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Title:
MICROMECHANICAL COMPONENT AND ITS PRODUCTION METHOD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2000/012427
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a micromechanical component placed on the face of a substrate. A counter-electrode of a cell capacitor is placed under a cavity (H), whereby said counter-electrode can be composed of a first part of a lower conductive layer. An optionally circular membrane used as an electrode of the capacitor is placed above said cavity (H). Said membrane is homogeneous and has a substantially uniform thickness. It can be part of an upper conductive layer which is preferably supported by a second part of the lower conductive layer. A caustic channel (A), which is used to remove the sacrificial coating in order to form the cavity (H), is laterally connected to said cavity (H). Said caustic channel (A) has a vertical dimension which is equal to the vertical dimension of the cavity (H). A closure (V) is adjacent to said caustic channel (A) and placed outside said membrane. The inventive component can be used as a pressure sensor. It exhibits several cells which are each adjacent to six other cells.

Inventors:
AIGNER ROBERT (DE)
OPPERMANN KLAUS-GUENTER (DE)
KAPELS HERGEN (DE)
Application Number:
PCT/DE1999/002573
Publication Date:
March 09, 2000
Filing Date:
August 17, 1999
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
AIGNER ROBERT (DE)
OPPERMANN KLAUS GUENTER (DE)
KAPELS HERGEN (DE)
International Classes:
B81B3/00; B81C1/00; G01L9/12; G01L9/00; H01G7/00; H01L21/00; (IPC1-7): B81B3/00; G01L9/00
Foreign References:
US5177661A1993-01-05
EP0872720A11998-10-21
EP0947816A21999-10-06
Attorney, Agent or Firm:
ZIMMERMANN & PARTNER (Postfach 33 09 20 München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Mikromechanisches Bauelement, mit mindestens einer Zelle, bei dem die Zelle eine Membran aufweist, die als eine Elek trode eines Kondensators der Zelle wirkt und die homogen und mit im wesentlichen gleichförmiger Dicke über einem Hohlraum (H) der Zelle angeordnet ist, bei dem unter dem Hohlraum (H) eine Gegenelektrode (2) des Kondensators angeordnet ist, bei dem sich mindestens ein Atzkanal (A) seitlich an den Hohlraum (H) anschließt, bei der der Atzkanal (A) eine vertikale Abmessung aufweist, die gleich einer vertikalen Abmessung des Hohlraums (H) ist, bei dem ein Verschluß (V) von oben an den Atzkanal (A) an grenzt und außerhalb der Membran angeordnet ist.
2. Mikromechanisches Bauelement nach Anspruch 1, bei dem die Membran Teil einer oberen leitenden Schicht (F) ist, bei dem die obere leitende Schicht (F) von oben und seit lich an den Hohlraum (H) angrenzt.
3. Mikromechanisches Bauelement nach Anspruch 2, bei dem eine erste isolierende Schicht (Il) auf einer Ober fläche eines Substrats (1) angeordnet ist, bei dem eine strukturierte untere leitende Schicht (L) auf der ersten isolierenden Schicht (Il) angeordnet ist, bei dem ein erster Teil der strukturierten unteren leiten den Schicht (L) die Gegenelektrode (2) ist, bei dem die obere leitende Schicht (F) sich auf einen zwei ten Teil (4) der strukturierten unteren leitenden Schicht (L) abstützt, der vom ersten Teil der strukturierten unte ren leitenden Schicht (L) isoliert ist.
4. Mikromechanisches Bauelement nach Anspruch 3, bei dem eine zweite isolierende Schicht (I2) auf der struk turierten unteren leitenden Schicht (L) angeordnet ist, bei dem der Hohlraum (H) von unten durch die zweite isolie rende Schicht (I2) begrenzt wird.
5. Mikromechanisches Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Membran einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweist, bei dem die Zelle mindestens drei Atzkanale (A) aufweist, die gleiche Abstände voneinander aufweisen, mit mehreren gleichen Zellen, bei dem jeweils drei der Zellen untereinander angrenzen, und ihre Mittelpunkte an Ecken eines gleichseitigen Drei ecks liegen, bei dem jeweils drei Atzkanäle (A) von verschiedenen Zellen in einem Bereich aufeinandertreffen, über dem der Verschluß (V) angeordnet ist und der zwischen diesen Zellen liegt.
6. Mikromechanisches Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Gegenelektroden (2) der Zellen über in den Atz kanälen (A) verlaufende leitende Stege (3) zusammenhängen und gemeinsam mit den Stegen (3) den ersten Teil der struk turierten unteren leitenden Schicht (L) bilden.
7. Verwendung des mikromechanischen Bauelements gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der Durchmesser der Membran weniger als 30ßm beträgt, als Hochdrucksensor zum Messen von Drücken über 40 bar.
8. Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen Bauele ments, bei dem eine Opferschicht über einer Gegenelektrode (2) ei nes Kondensators einer Zelle erzeugt und so strukturiert wird, daß sie einen Bereich eines zu erzeugenden Hohlraums (H) der Zelle und eines seitlich daran anschließenden Atz kanals (A) ausfüllt, bei dem über der Opferschicht eine obere leitende Schicht (F) konform aufgebracht wird, bei dem über dem Ätzkanal (A) eine Öffnung in die obere leitende Schicht (F) erzeugt wird, die bis auf die Opfer schicht reicht, bei dem die Opferschicht durch Atzen entfernt wird, wodurch der Hohlraum (H) entsteht, und ein über dem Hohlraum (H) angeordneter Teil der oberen leitenden Schicht (F) auslenk bar wird und als Membran der Zelle und Elektrode des Kon densators wirken kann, bei dem der Atzkanal (A) im Bereich der Öffnung von oben durch einen Verschluß (V) verschlossen wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem auf einem Substrat (1) eine erste isolierende Schicht (Il) erzeugt wird, bei dem über der ersten isolierenden Schicht (Il) eine un tere leitende Schicht (L) abgeschieden und strukturiert wird, wodurch ein erster Teil der unteren leitenden Schicht (L), der die Gegenelektrode (2) bildet, und ein davon ge trennter zweiter Teil (4) der unteren leitenden Schicht (L) erzeugt werden, bei dem über der unteren leitenden Schicht (L) eine zweite isolierende Schicht (I2) erzeugt wird, bei dem über der zweiten isolierenden Schicht (I2) die Op ferschicht erzeugt wird, die selektiv zur zweiten isolie renden Schicht (I2) ätzbar ist, bei dem die zweite isolierende Schicht (I2) und die Opfer schicht analog zueinander und derart strukturiert werden, daß die zweite isolierende Schicht (I2) den ersten Teil der unteren leitenden Schicht (L) vollständig bedeckt und der zweite Teil (4) der unteren leitenden Schicht (L) als Atz stop wirkt, bei dem über der Opferschicht die obere leitende Schicht (F) erzeugt wird, so daß sie teilweise seitlich an die Op ferschicht angrenzt.
Description:
Beschreibung Mikromechanisches Bauelement und Verfahren zu dessen Herstel- lung Die Erfindung betrifft ein mikromechanisches Bauelement und ein Verfahren zu dessen Herstellung.

Im Hinblick auf immer schnellere und kleinere Schaltungsan- ordnungen wird angestrebt, eine elektronische Schaltung zu- sammen mit einem mikromechanischen Bauelement, z. B. einem Sensor oder einem Aktuator, in einen einzigen Chip zu inte- grieren.

In T. Scheiter et al,"Full integration of a pressure sensor system into a standard BiCMCOS-Process ", Eurosensors XI, 11th European Conference on Solid State Transducers, Warsaw, Po- land (1997) 1595, wird ein Drucksensor beschrieben, der in einem Standard BiCMOS-Prozeß an einer Oberfläche eines Sili- ziumsubstrats erzeugt wird. Zur Erzeugung des Drucksensors wird an der Oberfläche des Substrats ein dotiertes Gebiet er- zeugt, das als erste Kondensatorelektrode eines Kondensators wirkt. Uber dem dotierten Gebiet wird ein 600 nm dickes Fel- doxid, das als Opferschicht dient, erzeugt. Über der Opfer- schicht wird eine 400 nm dicke Schicht aus Polysilizium abge- schieden. In der Schicht aus Polysilizium werden Öffnungen erzeugt. Anschließend wird durch diese Öffnungen ein Teil der Opferschicht durch Atzen entfernt, wodurch unter der Schicht aus Polysilizium ein Hohlraum entsteht. Die Öffnungen werden durch eine weitere abgeschiedene Schicht verschlossen. Die weitere Schicht wird anschließend so strukturiert, daß Teile der Schicht aus Polysilizium, die über dem Hohlraum angeord- net sind, freigelegt werden. Durch Teile der Schicht aus Po- lysilizium und durch Teile der weiteren Schicht, die jeweils über dem Hohlraum angeordnet sind, wird eine Membran gebil- det. Die Membran weist im Bereich der Öffnungen Verdickungen auf, an denen sie unflexibel ist. Die Teile der Schicht aus

Polysilizium, die Teile der Membran sind, wirken als zweite Kondensatorelektrode des Kondensators. Durch Auslenkung der Membran aufgrund eines Drucks verändert sich der Abstand zwi- schen der ersten Kondensatorelektrode und der zweiten Konden- satorelektrode, wodurch sich die Kapazität des Kondensators ändert, die ein Maß für den Druck ist. Die Größe der Fläche der freigelegten Teile der Schicht aus Polysilizium, d. h. ein deformierbarer Bereich der Membran, bestimmt die Steifigkeit der Membran. Je höher der zu messende Druckbereich ist, umso kleiner sollte der deformierbare Bereich sein. Ein Nachteil dabei ist, daß eine durch die Auslenkung hervorgerufene me- chanische Belastung sich im wesentlichen nur auf deformierba- re Teile der Membran verteilt. Für Drücke, die größer als ca.

20 bar sind, ist ein solcher Drucksensor nicht geeignet, da die mechanische Belastung der deformierbaren Membranbereiche nahe der Bruchgrenze liegt. Darüber hinaus gewinnen Prozeß- schwankungen, wie z. B. Lithographiefehler, aufgrund der Kleinheit der deformierbaren Bereiche unbeherrschbar großen Einfluß auf die Steifigkeit der Membran.

In G. Ehrler,"Piezoresistive Silizium- Elementardrucksensoren ", Sensormagazin 1/92,10, wird ein Drucksensor beschrieben, bei dem der Druck mit Hilfe des pie- zoresistiven Effekts gemessen wird. An einer Oberfläche eines Siliziumsubstrats werden vier Diffusionsgebiete erzeugt, die zu einer Wheatstone-Brücke verschaltet werden. Über den Dif- fusionsgebieten wird eine Passivierungsschicht angeordnet. In einer Rückseite des Substrats wird eine Öffnung erzeugt, die bis zu den Diffusionsgebieten reicht. Die Vertiefung bildet eine Druckkammer, die für Absolutdrucksensoren unter Vakuum steht und von unten verschlossen wird. Eine Schicht des Substrats, in der die Diffusionsgebiete angeordnet sind, und die über der Druckkammer angeordnet ist, wirkt als Membran des Drucksensors. Ein Druck, der auf die Passivierungsschicht wirkt, lenkt die Membran aus, wodurch Spannungen in der Mem- bran erzeugt werden. Die Spannungen führen aufgrund des Pie- zoeffekts zu Änderungen der elektrischen Leitfähigkeit der

Schicht des Substrats und damit zu Änderungen der Größen der Widerstände der Diffusionsgebiete, die ein Maß für den Druck sind. Ein solcher Sensor ist als Hochdrucksensor geeignet.

Insbesondere aufgrund der Bearbeitung des Siliziumsubstrats sowohl an einer Vorderseite als auch an der Rückseite ist der Prozeßaufwand zur Erzeugung eines solchen Sensors jedoch sehr hoch.

In H. Dudaicevc et al.,"A fully integrated surface microma- chined pressure sensor with low temperature dependence", Transducers'95 Eurosensors IX (1995) 616, wird ein Drucksen- sor beschrieben, bei dem eine Zelle eine erste Elektrode ei- nes Kondensators umfaßt, die als dotiertes Gebiet an einer Oberfläche eines Siliziumsubstrats realisiert ist. Auf der Oberfläche wird eine isolierende Schicht aus Siliziumnitrid aufgebracht. Über der isolierenden Schicht wird eine Opfer- schicht aus Oxid abgeschieden und so strukturiert, daß sie einen zu erzeugenden Hohlraum mit einem Durchmesser von ca.

100Rm füllt. Anschließend wird eine dünne Oxidschicht abge- schieden und so strukturiert, daß sich seitlich an die Opfer- schicht ein Ausläufer aus Oxid anschließt. Anschließend wird eine Schicht aus Polysilizium abgeschieden und so struktu- riert, daß sie die Opferschicht und einen Teil des Ausläufers bedeckt. Durch Ätzen von Oxid selektiv zu Polysilizium und Siliziumnitrid werden die dünne Oxidschicht und die Opfer- schicht entfernt, wobei der Ausläufer als Atzkanal wirkt. Un- ter der Schicht aus Polysilizium bildet sich der Hohlraum.

Die Schicht aus Polysilizium stützt sich auf der Schicht aus Siliziumnitrid ab. Zum Abdichten des Hohlraums wird Oxid ab- geschieden, das den Atzkanal seitlich verschließt. Damit der Atzkanal vollstandig bedeckt wird, ist es wichtig, daß die dünne Oxidschicht nicht zu dick ist. Dies hat jedoch zur Fol- ge, daß der Ätzprozeß langsam und möglicherweise unvollstän- dig ist. Außerdem kann ein verwendetes Atzmittel nur schwer ausgespült werden. Mehrere gleiche Zellen sind ein einem x-y- Raster angeordnet und parallel zueinander verschaltet.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein mikromechani- sches Bauelement anzugeben, das als Hochdrucksensor ausge- staltet sein kann und mit in Vergleich zum Stand der Technik geringerem Prozeßaufwand herstellbar ist oder das mit höherer Prozeßsicherheit herstellbar ist. Ferner soll ein Verfahren zur Herstellung eines solchen mikromechanischen Bauelements angegeben werden.

Das Problem wird durch ein mikromechanisches Bauelement ge- löst, das mindestens eine Zelle umfaßt, die eine Membran auf- weist, die als Elektrode eines Kondensators der Zelle wirkt und die mit im wesentlichen gleichförmiger Dicke über einem Hohlraum der Zelle angeordnet ist. Unter dem Hohlraum ist ei- ne Gegenelektrode des Kondensators angeordnet. Mindestens ein Ätzkanal schließt sich seitlich an den Hohlraum an. Der Atz- kanal weist eine vertikale Abmessung auf, die gleich einer vertikalen Abmessung des Hohlraums ist. Ein Verschluß grenzt von oben an den Atzkanal an.

Das Problem wird ferner durch ein Verfahren zur Erzeugung ei- nes mikromechanischen Bauelements gelöst, bei dem eine Opfer- schicht über einer Gegenelektrode eines Kondensators einer Zelle des Bauelements erzeugt und so strukturiert wird, daß sie einen Bereich eines zu erzeugenden Hohlraums der Zelle und eines seitlich daran anschließenden Ätzkanals ausfüllt.

Über der Opferschicht wird leitendes Material konform aufge- bracht Über dem Atzkanal wird eine Öffnung erzeugt, die bis auf die Opferschicht reicht. Die Opferschicht wird in einem Atzschritt entfernt, wodurch der Hohlraum entsteht, und ein über dem Hohlraum angeordneter Teil des leitenden Materials auslenkbar wird, der als Membran der Zelle und Elektrode des Kondensators wirken kann. Der Ätzkanal wird im Bereich der Öffnung von oben durch einen Verschluß verschlossen.

Das Verfahren kann kompatibel mit CMOS-Prozeßtechnologie sein.

Dem mikromechanischen Bauelement liegt das kapazitive Meß- prinzip zugrunde. Mindestens ein Teil des Hohlraums ist Teil eines als Luftspalt ausgestalteten Kondensatordielektrikums eines Kondensators, dessen Kapazität ein Maß für einen Druck auf die Membran ist. So läßt sich das mikromechanische Bau- element z. B. als Drucksensor oder als Mikrofon verwenden.

Da eine Opferschicht vorgesehen ist, durch deren Entfernung der Hohlraum erzeugt wird, kann das mikromechanische Bauele- ment an einer Oberfläche eines Substrats angeordnet sein. Da- her ist eine Prozessierung einer Rückseite des Substrats nicht erforderlich, weshalb der Prozeßaufwand im Vergleich zum Drucksensor gemäß G. Ehrler (s. o.) geringer ist. Im Ge- gensatz zum Drucksensor gemäß dem oben zitierten Dokument von T. Scheiter et al. weist die Membran keine besonders dünnen Stellen auf, die durch Druck besonders leicht brechen könn- ten. Die Membran weist auch keine Verdickungen auf, an deren Rändern der Druck lokale Lastspitzen erzeugen würde, die zum Bruch der Membran führen könnten. Da die Membran im wesentli- chen gleichmäßig dick ist, verteilt sich der Druck gleichmä- ßig auf die Membran, weshalb die Membran stabiler als die Membran gemäß T. Scheiter et al. ist. Beim Entfernen von Atz- mittel, das zum Atzen der Opferschicht verwendet wird, wirken große Kapillarkräfte auf die Membran. Weist die Membran wie beim Drucksensor gemäß der oben zitierten Schrift von T.

Scheiter et al. besonders dünne, d.h. weiche, Membranteile auf, so können diese an einem Boden des Hohlraums kleben bleiben. Ein weiterer Vorteil der gleichmäßig dicken Membran ist deshalb, daß die Membran auch während des Herstellungs- verfahrens mechanisch sehr stabil ist.

Da der Verschluß von oben an den Atzkanal angrenzt, ist die große vertikale Abmessung des Atzkanals im Gegensatz zum Drucksensor gemäß H. Dudaicevs et al. (s. o.) kein Hindernis für die Abdichtung des Hohlraums. Der Atzprozeß läuft schnel- ler ab und ein Atzmittel kann leichter ausgespült werden. Im Vergleich zum Drucksensor gemäß H. Dudaicevs et al. (s. o.)

läßt sich das mikromechanische Bauelement mit höherer Prozeß- sicherheit erzeugen.

Da ein Ätzkanal vorgesehen ist, der sich seitlich an die Op- ferschicht anschließt, kann die Opferschicht entfernt werden, ohne in der Membran eine Öffnung erzeugen zu müssen. Daher kann die Membran homogen und mit im wesentlichen gleicher Dicke erzeugt werden. Der Verschluß liegt außerhalb der Mem- bran.

Die Membran kann Teil einer oberen leitenden Schicht sein, die von oben und seitlich an den Hohlraum angrenzt. Dazu wird die Opferschicht ganzflächig aufgebracht und anschließend durch maskiertes Atzen strukturiert. Die obere leitende Schicht wird anschließend abgeschieden, so daß sie die Opfer- schicht bedeckt und seitlich umgibt. Bis auf einen Bereich, in dem der Atzkanal an den Hohlraum angrenzt, wird der Hohl- raum von der oberen leitenden Schicht umgeben.

Alternativ ist der Hohlraum seitlich von einem anderen Mate- rial umgeben. Die Opferschicht kann beispielsweise in einer Vertiefung des anderen Materials erzeugt werden. Alternativ wird die Opferschicht durch maskiertes Atzen strukturiert und anschließend das andere Material abgeschieden und planari- siert. Die obere leitende Schicht wird darüber aufgebracht.

Die Gegenelektrode kann als dotiertes Gebiet im Substrat rea- lisiert sein.

Um p-n-Ubergänge und damit verbundene Sperrschichtkapazitäten und Spannungseinschränkungen zu vermeiden, ist es vorteil- haft, wenn die Gegenelektrode ein erster Teil einer struktu- rierten unteren leitenden Schicht ist, die auf einer ersten isolierenden Schicht angeordnet ist, die wiederum auf der Oberfläche des Substrats angeordnet ist. Die erste isolieren- de Schicht weist zweckmäßigerweise eine Dicke auf, bei der

eine Kapazität, die durch die Gegenelektrode und dem Substrat gebildet wird, klein gehalten wird.

Vorzugsweise stützt sich die obere leitende Schicht auf einen zweiten Teil der strukturierten unteren leitenden Schicht ab.

Der zweite Teil der strukturierten unteren leitenden Schicht wirkt als Atzstop bei der Strukturierung der Opferschicht.

Der zweite Teil der strukturierten unteren leitenden Schicht ist von der Gegenelektrode getrennt, damit die Membran, die als die Elektrode wirkt, nicht mit der Gegenelektrode elek- trisch verbunden ist. Die Gegenelektrode kann sich unter dem Atzkanal ausbreiten, nimmt jedoch ansonsten eine kleinere Fläche, als der Hohlraum ein, d. h. ein horizontaler Quer- schnitt der Gegenelektrode ist im Bereich der Zelle kleiner als ein horizontaler Querschnitt des Hohlraums. Damit die Ka- pazität des Kondensators der Zelle möglichst groß ist, nimmt die Gegenelektrode möglichst viel Fläche ein, d. h. die von ihr eingenommene Fläche weist dieselbe Form wie die Fläche des Hohlraums auf und reicht bis fast zu Rändern des Hohl- raums.

Es ist zweckmäßig, wenn die erste isolierende Schicht und die Opferschicht aus demselben Material, z. B. Si02, bestehen.

Bestehen die Opferschicht und die erste isolierende Schicht aus demselben Material, so ist es vorteilhaft, wenn die Op- ferschicht im Bereich zwischen der Gegenelektrode und dem zweiten Teil der strukturierten unteren leitenden Schicht nicht direkt an die erste isolierende Struktur angrenzt, da diese sonst ebenfalls angegriffen wird. Es ist zweckmäßig, über der strukturierten ersten leitenden Schicht eine zweite isolierende Schicht zu erzeugen, die selektiv zur Opfer- schicht und zur ersten isolierenden Schicht ätzbar ist und über der die Opferschicht erzeugt wird. Die zweite isolieren- de Schicht wird analog zur Opferschicht strukturiert. Im Be- reich zwischen der Gegenelektrode und dem zweiten Teil der strukturierten unteren leitenden Schicht grenzt die zweite

isolierende Schicht direkt an die erste isolierende Schicht an und schützt diese beim Entfernen der Opferschicht.

Ein elektrischer Anschluß der Membran kann außerhalb der Zel- le über den zweiten Teil der strukturierten unteren leitenden Schicht erfolgen.

Es ist vorteilhaft, wenn die Membran einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweist. Im Gegensatz zu eckigen Querschnitten wird der Druck auf die Membran gleichmäßiger verteilt, so daß die Membran stabiler ist.

Damit ein äußerer Druck auf eine große Fläche ausgeübt werden kann, ist es vorteilhaft, wenn das mikromechanische Bauele- ment eine Anzahl gleicher Zellen umfaßt. Hohlräume der Zellen sind vorzugsweise über die Ätzkanäle miteinander verbunden, so daß Luftdrücke in den Hohlräumen im wesentlichen überein- stimmen. Dies erleichtert auch die Diagnose von Membranschä- den.

Je dichter die Verschlüsse beieinanderliegen, umso leichter läßt sich die Opferschicht entfernen. Folglich ist es vor- teilhaft, wenn ein Durchmesser der Membranen klein ist und z. B. zwischen lOm und 30m beträgt. Dies hat auch eine be- sonders hohe Stabilität der Membrane zur Folge. Da die Mem- brane bei kleinem Durchmesser sich schwerer auslenken lassen, ist das mikromechanische Bauelement als Hochdrucksensor ge- eignet.

Es ist vorteilhaft, die Zellen möglichst dicht beieinander anzuordnen, da so bei gleicher Fläche des mikromechanischen Bauelements die Empfindlichkeit des mikromechanischen Bauele- ments erhöht wird. Weist die Membran einen kreisförmigen Querschnitt auf, so sind die Zellen vorzugsweise in einem hexagonalen Raster angeordnet. Jeweils drei der Zellen gren- zen aneinander an, wobei ihre Mittelpunkte an Ecken eines gleichseitigen Dreiecks liegen. Eine Zelle grenzt folglich an

sechs ringförmig um die Zelle angeordnete Zellen an. Die Zel- le kann drei Atzkanäle aufweisen, die gleiche Abstände von- einander aufweisen. Jeweils drei Atzkanale von verschiedenen Zellen treffen in einem Bereich aufeinander, über dem der Verschluß angeordnet ist und der zwischen diesen Zellen liegt.

Statt aneinander anzugrenzen können die Zellen voneinander beabstandet sein.

Die Zelle kann auch eine von drei verschiedene Anzahl an Atz- kanälen aufweisen.

Die Gegenelektroden der Zellen können über in den Atzkanälen verlaufende leitende Stege zusammenhängen und gemeinsam mit den Stegen den ersten Teil der strukturierten ersten leiten- den Schicht bilden. Der erste Teil der strukturierten unteren Schicht wirkt in diesem Fall als gemeinsame Gegenelektrode der Zellen.

Der Druckbereich des Drucksensors kann über die Wahl der Dik- ke der Membran und der Größe des horizontalen Querschnitts der Membran bestimmt werden. Für einen Druckbereich zwischen 40 bar und 200 bar beträgt der Radius der Membran vorzugswei- se zwischen 13 Rm und 7 m Je dünner die Opferschicht ist, umso größer ist die Änderung der Kapazität bei Anderung des Drucks. Die Dicke der Opfer- schicht beträgt vorzugsweise zwischen 200 nm und 500 nm.

Der Verschluß wird beispielsweise durch Abscheidung und Ver- fließen von BPSG (Borphosphorsilikatglas) erzeugt.

Es können auch mehrere Schichten verschiedener Materialien abgeschieden werden, um den Verschluß oder die obere leitende Schicht zu erzeugten.

Die untere leitende Schicht kann gleichzeitig mit oberen Kon- densatorelektroden von Kondensatoren der Peripherie des mi- kromechanischen Bauelements oder von Kondensatoren in anderen Teilen des Substrats erzeugt werden.

Die erste isolierende Schicht und die Opferschicht enthalten beispielsweise SiO2. Die Verwendung anderer isolierender Ma- terialien liegen jedoch ebenfalls im Rahmen der Erfindung.

Die zweite isolierende Schicht enthält beispielsweise Silizi- umnitrid. Die Verwendung anderer isolierender Materialien liegen jedoch ebenfalls im Rahmen der Erfindung. Die obere und die untere leitende Schicht enthalten beispielsweise do- tiertes Polysilizium oder ein anderes leitendes Material, das z. B. Metall enthält. Das SiO2 kann thermisch aufgewachsen oder abgeschieden werden. Es ist vorteilhaft, über der Mem- bran eine Coating-Schicht aus Siliziumnitrid oder Titannitrid aufzubringen, die die Membran vor Umwelteinflüssen schützt.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind, näher erläutert.

Figur 1 zeigt eine Aufsicht auf ein Substrat, in der eine strukturierte untere leitende Schicht dargestellt ist.

Figur 2 zeigt eine Aufsicht auf das Substrat, in der ein Hohlraum und Verschlüsse dargestellt sind.

Figur 3 zeigt einen Querschnitt durch das Substrat, nachdem ein Drucksensor erzeugt wurde.

Figur 4 zeigt einen zum Querschnitt aus Figur 3 senkrechten Querschnitt durch das Substrat, nachdem der Drucksen- sor erzeugt wurde.

Auf einer Oberfläche eines Substrats 1 aus Silizium wird durch Abscheiden von SiO2 in einer Dicke von ca. 600 nm eine erste isolierende Schicht Il erzeugt (s. Figur 3).

Zur Erzeugung einer leitenden Schicht L wird anschließend Po- lysilizium in einer Dicke von ca. 200 nm abgeschieden und im- plantiert.

Durch Plasmaätzen wird die leitende Schicht L strukturiert.

Dabei entsteht ein erster Teil der leitenden Schicht L, der kreisförmige Gegenelektroden 2 von Kondensatoren und Stege 3 umfaßt. Die Gegenelektroden 2 weisen einen Durchmesser von ca. 10 m auf und besitzen jeweils sechs unmittelbar benach- barte Gegenelektroden 2. An jede Gegenelektrode 2 grenzen drei der Stege 3 an, die gleiche Abstände voneinander aufwei- sen (s. Figur 1). Jeweils drei der Stege 3 treffen aufeinan- der.

Außerhalb des ersten Teils der leitenden Schicht L sind zwei- te Teile 4 der leitenden Schicht L angeordnet, die von dem ersten Teil der leitenden Schicht L getrennt sind (s. Figur 1).

Zur Erzeugung einer zweiten isolierenden Schicht 12 wird Si- liziumnitrid in einer Dicke von ca. 30 nm abgeschieden. Über der zweiten isolierenden Schicht 12 wird zur Erzeugung einer Opferschicht SiO2 in einer Dicke von ca. 300 nm abgeschieden (s. Figur 3).

Durch Trockenätzen werden die Opferschicht und die zweite isolierende Schicht 12 strukturiert. Die Strukturierung er- folgt analog zur Strukturierung der leitenden Schicht L, mit dem Unterschied, daß Abmessungen so gewählt werden, daß ein Teil der Opferschicht entsteht, der formgleich zum ersten Teil der leitenden Struktur L, aber größer ist und den ersten Teil der leitenden Schicht L überdeckt. Der Teil der Opfer- schicht weist demnach ebenfalls kreisförmige Gebiete und Ste-

ge auf. Ein Radius der kreisförmigen Gebiete des Teils der Opferschicht beträgt ca. 8 Lm (s. Figur 2). Durch die Struk- turierung der Opferschicht und der zweiten isolierenden Schicht 12 werden die zweiten Teile 4 der unteren leitenden Schicht L freigelegt.

Anschließend wird eine obere leitende Schicht F aus Polysili- zium in einer Dicke von ca. 1 Rm abgeschieden und implan- tiert, bis die Dotierstoffkonzentration ca. 1018 cm~3 be- trägt.

In Bereichen, in denen die Stege des Teils der Opferschicht aufeinandertreffen, werden Öffnungen in der Schicht F durch maskiertes Atzen erzeugt, bis die Opferschicht freigelegt wird.

Mit Hilfe von z. B. gepufferter Flußsäure als Atzmittel wird der Teil der Opferschicht entfernt. Dabei wirken die Stege des Teils der Opferschicht als Atzkanäle A. In den kreisför- migen Gebieten des Teils der Opferschicht entstehen Hohlräume H (siehe Figuren 2,3 und 4). Die zweite isolierende Schicht 12 schützt die erste isolierende Schicht Il bei der Entfer- nung der Opferschicht an Stellen, an denen die Opferschicht nicht an die untere leitende Schicht L angrenzt (s. Figur 3).

Die obere leitende Schicht F stützt sich auf die zweiten Tei- le 4 der unteren leitenden Schicht L ab.

Durch Abscheiden und Verfließen von BPSG in einer Dicke von ca. 800 nm werden die Hohlräume H und die Atzkanale A abge- dichtet. In den Öffnungen entstehen Verschlüsse V, die von oben an die Atzkanale A angrenzen (s. Figur 2 und 4). An- schließend wird eine ca. 40 nm dicke Coating-Schicht (nicht dargestellt) abgeschieden.

Über den Hohlräumen H angeordnete Teile der oberen leitenden Schicht F wirken als kreisförmige Membrane eines Drucksen- sors. Die Membrane wirken als Elektroden der Kondensatoren.

Es sind viele Variationen des Ausführungsbeispieles denkbar, die ebenfalls im Rahmen der Erfindung liegen. So konnen Ab- messungen der Gebiete, Schichten, Stege und Verschlüsse an die jeweiligen Erfordernisse angepaßt werden.

Das Polysilizium kann statt durch Implantation auch insitu oder durch Diffusion aus einer Dotierstoffquelle dotiert wer- den.

Statt einer Coating-Schicht kann eine Passivierungsschicht abgeschieden werden, die z. B. l jum dick ist.