用于传感器设备或者麦克风设备的微机械构件的制造方法与流程

本发明涉及一种用于传感器设备或者麦克风设备的微机械构件的制造方法。另外，本发明涉及一种用于传感器设备或者麦克风设备的微机械构件。

背景技术：

1、由现有技术、例如de 10 2012 217 979 a1已知，由至少一个半导体材料构成的膜片用作传感器的或者麦克风的压敏元件，其中，该膜片本身或者附接在该膜片上的电极与位置固定的对电极(gegenelektrode)共同作用。通常，在这种情况下，膜片的远离该对电极地指向的侧的至少一个部分面是暴露的。

技术实现思路

1、本发明实现一种具有权利要求1的特征的用于传感器设备或者麦克风设备的微机械构件的制造方法和一种具有权利要求8的特征的用于传感器设备或者麦克风设备的微机械构件。

2、本发明的优点

3、本发明实现一种微机械构件，所述微机械构件分别具有能够用作压敏元件或者声波敏感元件的膜片，该膜片与现有技术相比更好地受到保护以防对膜片的机械损伤或者污染。由于在借助本发明实现的微机械构件中，膜片在该膜片的远离共同作用的至少一个对电极地指向的侧上跨越蚀刻到衬底表面中的至少一个自由空间，因此，具有衬底表面的衬底有助于可靠地保护膜片以防机械损伤。同时能够通过简单的方式保证，从能够确定的尺寸起的颗粒以高概率不能够侵入到蚀刻到衬底表面中的空腔中，由此有利地保证微机械构件的膜片的、对于微机械构件/或构造为具有该微机械构件的传感器设备或者麦克风设备的正确功能而言必需的膜片偏转。因此，本发明实现一种微机械构件/或构造为具有该微机械构件的传感器设备或者麦克风设备，其相应的膜片可以更可靠地用于压力测量或者用于声波-电子信号转换。同样地，借助本发明实现的微机械构件具有相对于现有技术增加的使用寿命。

4、在该制造方法的一种有利实施方式中，为了在衬底的衬底表面上由第一牺牲材料形成支撑结构，实施以下步骤：将多个沟槽结构化到衬底的衬底表面中，将第一牺牲材料这样沉积在具有结构化到该衬底表面中的多个沟槽的衬底表面上，使得由填充到多个沟槽中的第一牺牲材料形成多个伸入到衬底中的支撑柱(stützpfosten)，该衬底表面至少部分地被由第一牺牲材料构成的后来的第一牺牲材料层覆盖，通过第一牺牲材料层将多个蚀刻孔结构化，并且通过第一牺牲材料层中的多个蚀刻孔，将空腔蚀刻到衬底表面中。

5、在此描述的方法步骤能够容易借助半导体技术的标准工艺来实施。借助在此描述的方法步骤形成的支撑结构可靠地适用于实现蚀刻到衬底表面中且被膜片跨越的至少一个空腔，尤其是实现被膜片跨越的、具有大于或等于5μm的垂直于衬底表面定向的延伸尺度的空腔。

6、优选地，在形成膜片之前，第一牺牲材料层至少部分地被第二牺牲材料层覆盖，第二牺牲材料层由第一牺牲材料和/或第二牺牲材料构成，并且其中，在形成膜片时，第二牺牲材料层至少部分地被膜片覆盖。通过这种方式，可以借助第二牺牲材料层覆盖结构化到第一牺牲材料层中的蚀刻孔，使得不必担心在形成膜片时膜片材料侵入到蚀刻孔中。

7、在一种有利实施方式中，支撑结构由氧化硅作为第一牺牲材料形成。因此，氧化硅作为已经常常在半导体技术中使用的材料也可以用于形成支撑结构和/或第二牺牲材料层。这有助于促进上述方法步骤和后来待执行的牺牲层蚀刻工艺的实施。

8、作为有利的扩展方案，在形成膜片之前，富硅的氮化硅、氮化硅、碳化硅和/或氧化铝可以局部地沉积在由氧化硅构成的第一牺牲材料层上、沉积在由氧化硅构成的第二牺牲材料层上、和/或沉积在通过由氧化硅构成的第一牺牲材料层和/或由氧化硅构成的第二牺牲材料层结构化的至少一个开口中。如下文更详细地阐述的那样，可以通过这种方式由富硅的氮化硅、氮化硅、碳化硅和/或氧化铝形成至少一个横向的蚀刻限界部和/或至少一个电绝缘部，该至少一个横向的蚀刻限界部和/或至少一个电绝缘部对一些常常用于蚀刻氧化硅的蚀刻介质具有高耐蚀刻性。

9、在该制造方法的另一种有利实施方式中，为了释放(freistellen)膜片，形成延伸穿过层堆叠的至少一个第一蚀刻介质进口仅延伸穿过层堆叠的一部分的至少一个第二蚀刻介质进口和/或延伸穿过衬底的通道，并且借助至少一个蚀刻介质至少部分地移除至少支撑结构和至少一个牺牲层，该蚀刻介质通过至少一个第一蚀刻介质进口和/或通过至少一个第二蚀刻介质进口和/或通过至少一个通道引导(leiten)。如下文阐述的那样，能够借助半导体技术的标准工艺实施这里描述的方法步骤。可选地，也可以为了给膜片供应压力，形成延伸穿过衬底到自由空间中的至少一个通道。

10、优选地，自由空间的垂直于衬底表面定向的最大间隙宽度(在膜片与衬底之间的)大于或等于5μm。这样测定的(bemessene)间隙宽度为膜片的翘曲提供足够体积，并且防止颗粒粘附在膜片上。

11、优选地，在自由空间的远离膜片地指向的且与衬底邻接的侧上，多个沟槽蚀刻到衬底中。所述沟槽是先前蚀刻到衬底中的沟槽的残余物、痕迹或者模具。根据衬底中的所述残余物、痕迹或者模具，在执行牺牲层蚀刻工艺之后能够可靠地看出，相应的微机械构件是借助上述制造方法中的一种制造方法制造的。

技术特征：

1.一种用于微机械构件的制造方法，所述微机械构件用于传感器设备或者麦克风设备，所述制造方法具有以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制造方法，其中，为了在所述衬底(12)的所述衬底表面(12a)上由所述第一牺牲材料形成所述支撑结构(10)，实施以下步骤：

3.根据权利要求1或2所述的制造方法，其中，在形成所述膜片(30)之前，所述第一牺牲材料层(14)至少部分地被第二牺牲材料层(24)覆盖，所述第二牺牲材料层由所述第一牺牲材料和/或第二牺牲材料构成，其中，在形成所述膜片(30)时，所述第二牺牲材料层(24)至少部分地被所述膜片(30)覆盖。

4.根据上述权利要求中任一项所述的制造方法，其中，所述支撑结构(10)由氧化硅作为第一牺牲材料形成。

5.根据权利要求4所述的制造方法，其中，在形成所述膜片(30)之前，富硅的氮化硅、氮化硅、碳化硅和/或氧化铝局部地沉积在由氧化硅构成的第一牺牲材料层(14)上、沉积在由氧化硅构成的第二牺牲材料层(24)上、和/或沉积在至少一个开口中，所述至少一个开口通过由氧化硅构成的第一牺牲材料层(14)和/或由氧化硅构成的第二牺牲材料层(24)结构化。

6.根据上述权利要求中任一项所述的制造方法，其中，为了释放所述膜片(30)，形成延伸穿过所述层堆叠(34)的至少一个第一蚀刻介质进口(56a)、仅延伸穿过所述层堆叠(34)的一部分的至少一个第二蚀刻介质进口(56b)和/或延伸穿过所述衬底(12)的通道(56c)，并且借助至少一个蚀刻介质至少部分地移除至少所述支撑结构(10)和所述至少一个牺牲层(36a，36b)，所述蚀刻介质通过所述至少一个第一蚀刻介质进口(56a)和/或通过所述至少一个第二蚀刻介质进口(56b)和/或通过至少一个通道(56c)引导。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的制造方法，其中，为了给所述膜片(30)供应压力，形成延伸穿过所述衬底(12)到自由空间(57)中的至少一个通道(56c)。

8.一种用于传感器设备或者麦克风设备的微机械构件，所述微机械构件具有：

9.根据权利要求8所述的微机械构件，其中，所述自由空间(57)的垂直于所述衬底表面(12a)定向的最大间隙宽度(σ)大于或等于5μm。

10.根据权利要求8或9所述的微机械构件，其中，在所述自由空间(57)的远离所述膜片(30)地指向的且与所述衬底(12)邻接的侧上，多个沟槽(20a)被蚀刻到所述衬底(12)中。

技术总结本发明涉及一种用于传感器设备或者麦克风设备的微机械构件的制造方法，具有以下步骤：在衬底(12)的衬底表面(12a)上由第一牺牲材料形成支撑结构(10)，支撑结构具有第一牺牲材料层(14)、多个通过第一牺牲材料层(14)结构化的蚀刻孔(16)和多个伸入到衬底(12)中的支撑柱(18)，将由支撑结构(10)跨越的至少一个空腔(22)蚀刻到衬底表面(12a)中，由至少一个半导体材料在支撑结构(10)的第一牺牲材料层(14)上或上方形成膜片(30)，将层堆叠(34)沉积，层堆叠(34)包括至少一个牺牲层(36a，36b)和至少一个对电极(38)，通过至少部分地移除至少支撑结构(10)和至少一个牺牲层(36a，36b)，释放膜片(30)。技术研发人员：U·席勒,P·施莫尔林格鲁贝尔,T·弗里德里希,H·韦伯,A·朔伊尔勒,H·阿尔特曼受保护的技术使用者：罗伯特·博世有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/13