NO340787B1 - Mikromekanisk komponent og fremgangsmåte for fremstilling av samme - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører fremgangsmåter for fremstilling av en komponent, særlig en mikromekanisk, mikroelektromekanisk eller mikrooptoelektromekanisk komponent.

For å minimalisere påvirkninger fra omgivelsen, så som fuktighet eller forurensninger (foreksempel støv) på mikroelektromekaniske komponenter (MEMS) eller mikrooptoelektromekaniske komponenter (MOEMS), slike komponenters aktive strukturer ("aktiv struktur" skal forstås her å bety særlig bevegelige strukturer, optiske strukturer eller strukturer som har både bevegelige og optiske komponenter (for eksempel bevegelig speil). Termen "aktivt område" angir det område eller volum av komponenten hvor de aktive strukturer ligger eller beveger seg) er ofte hermetisk tett innkapslet. Den hermetisk tette innkapsling kan dessuten anvendes for å utøve et spesifikt indre trykk i området for de aktive strukturer, noe som er særlig fordelaktig hos komponenter hvis funksjon avhenger av et definert indre trykk, så som for eksempel akselerasjonssensorer og gyroskoper (omløpshastighetssensorer).

For at produksjon skal kunne utføres så kostnadseffektivt som mulig fremstilles MEMS-eller MOEMS komponenter vanligvis på skivenivå. Sammenføynings-prosesser som ofte må utføres i dette tilfellet kan for eksempel utføres på basis av direktebindingsprosesser eller anodiske bindingsprosesser.

Føring av elektriske kontakter ut av det hermetisk forseglete område av komponenten med det formål å frembringe kontakt med spesifikke deler av komponenten (for eksempel å frembringe kontakt med den aktive struktur) er vanskelig å realisere når det gjelder fremstillingsteknologi. Forskjellige muligheter tas i betraktning: de elektriske kontakter kan realiseres foreksempel ved sideveis utvidelse av halvledersjikt fremstilt ved implanterings- eller diffusjonsmetoder med lav sjiktmotstand (referanse 11). Realisering ved hjelp av mønstrede ledende sjikt dekket med et planert passifiseringssjikt er dessuten mulig.

Som et alternativ kan de elektriske kontakter i form av et antall vertikalt ragende gjennompletterte hull føres ut av komponenten. For å fremstille vertikale gjennompletterte hull fremstilles det først kontakthull i komponenten, hvoretter ledende materiale innføres i kontakthullene. Det ledende materiale som innføres i kontakthullene kan for eksempel være metall, som avsettes ved en pådampings-prosess, en påsprutningsprosess, en elektroavsetningsprosess eller en kjemisk dampavsetningsprosess. Det ledende materiale kan også bestå av et annet materiale, for eksempel en dopet halvleder (polysilisium). Før det ledende materiale innføres i kontakthullene utstyres vanligvis kontakthullenes innervegger med et isolerende materiale, for eksempel Si02, Si3N4, polyimid eller lignende, for å unngå elektriske kortslutninger av det ledende materiale med andre ledende områder av komponenten.

Kontakthullene kan fremstilles på forskjellige måter: således gjøres det vanligvis bruk av ultralyd baserte (referanser 2,3), sandblåsingsbaserte (referanse 2) eller vann-strålebaserte boremetoder. Kontakthullene som fremstilles ved de nevnte boremetoder har kontakthulldiametre på hundreder av um og er derfor bare egnet i en begrenset grad for fremstilling av MEMS- eller MOEMS- komponenter som har små dimensjoner. Det som er ufordelaktig ved de ovennevnte boremetoder er dessuten at de bare delvis tilfredsstiller nødvendige kriterier for rene rom.

For å unngå denne ulempe er det kjent å fremstille kontakthullene ved hjelp av en laserstråleboreprosess. Selv om denne boremetode unngår de ovennevnte ulemper, fører den ofte til materialspenninger eller tilfeller med smelting på grunn av de høye temperaturer som opptrer under boring, noe som skaper problemer under videre bearbeidelse av komponenten. Av denne årsak er det blitt foretatt en overgang med å realisere kontakthull ved hjelp av kjemisk eller plasmakjemisk mønstring.

Fra patentlitteratur vises til WO 9853483 A1, og som angår fremstilling av maskinerte silisiummikrosensorer, spesielt akselerometere for bistand til navigasjon i fly, og trykksensorer.

Av andre dokumenter vises til JP 2003329704 A, JP 2001141463 A, JP H07263709 A, EP 1014094 A1 og US 6225145 B1.

Formålet som den foreliggende oppfinnelse er basert på er å spesifisere en fremgangsmåte for fremstilling av en komponent, særlig en mikroelektromekanisk eller mikrooptoelektromekanisk komponent, som er enkel å realisere når det gjelder fremstillingsteknologi og muliggjør en pålitelig, hermetisk tett innkapsling av tilhørende aktive strukturer og gjør det mulig å føre de elektriske kontakter for å frembringe kontakt med de aktive strukturer ut fra komponenten hermetisk tett.

For å oppnå dette formål er det ifølge oppfinnelsen frembrakt fremgangsmåter ifølge krav 1 og 14. Fordelaktige utforminger og utviklinger av dette konsept ved oppfinnelsen er angitt i de uselvstendige krav.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen til fremstilling spesielt av en mikromekanisk, mikroelektromekanisk eller mikrooptoelektromekanisk komponent har følgende trinn: - at det fremstilles en første sjiktkompositt som har et første substrat og et første isolasjonslag som dekker i det minste en del av det første substrats overflate, - at det fremstilles en andre sjiktkompositt som har et andre substrat og et andre isolasjonslag som dekker i det minste en del av det andre substrats overflate, - at et i det minste delvis ledende struktursjikt anbringes på det første isolasjonslag, - at den andre sjiktkompositt anbringes på struktursjiktet på en slik måte at det andre isolasjonslag føyer seg etter struktursjiktet, - hvorved det første og det andre komposittsjikt og også struktursjiktet utformes på en slik måte at i det minste en del av struktursjiktet, som omfatter komponentens aktive område, forsegles hermetisk tett av den første og den andre sjiktkompositt, - at det utformes kontakthull, etter anbringelsen av den andre kompositt på struktursjiktet, for frembringelse av kontakt med ledende områder av struktursjiktet, og - at første fordypninger fremstilles i den side av det første substrat som vender mot struktursjiktet før struktursjiktet anbringes på den første sjiktkompositt, hvorved de første fordypningers stillinger sideveis i det minste delvis samsvarer med stillingene sideveis for kontakthullene som utformes senere i det første substrat.

Et essensielt aspekt ved oppfinnelsen er at det aktive område og derved den aktive struktur av komponenten som skal fremstilles isoleres fra komponentens omgivelse (når det gjelder forurensinger og fuktighet) før kontakthullene fremstilles. Dette har den fordel at når den første og den andre sjiktkompositt og også struktursjiktet sammenføyes til dannelse av en samlet sjiktkompositt (sammenføyningsprosess), kan det benyttes høyere temperaturer (over 400 °C) idet risikoen for utilsiktet oppløsning (fast løselighet), legeringsdannelse eller smelting av kontaktkoplingene (metalliseringer) som allerede er dannet kan utelukkes.

Elektriske strømmer som den aktive struktur krever for komponentens funksjon, eller signaler som genereres av den aktive struktur, mates til den aktive struktur eller tappes fra denne via kontakthullene og via det ledende struktursjikt som føyer seg etter sistnevnte.

I en foretrukket utførelsesform fremstilles den aktive struktur i komponenten som fremstilles ifølge oppfinnelsen ved mønstring av struktursjiktet, hvorved mønstringen kan utføres før eller etter at struktursjiktet påføres på den første sjiktkompositt. Mønstringen kan utføres for eksempel ved å anbringe en maske på struktursjiktets overflate og deretter etsning av struktursjiktet. Dersom struktursjiktet ikke mønstres før etter påføringen av den første sjiktkompositt må det ikke tas i betraktning noen sammenføyningstoleranser i løpet av anbringelsen av struktursjiktet på den første sjiktkompositt.

I beskrivelsen nedenfor vil det ved hjelp av eksempel bli antatt at kontakthullene dannes i det første substrat.

Fortrinnsvis frembringes første fordypninger i den side av det første substrat som vender mot struktursjiktet før struktursjiktet anbringes på den første sjiktkompositt,

hvorved de første fordypningers sideveis stillinger i det minste delvis samsvarer med de sideveis stillinger til kontakthullene som utformes senere i det første substrat. De første fordypninger kan anvendes som kontakthuller (eller i det minste som deler av kontakthullene) i et senere trinn i fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

På en fordelaktiv måte dekkes områder av overflaten på det første substrat, som føyer seg direkte til de første fordypninger, ikke av det første isolasjonssjikt. Med andre ord rekker det første isolasjonssjikt ikke direkte hen til "kanten" av de første fordypninger. På denne måte er det mulig å fremstille bruddkanter, som kan anvendes i et senere trinn av fremgangsmåten for å frembringe separat kontakt med ledende områder i struktursjiktet og overflateområder i det første substrat.

På en fordelaktig måte fremstilles andre fordypninger i den side av det første og/eller det andre substrat som vender mot struktursjiktet før struktursjiktet anbringes på den første sjiktkompositt, hvorved de andre fordypningers stillinger sideveis i det minste delvis samsvarer med stillingene sideveis for den aktive struktur eller struktursjiktets aktive struktur.

De andre fordypninger kan fremstilles i et reservert fremgangsmåtetrinn eller sammen med de første fordypninger i et felles fremgangsmåtetrinn. De andre fordypninger muliggjør en mekanisk bevegelse (for eksempel en vibrasjon) av det område av struktursjiktet som ligger i det aktive område. Dessuten kan de andre fordypninger anvendes for fastsettelse av spesifikke parametere for komponenten. Idet kvaliteten av den mekaniske vibrasjon under spesifikke betingelser primært avhenger av trykket som er inkludert i komponenten, på den aktive (bevegelige) strukturs geometri og dennes direkte omgivelser, er det for eksempel mulig å øve innflytelse på vibrasjonskvaliteten til en vibrerbar aktiv struktur ved valg av dimensjonene på de andre fordypninger. Således er vibrasjonskvaliteten bedre jo dypere de andre fordypninger er (gitt det samme trykk inne i komponenten).

Struktursjiktfordypninger kan utformes i struktursjiktet, hvorved struktursjikt-fordypningenes stillinger sideveis i det minste delvis samsvarer med stillingene sideveis til det aktive areal eller struktursjiktets aktive struktur. I dette tilfellet kan de andre fordypninger i det første og det andre substrat også utelates i prinsippet, idet en bevegelse av den aktive struktur gitt en tilsvarende utforming kan frembringes bare i struktursjiktfordypningene.

Dessuten kan isolasjonssjiktfordypninger utformes i det første og/eller det andre isolasjonssjikt, hvorved isolasjonssjiktfordypningenes stillinger sideveis i det minste delvis samsvarer med stillingene sideveis for struktursjiktets aktive område eller aktive struktur. Også i dette tilfellet kan de andre fordypninger i det første og det andre substrat og også struktursjiktfordypningene utelates i prinsippet idet en bevegelse av den aktive struktur gitt en tilsvarende utforming kan bevirkes i bare isolasjonssjiktfordypningene. Isolasjonssjiktfordypningene kan funksjonere som en stopper for en del av den aktive struktur under bevegelsen av denne, det vil si at stillingene/ utformingene av isolasjonssjiktfordypningene kan velges på slik måte at en del (forholdsvis liten del) av den aktive (bevegelige) struktur, ved overskridelse av en spesifikk nedbøyning, treffer bunnen i isolasjonssjiktfordypningene og derved hindrer at den del av den aktive struktur (forholdsvis stor del), som kan erfare en vesentlig større nedbøyning idet den kan bevege seg i de andre fordypninger, fra å treffe bunnen i de andre fordypninger med en forholdsvis høy kinetisk energi ("bremsende beskyttelse" av den aktive struktur uten begrensning av den aktive strukturs mekaniske kvalitet). Det parti av den aktive strukturs areal som funksjonerer som en stopper bør i dette tilfellet være liten i forhold til den resterende del av den aktive strukturs areal.

I fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er det selvfølgelig mulig å gripe til alle typer fordypninger samtidig, det vil si at komponenten som fremstilles ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan ha alle typer fordypninger samtidig.

Vanligvis utgjør det første og det andre substrat i hvert tilfelle en del av en skive eller skiveansamling som vil bli skilt i enkeltskiver senere. For å lette skillingen i enkeltskiver kan tredje fordypninger fremstilles i den overflate av det første substrat og/eller det andre substrat som vender bort fra struktursjiktet, hvorved de tredje fordypninger funksjonerer som ønskede bruddpunkter.

Dessuten kan det være fordelaktig å fremstille renner i struktursjiktet under mønstringen av struktursjiktet, hvorved rennene tjener til å isolere de aktive strukturer elektrisk fra de ytre områder (chip kant) av struktursjiktet i komponenten som skal fremstilles. Dette sikrer at komponentens elektriske funksjon ikke forstyrres på en uønsket måte, selv om de ytre ender av struktursjiktet ikke er elektrisk isolert fra sine omgivelser.

Dersom første fordypninger er blitt utformet i det første substrat kan for å utforme kontakthullene, ved å utgå fra den flate av det første substrat som vender bort fra struktursjiktet, i det minste en del av det første substrat fjernes så langt en vertikal posisjon som svarer til den vertikale posisjon av bunnene i de første fordypninger. Som resultat "åpnes" de første fordypninger på en måte som kommer fra bunnene i de første fordypninger og er tilgjengelige som kontakthull.

Etter utformingen av kontakthullene avsettes det vanligvis et metallsjikt eller et annet sjikt av ledende materiale på den flate av det første substrat som vender bort fra struktursjiktet. Dersom bruddkanter tidligere er blitt fremstilt i det første substrat, er det ved hjelp av en eneste avsetningsprosess mulig å fremstille både en skjermende elektrode på overflaten av det første substrat for skjerming av komponenten mot uønsket stråling, og et kontaktsjikt (på bunnene i kontakthullene) som er elektrisk isolert fra den skjermende flate og tjener til å opprette kontakt med de ledende områder av struktursjiktet i ett trinn. Anvendelsen av bruddkanter gjør det derved mulig å frembringe samtidig i ett trinn kontakt med områder som skal være elektrisk isolert fra hverandre.

Kontakthullene, de første til tredje fordypninger og/eller struktursjiktet utformes fortrinnsvis ved hjelp av en etsemetode. Oppfinnelsen er imidlertid ikke begrenset til denne.

I en foretrukket utførelsesform består både det første og det andre substrat og struktursjiktet av silisium. Imidlertid er oppfinnelsen ikke begrenset til det. Andre materialer/materialkombinasjoner er også mulige. Silisium har generelt fordelen av gode mekaniske egenskaper, høy tilgjengelighet og velutviklede fremstillings-metoder. Dersom alle komponenter består av silisium har dette følgende egenskaper: lav termisk spenning og også lav utgassing (sammenlignet med Pyrex eller SD2 (begge materialer er glass som selges av firmaene "Hoya" og "Corning Glas"), hvorved det er mulig å realisere trykk på mindre enn 0,01 mbar inne i komponenten.

Oppfinnelsen vedrører dessuten en fremgangsmåte til fremstilling av en komponent, særlig en mikromekanisk, mikroelektromekanisk eller mikrooptomekanisk komponent, hvor fremgangsåten kjennetegnes ved - at et i det minste delvis ledende struktursjikt anbringes på et første ikke-ledende substrat,

- at et andre ikke-ledende substrat anbringes på struktursjiktet,

hvorved det første og det andre substrat og også struktursjiktet utformes på slik måte at i det minste en del av struktursjiktet, som omfatter komponentens aktive område, forselges hermetisk tett ved hjelp av det første og det andre substrat, og - at det utformes kontakthull, etter anbringelsen av den andre kompositt på struktursjiktet, for frembringelse av kontakt med ledende områder av struktursjiktet, og - at første fordypninger fremstilles i den side av det første substrat som vender mot struktursjiktet før struktursjiktet anbringes på den første sjiktkompositt, hvorved de første fordypningers stillinger sideveis i det minste delvis samsvarer med stillingene sideveis for kontakthullene som utformes senere i det første substrat.

I denne fremgangsmåte erstattes funksjonen til de isolerende sjikt som ble anvendt i den tidligere fremgangsmåte av at det første og det andre substrat ikke er ledende. Her består det første og det andre substrat fortrinnsvis av kvarts, Pyrex eller SD2. Alle utførelsesformer som er beskrevet i forbindelse med den tidligere fremgangsmåte gjelder analogt her, så langt de er anvendelige.

I en foretrukket utførelsesform utformes kontakthullene i det første substrat, og første fordypninger fremstilles i den side av det første substrat som vender mot struktursjiktet, før struktursjiktet påføres på det første substrat, hvorved de første fordypningers stillinger sideveis i det minste samsvarer med stillingene sideveis av kontakthullene som utformes senere i det første substrat. De første fordypninger har en avtrappet form på en slik måte at dimensjonene sideveis i de øvre partier av de første fordypninger er større enn dimensjonene sideveis i de tilsvarende nedre områder. Den avtrappende form funksjonerer som en bruddkant under den senere avsetning av et ledende sjikt (skjermende elektrode). De første fordypningers avtrappede forløp kan fremstilles for eksempel ved hjelp av en totrinns mønstrings-prosess. Bruddkantene som dannes i overgangene mellom det første isolasjonssjikt og kantene på de første fordypninger ved fremgangsmåten som er beskrevet tidligere erstattes derfor her av det avtrappede forløp av de første fordypninger.

En foretrukket utførelsesform av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen vil bli forklart mer detaljert i beskrivelsen nedenfor. En fremgangsmåte ved fremstilling av en komponent som har vertikale, elektrisk isolerte kontakthull via hvilke elektrisk kontakt kan opprettes med individuelle elektroder i komponenten vil bli beskrevet i dette tilfellet.

Først anbringes et sammenføybart mellomsjikt (for eksempel termisk silisiumoksid) på et egnet første substrat (for eksempel silisium). Spesifikke områder av mellomsjiktet fjernes ved hjelp av en egnet mønstringsmetode (for eksempel reaktiv ioneetsing "RIE"). Mellomsjiktet fjernes spesielt i områder som det senere vil befinne seg selvbærende elementer i eller under, som anvendes for å redusere dempning i én retning (z-retning), for eksempel i akselerasjonssensorer og gyroskoper. Dessuten fjernes mellomsjiktet i områder som ligger direkte over de ledende områder for å opprette kontakt med struktursjiktet. I disse områder er mellomsjiktets dimensjoner sideveis større enn groper (første og andre fordypninger) som innføres i det første substrat i et ytterligere mønstringstrinn.

I en etterfølgende sammenføyningsprosess (for eksempel "silisiumsmeltebinding"

(SFB)), som kan bli etterfulgt av tynning til en ønsket sjikttykkelse, anbringes et struktursjikt på det første substrat (for å bringe det mer nøyaktig til mellomsjiktet som er anbrakt på det), hvorved struktursjiktet vil inneholde komponentens aktive bestanddeler etter ytterligere prosesstrinn. Ved hjelp av egnede mønstringsmetoder (foreksempel "dyp, reaktiv ioneetsing" DRIE)), fremstilles det i struktursjiktet groper som rekker ned til mellomsjiktet eller så langt som gropene. På denne måte er det mulig å frembringe områder som er elektrisk isolert ved hjelp av renner i side-retningen, hvorved den minste rennebredde bestemmes av slike teknologi-parametere som struktursjiktets tykkelse og det største sideforhold for apparatet som anvendes for utførelse av den dype, reaktive ioneetsing. Dessuten innføres groper (andre fordypninger) i et andre substrat ved egnete mønstringsmetoder, for eksempel våtkjemisk etsning eller ved hjelp av en dyp, reaktiv ioneetsningsmetode. Ved hjelp av en sammenføyningsprosess koples komposittene som omfatter første substrat, mellomsjikt og struktursjikt til det andre substrat på en fluktende måte. Gropene i det andre substrat befinner seg i området for de bevegelige eller aktive strukturer av den første kompositt. På denne måte er det mulig både å oppnå en mekanisk beskyttelse av spesifikke elementer av struktursjiktet, og, om nødvendig, å sette et definert indre trykk. Dersom det andre substrat består av et ledende eller halvledende materiale, må det andre substrats overflate på forhånd ustyres med et sammenføybart andre isolasjonssjikt, for eksempel termisk Si02, for å hindre kortslutninger mellom de individuelle, elektrisk ledende områder.

Den andre sammenføyningsprosess etterfølges av en egnet mønstring av den samlede kompositt, som omfatter første og andre kompositter, hvorved mønstring utføres fra det første substrats bakside, for eksempel ved hjelp av dyp, reaktiv ioneetsing. Mønstringens dybde rager inn i kontakthullområdene i det første substrat så langt som gropene. Som et resultat blir kontakthullområder tilgjengelige fra det første substrats bakside for etterfølgende kontaktmetallisering. En hermetisk lukking av komponentens indre sikres samtidig.

Til slutt metalliseres den samlede kompositt ved en egnet metalliseringsmetode, for eksempel påspruting eller pådamping, over hele området på baksiden av det første substrat. I dette tilfellet skjer det et brudd i metalliseringssjiktet på bekostning av de tilbaketrukne kanter hvor det isolerende mellomsjikt mellom det første substrat og struktursjiktet. Dette resulterer i en elektrisk isolasjon mellom de individuelle elektroder (kontakthull) og metalliseringen av hele området på overflaten av det første substrat.

Det andre substrats overflate kan også belegges ledende over hele området etter dannelsen av den samlede kompositt. I dette tilfellet anvendes begge substratene som en skjermende elektrode. De individuelle, elektrisk isolerte områder kan kontaktkoples ved hjelp av trådforbindelser.

Oppfinnelsen vil bli forklart mer detaljert i den etterfølgende beskrivelse av et eksempel på en utførelsesform under henvisning til de medfølgende tegninger, hvor: Fig 1-10 viser første til tiende fremgangsmåtetrinn i en foretrukket utførelsesform av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

I figurene er like eller innbyrdes tilsvarende områder, komponenter og komponent-grupper angitt med samme henvisningstall.

En foretrukket utførelsesform av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen vil bli forklart mer detaljert i beskrivelsen nedenfor under henvisning til fig 1 -10.

I et første fremgangsmåtetrinn 100 (fig 1) fremstilles det et mønstret første isolasjonssjikt 3 på et første substrats 2 overflate 1.1 et andre fremgangsmåtetrinn 101 (fig 2) fremstilles det første fordypninger 4 og andre fordypninger 5 i det første substrats 2 overflate 1. I dette tilfellet viser de første fordypningers 4 bredde B1 seg å være mindre enn breddene B2 på utskjæringer i det første isolasjonssjikt 3 over de første fordypninger 4. På denne måte oppstår det bruddkanter 6 i områder som grenser opp til de første fordypninger 4. Derimot svarer de andre fordypningers 5 bredder til breddene på utskjæringene i det første isolasjonssjikt 3, som ligger over fordypningene 5.

Den første kompositt, som omfatter det første substrat 2 og det første isolasjonssjikt 3, og som er oppnådd på denne måte har et struktursjikt 7 påført på det i et tredje fremgangsmåtetrinn 102 (fig 3). Struktursjiktet 7 henger sammen med de individuelle områder av det første isolasjonssjikt 3.

I et fjerde fremgangsmåtetrinn 103 (fig 4) mønstres struktursjiktet 7 slik at det oppstår en aktiv struktur 7, som er elektrisk forbundet med ledende områder 9 av struktursjiktet 8, som det grenser opp til sideveis, hvorved ytre områder 10 (chip kant, det vil si kantområdet av komponenten som skal fremstilles) av struktursjiktet 7 er elektrisk isolert ved hjelp av renner 11 fra de ledende områder 9 i komponenten.

I et femte fremgangsmåtetrinn (fig 5) fremstilles det en andre kompositt av et andre substrat 12 og et andre isolasjonssjikt 14 som påføres på det andre substrats 12 overflate 13. En andre fordypning 5' anordnes i det andre substrats 12 overflate 13,

hvorved bredden på den andre fordypning svarer til bredden på den aktive struktur 8.

I et sjette fremgangsmåtetrinn 105 (fig 6) sammenføyes den første kompositt og den andre kompositt med hverandre på en slik måte at det andre isolasjonssjikt 14 føyer seg etter struktursjiktet 7, og de andre fordypninger 5, 5' anbringes henholdsvis over og under den aktive struktur 8.

I et syvende fremgangsmåtetrinn 106 (fig 7) etses det første substrats 2 ytre parti tilbake ned til en vertikal stilling som svarer til den vertikale stilling av bunnene i de første fordypninger 4, slik at de første fordypninger 4 er udekket.

I et åttende fremgangsmåtetrinn 107 (fig 8) avsettes deretter et metalliseringssjikt 15 på det første substrats 2 overflate, hvorved, på grunn av nærværet av bruddkantene 6, det parti av metalliseringssjiktet 15 som avsettes i de første fordypninger 4, isoleres elektrisk fra resten av metalliseringssjiktet, slik at metallkontaktdannende områder 16 oppstår i de første fordypninger 4.

I et niende fremgangsmåtetrinn 108 (fig 9) avsettes et metalliseringssjikt 17 på den overflate av den andre substrat 12 som vender bort fra struktursjiktet 7. Metalliseringssjiktet 15 og også metalliseringssjiktet 17 funksjonerer som skjermende elektroder for skjerming av uønskede elektromagnetiske felt. Metalliseringssjiktet 15 og også metalliseringssjiktet 17 kan koples til et definert, felles potensial eller til forskjellige potensialer.

Deretter foregår det en oppdelingsprosess hvor den resulterende sjiktkompositt, som omfatter det første substrat 2, det andre substrat 12 og også struktursjiktet 7 og isolasjonssjiktet 3, 14 deles opp i de enkelte komponenter ved sagekanter 8 (bare et utdrag av kompositten med én komponent kan sees i figurene).

I et tiende fremgangsmåtetrinn 109 (fig 10) bringes kontaktområdene 16 i forbindelse med hverandre ved hjelp av forbindelsestråder 18.

Dersom det første og det andre substrat 2, 12 består av ikke- ledende materialer kan isolasjonssjiktene 3, 14 utelates.

Ifølge oppfinnelsen er det følgelig gitt en beskrivelse av en fremgangsmåte til fremstilling av mikroelektromekaniske eller mikrooptoelektromekaniske komponenter, særlig komponenter som har hermetisk tett innkapslede aktive spesifikke områder av struktursjiktet på skivenivå med et indre trykk som kan innstilles stort sett vilkårlig og som gjør det mulig å fremstille en skjerming for beskyttelse mot ytre, elektromagnetiske interferensfelt som er elektrisk isolert fra andre elektriske kontaktdeler.

I fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen anvendes det et første substrat hvori det innføres groper ved en egnet fremgangsmåte og som dekkes med et sammen-føybart mellomsjikt, som er trukket tilbake rundt gropene. Ved hjelp av en egnet sammenføyningsmetode anbringes et struktursjikt, som er mønstret eller som kan mønstres, på det første substrat.

Dette struktursjikt har groper som rager enten så langt som gropene i det frøste substrat eller så langt som mellomsjiktet. Dessuten fremstilles det et andre substrat som likeledes har en overflate som er mønstret med groper og som i sin tur sammenføyes med det første substrats struktursjikt.

Den overflate på det første substrat som vender bort fra mellomsjiktet mønstres på slik måte at det dannes groper som rekker så langt som gropene på den motstående side av det første substrat. Ved hjelp av en egnet metode anbringes et elektrisk ledende sjikt over hele området på den overflate av det første substrat som vender bort fra mellomsjiktet, hvorved de tilbaketrukne kanter på det elektrisk isolerbare, sammenføybare mellomsjikt på det første substrat kan funksjonere som en grense-kant, hvorved det oppstår forbindelser for elektrisk isolerte områder i struktursjiktet sammen med gropene i det første substrats struktursjikt. Mønstringsmetoden av den overflate på det første substrat som vender bort fra mellomsjiktet frembringer samtidig groper som kan funksjonere som ønskede bruddkanter for en prosess for oppdeling i enkeltkomponenter.

For isolering av det ledende materiale i det første substrat gjøres det med fordel bruk av bruddkanter som frembringer elektrisk isolasjon av de elektrisk ledende side-vegger i kontakthullet fra kontakthullbunnen, som er (ofte direkte) koplet til en elektrode hos komponenten.

Som det vil være klart av beskrivelsen ovenfor har fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen følgende fordeler: Kontakthullene åpnes fra baksiden av det første substrat som struktursjiktet ble anbrakt på ved hjelp av en sammenføyningsprosess. Sammenføyningsprosessen er ikke kritisk med hensyn til sammenføyningstoleranser dersom "fluktingen" av struktursjiktet ikke påvirkes av sammenføyningsprosessen, men heller ved hjelp av en dobbeltsidig litografi hvis toleranser er vesentlig mindre enn for sammenføynings-prosessen. Dersom struktursjiktet mønstres før anbringelsen på substratet unnlates denne fordel.

Metalliseringen av kontaktområdene utføres ikke før etter avslutningen av alle sammenføyningsprosessene. Følgelig er det mulig å benytte metoder, så som for eksempel direkte silisiumbinding (SFB) med temperaturbelastninger på over 400 °C under forutsetning av at der ikke er noen dopede aktive områder i struktursjiktet, hvis dopingsprofiler vil kunne bli svekket ved forholdsvis høye temperaturer.

Kontakthullene åpnes ikke før etter sammenføyningsprosessen for hermetisk tett lukking. Som resultat kan sammenføyningsområdet gjøres større, og sammen-føyningsprosessen kan derved forenkles. "Sammenføyningsområder" skal forstås å bety områder som bringes i kontakt med hverandre under sammenføynings-prosessen. Jo større sammenføyningsområdene er desto større er kreftene som holder delene (substrat, skive etc) som skal sammenføyes med hverandre sammen.

Oppfinnelsen kan benyttes til fremgangsmåten for fremstilling av vilkårlige (miniatyriserte) komponenter, særlig til fremgangsmåter for fremstilling av en mikromekanisk, mikroelektromekanisk, eller mikrooptoelektromekanisk komponent, så som akselerasjonssensorer, omløpshastighetssensorer, trykksensorer, optiske koplinger etc.

Referanser

1. Daniel Lapadatu et al., "Dual-Axes Capacitive Inclinometer / Low-g Accelerometer for Automotive Application", MEMS 2001, 34-37. 2. Th Diepold, E. Obermeier, "Bulk Micromachining og Borosilicte Glass by Ultrasonic Drilling and Sandblasting", Microsystems Technologies 96, 1996, 211-216. 3. U. Breng et al., "CORS-A Bulk Micromachined Gyroscope Based on Coupled Resonators", Transducers '99, 1999, 1570-1573. 4. A. GaiBer et al., "Digital Readout Electronics for Micro-Machined Gyroscopes with Enchanced Sensor Design", Sympositum Gyro Technology 2002, 5.0- 5.11. 5. T. Gessneret al., "Micromechanical acceleration measuring device and method forfabricating it", EP 000000623824 A1.

Claims (17)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av en komponent, særlig en mikromekanisk, mikroelektromekanisk eller mikrooptoelektromekanisk komponent, omfattende de følgende trinn: fremstilling av en første sjiktkompositt som har et første substrat (2) og et første isolasjonssjikt (3) som dekker i det minste en del av det første substrats (2) overflate, fremstilling av en andre sjiktkompositt som har et andre substrat (12) og et andre isolasjonssjikt (14) som dekker i det minste en del av det andre substrats (12) overflate, anbringelse av et i det minste delvis ledende struktursjikt (7) på det første isolasjonssjikt (3), anbringelse av den andre kompositt på struktursjiktet (7) på en slik måte at det andre isolasjonssjikt (14) føyer seg etter struktursjiktet (7), hvorved den første og den andre sjiktkompositt og også struktursjiktet (7) utformes på en slik måte at i det minste en del av struktursjiktet (7), som omfatter komponentens aktive område (8), forsegles hermetisk tett ved hjelp av den første og den andre sjiktkompositt, og utforming, etter anbringelsen av den andre kompositt på struktursjiktet (7), av kontakthull (4) i det første substrat (2) for opprettelse av kontakt med ledende områder (9) i struktursjiktet (7), hvori første fordypning er (4) fremstilles i den side av det første substrat (2) som vender mot struktursjiktet (7) før struktursjiktet (7) anbringes på den første sjiktkompositt, hvorved de første fordypningers stillinger sideveis i det minste delvis samsvarer med stillingene sideveis for kontakthullene som utformes senere i det første substrat (2).

2. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1,karakterisert vedat den aktive struktur (8) fremstilles ved mønstring av struktursjiktet (7), hvorved mønstringen utføres før eller etter at struktursjiktet (7) anbringes på den første sjiktkompositt.

3. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1 eller 2,karakterisert vedat områder i det første substrats (2) overflate (1) som føyer seg direkte til de første fordypninger (4) ikke dekkes med det første isolasjonssjikt (3).

4. Fremgangsmåte i samsvar med et av kravene 1-3,karakterisertved at andre fordypninger (5, 5') fremstilles i den side av det første og/eller det andre substrat (2, 12) som vender mot struktursjiktet (7) før struktursjiktet (7) anbringes på den første sjiktkompositt, hvorved de andre fordypningers stillinger sideveis i det minste delvis samsvarer med stillingene sideveis for struktursjiktets (7) aktive struktur (8).

5. Fremgangsmåte i samsvar med et av kravene 1-4,karakterisertved at tredje fordypninger fremstilles i den overflate av det første substrat som vender bort fra struktursjiktet (7), hvorved de tredje fordypninger fungerer som ønskede brytepunkter.

6. Fremgangsmåte i samsvar med et av kravene 2-5,karakterisertved at det fremstilles renner (11) i struktursjiktet under mønstringen av struktursjiktet (7), hvorved rennene isolerer den aktive struktur (8) elektrisk fra de ytre områder (10) av struktursjiktet (7).

7. Fremgangsmåte i samsvar med et av kravene 1-6,karakterisertved at for utforming av kontakthullene (4) fra den overflate av det første substrat (2) som vender bort fra struktursjiktet (7) fjernes i det minste en del av det første substrat så langt som en vertikal stilling som samsvarer med den vertikale stilling for bunnene i de første fordypninger (4).

8. Fremgangsmåte i samsvar med et av kravene 1-6,karakterisertved at etter av kontakthullene (4) er blitt utformet avsettes et metallsjikt (15) på den overflate av det første substrat (2) som vender bort fra struktursjiktet (7).

9. Fremgangsmåte i samsvar med et av kravene 1-8,karakterisertved at kontakthullene, de første til tredje fordypninger (4, 5, 5') og/eller struktursjiktet (7) utformes ved en etsemetode.

10. Fremgangsmåte i samsvar med et av kravene 1-9,karakterisertved at det første substrat (2), det andre substrat (12) og også struktursjiktet (7) består av det samme halvledermateriale, særlig silisium.

11. Fremgangsmåte i samsvar med et av kravene 1-10,karakterisertved at struktursjiktfordypningene utformes i struktursjiktet, hvorved struktur-sjiktfordypningenes stillinger sideveis i det minste delvis samsvarer med stillingene sideveis for struktursjiktets (7) aktive struktur (8).

12. Fremgangsmåte i samsvar med et av kravene 1-11,karakterisertved at isolasjonssjiktfordypningene utformes i det første og/eller det andre isolasjonssjikt, hvorved isolasjonssjiktfordypningenes stillinger sideveis i det minste delvis samsvarer med stillingene sideveis for struktursjiktets (7) aktive struktur (8).

13. Fremgangsåte i samsvar med krav 12,karakterisert vedat isolasjonssjiktfordypningene fungerer som en stopper for en del av den aktive struktur under bevegelsen av denne.

14. Fremgangsmåte for fremstilling av en komponent, særlig en mikromekanisk, mikroelektromekanisk eller mikrooptoelektromekanisk komponent, omfattende de følgende trinn: - anbringelse av et i det minste delvis ledende struktursjikt (7) på et første ikke-ledende substrat (2), - anbringelse av et andre ikke-ledende substrat (12) på struktursjiktet (7), - hvorved det første og det andre substrat (2, 12) og også struktursjiktet (7) utformes på en slik måte at i det minste en del av struktursjiktet (7), som omfatter komponentens aktive område (8), forsegles hermetisk tett ved hjelp av det første og det andre substrat, og - utforming, etter anbringelse av det andre ikke-ledende substrat (12) på struktursjiktet (7), av kontakthull (4) i det første substrat (2) for opprettelse av kontakt med ledende områder (9) av struktursjiktet (7), hvori - første fordypninger (4) fremstilles i den side av det første substrat (2) som vender mot struktursjiktet (7) før struktursjiktet (7) anbringes på det første substrat, hvorved de første fordypningers stillinger sideveis i det minste delvis samsvarer med stillingene sideveis for kontakthullene som utformes senere i det første substrat (2),

15. Fremgangsmåte i samsvar med krav 14,karakterisert vedat det første og det andre substrat er dannet av kvarts, Pyrex eller SD2 eller inneholder disse materialer.

16. Fremgangsmåte i samsvar med krav 14 eller 15, karaktersert ved at de første fordypninger (4) har en avtrappet form slik at dimensjonene sideveis for de øvre områder av de første fordypninger er større enn dimensjonene sideveis for de tilsvarende lavere områder.

17. Fremgangsmåte i samsvar med krav 16,karakterisert vedat de første fordypninger avtrappede forløp fremstilles ved hjelp av en totrinns mønstringsprosess.