode layer 4 'in the horizontal direction can be improved. If the protective layer 5 is then also conductive, it only contributes - despite its higher resistance compared to the metal electrode - to the total resistance of the contacting of the resonator 200.
  • At least one of the embodiments has at least one of the following advantages:

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer mikromechanischen Schichtstruktur, umfassend die Schritte - Bereitstellen einer ersten Schutzschicht, wobei die erste Schutzschicht mit zumindest einem Zugang strukturiert ist, welche mit Opferschichtmaterial gefüllt ist, - Aufbringen einer Funktionsschicht-Schichtstruktur, umfassend zumindest eine Funktionsschicht, auf die erste Schutzschicht, - Herstellen eines ersten Zugangs in der Funktionsschicht-Schichtstruktur zum zumindest einen Zugang der ersten Schutzschicht, so dass eine Breite des ersten Zugangs in der Funktionsschicht-Schichtstruktur in zumindest einer der Schichten der Funktionsschicht-Schichtstruktur größer oder gleich der Breite des zumindest einen Zugangs der ersten Schutzschicht ist, - Aufbringen einer zweiten Schutzschicht auf die Funktionsschicht-Schichtstruktur derart, dass der erste Zugang mit Material der zweiten Schutzschicht gefüllt ist, - Strukturieren der zweiten Schutzschicht und des gefüllten ersten Zugangs mit einem zweiten Zugang zur ersten Schutzschicht, wobei der zweite Zugang die gleiche oder eine kleinere Breite als der erste Zugang aufweist, sodass im Fall einer kleineren Breite des zweiten Zugangs die Wände des zweiten Zugangs durch Material der zweiten Schutzschicht gebildet werden, - Entfernen von Opferschichtmaterial zumindest in dem Zugang der ersten Schutzschicht und - Entfernen von Schutzschichtmaterial zumindest in dem zweiten Zugang.

Description

Verfahren zum Herstellen einer mikromechanischen Schichtstruktur
Tech nisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer mikromechanischen Schichtstruktur.
Die Erfindung betrifft weiter eine mikromechanische Schichtstruktur.
Obwohl die vorliegende Erfindung allgemein auf beliebige mikromechanische Schichtstrukturen anwendbar ist, wird die vorliegende Erfindung in Bezug auf mikromechanische Schichtstrukturen in Form von Resonatoren mit piezo resistiven Funktionsschichten beschrieben.
Stand der Technik
Mikromechanische Resonatoren werden beispielsweise als Taktgeber in Uhren verwendet werden oder auch in hoch-getakteten, elektronischen
Kommunikationsgeräten, beispielsweise für WiFi, Bluetooth, NFC oder dergleichen. Um derartige Resonatoren herzustellen, werden mikromechanische Schichtstrukturen hergestellt, diese insbesondere strukturiert und Opferschichten aufgetragen, welche später wieder entfernt werden. Zur Entfernung der
Opferschichten werden häufig Gasphasenätzverfahren verwendet.
Eine Güte eines mikromechanischen Resonators wird von dem elektrischen Widerstand des entsprechenden RC-Gliedes bestimmt. Die Güte beeinflusst hierbei die Präzision und den Stromverbrauch des mikromechanischen
Resonators. Je geringer der Stromverbrauch, desto höher die Güte des
Resonators. Der elektrische Widerstand des RC-Gliedes besteht hierbei aus Elektroden und Zuleitungen, wobei für die Elektroden beispielsweise Wolfram verwendet wird, um einen niedrigeren elektrischen Widerstand zu erreichen, was einen niedrigen Stromverbrauch und eine hohe Güte des Resonators ermöglicht. Offenbaru ng der Erfindu ng
In einer Ausführungsform stellt die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer mikromechanischen Schichtstruktur bereit, umfassend die Schritte
- Bereitstellen einer ersten Schutzschicht, wobei die erste Schutzschicht mit zumindest einem Zugang strukturiert ist, welche mit Opferschichtmaterial gefüllt ist,
- Aufbringen einer Funktionsschicht-Schichtstruktur, umfassend zumindest eine Funktionsschicht, auf die erste Schutzschicht,
- Herstellen eines ersten Zugangs in der Funktionsschicht-Schichtstruktur zum zumindest einen Zugang der ersten Schutzschicht, so dass eine Breite des ersten Zugangs in der Funktionsschicht-Schichtstruktur in zumindest einer der Schichten der Funktionsschicht-Schichtstruktur größer oder gleich der Breite des zumindest einen Zugangs der ersten Schutzschicht ist,
- Aufbringen einer zweiten Schutzschicht auf die Funktionsschicht-Schichtstruktur derart, dass der erste Zugang mit Material der zweiten Schutzschicht gefüllt ist,
- Strukturieren der zweiten Schutzschicht und des gefüllten ersten Zugangs mit einem zweiten Zugang zur ersten Schutzschicht, wobei der zweite Zugang die gleiche oder eine kleinere Breite als der erste Zugang aufweist, sodass im Fall einer kleineren Breite des zweiten Zugangs die Wände des zweiten Zugangs durch Material der zweiten Schutzschicht gebildet werden,
- Entfernen von Opferschichtmaterial zumindest in dem Zugang der ersten
Schutzschicht und
- Entfernen von Schutzschichtmaterial zumindest in dem zweiten Zugang.
In einer weiteren Ausführungsform stellt die Erfindung eine mikromechanische Schichtstruktur bereit, hergestellt mit einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-10, umfassend eine erste Schutzschicht, insbesondere umfassend Silizium, eine auf der ersten Schutzschicht angeordnete Funktionsschicht- Schichtstruktur, umfassend zumindest eine Funktionsschicht, insbesondere eine piezo-elektrische Schicht, eine auf der Funktionsschicht-Schichtstruktur angeordnete zweite Schutzschicht, insbesondere umfassend Silizium, wobei zumindest ein Zugang angeordnet ist, der sich in vertikaler Richtung durch Funktionsschicht-Schichtstruktur und den Schutzschichten erstreckt zur
Freistellung eines Teils der mikromechanischen Schichtstruktur.
Unter dem Begriff„Schutzschicht“ ist insbesondere in der Beschreibung, vorzugs weise in den Ansprüchen eine Schicht zu verstehen, deren Material
unempfindlich gegenüber zumindest einem Ätzverfahren, insbesondere einem Gasphasenätzverfahren ist. Eine Schutzschicht kann dabei aus Silizium hergestellt sein und als Elektrodenschicht zur Kontaktierung einer
Funktionsschicht dienen Mit anderen Worten sind unter dem Begriff
„Schutzschicht“ ebenso eine Elektrode, eine Leiterbahn oder dergleichen zu verstehen.
Unter dem Begriff„Zugang“ ist insbesondere in der Beschreibung, vorzugsweise in den Ansprüchen eine Strukturierung in Form eines Lochs, eines Grabens, eines vertikalen Kanals, eines Spalts, einer Öffnung oder einer Unterbrechung oder dergleichen in der jeweiligen Schicht zu verstehen, der eine fluidische Verbindung zu einer oder mehreren darunterliegenden Schichten und/oder Zugängen ermöglicht.
Einer der damit erzielten Vorteile ist, dass durch die Schutzschichten die Funktionsschicht vor negativen Effekten aufgrund aggressiver weiterer
Prozessschritte, insbesondere Gasphasenärzten mit Fluorwasserstoff, geschützt wird. Ein weiterer Vorteil ist, dass Prozessanlagen für die Durchführung späterer Herstellungsschritte vor Verunreinigung durch Material der Funktionsschicht geschützt sind. Beispielsweise erfolgt eine Abscheidung von epitaktischem Silizium bei ca. 1000°C, oder von polykristallinem Silizium und Siliziumoxid bei ca. 600 - 800°, sodass hier durch die hohen Temperaturen ein Ausgasen von Material der Funktionsschicht erfolgt, was die Prozessanlage verunreinigt. Durch das Aufbringen der Schutzschichten ist eine exklusive Prozessanlage für diesen verunreinigenden Prozess nicht mehr erforderlich, so dass erhebliche Mehrkosten vermieden werden. Ebenso entfällt eine aufwendige kostintensive Reinigung und Neukalibrierung der Prozessanlage. Ein weiterer Vorteil ist, wenn die jeweilige Schutzschicht aus Silizium hergestellt wird, dass diese Schicht gleichzeitig als Elektrode oder als elektrische Zuleitung zur elektrischen
Kontaktierung der Funktionsschicht dienen kann. Ein weiterer Vorteil ist, dass bessere Resonatoren, also Resonatoren mit höherer Güte, hergestellt werden können, wenn insbesondere metall-haltige piezo-elektrische Materialien verwenden werden können.
Als Materialien für die Funktionsschichten können beispielsweise
- Aluminiumnitrid,
- Bleizirkontitanat, und/oder
- Scandium-dotiertes Aluminiumnitrid
verwendet werden.
Als Materialien für die Elektrodenschichten/Leiterbahnen, umfassend oder zumindest teilweise hergestellt aus Metall oder einer Metallverbindung, können beispielsweise verwendet werden:
- Wolfram,
- Wolframsilizid,
- Titan,
- Titannitrid,
- Titansilizid,
- Platin,
- Palladium,
- Kupfer,
- Tantal,
- Molybdän,
- Tantalsilizid
oder dergleichen.
Weitere Merkmale, Vorteile und weitere Ausführungsformen der Erfindung sind im Folgenden beschrieben oder werden dadurch offenbar. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird in den Zugängen in zumindest einer der Schutzschichten, Schutzschichtmaterial in lateraler Richtung entfernt. Vorteil hiervon ist, dass eine definierte Freistellung ermöglicht wird. Darüber hinaus wird die Flexibilität erhöht, da Funktionsschichten in der Funktionsschicht- Schichtstruktur auch mit unterschiedlichen Breiten mittels der Zugänge freigestellt werden können und so die vorab aufgebrachte Schutzschicht nicht nur vertikal, sondern auch lateral entfernt werden kann.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung erfolgt die Entfernung des Opferschichtmaterials und/oder des Schutzschichtmaterials mittels
Gasphasenätzen. Vorteil hiervon ist, dass insbesondere auf zuverlässige und bekannte Verfahren zum Entfernen von Opferschichten zurückgegriffen werden kann.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung erfolgt das Entfernen des Opferschichtmaterials auf Basis von Fluorwasserstoff und/oder das Entfernen des Schutzschichtmaterials auf Basis eines Halogenfluorids. Vorteil hiervon ist, dass gezielt beziehungsweise selektiv, Opferschichtmaterial und/oder
Schutzschichtmaterial mittels unterschiedlicher Ätzstoffe entfernt werden können, ohne dass unerwünschte Abtragungen des jeweils anderen Materials erfolgen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung umfasst das Aufbringen der Funktionsschicht-Schichtstruktur die Schritte:
Aufbringen einer Funktionsschicht auf die erste Schutzschicht,
Aufbringen einer Elektrodenschicht auf die aufgebrachte Funktionsschicht, die zumindest teilweise ein Metall und/oder eine Metallverbindung umfasst, insbesondere eine Metallnitrid- und/oder eine Metallsilizid-Verbindung.
Für diese Elektrodenschicht wird insbesondere ein hochleitfähiges Metall ver wendet. Vorteil hiervon ist, dass damit zum einen die Flexibilität allgemein erhöht wird, da mehrere Schichten in der Funktionsschicht-Schichtstruktur angeordnet werden können, zum anderen kann eine verbesserte, also niederohmigere Kontaktierung der Funktionsschicht mittels der Elektrodenschicht, die zumindest teilweise ein Metall und/oder eine Metallverbindung umfasst, beispielsweise hergestellt aus einem Metall, Metallnitrid oder einer Metallsilizidverbindung, ermöglicht werden. Die Kontaktierung der Funktionsschicht kann dabei sowohl über eine Elektrodenschicht, die zumindest teilweise ein Metall und/oder eine Metallverbindung umfasst, als auch über eine Schutzschicht aus Silizium erfolgen. Insgesamt sinkt der Widerstand für die Kontaktierung der
Funktionsschicht sowohl der Elektroden als auch in den Zuleitungen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung wird der erste Zugang in der Elektrodenschicht mit einer Breite hergestellt, die größer oder gleich der Breite des ersten Zugangs der darunterliegenden Funktionsschicht ist. Damit kann auf einfache Weise im Bereich der Elektrodenschicht in lateraler Richtung im weiteren Verlauf des Herstellungsverfahrens eine Schutzschicht aufgetragen werden, welche dann die Elektrodenschicht in lateraler Richtung schützt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung wird eine Zwischen- Schutzschicht auf der Funktionsschicht vor Aufbringen der Elektrodenschicht aufgebracht. Auf diese Weise kann beispielsweise verhindert werden, dass die Materialien der beiden Schichten, Funktionsschicht einerseits und
Elektrodenschicht andererseits, die zumindest teilweise ein Metall und/oder eine Metallverbindung umfasst, in vertikaler Richtung miteinander reagieren. Beispiel hierfür ist eine Funktionsschicht hergestellt aus Aluminiumnitrid und eine
Elektrodenschicht hergestellt aus Wolfram.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung wird das Schutzschichtmaterial in dem ersten Zugang in der Elektrodenschicht im oberen Bereich des Zugangs vollständig, im unteren Bereich in lateraler Richtung nur teilweise entfernt. Einer der damit erzielten Vorteile ist, dass damit eine Reaktion von Materialien der Schichten, Funktionsschicht einerseits und Elektrodenschicht andererseits, noch besser verhindert werden kann.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung werden die Zugänge in unterschiedlichen Schichten oberhalb der ersten Schutzschicht mit unterschied- liehen Breiten hergestellt, insbesondere wobei die Breite des ersten Zugangs schichtweise von oben nach unten abnimmt. Auf diese Weise können beispiels weise von oben nach unten laterale Schutzschichten in der jeweiligen Schicht verbleiben, sodass diese bei entsprechenden Folgeprozessen, beispielsweise dem Entfernen einer Opferschicht, geschützt sind.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung wird Opferschichtmaterial zum Verschließen des ersten Zugangs vor dem Aufbringen der zweiten Schutzschicht und/oder zum Verschließen des zweiten Zugangs nach dem Strukturieren der zweiten Schutzschicht, abgeschieden. Nach dem Aufbringen des Opferschicht materials kann dieses insbesondere noch strukturiert werden. Vorteil hiervon ist, dass eine einfache Herstellung der mikromechanischen Schichtstruktur ermöglicht wird. Ebenso kann vorab unter der ersten Schutzschicht
Opferschichtmaterial auf einem Substrat oder dergleichen abgeschieden werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der mikromechanischen Schichtstruktur weist der Zugang in einer Schutzschicht unter und/oder oberhalb der Funktions schicht eine größere Breite auf als in der Funktionsschicht. Auf diese Weise wird eine größtmögliche Freistellung ermöglicht, beispielsweise durch einen durch die Freistellung der Funktionsschicht gebildeten Resonator.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist eine Elektrodenschicht oberhalb der Funktionsschicht angeordnet, die zumindest teilweise ein Metall und/oder eine Metallverbindung umfasst. Damit wird eine einfache und zuverlässige Kontaktierung bei kleinem elektrischen Widerstand ermöglicht.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist die Breite des Zugangs in der Elektrodenschicht größer oder gleich der Breite des Zugangs in der
Funktionsschicht. Auf diese Weise kann beispielsweise auf noch einfachere Weise die Elektrodenschicht mit Schutzschichtmaterial in lateraler Richtung innerhalb der Elektrodenschicht versehen werden, ohne dass damit die minimale Breite aller Zugänge in den Schichten oberhalb der ersten Schutzschicht insgesamt vermindert wird. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist zwischen Funktionsschicht und Elektrodenschicht eine Zwischen-Schutzschicht angeordnet und der Zugang in dem Bereich der Zwischen-Schutzschicht weist eine größere Breite auf als zumindest einer der beiden benachbarten Schichten. Eine Zwischen- Schutzschicht ermöglicht die bauliche Trennung der beiden Schichten und verhindert eine Reaktion der Materialien der beiden benachbarten Schichten miteinander während des Herstellungsprozesses der mikromechanischen Schichtstruktur.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist zumindest eine der Schutzschichten in einem Zugang in zumindest einer der Funktionsschichten teilweise angeordnet, insbesondere wobei diese lediglich im unteren Bereich des Zugangs in der jeweiligen Funktionsschicht angeordnet ist. Vorteil hiervon ist, dass die Elektrodenschicht neben ihrer vertikalen Trennung von der
Funktionsschicht auch teilweise in lateraler Richtung noch mit einer
Schutzschicht versehen ist, was eine besonders robuste Ausbildung des freigestellten Bereichs der Funktionsschicht-Schichtstruktur ermöglicht.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen, und aus dazugehöriger
Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungen und Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile oder Elemente beziehen.
Ku rze Beschreibu ng der Zeichnu ngen Figuren la-g zeigen Schrite eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Figur 2 zeigt einen Teil einer mikromechanischen Schichtstruktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Querschnit.
Figuren 3a-c zeigen jeweils eine mikromechanische Schichtstruktur gemäß weiteren Ausführungsform der Erfindung im Querschnit.
Figuren 3d-e zeigen mikromechanische Schichtstrukturen nach Schriten eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im
Querschnit.
Figuren 4a-4b zeigen mikromechanische Schichtstrukturen nach Schriten eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im
Querschnit.
Figur 5 zeigt eine mikromechanische Schichtstruktur gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Querschnit.
Ausfü hru ngsformen der Erfind u ng
Figuren la-lg zeigen Schrite eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Querschnit.
In Figur la ist eine mikromechanische Schichtstruktur 10 im Querschnit gezeigt, die von unten nach oben zunächst ein Substrat 1 aufweist. Auf dem Substrat 1 ist eine Opferschicht 2, beispielsweise aus Siliziumoxid, aufgebracht. Auf der Opferschicht 2 ist eine untere Elektrodenschicht 3, beispielsweise aus Silizium, aufgebracht, welche mit zwei Zugängen 100 zur Opferschicht 2 strukturiert ist und mit Opferschichtmaterial gefüllt sind. Auf der Oberseite der unteren
Elektrodenschicht 3 ist eine piezoelektrischen Schicht 4, beispielsweise aus Aluminiumnitrid, angeordnet, welche mit zwei Zugängen 101 strukturiert ist, deren Breite größer ist als die Breite der Zugänge 100 der unteren
Elektrodenschicht 3. Die Breite kann jedoch auch gleich sein. Auf der
piezoelektrischen Schicht 4 ist eine obere Elektrodenschicht 5, beispielsweise aus Silizium, angeordnet, deren Material ebenfalls in den Zugängen 101 der piezoelektrischen Schicht 4 angeordnet ist. Die Zugänge 101 sind oberhalb der jeweiligen Zugänge 100 der unteren Elektrodenschicht 3 angeordnet. Die Zugänge 100, 101 sind dabei so angelegt, dass eine Freistellung eines Teils der mikromechanischen Schichtstruktur zur Bildung eines mikromechanischen Elements, hier eines Resonators 200, erfolgt.
Figur lb zeigt im Wesentlichen eine mikromechanische Schichtstruktur 10 gemäß Figur la. Im Unterschied zur mikromechanischen Schichtstruktur 10 gemäß Figur la sind bei der mikromechanischen Schichtstruktur 10 gemäß Figur lb nun zwei zweite Zugänge 102 durch die piezoelektrischen Schicht 4 und die obere Elektrodenschicht 5 zum Zugang zu den Zugängen 100, 101 hergestellt, wobei die Zugänge 100 mit Opferschichtmaterial gefüllt sind. Der Durchmesser der zweiten Zugänge 102 weist aber eine Breite auf, die kleiner ist als die Breite der darunterliegenden Zugänge 101 der piezoelektrischen Schicht 4, sodass die piezoelektrische Schicht 4 vollständig oberhalb und seitlich im Bereich des Zugangs 101 von dem Material der oberen Elektrodenschicht 5 umgeben ist.
Figur lc zeigt im Wesentlichen eine mikromechanische Schichtstruktur 10 gemäß Figur lb. Im Unterschied zur mikromechanischen Schichtstruktur 10 gemäß Figur lb ist bei der mikromechanischen Schichtstruktur 10 gemäß Figur lc nun auf der oberen Elektrodenschicht 5 eine Opferschicht 6 aufgebracht, die einerseits strukturiert ist (Bezugszeichen 6a), andererseits befindet sich durch das
Aufbringen der Opferschicht 6 Material der Opferschicht 6 in den zweiten
Zugängen 102 im Bereich der oberen Elektrodenschicht 5 und der
piezoelektrischen Schicht 4.
Figur ld zeigt im Wesentlichen eine mikromechanische Schichtstruktur 10 gemäß Figur lc. Im Unterschied zur mikromechanischen Schichtstruktur 10 gemäß Figur lc ist bei der mikromechanischen Schichtstruktur 10 gemäß Figur ld nun auf der Opferschicht 6 eine Verschlusskappenschicht 7 angeordnet, welche beispielsweise aus Silizium besteht. Das Material der
Verschlusskappenschicht 7 ist ebenfalls in den Strukturen 6a der strukturierten Opferschicht 6 angeordnet.
Figur le zeigt im Wesentlichen eine mikromechanische Schichtstruktur 10 gemäß Figur ld. Im Unterschied zur mikromechanischen Schichtstruktur 10 gemäß Figur ld sind bei der mikromechanischen Schichtstruktur 10 gemäß Figur le nun Zugänge 7a in der Verschlusskappenschicht 7 zum Zugang zur
Opferschicht 6 angeordnet.
Figur lf zeigt im Wesentlichen eine mikromechanische Schichtstruktur 10 gemäß Figur le. Im Unterschied zur mikromechanischen Schichtstruktur 10 gemäß Figur le wurde bei der mikromechanischen Schichtstruktur 10 gemäß Figur lf nun mittels eines für Siliziumoxid sensitiven Gasphasenätzverfahrens, beispielsweise mittels Fluorwasserstoff 50, das Opferschichtmaterial in den Zugängen 100, 101 und 102 sowie teilweise in den Opferschichten 2, 6 selbst entfernt. Mittels des aufgebrachten Materials der oberen Schutzschicht 5, welches auch in den Zugängen 101 der piezoelektrischen Schicht 4 angeordnet ist, sind diese in lateraler Richtung, also im Bereich der Zugänge 100, 101, 102 vor einer Reaktion mit dem Ätzgas geschützt.
Figur lg zeigt im Wesentlichen eine mikromechanische Schichtstruktur 10 gemäß Figur lf. Im Unterschied zur mikromechanischen Schichtstruktur 10 gemäß Figur lf ist bei der mikromechanischen Schichtstruktur 10 gemäß Figur lg nun mittels eines für das Schutzschichtmaterial sensitiven
Gasphasenätzverfahrens, beispielsweise auf Basis eines Halogenfluorids 51 zum Entfernen von Silizium, teilweise das Schutzschichtmaterial in den Zugängen 100, 101, 102 und in den Zugängen 7a entfernt worden, sodass nun die piezo elektrische Schicht 4 lateral nicht mehr vom Schutzschichtmaterial geschützt wird. Bei entsprechend langer Einwirkdauer wird auch ein kleiner Teil in lateraler Richtung von der unteren und oberen Schutzschicht 3, 5 entfernt, sodass ein Teil der Funktionsschicht 4 des hergestellten Resonators 200 die beiden
Schutzschichten 3, 5 in lateraler Richtung überragt. Mit anderen Worten weist die piezoelektrische Schicht 4 des Resonators 200 eine größere Breite auf als die freigestellte untere und obere Schutzschicht 3, 5 desselben. Die beiden
Schutzschichten 3, 5 dienen hier zur Kontaktierung der Funktionsschicht 4 und sind elektrisch leitend.
Figur 2 zeigt einen Teil einer mikromechanischen Schichtstruktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Querschnitt.
Figur 2 zeigt im Wesentlichen eine mikromechanische Schichtstruktur 10 gemäß Figur ld. Im Unterschied zur mikromechanischen Schichtstruktur 10 gemäß Figur ld sind bei der mikromechanischen Schichtstruktur 10 gemäß Figur 2 nun eine Elektrodenschicht 4‘, beispielsweise hergestellt aus Metall oder einem
Metallsilizid, angeordnet. Zwischen den beiden Schichten 4, 4' ist nun die Schutzschicht 5 angeordnet. Weiterhin ist die Elektrodenschicht 4' mit zu den Zugängen 101 der ersten Funktionsschicht 4 korrespondierenden Zugängen 103 versehen. Gleiches gilt entsprechend für die obere Schutzschicht 5. Diese weist zu den beiden Schichten 4, 4' korrespondierende Zugänge 102 auf. Sämtliche Zugänge 100, 101, 102 und 103 weisen hier die selbe Breite auf und sind mit Opferschichtmaterial der Opferschicht 2 bzw. der Opferschicht 6 gefüllt. Auf diese Weise kann eine Reaktion zwischen Elektroden- und Funktionsschicht 4, 4' durch die Schutzschicht 5 verhindert werden. Weiterhin werden durch entsprechende Prozesse bei hohen Temperaturen Ausgasungen durch Schutzschicht 5 entsprechend in großem Umfang verhindert.
Figur 3a-c zeigen jeweils eine mikromechanische Schichtstruktur gemäß weiteren Ausführungsformen der Erfindung im Querschnitt.
Figur 3a zeigt im Wesentlichen eine mikromechanische Schichtstruktur 10 gemäß Figur lf. Im Unterschied zur mikromechanischen Schichtstruktur 10 gemäß Figur lf sind bei der mikromechanischen Schichtstruktur 10 gemäß Figur 3a anstelle nur einer Funktionsschicht 4 nun die Funktionsschicht 4 und eine Elektrodenschicht 4' direkt übereinander angeordnet, wobei die zweite
Schutzschicht 5 auf der Elektrodenschicht 4' aufgebracht ist. Die
Elektrodenschicht 4' ist aus Metall hergestellt. Darüber hinaus fehlt in Figur 3a die laterale Schutzschicht in den Zugängen 101, 103. Die Schutzschicht 5 dient aber ebenfalls als vertikale Schutzschicht und verhindert, dass beim Entfernen von Opferschichtmaterial mittels eines für Opferschichtmaterial sensitiven Gasphasenätzverfahrens 50 die piezoelektrische Schicht 4 in vertikaler Richtung während des Gasphasenätzverfahrens angegriffen wird.
Figur 3b zeigt im Wesentlichen eine mikromechanische Schichtstruktur 10 gemäß Figur 3a. Im Unterschied zur mikromechanischen Schichtstruktur 10 gemäß Figur 3a ist bei der mikromechanischen Schichtstruktur 10 gemäß Figur 3b die Breite der Zugänge 102 in der Elektrodenschicht 4' größer als die
Zugänge 101 in der Funktionsschicht 4: In den Zugängen 102 der
Elektrodenschicht 4' ist wie auch auf der Elektrodenschicht 4'
Schutzschichtmaterial angeordnet.
Figur 3c zeigt im Wesentlichen eine mikromechanische Schichtstruktur 10 gemäß Figur 3b. Im Unterschied zur mikromechanischen Schichtstruktur 10 gemäß Figur 3b ist bei der mikromechanischen Schichtstruktur 10 gemäß Figur 3c nun die Breite der Zugänge 102 in der Elektrodenschicht 4' gleich groß wie die Zugänge 101 in der Funktionsschicht 4. Die Zugänge 101, 102 in den beiden Schichten 4, 4' weisen eine größere Breite auf als der Zugang 100 der unteren Schutzschicht 3, so dass die beiden Schichten 4, 4' im Bereich des herzustellenden Resonators 200 beim Entfernen von Opferschichtmaterial gegenüber diesem in allen
Richtungen geschützt sind.
Figuren 3d und 3e zeigen mikromechanische Schichtstrukturen nach Schritten eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Querschnitt.
Figur 3d zeigt im Wesentlichen eine mikromechanische Schichtstruktur 10 gemäß Figur 3c. Im Unterschied zur mikromechanischen Schichtstruktur 10 gemäß Figur 3c ist bei der mikromechanischen Schichtstruktur 10 gemäß Figur 3d nun eine Schutzschicht 5' zwischen Funktions- und Elektrodenschicht 4, 4' angeordnet. Insgesamt sind damit die beiden Schichten 4, 4' im Bereich des herzustellenden Resonators 200 beim Entfernen von Opferschichtmaterial jeweils vollständig von Schutzschichtmaterial umgeben.
Figur 3e zeigt im Wesentlichen die mikromechanische Schichtstruktur 10 gemäß Figur 3d nach Anwendung eines Gasphasenätzverfahrens zur Entfernung von Schutzschichtmaterial. Im Wesentlichen sind nun Funktions- und
Elektrodenschicht 4, 4' in lateraler Hinsicht und die Elektrodenschicht 4' auch auf ihrer Oberseite von Schutzschichtmaterial freigestellt.
Figur 4a bis 4b zeigen mikromechanische Schichtstrukturen im Querschnitt nach Schritten eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Figur 4a zeigt im Wesentlichen eine mikromechanische Schichtstruktur 10 gemäß Figur 3b. Im Unterschied zur mikromechanischen Schichtstruktur 10 gemäß Figur 3b ist bei der mikromechanischen Schichtstruktur 10 gemäß Figur 4a nun zum einen zwischen Funktions- und Elektrodenschicht 4, 4' die
Schutzschicht 5 angeordnet, sodass die Elektrodenschicht 4' keine oberhalb angeordnete Schutzschicht aufweist. Zum anderen ist die Breite der Zugänge 103 in der oberen Elektrodenschicht 4' größer ausgeführt als die entsprechenden Zugänge 101 in der Funktionsschicht 4. Darüber hinaus wurde beim Entfernen von Schutzschichtmaterial in den Zugängen 103 der Elektrodenschicht 4' im unteren Bereich der Zugänge 103 dieses in lateraler Richtung nicht entfernt. Im Querschnitt ist in Figur 4a somit der freigestellte Bereich der Elektrodenschicht 4' U-förmig im Bereich des Resonators 200 von Schutzschichtmaterial umgeben.
An den vom Resonator 200 abgewandten Seite ist die Elektrodenschicht 4' im Wesentlichen L-förmig von Schutzschichtmaterial umgeben in Form der
Schutzschicht 5 und einer jeweiligen vertikalen Erstreckung in den Zugängen 103.
Figur 4b zeigt im Wesentlichen eine mikromechanische Schichtstruktur 10 gemäß Figur 3e. Im Unterschied zur mikromechanischen Schichtstruktur 10 gemäß Figur 3e ist bei der mikromechanischen Schichtstruktur 10 gemäß Figur 4b nun zwischen der Elektrodenschicht 4' und Opferschicht 6 eine weitere Schutzschicht 5' angeordnet. Beim Entfernen von Schutzschichtmaterial wird diese nur im Bereich der Zugänge 102, 104 in lateraler Richtung entfernt. Mit anderen Worten ist in Fig. 4b die in weitere Schutzschicht 5' korrespondierend zur Schutzschicht 5 ausgebildet bzw. angeordnet.
Figur 5 zeigt eine mikromechanische Schichtstruktur gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In Figur 5 ist nun eine vollständig hergestellte mikromechanische Schichtstruktur 10 mit einem Resonator 200 gezeigt. Der Resonator 200 wird dabei elektrisch kontaktiert über eine entlang des elektrischen Pfades 90 zunächst von rechts nach links horizontal verlaufende Metallelektrode 8, die sich dann weiter in vertikaler Richtung fortsetzt (Bezugszeichen 8a) und mit der oberen
Schutzschicht 5 verbunden ist. Im Bereich der Metallleiterbahnen 30 ist der elektrische Widerstand gering. Der elektrische Pfad 90 verläuft innerhalb der Schutzschicht 5 dann mit hohem elektrischen Widerstand 31 bis zum Resonator 200. Wie beispielsweise in der Figur 4a gezeigt kann die Kontaktierung der Funktionsschicht 4 mittels einer Elektrodenschicht 4‘ aus Metall in horizontaler Richtung verbessert werden. Ist die Schutzschicht 5 dann ebenfalls leitend ausgebildet, trägt diese nur noch - trotz ihres im Vergleich zur Metallelektrode höheren Widerstandes - kaum zum Gesamtwiderstand der Kontaktierung des Resonators 200 bei.
Zusammenfassend weist zumindest eine der Ausführungsformen zumindest einen der folgenden Vorteile auf:
- Schützen von Funktionsschichten vor aggressivem Einfluss von Nach
behandlungen, wie beispielsweise Gasphasenätzen, Heißprozessen, etc.
- Verhindern einer Reaktion oder Diffusion zwischen verschiedenen Schichten, insbesondere zwischen piezoelektrischen Schichten und metallischen oder aus Metallsilizid hergestellten Elektrodenschichten.
- Schützen der Prozessanlagen für spätere Prozessschritte vor Verunreinigungen durch Materialen von piezo-resistiven Schichten, Metallen oder Metallsiliziden.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele be- schrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.

Claims

A n s p r ü c h e
1. Verfahren zum Herstellen einer mikromechanischen Schichtstruktur (10), umfassend die Schritte
- Bereitstellen einer ersten Schutzschicht (3), wobei die erste Schutzschicht (3) mit zumindest einem Zugang (100) strukturiert ist, welche mit Opferschichtmaterial gefüllt ist,
- Aufbringen einer Funktionsschicht-Schichtstruktur (4, 4‘), umfassend zumindest eine Funktionsschicht (4), auf die erste Schutzschicht (3),
- Herstellen eines ersten Zugangs (101) in der Funktionsschicht-Schichtstruktur (4, 4‘) zum zumindest einen Zugang (100) der ersten Schutzschicht (3), so dass eine Breite des ersten Zugangs (101) in der Funktionsschicht-Schichtstruktur (4, 4‘) in zumindest einer der Schichten (4, 4‘) der Funktionsschicht-Schichtstruktur größer oder gleich der Breite des zumindest einen Zugangs (100) der ersten
Schutzschicht (3) ist,
- Aufbringen einer zweiten Schutzschicht (5) auf die Funktionsschicht-Schicht struktur (4, 4‘) derart, dass der erste Zugang (101) mit Material der zweiten Schutzschicht (5) gefüllt ist,
- Strukturieren der zweiten Schutzschicht (5) und des gefüllten ersten Zugangs (101) mit einem zweiten Zugang (102) zur ersten Schutzschicht (3), wobei der zweite Zugang (102) die gleiche oder eine kleinere Breite als der erste Zugang (101) aufweist, sodass im Fall einer kleineren Breite des zweiten Zugangs (102) die Wände des zweiten Zugangs (102) durch Material der zweiten Schutzschicht (5) gebildet werden,
- Entfernen von Opferschichtmaterial zumindest in dem Zugang (100) der ersten Schutzschicht (3) und
- Entfernen von Schutzschichtmaterial zumindest in dem zweiten Zugang (102).
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei in den Zugängen (100, 101, 102) in zumindest einer der Schutzschichten (3, 5) Schutzschichtmaterial in lateraler Richtung entfernt wird.
3. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-2, wobei die Entfernung des Opferschichtmaterials und/oder des Schutzschichtmaterials mittels
Gasphasenätzen erfolgt.
4. Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei das Entfernen des Opferschicht materials auf Basis von Fluorwasserstoff und/oder das Entfernen des Schutz schichtmaterials auf Basis eines Halogenfluorids erfolgt.
5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-4, wobei das Aufbringen der Funktionsschicht-Schichtstruktur (4, 4‘) die Schritte umfasst:
Aufbringen einer Funktionsschicht (4) auf die erste Schutzschicht (3)
Aufbringen einer Elektrodenschicht (4‘) auf die aufgebrachte Funktionsschicht (4), die zumindest teilweise ein Metall und/oder eine Metallverbindung umfasst, insbesondere eine Metallnitrid- und/oder eine Metallsilizid-Verbindung.
6. Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei der erste Zugang (103) in der Elektrodenschicht (4‘) mit einer Breite hergestellt wird, die größer oder gleich der Breite des ersten Zugangs (101) der darunterliegenden Funktionsschicht (4) ist.
7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6, wobei eine Zwischen- Schutzschicht (5, 5‘) auf der Funktionsschicht (4) vor Aufbringen der
Elektrodenschicht (4‘) aufgebracht wird.
8. Verfahren gemäß Anspruch 7, wobei das Schutzschichtmaterial in dem ersten Zugang (103) in der Elektrodenschicht (4‘) im oberen Bereich des Zugangs lateral vollständig, im unteren Bereich in lateraler Richtung nur teilweise entfernt wird.
9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 5-8, wobei werden Zugänge (101, 103) in unterschiedlichen Schichten (4, 4‘) oberhalb der ersten
Schutzschicht (3) mit unterschiedlichen Breiten hergestellt werden, insbesondere wobei die Breite des ersten Zugangs (101, 102, 103) schichtweise von oben nach unten abnimmt.
10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-9, wobei Opferschichtmaterial zum Verschließen des ersten Zugangs (101) vor dem Aufbringen der zweiten Schutzschicht (5) und/oder zum Verschließen des zweiten Zugangs (102) nach dem Strukturieren der zweiten Schutzschicht (5), abgeschieden wird.
1 1. Mikromechanische Schichtstruktur (10), hergestellt mit einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-10,
umfassend
eine erste Schutzschicht (3), insbesondere umfassend Silizium,
eine auf der ersten Schutzschicht (3) angeordnete Funktionsschicht- Schichtstruktur (4, 4‘), umfassend zumindest eine Funktionsschicht,
insbesondere eine piezo-elektrische Schicht,
eine auf der Funktionsschicht-Schichtstruktur (4, 4‘) angeordnete zweite Schutz schicht (5), insbesondere umfassend Silizium, wobei zumindest ein Zugang (100, 101, 102, 103, 104) angeordnet ist, der sich in vertikaler Richtung durch
Funktionsschicht-Schichtstruktur (4, 4‘) und Schutzschichten (3, 5) erstreckt zur Freistellung eines Teils (200) der mikromechanischen Schichtstruktur (10).
12. Mikromechanische Schichtstruktur gemäß Anspruch 11, wobei der Zugang in einer Schutzschicht (3, 5, 5‘) unter und/oder oberhalb der
Funktionsschicht (4, 4‘) eine größere Breite aufweist als in der Funktionsschicht (4, 4‘).
13. Mikromechanische Schichtstruktur gemäß Anspruch 11, wobei eine Elektrodenschicht (4‘) oberhalb der Funktionsschicht (4) in der Funktionsschicht- Schichtstruktur (4, 4‘) angeordnet ist, die zumindest teilweise ein Metall und/oder eine Metallverbindung umfasst,
14. Mikromechanische Schichtstruktur gemäß Anspruch 13, wobei die Breite des Zugangs (103) in der Elektrodenschicht (4‘) größer als oder gleich der Breite des Zugangs (101) in dem Material der Funktionsschicht (4) ist.
15. Mikromechanische Schichtstruktur gemäß Anspruch 13 oder 14, wobei zwischen Funktionsschicht (4) und Elektrodenschicht (4‘) eine Zwischen- Schutzschicht (5, 5‘) angeordnet ist und der Zugang (104) in dem Bereich der Zwischen-Schutzschicht (5, 5‘) eine größere Breite aufweist als zumindest einer der beiden Funktionsschichten (4, 4‘).
16. Mikromechanische Schichtstruktur gemäß einem der Ansprüche 11-15, wobei zumindest eine der Schutzschichten (3, 5, 5‘) in einem Zugang (101, 103) in zumindest einer der Schichten (4, 4‘) der Funktionsschicht-Schichtstruktur (4, 4‘) teilweise angeordnet ist, insbesondere wobei diese lediglich im unteren Bereich des Zugangs (101, 103,) in der jeweiligen Schicht der Funktionsschicht-
Schichtstruktur (4, 4‘) angeordnet ist.
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