DE102019215532A1

DE102019215532A1 - Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen Bauelements und Mikromechanisches Bauelement

Info

Publication number: DE102019215532A1
Application number: DE102019215532.4A
Authority: DE
Inventors: Frank Schatz; Hans Artmann; Rainer Straub; Stefan Pinter; Daniel PANTEL; Jochen Tomaschko
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-10-10
Filing date: 2019-10-10
Publication date: 2021-04-15

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen Bauelements (114), insbesondere einer mikromechanischen Feder. Hierbei wird zunächst ein Siliziumsubstrat (100) bereitgestellt. Zudem wird wenigstens eine Seite des Siliziumsubstrats (100) zumindest teilweise mit wenigstens einer ersten Schicht (120) beschichtet. Die erste Schicht (120) wird zumindest teilweise in wenigstens einem definierten Bereich (111) der beschichteten Seite (101) des Siliziumsubstrats (100) entfernt. Der definierte Bereich (111) wird hierbei in Abhängigkeit einer vorbestimmten mechanischen Spannungsverteilung des mikromechanischen Bauelements (114) bei mechanischer Belastung ausgewählt. Zudem betrifft die Erfindung ein mikromechanisches Bauelement (114).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen Bauelements, insbesondere einer mikromechanischen Feder und ein mikromechanisches Bauelement, insbesondere eine mikromechanische Feder.
Stand der Technik
Das Dokument EP 1 613 969 B1 beschreibt ein mikromechanisches Bauelement in Form eines Mikrospiegels, wie er beispielsweise bei Mikroscannern eingesetzt wird. Das Schwingungssystem kann eine elastische Aufhängung in Form einer Torsionsfeder aufweisen. Die gesamte Struktur des mikromechanischen Bauelements wird durch ein Substrat aus Silizium getragen. Auf der Oberfläche des Substrats ist eine Isolationsschicht und eine weitere Schicht aufgetragen. Spezielle Stellen der Torsionsfeder oder des Mikrospiegels können mittels eines Ätzverfahrens ausgedünnt sein. Es wird jedoch in dem Dokument EP 1 613 969 B1 nicht beschrieben, wie diese speziellen Stellen charakterisiert sind.
Der Erfindung liegt davon ausgehend die Aufgabe zugrunde, eine Bruchfestigkeit eines mikromechanischen Bauelements zu modifizieren.
Offenbarung der Erfindung
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen Bauelements vorgeschlagen. Bei dem mikromechanischen Bauelement kann es sich beispielsweise um eine mikromechanische Feder handeln, welche als Aufhängung für einen Mikrospiegel dienen soll. Es kann sich jedoch auch alternativ um einen Mikrosensor, wie beispielsweise einen Beschleunigungssensor handeln. Zunächst wird bei dem Verfahren ein Siliziumsubstrat bereitgestellt. Weiterhin wird wenigstens eine erste Seite des Siliziumsubstrats, welches insbesondere als Siliziumplatte ausgebildet ist, zumindest teilweise mit wenigstens einer ersten Schicht beschichtet. Mit der Beschichtung der ersten Seite kann ein direktes Auftragen der ersten Schicht auf die erste Seite des Siliziumsubstrats gemeint sein. In diesem Fall steht die erste Seite des Siliziumsubstrats direkt in Kontakt mit der ersten Schicht. Alternativ kann hierunter aber auch das Auftragen der ersten Schicht auf eine schon mit wenigstens einer vierten Schicht beschichteten ersten Seite des Siliziumsubstrats gemeint sein. Die erste Schicht ist hierbei durch die wenigstens eine vierte Schicht von der ersten Seite des Siliziumsubstrats getrennt. Darauf folgend wird die erste Schicht zumindest teilweise in wenigstens einem definierten Bereich der mit der ersten Schicht beschichteten ersten Seite des Siliziumsubstrats entfernt. Dieser wenigstens eine definierte Bereich wird hierbei in Abhängigkeit einer vorbestimmten Spannungsverteilung des mikromechanischen Bauelements bei mechanischer Belastung ausgewählt. Das bedeutet, es ist bekannt, wie sich die mechanischen Spannungen bei mechanischer Belastung auf dem mikromechanischen Bauelement verteilen und in Abhängigkeit dieser Verteilung wird der definierte Bereich ausgewählt, in dem die erste Schicht zumindest teilweise entfernt wird. Bei Silizium kann sich der Wertebereich der Streckgrenze sehr stark unterscheiden. Je nach Dicke und Beschaffenheit der Oberfläche des Siliziumsubstrats kann die Streckgrenze zwischen einigen hundert MPa und mehreren GPa liegen. Da einkristallines Silizium auch keine plastische Verformung zulässt, bedeutet ein Überschreiten der Streckgrenze in der Regel auch den Bruch der Struktur. Eine erste Schicht auf dem Siliziumsubstrat kann die Streckgrenze des mikromechanischen Bauelements zusätzlich beeinflussen. Zum einen kann die Spannung in der ersten Schicht höher sein, wenn das E-Modul der ersten Schicht höher ist als bei Silizium. Zum anderen kann die Streckgrenze der ersten Schicht geringer sein als die des Siliziums. Die Folge ist, dass in der ersten Schicht ein Riss beginnt. Der Riss führt dann zu einer Erhöhung der Spannungen an der Rissspitze, was dazu führt, dass der Riss fortschreitet. Die Spannungen sind dann so hoch, dass bei Auftreffen des Risses auf das Silizium die Streckgrenze lokal überschritten wird und das Silizium bricht.
Vorzugsweise wird der wenigstens eine definierte Bereich in Abhängigkeit von vorbestimmten mechanischen Spannungswerten, insbesondere von vorbestimmten maximalen mechanischen Zugspannungswerten und/oder maximalen mechanischen Druckspannungswerten, bei mechanischer Belastung ausgewählt. In Bereichen maximaler Spannung des mikromechanischen Bauelements ist es am wahrscheinlichsten, dass dort die Bruchspannung des mikromechanischen Bauelements als erstes erreicht ist.
Bevorzugt wird eine der ersten Seite gegenüberliegende zweite Seite des Siliziumsubstrats, insbesondere eine Unterseite des Siliziumsubstrats, mit wenigstens einer weiteren Schicht beschichtet. Bei der weiteren Schicht handelt es sich beispielsweise um eine weitere erste Schicht und/oder eine zweite Schicht. Auch hier kann unter der Beschichtung der zweiten Seite mit wenigstens einer weiteren Schicht ein direktes Auftragen der weiteren Schicht auf die zweite Seite des Siliziumsubstrats gemeint sein. In diesem Fall steht die zweite Seite des Siliziumsubstrats direkt in Kontakt mit der weiteren Schicht. Alternativ kann hierunter aber auch das Auftragen der weiteren Schicht auf eine schon mit wenigstens einer vierten Schicht beschichteten zweiten Seite des Siliziumsubstrats gemeint sein. Die weitere Schicht ist hierbei durch die wenigstens eine vierte Schicht von der zweiten Seite des Siliziumsubstrats getrennt. Die erste Schicht auf der ersten Seite des Siliziumsubstrats oder die weitere Schicht auf der zweiten Seite des Siliziumsubstrats werden zumindest teilweise in dem wenigstens einen definierten Bereich der beschichteten Seite des Siliziumsubstrats entfernt. Alternativ werden sowohl die erste Schicht auf der ersten Seite des Siliziumsubstrats und die weitere Schicht auf der zweiten Seite des Siliziumsubstrats zumindest teilweise in dem wenigstens einen definierten Bereich der beschichteten Seiten des Siliziumsubstrats entfernt. Ist die erste Seite mit einer ersten Schicht und die zweite Seite mit einer zweiten Schicht beschichtet, ist es auch möglich, dass in Abhängigkeit der mechanischen Festigkeitswerte der ersten Schicht und der zweiten Schicht in dem wenigstens einen definierten Bereich auf der Oberseite im Vergleich zu der Unterseite unterschiedlich viel Material der beiden Schichten entfernt wird. Somit kann auf eine unterschiedliche mechanische Spannungsverteilung auf Unterseite und Oberseite des mikromechanischen Bauelements reagiert werden.
Bevorzugt wird zunächst die wenigstens eine erste Schicht zumindest teilweise in dem wenigstens einen definierten Bereich der beschichteten ersten Seite des Siliziumsubstrats entfernt und darauf folgend die erste Seite des Siliziumsubstrats zumindest teilweise mit wenigstens einer weiteren Schicht, insbesondere mit einer dritten Schicht, beschichtet. Somit ist es beispielsweise möglich, eine elastische Schutzschicht zum Schutz des freigelegten Siliziumsubstrats im definierten Bereich anzuordnen.
Vorzugsweise wird die wenigstens eine erste Schicht zumindest teilweise in dem wenigstens einen definierten Bereich der beschichteten ersten Seite des Siliziumsubstrats bis zu einer Oberfläche des Siliziumsubstrats entfernt. Das Siliziumsubstrat ist somit auf der beschichteten ersten Seite zumindest teilweise freigelegt und in diesem Bereich ist die Bruchfestigkeit des Bauteils alleine von der Streckgrenze des Siliziumsubstrats abhängig. Weiterhin vorzugsweise wird die wenigstens eine erste Schicht vollständig in dem wenigstens einen definierten Bereich der beschichteten ersten Seite des Siliziumsubstrats entfernt. Somit ist das Siliziumsubstrat auf der beschichteten ersten Seite im definierten Bereich vollständig freigelegt.
Vorzugsweise wird weiterhin die wenigstens eine erste Schicht zumindest teilweise in dem wenigstens einen definierten Bereich der mit der ersten Schicht beschichteten ersten Seite des Siliziumsubstrats bis zu einer Oberfläche der vierten Schicht entfernt.
Vorzugsweise handelt es sich bei der wenigstens einen ersten Schicht und/oder bei den weiteren Schichten um eine Oxidschicht und/oder um eine Nitridschicht. Es handelt sich in diesem Zusammenhang insbesondere um eine Siliziumoxidschicht und/oder eine Siliziumnitridschicht. Sowohl eine Siliziumoxidschicht, wie auch eine Siliziumnitridschicht werden häufig als Isolationsschichten eingesetzt. Bei den Schichten kann es sich aber auch um Metallschichten und/oder weitere Isolationsschichten und/oder unterschiedlichste Diffusionsbarrieren und/oder sonstige Funktionsschichten handeln. Weiterhin bevorzugt weisen die erste Schicht und/oder die weiteren Schichten eine Schichtdicke von 500nm nach dem Aufbringen auf.
Vorzugsweise wird zum Entfernen der wenigstens einen ersten Schicht das Verfahren der Lithographie verwendet. Hierbei wird zumindest teilweise in dem wenigstens einen ausgewählten, definierten Bereich der beschichteten ersten Seite des Siliziumsubstrats eine Fotolackschicht auf die beschichtete erste Seite des Siliziumsubstrats aufgebracht. Die Fotolackschicht bedeckt hierbei zumindest den definierten Bereichs der ersten Schicht, welcher anschließend entfernt werden soll und zusätzlich einen an den Randbereich des definierten Bereichs angrenzenden Bereich. Anschließend wird die Fotolackschicht, welche sich in dem, an den Randbereich des definierten Bereichs angrenzenden Bereich befindet, durch eine hergestellte Maske hindurch belichtet, wodurch dieser Teil der Fotolackschicht aushärtet. Der nicht belichtete Teil der Fotolackschicht in dem Teil des definierten Bereichs der ersten Schicht, welcher entfernt werden soll, wird anschließend durch eine bestimmte chemische Lösung bis zu einer Oberfläche der ersten Schicht entfernt. Darauf folgend wird die wenigstens eine erste Schicht zumindest teilweise in dem wenigstens einen definierten Bereich der beschichteten ersten Seite des Siliziumsubstrats entfernt. Die erste Schicht wird hierbei insbesondere mittels Nassätzen oder Trockenätzen oder Ionenstrahlätzen entfernt.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein mikromechanisches Bauelement, welches beispielsweise als mikromechanische Feder zur Aufhängung eines Mikrospiegels ausgebildet ist. Es kann sich alternativ aber auch um ein sonstiges mikromechanisches Bauelement, wie beispielsweise einen Beschleunigungssensor handeln. Das mikromechanische Bauelement weist ein Siliziumsubstrat und wenigstens eine erste Schicht zur Beschichtung wenigstens einer ersten Seite des Siliziumsubstrats auf. In wenigstens einem, in Abhängigkeit einer vorbestimmten mechanischen Spannungsverteilung des mikromechanischen Bauelements ausgewählten, definierten Bereich der beschichteten ersten Seite des Siliziumsubstrats, ist die wenigstens eine erste Schicht zumindest teilweise entfernt. Vorzugsweise ist der wenigstens eine definierte Bereich in Abhängigkeit von vorbestimmten mechanischen Spannungswerten, insbesondere von vorbestimmten maximalen mechanischen Zugspannungswerten und/oder maximalen mechanischen Druckspannungswerten, bei mechanischer Belastung des mikromechanischen Bauelements ausgewählt.
Vorzugsweise ist eine weitere Schicht, wie beispielsweise eine weitere erste Schicht und/oder eine zweite Schicht, auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des Siliziumsubstrats angeordnet. Bei der ersten Seite handelt es sich insbesondere um eine Oberseite und bei der zweiten Seite um eine Unterseite des als insbesondere plattenförmig ausgebildeten Siliziumsubstrats. Die erste Schicht auf der ersten Seite des Siliziumsubstrats oder die weitere Schicht auf der zweiten Seite des Siliziumsubstrats sind hierbei zumindest teilweise in dem wenigstens einen definierten Bereich der beschichteten Seiten des Siliziumsubstrats entfernt. Alternativ hierzu sind die erste Schicht auf der ersten Seite des Siliziumsubstrats und die weitere Schicht auf der zweiten Seite des Siliziumsubstrats zumindest teilweise in dem wenigstens einen definierten Bereich der beschichteten Seiten des Siliziumsubstrats entfernt.
Bevorzugt ist die wenigstens eine erste Schicht zumindest teilweise in dem definierten Bereich der beschichteten ersten Seite des Siliziumsubstrats bis zu einer Oberfläche des Siliziumsubstrats entfernt.
Weiterhin vorzugsweise ist die wenigstens eine erste Schicht vollständig in dem wenigstens einen definierten Bereich der beschichteten ersten Seite des Siliziumsubstrats entfernt.
Weiterhin vorzugsweise ist die wenigstens eine erste Schicht durch wenigstens eine, auf die erste Seite des Siliziumsubstrats aufgetragene vierte Schicht von einer Oberfläche der ersten Seite getrennt. In diesem Zusammenhang ist weiterhin vorzugsweise vorgesehen, dass die wenigstens eine erste Schicht zumindest teilweise in dem wenigstens einen definierten Bereich der mit der ersten Schicht beschichteten ersten Seite des Siliziumsubstrats bis zu einer Oberfläche der vierten Schicht entfernt ist.
Figurenliste

1 zeigt in Form eines Ablaufdiagramms ein Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen Bauelements.
2a bis 2f zeigt den Ablauf eines Verfahrens zur Herstellung einer ersten Ausführungsform eines mikromechanischen Bauelements.
3 zeigt eine zweite Ausführungsform eines mikromechanischen Bauelements.
4 zeigt eine dritte Ausführungsform eines mikromechanischen Bauelements.
5 zeigt eine vierte Ausführungsform eines mikromechanischen Bauelements.

Ausführungsbeispiele der Erfindung
1 zeigt in Form eines Ablaufdiagramms ein Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen Bauelements. Hierbei wird in einem ersten Verfahrensschritt 10 die mechanische Spannungsverteilung des mikromechanischen Bauelements bei mechanischer Belastung vorbestimmt. Diese Bestimmung der mechanischen Spannungsverteilung zeitlich vor Fertigstellung des mechanischen Bauelements kann beispielsweise in einer finiten Elemente Simulation oder an einem zuvor fertiggestellten, zumindest ähnlichen mechanischen Bauelement erfolgen. Mit der mechanischen Belastung ist insbesondere die zukünftige Belastung des mikromechanischen Bauelements im Betriebszustand gemeint. Der Betriebszustand wiederum kann beispielsweise über eine quasistatische oder eine zyklische Belastung definiert sein. In einem folgenden Verfahrensschritt 20 wird ein Siliziumsubstrat bereitgestellt. In einem folgenden Verfahrensschritt 25 wird wenigstens eine erste Seite des Siliziumsubstrats mit wenigstens einer ersten Schicht beschichtet. In einem folgenden Verfahrensschritt 80 wird dann in Abhängigkeit der bekannten mechanischen Spannungsverteilung des mikromechanischen Bauelements bei mechanischer Belastung ein definierter Bereich ausgewählt, dessen Streckgrenze von der ersten Schicht besonders stark von der ersten Schicht beeinflusst wird. In einem folgenden Verfahrensschritt 90 wird dann die erste Schicht zumindest teilweise in dem wenigstens einen definierten Bereich der beschichteten ersten Seite des Siliziumsubstrats entfernt. Daraufhin wird das Verfahren beendet.
Optional wird weiterhin in einem auf den Verfahrensschritt 25 folgenden Verfahrensschritt 30 eine der ersten Seite gegenüberliegende zweite Seite des Siliziumsubstrats, insbesondere eine Unterseite des Siliziumsubstrats, mit wenigstens einer weiteren Schicht beschichtet. Mit der weiteren Schicht ist beispielsweise eine weitere erste Schicht und/oder eine zweite Schicht gemeint. In einem folgenden Verfahrensschritt 96 wird die erste Schicht auf der ersten Seite des Siliziumsubstrats und/oder die weitere Schicht auf der zweiten Seite des Siliziumsubstrats zumindest teilweise in dem wenigstens einen definierten Bereich der beschichteten Seiten des Siliziumsubstrats entfernt.
In einem weiteren optionalen Verfahrensschritt 40 wird eine Fotolackschicht zumindest auf die beschichtete erste Seite des Siliziumsubstrats aufgebracht. Darauf folgend wird in einem Verfahrensschritt 50 die Fotolackschicht zumindest teilweise in dem wenigstens einen definierten Bereich der beschichteten ersten Seite des Siliziumsubstrats bis zu einer Oberfläche der ersten Schicht entfernt. Das Entfernen der Fotolackschicht erfolgt beispielsweise mittels des Lithographie-Verfahrens. Das Entfernen der ersten Schicht in Verfahrensschritt 90 erfolgt dann in diesem Zusammenhang mittels eines Ätzverfahrens, wie beispielsweise Nassätzen, Trockenätzen oder Ionenstrahlätzen.
Optional werden in einem Verfahrensschritt 15 die mechanischen Spannungswerte, insbesondere die maximalen mechanischen Zugspannungswerte und/oder maximalen mechanischen Druckspannungswerte, des mechanischen Bauelements bei mechanischer Belastung vorbestimmt. Dies kann beispielsweise direkt aus der Ermittlung der Spannungsverteilung in Verfahrensschritt 10 erfolgen. In Verfahrensschritt 80 wird dann der definierte Bereich so gewählt, dass dieser den Bereich mit den höchsten mechanischen Spannungswerte des mechanischen Bauelements umfasst.
Weiterhin optional wird in einem Verfahrensschritt 95 die wenigstens eine erste Schicht zumindest teilweise in dem wenigstens einen definierten Bereich der beschichteten ersten Seite des Siliziumsubstrats bis zu einer Oberfläche des Siliziumsubstrats entfernt.
In einem weiteren optionalen Verfahrensschritt 98 wird zeitlich nach dem Entfernen der ersten Schicht in Verfahrensschritt 90, die erste Seite des Siliziumsubstrats zumindest teilweise mit wenigstens einer weiteren Schicht, insbesondere mit einer dritten Schicht, beschichtet.
Weiterhin optional wird in einem Verfahrensschritt 23 zunächst wenigstens eine vierte Schicht auf die erste Seite des Siliziumsubstrats aufgetragen, wodurch die anschließend aufgetragene erste Schicht von der Oberfläche der ersten Seite getrennt wird.
2a zeigt ein Siliziumsubstrat 100, welches aus einkristallinem Silizium ausgebildet ist und in Form einer Siliziumplatte vorliegt. Das Siliziumsubstrat 100 weist eine Oberseite als erste Seite 101 und eine Unterseite als zweite Seite 102 auf. Die erste Seite 101 des Siliziumsubstrats 100 wird folgend, wie auf 2b zu erkennen ist, direkt mit einer ersten Schicht 120 beschichtet. Mit der ersten Schicht 101 ist hierbei eine Siliziumoxidschicht gemeint. Die Ellipse 110 kennzeichnet den Bereich des noch nicht fertiggestellten mikromechanischen Bauelements, in dem bei zukünftiger mechanischer Belastung des mikromechanischen Bauelements die höchsten mechanischen Spannungswerte zu erwarten sind. Dieser Bereich 110 wird entsprechend als der definierte Bereich ausgewählt, in dem die erste Schicht 120 zumindest teilweise entfernt werden soll, da dort eine negative Beeinflussung der Bruchfestigkeit des mechanischen Bauelements durch die erste Schicht am naheliegendsten ist.
Wie auf 2c zu erkennen ist, wird deshalb folgend eine Fotolackschicht 130 auf die erste Schicht 120 aufgebracht. Diese Fotolackschicht 130 wird folgend, wie auf 2d zu erkennen ist, in dem definierten Bereich 110 der beschichteten ersten Seite 101 des Siliziumsubstrats 100 bis zu einer Oberfläche 106 der ersten Schicht 120 entfernt. Das Entfernen erfolgt hierbei mittels hier nicht gezeigten Lithographieschritten. Darauf folgend wird, wie auf 2e zu erkennen ist, die erste Schicht 120 in dem definierten Bereich 110 der beschichteten ersten Seite 101 bis zu einer Oberfläche 107 des Siliziumsubstrats 100 entfernt. Dies erfolgt beispielsweise mittels eines Ätzverfahrens. Zuletzt wird noch, wie auf 2f zu erkennen ist, die restliche Fotolackschicht 130, beispielsweise mittels einer geeigneten chemischen Lösung, von dem nun fertig hergestellten mikromechanischen Bauelement 104 entfernt. In dieser Ausführungsform handelt es sich bei dem mikromechanischen Bauelement 104 um eine mikromechanische Feder, wie sie beispielsweise für die Aufhängung von Mikrospiegeln verwendet wird.
3 zeigt eine zweite Ausführungsform eines mikromechanischen Bauelements 114. Hierbei ist im Unterschied zu der ersten Ausführungsform des mikromechanischen Bauelements 104 eine weitere Schicht 140 in Form einer zweiten Schicht auf einer der ersten Seite 101 gegenüberliegenden zweiten Seite 102 des Siliziumsubstrats 100 angeordnet. Bei der zweiten Seite 102 des Siliziumsubstrats 100 handelt es sich hierbei um eine Unterseite des als Siliziumplatte ausgebildeten Siliziumsubstrats 100. In dieser zweiten Ausführungsform des mikromechanischen Bauelements 114 ist sowohl die erste Schicht 120 auf der ersten Seite 101 des Siliziumsubstrats 100, wie auch die weitere Schicht 140 auf der zweiten Seite 102 des Siliziumsubstrats 100 vollständig in dem definierten Bereich 111 der beschichteten Seiten 101 und 102 des Siliziumsubstrats 100 entfernt. Bei der zweiten Schicht als weitere Schicht 140 handelt es sich in diesem Fall um eine Siliziumnitridschicht.
4 zeigt eine dritte Ausführungsform eines mikromechanischen Bauelements 115. Hierbei ist im Unterschied zu der ersten, wie auch der zweiten Ausführungsform des mikromechanischen Bauelements 104 und 114 die erste Schicht 120 in dem definierten Bereich 112 nur teilweise entfernt. In dem definierten Bereich 112 ist somit die erste Schicht 120 ausgedünnt, weist jedoch immer noch eine gewisse Schutzwirkung für die darunter liegende Oberfläche 107 des Siliziumsubstrats 100 auf.
5 zeigt eine vierte Ausführungsform eines mikromechanischen Bauelements 116. Hierbei ist im Unterschied zu der ersten, der zweiten und der dritten Ausführungsform des mikromechanischen Bauelements 104, 114 und 115 die erste Schicht 120 von der ersten Seite 101 des Siliziumsubstrats 100 durch eine auf die erste Seite 101 direkt aufgetragene vierte Schicht 150 getrennt. Die erste Schicht 120 ist in dem definierten Bereich 113 der mit der ersten Schicht 120 beschichteten ersten Seite 101 des Siliziumsubstrats 100 bis zu einer Oberfläche 151 der vierten Schicht 150 vollständig entfernt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1613969 B1 [0002]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen Bauelements (104, 114, 115, 116), insbesondere einer mikromechanischen Feder, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte aufweist: - Bereitstellen (20) eines Siliziumsubstrats (100), und - Beschichten (25) wenigstens einer ersten Seite (101) des Siliziumsubstrats (100) zumindest teilweise mit wenigstens einer ersten Schicht (120), und - Entfernen (90) der ersten Schicht (120) zumindest teilweise in wenigstens einem definierten Bereich (110, 111, 112) der mit der ersten Schicht beschichteten ersten Seite (101) des Siliziumsubstrats (100), dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine definierte Bereich (110, 111, 112, 113) in Abhängigkeit einer vorbestimmten (10) mechanischen Spannungsverteilung des mikromechanischen Bauelements (104, 114, 115, 116) bei mechanischer Belastung ausgewählt wird (80).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine definierte Bereich (110, 111, 112, 113) in Abhängigkeit von vorbestimmten (15) mechanischen Spannungswerten, insbesondere von vorbestimmten maximalen mechanischen Zugspannungswerten und/oder maximalen mechanischen Druckspannungswerten, bei mechanischer Belastung ausgewählt (80) wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine der ersten Seite (101) gegenüberliegende zweite Seite (102) des Siliziumsubstrats (100), insbesondere eine Unterseite des Siliziumsubstrats (100), mit wenigstens einer weiteren Schicht (140), insbesondere mit einer weiteren ersten Schicht (120) und/oder mit einer zweiten Schicht, beschichtet wird (30), und die erste Schicht (120) auf der ersten Seite (101) des Siliziumsubstrats (100) und/oder die weitere Schicht (140) auf der zweiten Seite (102) des Siliziumsubstrats (100) zumindest teilweise in dem wenigstens einen definierten Bereich (110, 111, 112, 113) der beschichteten Seiten (101, 102) des Siliziumsubstrats (100) entfernt werden (96).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst die wenigstens eine erste Schicht (120) zumindest teilweise in dem wenigstens einen definierten Bereich (110, 111, 112, 113) der beschichteten ersten Seite (101) des Siliziumsubstrats (100) entfernt wird und darauf folgend die erste Seite (101) des Siliziumsubstrats (100) zumindest teilweise mit wenigstens einer weiteren Schicht, insbesondere mit einer dritten Schicht, beschichtet wird (98).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine erste Schicht (120) zumindest teilweise in dem wenigstens einen definierten Bereich (110, 111, 112, 113) der beschichteten ersten Seite (101) des Siliziumsubstrats (100) bis zu einer Oberfläche (107) des Siliziumsubstrats (100) entfernt wird (95).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der wenigstens einen ersten Schicht (120) und/oder bei den weiteren Schichten (140), insbesondere der zweiten Schicht und/oder der dritten Schicht, um eine Oxidschicht, insbesondere eine Siliziumoxidschicht, und/oder um eine Nitridschicht, insbesondere eine Siliziumnitridschicht, handelt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zum Entfernen (90) der wenigstens einen ersten Schicht (120) zumindest teilweise in dem wenigstens einen ausgewählten, definierten Bereich (110, 111, 112, 113) der beschichteten erste Seite (101) des Siliziumsubstrats (100) das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte aufweist: - Aufbringen (40) einer Fotolackschicht (130) zumindest auf die beschichtete erste Seite (101) des Siliziumsubstrats (100), und - Entfernen (50) der Fotolackschicht (130) zumindest teilweise in dem wenigstens einen definierten Bereich (110, 111, 112, 113) der beschichteten ersten Seite (101) des Siliziumsubstrats (100) bis zu einer Oberfläche (107) der ersten Schicht (120), insbesondere mittels einer geeigneten chemischen Lösung, und - Entfernen (90) der wenigstens einen ersten Schicht (120) zumindest teilweise in dem wenigstens einen definierten Bereich (110, 111, 112, 113) der beschichteten ersten Seite (101) des Siliziumsubstrats (100), insbesondere mittels Nassätzen oder Trockenätzen oder Ionenstrahlätzen.
Mikromechanisches Bauelement (104, 114, 115, 116), insbesondere mikromechanische Feder, aufweisend - ein Siliziumsubstrat (100), und - wenigstens eine erste Schicht (120) zur Beschichtung wenigstens einer ersten Seite (101) des Siliziumsubstrats (100), dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einem, in Abhängigkeit einer vorbestimmten mechanischen Spannungsverteilung des mikromechanischen Bauelements (104, 114, 115, 116) ausgewählten, definierten Bereich (110, 111, 112, 113) der mit der ersten Schicht beschichteten ersten Seite (101) des Siliziumsubstrats (100) die wenigstens eine erste Schicht (120) zumindest teilweise entfernt ist.
Mikromechanisches Bauelement (104, 114, 115, 116) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine definierte Bereich (110, 111, 112, 113) in Abhängigkeit von vorbestimmten mechanischen Spannungswerten, insbesondere von vorbestimmten maximalen mechanischen Zugspannungswerten und/oder maximalen mechanischen Druckspannungswerten, bei mechanischer Belastung ausgewählt ist.
Mikromechanisches Bauelement (104, 114, 115, 116) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine weitere Schicht (140), insbesondere eine weitere erste Schicht und/oder eine zweite Schicht, auf einer der ersten Seite (101) gegenüberliegenden zweiten Seite (102) des Siliziumsubstrats (100), insbesondere auf einer Unterseite des Siliziumsubstrats (100), angeordnet ist, wobei die erste Schicht (120) auf der ersten Seite (101) des Siliziumsubstrats (100) und/oder die weitere Schicht (140) auf der zweiten Seite (102) des Siliziumsubstrats (100) zumindest teilweise in dem wenigstens einen definierten Bereich (110, 111, 112, 113) der beschichteten Seiten (101, 102) des Siliziumsubstrats (100) entfernt ist.
Mikromechanisches Bauelement (104, 114, 115, 116) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine erste Schicht (120) zumindest teilweise in dem definierten Bereich (110, 111, 112, 113) der beschichteten ersten Seite (101) des Siliziumsubstrats (100) bis zu einer Oberfläche (107) des Siliziumsubstrats (100) entfernt ist.