DE69613437T2 - Verfahren zur Herstellung einer Struktur mit einer mittels Anschlägen auf Abstand von einem Substrat gehaltenen Nutzschicht, sowie Verfahren zur Loslösung einer solchen Schicht - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer Struktur mit einer mittels Anschlägen auf Abstand von einem Substrat gehaltenen Nutzschicht, sowie Verfahren zur Loslösung einer solchen Schicht

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Description

    Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Loslösung einer Nutzschicht, die durch eine Opferschicht mit einem Substrat verbunden ist.
  • Sie betrifft auch ein Herstellungsverfahren einer Struktur mit einer Nutzschicht, die durch Anschläge, ausgebildet auf der Nutzschicht und/oder einem Substrat, auf Abstand von diesem Substrat gehalten wird.
  • Unter Nutzschicht versteht man eine Materialschicht oder einen Teil einer solchen Schicht zur Herstellung von insbesondere einer Struktur des mikromechanischen Typs.
  • Die Anwendungsgebiete der Erfindung sind insbesondere Mikrobetätigungselemente, Mikropumpen, Mikromotoren, Beschleunigungsmesser, elektrostatische oder elektromagnetische Detektionssensoren und, noch allgemeiner, die Herstellung aller mikromechanischen Systeme, die eine Opferschicht umfassen.
    • Stand der Technik
  • Wenn die Herstellung eines mikromechanischen Systems eine Trennung bestimmter Teile dieses Systems mit einem Abstand in der Größenordnung von einem Mikrometer oder weniger erfordert, realisiert man dies üblicherweise mittels einer Opferschicht.
  • Diese Opferschicht ermöglicht, den Abstand zwischen den Wechselwirkungsteilen zu kontrollieren und die Integrität des Systems im Laufe der verschiedenen Herstellungsschritte sicherzustellen.
  • Die Kontrolle der Abstände zwischen Wechselwirkungsteilen ist wesentlich für die Herstellung leistungsfähiger mikromechanischer Systeme. Bei ihrer Herstellung hängen nämlich die beteiligten physikalischen Phänomene im Allgemeinen von den negativen Kräften des Wechselwirkungs-Abstands ab. Unabhängig von der Art der Realisierung der Opferschicht wird diese mittels eines Verfahrens geätzt, das ausreichend selektiv ist, um die Umgebungsstruktur des mikromechanischen Systems und insbesondere die Teile, die die Opferschicht verband, nicht zu verändern. Wenn die Opferschicht eliminiert worden ist, sind generell eines oder mehrere dieser Teile beweglich.
  • In den meisten Fällen erfolgt die Ätzung der Opferschicht auf chemischem Wege. Nach einer solchen Ätzung stellt sich das schwierige Problem, des Trocknens des zur Spülung der Struktur verwendeten Lösungsmittels. Im Laufe der Trocknung sind die beweglichen Teile nämlich Anziehungskräften ausgesetzt, die erzeugt werden durch die Krümmung der Flüssigkeit/Dampf-Grenzfläche des Lösungsmittels, wie in der Fig. 1 dargestellt. Diese Kapillarwirkungskräfte kommen von der Oberflächenspannung der Spülflüssigkeit, die sich auf dem Festkörper im Gleichgewicht mit ihrem Dampf befindet.
  • Die Fig. 1 ist eine sehr schematische Schnittansicht einer mikromechanischen Struktur während der Trocknung nach der Beseitigung einer Opferschicht auf chemischem Wege. Zwischen den Teilen 10 und 12 dieser Struktur, ursprünglich verbunden durch die Opferschicht, befindet sich ein Lösungsmittelrückstand 14. Mit 01 und 02 bezeichnet man die Benetzungswinkel an den Flüssigkeit/Festkörper/Dampf-Tripelpunkten, mit b die Länge der Flüssigkeit/Festkörper-Grenzfläche und mit d den Abstand zwischen den Teilen 10 und 12. Den Ausdruck der längenbezogenen Querkraft q, die auf die Teile 10 und 12 wirkt, liefert die folgende Relation:
  • wo γ die Flüssigkeits-Festkörper-Oberflächenspannung ist.
  • Während des Trocknens des Lösungsmittels 14 nimmt der Abstand d auf Grund der Kapillaritätskräfte, die auf die Teile 10 und 12 wirken, ab. Dies hat den Effekt, dass eben diese Kräfte zunehmen, und dies bis zum unvermeidlichen Verkleben der beweglichen Teile 10 und 12. Zudem, wenn der Abstand zwischen den Teilen 10 und 12 sich innerhalb der Größenordnung interatomarer Abstände befindet, werden die Anziehungskräfte des Typs Van Der Walls und das Verkleben unumkehrbar.
  • Dieses Verkleben steht der Beweglichkeit der Teile 10 und/oder 12 entgegen und kompromittiert die Herstellung der mikromechanischen Struktur.
  • Um dieses Verklebungsproblem zu lösen, ist es möglich, entweder die physikalisch- chemischen Parameter der Oberflächenspannung y oder die geometrischen Parameter der herzustellenden Struktur zu variieren.
  • Um das Verkleben zu vermeiden, besteht eine Lösung darin, die Oberflächenspannung zu verringern oder sogar aufzuheben. In dem am Ende der vorliegenden Beschreibung mit der Referenz (1) aufgelisteten Dokument schlägt G. Mulhern vor, die Flüssigkeit/Dampf-Grenzfläche zu eliminieren, indem auf sogenannte überkritische Temperatur und Druckbedingungen zurückgegriffen wird. Unter diesen Bedingungen können die Flüssigkeit und der Dampf nicht differenziert werden. Die Flüssigkeit/Dampf-Grenzfläche und folglich die Oberflächenspannung existieren also nicht mehr. Wenn zum Beispiel Siliciumdioxid als Opferschicht verwendet wird, wird dieses mittels einer Flourwasserstoffsäure geätzt. Nach dem Ätzen wird die Struktur mit entionisiertem Wasser gespült, das selbst mit Methanol gereinigt wird, wobei das Methanol seinerseits in einem Behälter mit flüssigem Kohlendioxid verdünnt wurde, in dem ein Druck in der Größenordnung von 80 Atmosphären herrscht. Nach dem Verschwinden des Methanols wird der Behälter isoliert und auf eine Temperatur von 35ºC gebracht, was sich durch eine Druckerhöhung und den Übergang in den superkritischen Zustand auswirkt. Man muss dann nur noch das Kohlendioxid entweichen lassen und zum atmosphärischen Druck zurückkehren.
  • Eine andere Möglichkeit, das Verkleben zwischen Teilen einer Struktur zu vermeiden, die durch eine Opferschicht getrennt wären, besteht darin, die während des Trocknens in Kontakt befindlichen Flächen dieser Teile zu begrenzen und so die Trocknung umkehrbar zu machen. Dies setzt voraus, dass Rückstellkräfte, die auf das oder die (beweglichen) Teile wirken, größer sind als die Anziehungskräfte, die proportional zu der Fläche der in Kontakt befindlichen Teile sind.
  • Das Problem des Verklebens kann auch auftreten, wenn die beiden Flächen aufgrund einer äußeren Belastung in Kontakt kommen. In dem am Ende dieser Beschreibung mit der Referenz (2) aufgelisteten Dokument schlägt Wiegand einen Beschleunigungsmesser mit kapazitiver Detektion vor, gebildet durch drei unabhängig bearbeitete und dann versiegelte Substrate. Das mittlere Substrat bildet eine seismische Masse, während das obere und untere Substrat Anschläge umfassen, die im Falle einer Annäherung die Kontaktfläche mit der seismischen Masse begrenzen.
  • In dem am Ende dieser Beschreibung mit der Referenz (3) aufgelisteten Dokument schlägt Wilner denselben Aufbau vor, sieht die Anschläge aber auf dem mittleren Substrat vor, also auf der seismischen Masse.
  • In dem am Ende dieser Beschreibung mit der Referenz (4) aufgelisteten Dokument schlagen die Autoren einen durch einen Schichtenstapel realisierten Beschleunigungsmesser vor. In diesem Fall wird in einer Opferschicht, überzogen mit einer für die seismische Masse bestimmten Schicht, eine Vertiefung hergestellt. Nach Ätzung der Opferschicht wird die Vertiefung durch einen Anschlag auf dem beweglichen Teil ersetzt.
  • Eine wieder andere Lösung zur Vermeidung der Verklebung der Teile 10, 12 einer Struktur nach Fig. 1 nach der Beseitigung der Opferschicht kann darin bestehen, die Rauhheit der diesen Teilen gegenüberstehenden Oberflächen zu erhöhen und folglich im Falle des Verklebens die Haftkräfte zu begrenzen. Alley R. und Koautoren zeigen, wie die Rauhheit realisiert und gesteuert werden kann.
  • Ein Herstellungsverfahren einer Mikrostruktur ist aus dem Dokument (5) bekannt.
  • Alle oben genannten Verfahren setzen voraus, dass die Oberflächen, die miteinander in Kontakt kommen, zugänglich und im Laufe der Herstellung bearbeitbar sind. Leider ist es zur Verbesserung der Leistungen der mikromechanischen Systeme oft nötig, die Dicke der Opferschicht zu reduzieren und ein Material von guter Qualität zu haben. Zudem ist aus Gründen der technischen Kompatibilität das in der Elektronik am meisten benutzte Material das monokristalline Silicium. Unter Berücksichtigung dieser beiden Forderungen greift man oft auf Substrate des Typs Silicum-auf-Isolator zurück. Diese Substrate werden gebildet durch ein Siliciumsubstrat, überzogen mit einer isolierenden Dünnschicht, generell aus Siliciumdioxid, ihrerseits überzogen mit einer Dünnschicht aus monokristallinem Silicium. Die isolierende Schicht dient als Opferschicht, so dass es unmöglich ist, die in Kontakt kommenden Flächen zu bearbeiten. Die Mehrzahl der oben beschriebenen Techniken zur Vermeidung des Verklebens sind folglich nicht mehr anwendbar.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht also darin, ein Verfahren zur Loslösung einer Materialnutzschicht vorzuschlagen, die ursprünglich durch eine Opferschicht mit einem Substrat verbunden ist, das ermöglicht, die oben erwähnten Probleme des Verklebens zu vermeiden.
  • Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung einer Struktur vorzuschlagen, die eine Nutzschicht umfasst, die durch Anschläge auf Abstand von einem Substrat gehalten wird und die gleichermaßen kompatibel ist mit den Techniken der Strukturen des Typs Silicium-auf-Isolator, mit den Techniken der Mikroelektronik und mit den Anforderungen zur Herstellung von Strukturen mit sehr dünnen Opferschichten.
    • Darstellung der Erfindung
  • Um die oben genannten Aufgaben zu erfüllen, hat die Erfindung ein Verfahren zur Loslösung einer Nutzschicht zum Gegenstand, die ursprünglich durch eine Opferschicht mit einem Substrat verbunden ist, wobei dieses Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
  • - ein erstes partielles und selektives Ätzen der Opferschicht, wobei man zwischen dem Substrat und der Nutzschicht wenigstens ein Zwischenelement stehen lässt, das einen Abstandshalter bildet,
  • - ein zweites selektives Ätzen der Nutzschicht und/oder des Substrats, indem man den Abstandshalter als Maske benutzt, um wenigstens einen Anschlag in der Nutzschicht und/oder dem Substrat zu bilden,
  • - Eliminieren des genannten Abstandshalters.
  • Die Nutzschicht bildet zum Beispiel das sensible Organ eines Messfühlers, etwa eine seismische Masse eines Beschleunigungsmessers, oder eine Membran eines Drucksensors. Es kann sich auch um ein bewegliches Teil wie zum Beispiel den Rotor eines Mikromotors handeln.
  • Nach einem Aspekt der Erfindung kann die erste und die zweite Ätzung nass erfolgen, durch wenigstens eine in der Nutzschicht vorgesehene Öffnung.
  • Die Verteilung der Anschläge auf wenigstens einer der der Nutzschicht und/oder dem Substrat gegenüberstehenden Oberflächen kann durch eine bestimmte Anordnung der Öffnungen erfolgen, die den Zugang zu der Zwischenschicht ermöglichen und infolgedessen ihre Ätzung.
  • Die Anzahl der ausgebildeten Anschläge ist minimiert und ihre Verteilung angepasst, um ihnen ein Maximum an Wirksamkeit zu verleihen.
  • Anzahl und Verteilung der Anschläge können vorteilhafterweise so gewählt werden, dass die gegenüberstehenden Teile der Nutzschicht und des Substrats keine Verformungsdurchbiegung aufweisen können, die größer ist als ein vorher festgelegter Endabstand, der sie trennen muss.
  • Insbesondere kann die erste Ätzung von jeder Öffnung aus durchgeführt werden, über eine Distanz D von im Wesentlichen gleich L - e/2, wo L der maximale Abstand zwischen benachbarten Öffnungen ist und e ein charakteristisches Maß ist, zum Beispiel die Breite der Anschläge.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer Struktur mit einer Nutzschicht, die durch Anschläge, die auf der Nutzschicht und/oder dem Substrat ausgebildet sind, auf Abstand von einem Substrat gehalten wird, wobei dieses Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es umfasst:
  • - die Bildung einer Anfangsstruktur mit einem Stapel aus dem Substrat, einer Opferschicht und der Nutzschicht, wobei die Opferschicht die Nutzschicht und das Substrat verbindet, und
  • - die Löslösung der Nutzschicht vom Substrat nach dem oben beschriebenen Verfahren.
  • Im gesamten Text versteht man unter Substrat entweder eine dicke Schicht, die als Träger der Nutzschicht dient, oder eine zweite Nutzschicht, die von der oben genannten Nutzschicht getrennt werden muss.
  • Nach einem Aspekt der Erfindung kann die Anfangsstruktur vom Typ Silicium-auf- Isolator sein.
  • Eine solche Struktur hat den Vorteil, bei den Mikroelektroniktechniken eingesetzt zu werden und folglich vollkommen kompatibel mit der Erfindung zu sein.
  • Nach einem speziellen Aspekt der Erfindung kann das Verfahren bei der Herstellung eines Beschleunigungsmessers benutzt werden. In diesem Fall versieht man die Nutzschicht und das Substrat mit elektrischen Einrichtungen zum Messen einer Relativbewegung dieser Nutzschicht in Bezug auf das Substrat unter der Einwirkung einer Beschleunigung. Die Nutzschicht bildet die empfindliche bewegliche Masse eines solchen Beschleunigungsmessers.
  • Weitere Charakteristika und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen besser aus der nachfolgenden, rein erläuternden und nicht einschränkenden Beschreibung hervor, die sich auf die beigefügten Figuren bezieht.
    • Kurzbeschreibung der Figuren
  • - Die Fig. 1, schon beschrieben, ist ein schematischer Schnitt, der die Verklebungsproblematik zwischen zwei Teilen einer Struktur nach der Beseitigung einer sie trennenden Opferschicht darstellt,
  • - die Fig. 2 bis 5 sind schematische Schnitte, die die verschiedenen Schritte des Verfahrens der Erfindung bei einer speziellen Anwendung von dieser zeigen,
  • - die Fig. 6 zeigt im verkleinerten Maßstab ein Muster der in der Nutzschicht der Struktur der Fig. 2 bis 5 angebrachten Öffnungen,
  • - die Fig. 7 ist eine schematische Draufsicht eines Beschleunigungsmessers, ausgebildet durch Bearbeitung und durch Anwendung der Erfindung,
  • - die Fig. 8 ist ein schematischer VIII-VIII-Schnitt des Beschleunigungsmessers der Fig. 7.
    • Beschreibung von Anwendungsweisen der Erfindung
  • Die Fig. 2 zeigt eine Struktur mit einem Substrat 100, zum Beispiel aus Silicium, einer Opferschicht 110 aus Siliciumdioxid, eingebettet in das Substrat 100, und eine sogenannte Nutzschicht 120 aus Silicium, die Opferschicht überdeckend.
  • Bei der dieser Figur entsprechenden Anwendungsweise der Erfindung besteht ein erster Schritt darin, Öffnungen 132 herzustellen, zum Beispiel in der Opferschicht 110, um Zugangswege zu der Opferschicht 110 zu schaffen. Vorteilhafterweise werden diese Öffnungen in der Nutzschicht 120 hergestellt, indem man eine Ätzoperation ausnutzt, die dazu bestimmt ist, die Nutzschicht zu formen.
  • Die Zugangswege dienen dem Ätzen der Schicht 110. In dem Fall, wo die Opferschicht 110 aus Siliciumdioxid ist, kann die Ätzung ausgeführt werden, indem diese Schicht 110 durch die Öffnungen 132 mit Fluorwasserstoffsäure angegriffen wird.
  • Beim Ätzen der Opferschicht 110 lässt man zwischen dem Substrat 100 und der Nutzschicht 120 ein oder mehrere Zwischenelemente stehen, die Abstandshalter bilden.
  • Ein solches Zwischenelement ist in der Fig. 3 mit dem Bezugszeichen 140 dargestellt. Ein oder mehrere derart gebildete Zwischenelemente ermöglichen, zwischen dem Substrat 100 und der Nutzschicht 120 einen Abstand aufrecht zu erhalten, der der Dicke der ursprünglichen Opferschicht entspricht.
  • Eine zweite selektive Ätzung, zum Beispiel mit einer Kaliumhydroxidlösung (solution de potasse), ermöglicht das Substrat und die Nutzschicht in dem Raum anzugreifen, der sie trennt. Bei dieser zweiten Ätzung, die die Zwischenelemente 140 nicht angreift, bilden diese Masken und schützen die Bereiche des Substrats und der Nutzschicht, in denen sie sich abstützen.
  • So bilden sich während der zweiten Ätzung Anschläge 150, 151 jeweils auf der Nutzschicht und auf dem Substrat. Diese Anschläge sind in der Fig. 4 dargestellt.
  • Im Falle des beschriebenen Beispiels stehen sich die Anschläge 150 und 151 gegenüber, getrennt durch das Zwischenelement 140. Bei einer anderen Ausführung, bei der das Substrat und die Nutzschicht aus verschiedenen Materialien sind, ist es jedoch möglich, während der zweiten Ätzung nur einen dieser Teile anzugreifen. Derart ist es ebenfalls möglich, Anschläge selektiv entweder auf dem Substrat oder auf der Nutzschicht auszubilden.
  • Ein letzter Schritt, dargestellt in der Fig. 5, besteht darin, während einer dritten Ätzung die Zwischenelemente 140 zu eliminieren, die zwischen den Anschlägen 150 und 151 stehen gelassen wurden.
  • Derart halten nach Abschluss des Verfahrens die Anschläge 150 und 151 einen Abstand zwischen der Nutzschicht und dem Substrat aufrecht. Die Größe dieses Abstands hängt von der Höhe der Anschläge und folglich der Bedingungen (Tiefe) der zweiten Ätzung ab.
  • Die Fig. 6 zeigt ein Beispiel des Ätzmusters der Öffnungen 132 in der Nutzschicht, um zentrale Anschläge herzustellen, so wie dargestellt in der Fig. 5. Die Quadrate mit dem Bezugszeichen 133 entsprechen den Öffnungen 132, hergestellt in der Schicht 120, um ein zentrales Zwischenelement 140 der Abmessung e stehen zu lassen.
  • In dem durch die Öffnungen gebildeten würfelförmigen Muster bezeichnet L den einer Diagonalen entsprechenden Abstand zwischen den benachbarten Öffnungen. Wie oben in der Beschreibung angegeben, erfolgt die erste Ätzung im Wesentlichen über eine Distanz von gleich (L - e)/2, gemessen parallel zu der Ebene der Schicht 120.
  • Zudem sei präzisiert, dass die Abmessungen der Anschläge und der Zwischenelemente nicht durch Lithographie festgelegt werden, sondern durch die Steuerung der Kinetik der Ätzungen. Dies ermöglicht, Anschläge mit Abmessungen in der Größenordnung eines Mikrometers oder unter einem Mikrometer herzustellen. Die Parameter, die die Abmessungen und die Höhe der Anschläge festlegen, sind also dieselben wie diejenigen, die jede chemische Ätzkinetik, das heißt die Konzentration an reaktiven Arten, die Temperatur und die Zeit bestimmen.
  • In der Praxis genügt es für die Ätzung, eine Lösung von bekannter Konzentration mit kontrollierter Temperatur zu verwenden und nur den Zeitparameter zu verändern.
  • Ein spezielles Anwendungsbeispiel des obigen Verfahrens ist die Herstellung eines Beschleunigungsmessers mit kapazitiver Detektion und einer zum Substrat parallelen empfindlichen Achse.
  • Die Fig. 7 ist eine Draufsicht eines solchen Beschleunigungsmessers. Dieser umfasst eine bewegliche seismische Masse 220 mit Fingern 222, 223, die mit Kämmen 201, 202 ineinander greifen, die feste Bestandteile des Beschleunigungsmessers sind.
  • Die seismische Masse 220 bewegt sich in der Richtung der auf sie wirkenden Beschleunigung y. In der Figur wird diese Beschleunigung durch einen Pfeil dargestellt.
  • Außerdem wird die seismische Masse durch Tragelemente 226 gehalten, die eine Steifigkeit k aufweisen. Wenn M die Masse des beweglichen Teils 220 ist, bewegt sich dieses unter der Wirkung der Beschleunigung y um eine Größe x, ausgedrückt durch x = My/k.
  • Die Kämme 201, 202 und die Finger 222, 223 der seismischen Masse bilden die Belegungen der elektrischen Kondensatoren.
  • In dem Fall der Fig. 7 entspricht eine Verschiebung der seismischen Masse zum Beispiel einer Erhöhung der Kapazität des zwischen den Fingern 222 und dem Kamm 201 gebildeten und mit C&sub2;&sub2;&sub2;&submin;&sub2;&sub0;&sub1; bezeichneten Kondensators und einer Reduzierung der Kapazität des zwischen den Fingern 223 und dem Kamm 202 gebildeten und mit C&sub2;&sub2;&sub3;&submin;&sub2;&sub0;&sub2; bezeichneten Kondensators.
  • Wenn der Ruhezustands-Abstand zwischen den festen Fingern und den beweglichen Fingern l ist, sind die Kapazitäten:
  • C&sub2;&sub2;&sub2;&submin;&sub2;&sub0;&sub1; = εS/l - x
  • C&sub2;&sub2;&sub3;&submin;&sub2;&sub0;&sub2; = εS/l + x
  • wo ε die Dielektrizitätskonstante des Vakuums ist und S die Fläche der gegenüberstehenden Elektroden.
  • Die Messung von (C&sub2;&sub2;&sub2;&submin;&sub2;&sub0;&sub1;)-(C&sub2;&sub2;&sub3;&submin;&sub2;&sub0;&sub2;), null im Ruhezustand, liefert also einen zur Beschleunigung proportionalen Wert.
  • Der Beschleunigungsmesser der Fig. 7 wird gemäß einer Planartechnik hergestellt, ausgehend von einem Substrat des Typs Silicium auf-Isolator. Dieser Substrattyp kann entweder durch Sauerstoffimplantation in ein ursprüngliches Siliciumsubstrat oder durch Versiegelung von zwei Substraten hergestellt werden, von denen das eine mit einer dünnen Schicht aus Siliciumdioxid überzogen worden ist. In beiden Fällen wird die hergestellte Struktur durch drei Schichten gebildet: eine erste, sehr dicke Schicht aus Silicium, eine die Opferschicht bildende zweite, sehr dünne Schicht aus Siliciumdioxid und eine dritte Schicht aus Silicium.
  • Im Fall des vorliegenden Beispiels weist die Siliciumdioxid-Opferschicht eine Dicke in der Größenordnung von 0,4 um auf, während die dritte Schicht oder obere Schicht eine Dicke von 10 bis 20 um aufweist.
  • Das beschleunigungs-sensible Element, das heißt die bewegliche seismische Masse 220, wird durch Photolithographie in der dritten Schicht abgegrenzt und bildet die Nutzschicht im Sinne der vorliegenden Erfindung.
  • Die Loslösung dieser Nutzschicht erfolgt nach dem oben beschriebenen Verfahren. Öffnungen 224, hergestellt in der Nutzschicht entsprechend einem Muster wie dem der Fig. 6, bilden Zugangswege zu der Opferschicht. Diese Öffnungen werden in der Opferschicht vorteilhafterweise während des die Form der seismischen Masse definierenden Ätzschritts der dritten Schicht hergestellt.
  • Eine erste Teilätzung der Opferschicht erfolgt durch eine Fluorwasserstoffsäurelösung. Drei mit 227 bezeichnete Restelemente der Opferschicht mit einem Querschnitt in der Größenordnung von 1 um werden stehen gelassen zwischen dem Substrat und der Nutzschicht.
  • Nach einer Überlaufspülung, also derart, dass die Struktur in einem flüssigen Medium bleibt, wird eine selektive Ätzung des Substrats und der Nutzschicht 220 mit einer Kaliumhydroxidlösung (solution de potasse) durchgeführt. Die Nutzschicht und das Substrat werden auf jeder der gegenüberstehenden Seiten über eine Tiefe in der Größenordnung von 0,1 um angegriffen. Derart werden in den durch die Restelemente 227 geschützten Bereichen Anschläge ausgebildet.
  • Am Ende dieses Schritts führt man denselben Typ von Spülung durch wie vorhergehend. Um die endgültige Freimachung der Nutzschicht abzuschließen, das heißt der seismischen Masse in Bezug auf das Substrat, wird eine letzte Ätzung der Siliciumdioxid- Restelemente mittels einer Fluorwasserstoffsäurelösung durchgeführt, indem man sich bemüht, beiderseits der seismischen Masse hergestellte Verankerungen nicht zu sehr zu verändern.
  • Nach dem Spülen und Trocknen erhält man die Struktur der Fig. 8. In dieser Figur sieht man das Substrat 200, die seismische Masse 220, die Tragelemente 226 und die Anschläge 228, realisiert nach dem oben beschriebenen Verfahren.
  • Schließlich ermöglicht die Erfindung bei sehr unterschiedlichen Anwendungen, Teile einer mikromechanischen Struktur voneinander loszulösen, ohne das Risiko eines späteren Verklebens dieser Teile. Dies ist dank der Erfindung ohne, zusätzlichen Lithographieschritt möglich, wobei nur bekannte und einfach durchzuführende chemische Reaktionen zur Anwendung kommen.
  • Zudem kann das erfindungsgemäße Verfahren selbst in dem Fall angewandt werden, wo die verklebungs-anfälligen Teile nicht an der Oberfläche der Struktur angeordnet sind.
    • LISTE DER ZITIERTEN DOKUMENTE
  • (1) Supercritical Carbon Dioxide Drying Microstructures, G. Mulhern et al., 7th International Conference on Solid State Sensors and Actuators, Seiten 296 bis 299
  • (2) EP-A-0 386 464
  • (3) US-AA 999 735
  • (4) Surface Roughness Modification of Interfacial Contacts in Polysilicon Microstructures, R.L. Alley et al., 7th International Conference on Solid State Sensors and Actuators, Seiten 288 bis 291.
  • (5) US-5-258-097

Claims (6)

1. Verfahren zur Loslösung einer nützlichen Schicht (120), die ursprünglich durch eine Opferschicht (110) mit einem Substrat (100) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Schritte umfasst:
- ein erstes partielles und selektives Ätzen der Opferschicht (110), wobei man zwischen dem Substrat und der nützlichen Schicht wenigstens ein Element (140) stehen lässt, das einen Abstandshalter bildet,
- ein zweites selektives Ätzen der nützlichen Schicht (120) und/oder des Substrats (100), indem man den Abstandshalter (140) als Maske benutzt, um wenigstens einen Anschlag (150, 151) in der nützlichen Schicht (120) und/oder dem Substrat (100) zu bilden,
- Eliminieren des genannten Abstandshalters (140).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Ätzen mittels Nassverfahren durch wenigstens eine Öffnung (132) erfolgt, die in der nützlichen Schicht (120) vorgesehen ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ätzen von jeder Öffnung über eine Distanz D im Wesentlichen gleich L - e/2 erfolgt, wobei L die maximale Distanz zwischen benachbarten Öffnungen (132) ist und e eine erwünschte charakteristische Dimension der Anschläge (140).
4. Herstellungsverfahren einer Struktur mit einer nützlichen Schicht (120), die von einem Substrat durch Anschläge beabstandet ist, die in der nützlichen Schicht und/oder dem Substrat ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass es umfasst:
- die Ausbildung einer Anfangsstruktur mit einem Stapel aus dem Substrat (100), einer Opferschicht (110) und der nützlichen Schicht (120), wobei die Opferschicht die nützliche Schicht mit dem Substrat verbindet, und
- die Loslösung der nützlichen Schicht von dem Substrat nach dem Verfahren des Anspruch 1.
5. Herstellungsverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anfangsstruktur vom Typ Silicium auf Isolator ist.
6. Herstellungsverfahren einer Struktur nach dem Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass man außerdem die nützliche Schicht und das Substrat mit elektrischen Einrichtungen zum Messen einer Relativbewegung dieser nützlichen Schicht unter der Wirkung einer Beschleunigung in Bezug auf das Substrat ausstattet, um einen Beschleunigungsmesser herzustellen, dessen empfindliche bewegliche Masse durch die nützliche Schicht gebildet wird.
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