WO2017102160A1 - Production method for a micromechanical sensor device and corresponding micromechanical sensor device - Google Patents
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Abstract
The invention relates to a production method for a micromechanical sensor device and a corresponding micromechanical sensor device. The method comprises the following steps: providing a wafer with a first electrode and a second electrode; applying and structuring a first photoresist onto the front side, wherein the first electrode is completely covered by the first photoresist and at least some sections of the second electrode are free of the first photoresist; applying and structuring a second photoresist onto the front side, wherein the first photoresist is completely covered by the second photoresist and a first recess is formed in the second photoresist to the second electrode; depositing an electrically conductive material into the first recess and on a side of the second photoresist which faces away from the front side; structuring the electrically conductive material, wherein a region which overlaps at least in some regions with the first photoresist is formed in the electrically conductive material, and removing the second photoresist from the region which overlaps at least in some regions, wherein a second recess is formed and the first photoresist is removed by means of the second recess.
Description
Beschreibung Titel Description title
Herstellungsverfahren für eine mikromechanische Sensorvorrichtung und entsprechende mikromechanische Sensorvorrichtung Manufacturing method for a micromechanical sensor device and corresponding micromechanical sensor device
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für eine The present invention relates to a manufacturing method for a
mikromechanische Sensorvorrichtung und eine entsprechende Micromechanical sensor device and a corresponding
mikromechanische Sensorvorrichtung. micromechanical sensor device.
Stand der Technik State of the art
Kapazitive Drucksensoren mit hermetisch verschlossenen Kavernen basieren auf einer Opferschichtätzung von porösem Silizium. Zum Herstellen dieser kapazitiven Drucksensoren wird ein komplexes, aufwändiges und Capacitive pressure sensors with hermetically sealed caverns are based on sacrificial layer etching of porous silicon. For producing these capacitive pressure sensors is a complex, complex and
kostenintensives Herstellungsverfahren eingesetzt. Auf Basis dieses costly manufacturing process used. Based on this
Herstellungsverfahrens mittels porösen Siliziums können diese Drucksensoren nicht durch eine Backend-CMOS-Integration auf Waferlevel bzw. Substratlevel integriert werden. Die kapazitiven Drucksensoren und die zugehörige Elektronik werden somit auf separaten Substraten gefertigt und anschließend mit einem Waferbondverfahren miteinander verbunden. Hierdurch werden komplexe Waferdurchkontakte erforderlich, wobei sich ein entsprechender Einzel-Wafer- Prozess bzw. das Vereinzeln der Wafer langwierig und kostenintensiv gestaltet. Manufacturing method using porous silicon, these pressure sensors can not be integrated by a back-end CMOS integration at the wafer level or substrate level. The capacitive pressure sensors and the associated electronics are thus manufactured on separate substrates and then connected to one another by means of a wafer bonding process. As a result, complex Waferdurchkontakte be required, with a corresponding single-wafer process or the separation of the wafer made tedious and costly.
Die EP 0 515 416 Bl beschreibt ein Verfahren zum Herstellen eines EP 0 515 416 B1 describes a method for producing a
integrierbaren, kapazitiven Drucksensors. integrable, capacitive pressure sensor.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Die vorliegende Erfindung schafft ein Herstellungsverfahren für eine The present invention provides a manufacturing method for a
mikromechanische Sensorvorrichtung nach Anspruch 1 und eine entsprechende mikromechanische Sensorvorrichtung nach Anspruch 8.
Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche. Micromechanical sensor device according to claim 1 and a corresponding micromechanical sensor device according to claim 8. Preferred developments are the subject of the respective subclaims.
Vorteile der Erfindung Advantages of the invention
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee liegt darin, ein kostengünstiges und einfaches Verfahren zum Herstellen der The idea underlying the present invention is to provide a cost-effective and simple method for producing the
mikromechanischen Sensorvorrichtung und eine entsprechende micromechanical sensor device and a corresponding
mikromechanischen Sensorvorrichtung bereitzustellen, wobei insbesondere der zweite Fotolack als Funktions- und Trägerschicht eingesetzt wird bzw. fungiert.To provide micromechanical sensor device, in particular the second photoresist is used as a functional and carrier layer or acts.
Somit kann die entsprechende mikromechanische Sensorvorrichtung Thus, the corresponding micromechanical sensor device
insbesondere sehr kostengünstig in dem CMOS-Wafer (Complementary Metal- Oxide-Semiconductor; sich ergänzender Metall-Oxid-Halbleiter) auf Waferlevel integriert werden, wobei ein Auslesen mittels der hier beschriebenen In particular, very cost-effective in the CMOS wafer (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor, complementary metal-oxide-semiconductor) are integrated at wafer level, with a read-out by means of the described here
mikromechanischen Sensorvorrichtung insbesondere kapazitiv erfolgen kann. micromechanical sensor device can be carried out in particular capacitive.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird im Schritt A des According to one aspect of the present invention, in step A of the
Herstellungsverfahrens der Wafer bereitgestellt, wobei an der Vorderseite des Wafers zumindest bereichsweise zueinander einen Abstand aufweisend eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode angeordnet werden. Vorteilhaft kann der Wafer eine Auswerteelektronik (CMOS) umfassen. Die erste Elektrode und die zweite Elektrode schließen bündig mit der Vorderseite des Wafers ab. Mit anderen Worten sind die erste Elektrode und die zweite Elektrode frei von einem Material des Wafers. Manufacturing method of the wafer provided, wherein at least in certain areas on the front side of the wafer at a distance having a first electrode and a second electrode are arranged. Advantageously, the wafer may comprise evaluation electronics (CMOS). The first electrode and the second electrode are flush with the front of the wafer. In other words, the first electrode and the second electrode are free of a material of the wafer.
Im Schritt B wird der erste Fotolack auf die Vorderseite des Wafers aufgebracht und strukturiert. Hierbei wird insbesondere ausschließlich die erste Elektrode durch den ersten Fotolack vollständig bedeckt und die zweite Elektrode zumindest bereichsweise von dem ersten Fotolack befreit. Insbesondere kann die zweite Elektrode durch das Strukturieren des ersten Fotolacks vollständig frei von dem ersten Fotolack sein. In step B, the first photoresist is applied to the front side of the wafer and patterned. In this case, in particular only the first electrode is completely covered by the first photoresist and the second electrode is at least partially freed from the first photoresist. In particular, the second electrode can be completely free from the first photoresist by structuring the first photoresist.
In einem darauf folgenden Schritt C wird der zweite Fotolack auf die Vorderseite aufgebracht und strukturiert. Hierbei wird der erste Fotolack durch den zweiten Fotolack bedeckt und durch das Strukturieren wird in dem ersten Fotolack eine erste Ausnehmung zu der zweiten Elektrode ausgebildet. Das heißt, dass die
erste Ausnehmung die zweite Elektrode zumindest bereichsweise freilegt, so dass die zweite Elektrode über die erste Ausnehmung zugänglich ist. In a subsequent step C, the second photoresist is applied to the front side and patterned. In this case, the first photoresist is covered by the second photoresist and, by structuring, a first recess is formed in the first photoresist to form the second electrode. That means that the first recess exposes the second electrode at least partially, so that the second electrode is accessible via the first recess.
Im Schritt D wird ein elektrisch leitfähiges Material in die erste Ausnehmung und auf der der Vorderseite abgewandten Seite des zweiten Fotolacks abgeschieden.In step D, an electrically conductive material is deposited in the first recess and on the side facing away from the front side of the second photoresist.
Das auf der der Vorderseite abgewandten Seite des zweiten Fotolacks abgeschiedene elektrisch leitfähige Material kann insbesondere die abgewandte Seite des zweiten Fotolacks vollständig bedecken. Das elektrisch leitfähige Material der ersten Ausnehmung verbindet die zweite Elektrode mit dem auf der Vorderseite abgewandten Seite des zweiten Fotolacks abgeschiedenen elektrisch leitfähigen Material. The electrically conductive material deposited on the side of the second photoresist facing away from the front side can in particular completely cover the opposite side of the second photoresist. The electrically conductive material of the first recess connects the second electrode to the electrically conductive material deposited on the side of the second photoresist facing away from the front side.
Im Schritt E wird das elektrisch leitfähige Material strukturiert, wobei in dem elektrisch leitfähigen Material der mit dem ersten Fotolack zumindest In step E, the electrically conductive material is patterned, wherein in the electrically conductive material with the first photoresist at least
bereichsweise überschneidende Bereich ausgebildet wird. Der mit dem erstenpartially overlapping area is formed. The one with the first
Fotolack zumindest bereichsweise überschneidende Bereich kann somit frei von dem elektrisch leitfähigen Material sein. Photoresist at least partially overlapping area can thus be free of the electrically conductive material.
Im Schritt F wird in dem zumindest bereichsweise überschneidenden Bereich der zweite Fotolack entfernt. Hierbei wird die zweite Ausnehmung ausgebildet und mittels der zweiten Ausnehmung der erste Fotolack entfernt. Mit anderen Worten wird mittels der zweiten Ausnehmung die erste Elektrode vollständig freigelegt. Hierbei wird in einem Bereich, in welchem sich der erste Fotolack befand, eine Kaverne ausgebildet. Die Kaverne weist zumindest bereichsweise eine In step F, the second photoresist is removed in the at least partially overlapping region. Here, the second recess is formed and removed by means of the second recess of the first photoresist. In other words, the first electrode is completely exposed by means of the second recess. In this case, a cavern is formed in a region in which the first photoresist was located. The cavern has at least partially a
Geometrie wie der im Schritt B strukturierte erste Fotolack auf der ersten Geometry like the first photoresist patterned in step B on the first
Elektrode auf. Electrode on.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung wird die zweite Ausnehmung durch einen hochviskosen Lack verschlossen. So lässt sich auf einfache Art und Weise aufgrund der hier ausgebildeten kapazitiven Strukturen ein Druck messen, der auf die mikromechanische Sensorvorrichtung ausgeübt werden kann. Der hochviskose Lack wird insbesondere durch ein Sprühverfahren aufgebracht und kann insbesondere anschließend derart strukturiert werden, dass Bereiche des elektrisch leitfähigen Materials weitestgehend frei von dem hochviskosen Lack sind und ausschließlich die zweite Ausnehmung durch den hochviskosen Lack verschlossen ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird in dem Wafer eine Auswerteschaltung integriert. So lässt sich auf einfache Art und Weise eine mikromechanische Sensorvorrichtung mit Auswerteschaltung auf Waferlevel bereitstellen. Mit anderen Worten kann auf ein Waferbondverfahren zum According to a preferred embodiment, the second recess is closed by a high-viscosity paint. Thus, in a simple manner, due to the capacitive structures formed here, a pressure can be measured which can be exerted on the micromechanical sensor device. The highly viscous lacquer is applied in particular by a spraying process and can in particular subsequently be structured such that regions of the electrically conductive material are largely free of the highly viscous lacquer and only the second recess is closed by the highly viscous lacquer. According to a further preferred refinement, an evaluation circuit is integrated in the wafer. Thus, a micromechanical sensor device with evaluation circuit at wafer level can be provided in a simple manner. In other words, to a wafer bonding method for
Anordnen einer Auswerteschaltung verzichtet werden. Somit lässt sich einfach eine Backend-CMOS-Integration realisieren. Eine Integration auf Waferlevel der Auswerteschaltung - beispielsweise CMOS - durch eine Backend-CMOS- Integration ist insbesondere deshalb möglich, da in dem hier beschriebenen Herstellungsverfahren keine hohen Prozesstemperaturen eingesetzt werden, die die Auswerteschaltung beschädigen können. Arranging an evaluation circuit can be dispensed with. This makes it easy to implement a backend CMOS integration. Integration at the wafer level of the evaluation circuit-for example, CMOS-by back-end CMOS integration is possible, in particular, because in the manufacturing method described here, no high process temperatures are used which can damage the evaluation circuit.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird der erste Fotolack positiv entwickelt. So lässt sich der erste Fotolack insbesondere einfach in eine According to a further preferred development, the first photoresist is developed positively. In particular, the first photoresist is easy to put into one
Opferschicht umfunktionieren. Durch das positive Entwickeln des ersten Transform sacrificial layer. By the positive development of the first
Fotolacks kann dieser einfach durch konventionelle Lackätzmittel, beispielsweise DMSO (Dimethylsulfoxid) oder Aceton, entfernt werden. Photoresist this can be easily removed by conventional paint etchant, such as DMSO (dimethyl sulfoxide) or acetone.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird der zweite Fotolack negativ entwickelt. So lässt sich auf einfache Art und Weise der zweite Fotolack gegen konventionelle Lackätzmittel stabilisieren. Der zweite Fotolack bleibt bei Verwendung konventioneller Lackätzmittel somit weitestgehend unberührt. According to a further preferred development, the second photoresist is developed negatively. Thus, the second photoresist can be stabilized in a simple manner against conventional paint etchants. The second photoresist thus remains largely unaffected when using conventional paint etchants.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird für den zweiten Fotolack ein SU-8 verwendet. Dieses Material eignet sich bevorzugt zum Einsatz des hier beschriebenen Verfahrens. SU-8 ist insbesondere besonders resistent gegen konventionelle Lackätzmittel. Des Weiteren lassen sich in SU-8 Materialien Strukturen mit hoher Flankensteilheit herstellen. Die hier beschriebene Fotolacke können insbesondere aufgeschleudert oder aufgesprüht werden. Eine According to a further preferred development, an SU-8 is used for the second photoresist. This material is preferably suitable for use of the method described here. In particular, SU-8 is particularly resistant to conventional paint etchants. Furthermore, structures with high edge steepness can be produced in SU-8 materials. The photoresists described here can in particular be spin-coated or sprayed on. A
Strukturierung kann insbesondere mittels Photolithographie erfolgen. SU-8 ist insbesondere nach dem Post-Exposure Bake unempfindlich gegen die meisten konventionellen Lackätzmittel, so dass dementsprechend freistehende Strukturen des ersten Fotolacks einfach entfernt werden können. Structuring can be carried out in particular by means of photolithography. In particular, after the post-exposure bake, SU-8 is insensitive to most conventional paint etchants, so that, accordingly, free-standing structures of the first photoresist can be easily removed.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird vor dem Freilegen der ersten Elektrode der zweite Fotolack durch einen Temperschritt quervernetzt. So
lässt sich der zweite Fotolack vor dem Entfernen des ersten Fotolacks durch konventionelle Lackätzmittel zusätzlich gegen Ätzangriffe stabilisieren. According to a further preferred refinement, the second photoresist is crosslinked by an annealing step before the first electrode is exposed. So In addition, the second photoresist can additionally be stabilized against etching attacks by conventional paint etchants before the first photoresist is removed.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung umfasst die zweite According to a further preferred development, the second comprises
Ausnehmung eine Kaverne und die Kaverne verläuft zumindest bereichsweise parallel zu der Vorderseite des CMOS-Wafers und beabstandet die erste Elektrode zu dem zweiten Fotolack. Recess a cavern and the cavern is at least partially parallel to the front of the CMOS wafer and spaced the first electrode to the second photoresist.
Durch das hier beschriebene Verfahren kann eine entsprechende By the method described here, a corresponding
mikromechanische Sensorvorrichtung hergestellt werden. Die für das micromechanical sensor device are produced. The for the
Herstellungsverfahren offenbarten Merkmale gelten auch für die Manufacturing characteristics disclosed also apply to the
mikromechanische Sensorvorrichtung sowie umgekehrt. Micromechanical sensor device and vice versa.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsformen mit Bezug auf die Figuren erläutert. Further features and advantages of the present invention will be explained below with reference to embodiments with reference to the figures.
Es zeigen: Show it:
Fig. la-lj schematische senkrechte Querschnittsansichten zum Erläutern eines Herstellungsverfahrens für eine mikromechanische Sensorvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und 1a-1e are schematic vertical cross-sectional views for explaining a manufacturing method for a micromechanical sensor device according to a first embodiment of the present invention; and
Fig. 2 eine schematische senkrechte Querschnittsansicht zum Fig. 2 is a schematic vertical cross-sectional view of
Erläutern einer mikromechanischen Sensorvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Explain a micromechanical sensor device according to a second embodiment of the present invention.
Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente.
Fig. la-lj sind schematische senkrechte Querschnittsansichten zum Erläutern eines Herstellungsverfahrens für eine mikromechanische Sensorvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In the figures, like reference numerals designate the same or functionally identical elements. 1a-1j are schematic vertical cross-sectional views for explaining a manufacturing method of a micromechanical sensor device according to a first embodiment of the present invention.
In Fig. la bezeichnet Bezugszeichen 1 einen Wafer mit einer Vorderseite VI. Auf der Vorderseite VI werden zumindest bereichsweise zueinander einen Abstand 2 aufweisend eine erste Elektrode El und eine zweite Elektrode E2 angeordnet. In Fig. La, reference numeral 1 denotes a wafer having a front side VI. On the front side VI, a distance 2 comprising a first electrode El and a second electrode E2 are arranged at least in regions relative to one another.
In Fig. lb wird auf die Vorderseite VI des Wafers 1 ein erster Fotolack 10 aufgebracht. Hierbei wird die erste Elektrode El und die zweite Elektrode E2 durch den ersten Fotolack 10 vollständig bedeckt. In Fig. Lb, a first photoresist 10 is applied to the front side VI of the wafer 1. Here, the first electrode El and the second electrode E2 is completely covered by the first photoresist 10.
In Fig. lc wird der erste Fotolack 10 strukturiert. Hierbei bleibt die erste Elektrode El durch den ersten Fotolack 10 vollständig bedeckt und die zweite Elektrode E2 wird von dem ersten Fotolack 10 befreit. In Fig. Lc, the first photoresist 10 is patterned. In this case, the first electrode El remains completely covered by the first photoresist 10 and the second electrode E 2 is freed from the first photoresist 10.
In Fig. ld wird ein zweiter Fotolack 20 auf die Vorderseite VI aufgebracht. In Fig. Ld, a second photoresist 20 is applied to the front side VI.
Hierbei wird der erste Fotolack 10 und die Vorderseite VI des Wafers 1 durch den zweiten Fotolack 20 vollständig bedeckt. Here, the first photoresist 10 and the front side VI of the wafer 1 are completely covered by the second photoresist 20.
In Fig. le wird der zweite Fotolack 20 von einer der Vorderseite VI abgewandten Seite derart strukturiert, dass in dem zweiten Fotolack 20 eine erste In FIG. 1e, the second photoresist 20 is patterned from a side facing away from the front side VI such that a first photoresist 20 is formed in the second photoresist 20
Ausnehmung AI zu der zweiten Elektrode E2 ausgebildet wird. Wie in Fig. le gezeigt, wird durch das Ausbilden der ersten Ausnehmung AI die zweite Recess AI is formed to the second electrode E2. As shown in Fig. Le, by forming the first recess AI, the second
Elektrode E2 zumindest bereichsweise freigelegt. E2 electrode at least partially exposed.
In Fig. lf wird ein elektrisch leitfähiges Material 30 in die erste Ausnehmung AI abgeschieden, wobei auf einer der Vorderseite VI abgewandten Seite 12 des zweiten Fotolacks 20 ebenfalls das elektrisch leitfähige Material 30 abgeschieden wird. Das elektrisch leitfähige Material 30 bedeckt insbesondere homogen die abgewandte Seite 12 des zweiten Fotolacks 20. Wie in der Fig. lf gezeigt, verbindet das elektrisch leitfähige Material 30 die zweite Elektrode E2 mit dem auf der abgewandten Seite 12 ausgebildeten elektrisch leitfähigen Material 30. In Fig. Lf an electrically conductive material 30 is deposited in the first recess AI, wherein on a side facing away from the front VI 12 of the second photoresist 20 also the electrically conductive material 30 is deposited. In particular, the electrically conductive material 30 homogeneously covers the opposite side 12 of the second photoresist 20. As shown in FIG. 1 f, the electrically conductive material 30 connects the second electrode E 2 to the electrically conductive material 30 formed on the opposite side 12.
In Fig. lg wird das elektrisch leitfähige Material 30 zumindest bereichsweise strukturiert. Hierbei wird in dem elektrisch leitfähigen Material 30 ein mit dem
ersten Fotolack 10 zumindest bereichsweise überschneidender Bereich Bl ausgebildet. In Fig. Lg, the electrically conductive material 30 is at least partially structured. Here, in the electrically conductive material 30 with a first photoresist 10 formed at least partially overlapping area Bl.
In Fig. lh wird der zweite Fotolack 20 aus dem zumindest bereichsweise überschneidenden Bereich Bl entfernt. Hierbei wird eine zweite Ausnehmung A2 ausgebildet, wobei zumindest eine Seitenfläche Sl der zweiten Ausnehmung A2 mit dem ersten Fotolack 10 in Kontakt tritt. Das heißt, dass der erste Fotolack 10 über die zweite Ausnehmung A2 zugänglich ist. In Fig. Lh the second photoresist 20 is removed from the at least partially overlapping region Bl. In this case, a second recess A2 is formed, wherein at least one side surface Sl of the second recess A2 comes into contact with the first photoresist 10. That is, the first photoresist 10 is accessible via the second recess A2.
In Fig. Ii wird mittels der zweiten Ausnehmung A2 der erste Fotolack 10 entfernt. Hierbei werden zumindest bereichsweise an Seitenflächen Sl der zweiten Ausnehmung A2 des zweiten Fotolacks 20 Spuren eines chemischen Abtrags CA1 ausgebildet. Wie in Fig. Ii gezeigt, wird durch das Entfernen des ersten Fotolacks 10 über die zweiten Ausnehmung A2 eine Kaverne Kl ausgebildet. In Fig. Ii, the first photoresist 10 is removed by means of the second recess A2. In this case, traces of a chemical erosion CA1 are formed at least partially on side surfaces S1 of the second recess A2 of the second photoresist 20. As shown in Fig. Ii, a cavity Kl is formed by the removal of the first photoresist 10 via the second recess A2.
In Fig. lj wird die zweite Ausnehmung A2 durch einen hochviskosen Lack 40 verschlossen. Mit der in Fig. lj gezeigten mikromechanischen Sensorvorrichtung kann durch Ausbilden kapazitiver Strukturen ein Druck der insbesondere auf dem elektrisch leitfähigen Material ausgeübt wird, gemessen werden. In Fig. Lj, the second recess A2 is closed by a high-viscosity paint 40. With the micromechanical sensor device shown in FIG. 1j, by forming capacitive structures, a pressure which is exerted in particular on the electrically conductive material can be measured.
Fig. 2 ist eine schematische senkrechte Querschnittsansicht zum Erläutern einer mikromechanischen Sensorvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. FIG. 2 is a schematic vertical cross-sectional view for explaining a micromechanical sensor device according to a second embodiment of the present invention. FIG.
In Fig. 2 bezeichnet Bezugszeichen 100' und 100 eine mikromechanische Sensorvorrichtung. Die in Fig. 2 gezeigte Sensorvorrichtung basiert auf den in Fig. Ii und lj gezeigten mikromechanischen Sensorvorrichtungen mit dem Unterschied, dass diese Sensorvorrichtungen 100; 100' mittels eines CMOS- Wafers 1', 1, Cl miteinander verbunden bzw. verschaltet sind. Weist die mikromechanische Sensorvorrichtung 100' in der zweiten Ausnehmung A2 keinen hochviskosen Lack 40 auf und ist somit nicht verschlossen lässt sich insbesondere eine Temperatur bestimmen (siehe rechte mikromechanische Sensorvorrichtung in Fig. 2). Wird im Gegensatz dazu die zweite Ausnehmung A2 durch einen hochviskosen Lack 40 verschlossen, kann mittels dieser mikromechanischen Sensorvorrichtung 100 ein Druck p detektiert werden. So
begünstigt der hochviskose Lack 40 ein homogenes Verbiegen insbesondere des elektrisch leitfähigen Materials 30. In Fig. 2, reference numerals 100 'and 100 designate a micromechanical sensor device. The sensor device shown in FIG. 2 is based on the micromechanical sensor devices shown in FIGS. 1i and 1j, with the difference that these sensor devices 100; 100 'by means of a CMOS wafer 1', 1, Cl are interconnected or interconnected. If the micromechanical sensor device 100 'does not have a high-viscosity lacquer 40 in the second recess A2 and is thus not closed, in particular a temperature can be determined (see right micromechanical sensor device in FIG. 2). If, in contrast, the second recess A2 is closed by a high-viscosity paint 40, a pressure p can be detected by means of this micromechanical sensor device 100. So the highly viscous lacquer 40 promotes homogeneous bending, in particular of the electrically conductive material 30.
Die mikromechanische Sensorvorrichtung 100; 100' umfasst den CMOS-Wafer l',Cl mit der Vorderseite VI. Die Vorderseite VI umfasst die erste Elektrode El und die zweite Elektrode E2. Die erste Elektrode El und die zweite Elektrode E2 schließen bündig mit der Vorderseite VI des Wafers 1. Ferner umfasst die mikromechanische Sensorvorrichtung 100; 100' die erste Ausnehmung AI, wobei mittels der ersten Ausnehmung AI eine elektrische Verbindung zwischen der zweiten Elektrode E2 und dem elektrisch leitfähigem Material 30 ausbildbar ist. Ferner umfasst die mikromechanische Sensorvorrichtung 100; 100' die zweite Ausnehmung A2, wobei mittels der zweiten Ausnehmung A2 die erste Elektrode El frei zugänglich ist. Hierbei sind die erste Elektrode El und die zweite The micromechanical sensor device 100; 100 'comprises the CMOS wafer 1', Cl with the front side VI. The front side VI comprises the first electrode El and the second electrode E2. The first electrode E1 and the second electrode E2 are flush with the front side VI of the wafer 1. Furthermore, the micromechanical sensor device 100 comprises; 100 ', the first recess AI, wherein by means of the first recess AI, an electrical connection between the second electrode E2 and the electrically conductive material 30 can be formed. Furthermore, the micromechanical sensor device 100 comprises; 100 ', the second recess A2, wherein by means of the second recess A2, the first electrode El is freely accessible. Here, the first electrode is El and the second
Elektrode E2 mittels dem elektrisch leitfähigen Material 30 derart verschaltet, dass eine kapazitive Änderung messbar ist, wobei zwischen der ersten Elektrode El und der zweiten Elektrode E2 zumindest bereichsweise der zweite Fotolack 20 ausgebildet ist. Der zweite Fotolack 20 weist zumindest bereichsweise an Seitenflächen Sl der zweiten Ausnehmung A2 Spuren eines chemischen Abtrags CA1 auf. Electrode E2 connected by means of the electrically conductive material 30 such that a capacitive change is measurable, wherein between the first electrode El and the second electrode E2 at least partially, the second photoresist 20 is formed. The second photoresist 20 has at least partially on side surfaces Sl of the second recess A2 traces of chemical erosion CA1.
Wie in Fig. 2 gezeigt, umfasst die zweite Ausnehmung A2 eine Kaverne Kl und die Kaverne Kl verläuft zumindest bereichsweise parallel zu der Vorderseite VI des CMOS-Wafers 1 und beabstandet die erste Elektrode El zu dem zweiten Fotolack 20. As shown in FIG. 2, the second recess A2 comprises a cavern K1 and the cavern K1 extends at least in regions parallel to the front side VI of the CMOS wafer 1 and spaces the first electrode E1 from the second photoresist 20.
Mit der hier beschriebenen mikromechanischen Sensorvorrichtung kann insbesondere ein Druck um etwa 1000 Millibar gemessen werden. Dieser Druckbereich ist insbesondere für Kundenapplikationen interessant. In particular, a pressure of about 1000 millibars can be measured with the micromechanical sensor device described here. This pressure range is particularly interesting for customer applications.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt. Insbesondere sind die genannten Materialien und Topologien nur beispielhaft und nicht auf die erläuterten Beispiele beschränkt.
Although the present invention has been described in terms of preferred embodiments, it is not limited thereto. In particular, the materials and topologies mentioned are only examples and not limited to the illustrated examples.
Claims
1. Herstellungsverfahren für eine mikromechanische Sensorvorrichtung (100) mit den Schritten: 1. A manufacturing method for a micromechanical sensor device (100) with the steps:
A) Bereitstellen eines Wafers (1), wobei an einer Vorderseite (VI) zumindest bereichsweise zueinander einen Abstand (2) aufweisend eine erste Elektrode (El) und eine zweite Elektrode (E2) angeordnet werden; A) providing a wafer (1), wherein a distance (2) having a first electrode (El) and a second electrode (E2) are arranged at least partially to one another at a front side (VI);
B) Aufbringen und Strukturieren eines ersten Fotolacks (10) auf die B) applying and structuring a first photoresist (10) on the
Vorderseite(Vl), wobei die erste Elektrode (El) durch den ersten Fotolack (10) vollständig bedeckt wird und die zweite Elektrode (E2) zumindest bereichsweise von dem ersten Fotolack (10) befreit wird; Front side (Vl), wherein the first electrode (El) is completely covered by the first photoresist (10) and the second electrode (E2) is at least partially freed from the first photoresist (10);
C) Aufbringen und Strukturieren eines zweiten Fotolacks (20) auf die Vorderseite (VI), wobei der erste Fotolack (10) durch den zweiten Fotolack (20) vollständig bedeckt wird und in dem zweiten Fotolack (20) eine erste Ausnehmung (AI) zu der zweiten Elektrode (E2) ausgebildet wird; C) applying and patterning a second photoresist (20) on the front side (VI), wherein the first photoresist (10) is completely covered by the second photoresist (20) and in the second photoresist (20) to a first recess (AI) the second electrode (E2) is formed;
D) Abscheiden eines elektrisch leitfähigen Materials (30) in die erste D) depositing an electrically conductive material (30) in the first
Ausnehmung (AI) und auf einer der Vorderseite (VI) abgewandten Seite (12) des zweiten Fotolacks (20); Recess (AI) and on a side facing away from the front side (VI) (12) of the second photoresist (20);
E) Strukturieren des elektrisch leitfähigen Materials (30), wobei in dem elektrisch leitfähigen Material (30) ein mit dem ersten Fotolack (10) zumindest E) structuring the electrically conductive material (30), wherein in the electrically conductive material (30) with the first photoresist (10) at least
bereichsweise überschneidender Bereich (Bl) ausgebildet wird, und partially overlapping area (Bl) is formed, and
F) Entfernen des zweiten Fotolacks (20) aus dem zumindest bereichsweise überschneidenden Bereich (Bl), wobei eine zweite Ausnehmung (A2) ausgebildet wird und mittels der zweiten Ausnehmung (A2) der erste Fotolack (10) entfernt wird.
F) removing the second photoresist (20) from the at least partially overlapping region (Bl), wherein a second recess (A2) is formed and by means of the second recess (A2) of the first photoresist (10) is removed.
2. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, wobei die zweite Ausnehmung (A2) durch einen hochviskosen Lack (40) verschlossen wird. 2. A manufacturing method according to claim 1, wherein the second recess (A2) is closed by a high-viscosity paint (40).
3. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, wobei in dem Wafer (1) eine 3. A manufacturing method according to claim 1, wherein in the wafer (1) a
Auswerteschaltung (Cl) integriert wird. Evaluation circuit (Cl) is integrated.
4. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, wobei der erste Fotolack (10) positiv entwickelt wird. 4. The manufacturing method according to claim 1, wherein the first photoresist (10) is developed positively.
5. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, wobei der zweite Fotolack (20) negativ entwickelt wird. 5. The manufacturing method according to claim 1, wherein the second photoresist (20) is negatively developed.
6. Herstellungsverfahren nach Anspruch 5, wobei für den zweiten Fotolack (20) ein SU-8 verwendet wird. 6. The manufacturing method according to claim 5, wherein an SU-8 is used for the second photoresist (20).
7. Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei vor dem Freilegen der ersten Elektrode (El) der zweite Fotolack (20) durch einen Temperschritt quervernetzt wird. 7. Production method according to one of the preceding claims, wherein prior to the exposure of the first electrode (El), the second photoresist (20) is crosslinked by an annealing step.
8. Mikromechanische Sensorvorrichtung (100; 100') mit: einem CMOS-Wafer ( ) mit einer Vorderseite (VI), wobei die Vorderseite (VI) eine erste Elektrode (El) und eine zweite Elektrode (E2) umfasst; einer ersten Ausnehmung (AI), wobei mittels der ersten Ausnehmung (AI) eine elektrische Verbindung zwischen der zweiten Elektrode (E2) und einem elektrisch leitfähigen Material (30) ausbildbar ist; einer zweiten Ausnehmung (A2), wobei mittels der zweiten Ausnehmung (A2) die erste Elektrode (El) frei zugänglich ist; wobei die erste Elektrode (El) und die zweite Elektrode (E2) mittels des elektrisch leitfähigen Materials (30) derart verschaltet sind, dass eine kapazitive Änderung messbar ist; wobei
zwischen der ersten Elektrode (El) und der zweiten Elektrode (E2) zumindest bereichsweise ein zweiter Fotolack (20) ausgebildet ist; und der zweite Fotolack (20) zumindest bereichsweise an Seitenflächen (Sl) der zweiten Ausnehmung (A2) Spuren eines chemischen Abtrags (CA1) aufweist. A micromechanical sensor device (100, 100 ') comprising: a CMOS wafer (12) having a front side (VI), said front side (VI) including a first electrode (El) and a second electrode (E2); a first recess (AI), wherein by means of the first recess (AI) an electrical connection between the second electrode (E2) and an electrically conductive material (30) can be formed; a second recess (A2), wherein by means of the second recess (A2), the first electrode (El) is freely accessible; wherein the first electrode (El) and the second electrode (E2) are connected by means of the electrically conductive material (30) such that a capacitive change is measurable; in which between the first electrode (El) and the second electrode (E2) at least in regions a second photoresist (20) is formed; and the second photoresist (20) at least in regions on side surfaces (Sl) of the second recess (A2) traces of chemical erosion (CA1).
9. Mikromechanische Sensorvorrichtung (100; 100') nach Anspruch 8; wobei in der zweiten Ausnehmung (A2) ein hochviskoser Lack (40) angeordnet ist. 9. A micromechanical sensor device (100, 100 ') according to claim 8; wherein in the second recess (A2) a highly viscous lacquer (40) is arranged.
10. Mikromechanische Sensorvorrichtung (100; 100') nach Anspruch 8, wobei die zweite Ausnehmung (A2) eine Kaverne (Kl) umfasst und die Kaverne (Kl) zumindest bereichsweise parallel zu der Vorderseite (VI) des CMOS-Wafers (1) verläuft und die erste Elektrode (El) zu dem zweiten Fotolack (20) beabstandet.
10. Micromechanical sensor device (100, 100 ') according to claim 8, wherein the second recess (A2) comprises a cavern (Kl) and the cavern (Kl) at least partially parallel to the front side (VI) of the CMOS wafer (1) and the first electrode (El) spaced from the second photoresist (20).
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