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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines mikromechanischen Bauelements und ein entsprechendes mikromechanisches Bauelement.
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Stand der Technik
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Die
DE 195 37 814 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von mikromechanischen Sensoren, wie z. B. Beschleunigungs- und Drehratensensoren. In einer mikromechanischen Funktionsschicht, welche beispielsweise aus Polysilizium besteht, werden bewegliche Siliziumstrukturen erzeugt, deren Bewegungen mittels Bestimmung von Kapazitätsänderungen gemessen werden können. Die beweglichen Siliziumstrukturen werden durch ein Ätzverfahren erzeugt, wobei Gräben mit einem hohen Aspektverhältnis in der Siliziumschicht erzeugt werden. In einem weiteren Schritt wird eine Opferschicht, zum Beispiel eine Oxidschicht, unter der Funktionssschicht aus Silizium entfernt. So erhält man gegenüber einem Substrat frei bewegliche Siliziumstrukturen. Zur Verwendung als Sensor müssen die beweglichen Siliziumstrukturen in einem Folgeprozess hermetisch verschlossen werden. Dazu kann beispielsweise auf ein Grundwafersubstrat mit den beweglichen Strukturen ein Kappenwafer über einen Seal-Glas-Lotprozess aufgebracht werden. Die beweglichen Strukturen eines jeden Chips werden somit mit einem Deckel versiegelt. Die Herstellung eines geeigneten Kappenwafers ist aufwändig und zusätzlich wird auf dem Grundwafersubstrat viel Fläche für die Seal-Glas-Verbindung benötigt, die ihrerseits nicht für die beweglichen Strukturen nutzbar ist.
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In der
DE 199 61 578 A1 wird vorgeschlagen, auf das Grundwafersubstrat direkt durch weitere Prozessschritte eine Kappe über den beweglichen Sensorflächen zu erzeugen. Dazu wird auf dem Grundwafersubstrat, bei dem schon die beweglichen Siliziumstrukturen geätzt sind, die Opferschicht aber noch nicht entfernt ist, eine Schicht aus Oxid aufgebracht. Die Dicke dieser Oxidschicht ist im Vergleich zu der Dicke der Siliziumschicht gering. Die Oxidschicht muss die Gräbern verschließen, weshalb dieses Verfahren nur für schmale Gräben praktikabel ist. Auf die Oxidschicht wird eine für das Medium des Opferschichtätzens durchlässige Schicht aufgebracht, beispielsweise eine dicke Polysiliziumschicht abgeschieden, in die wiederum sehr schmale Löcher geätzt werden. Danach werden durch die so durchlässig gemachte Polysiliziumschicht alle darunter liegenden Oxidopferschichten entfernt. In einem letzten Schritt wird die Deckschicht mit einer weiteren Oxid- oder Metall- oder Polysilizium-Schicht hermetisch abgeschlossen. Über einen weiteren Ätzschritt kann die Isolation der Kontaktflächen gegenüber der Deckschicht erfolgen.
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9a–c zeigen schematische Querschnittsdarstellungen zur Erläuterung verschiedener Prozeßstadien eines beispielhaften Verfahrens zum Herstellen eines mikromechanischen Bauelements.
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In 9a bezeichnet Bezugszeichen 1 ein Wafersubstrat, I1 eine erste Isolationsschicht aus Oxid, L eine strukturierte Leiterbahnebene, I2 eine zweite Isolationsschicht aus Oxid als Opferschicht, F1 eine erste mikromechanische Funktionsschicht aus Polysilizium und I3 eine dritte Isolationsschicht aus Oxid als zweite Opferschicht.
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Die erste mikromechanische Funktionsschicht F1 weist schmale Gräben B und breite Gräben B' auf. Während die schmalen Gräben B durch die dritte Isolationsschicht I3 von oben her verschlossen werden können, scheidet sich die dritte Isolationsschicht I3 an den Seitenwänden der breiten Gräben B' ab und bildet dort eine Mäanderform, wie mit den Bezugszeichen I3a und I3b bezeichnet.
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Mit Bezug auf 9b wird über der Struktur von 9a eine zweite mikromechanische Funktionsschicht F2 als Deckschicht bzw. Verschlussschicht abgeschieden. Während die zweite mikromechanische Funktionsschicht F2 in die schmalen Gräben B nicht eindringen kann, dringt sie aufgrund der Mäanderform I3a, I3b der dritten Isolationsschicht I3 in die breiten Gräben B' ein und bildet dort Stöpsel F2a bzw. F2b aus.
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Wie in 9c dargestellt, werden anschließend schmale Durchgangslöcher D1 in der zweiten mikromechanischen Funktionsschicht F2 gebildet, dann die Opferschichten I2, I3 sowie ein Teil der ersten Isolationsschicht I1 geätzt und anschließend eine weitere Verschlussschicht V aus Metall aufgebracht. In einem folgenden Prozessschritt werden Durchgangslöcher D2 in der zweiten mikromechanischen Funktionsschicht F2 gebildet, eine dritte Isolationsschicht I4 aus Oxid über der Metallschicht V und den Durchgangslöchern D2 abgeschieden und schließlich ein Kontaktbereich KB aus Metall auf der vierten Isolationsschicht I4 gebildet, welcher über die Schichten V, F2, F1 mit der Leiterbahnebene L in elektrischem Kontakt steht.
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Durch den Stöpsel F2b der zweiten mikromechanischen Funktionsschicht F2 ist die bewegliche Struktur 13 in der ersten mikromechanischen Funktionsschicht F1 in ihrer horizontalen Bewegungsrichtung BR eingeschränkt.
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10a–c zeigen schematische Querschnittsdarstellungen zur Erläuterung verschiedener Prozeßstadien eines weiteren beispielhaften Verfahrens zum Herstellen eines mikromechanischen Bauelements.
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Wie in 10a–c dargestellt, entsteht aufgrund des Herstellungsverfahrens an Enden von Leiterbahnen in der Leiterbahnebene L eine Kante 16, welche mit einer Kante 15 der beweglichen Struktur 13a zusammenstoßen und diese daher zerstören kann bzw. umgekehrt. Um dies zu verhindern, können über eine zusätzliche Strukturierung der zweiten Isolationsschicht I2 als Opferschicht Noppen 17 an der beweglichen Struktur 13a realisiert werden. Hierdurch wird die Bewegungsfreiheit der beweglichen Struktur 13a eingeschränkt, und sie schlägt an definierten Positionen 18 mit ihren Noppen 17 flächig auf der Leiterbahnebene L auf. Eine Zerstörung der beweglichen Struktur 13a oder der Leiterbahnebene L wird somit weitgehend vermieden. Dieses Konzept funktioniert aber nur dann, wenn die Leiterbahnebene L dünner als die zweite Opferschicht I2 ist.
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11 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung zur Erläuterung noch eines weiteren beispielhaften Verfahrens zum Herstellen eines mikromechanischen Bauelements.
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11 illustriert den Fall, in dem die Leiterbahnebene L' dicker als die zweite Isolationsschicht I2 als Opferschicht ist. In diesem Fall schlägt die Kante 15' der beweglichen Struktur 13' in Bewegungsrichtung an der Leiterbahnebene L' an. Es fehlt also die Möglichkeit, eine definierte Anschlagsstruktur bereit zu stellen. Weiter ist es so auch nicht möglich, breite Gräben zu füllen, was gleichbedeutend damit ist, dass nur bewegliche Strukturen herstellbar sind, die in lateraler Richtung maximal eine Bewegungsfreiheit haben, die der Opfeschichtdicke der zweiten Opferschicht I2 entspricht.
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12 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung zur Erläuterung noch eines weiteren beispielhaften Verfahrens zum Herstellen eines mikromechanischen Bauelements.
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12 zeigt den Fall eines SOI-Substrats 100 mit einem Isolatorsubstrat 1a, einer ersten Isolationsschicht I1 und einer ersten mikromechanischen Funktionsschicht F1 aus Silizium. Hier ist eine Leiterbahnebene LB oberhalb der ersten mikromechanischen Funktionsschicht F1 angebracht und über eine weitere Isolationsschicht I2a von dieser isoliert. Aufgrund des breiten Grabens B' der ersten mikromechanischen Funktionsschicht F1 weist die Leiterbahnebene LB einen mäanderförmigen Bereich LB1 im Bereich des breiten Grabens B' auf. Dies limitiert die maximale Auslenkbarkeit der beweglichen Struktur 13'' in der lateralen Bewegungsrichtung BR.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung schafft ein Verfahren zum Herstellen eines mikromechanischen Bauelements mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein entsprechendes mikromechanisches Bauelement mit den Merkmalen des Anspruchs 12.
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Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin, dass breite Gräben nicht durch Einzelmaskenöffnungen, sondern durch Gittermaskenstrukturen geätzt werden. Diese können dann durch eine Abscheidung wieder verschlossen werden.
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Durch den Gegenstand der vorliegenden Erfindung lässt sich eine sehr einfache Verkappungstechnik realisieren, mit der auch breite und tiefe Grabenstrukturen in einer mikromechanischen Schicht verschlossen werden können.
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Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert.
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Es zeigen:
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1a–d schematische Querschnittsdarstellungen zur Erläuterung verschiedener Prozeßstadien eines Verfahrens zum Herstellen eines mikromechanischen Bauelements gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
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2a, b schematische Querschnittsdarstellungen zur Erläuterung verschiedener Prozeßstadien eines Verfahrens zum Herstellen eines mikromechanischen Bauelements gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
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3a–b schematische Querschnittsdarstellungen zur Erläuterung verschiedener Prozeßstadien eines Verfahrens zum Herstellen eines mikromechanischen Bauelements gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
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4a–c schematische Querschnittsdarstellungen zur Erläuterung verschiedener Prozeßstadien eines Verfahrens zum Herstellen eines mikromechanischen Bauelements gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung;
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5a, b schematische Draufsichten auf ein Opferschichtgitter und die daraus resultierende Struktur zur Erläuterung eines Verfahrens zum Herstellen eines mikromechanischen Bauelements gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung;
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6a, b schematische Draufsichten auf ein Opferschichtgitter und die daraus resultierende Struktur zur Erläuterung eines Verfahrens zum Herstellen eines mikromechanischen Bauelements gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung;
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7a, b schematische Draufsichten auf ein Opferschichtgitter und die daraus resultierende Struktur zur Erläuterung eines Verfahrens zum Herstellen eines mikromechanischen Bauelements gemäß einer siebenten Ausführungsform der Erfindung;
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8a, b schematische Querschnittsdarstellungen zur Erläuterung verschiedener Prozeßstadien eines Verfahrens zum Herstellen eines mikromechanischen Bauelements gemäß einer achten Ausführungsform der Erfindung;
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9a–c schematische Querschnittsdarstellungen zur Erläuterung verschiedener Prozeßstadien eines beispielhaften Verfahrens zum Herstellen eines mikromechanischen Bauelements;
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10a–c schematische Querschnittsdarstellungen zur Erläuterung verschiedener Prozeßstadien eines weiteren beispielhaften Verfahrens zum Herstellen eines mikromechanischen Bauelements;
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11 eine schematische Querschnittsdarstellung zur Erläuterung noch eines weiteren beispielhaften Verfahrens zum Herstellen eines mikromechanischen Bauelements; und
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12 eine schematische Querschnittsdarstellung zur Erläuterung noch eines weiteren beispielhaften Verfahrens zum Herstellen eines mikromechanischen Bauelements.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche beziehungsweise funktionsgleiche Bestandteile.
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1a–d zeigen schematische Querschnittsdarstellungen zur Erläuterung verschiedener Prozeßstadien eines Verfahrens zum Herstellen eines mikromechanischen Bauelements gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
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In 1a bezeichnet Bezugzeichen 1 ein Wafersubstrat aus Silizium, I1 eine erste Isolationsschicht aus Oxid, L eine strukturierte Leiterbahnebene, I2 eine zweite Isolationsschicht aus Oxid als erste Opferschicht; F1 eine erste mikromechanische Funktionsschicht aus Polysilizium und I3 eine dritte Isolationsschicht aus Oxid als zweite Opferschicht.
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Durch einen Strukturierungsprozess sind in der dritten Isolationsschicht I3 Gittermaskenstruktur 22a und 22b sowie Einzelmaskenöffnungen 23 gebildet. Das Strukturieren der Isolationsschicht I3 erfolgt beispielsweise über eine Lackmaske und ein RIE-Atzverfahren (reaktives Ionen-Ätzverfahren).
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Weiter mit Bezug auf 1b erfolgt dann ein Strukturieren der ersten mikromechanischen Funktionsschicht F1 unter Verwendung der dritten Isolationsschicht I3 als Ätzmaske, wobei schmale Gräben B unterhalb der Einzelmaskenöffnungen 23 gebildet werden, und wobei zusammenhängende breite Grabenbereiche B1, B2 mit Durchmessern A1 bzw. A2 unterhalb der Gittermaskenstrukturen 22a, 22b gebildet werden. Die Gittermaskenstrukturen 22a, 22b machen die Opferschicht I3 durchlässig für das zu verwendende Ätzmedium. Das verwendete Trenchverfahren und die Opferschicht I3 sind also in den durchlässigen Bereichen 22a, 22b derart ausgelegt, dass das Silizium der ersten mikromechanischen Funktionsschicht F1 darunter zusammenhängend bzw. vollständig entfernt wird.
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In den Gittermaskenbereichen 22a, 22b werden die breiten Gräben B1 bzw. B2 nach dem Ätzschritt von den Gittermaskenbereichen 22a, 22b überspannt. Die Gittermaskenbereiche 22a, 22b überspannen also die Gräben B1, B2 unabhängig von der Breite der Gräben.
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Wie in 1c illustriert, erfolgt dann ein Verschließen der dritten Isolationsschicht I3 durch eine weitere Abscheidung (z. B. TEOS) des Isolationsschicht- bzw. Opferschichtmaterials, welche im vorliegenden Fall ein Oxid ist. Die Gittermaskenbereiche 22a, 22b werden durch diese Abscheidung verschlossen und somit eine verschlossene dritte Isolationsschicht I3' mit einer im Wesentlichen planaren Oberfläche im Bereich der ehemaligen Gittermaskenstrukturen 22a, 22b gebildet. Beim vorliegenden Beispiel ist die gesamte Oberfläche der verschlossenen dritten Isolationsschicht I3' planar, was allerdings nicht unbedingt erforderlich sein muss, denn beispielsweise durch weitere Strukturierungsschritte können Ausnehmungen in der Oberfläche O gebildet werden, welche Anschlagsnoppen an einer weiteren darauf abzuscheidenden Schicht bilden.
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In der zweiten Opferschichtabscheidung wird die Opferschicht I3 also aufgedickt und werden die Gittermaskenbereiche 22a, 22b verschlossen. Um die Gittermaskenbereiche 22a, 22b zuverlässig verschließen zu können, sollten die Gitteröffnungen typischerweise kleiner als die halbe Dicke der zweiten Opferschichtabscheidung sein.
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Um zum in 1d dargestellten Prozesszustand zu gelangen, wird auf der Oberfläche O der verschlossenen dritten Isolationsschicht I3' eine zweite mikromechanische Funktionsschicht F2 aus Polysilizium abgeschieden. In der zweiten mikromechanischen Funktionsschicht F2 werden anschließend schmale Durchgangslöcher D1 gebildet und daran anschließend die Opferschichten I3' und I2 sowie ein Teil der ersten Isolationsschicht I1 geätzt und anschließend eine Verschlußschicht V aus Metall aufgebracht. Anschließend werden Durchgangslöcher D2 in der zweiten mikromechanischen Funktionsschicht F2 gebildet, um einen elektrischen Kontaktanschluss zu schaffen. Im Einzelnen wird dazu weiterhin eine dritte Isolationsschicht I4 aus Oxid über der Metallschicht V und den Durchgangslöchern D2 abgeschieden und schließlich ein Kontaktbereich KB aus Metall auf der vierten Isolationsschicht I4 gebildet, welcher über die Schichten V, F2, F1 mit der strukturierten Leiterbahnebene L in elektrischem Kontakt steht.
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Wird wie im vorliegenden Beispiel die zweite mikromechanische Funktionsschicht F2 als Verschlußschicht verwendet, lässt sich eine sehr einfache Verkappungstechnik realisieren, mit der auch breite und tiefe Grabenstrukturen in der ersten mikromechanischen Funktionsschicht F1 verschlossen werden können. Die Bewegungsfreiheit der beweglichen Struktur 13 der ersten mikromechanischen Funktionsschicht F1 in Bewegungsrichtung BR ist nicht mehr durch Stöpsel der Verschlußschicht beschränkt (vgl. 9c).
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In gleicher Weise können beliebige bewegliche Funktionsschichten mit einer weiteren Funktionsschicht, wie z. B. Leiterbahnen, Elektroden, bewegliche Struktur, etc. kombiniert werden, ohne dass eine breite und tiefe Struktur der darunter liegenden mikromechanischen Schicht die Bewegungsfreiheit der beweglichen Schicht einschränkt.
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Obwohl beim obigen Beispiel die Isolationschichten I1, I2, I3 abgeschieden worden sind, z. B. in Form einer TEOS-Oxidschicht, ist es ebenfalls möglich, diese Isolationsschichten aufzuwachsen, beispielsweise durch eine thermische Oxidation.
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2a, b zeigen schematische Querschnittsdarstellungen zur Erläuterung verschiedener Prozeßstadien eines Verfahrens zum Herstellen eines mikromechanischen Bauelements gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
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Bei der zweiten Ausführungsform wird gemäß 2a nach der Strukturierung der dritten Isolationsschicht I3 in die Gittermaskenbereiche 22a 22b und die Einzelmaskenöffnungen 23 eine Lackmaske 30 über der dritten Isolationsschicht I3 abgeschieden und derart strukturiert, dass die Einzelmaskenöffnungen 23 durch sie verschlossen sind, wohingegen die Gittermaskenbereiche 22a, 22b und angrenzende unstrukturierte Bereiche der dritten Isolationsschicht I3 unmaskiert blieben. Anschließend werden durch den besagten Ätzschritt zunächst die breiten Gräben B1, B2 mit den Durchmessern A1 bzw. A2 geätzt. Anschließend wird die Lackmaske 30 entfernt, und es erfolgt eine Ätzung der schmalen Gräben B über die Einzelmaskenöffnungen 23, wobei diese zweite Ätzung speziell für sehr schmale Strukturen der Gräben B ausgelegt sein kann.
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Der in 2b gezeigte Prozesszustand entspricht dem in 1b gezeigten Prozesszustand, an den sich die oben beschriebenen weiteren Verfahrensschritte anschließen.
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3a–c zeigen schematische Querschnittsdarstellungen zur Erläuterung verschiedener Prozeßstadien eines Verfahrens zum Herstellen eines mikromechanischen Bauelements gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung.
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Bei der dritten Ausführungsform wird gemäß 3a direkt auf der ersten mikromechanischen Funktionsschicht F1 eine Lackmaske 31 abgeschieden und zur Bildung der Einzelmaskenöffnungen 23 strukturiert. Im Anschluss daran erfolgt ein Entfernen der Lackmaske 31 und die Abscheidung der dritten Isolationsschicht I3 aus Oxid, um die schmalen Gräben B zu verschließen. Anschließend erfolgt eine Strukturierung der abgeschiedenen dritten Isolationsschicht I3, um die Gittermaskenbereiche 22a, 22b zu bilden, wie in 3b dargestellt.
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Weiter mit Bezug auf 3c erfolgt dann die Ätzung der breiten zweiten Gräben B1, B2, wobei die schmalen ersten Gräben B verschlossen sind. Die Ätzung der zweiten Gräben B1, B2 erfolgt wie bei der ersten Ausführungsform über die Oxidgitter-Maskenbereiche 22a, 22b.
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Im Anschluss an den in 3c gezeigten Prozesszustand erfolgen wie bei der ersten Ausführungsform die Aufdickung der dritten Isolationsschicht I3 durch eine weitere Schichtabscheidung sowie die bereits in Zusammenhang mit 1c und 1d beschriebenen Prozeßschritte.
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4a–c zeigen schematische Querschnittsdarstellungen zur Erläuterung verschiedener Prozeßstadien eines Verfahrens zum Herstellen eines mikromechanischen Bauelements gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung.
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Bei der vierten Ausführungsform werden gemäß 4a zunächst die breiten Gräben B1, B2 über die Gittermaskenbereiche 22a, 22b der dritten Oxidschicht I3 geätzt und anschließend durch eine weitere Opferschichtabscheidung der Schicht I3 verschlossen. Im Anschluss daran erfolgen die Abscheidung einer Photomaskenschicht M auf der verschlossenen dritten Isolationsschicht I3' und eine derartige Strukturierung, dass die Photomaskenschicht M die Oxidschicht oberhalb der verschlossenen breiten Gräben B1, B2 schützt. Die dazwischenliegenden Bereiche der dritten Isolationsschicht I3' werden unter Verwendung der Photomaskenschicht M als Maske durch einen entsprechenden Ätzprozess entfernt, um zum Prozesszustand gemäß 4b zu gelangen.
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Im Anschluss daran wird die Photomaskenschicht M entfernt und eine weitere Photomaskenschicht M' über der gesamten Struktur abgeschieden. In dieser weiteren Photomaskenschicht M' werden dann die Einzelmaskenöffnungen 23 gebildet und anschließend die schmalen Gräben B geätzt, was zum Prozesszustand gemäß 4c führt.
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Nach Entfernen der zweiten Photomaskenschicht M und einer erneuten Abscheidung zur Bildung einer planaren geschlossenen Isolationsschicht I3 ist der Prozesszustand gemäß 1c erreicht, an den sich die bereits oben beschriebenen weiteren Verfahrensschritte anschließen.
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5a, b zeigen schematische Draufsichten auf ein Opferschichtgitter und die daraus resultierende Struktur zur Erläuterung eines Verfahrens zum Herstellen eines mikromechanischen Bauelements gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung.
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Wie in der Draufsicht von 5a dargestellt, ist die Gittermaskenstruktur 22a z. B. von länglicher Form in y-Richtung, d. h. in Richtung der Längserstreckung des breiten Grabens B1. Die Gittermaskenstruktur 22a weist sechs parallele Reihen R1, R2, R3, R4, R5, R6 von länglichen Gitteröffnungen 222 auf, welche durch schmale Stege 221 voneinander getrennt sind. Die Stege 221 benachbarter Reihen sind gegeneinander um einen Abstand Δ versetzt.
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Wie in 5b dargestellt, bewirkt eine derartige Gitterstruktur mit in y-Richtung langen Gitteröffnungen 222 von geringer Breite dass aufgrund der kleineren Unterätzung an den Gitterstegen der äußeren Reihen Noppen 26 an der Wand W des Grabens B1 gebildet werden, welche als Anschlagsstrukturen an der x-Richtung für die Auslenkung der beweglichen Strukturen 13 der ersten mikromechanischen Funktionsschicht verwendet werden können.
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6a, b zeigen schematische Draufsichten auf ein Opferschichtgitter und die daraus resultierende Struktur zur Erläuterung eines Verfahrens zum Herstellen eines mikromechanischen Bauelements gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung.
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Wie in der Draufsicht von 6a dargestellt, ist die Gittermaskenstruktur 22a' nahezu identisch mit der Gittermaskenstruktur 22a.
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Bei der sechsten Ausführungsform sind allerdings alternierend breitere Gitterstege 27 in der äußeren linken Reihe R1 vorgesehen, was dazu führt, dass die entsprechenden Noppen 26a größer sind als die Noppen 26 unter den schmaleren Gitterstegen der Reihen R1 bzw. R6, wie in 6b dargestellt.
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7a, b zeigen schematische Draufsichten auf ein Opferschichtgitter und die daraus resultierende Struktur zur Erläuterung eines Verfahrens zum Herstellen eines mikromechanischen Bauelements gemäß einer siebenten Ausführungsform der Erfindung.
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Wie in der Draufsicht von 7a dargestellt, ist die Gittermaskenstruktur 22a'' ebenfalls nahezu identisch mit der Gittermaskenstruktur 22a.
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Bei der siebten Ausführungsform sind allerdings Noppen an der Wand W des breiten Grabens B1 nicht erwünscht, da der Graben B1 beispielsweise für hohe Spannungen ausgelegt werden soll. In diesem Fall könnten aufgrund von Feldspitzen an derartigen Noppen Überschläge entstehen. Um diesem Phänomen entgegenzuwirken, sind die Aufhängungsstege 28 der äußeren Reihen R1 bzw. R6 tiefer in die bewegliche Funktionsstruktur hineingeführt, damit in diesem Bereich Vertiefungen 29 entstehen können, um Spannungsspitzen und Überschläge zu vermeiden.
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8a, b zeigen schematische Querschnittsdarstellungen zur Erläuterung verschiedener Prozeßstadien eines Verfahrens zum Herstellen eines mikromechanischen Bauelements gemäß einer achten Ausführungsform der Erfindung.
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Bei der achten Ausführungsform findet die Gittermaskenstrukturtechnik nicht oberhalb der ersten mikromechanischen Funktionsschicht F1 statt, sondern oberhalb der Leiterbahnebene L', welche im vorliegenden Fall dicker als die darüber liegende zweite Isolationsschicht I2' aus Oxid ist.
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Mittels des Gittermaskenbereiches 22c, welcher gemäß 8a bereits wieder verschlossen ist (analog zur ersten Ausführungsform), wurde in der Leiterbahnebene L' der breite Graben B0 geätzt, um die Leiterbahnebene L' zu strukturieren. Im Anschluss daran erfolgt, wie bereits in Zusammenhang mit 1b erläutert, eine erneute Schichtabscheidung des Opferschichtmaterials, um zu einer verschlossenen zweiten Isolationsschicht I2' zu gelangen. Diese verschlossene zweite Isolationsschicht I2' kann dann weiter strukturiert werden, um eine Vertiefung 25 zu bilden, welche einen Anschlagsnoppen 27 der darüber abzuscheidenden ersten mikromechanischen Funktionsschicht F1 bildet, wie in 8b illustriert. Auch hier lässt sich erkennen, dass aufgrund der angewendeten Gittermaskentechnik sich kein Stöpsel der ersten mikromechanischen Funktionsschicht F1 in den Graben B0 in der Leiterbahnebene L' erstreckt, welcher zu Zerstörungsproblemen führen könnte.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, welche beliebig miteinander kombiniert werden können, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern vielfältig modifizierbar.
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Insbesondere sind die oben genannten Materialien nur beispielhaft und nicht einschränkend zu verstehen.
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Obwohl in den vorliegenden Beispielen Polysiliziumschichten als erste und zweite mikromechanische Funktionsschicht F1, F2 verwendet worden sind, ist die Erfindung darauf nicht beschränkt, und beliebige Schichtmaterialien können dafür verwendet werden. Erforderlich ist allerdings eine Ätzselektivität, sodass die dritte Isolationsschicht als Maskenschicht verwendet werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19537814 A1 [0002]
- DE 19961578 A1 [0003]
