DE102016214966A1 - Mikromechanisches Bauelement - Google Patents

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Abstract

Es wird ein mikromechanisches Bauelement mit einer Haupterstreckungsebene vorgeschlagen, wobei das mikromechanische Bauelement eine erste Kaverne umschließt und eine zweite Kaverne umschließt, wobei in der ersten Kaverne ein erster Druck herrscht und in der zweiten Kaverne ein zweiter Druck herrscht, wobei eine sich im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene erstreckende erste Schicht des mikromechanischen Bauelements in eine sich im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene erstreckende zweite Schicht des mikromechanischen Bauelements zwischen der ersten Kaverne und der zweiten Kaverne im Wesentlichen senkrecht zu der Haupterstreckungsebene hineinragt.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einem mikromechanischen Bauelement gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und Anspruch 2.
  • Ein derartiges mikromechanisches Bauelement ist allgemein bekannt. Beispielsweise offenbart US 8,546,928 B2 ein mikromechanisches Bauelement mit zwei Kavernen, wobei auf demselben Chip sowohl ein relativ geringer Kaverneninnendruck für einen Drehratensensor des mikromechanischen Bauelements als auch ein relativ hoher Kaverneninnendruck für einen Beschleunigungssensor des mikromechanischen Bauelements bereitgestellt wird. Hierbei wird der Kaverneninnendruck für den Drehratensensor durch einen in der Kaverne befindlichen Getter auf einem relativ geringen Niveau gehalten.
  • Im Laufe der Miniaturisierung von Bauelementen nimmt jedoch die Anzahl an Sensoren mit unterschiedlichen Anforderungen an die Kaverneninnendrücke auf demselben Chip stets zu.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein mikromechanisches Bauelement mit gegenüber dem Stand der Technik geringer Änderung der Eigenschaften, insbesondere der Güte, des mikromechanischen Bauelements über die Lebenszeit des mikromechanischen Bauelements auf einfache und kostengünstige Weise bereitzustellen.
  • Bei einem mikromechanischen Bauelement gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass eine sich im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene erstreckende erste Schicht des mikromechanischen Bauelements in eine sich im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene erstreckende zweite Schicht des mikromechanischen Bauelements zwischen der ersten Kaverne und der zweiten Kaverne im Wesentlichen senkrecht zu der Haupterstreckungsebene hineinragt.
  • Bei einem mikromechanischen Bauelement gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 2 wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass eine sich im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene erstreckende erste Schicht des mikromechanischen Bauelements in eine sich im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene erstreckende zweite Schicht des mikromechanischen Bauelements im Wesentlichen senkrecht zu der Haupterstreckungsebene hineinragt.
  • Hierdurch wird auf vorteilhafte Weise eine Diffusionsbarriere bzw. eine Gasdiffusionsbarriere bzw. eine Unterbrechung des Gasdiffusionspfades innerhalb einer entlang der zweiten Schicht verlaufenden Ebene parallel zu der Haupterstreckungsebene bereitgestellt. Hierdurch wird vorteilhaft ermöglicht, dass Atome bzw. Moleküle welche durch die zweite Schicht von der ersten Kaverne in Richtung der zweiten Kaverne bzw. von der zweiten Kaverne in Richtung der ersten Kaverne bzw. von einer Umgebung des mikromechanischen Bauelements in Richtung der ersten Kaverne bzw. von der ersten Kaverne in Richtung der Umgebung des mikromechanischen Bauelements diffundieren, im in die zweite Schicht hineinragenden Bereich der ersten Schicht in der entlang der zweiten Schichte verlaufenden Ebene durch die erste Schicht an der Diffusion gehindert werden bzw. eine Diffusion der Atome bzw. Moleküle durch die erste Schicht stark reduziert wird. Somit wird eine Diffusion von Atomen bzw. Molekülen von der ersten Kaverne in Richtung der zweiten Kaverne bzw. von der zweiten Kaverne in Richtung der ersten Kaverne bzw. von einer Umgebung des mikromechanischen Bauelements in Richtung der ersten Kaverne bzw. von der ersten Kaverne in Richtung der Umgebung des mikromechanischen Bauelements reduziert und somit der Gasaustausch zwischen den beiden Kavernen bzw. zwischen einer Umgebung des mikromechanischen Bauelements und der ersten Kaverne deutlich reduziert. Somit kann auf einfache und kostengünstige Weise der erste Druck und der zweite Druck bzw. der Innendruck der beiden Kavernen bzw. der erste Druck im Vergleich zum Stand der Technik konstant gehalten werden, insbesondere ohne die Verwendung von Gettern. Hierdurch wird gegenüber dem Stand der Technik eine Änderung der Eigenschaften, insbesondere der Güte, des mikromechanischen Bauelements über die Lebenszeit des mikromechanischen Bauelements auf einfache und kostengünstige Weise gering gehalten.
  • Insbesondere wird durch die vorliegende Erfindung eine Platzierung zweier jeweils eine Kaverne umfassender Kerne mit unterschiedlichen Innendrücken nebeneinander auf einem Chip möglich, ohne dass durch die Verwendung eines Gettermaterials der Innendruck einer oder beider der Kavernen stabilisiert werden muss. Für die Umsetzung der vorliegenden Erfindung ist lediglich eine Anpassung des Sensorlayouts notwendig. Auch wird ein Gasaustausch zwischen den beiden Kavernen bei einer Lagerung des mikromechanischen Bauelements bei hohen Temperaturen, wie beispielsweise bei Produkterprobungen üblich, reduziert. Somit wird ein besonders kostengünstiges, einfaches und platzsparendes mikromechanisches Bauelement bereitgestellt.
  • Die erste Schicht umfasst einen ersten Diffusionskoeffizienten für die Diffusion von Wasserstoff in der ersten Schicht, einen weiteren ersten Diffusionskoeffizienten für die Diffusion von Helium in der ersten Schicht und einen dritten ersten Diffusionskoeffizienten für die Diffusion von Neon in der ersten Schicht. Ferner umfasst die zweite Schicht einen zweiten Diffusionskoeffizienten für die Diffusion von Wasserstoff in der zweiten Schicht, einen weiteren zweiten Diffusionskoeffizienten für die Diffusion von Helium in der zweiten Schicht und einen dritten zweiten Diffusionskoeffizienten für die Diffusion von Neon in der zweiten Schicht. Hierbei ist bevorzugt der erste und/oder der weitere erste und/oder der dritte erste Diffusionskoeffizient kleiner als der zweite und/oder der weitere zweite und/oder der dritte zweite Diffusionskoeffizient. Hierdurch wird auf vorteilhafte Weise eine gezielte Einstellung der Diffusion von Wasserstoff und/oder Helium und/oder Neon von der ersten Kaverne in Richtung der zweiten Kaverne bzw. von der zweiten Kaverne in Richtung der ersten Kaverne durch das Hineinragen der ersten Schicht in die zweite Schicht bereitgestellt.
  • Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist der Begriff „mikromechanisches Bauelement“ so zu verstehen, dass der Begriff sowohl mikromechanische Bauelemente als auch mikroelektromechanische Bauelemente umfasst.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die erste Schicht Silizium, insbesondere dotiertes, monokristallines und/oder polykristallines Silizium bzw. Poly-Si umfasst. Weiter bevorzugt umfasst die erste Schicht Aluminium und/oder Germanium und/oder ein Nitrid, besonders bevorzugt Aluminiumnitrid und/oder Siliziumnitrid.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die zweite Schicht eine Oxidschicht, bevorzugt eine Siliziumoxidschicht, besonders bevorzugt eine Siliziumdioxidschicht, umfasst. Hierdurch wird vorteilhaft ermöglicht, dass bei einer Platzierung zweier Kernen mit unterschiedlichen Kaverneninnendrücken auf einem Chip über Siliziumdioxidschichten, die zwischen den beiden Kavernen angeordnet sind, kein bzw. lediglich ein gegenüber dem Stand der Technik reduzierter Gasaustausch zwischen den beiden Kavernen stattfinden kann.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die erste Schicht in die zweite Schicht derart hineinragt, dass das mikromechanische Bauelement einen die zweite Schicht trennenden Trennbereich umfasst, wobei der Trennbereich zwischen der ersten Kaverne und der zweiten Kaverne und/oder parallel zu der Haupterstreckungsebene die erste Kaverne umschließend und/oder parallel zu der Haupterstreckungsebene die zweite Kaverne umschließend angeordnet ist. Bevorzugt ist der Trennbereich parallel zu der Haupterstreckungsebene die erste Kaverne zumindest teilweise umschließend, bevorzugt mindestens 90% eines die erste Kaverne parallel zu der Haupterstreckungsebene umgebenen Umfangs, besonders bevorzugt mindestens 95% des Umfangs, ganz besonders bevorzugt mindestens 99% des Umfangs, angeordnet. Außerdem bevorzugt ist der Trennbereich parallel zu der Haupterstreckungsebene die zweite Kaverne zumindest teilweise umschließend, bevorzugt mindestens 90% eines die zweite Kaverne parallel zu der Haupterstreckungsebene umgebenen weiteren Umfangs, besonders bevorzugt mindestens 95% des weiteren Umfangs, ganz besonders bevorzugt mindestens 99% des weiteren Umfangs, angeordnet. Hierdurch wird auf vorteilhafte Weise erreicht, dass eine Diffusion durch die zweite Schicht von der ersten Kaverne in Richtung der zweiten Kaverne bzw. von der zweiten Kaverne in Richtung der ersten Kaverne und/oder von einer Umgebung des mikromechanischen Bauelements in Richtung der ersten Kaverne und/oder von einer Umgebung des mikromechanischen Bauelements in Richtung der zweiten Kaverne verhindert bzw. erschwert wird.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die erste Schicht in die zweite Schicht derart hineinragt, dass ein erster Schichtbereich der zweiten Schicht und ein zweiter Schichtbereich der zweiten Schicht parallel zu der Haupterstreckungsebene voneinander beabstandet angeordnet sind. Hierdurch wird vorteilhaft eine Trennung der zweiten Schicht in einen ersten Schichtbereich und in einen zweiten Schichtbereich derart ermöglicht, dass eine Diffusion von Atomen und/oder Molekülen parallel zu der Haupterstreckungsebene innerhalb der zweiten Schicht von dem ersten Schichtbereich zu dem zweiten Schichtbereich bzw. von dem zweiten Schichtbereich zu dem ersten Schichtbereich nicht möglich ist und die Atomen und/oder Moleküle parallel zu der Haupterstreckungsebene durch sich von der zweiten Schicht unterscheidende Bereiche diffundieren müssen um von dem ersten Schichtbereich zu dem zweiten Schichtbereich bzw. von dem zweiten Schichtbereich zu dem ersten Schichtbereich zu gelangen.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass ein erster Schichtbereich der zweiten Schicht die erste Kaverne in einer Ebene parallel zu der Haupterstreckungsebene umschließt. Hierdurch wird vorteilhaft ermöglicht, dass Atome und/oder Moleküle innerhalb der Ebene aus der ersten Kaverne durch den ersten Schichtbereich diffundieren müssen.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass ein zweiter Schichtbereich der zweiten Schicht die zweite Kaverne in einer Ebene parallel zu der Haupterstreckungsebene umschließt. Hierdurch wird vorteilhaft ermöglicht, dass Atome und/oder Moleküle innerhalb der Ebene aus der zweiten Kaverne durch den zweiten Schichtbereich diffundieren müssen.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die erste Schicht in die zweite Schicht derart hineinragt, dass ein erster Schichtbereich der zweiten Schicht und ein dritter Schichtbereich der zweiten Schicht parallel zu der Haupterstreckungsebene voneinander beabstandet angeordnet sind. Hierdurch wird vorteilhaft eine Trennung der zweiten Schicht in einen ersten Schichtbereich und in einen dritten Schichtbereich derart ermöglicht, dass eine Diffusion von Atomen und/oder Molekülen parallel zu der Haupterstreckungsebene innerhalb der zweiten Schicht von dem ersten Schichtbereich zu dem dritten Schichtbereich bzw. von dem dritten Schichtbereich zu dem ersten Schichtbereich nicht möglich ist und die Atomen und/oder Moleküle parallel zu der Haupterstreckungsebene durch sich von der zweiten Schicht unterscheidende Bereiche diffundieren müssen um von dem ersten Schichtbereich zu dem dritten Schichtbereich bzw. von dem dritten Schichtbereich zu dem ersten Schichtbereich zu gelangen.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die erste Schicht in die zweite Schicht derart hineinragt, dass ein zweiter Schichtbereich der zweiten Schicht und ein dritter Schichtbereich der zweiten Schicht parallel zu der Haupterstreckungsebene voneinander beabstandet angeordnet sind. Hierdurch wird vorteilhaft eine Trennung der zweiten Schicht in einen zweiten Schichtbereich und in einen dritten Schichtbereich derart ermöglicht, dass eine Diffusion von Atomen und/oder Molekülen parallel zu der Haupterstreckungsebene innerhalb der zweiten Schicht von dem zweiten Schichtbereich zu dem dritten Schichtbereich bzw. von dem dritten Schichtbereich zu dem zweiten Schichtbereich nicht möglich ist und die Atomen und/oder Moleküle parallel zu der Haupterstreckungsebene durch sich von der zweiten Schicht unterscheidende Bereiche diffundieren müssen um von dem zweiten Schichtbereich zu dem dritten Schichtbereich bzw. von dem dritten Schichtbereich zu dem zweiten Schichtbereich zu gelangen.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass ein dritter Schichtbereich der zweiten Schicht einen ersten Schichtbereich der zweiten Schicht in einer Ebene parallel zu der Haupterstreckungsebene umschließt. Hierdurch wird vorteilhaft ermöglicht, dass zwischen dem dritten Schichtbereich und dem ersten Schichtbereich ein in der Ebene verlaufender Trennbereich ausgebildet werden kann.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass ein dritter Schichtbereich der zweiten Schicht einen zweiten Schichtbereich der zweiten Schicht in einer Ebene parallel zu der Haupterstreckungsebene umschließt. Hierdurch wird vorteilhaft ermöglicht, dass zwischen dem dritten Schichtbereich und dem zweiten Schichtbereich ein in der Ebene verlaufender Trennbereich ausgebildet werden kann.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der erste Druck geringer als der zweite Druck ist, wobei in der ersten Kaverne eine erste Sensoreinheit zur Drehratenmessung angeordnet ist, wobei in der zweiten Kaverne eine zweite Sensoreinheit zur Beschleunigungsmessung angeordnet ist. Hierdurch wird auf vorteilhafte Weise ein mikromechanisches Bauelement zur Drehratenmessung und zur Beschleunigungsmessung mit einer über die Lebenszeit des mikromechanischen Bauelements stabilen Güte auf einfache Weise bereitgestellt. Bevorzugt sind die erste Kaverne und die zweite Kaverne auf einem Chip angeordnet. Hierdurch wird vorteilhaft ermöglicht, dass die erste Kaverne und die zweite Kaverne bzw. die erste Sensoreinheit und die zweite Sensoreinheit in dem identischen Schichtverfahren herstellbar sind. Hierdurch wird ein besonders zeiteffizientes Herstellungsverfahren ermöglicht. Besonders bevorzugt wird der erste Druck und/oder der zweite Druck durch ein Öffnen und Neuverschließen der ersten Kaverne und/oder der zweiten Kaverne bei einem ersten Umgebungsdruck und/oder bei einem zweiten Umgebungsdruck derart eingestellt, dass unmittelbar nach dem Neuverschließen der erste Druck im Wesentlichen dem ersten Umgebungsdruck und/oder der zweite Druck im Wesentlichen dem zweiten Umgebungsdruck entspricht.
  • Bevorzugt wird mit der vorliegenden Erfindung ein Gasaustausch zwischen der ersten Kaverne und der zweiten Kaverne und/oder ein Gasaustausch zwischen der ersten Kaverne und/oder der zweiten Kaverne einerseits und der Umgebung des mikromechanischen Bauelements andererseits reduziert und somit insbesondere das in der ersten Kaverne der ersten Sensoreinheit zur Drehratenmessung eingeschlossene Vakuum über Lebensdauer stabilisiert, was zu einer relativ zum Stand der Technik geringen Änderung der Güte und der Sensoreigenschaften der ersten Sensoreinheit zur Drehratenmessung führt.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein mikromechanisches Bauelement gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 2 zeigt in einer schematischen Darstellung ein mikromechanisches Bauelement gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 3 zeigt in einer schematischen Darstellung ein mikromechanisches Bauelement gemäß einer dritten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 4 zeigt in einer schematischen Darstellung ein mikromechanisches Bauelement gemäß der weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.
  • In 1 ist eine schematische Darstellung eines mikromechanischen Bauelements 1 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei das mikromechanische Bauelement 1 eine Haupterstreckungsebene 100 aufweist. Bevorzugt ist die Haupterstreckungsebene 100 eine Haupterstreckungsebene eines Substrats 19 des mikromechanischen Bauelements 1. Hierbei umschließt das mikromechanische Bauelement 1 eine erste Kaverne 3 und eine zweite Kaverne 5, wobei in der ersten Kaverne 3 ein erster Druck herrscht und in der zweiten Kaverne 5 ein zweiter Druck herrscht. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass der erste Druck geringer als der zweite Druck ist und in der ersten Kaverne 3 eine erste Sensoreinheit zur Drehratenmessung bzw. ein Drehratensensor angeordnet ist und in der zweiten Kaverne 5 eine zweite Sensoreinheit zur Beschleunigungsmessung bzw. ein Beschleunigungssensor angeordnet ist.
  • Bevorzugt umfasst das mikromechanische Bauelement 1 eine das Substrat 19 umfassende Basisstruktur und eine Kappenstruktur, wobei die Basisstruktur über einen Bondrahmen des mikromechanischen Bauelements 1 mit der Kappenstruktur, bevorzugt stoffschlüssig, verbunden ist, sodass sowohl die erste Kaverne 3 als auch die zweite Kaverne 5 jeweils, beispielsweise durch einen Bondsteg, getrennt voneinander von dem mikromechanischen Bauelement 1 umschlossen sind.
  • Des Weiteren ist bevorzugt in der ersten Kaverne 3 ein erstes Gasgemisch mit einer ersten chemischen Zusammensetzung eingeschlossen und in der zweiten Kaverne 5 ein zweites Gasgemisch mit einer zweiten chemischen Zusammensetzung, bevorzugt eine Gasfüllung für eine Beschleunigungssensorkaverne, eingeschlossen, wobei sich die erste chemische Zusammensetzung von der zweiten chemischen Zusammensetzung unterscheidet. Bevorzugt ist der erste Druck geringer als 10 mbar, besonders bevorzugt geringer als 5 mbar, ganz besonders bevorzugt geringer als 1 mbar. Außerdem ist der zweite Druck bevorzugt zwischen 20 mbar und 2000 mbar, besonders bevorzugt zwischen 50 mbar und 750 mbar, ganz besonders bevorzugt zwischen 450 mbar und 550 mbar.
  • Das in 1 dargestellte mikromechanischen Bauelement 1 umfasst eine erste Schicht 7 und eine zweite Schicht 9, wobei die zweite Schicht 9 bevorzugt eine Oxidschicht, besonders bevorzugt eine Siliziumdioxidschicht, umfasst. Die erste Schicht 7 und die zweite Schicht 9 erstrecken sich im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene 100. Hierbei ragt die erste Schicht 7 in die zweite Schicht 9 zwischen der ersten Kaverne 3 und der zweiten Kaverne 5 im Wesentlichen senkrecht zu der Haupterstreckungsebene 100 hinein. Bevorzugt wird hierdurch ein die zweite Schicht 9 trennender Trennbereich 17 des mikromechanischen Bauelements 1 ausgebildet.
  • Bevorzugt ist hierbei der Trennbereich 17 als Unterbrechung des Gasdiffusionspfades durch Unterbrechung der Oxidschichten bzw. der Oxide, insbesondere zwischen der ersten Kaverne 3 und der zweiten Kaverne 5, im Layout des Sensorkerns vorgesehen.
  • In dem in 1 beispielhaft dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Trennbereich 17 zwischen der ersten Kaverne 3 und der zweiten Kaverne 5 angeordnet. Außerdem ragt die erste Schicht 7 in die zweite Schicht 9 derart hinein, dass ein erster Schichtbereich 11 der zweiten Schicht 9 und ein zweiter Schichtbereich 13 der zweiten Schicht 9 parallel zu der Haupterstreckungsebene 100 voneinander beabstandet angeordnet sind. Mit anderen Worten trennt der Trennbereich 17 den ersten Schichtbereich 11 von dem zweiten Schichtbereich 13 bzw. sind der erste Schichtbereich 11 und der zweite Schichtbereich 13 zumindest teilweise von dem Trennbereich 17 voneinander getrennt. Beispielsweise ist auch vorgesehen und in 1 nicht dargestellt, dass der erste Schichtbereich 11 und der zweite Schichtbereich 13 derart ausgebildet sind, dass sich der erste Schichtbereich 11 und der zweite Schichtbereich 13 zumindest teilweise berühren, insbesondere an sich gegenüberliegenden Enden einer Haupterstreckungsrichtung des Trennbereichs 17.
  • Außerdem ist in 1 beispielhaft dargestellt, dass der erste Schichtbereich 11 die erste Kaverne 3 und der zweite Schichtbereich 13 die zweite Kaverne 5 in einer Ebene parallel zu der Haupterstreckungsebene 100 umschließen.
  • Des Weiteren ist in 1 beispielhaft dargestellt, dass der Trennbereich 17 linienförmig im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene 100 ausgebildet ist und in einer Ebene parallel zu der Haupterstreckungsebene 100 zwischen der ersten Kaverne 3 und der zweiten Kaverne 5 sowie zwischen dem ersten Schichtbereich 11 und dem zweiten Schichtbereich 13 angeordnet ist. Hierbei ist beispielsweise vorgesehen, dass der Trennbereich 17 von einer senkrecht zu der Haupterstreckungsebene 100 verlaufenden ersten Fläche des mikromechanischen Bauelements 1 bis zu einer senkrecht zu der Haupterstreckungsebene 100 verlaufenden zweiten Fläche des mikromechanischen Bauelements 1 durchgehend ausgebildet ist. Bevorzugt ist hierbei die erste Fläche, bevorzugt eine Außenfläche des mikromechanischen Bauelements 1, parallel zu der zweiten Fläche, bevorzugt eine weitere Außenfläche des mikromechanischen Bauelements 1, angeordnet. Mit anderen Worten ist der Trennbereich 17 als Trennsteg zwischen der ersten Kaverne 3 und der zweiten Kaverne 5 ausgebildet.
  • In 2 ist eine schematische Darstellung eines mikromechanischen Bauelements 1 gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei die in 2 dargestellte Ausführungsform im Wesentlichen der in 1 dargestellten Ausführungsform entspricht. Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Trennbereich 17 derart ausgebildet, dass der Trennbereich 17 parallel zu der Haupterstreckungsebene 100 die erste Kaverne 3 umschließt. Mit anderen Worten ist der Trennbereich 17 umlaufend um die erste Kaverne 3 ausgebildet. Beispielsweise ist hier dargestellt, dass der Trennbereich 17 zwischen der ersten Kaverne 3 und der zweiten Kaverne 5 und parallel zu der Haupterstreckungsebene 100 die erste Kaverne 3 umschließend angeordnet ist. Alternativ ist jedoch auch vorgesehen, dass der Trennbereich 17 lediglich parallel zu der Haupterstreckungsebene 100 die erste Kaverne 3 umschließend angeordnet ist. Hierbei ist beispielsweise vorgesehen, dass der Trennbereich 17 sowohl die erste Kaverne 3 als auch die zweite Kaverne 5 umschließend angeordnet ist, jedoch nicht zwischen der ersten Kaverne 3 und der zweiten Kaverne 5 angeordnet ist.
  • Ferner zeigt 2, dass der Trennbereich 17 eine geschlossene, insbesondere im Wesentlichen rechteckige, bahn- oder linienförmige Erstreckung aufweist. Hierdurch wird vorteilhaft ermöglicht, dass das erfindungsgemäße mikromechanische Bauelement 1 mit überwiegend Standard-Herstellungsmethoden bzw. Reaktoren bzw. Zubehör hergestellt werden kann. Außerdem kann somit auf einfache Weise erreicht werden, dass der Trennbereich den ersten Schichtbereich 11 und/oder den zweiten Schichtbereich 13 und/oder die erste Kaverne 3 und/oder die zweite Kaverne 5 in einer Ebene parallel zu der Haupterstreckungsebene 100 zumindest teilweise umschließt. Mit anderen Worten ist der Trennbereich 17 umlaufend um die erste Kaverne 3 ausgebildet.
  • In 3 ist eine schematische Darstellung eines mikromechanischen Bauelements 1 gemäß einer dritten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei die in 3 dargestellte Ausführungsform im Wesentlichen der in 1 und der in 2 dargestellten Ausführungsformen entspricht. Bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ragt jedoch die erste Schicht 7 in die zweite Schicht 9 derart hinein, dass der erste Schichtbereich 11 und ein dritter Schichtbereich 15 der zweiten Schicht 9 parallel zu der Haupterstreckungsebene 100 voneinander beabstandet angeordnet sind. Außerdem ragt die erste Schicht 7 in die zweite Schicht 9 derart hinein, dass der zweite Schichtbereich 13 und der dritte Schichtbereich 15 parallel zu der Haupterstreckungsebene 100 voneinander beabstandet angeordnet sind. Des Weiteren umschließt der dritte Schichtbereich 15 den ersten Schichtbereich 11 in einer Ebene parallel zu der Haupterstreckungsebene 100 und der dritte Schichtbereich 15 den zweiten Schichtbereich 13 in der Ebene.
  • Bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Trennbereich 17 zwischen der ersten Kaverne 3 und der zweiten Kaverne 5 und parallel zu der Haupterstreckungsebene 100 die erste Kaverne 3 umschließend und parallel zu der Haupterstreckungsebene 100 die zweite Kaverne 5 umschließend angeordnet. Hierbei weist der Trennbereich 17 eine geschlossene, insbesondere im Wesentlichen rechteckige, bahn- oder linienförmige Erstreckung auf. Mit anderen Worten ist der Trennbereich 17 umlaufend um die erste Kaverne 3 und um die zweite Kaverne 5 ausgebildet.
  • In 4 ist eine schematische Darstellung eines mikromechanischen Bauelements 1 gemäß der weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei die in 4 dargestellte Ausführungsform im Wesentlichen der in 1, der in 2 und der in 3 dargestellten Ausführungsformen entspricht. Hierbei zeigt 4 eine senkrecht zu der Haupterstreckungsebene 100 verlaufende Schnittdarstellung entlang der Linie 21. Hierbei zeigt die 4 beispielhaft einen Querschnitt durch die Unterbrechung der Oxide.
  • Die Schnittdarstellung in 4 zeigt beispielhaft die erste Schicht 7, die zweite Schicht 9, den ersten Schichtbereich 11, den zweiten Schichtbereich 13, den Trennbereich 17, sowie das Substrat 19 und die Haupterstreckungsebene 100. Außerdem zeigt die Schnittdarstellung in 4 beispielhaft eine weitere erste Schicht 23, wobei die weitere erste Schicht 23 in eine weitere zweite Schicht 25 und in eine dritte zweite Schicht 27 im Wesentlichen senkrecht zu der Haupterstreckungsebene 100 hineinragt und somit einen weiteren Trennbereich 29 bildet. Beispielsweise umfasst das mikromechanische Bauelement 1 den Trennbereich 17 und den weiteren Trennbereich 29 derart, dass der Trennbereich 17 und der weitere Trennbereich 29 zwischen der ersten Kaverne 3 und der zweiten Kaverne 5 und/oder parallel zu der Haupterstreckungsebene 100 die erste Kaverne 3 umschließend und/oder parallel zu der Haupterstreckungsebene 100 die zweite Kaverne 5 umschließend angeordnet ist und die zweite Schicht 9, die weitere zweite Schicht 25 und die dritte zweite Schicht 27 jeweils in den ersten Schichtbereich 11 und den zweiten Schichtbereich 13, einen ersten Schichtbereich und einen zweiten Schichtbereich der weiteren zweiten Schicht 25 und einen ersten und einen zweiten Schichtbereich der dritten zweiten Schicht 27 trennt.
  • In 4 ist beispielhaft dargestellt, dass die zweite Schicht 9 außerhalb des Trennbereichs 17 auf einer dem Substrat 19 zugewandten Seite der ersten Schicht 7 angeordnet ist und die weitere erste Schicht 23 außerhalb des Trennbereichs 17 auf einer dem Substrat 19 zugewandten Seite der zweiten Schicht 9 angeordnet ist. Des Weiteren zeigt 4 beispielhaft, dass die weitere zweite Schicht 25 auf einer dem Substrat 19 zugewandten Seite der weiteren ersten Schicht 23 und die dritte zweite Schicht 27 auf einer dem Substrat 19 zugewandten Seite der weiteren zweiten Schicht 25 angeordnet ist.
  • Außerdem zeigt 4 beispielhaft, dass die zweite Schicht 9 zwei Oxidschichten, bevorzugt zwei Siliziumoxidschichten, besonders bevorzugt zwei Siliziumdioxidschichten, umfasst und dass die weitere zweite Schicht 25 zwei Oxidschichten, bevorzugt zwei Siliziumoxidschichten, besonders bevorzugt zwei Siliziumdioxidschichten, umfasst. Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, dass die zweite Schicht 9 einerseits gezielt an die Oberfläche der weiteren ersten Schicht 23 angepasst und andererseits ein gezieltes Wachstumsverhalten beim Aufwachsen bzw. Abscheiden in der Herstellung der zweiten Schicht 9 ermöglicht wird. Außerdem ist es vorteilhaft möglich, dass die weitere zweite Schicht 25 gezielt an die Oberfläche der dritten zweiten Schicht 27 bzw. einer auf der dritten zweiten Schicht 27 abgeschiedenen bzw. aufgewachsenen vierten Schicht angepasst und gleichzeitig ein gezieltes Wachstumsverhalten beim Aufwachsen bzw. Abscheiden in der Herstellung der weiteren zweiten Schicht 25 ermöglicht wird.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • US 8546928 B2 [0002]

Claims (10)

  1. Mikromechanisches Bauelement (1) mit einer Haupterstreckungsebene (100), wobei das mikromechanische Bauelement (1) eine erste Kaverne (3) umschließt und eine zweite Kaverne (5) umschließt, wobei in der ersten Kaverne (3) ein erster Druck herrscht und in der zweiten Kaverne (5) ein zweiter Druck herrscht, dadurch gekennzeichnet, dass eine sich im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene (100) erstreckende erste Schicht (7) des mikromechanischen Bauelements (1) in eine sich im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene (100) erstreckende zweite Schicht (9) des mikromechanischen Bauelements (1) zwischen der ersten Kaverne (3) und der zweiten Kaverne (5) im Wesentlichen senkrecht zu der Haupterstreckungsebene (100) hineinragt.
  2. Mikromechanisches Bauelement (1) mit einer Haupterstreckungsebene (100), wobei das mikromechanische Bauelement (1) eine erste Kaverne (3) umschließt, wobei in der ersten Kaverne (3) ein erster Druck herrscht, dadurch gekennzeichnet, dass eine sich im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene (100) erstreckende erste Schicht (7) des mikromechanischen Bauelements (1) in eine sich im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene (100) erstreckende zweite Schicht (9) des mikromechanischen Bauelements (1) im Wesentlichen senkrecht zu der Haupterstreckungsebene (100) hineinragt.
  3. Mikromechanisches Bauelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Schicht (9) eine Oxidschicht, bevorzugt eine Siliziumoxidschicht, besonders bevorzugt eine Siliziumdioxidschicht, umfasst.
  4. Mikromechanisches Bauelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Schicht (7) in die zweite Schicht (9) derart hineinragt, dass das mikromechanische Bauelement einen die zweite Schicht (9) trennenden Trennbereich (17) umfasst, wobei der Trennbereich (17) zwischen der ersten Kaverne (3) und der zweiten Kaverne (5) und/oder parallel zu der Haupterstreckungsebene (100) die erste Kaverne (3) umschließend und/oder parallel zu der Haupterstreckungsebene (100) die zweite Kaverne (5) umschließend angeordnet ist.
  5. Mikromechanisches Bauelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Schicht (7) in die zweite Schicht (9) derart hineinragt, dass ein erster Schichtbereich (11) der zweiten Schicht (9) und ein zweiter Schichtbereich (13) der zweiten Schicht (9) parallel zu der Haupterstreckungsebene (100) voneinander beabstandet angeordnet sind.
  6. Mikromechanisches Bauelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein erster Schichtbereich (11) der zweiten Schicht (9) die erste Kaverne (3) in einer Ebene parallel zu der Haupterstreckungsebene (100) umschließt.
  7. Mikromechanisches Bauelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein zweiter Schichtbereich (13) der zweiten Schicht (9) die zweite Kaverne (5) in einer Ebene parallel zu der Haupterstreckungsebene (100) umschließt.
  8. Mikromechanisches Bauelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Schicht (7) in die zweite Schicht (9) derart hineinragt, dass ein erster Schichtbereich (11) der zweiten Schicht (9) und ein dritter Schichtbereich (15) der zweiten Schicht (9) parallel zu der Haupterstreckungsebene (100) voneinander beabstandet angeordnet sind.
  9. Mikromechanisches Bauelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Schicht (7) in die zweite Schicht (9) derart hineinragt, dass ein zweiter Schichtbereich (13) der zweiten Schicht (9) und ein dritter Schichtbereich (15) der zweiten Schicht (9) parallel zu der Haupterstreckungsebene (100) voneinander beabstandet angeordnet sind.
  10. Mikromechanisches Bauelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein dritter Schichtbereich (15) der zweiten Schicht (9) einen ersten Schichtbereich (11) der zweiten Schicht (9) in einer Ebene parallel zu der Haupterstreckungsebene (100) umschließt.
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