WO2020127474A1 - Sensoreinrichtung und verfahren zum herstellen einer sensoreinrichtung - Google Patents

Sensoreinrichtung und verfahren zum herstellen einer sensoreinrichtung Download PDF

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WO2020127474A1
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Hans Artmann
Jochen Reinmuth
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Definitions

  • the present invention relates to a sensor device and a method for producing a sensor device.
  • capacitive sensors In the case of capacitive sensors, these are usually produced by depositing conductive layers and sacrificial layers and a membrane layer, which is subsequently exempted.
  • the thickness of the sacrificial layer usually defines the distance between the membrane and the counterelectrode, which are usually chosen to be relatively large.
  • Sensitivity of such a membrane sensor smaller distances between the membrane and counterelectrode are desirable.
  • DE10 2013 213 065 describes a capacitive sensor which can comprise a counter electrode on a substrate, wherein a sacrificial layer with cavities can be deposited on the counter electrode and a membrane can be arranged on the sacrificial layer.
  • Etching accesses in the membrane can be arranged on the side of the counterelectrode, and the cavities can also be used as etching channels. In this way, thin membranes can be realized.
  • the present invention provides a sensor device according to claim 1 and a method for producing a sensor device according to claim 16.
  • the idea on which the present invention is based is to specify a sensor device and a method for its production, the method for producing the sensor device being characterized in that a thin membrane, preferably at a small distance from the
  • Counter electrode can be shaped and thus can have an increased sensitivity.
  • the membrane can advantageously be produced from a single material, it being possible to dispense with etching access holes to expose the membrane in the movable measuring region, since etching can take place laterally from the side.
  • the sensor device comprises at least one substrate; an edge region which is arranged on the substrate and laterally delimits an inner region above the substrate; a membrane which is anchored to the edge structure and at least partially spans the inner region, the membrane in the inner region comprising at least one region which can be moved by a pressure and which has a cavern between the membrane and the
  • substrate includes substrate; a first intermediate carrier which extends below the membrane in the movable region and is connected to the membrane and in particular has at least one trench.
  • the sensor device comprises a media access with a closure which is connected to the cavern and is arranged outside the movable area of the membrane and includes a defined pressure in the cavern and in the media access.
  • the edge structure comprises at least one etching access channel which is connected to the cavern.
  • sensor device at least one electrically conductive layer is arranged as the first electrode on the substrate and between the substrate and the intermediate carrier and is electrically insulated from the substrate.
  • the intermediate carrier is fastened with contact points to the membrane in the movable area.
  • the first sensor device the first sensor device
  • the sensor device is the first
  • Intermediate carriers segmented into individual intermediate carrier elements in a second direction and the individual elements are designed to be continuous in a first direction which differs from the second direction.
  • the membrane covers an entire area which is surrounded by the edge area.
  • the membrane and / or the intermediate carrier has at least one polysilicon layer.
  • the membrane and / or the intermediate carrier has at least one continuous material of the same layer thickness.
  • the membrane comprises at least one reference area as a partial area, in which the first intermediate carrier comprises at least one support point, which is the first
  • the membrane comprises an equal number of reference areas and movable areas, which are interconnected as a half or complete Wheatstone bridge.
  • the membrane is electrically contacted via the edge structure.
  • at least one of the trenches has a smaller width in the first or second direction than a height of the intermediate carrier.
  • the distance from the edge region to the nearest contact point is at least 10% of a planar extension region of the membrane
  • Extension area corresponds to a diameter with a circular membrane or corresponds to a length with a shorter side edge with a rectangular membrane.
  • Sensor device providing a substrate; placing at least a first sacrificial layer on the substrate; arranging an auxiliary layer on the at least first sacrificial layer and structuring the auxiliary layer such that at least one trench is made up to the at least first sacrificial layer in the auxiliary layer, the trench being located laterally within an edge region, the edge region being at least partially a lateral border on the Represents substrate; placing a third sacrificial layer at least in the trench; applying a membrane to the auxiliary layer and introducing at least one etching access in the membrane in the edge region; at least partially removing the at least first
  • Sacrificial layer and the third sacrificial layer laterally within the edge region by an etching process through the at least one etching access;
  • the trench or several trenches can lie laterally within the
  • Edge area in this itself and approximately in the intermediate carrier, that is to say in the inner area (laterally within the edge area).
  • the third sacrificial layer is also arranged on the auxiliary layer and the structuring of the third
  • Sacrificial layer takes place in such a way that laterally within the edge area Recesses are made up to the auxiliary layer, and the
  • Recesses are filled with a material of the membrane.
  • an electrically conductive layer is applied to the substrate and structured laterally within the edge region before the first sacrificial layer is arranged.
  • the etching access is connected laterally and below the membrane to at least the first and / or third sacrificial layer.
  • the first conductive layer is structured in further steps in such a way that the first conductive layer is removed in a first region and the first region delimits a first partial region of the first conductive layer, the first conductive layer in the first partial region forms first electrode; arranging the first sacrificial layer on the first conductive layer and in the first region and structuring the at least first sacrificial layer such that the first conductive layer is exposed in a second region and the second region is located laterally outside the first partial region, the second region being one Limited interior; arranging the auxiliary layer on the at least first sacrificial layer and in the second region and structuring the auxiliary layer in such a way that recesses are made in the auxiliary layer up to the at least first sacrificial layer, which are located above the first region and in a third region, the third region being lateral lies outside the first partial area and the second area, the auxiliary layer forming a first intermediate carrier in the first partial area; arranging the third sacrificial layer on the first conductive layer and
  • the sacrificial layer and / or fourth sacrificial layer are arranged on the first sacrificial layer and / or on the third sacrificial layer, which is structured and removed in the same areas with the first sacrificial layer and / or with the third sacrificial layer.
  • the auxiliary layer is completely removed in the third area and / or in the first area (B1).
  • the third sacrificial layer is applied to the auxiliary layer and in its recesses.
  • Sacrificial layer is structured in such a way that recesses are formed in the areas in which the auxiliary layer is to be removed in the next process step, preferably in the first and / or third area. Then parts of the auxiliary layer through the recesses in the third
  • Sacrificial layer preferably removed by an isotropic etching process.
  • a fourth sacrificial layer is then deposited on the third sacrificial layer and in its recesses in such a way that the recesses are closed. Furthermore, the third and fourth sacrificial layers are structured in such a way that recesses are formed at least as far as the auxiliary layer.
  • the membrane is formed with a reference area which represents a partial area of the membrane and in which the auxiliary layer is formed with at least one support point which connects the auxiliary layer to an area which is electrically separated from the conductive layer and supports the auxiliary layer thereon .
  • a substrate is provided and a first insulator layer is formed on the substrate; arranging a first conductive layer on the first insulator layer and structuring the first conductive layer such that the first conductive layer is removed in a first area and the first area delimits a first partial area of the first conductive layer, the first conductive area in the first partial area Layer forms a first electrode; arranging at least a first sacrificial layer on the first conductive layer and in the first region and structuring the at least first sacrificial layer in such a way that the first conductive layer is exposed in a second region and the second region is located laterally outside the first partial region, the second Area delimited an interior area. Furthermore, an arrangement is made
  • Recesses are formed over the second area and over the first partial area through the third sacrificial layer and up to the auxiliary layer, and including a defined pressure.
  • the membrane can advantageously be a membrane layer or a layer sequence.
  • the sensor device can advantageously be designed as a micromechanical component (MEMS), advantageously as a sensor.
  • MEMS micromechanical component
  • a membrane is arranged on the third sacrificial layer and in the recesses in the first partial area and in the second area and etching access is introduced in the membrane in the third area, the auxiliary layer forming an edge structure in the second area in which the The membrane is anchored, and the membrane forms contact points between the membrane and the first intermediate carrier in the recesses in the first partial region of the third sacrificial layer.
  • the at least first opera layer and the third sacrificial layer are at least partially removed by an etching process through the etching accesses, the membrane being formed in the inner region with a region which can be moved by a pressure and the first electrode being spaced a first distance from the first intermediate carrier; and closing the etching access with a sealing material.
  • the membrane can advantageously also be formed as at least one membrane layer.
  • the third area can form a limiting Si frame as an etch stop.
  • a second sacrificial layer is arranged on the first sacrificial layer and / or on the third sacrificial layer, which is with the first sacrificial layer and / or with the third
  • the sacrificial layer is structured and removed in the same areas.
  • the second sacrificial layer can be applied to the (at least) first sacrificial layer and, in the case of subsequent structuring, for example the auxiliary layer, these can be removed in regions up to the second sacrificial layer.
  • Both sacrificial layers can comprise the same material.
  • Auxiliary layer when placing a thickness greater than 50% of the thickness of the membrane.
  • a plurality of vertical trenches which are narrower than the thickness of the auxiliary layer are introduced into the auxiliary layer, so that when the second insulator layer is arranged in the trenches, at least one cavity is generated in the third sacrificial layer.
  • auxiliary layer when structuring the auxiliary layer in the first region; and / or several vertical ones in the second area and / or in the third area and or in the first partial area Trenches are introduced into the auxiliary layer which are narrower than the thickness of the auxiliary layer, so that when the second insulator layer is arranged in the trenches, at least one cavity is created in the third sacrificial layer.
  • the auxiliary layer is completely removed in the first area.
  • the auxiliary layer can also be partially or completely removed in the area outside the third area.
  • the auxiliary layer is advantageously removed via narrow openings in the third sacrificial layer, preferably by means of a gas phase etching process. After the auxiliary layer has been removed from these openings, the narrow openings in the third sacrificial layer can be closed by the fourth sacrificial layer that is subsequently applied.
  • the slots in the third sacrificial layer can be narrower than half the thickness of the fourth sacrificial layer
  • a certain internal pressure is generated between the membrane and the first conductive layer after the etching process during the subsequent closing.
  • the membrane is formed with a reference area, which represents a partial area of the membrane and in which the auxiliary layer is formed with at least one support point which connects the auxiliary layer to an area electrically separated from the conductive layer and the auxiliary layer on this supports.
  • the reference area can advantageously also be formed in a separate (separate) membrane area.
  • An advantageously separate reference electrode can be arranged under the reference area.
  • the sensor device comprises a substrate; an edge structure which is arranged on the substrate and one
  • a membrane that is anchored to the edge structure and the interior at least partially spanned, the membrane in the interior comprising a pressure movable area; a first intermediate carrier which extends in the movable area below the membrane and is connected to the membrane by contact points; and a first electrode on the substrate which extends under the first intermediate carrier, a first distance between the first intermediate carrier and the first electrode being variable by the pressure on the movable region, a defined pressure being included between the first intermediate carrier and the substrate is.
  • At least one opening as an etching access can also be arranged (laterally) outside the edge region.
  • the sensor device can advantageously also be distinguished by the features already mentioned in connection with the method and their advantages, and vice versa.
  • the membrane comprises at least one reference area as a partial area of the membrane, in which the first intermediate support comprises at least one support point which connects the first intermediate support to an area electrically separated from the first electrode and the first intermediate support on the
  • the reference area can also be formed by a further, additional membrane. It is possible that the membrane or several membranes form four membrane areas, each with two movable membranes and two non-movable, fixed membranes (areas).
  • the membrane comprises an equal number of reference areas and movable areas, which are interconnected as a Wheatstone bridge. According to a preferred embodiment of the sensor device, the membrane is electrically contacted via the edge structure.
  • the first intermediate carrier is segmented into individual intermediate carrier elements in a first direction and the individual elements are designed to be continuous in a second direction, which differs from the first direction.
  • an average distance between two adjacent intermediate carrier elements is less than a thickness of the first intermediate carrier.
  • the intermediate carrier elements are completely separated from one another.
  • the membrane covers the entire area which is encompassed by the edge structure.
  • the membrane consists of at least one polysilicon layer.
  • the membrane consists of at least one continuous material of the same layer thickness.
  • the intermediate carrier elements are separated from one another over more than 70% of the length of the intermediate carrier elements.
  • each intermediate carrier element is completely or at least 70% connected to the membrane in a second direction.
  • the membrane consists of at least one continuous material without a recess.
  • a cavity is provided in the edge structure at least in one area.
  • the cavity is formed at the level of the auxiliary layer.
  • the sensor device can be designed in such a way that at least one cavity extends from the edge structure to the intermediate carrier in the region between the edge structure and the first intermediate carrier. Furthermore, the cavity can be formed at the level of the auxiliary layer, for example as
  • the cavity comprising the edge structure can extend via a channel into an area outside the edge structure and can be hermetically sealed from the surroundings.
  • the membrane layer can extend beyond the edge structure and has a recess there.
  • a cavern can be placed under the
  • a pressure sensor can advantageously be realized with the sensor device according to the invention.
  • the sensor arrangement described and in particular the membrane sensor produced can be used to implement any other type of sensor in which a movable membrane is arranged above a cavern.
  • the sensor device in the context of a rotation rate or acceleration sensor.
  • the movement of the membrane or of the electrodes connected to it can be used as a measure of a rotation rate or an acceleration.
  • FIG. 1 shows a schematic side view of a sensor device after a method step of the method for producing the sensor device according to an exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 2 shows a schematic side view of a sensor device after a further method step of the method for producing the sensor device according to an exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 3 shows a schematic side view of a sensor device after a further method step of the method for producing the sensor device according to an exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 4 shows a schematic side view of a sensor device after a further method step of the method for producing the sensor device according to an exemplary embodiment of the present invention
  • 5 shows a schematic side view of a sensor device after a further method step of the method for producing the sensor device according to an exemplary embodiment of the present invention
  • 5a shows a schematic plan view of a sensor device after a further method step of the method for producing the sensor device according to an exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 6 shows a schematic side view of a sensor device according to an exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 7 shows a further schematic side view of a sensor device according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • Fig. 8 is a schematic representation of process steps of a
  • FIG. 9 shows a schematic side view of a sensor device according to a further exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 shows a schematic top view of a sensor device according to a further exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 1 shows a schematic side view of a sensor device after a method step of the method for producing the sensor device according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows a substrate 2 on which a first insulator layer 3 is formed. Subsequently, a first conductive layer 4 is arranged on the first insulator layer 3 and the first conductive layer 4 is structured in such a way that the first area B1
  • the first conductive layer 4 can comprise a doped polysilicon layer.
  • a first sacrificial layer Ol was arranged on the first conductive layer 4 and in the first region B1 and the first sacrificial layer Ol was structured in such a way that the first sacrificial layer Ol is removed in a second region B2 and the second region B2 is located laterally outside the first Partial area TI is located, the second area B2 delimiting an inner area IB.
  • FIG. 1 also shows that an additional insulator layer, advantageously a non-conductive layer 3b, which can also comprise several individual layers, can be located between the first insulator layer 3 and the first conductive layer 4.
  • the additional insulator layer 3b can serve as an etching stop in the further process, which can comprise a silicon-rich nitride layer.
  • the additional insulator layer 3b can be structured before or after the deposition of the first conductive layer.
  • the first insulator layer 3 and, if present, also the additional insulator layer 3b, can also be structured and provided with recesses in order to be able to make a substrate contact.
  • a second sacrificial layer 02 can be arranged on the first sacrificial layer O1, which can be structured and removed in the same areas with the first sacrificial layer O1.
  • the first and / or second sacrificial layer Ol, 02 can comprise, for example, an oxide layer (silicon oxide).
  • the distance between the first electrode E1 and the subsequent elements, such as the auxiliary layer 5 from FIG. 3, can be set in two stages by means of two sacrificial layers, that is to say that different distances can be generated in different areas.
  • the auxiliary layer 5 can be formed as a semiconductor material layer.
  • Insulator layer 3b may advantageously be formed as a stop layer for an etching process in order not to attack the first insulator layer 3 during the sacrificial layer etching and thus to prevent the first conductive layer 4 from being undercut.
  • the materials used can be SiRiN, SiC, or others, since these are etched more slowly than Si02.
  • the sensor device can be designed as a pressure sensor device.
  • FIG. 2 shows a schematic side view of a sensor device after a further method step of the method for producing the
  • an auxiliary layer 5 can subsequently be arranged on the first sacrificial layer O1 and in the second region B2 and the auxiliary layer 5 structured in such a way that in the auxiliary layer, as shown in FIG 5 recesses, advantageously up to the first sacrificial layer Ol, or up to the second sacrificial layer 02, if this is applied to the first sacrificial layer Ol, which are located above the first region B1 and in a third region B3, the third region B3 is located laterally outside of the first partial area TI and the second area B2, the auxiliary layer 5 forming a first intermediate carrier ZT1 in the first partial area TI.
  • a plurality of vertical trenches G can be introduced into the auxiliary layer 5, which are narrower than the thickness of the auxiliary layer 5.
  • a polysilicon layer can be deposited as auxiliary layer 5.
  • a layer thickness which is greater than 50% of the membrane layer thickness which is formed in accordance with FIG. 5 can preferably be selected in order to enable good stiffening in individual regions.
  • At least one 500 nm thick layer is preferably deposited in order to be able to achieve high stability in lateral edge regions of the auxiliary layer.
  • Etching processes are used, by means of which vertical trenches or recesses can be produced in the auxiliary layer in order to structure the auxiliary layer.
  • a trench method can preferably be used.
  • the sacrificial layers Ol and 02 between the auxiliary layer and the first conductive layer can be made as thin as desired.
  • the advantage of this configuration is in that, after a third sacrificial layer 6 or 03 has been deposited, lateral cavities H form in the trenches G, through which an etching medium can spread very quickly, and thus an etching access laterally next to the membrane still to be formed, in particular by means of the auxiliary layer 5, in the third area B3 (see FIG. 3).
  • FIG. 3 shows a schematic side view of a sensor device after a further method step of the method for producing the
  • a third sacrificial layer 6, 03 can subsequently be arranged on the auxiliary layer 5 in the first B1 and third region B3 according to FIG. 3.
  • the lateral extent when the third is introduced is sufficiently narrow, the lateral extent when the third is introduced
  • narrow cutouts A1 can be produced in the third sacrificial layer 6, 03, which itself can also be formed as a sacrificial layer, for example as an oxide layer (silicon oxide).
  • FIG. 4 shows a schematic side view of a sensor device after a further method step of the method for producing the
  • the recesses A1 formed in FIG. 3 in the third sacrificial layer 6, 03 can be used to remove, for example, isotropic etching, parts of the auxiliary layer 5 under the third sacrificial layer 6, 03, which subsequently result in cavities H1 according to FIG. 4 can.
  • the auxiliary layer 5 can thus be completely removed in the third area B3 and / or in the first area B1.
  • the recesses A1 formed as slots can then be coated with a further oxide (silicon oxide), for example a material of a sacrificial layer, such as a second sacrificial layer 02 or fourth sacrificial layer 04, are closed and form a large cavity Hl, optionally together with the previously created cavities H.
  • a further oxide silicon oxide
  • a very large distance between the membrane and the first electrode El can be generated with very low capacitance.
  • the cavities H, Hl can serve as an accelerating element for better spreading of the etching medium.
  • the choice of the areas in which these cavities can be formed to influence the etching effect (spatial
  • Expansion can be used and selected differently locally.
  • the third sacrificial layer 6, 03 is also structured in such a way that recesses over the second region B2 (and optionally also B22, as shown in FIGS. 1 and 5) and over the first partial region TI through the third sacrificial layer 6 and be formed into the auxiliary layer 5.
  • a second sacrificial layer 02 or fourth sacrificial layer 04 on the third can also be used here
  • Sacrificial layer 6, 03 can be formed, which can be structured in the same areas as the third sacrificial layer 6, 03.
  • FIG. 5 shows a schematic side view of a sensor device after a further method step of the method for producing the
  • a membrane (layer) 7 can subsequently be arranged on the third sacrificial layer 03 and / or fourth sacrificial layer 04 and in the recesses in the first according to FIG. 5 Subarea TI and in the second area B2 (and optionally also B22) and an introduction of
  • the membrane 7 can comprise a polysilicon layer, for example.
  • the edge structure RS can thus advantageously be located laterally outside of those regions of the membrane 7 which can be movable by the external pressure.
  • the edge structure RS can advantageously laterally surround the membrane 7 in several areas.
  • the auxiliary layer 5 can remain as a second intermediate support ZT2, which in some areas has the electrically conductive layer 4 and
  • Membrane layer 7 can be connected and can contact them electrically.
  • Outside area B22 can serve as an etch stop outside the membrane suspension of area B2.
  • FIG. 5 shows a sectional plane, with laterally behind it in another sectional plane (not shown), for example as shown in FIG. 5a, trenches G 'in the intermediate carrier, between its segments, can extend from left to right and also up to extend the edge structure RS and / or can also extend through the edge structure RS.
  • the trenches G ' are located between the individual intermediate carriers ZT1, quasi in order to separate them from one another. They are not visible in the sectional drawing in FIG. 5, since they are arranged parallel to the section shown (see FIG. 5a).
  • each individual intermediate carrier ZT1 together with the membrane area to which the intermediate carrier ZT1 is connected, represents a boss membrane.
  • a more flexible movement of the membrane can be achieved by allowing smaller movements of the membrane when an external pressure is applied.
  • at least two intermediate supports ZT1 are arranged next to one another and a trench G 'is provided between them, which spatially separates the two intermediate supports (see FIG. 5a).
  • the trench G ' creates a sufficiently large distance between the intermediate supports ZT1, it cannot occur that the adjacent intermediate supports ZT1 touch each other when the membrane is bent.
  • the trenches run within the intermediate carrier ZT1 along the dash-dotted line according to FIG. 5.
  • an etching channel is generated which enables a uniform and complete etching of the sacrificial layers to expose the intermediate carrier.
  • 5a shows a schematic plan view of a sensor device after a further method step of the method for producing the
  • a lateral etching access A separated from the membrane can be created and supported by elongated trenches G' between segments of the
  • the intermediate carrier (ZT1) and within the edge structure RS can advantageously be etched from the side and accelerated from the side.
  • the intermediate carrier ZT1 can comprise a plurality of movable areas BB as segments which can extend in one direction completely connected to the membrane MS (MS corresponds to the membrane 7 from FIG. 6) and can be separated by the trenches G in another direction.
  • FIG. 6 shows a schematic side view of a sensor device according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • an at least partial removal of the first sacrificial layer O1 and the third sacrificial layer 6, 03 and advantageously the second sacrificial layer 02 and / or fourth sacrificial layer can subsequently be carried out according to FIG. 6 04 by an etching process through the etching accesses A, the
  • Membrane layer 7 is formed in the inner region IB with a region BB movable by a pressure p and the first electrode El around one first distance dl2 is spaced from the first intermediate carrier ZT1.
  • the etching process can spread laterally from the edge structure RS into the inner region IB via the previously created etching channels or cavities H and Hl, partial regions of the first and / or second sacrificial layer and / or third sacrificial layer 6, 03 and / depending on the etching duration. or the fourth
  • Sacrificial layer 04 can remain, for example outside the inner area IB in the edge structure RS.
  • the etching accesses A can be sealed with a sealing material V, for example in order to enclose an advantageously defined internal gas pressure or vacuum inside the sensor device below the membrane (layer) 7.
  • the sealing material V can advantageously form sealing plugs V, which can be coated with a protective material VI.
  • the sealing plugs V can form a closure laterally outside the movable membrane and form an edge structure RS interspersed with etching channels (closed after the etching).
  • the closure material V can be applied or formed by means of LPCVD or PECVD deposition processes.
  • a silicon-rich nitride layer can be deposited here.
  • Membrane (layer) and / or the closure material V can be deposited, for example as contact areas, conductor tracks or as diffusion protection or as corrosion protection.
  • the protective material VI can also be a
  • connection layer between two sealing plugs V Form the connection layer between two sealing plugs V.
  • An HF gas phase etching process (hydrogen fluoride) can be used as the etching process.
  • the sacrificial layers under the auxiliary layer can preferably be completely removed, as can in these areas
  • Sacrificial layer (s) oil, 02 and the third sacrificial layer 03 and / or the fourth sacrificial layer 04 are completely removed.
  • the first intermediate carrier ZT1 can be removed from the edge structure RS, a capacitive basic signal can advantageously be very greatly reduced towards the edge, in this region, which can only make a small contribution to the signal change.
  • the contact points KS could for example also each extend over a larger area, for example several contact points Connected.
  • Intermediate carrier ZT1 in the movable area also extend around its edges, so that this area, in which the membrane can bend only slightly, can also be used for signal generation and an overall very small chip with a large signal can be built.
  • FIG. 7 shows a further schematic side view of a sensor device according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the sensor device 1 can also include at least one reference area RfB as a partial area of the membrane 7, in which the first
  • Intermediate support ZT1 comprises at least one support point 8, which connects the first intermediate support ZT1 to an area EB electrically separated from the first electrode E1 and can support the first intermediate support ZT1 on the separate area EB.
  • the geometry of the reference area RfB can advantageously differ only slightly from that of the movable area, for example from FIG. 6, so that the reference area RfB and the movable area can advantageously comprise the same or very similar capacities, advantageously with regard to the respective distances between first intermediate carrier ZT1 and the first electrode El.
  • the reference area RfB can also be formed in the inner area IB.
  • RfB reference range can apply to all the environment and
  • the first distance dl2 between the first intermediate carrier ZT1 and the first electrode E1 can be selected to be smaller in the reference area RfB than in the movable area, in particular in such a way that it is approximately the first distance in the movable area with an externally applied middle or goal or Working pressure can correspond. This makes it possible for an advantageously symmetrical and simple evaluation circuit to be able to determine well and precisely the membrane.
  • the setting and shaping of the first distance in the reference area can be determined by the thickness of the sacrificial layer (s)
  • the first electrode E1 can be structured in the reference area in order to produce a recess in the first conductive layer 4 within the reference area, advantageously up to one
  • the separated area EP itself can also comprise the material of the first electrode El, but be laterally insulated from the rest of the first electrode El, advantageously by trenches which can be introduced in the first electrode El and which are at least at the same potential like the first intermediate carrier ZT1 in the reference area RfB (according to FIG. 7).
  • the reference area RfB can be produced, for example, analogously to the movable area and simultaneously with it.
  • a first area B1 can thus surround a first partial area TI. After the application of a first sacrificial layer oil, this can also be removed over the entire reference area during the structuring.
  • a second sacrificial layer 02 is then applied, it can thus be applied directly to the first conductive layer in the reference area RfB and the thickness of the first distance in the reference area RfB can thus be set. Subsequently, the second sacrificial layer 02 can also be structured above the separate area EP and the auxiliary layer can be connected to the separate area EP and arranged in a recess in this area.
  • the reference area RfB can be located laterally next to the movable area, the first intermediate carrier ZT1 then being able to be interrupted between the movable area and the reference area.
  • the movable area can be arranged behind the reference area, for example separated by the edge structure RS.
  • RfB reference range can act. Thus can be advantageous
  • Reinforcement layers above the membrane 7 and the sealing plug V can be dispensed with, which could cause a bimetal effect on the membrane and increase its inertia.
  • the sealing plugs V can be fixed to the membrane (layer) 7 by an end cap VI, which can be electrically conductive.
  • the present embodiment makes it possible to achieve a small distance between the first electrode E1 and the membrane, in particular the first intermediate support ZT1, and the membrane 7 itself can be made particularly thin due to the stiffening effect of the first intermediate support ZT1.
  • etching accesses (A in FIG. 5) can be realized next to the movable membrane (layer), which can avoid additional sealing material in the membrane area.
  • the membrane 7 can thus consist of only one material and be shaped homogeneously (for example, it can be shaped without etching access in the movable area).
  • a comparatively small sensor can therefore be achieved and, due to its dimensions, can have a large capacitive signal change relative to a basic signal, for example from a control.
  • FIG. 8 shows a schematic illustration of method steps of a method for producing a sensor device according to one
  • Edge area at least partially removing S6 the at least first
  • Sacrificial layer and the third sacrificial layer laterally within the edge region by an etching process through the at least one etching access and
  • Closure material and including a defined pressure Closure material and including a defined pressure.
  • FIG. 9 shows a schematic side view of a sensor device according to a further exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 shows a simple basic version of the sensor device, this at least one substrate 2; an edge region RB, RS, which is arranged on the substrate 2 and comprises an inner region IB above the substrate 2 and laterally delimits it.
  • Edge structure RS is anchored and at least partially spans the inner region IB, the membrane 7 in the inner region IB comprising at least one region BB which can be moved by a pressure p and which encloses a cavern K between the membrane 7 and the substrate 2; and a first intermediate support ZT1, which extends below the membrane 7 in the movable region BB and is connected to the membrane 7 and has at least one trench G.
  • the etching can be accelerated across the cavern K by a media access A and a subsequent closure V.
  • the etching can only take place until a remainder of the first sacrificial layer Ol remains in the edge area RS and the edge structure RS, RB of the cavern can form.
  • the third sacrificial layer can also be applied to the top of the auxiliary layer 5 and subsequently removed (as in FIGS. 1-7) or partially left with an etching.
  • the third sacrificial layer over the trenches can be thinned back (planarized) before the membrane 7 is applied.
  • FIG. 10 shows a schematic plan view of a sensor device according to a further exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 shows a plan view of the sensor device 1 from FIG. 9.
  • the trenches G can form square structures laterally within the edge region RS, that is to say approximately in the movable region BB, and the etching access A can be located laterally outside this. The etching can be accelerated from the access A via the inner region IB by means of the trenches.
  • Embodiment has been fully described above, it is not limited to this, but can be modified in a variety of ways.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft eine Sensoreinrichtung (1) umfassend, zumindest ein Substrat (2); einen Randbereich (RB, RS), welcher auf dem Substrat (2) angeordnet ist und einen Innenbereich (IB) über dem Substrat (2) lateral eingrenzt; eine Membran (7), welche an der Randstruktur (RS) verankert ist und den Innenbereich (IB) zumindest teilweise überspannt, wobei die Membran (7) im Innenbereich (IB) zumindest einen durch einen Druck (p) beweglichen Bereich (BB) umfasst, welcher eine Kaverne (K) zwischen der Membran (7) und dem Substrat (2) einschließt;einen ersten Zwischenträger (ZT1), welcher sich im beweglichen Bereich (BB) unterhalb der Membran (7) erstreckt und mit der Membran (7) verbunden ist und zumindest einen Graben (G) aufweist.

Description

Beschreibung
Titel
Sensoreinrichtung und Verfahren zum Herstellen einer Sensoreinrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensoreinrichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer Sensoreinrichtung.
Stand der Technik
Bei kapazitiven Sensoren erfolgt eine Herstellung dieser üblicherweise mittels eines Abscheidens von leitfähigen Schichten und Opferschichten sowie einer Membranschicht, welche nachträglich freigestellt wird. Meist definiert hierbei die Dicke der Opferschicht den Abstand der Membran von der Gegenelektrode, welche üblicherweise relativ groß gewählt werden. Zur Steigerung der
Empfindlichkeit eines solchen Membransensors sind kleinere Abstände zwischen Membran und Gegenelektrode wünschenswert.
In der DE10 2013 213 065 wird ein kapazitiver Sensor beschrieben, welcher eine Gegenelektrode auf einem Substrat umfassen kann, wobei auf der Gegenelektrode eine Opferschicht mit Hohlräumen abgeschieden werden kann und wobei auf der Opferschicht eine Membran angeordnet werden kann.
Ätzzugänge in der Membran können seitlich der Gegenelektrode angeordnet sein, wobei auch die Hohlräume als Ätzkanäle nutzbar sein können. Auf diese Weise sind dünne Membranen realisierbar.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung schafft eine Sensoreinrichtung nach Anspruch 1 und ein Verfahren zum Herstellen einer Sensoreinrichtung nach Anspruch 16.
Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Vorteile der Erfindung
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin, eine Sensoreinrichtung sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung anzugeben, wobei sich das Verfahren zum Herstellen der Sensoreinrichtung dadurch auszeichnet, dass eine dünne Membran mit vorzugsweise kleinem Abstand zur
Gegenelektrode ausformbar ist und somit eine gesteigerte Empfindlichkeit aufweisen kann. Die Membran kann vorteilhaft aus einem einzigen Material hergestellt werden, wobei im beweglichen Messbereich auf Ätzzugangslöcher zur Freistellung der Membran verzichtet werden kann, da eine Ätzung lateral von der Seite erfolgen kann.
Erfindungsgemäß umfasst die Sensoreinrichtung zumindest ein Substrat; einen Randbereich, welcher auf dem Substrat angeordnet ist und einen Innenbereich über dem Substrat lateral eingrenzt; eine Membran, welche an der Randstruktur verankert ist und den Innenbereich zumindest teilweise überspannt, wobei die Membran im Innenbereich zumindest einen durch einen Druck beweglichen Bereich umfasst, welcher eine Kaverne zwischen der Membran und dem
Substrat einschließt; einen ersten Zwischenträger, welcher sich im beweglichen Bereich unterhalb der Membran erstreckt und mit der Membran verbunden ist und insbesondere zumindest einen Graben aufweist.
Gemäß eines Ausführungsbeispiels Sensoreinrichtung umfasst diese einen Medienzugang mit einem Verschluss, der mit der Kaverne verbunden ist und außerhalb des beweglichen Bereiches der Membran angeordnet ist und einen definierten Druck in der Kaverne und im Medienzugang einschließt.
Gemäß eines Ausführungsbeispiels Sensoreinrichtung ist die Randstruktur zumindest einen Ätzzugangskanal umfasst, welcher mit der Kaverne verbunden.
Gemäß eines Ausführungsbeispiels Sensoreinrichtung ist auf dem Substrat und zwischen dem Substrat und dem Zwischenträger mindestens eine elektrisch leitfähige Schicht als erste Elektrode angeordnet und vom Substrat elektrisch isoliert. Gemäß eines Ausführungsbeispiels Sensoreinrichtung ist der Zwischenträger mit Kontaktstellen an der Membran im beweglichen Bereich befestigt.
Gemäß eines Ausführungsbeispiels Sensoreinrichtung weist der erste
Zwischenträger eine vollständige mechanische Verbindung mit der Membran in einem Teilbereich und in einer ersten Richtung und über eine gesamte Breite in dieser Richtung auf.
Gemäß eines Ausführungsbeispiels Sensoreinrichtung ist der erste
Zwischenträger in einer zweiten Richtung in einzelne Zwischenträgerelemente segmentiert und die einzelnen Elemente sind in einer ersten Richtung, welche von der zweiten Richtung abweicht, durchgängig ausgeführt.
Gemäß eines Ausführungsbeispiels Sensoreinrichtung überdeckt die Membran einen gesamten Bereich, der durch den Randbereich umgeben wird.
Gemäß eines Ausführungsbeispiels Sensoreinrichtung weist die Membran und/oder der Zwischenträger mindestens eine Polysiliziumschicht auf.
Gemäß eines Ausführungsbeispiels Sensoreinrichtung weist die Membran und/oder der Zwischenträger mindestens ein durchgängiges Material gleicher Schichtdicke auf.
Gemäß eines Ausführungsbeispiels Sensoreinrichtung umfasst die Membran zumindest einen Referenzbereich als einen Teilbereich, in welchem der erste Zwischenträger zumindest eine Stützstelle umfasst, welche den ersten
Zwischenträger mit dem Substrat mechanisch verbindet.
Gemäß eines Ausführungsbeispiels Sensoreinrichtung umfasst die Membran eine gleiche Zahl von Referenzbereichen und beweglichen Bereichen, welche miteinander als eine halbe oder vollständige Wheatstone- Brücke verschaltet sind.
Gemäß eines Ausführungsbeispiels Sensoreinrichtung ist die Membran über die Randstruktur elektrisch kontaktiert. Gemäß eines Ausführungsbeispiels Sensoreinrichtung weist mindestens einer der Gräben eine geringere Breite in der ersten oder zweiten Richtung auf als eine Höhe des Zwischenträgers.
Gemäß eines Ausführungsbeispiels Sensoreinrichtung weist der Abstand von dem Randbereich zur nächstgelegenen Kontaktstelle mindestens 10% eines planaren Erstreckungsbereichs der Membran auf, wobei der
Erstreckungsbereich bei einer kreisrunden Membran einem Durchmesser entspricht oder bei einer rechteckigen Membran einer Länge einer kürzeren Seitenkante entspricht.
Erfindungsgemäß erfolgt bei dem Verfahren zum Herstellen einer
Sensoreinrichtung ein Bereitstellen eines Substrats; ein Anordnen mindestens einer ersten Opferschicht auf dem Substrat; ein Anordnen einer Hilfsschicht auf der mindestens ersten Opferschicht und Strukturieren der Hilfsschicht derart, dass in der Hilfsschicht zumindest ein Graben bis zur mindestens ersten Opferschicht eingebracht wird, wobei sich der Graben lateral innerhalb eines Randbereichs befindet, wobei der Randbereich zumindest teilweise eine laterale Umrandung auf dem Substrat darstellt; ein Anordnen einer dritten Opferschicht zumindest in dem Graben; ein Aufbringen einer Membran auf der Hilfsschicht und Einbringen von mindestens einem Ätzzugang in der Membran in dem Randbereich; zumindest teilweises Entfernen der mindestens ersten
Opferschicht und der dritten Opferschicht lateral innerhalb des Randbereichs durch einen Ätzvorgang durch den mindestens einen Ätzzugang; und
Verschließen des mindestens einem Ätzzugangs mit einem Verschlussmaterial und Einschließen eines definierten Druckes.
Der Graben oder mehrere Gräben können sich lateral innerhalb des
Randbereichs, in diesem selbst und etwa in dem Zwischenträger, also im Innenbereich (lateral innerhalb des Randbereichs) befinden.
Gemäß eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens wird die dritte Opferschicht auch auf der Hilfsschicht angeordnet und das Strukturieren der dritten
Opferschicht erfolgt derart, dass lateral innerhalb des Randbereichs Ausnehmungen bis zur Hilfsschicht eingebracht werden, und wobei die
Ausnehmungen mit einem Material der Membran aufgefüllt werden.
Gemäß eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens wird vor dem Anordnen der ersten Opferschicht eine elektrisch leitfähige Schicht auf dem Substrat aufgebracht und lateral innerhalb des Randbereichs strukturiert.
Gemäß eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens ist der Ätzzugang lateral und unterhalb der Membran zumindest mit der ersten und/oder dritten Opferschicht verbunden.
Gemäß eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens erfolgt in weiteren Schritten ein Strukturieren der ersten leitfähigen Schicht derart, dass in einem ersten Bereich die erste leitfähige Schicht entfernt wird und der erste Bereich einen ersten Teilbereich der ersten leitfähigen Schicht eingrenzt , wobei im ersten Teilbereich die erste leitfähige Schicht eine erste Elektrode bildet; ein Anordnen der ersten Opferschicht auf der ersten leitfähigen Schicht und im ersten Bereich und Strukturieren der mindestens ersten Opferschicht derart, dass in einem zweiten Bereich die erste leitfähige Schicht freigelegt wird und sich der zweite Bereich lateral außerhalb des ersten Teilbereichs befindet, wobei der zweite Bereich einen Innenbereich eingrenzt; ein Anordnen der Hilfsschicht auf der mindestens ersten Opferschicht und im zweiten Bereich und Strukturieren der Hilfsschicht derart, dass in der Hilfsschicht Ausnehmungen bis zur mindestens ersten Opferschicht eingebracht werden, welche sich über dem ersten Bereich und in einem dritten Bereich befinden, wobei der dritte Bereich lateral außerhalb des ersten Teilbereichs und der zweiten Bereichs liegt, wobei die Hilfsschicht im ersten Teilbereich einen ersten Zwischenträger bildet; ein Anordnen der dritten Opferschicht auf der Hilfsschicht im ersten und dritten Bereich und
Strukturieren der dritten Opferschicht derart, dass die Ausnehmungen über dem zweiten Bereich und über dem ersten Teilbereich durch die dritte
Opferschicht und bis zur Hilfsschicht ausgeformt werden; ein Anordnen einer Membran auf der dritten Opferschicht und in den Ausnehmungen im ersten Teilbereich und im zweiten Bereich und Einbringen des Ätzzugangs in der Membran im dritten Bereich, wobei im zweiten Bereich die Hilfsschicht den Randbereich bildet, in welchem die Membran verankert ist, und die Membran in den Ausnehmungen im ersten Teilbereich der dritten Opferschicht
Kontaktstellen zwischen der Membran und dem ersten Zwischenträger bildet; und zumindest teilweises Entfernen der mindestens ersten Opferschicht und der dritten Opferschicht durch einen Ätzvorgang durch den Ätzzugang, wobei die Membran im Innenbereich mit einem durch einen Druck beweglichen Bereich ausgeformt wird und die erste Elektrode um einen ersten Abstand vom ersten Zwischenträger beabstandet ist.
Gemäß eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens wird eine zweite
Opferschicht und/oder vierte Opferschicht auf der ersten Opferschicht und/oder auf der dritten Opferschicht angeordnet, welche mit der ersten Opferschicht und/oder mit der dritten Opferschicht in gleichen Bereichen strukturiert und entfernt wird.
Gemäß eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens wird die Hilfsschicht im dritten Bereich und/oder im ersten Bereich (Bl) vollständig entfernt.
Gemäß eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens wird die dritte Opferschicht auf der Hilfsschicht und in deren Ausnehmungen aufgebracht. Die dritte
Opferschicht wird derart strukturiert, dass Ausnehmungen in den Bereichen ausgeformt werden, in denen die Hilfsschicht im nächsten Verfahrensschritt entfernt werden soll, bevorzugt im ersten und/oder dritten Bereich. Anschließend werden Teile der Hilfsschicht durch die Ausnehmungen in der dritten
Opferschicht bevorzugt durch ein isotropes Ätzverfahren entfernt.
Anschließend wird eine vierte Opferschicht auf der dritten Opferschicht und in deren Ausnehmungen derart abgeschieden, dass die Ausnehmungen verschlossen werden. Weiter erfolgt eine Strukturierung der dritten und vierten Opferschicht derart, dass Ausnehmungen mindestens bis zur Hilfsschicht ausgeformt werden.
Gemäß eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens wird die Membran mit einem Referenzbereich ausgeformt, welcher einen Teilbereich der Membran darstellt und in welchem die Hilfsschicht mit zumindest einer Stützstelle ausgeformt wird, welche die Hilfsschicht mit einem von der leitfähigen Schicht elektrisch getrennten Bereich verbindet und die Hilfsschicht auf diesem abstützt. Gemäß eines Ausführungsbeispiels erfolgt bei dem Verfahren zum Herstellen einer Sensoreinrichtung ein Bereitstellen eines Substrats und ein Ausbilden einer ersten Isolatorschicht auf dem Substrat; ein Anordnen einer ersten leitfähigen Schicht auf der ersten Isolatorschicht und ein Strukturieren der ersten leitfähigen Schicht derart, dass in einem ersten Bereich die erste leitfähige Schicht entfernt wird und der erste Bereich einen ersten Teilbereich der ersten leitfähigen Schicht eingrenzt, wobei im ersten Teilbereich die erste leitfähige Schicht eine erste Elektrode bildet; ein Anordnen mindestens einer ersten Opferschicht auf der ersten leitfähigen Schicht und im ersten Bereich und ein Strukturieren der mindestens ersten Opferschicht derart, dass in einem zweiten Bereich die erste leitfähige Schicht freigelegt wird und sich der zweite Bereich lateral außerhalb des ersten Teilbereichs befindet, wobei der zweite Bereich einen Innenbereich eingrenzt. Des Weiteren erfolgt ein Anordnen einer
Hilfsschicht auf der mindestens ersten Opferschicht und im zweiten Bereich und ein Strukturieren der Hilfsschicht derart, dass in der Hilfsschicht Ausnehmungen bis zur mindestens ersten Opferschicht eingebracht werden, welche sich über dem ersten Bereich und in einem dritten Bereich befinden, wobei der dritte Bereich lateral außerhalb des ersten Teilbereichs und der zweiten Bereichs liegt, wobei die Hilfsschicht im ersten Teilbereich einen ersten Zwischenträger bildet; ein Anordnen einer dritten Opferschicht auf der Hilfsschicht im ersten und dritten Bereich und ein Strukturieren der dritten Opferschicht derart, dass
Ausnehmungen über dem zweiten Bereich und über dem ersten Teilbereich durch die dritte Opferschicht und bis zur Hilfsschicht ausgeformt werden, und Einschließen eines definierten Druckes.
Bei der Membran kann es sich vorteilhaft um eine Membranschicht oder eine Schichtenfolge handeln.
Die Sensoreinrichtung kann vorteilhaft als ein mikromechanisches Bauelement (MEMS) ausgeführt sein, vorteilhaft als ein Sensor.
Des Weiteren erfolgt ein Anordnen einer Membran auf der dritten Opferschicht und in den Ausnehmungen im ersten Teilbereich und im zweiten Bereich und ein Einbringen von Ätzzugängen in der Membran im dritten Bereich, wobei im zweiten Bereich die Hilfsschicht eine Randstruktur bildet, in welcher die Membran verankert ist, und die Membran in den Ausnehmungen im ersten Teilbereich der dritten Opferschicht Kontaktstellen zwischen der Membran und dem ersten Zwischenträger bildet. Des Weiteren erfolgt ein zumindest teilweises Entfernen der mindestens ersten Operschicht und der dritten Opferschicht durch einen Ätzvorgang durch die Ätzzugänge, wobei die Membran im Innenbereich mit einem durch einen Druck beweglichen Bereich ausgeformt wird und die erste Elektrode um einen ersten Abstand vom ersten Zwischenträger beabstandet ist; und ein Verschließen der Ätzzugänge mit einem Verschlussmaterial.
Die Membran kann vorteilhaft auch als zumindest eine Membranschicht ausgeformt sein.
Der dritte Bereich kann eine begrenzende Si-Umrahmung als Ätzstopp bilden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird eine zweite Opferschicht auf der ersten Opferschicht und/oder auf der dritten Opferschicht angeordnet, welche mit der ersten Opferschicht und/oder mit der dritten
Opferschicht in gleichen Bereichen strukturiert und entfernt wird.
In einem solchen Fall kann auf der (mindestens) ersten Opferschicht die zweite Opferschicht aufgebracht werden und beim nachträglichen Strukturieren, etwa der Hilfsschicht, diese bereichsweise bis zur zweiten Opferschicht entfernt werden. Beide Opferschichten können das gleiche Material umfassen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens weist die
Hilfsschicht beim Anordnen eine größere Dicke auf als 50 % der Dicke der Membran.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden bei dem Strukturieren der Hilfsschicht im ersten Bereich und/oder im dritten Bereich mehrere vertikale Gräben in die Hilfsschicht eingebracht, welche schmäler sind als die Dicke der Hilfsschicht, sodass beim Anordnen der zweiten Isolatorschicht in den Gräben zumindest ein Hohlraum in der dritten Opferschicht erzeugt wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden bei dem Strukturieren der Hilfsschicht im ersten Bereich; und/oder im zweiten Bereich und/oder im dritten Bereich und oder im ersten Teilbereich mehrere vertikale Gräben in die Hilfsschicht eingebracht, welche schmäler sind als die Dicke der Hilfsschicht, sodass beim Anordnen der zweiten Isolatorschicht in den Gräben zumindest ein Hohlraum in der dritten Opferschicht erzeugt wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die Hilfsschicht im ersten Bereich vollständig entfernt.
Optional kann die Hilfsschicht auch im Bereich außerhalb des dritten Bereichs teilweise oder vollständig entfernt werden.
Das Entfernen der Hilfsschicht geschieht vorteilhaft über schmale Öffnungen in der dritten Opferschicht, vorzugsweise durch ein Gasphasenätzverfahren. Nach dem Herauslösen der Hilfsschicht über diese Öffnungen, können die schmalen Öffnungen in der dritten Opferschicht durch die anschließende aufgebrachte vierte Opferschicht verschlossen werden. Die Schlitze in der dritten Opferschicht können schmäler als die Hälfte der Dicke der vierten Opferschicht
(Verschlussschicht) ausgeformt sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird nach dem Ätzvorgang beim anschließenden Verschließen ein bestimmter Innendruck zwischen der Membran und der ersten leitfähigen Schicht erzeugt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die Membran mit einem Referenzbereich ausgeformt, weicher einen Teilbereich der Membran darstellt und in welchem die Hilfsschicht mit zumindest einer Stützstelle ausgeformt wird, welche die Hilfsschicht mit einem von der leitfähigen Schicht elektrisch getrennten Bereich verbindet und die Hilfsschicht auf diesem abstützt. Der Referenzbereich kann vorteilhaft auch in einem getrennten (separaten) Membranbereich ausgeformt werden. Unter dem Referenzbereich kann eine vorteilhaft separate Referenzelektrode angeordnet sein.
Gemäß eines Ausführungsbeispiels umfasst die Sensoreinrichtung ein Substrat; eine Randstruktur, welche auf dem Substrat angeordnet ist und einen
Innenbereich über dem Substrat eingrenzt; eine Membran, welche an der Randstruktur verankert ist und den Innenbereich zumindest teilweise überspannt, wobei die Membran im Innenbereich einen durch einen Druck beweglichen Bereich umfasst; einen ersten Zwischenträger, welcher sich im beweglichen Bereich unterhalb der Membran erstreckt und mit der Membran durch Kontaktstellen verbunden ist; und eine erste Elektrode auf dem Substrat, welche sich unter dem ersten Zwischenträger erstreckt, wobei ein erster Abstand zwischen dem ersten Zwischenträger und der ersten Elektrode durch den Druck auf den beweglichen Bereich veränderbar ist, wobei ein definierter Druck zwischen dem ersten Zwischenträger und dem Substrat eingeschlossen ist.
Zumindest eine Öffnung als Ätzzugang kann auch (lateral) außerhalb des Randbereiches angeordnet sein.
Die Sensoreinrichtung kann sich vorteilhaft auch durch die bereits in Verbindung mit dem Verfahren genannten Merkmale und deren Vorteile auszeichnen und umgekehrt.
Bei der Sensoreinrichtung kann es sich vorteilhaft um eine kapazitive
Sensoreinrichtung handeln, da die Membran mit dem Zwischenträger und der ersten Elektrode einem Kondensator entsprechen kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Sensoreinrichtung umfasst die Membran zumindest einen Referenzbereich als einen Teilbereich der Membran, in welchem der erste Zwischenträger zumindest eine Stützstelle umfasst, welche den ersten Zwischenträger mit einem von der ersten Elektrode elektrisch getrennten Bereich verbindet und den ersten Zwischenträger auf dem
getrennten Bereich abstützt.
Der Referenzbereich kann auch von einer weiteren, zusätzlichen Membran gebildet werden. Es ist möglich, dass die Membran oder mehrere Membranen vier Membranbereiche bilden, mit je zwei beweglichen Membranen und zwei nicht beweglichen, fixierten Membranen(bereichen).
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Sensoreinrichtung umfasst die Membran eine gleiche Zahl von Referenzbereichen und beweglichen Bereichen, welche miteinander als eine Wheatstone- Brücke verschaltet sind. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Sensoreinrichtung ist die Membran über die Randstruktur elektrisch kontaktiert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Sensoreinrichtung ist der erste Zwischenträger in einer ersten Richtung in einzelne Zwischenträgerelemente segmentiert und die einzelnen Elemente sind in einer zweiten Richtung, welche von der ersten Richtung abweicht, durchgängig ausgeführt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Sensoreinrichtung ist ein mittlerer Abstand zwischen zwei benachbarten Zwischenträgerelementen geringer als eine Dicke des ersten Zwischenträgers.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Sensoreinrichtung sind die Zwischenträgerelemente vollständig voneinander getrennt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Sensoreinrichtung überdeckt die Membran den gesamten Bereich der durch die Randstruktur umfasst wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Sensoreinrichtung besteht die Membran aus mindestens einer Polysilizumschicht.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Sensoreinrichtung besteht die Membran aus mindestens einem durchgängigen Material gleicher Schichtdicke.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Sensoreinrichtung sind die Zwischenträgerelemente auf mehr als 70% Länge der Zwischenträgerelemente voneinander getrennt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Sensoreinrichtung ist jedes Zwischenträgerelement in einer zweiten Richtung vollständig oder zu mindestens 70 % mit der Membran verbunden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Sensoreinrichtung besteht die Membran aus mindestens einem durchgängigen Material ohne Ausnehmung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Sensoreinrichtung ist in der Randstruktur mindestens in einem Bereich ein Hohlraum vorgesehen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Sensoreinrichtung ist der Hohlraum auf Höhe der Hilfsschicht ausgebildet.
Die Sensoreinrichtung kann derart ausgeformt sein, dass sich im Bereich zwischen der Randstruktur und dem ersten Zwischenträger mindestens ein Hohlraum von der Randstruktur bis zur Zwischenträger erstreckt. Des Weiteren kann der Hohlraum auf Höhe der Hilfsschicht ausgebildet sein, etwa als
Medienzugang.
Der von der Randstruktur umfassende Hohlraum kann sich über einen Kanal in einen Bereich außerhalb der Randstruktur erstreckt und hermetisch von der Umgebung abgeschlossen sein. Die Membranschicht kann sich über die Randstruktur hinaus erstrecken und dort eine Ausnehmung aufweist.
Nach dem Ätzen der Opferschichten kann eine Kaverne unter dem
Zwischenträger und seitlich davon ausgeformt sein, was einem
eingeschlossenen Referenzdruck gleichkommen kann.
Mit der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung kann vorteilhafterweise ein Drucksensor realisiert werden. Alternativ kann jedoch mit der beschriebenen Sensoranordnung und insbesondere des hergestellten Membransensors jede andere Art von Sensor realisiert werden, bei dem eine bewegliche Membran über einer Kaverne angeordnet ist. So ist denkbar, die Sensoreinrichtung im Rahmen eines Drehraten- oder Beschleunigungssensors zu verwenden. Hierbei kann die Bewegung der Membran bzw. der damit verbundenen Elektroden als Maß für eine Drehrate oder eine Beschleunigung verwendet werden. Auch die Kombination des Aufbaus mit der Erfassung anderen physikalischer und/oder chemischer Sensorgrößen ist möglich. So ist denkbar, in die Membran weitere Sensorelemente einzubringen, wie Piezoelemente, Temperaturelemente oder Schichten, die aufgrund der Aufnahme oder Anwesenheit von vorgegebenen chemischen Verbindungen ihre elektrische Leitfähigkeit ändern. Denkbar sind hier beispielsweise Luftmassensensoren, Gassensoren oder Feuchtesensoren.
Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand des in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Sensoreinrichtung nach einem Verfahrensschritt des Verfahrens zum Herstellen der Sensoreinrichtung gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine schematische Seitenansicht einer Sensoreinrichtung nach einem weiteren Verfahrensschritt des Verfahrens zum Herstellen der Sensoreinrichtung gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 eine schematische Seitenansicht einer Sensoreinrichtung nach einem weiteren Verfahrensschritt des Verfahrens zum Herstellen der Sensoreinrichtung gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 eine schematische Seitenansicht einer Sensoreinrichtung nach einem weiteren Verfahrensschritt des Verfahrens zum Herstellen der Sensoreinrichtung gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 eine schematische Seitenansicht einer Sensoreinrichtung nach einem weiteren Verfahrensschritt des Verfahrens zum Herstellen der Sensoreinrichtung gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung; Fig. 5a eine schematische Draufsicht auf eine Sensoreinrichtung nach einem weiteren Verfahrensschritt des Verfahrens zum Herstellen der Sensoreinrichtung gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 eine schematische Seitenansicht einer Sensoreinrichtung gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7 eine weitere schematische Seitenansicht einer Sensoreinrichtung gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
Fig. 8 eine schematische Darstellung von Verfahrensschritten eines
Verfahrens zum Herstellen einer Sensoreinrichtung gemäß eines
Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
Fig. 9 eine schematische Seitenansicht einer Sensoreinrichtung gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 10 eine schematische Draufsicht auf eine Sensoreinrichtung gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente.
Fig. 1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Sensoreinrichtung nach einem Verfahrensschritt des Verfahrens zum Herstellen der Sensoreinrichtung gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Die Fig. 1 zeigt ein Substrat 2, auf welchem eine erste Isolatorschicht 3 ausgebildet ist. In weiterer Folge wird eine erste leitfähige Schicht 4 auf der ersten Isolatorschicht 3 angeordnet und es erfolgt ein Strukturieren der ersten leitfähigen Schicht 4 derart, dass in einem ersten Bereich Bl die erste
Isolatorschicht 3 freigelegt wird, wobei der erste Bereich Bl einen ersten Teilbereich TI der ersten leitfähigen Schicht 4 eingrenzt, wobei im ersten Teilbereich TI die erste leitfähige Schicht 4 eine erste Elektrode El bildet und vorteilhaft auch eine Leiterbahn bilden kann. Die erste leitfähige Schicht 4 kann eine dotierte Polysiliziumschicht umfassen. Weiterhin erfolgte ein Anordnen einer ersten Opferschicht Ol auf der ersten leitfähigen Schicht 4 und im ersten Bereich Bl und ein Strukturieren der ersten Opferschicht Ol derart, dass in einem zweiten Bereich B2 die erste Opferschicht Ol entfernt wird und sich der zweite Bereich B2 lateral außerhalb des ersten Teilbereichs TI befindet, wobei der zweite Bereich B2 einen Innenbereich IB eingrenzt. An einem lateralen Außenbereich B22, welcher lateral außerhalb des zweiten Bereichs B2 liegen kann, kann die erste Opferschicht Ol, oder falls vorhanden auch eine zweite Opferschicht 02 auf dieser, entfernt werden. In der Figur 1 wird hierbei weiterhin noch gezeigt, dass eine zusätzliche Isolatorschicht, vorteilhaft eine nicht leitfähige Schicht 3b, welche auch mehrere Einzelschichten umfassen kann, zwischen der ersten Isolatorschicht 3 und der ersten leitfähigen Schicht 4 befinden kann. Die zusätzliche Isolatorschicht 3b kann im weiteren Verfahren als Ätzstopp dienen, welche eine siliziumreiche Nitridschicht umfassen kann. Die zusätzliche Isolatorschicht 3b kann vor oder nach dem Abscheiden der ersten leitfähigen Schicht strukturiert werden. Die erste Isolatorschicht 3, und bei Vorhandensein auch die zusätzliche Isolatorschicht 3b, können auch strukturiert werden, und mit Ausnehmungen versehen werden, um einen Substratkontakt hersteilen zu können. Des Weiteren kann eine zweite Opferschicht 02 auf der ersten Opferschicht Ol -angeordnet werden, welche mit der ersten Opferschicht Ol in gleichen Bereichen strukturiert und entfernt werden kann. Die erste und/oder zweite Opferschicht Ol, 02 kann beispielsweise eine Oxidschicht (Siliziumoxid) umfassen. Durch zwei Opferschichten kann der Abstand zwischen der ersten Elektrode El und den nachfolgenden Elementen, wie etwa der Hilfsschicht 5 aus der Fig. 3 in zwei Stufen eingestellt werden, also in unterschiedlichen Bereichen können etwa unterschiedliche Abstände erzeugt werden. Die Hilfsschicht 5 kann als eine Halbleitermaterialschicht ausgebildet sein.
Unterhalb der ersten leitfähigen Schicht 4 kann auf dem Substrat 2 eine
Isolatorschicht 3b vorteilhaft als eine Stoppschicht für einen Ätzprozess ausgeformt sein, um die erste Isolator-Schicht 3 beim Opferschichtätzen nicht anzugreifen und damit eine Unterätzung der ersten leitenden Schicht 4 zu verhindern. Die angewandten Materialien können SiRiN, SiC, oder weitere sein, da diese langsamer geätzt werden als Si02. Die Sensoreinrichtung kann als eine Drucksensoreinrichtung ausgeformt werden.
Fig. 2 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Sensoreinrichtung nach einem weiteren Verfahrensschritt des Verfahrens zum Herstellen der
Sensoreinrichtung gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden
Erfindung.
Nachdem die Verfahrensschritte beispielsweise wie in der Fig. 1 gezeigt abgeschlossen wurden kann in weiterer Folge gemäß der Fig. 2 ein Anordnen einer Hilfsschicht 5 auf der ersten Opferschicht Ol und im zweiten Bereich B2 und ein Strukturieren der Hilfsschicht 5 derart erfolgen, dass in der Hilfsschicht 5 Ausnehmungen, vorteilhaft bis zur ersten Opferschicht Ol, oder bis zur zweiten Opferschicht 02, falls diese auf der ersten Opferschicht Ol aufgebracht ist, eingebracht werden, welche sich über dem ersten Bereich Bl und in einem dritten Bereich B3 befinden, wobei der dritte Bereich B3 lateral außerhalb des ersten Teilbereichs TI und des zweiten Bereichs B2 liegt, wobei die Hilfsschicht 5 im ersten Teilbereich TI einen ersten Zwischenträger ZT1 bildet. Bei dem Strukturieren der Hilfsschicht 5 im ersten Bereich Bl und/oder im dritten Bereich B3 können mehrere vertikale Gräben G in die Hilfsschicht 5 eingebracht werden, welche schmäler sind als die Dicke der Hilfsschicht 5.
Als Hilfsschicht 5 kann eine Polysiliziumschicht abgeschieden werden.
Bevorzugt kann eine Schichtdicke gewählt werden, welche größer ist als 50% der Membranschichtdicke, welche gemäß der Fig. 5 gebildet wird, um eine gute Versteifung in einzelnen Bereichen zu ermöglichen. Bevorzugt wird mindestens eine 500nm dicke Schicht abgeschieden, um eine hohe Stabilität erreichen zu können in lateralen Randbereichen der Hilfsschicht. Bevorzugt kann ein
Ätzverfahren verwendet werden, durch welches senkrechte Gräben oder Ausnehmungen in der Hilfsschicht erzeugt werden können, um die Hilfsschicht zu strukturieren. Bevorzugt kann dabei ein Trench verfahren verwendet werden.
Durch die Gräben G und den dadurch entstandenen Ätzzugang können die Opferschichten Ol und 02 zwischen der Hilfsschicht und der ersten leitfähigen Schicht beliebig dünn ausgeführt werden. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass sich nach einer Abscheidung einer dritten Opferschicht 6 bzw. 03 in den Gräben G laterale Hohlräume H bilden, durch die sich ein Ätzmedium sehr schnell ausbreiten kann und somit einen Ätzzugang seitlich neben der noch zu bildenden Membran, insbesondere mittels der Hilfsschicht 5, im dritten Bereich B3 ermöglicht (siehe hierzu die Figur 3).
Fig. 3 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Sensoreinrichtung nach einem weiteren Verfahrensschritt des Verfahrens zum Herstellen der
Sensoreinrichtung gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden
Erfindung.
Nachdem die Verfahrensschritte beispielsweise wie in der Fig. 2 gezeigt abgeschlossen wurden kann in weiterer Folge gemäß der Fig. 3 ein Anordnen einer dritten Opferschicht 6, 03 auf der Hilfsschicht 5 im ersten Bl und dritten Bereich B3 erfolgen. In den Gräben G können bei ausreichend schmaler Dimensionierung der seitlichen Ausdehnung bei Einbringen der dritten
Opferschicht 6, 03 Hohlräume H ausgeformt werden.
Des Weiteren können in der dritten Opferschicht 6, 03, welche selbst auch als eine Opferschicht, etwa als Oxidschicht (Siliziumoxid), ausgeformt werden kann, schmale Ausnehmungen Al erzeugt werden.
Fig. 4 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Sensoreinrichtung nach einem weiteren Verfahrensschritt des Verfahrens zum Herstellen der
Sensoreinrichtung gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden
Erfindung.
Die in der Fig. 3 ausgeformten Ausnehmungen Al in der dritten Opferschicht 6, 03 können dazu dienen, mit einer beispielsweise isotropen Ätzung Teile der Hilfsschicht 5 unter der dritten Opferschicht 6, 03 zu entfernen, was nachfolgend in Hohlräumen Hl gemäß der Fig. 4 resultieren kann.
Die Hilfsschicht 5 kann so im dritten Bereich B3 und/oder im ersten Bereich Bl vollständig entfernt werden. Die als Schlitze ausgeformten Ausnehmungen Al können anschließend mit einer weiteren Oxidabscheidung (Siliziumoxid), etwa einem Material einer Opferschicht, etwa einer zweiten Opferschicht 02 bzw. vierten Opferschicht 04, verschlossen werden und einen großen Hohlraum Hl bilden, gegebenenfalls zusammen mit den zuvor erzeugten Hohlräumen H.
Damit kann beim späteren Anordnen der Membran (Fig. 5) in einzelnen
Bereichen ein sehr großer Abstand zwischen Membran und erster Elektrode El mit sehr geringer Kapazität erzeugbar sein. Die Hohlräume H, Hl können bei einem späteren Entfernen der dritten Opferschicht 6, 03 und der Opferschichten Ol, 02 und 04 als beschleunigendes Element zur besseren Ausbreitung des Ätzmediums dienen. Die Wahl, an welchen Bereichen diese Hohlräume ausgeformt werden kann zur Beeinflussung der Ätzwirkung (räumliche
Ausdehnung) genutzt werden und lokal unterschiedlich gewählt werden.
Es erfolgt weiterhin ein Strukturieren der dritten Opferschicht 6, 03 derart, dass Ausnehmungen über dem zweiten Bereich B2 (und optional auch B22, wie in Fig. 1 und Fig. 5 gezeigt) und über dem ersten Teilbereich TI durch die dritte Opferschicht 6 und bis zur Hilfsschicht 5 ausgeformt werden. Hierbei kann auch eine zweite Opferschicht 02 bzw. vierte Opferschicht 04 auf der dritten
Opferschicht 6, 03 ausgebildet werden, welche in gleichen Bereichen strukturiert werden kann, wie die dritte Opferschicht 6, 03.
Fig. 5 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Sensoreinrichtung nach einem weiteren Verfahrensschritt des Verfahrens zum Herstellen der
Sensoreinrichtung gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden
Erfindung.
Nachdem die Verfahrensschritte, beispielsweise wie in der Fig. 4 gezeigt, abgeschlossen wurden, kann in weiterer Folge gemäß der Fig. 5 ein Anordnen einer Membran(schicht) 7 auf der dritten Opferschicht 03 und/oder vierten Opferschicht 04 und in den Ausnehmungen im ersten Teilbereich TI und im zweiten Bereich B2 (und optional auch B22) und ein Einbringen von
Ätzzugängen A bzw. A‘ in der Membran(schicht) 7 im dritten Bereich B3 erfolgen, wobei im zweiten Bereich B2, und vorteilhaft vom ersten Bereich Bl aus gesehen lateral außerhalb, die Hilfsschicht 5 eine Randstruktur RS bilden kann, in welcher die Membran 7 verankert sein kann, und die Membran 7 in den Ausnehmungen im ersten Teilbereich TI der dritten Opferschicht 6, 03 und/oder vierten Opferschicht 04 vorteilhaft mehrere Kontaktstellen KS zwischen der Membran(schicht) 7 und dem ersten Zwischenträger ZT1 bildet kann, vorteilhaft das Material der Membran 7 umfassend. Die Membran 7 kann beispielsweise eine Polysiliziumschicht umfassen. Die Randstruktur RS kann sich somit vorteilhaft lateral außerhalb jener Bereiche der Membran 7 befinden, welche durch den äußeren Druck beweglich sein können. Die Randstruktur RS kann die Membran 7 vorteilhaft an mehreren Bereichen lateral umgeben. In der
Randstruktur kann die Hilfsschicht 5 als zweiter Zwischenträger ZT2 verbleiben, welcher bereichsweise mit der elektrisch leitfähigen Schicht 4 und der
Membranschicht 7 verbunden sein kann und diese elektrisch kontaktieren kann. Ein derart entstehender umlaufender Rahmen, vorteilhaft im lateralen
Außenbereich B22, kann als Ätzstopp außerhalb der Membranaufhängung des Bereich B2 dienen.
Die Fig. 5 zeigt eine Schnittebene, wobei sich lateral dahinter in einer anderen Schnittebene (nicht gezeigt), etwa wie in der Fig. 5a gezeigt, Gräben G‘ im Zwischenträger, zwischen dessen Segmenten, von links nach rechts erstrecken können und auch bis in die Randstruktur RS hineinreichen und/oder auch durch die Randstruktur RS hindurch erstrecken können. Die Gräben G‘ befinden sich dabei in einem Ausführungsbeispiel zwischen den einzelnen Zwischenträgern ZT1, quasi um sie voneinander zu separieren. In der Schnittzeichnung der Figur 5 sind sie nicht sichtbar, da sie parallel zum dargestellten Schnitt angeordnet sind (siehe hierzu die Figur 5a). Somit stellt jede einzelner Zwischenträger ZT1 zusammen mit dem Membranbereich, an dem der Zwischenträger ZT1 verbunden ist, eine Boss-Membran dar. Durch die Gräben G‘, die die
Zwischenträger mechanisch voneinander trennt, lässt sich eine flexiblere Bewegung der Membran erreichen, indem kleinteiligere Bewegungen der Membran beim Anlegen eines äußeren Drucks möglich sind. Dabei kann vorgesehen sein, dass wenigstens zwei Zwischenträger ZT1 nebeneinander angeordnet sind und dazwischen ein Graben G‘ vorgesehen ist, der die beiden Zwischenträger räumlich trennt (siehe Figur 5a). In dem der Graben G‘ einen ausreichend großen Abstand zwischen den Zwischenträgern ZT1 erzeugt, kann es bei einer Durchbiegung der Membran nicht dazu kommen, dass die nebeneinander liegenden Zwischenträger ZT1 sich berühren. Optional kann auch vorgesehen sein, die Gräben G‘ direkt in die Hilfsschicht 5 einzubringen, um den durch diese Hilfsschicht 5 erzeugten ersten Zwischenträger ZT1 in mehrere voneinander beabstandete Segmente zu unterteilen.
In einer alternativen Ausgestaltung kann auch vorgesehen sein, dass die Gräben innerhalb des Zwischenträgers ZT1 entlang der strichpunktierten Linie gemäß der Figur 5 verlaufen. Hierbei kann erreicht werden, dass ein Ätzkanal erzeugt wird, durch die eine gleichmäßige und vollständige Ätzung der Opferschichten zur Freistellung des Zwischenträgers ermöglicht wird.
Fig. 5a zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Sensoreinrichtung nach einem weiteren Verfahrensschritt des Verfahrens zum Herstellen der
Sensoreinrichtung gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden
Erfindung.
Durch die Ätzzugänge A bzw. A‘ (siehe Figur 5 als seitliche Variante des Ätzzugangs A) lateral außerhalb des/der beweglichen Bereichs/Bereiche kann ein von der Membran separierter seitlicher Ätzzugang A geschaffen werden und unterstützend durch längliche Gräben G‘ zwischen Segmenten des
Zwischenträgers (ZT1) und innerhalb der Randstruktur RS kann ein Ätzen der Opferschichten vorteilhaft von der Seite und beschleunigt erfolgen. Der Zwischenträger ZT1 kann mehrere bewegliche Bereiche BB als Segmente umfassen, die sich in einer Richtung vollständig verbunden mit der Membran MS (MS entspricht der Membran 7 aus der Fig. 6) erstrecken können und in einer anderen Richtung durch die Gräben G separiert sein können.
Fig. 6 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Sensoreinrichtung gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Nachdem die Verfahrensschritte, beispielsweise wie in der Fig. 5 gezeigt, abgeschlossen wurden kann in weiterer Folge gemäß der Fig. 6 ein zumindest teilweises Entfernen der ersten Opferschicht Ol und der dritten Opferschicht 6, 03 und vorteilhaft der zweiten Opferschicht 02 und/oder vierten Opferschicht 04 durch einen Ätzvorgang durch die Ätzzugänge A erfolgen, wobei die
Membranschicht 7 im Innenbereich IB mit einem durch einen Druck p beweglichen Bereich BB ausgeformt wird und die erste Elektrode El um einen ersten Abstand dl2 vom ersten Zwischenträger ZT1 beabstandet ist. Der Ätzvorgang kann sich von der Randstruktur RS lateral in den Innenbereich IB hinein ausbreiten über die zuvor angelegten Ätzkanäle bzw. Hohlräume H und Hl, wobei je nach Ätzdauer auch Teilbereiche der ersten und/oder zweiten Opferschicht und/oder dritten Opferschicht 6, 03 und/oder der vierten
Opferschicht 04 vorhanden bleiben können, beispielsweise außerhalb des Innenbereichs IB in der Randstruktur RS. Des Weiteren kann ein Verschließen der Ätzzugänge A mit einem Verschlussmaterial V erfolgen, beispielsweise um einen vorteilhaft definierten Gasinnendruck oder Vakuum im Inneren der Sensoreinrichtung unterhalb der Membran(schicht) 7 einzuschließen. Das Verschlussmaterial V kann vorteilhaft Verschlussstopfen V ausformen, welche mit einem Schutzmaterial VI überzogen sein können. Die Verschlussstopfen V können einen Verschluss seitlich außerhalb der beweglichen Membran bilden und eine Randstruktur RS durchsetzt mit Ätzkanälen (verschlossenen nach dem Ätzen) bilden.
Das Verschlussmaterial V kann mittels LPCVD oder PECVD- Abscheideverfahren aufgebracht oder ausgebildet werden. Hierbei kann eine siliziumreiche Nitridschicht abgeschieden werden. Des Weiteren ist es möglich, dass weitere Funktionsschichten oder Schutzschichten auf der
Membran(schicht) und/oder dem Verschlussmaterial V abgeschieden werden können, etwa als Kontaktbereiche, Leiterbahnen oder als Diffusionsschutz oder als Korrosionsschutz. Das Schutzmaterial VI kann auch eine
Verbindungsschicht zwischen zwei Verschlussstopfen V bilden. Als Ätzverfahren kann ein HF-Gasphasen-Ätzverfahren (Fluorwasserstoff) verwendet werden. Im Innenbereich können die Opferschichten unter der Hilfsschicht bevorzugt vollständig entfernt werden, ebenso können in diesen Bereichen die
Opferschicht(en) Ol, 02 und die dritte Opferschicht 03 und/oder die vierte Opferschicht 04 vollständig entfernt werden.
Da zur Randstruktur RS hin der erste Zwischenträger ZT1 entfernt sein kann, kann vorteilhaft ein kapazitives Grundsignal zum Rand hin, in diesen Bereich die nur wenig zum Signaländerung beitragen können sehr stark reduziert werden. Die Kontaktstellen KS könnten sich beispielsweise jeweils auch über einen größeren flächigen Bereich erstrecken, etwa mehrere Kontaktstellen Zusammenhängen. Durch die Verbindung der Membran(schicht) 7 und des ersten Zwischenträgers ZT1 kann eine Versteifung der Membran erzielt werden, wobei durch die Versteifung der Membran in diesem Bereich das kapazitive Signal erhöht werden kann, da der gesamte Bereich ungefähr die gleiche Auslenkung erfährt und nicht wie bei einer normalen Membran nur in der Mitte die maximale Auslenkung erreicht werden kann. Weiterhin kann der
Zwischenträger ZT1 im beweglichen Bereich auch an dessen Ränder hinreichen, so dass auch dieser Bereich, in dem die Membran sich nur wenig verbiegen kann, zur Signalerzeugung genutzt werden kann und ein in Summe sehr kleiner Chip bei großem Signal gebaut werden kann.
Fig. 7 zeigt eine weitere schematische Seitenansicht einer Sensoreinrichtung gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Die Sensoreinrichtung 1 kann auch zumindest einen Referenzbereich RfB als einen Teilbereich der Membran 7 umfassen, in welchem der erste
Zwischenträger ZT1 zumindest eine Stützstelle 8 umfasst, welche den ersten Zwischenträger ZT1 mit einem von der ersten Elektrode El elektrisch getrennten Bereich EB verbindet und den ersten Zwischenträger ZT1 auf dem getrennten Bereich EB abstützen kann. Die Geometrie des Referenzbereichs RfB kann sich vorteilhaft von jener des beweglichen Bereichs, etwa aus der Fig. 6, nur gering unterscheiden, so dass der Referenzbereich RfB und der bewegliche Bereich vorteilhaft die gleiche oder sehr ähnliche Kapazitäten umfassen können, vorteilhaft betreffend die jeweiligen Abstände zwischen erstem Zwischenträger ZT1 und der ersten Elektrode El. Der Referenzbereich RfB kann ebenfalls im Innenbereich IB ausgeformt werden.
Des Weiteren kann der Referenzbereich RfB auf alle Umwelt und
Systemeiflüsse sensibel sein, ähnlich dem beweglichen Bereich, außer auf den zur Bewegung der Membran vorherrschenden Druck. Dadurch können die anderen Einflüsse sehr gut kompensiert werden. Es ist ebenso möglich, dass der erste Abstand dl2 zwischen ersten Zwischenträger ZT1 und erster Elektrode El im Referenzbereich RfB geringer gewählt werden kann als im beweglichen Bereich, insbesondere derart, dass dieser in etwa dem ersten Abstand im beweglichen Bereich bei einem von außen anliegenden Mittleren- oder Ziel oder Arbeitsdruck entsprechen kann. Dadurch ist es möglich, dass über eine vorteilhaft symmetrische und einfache Auswerteschaltung der auf die Membran gut und genau bestimmt werden kann. Die Einstellung und Ausformung des ersten Abstands im Referenzbereich kann durch die Dicke der Opferschicht(en)
- oder eine geeignete Strukturierung und Kombination der ersten und zweiten Opferschicht - zwischen der ersten Elektrode und der Hilfsschicht gesteuert werden. Beim Herstellen kann in der ersten Elektrode El ein Strukturieren im Referenzbereich erfolgen, um eine Ausnehmung in der ersten leitfähigen Schicht 4 innerhalb des Referenzbereichs zu erzeugen, vorteilhaft bis zu einer
Isolatorschicht 3 oder 3b darunter, um den elektrisch getrennten Bereich EP herzustellen, wobei die Stützstelle 8 dann (nach dem Strukturieren der ersten Elektrode) auf dem Isolatormaterial ausgebildet werden kann (nicht gezeigt). Alternativ dazu kann der getrennte Bereich EP selbst auch noch das Material der ersten Elektrode El umfassen, jedoch lateral von dem Rest der ersten Elektrode El isoliert sein, vorteilhaft durch Gräben, welche in der ersten Elektrode El eingebracht sein können, und zumindest am gleichen Potential anliegen wie der erste Zwischenträger ZT1 im Referenzbereich RfB (gemäß der Fig. 7).
Der Referenzbereich RfB kann beispielsweise analog zum beweglichen Bereich und gleichzeitig mit diesem hergestellt werden. So kann ein erster Bereich Bl einen ersten Teilbereich TI umgeben. Nach dem Aufbringen einer ersten Opferschicht Ol kann diese beim Strukturieren jedoch auch über dem ganzen Referenzbereich entfernt werden. Wenn danach eine zweite Opferschicht 02 aufgebracht wird, kann diese somit direkt auf die erste leitfähige Schicht im Referenzbereich RfB aufgebracht werden und somit die Dicke des ersten Abstands im Referenzbereich RfB eingestellt werden. Nachfolgend kann die zweite Opferschicht 02 auch über dem getrennten Bereich EP strukturiert werden und die Hilfsschicht mit dem getrennten Bereich EP verbunden werden und in einer Ausnehmung in diesem Bereich angeordnet werden. Der
Referenzbereich RfB kann sich lateral neben dem beweglichen Bereich befinden, wobei der erste Zwischenträger ZT1 dann zwischen beweglichen Bereich und Referenzbereich unterbrochen sein kann. In der Fig. 7 kann der bewegliche Bereich hinter dem Referenzbereich angeordnet sein, beispielsweise getrennt durch die Randstruktur RS. Durch die Verschlussstopfen V aus dem Verschlussmaterial V, wie auch in der Fig. 6 gezeigt, kann ein innerer Gasdruck oder ein Vakuum in der Kavität zwischen der Membran 7 und der ersten Elektrode El sowohl im
Referenzbereich RfB und im beweglichen Bereich (wie in Fig. 6 gezeigt) eingeschlossen werden. Da sich die Verschlussstopfen V vorteilhaft außerhalb des beweglichen Bereichs BB befinden können, kann die Beanspruchung auf diese vorteilhaft reduziert sein, als ob diese im beweglichen Bereich BB angeordnet sein würden, da geringere Biegekräfte der Membran im
Referenzbereich RfB wirken können. Somit kann vorteilhaft auf
Verstärkungsschichten über der Membran 7 und den Verschlussstopfen V verzichtet werden, welche eine Bi- Metalleffekt an der Membran und eine Vergrößerung deren Trägheit bewirken könnten. Die Verschlussstopfen V können durch eine Abschlusskappe VI an der Membran(schicht) 7 fixiert sein, wobei diese elektrisch leitfähig sein kann.
Insgesamt ist durch die vorliegende Ausführung ein geringer Abstand zwischen erster Elektrode El und Membran, insbesondere erstem Zwischenträger ZT1 realisierbar und durch den Versteifungseffekt des ersten Zwischenträgers ZT1 kann die Membran 7 selbst besonders dünn ausgeführt werden. Zudem können Ätzzugänge (A in der Fig. 5) neben der beweglichen Membran(schicht) realisiert werden, die zusätzliches Verschlussmaterial im Membranbereich vermeiden können. Die Membran 7 kann somit aus nur einem Material bestehen und homogen ausgeformt sein (beispielsweise kann diese ohne Ätzzugänge im beweglichen Bereich ausgeformt sein). Daher ist ein vergleichsweise kleiner Sensor erzielbar und kann durch dessen Dimensionen eine hohe kapazitive Signaländerung relativ du einem Grundsignal, etwa aus einer Ansteuerung, aufweisen.
Fig. 8 zeigt eine schematische Darstellung von Verfahrensschritten eines Verfahrens zum Herstellen einer Sensoreinrichtung gemäß eines
Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Bei dem Verfahren zum Herstellen einer Sensoreinrichtung erfolgt ein
Bereitstellen S1 eines Substrats; ein Anordnen S2 mindestens einer ersten Opferschicht auf dem Substrat; ein Anordnen S3 einer Hilfsschicht auf der mindestens ersten Opferschicht und Strukturieren der Hilfsschicht derart, dass in der Hilfsschicht zumindest ein Graben bis zur mindestens ersten Opferschicht eingebracht wird, wobei sich der Graben lateral innerhalb eines Randbereichs befindet, wobei der Randbereich zumindest teilweise eine laterale Umrandung auf dem Substrat darstellt; ein Anordnen S4 einer dritten Opferschicht zumindest in dem Graben; ein Aufbringen S5 einer Membran auf der Hilfsschicht und Einbringen von mindestens einem Ätzzugang in der Membran in dem
Randbereich; zumindest teilweises Entfernen S6 der mindestens ersten
Opferschicht und der dritten Opferschicht lateral innerhalb des Randbereichs durch einen Ätzvorgang durch den mindestens einen Ätzzugang und
Verschließen S7 des mindestens einem Ätzzugangs mit einem
Verschlussmaterial und Einschließen eines definierten Druckes.
Die Fig. 9 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Sensoreinrichtung gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
In der Fig. 9 wird eine einfache Grundversion der Sensoreinrichtung gezeigt, wobei diese zumindest ein Substrat 2; einen Randbereich RB, RS, welcher auf dem Substrat 2 angeordnet ist und einen Innenbereich IB über dem Substrat 2 umfasst und diesen lateral eingrenzt. Eine Membran 7, welche an der
Randstruktur RS verankert ist und den Innenbereich IB zumindest teilweise überspannt, wobei die Membran 7 im Innenbereich IB zumindest einen durch einen Druck p beweglichen Bereich BB umfasst, welcher eine Kaverne K zwischen der Membran 7 und dem Substrat 2 einschließt; und einen ersten Zwischenträger ZT1, welcher sich im beweglichen Bereich BB unterhalb der Membran 7 erstreckt und mit der Membran 7 verbunden ist und zumindest einen Graben G aufweist.
Durch die Gräben, welche einen Teil des Materials der dritte Opferschicht 03 aufweisen können, kann das Ätzen durch einen Medienzugang A und nachträglichem Verschluss V über die Kaverne K hinweg beschleunigt werden. Das Ätzen kann nur solange erfolgen, bis im Randbereich RS ein Rest der ersten Opferschicht Ol übrigbleibt und die Randstruktur RS, RB der Kaverne bilden kann. Optional kann die dritte Opferschicht auch auf die Oberseite der Hilfsschicht 5 aufgebracht werden und mit einem Ätzen nachträglich entfernt (wie in der Fig. 1 - 7) oder teilweise verbleiben. Im gezeigten Beispiel der Fig. 9 kann vor dem Aufbringen der Membran 7 die dritte Opferschicht über den Gräben rückgedünnt (planarisiert) werden.
Die Fig. 10 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Sensoreinrichtung gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Die Fig. 10 zeigt eine Draufsicht auf die Sensoreinrichtung 1 aus der Fig. 9. Die Gräben G können quadratische Strukturen lateral innerhalb des Randbereichs RS bilden, also etwa im beweglichen Bereich BB, und der Ätzzugang A kann sich lateral außerhalb dieses befinden. Das Ätzen kann vom Zugang A über den Innenbereich IB mittels der Gräben beschleunigt werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand des bevorzugten
Ausführungsbeispiels vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.

Claims

Ansprüche
1. Sensoreinrichtung (1) umfassend,
- zumindest ein Substrat (2);
- einen Randbereich (RB, RS), welcher auf dem Substrat (2) angeordnet ist und einen Innenbereich (IB) über dem Substrat (2) lateral eingrenzt;
- eine Membran (7), welche an der Randstruktur (RS) verankert ist und den
Innenbereich (IB) zumindest teilweise überspannt, wobei die Membran (7) im
Innenbereich (IB) zumindest einen durch einen Druck (p) beweglichen Bereich (BB) umfasst, welcher eine Kaverne (K) zwischen der Membran (7) und dem Substrat (2) einschließt;
- wenigstens einen ersten Zwischenträger (ZT1), welcher sich im beweglichen Bereich (BB) unterhalb der Membran (7) erstreckt und mit der Membran (7) verbunden ist und insbesondere zumindest einen Graben aufweist.
2. Sensoreinrichtung (1) nach Anspruch 1, welche einen Medienzugang (A) mit einem Verschluss (V) umfasst, der mit der Kaverne (K) verbunden ist und außerhalb des beweglichen Bereiches (BB) der Membran (7) angeordnet ist und einen definierten Druck (pl) in der Kaverne (K) und im Medienzugang einschließt.
3. Sensoreinrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher die Randstruktur (RS) zumindest einen Ätzzugangskanal umfasst, welcher mit der Kaverne (K) verbunden ist.
4. Sensoreinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welcher auf dem Substrat (2) und zwischen dem Substrat (2) und dem Zwischenträger (ZT1) mindestens eine elektrisch leitfähige Schicht als erste Elektrode (El) angeordnet ist und vom Substrat (2) elektrisch isoliert ist.
5. Sensoreinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welcher der
Zwischenträger (ZT1) mit Kontaktstellen (KS) an der Membran (7) im beweglichen Bereich (BB) befestigt ist.
6. Sensoreinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welcher der erste Zwischenträger (ZT1) eine vollständige mechanische Verbindung mit der Membran (7) in einem Teilbereich und in einer ersten Richtung und über eine gesamte Breite in dieser Richtung aufweist.
7. Sensoreinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welcher der erste Zwischenträger (ZT1) in einer zweiten Richtung in einzelne Zwischenträgerelemente (ZTla; ZTln) segmentiert ist und die einzelnen Elemente in einer ersten Richtung, welche von der zweiten Richtung abweicht, durchgängig ausgeführt sind.
8. Sensoreinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welcher die Membran (7) einen gesamten Bereich, der durch den Randbereich (RB, RS) umgeben wird, überdeckt.
9. Sensoreinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welcher die Membran (7) und/oder der Zwischenträger (ZT1) mindestens eine Polysiliziumschicht aufweist.
10. Sensoreinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welcher die Membran (7) und/oder der Zwischenträger (ZT1) mindestens ein durchgängiges Material gleicher Schichtdicke aufweist.
11. Sensoreinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei welcher die Membran (7) zumindest einen Referenzbereich (RfB) als einen Teilbereich umfasst, in welchem der erste Zwischenträger (ZT1) zumindest eine Stützstelle (8) umfasst, welche den ersten Zwischenträger (ZT1) mit dem Substrat (2) mechanisch verbindet.
12. Sensoreinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei welcher die Membran (7) eine gleiche Zahl von Referenzbereichen (RfB) und beweglichen Bereichen (BB) umfasst, welche miteinander als eine halbe oder vollständige Wheatstone- Brücke verschaltet sind.
13. Sensoreinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei welcher die Membran (7) über die Randstruktur (RS) elektrisch kontaktiert ist.
14. Sensoreinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei mindestens einer der Gräben (G) eine geringere Breite in der ersten oder zweiten Richtung aufweist als eine Höhe des Zwischenträgers (ZT1).
15. Sensoreinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei welcher der Abstand von dem Randbereich (RB) zur nächstgelegenen Kontaktstelle (KS) mindestens 10% eines planaren Erstreckungsbereichs der Membran (7) aufweist, wobei der
Erstreckungsbereich bei einer kreisrunden Membran (7) einem Durchmesser entspricht oder bei einer rechteckigen Membran einer Länge einer kürzeren Seitenkante entspricht.
16. Sensoreinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass sich wenigstens zwei erste Zwischenträger (ZT1) im beweglichen Bereich (BB) unterhalb der Membran (7) erstrecken und mit der Membran (7) verbunden sind, wobei vorgesehen ist, dass die wenigstens zwei ersten Zwischenträger (ZTG1) durch einen Graben (G‘) getrennt sind.
17. Verfahren zum Herstellen einer Sensoreinrichtung (1) umfassend die Schritte:
- Bereitstellen (Sl) eines Substrats (2);
- Anordnen (S2) mindestens einer ersten Opferschicht (Ol) auf dem Substrat;
- Anordnen (S3) einer Hilfsschicht (5) auf der mindestens ersten Opferschicht (Ol) und Strukturieren der Hilfsschicht (5) derart, dass in der Hilfsschicht (5) zumindest ein Graben (G) bis zur mindestens ersten Opferschicht (Ol) eingebracht wird, wobei sich der Graben (G) lateral innerhalb des Randbereichs (RB) befindet, wobei der
Randbereich (RB) zumindest teilweise eine laterale Umrandung auf dem Substrat (2) darstellt;
- Anordnen (S4) einer dritten Opferschicht (03) zumindest in dem Graben (G);
- Aufbringen (S5) einer Membran (7) auf der Hilfsschicht (5) und Einbringen von mindestens einem Ätzzugang (A) in der Membran im Randbereich (RB);
- zumindest teilweises Entfernen (S6) der mindestens ersten Opferschicht (01) und der dritten Opferschicht (03) lateral innerhalb des Randbereichs durch einen Ätzvorgang durch den mindestens einen Ätzzugang (A); und
- Verschließen (S7) des mindestens einem Ätzzugangs (A) mit einem
Verschlussmaterial (V) und Einschließen eines definierten Druckes (pl).
18. Verfahren nach Anspruch 17, bei welchem die dritte Opferschicht (03) auch auf der Hilfsschicht (5) angeordnet wird und Strukturieren der dritten Opferschicht (03) derart, dass lateral innerhalb des Randbereichs (RB) Ausnehmungen (KS) bis zur Hilfsschicht (5) eingebracht werden, und wobei die Ausnehmungen (KS) mit einem Material der Membran (7) aufgefüllt werden.
19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, bei welchem vor dem Anordnen der ersten Opferschicht (Ol) eine elektrisch leitfähige Schicht (4) auf dem Substrat (2) aufgebracht wird und lateral innerhalb des Randbereichs (RB) strukturiert wird.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, bei welchem der Ätzzugang (A) lateral und unterhalb der Membran (7) zumindest mit der ersten und/oder dritten
Opferschicht (Ol, 03) verbunden ist.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 20, bei welchem weitere Schritte erfolgen, umfassend
- ein Strukturieren der ersten leitfähigen Schicht (4) derart, dass in einem ersten Bereich (Bl) die erste leitfähige Schicht (4) entfernt wird und der erste Bereich (Bl) einen ersten Teilbereich (TI) der ersten leitfähigen Schicht (4) eingrenzt, wobei im ersten Teilbereich (TI) die erste leitfähige Schicht (4) eine erste Elektrode (El) bildet;
- Anordnen der ersten Opferschicht (Ol) auf der ersten leitfähigen Schicht (4) und im ersten Bereich (Bl) und Strukturieren der mindestens ersten Opferschicht (Ol) derart, dass in einem zweiten Bereich (B2) die erste leitfähige Schicht (4) freigelegt wird und sich der zweite Bereich (B2) lateral außerhalb des ersten Teilbereichs (TI) befindet, wobei der zweite Bereich (B2) einen Innenbereich (IB) eingrenzt;
- Anordnen der Hilfsschicht (5) auf der mindestens ersten Opferschicht (Ol) und im zweiten Bereich (B2) und Strukturieren der Hilfsschicht (5) derart, dass in der
Hilfsschicht (5) Ausnehmungen bis zur mindestens ersten Opferschicht (Ol) eingebracht werden, welche sich über dem ersten Bereich (Bl) und in einem dritten Bereich (B3) befinden, wobei der dritte Bereich (B3) lateral außerhalb des ersten Teilbereichs (TI) und der zweiten Bereichs (B2) liegt, wobei die Hilfsschicht (5) im ersten Teilbereich (TI) einen ersten Zwischenträger (ZT1) bildet;
- Anordnen der dritten Opferschicht (03) auf der Hilfsschicht (5) im ersten (Bl) und dritten Bereich (B3) und Strukturieren der dritten Opferschicht (03) derart, dass die Ausnehmungen (KS) über dem zweiten Bereich (B2) und über dem ersten Teilbereich (TI) durch die dritte Opferschicht (03) und bis zur Hilfsschicht (5) ausgeformt werden;
- Anordnen einer Membran (7) auf der dritten Opferschicht (03) und in den
Ausnehmungen (KS) im ersten Teilbereich (TI) und im zweiten Bereich (B2) und Einbringen des Ätzzugangs (A) in der Membran (7) im dritten Bereich (B3), wobei im zweiten Bereich (B2) die Hilfsschicht (5) den Randbereich (RB) bildet, in welchem die Membran (7) verankert ist, und die Membran (7) in den Ausnehmungen im ersten Teilbereich (TI) der dritten Opferschicht (03) Kontaktstellen (KS) zwischen der
Membran (7) und dem ersten Zwischenträger (ZT1) bildet;
- zumindest teilweises Entfernen der mindestens ersten Operschicht (Ol) und der dritten Opferschicht (03) durch einen Ätzvorgang durch den Ätzzugang (A), wobei die Membran (7) im Innenbereich (IB) mit einem durch einen Druck (p) beweglichen Bereich (BB) ausgeformt wird und die erste Elektrode (El) um einen ersten Abstand (dl2) vom ersten Zwischenträger (ZT1) beabstandet ist.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 21, bei welchem eine zweite Opferschicht (02, 6a) oder vierte Opferschicht (04) auf der ersten Opferschicht (01) und/oder auf der dritten Opferschicht (03, 6) angeordnet wird, welche mit der ersten Opferschicht (01) und/oder mit der dritten Opferschicht (6, 03) in gleichen Bereichen strukturiert und entfernt wird.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 22, bei welchem die Hilfsschicht (5) im
dritten Bereich (B3) und/oder im ersten Bereich (Bl) vollständig entfernt wird.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 23, bei welchem die Membran (7) mit
einem Referenzbereich (RfB) ausgeformt wird, welcher einen Teilbereich der Membran (7) darstellt und in welchem die Hilfsschicht (5) mit zumindest einer Stützstelle (8) ausgeformt wird, welche die Hilfsschicht (5) mit einem von der leitfähigen Schicht (4) elektrisch getrennten Bereich (EB) verbindet und die Hilfsschicht (5) auf diesem abstützt.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass in die Hilfsschicht (5) oder in die erzeugten Zwischenträger (ZT1) wenigstens im ersten Teilbereich (TI) Gräben (G‘) erzeugt werden, mittels der eine Trennung in wenigstens zwei mit der Membran verbundene erste Zwischenträger (ZT1) erfolgt.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass in die Hilfsschicht (5) oder in die erzeugten Zwischenträger (ZT1) wenigstens im ersten
Teilbereich (TI) Gräben (G‘) erzeugt werden, mittels der eine des ersten Zwischenträgers (ZT1) in mehrere Segmente erfolgt, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass diese Segmente keine direkte mechanische Verbindung zueinander aufweisen.
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