(57)【要約】【課題】マイクロメカニカル素子ならびにその製法【解決手段】基板（３）；構造化層（５）少なくとも１つ、ここで、構造化層（５）中には機能構造（７）少なくとも１つが形成されている；機能構造（７）を覆うキャップ（１）、ここで、キャップ（１）と機能構造（７）との間には中空部（７ａ）少なくとも１つが形成されている；キャップ（１）と構造化層（５）とを接合する接合層（２）を有するマイクロメカニカル素子において、接合層（２）が殊には、３００ｎｍ〜１００μｍの範囲、有利には３００ｎｍ〜５０μｍの範囲の厚さを有する陽極接合可能なガラス、即ちボンディングガラスにより形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板（３）；
構造化層（５）少なくとも１つ、ここで、構造化層（５）中には機能構造（７）少なくとも１つが形成されている；
機能構造（７）を覆うキャップ（１）、ここで、キャップ（１）と機能構造（７）との間には中空部（７ａ）少なくとも１つが形成されている；
キャップ（１）と構造化層（５）とを接合する接合層（２）
を有するマイクロメカニカル素子において、接合層（２）がことには、３００ｎｍ〜１００μｍの範囲、有利には３００ｎｍ〜５０μｍの範囲の厚さを有する陽極接合可能なガラス、即ちボンディングガラスにより形成されていることを特徴とする、マイクロメカニカル素子。
【請求項２】
ボンディングガラス（２）が一定のイオン濃度を有し、例えばことにはアルカリシリケートおよび／またはホウシリケートを有するガラスである、請求項１に記載のマイクロメカニカル素子。
【請求項３】
基板（３）；
構造化層（５）少なくとも１つ、ここで、構造化層（５）中には機能構造（７）少なくとも１つが形成されている；
機能構造（７）を覆うキャップ（１）、ここで、キャップ（１）と機能構造（７）との間には中空部（７ａ）少なくとも１つが形成されている；
キャップ（１）と構造化層（５）とを接合する接合層（２）
を有する、ことには請求項１または２に記載のマイクロメカニカル素子において、基板（３）に機能構造（７）を外部接続するための接続領域（１４）少なくとも１つが形成されていて、その際、接続領域（１４）がことには、トレンチ（１４ａ）によって形成される絶縁フレームによって基板（３）から電気的に絶縁されていることを特徴とする、マイクロメカニカル素子。
【請求項４】
接続領域（１４）が基板（３）の１部から形成されていて、その際、接続領域（１４）が低オーム性であるように基板（３）がドーピングされている、請求項３に記載のマイクロメカニカル素子。
【請求項５】
基板（３）とキャップ（１）との間、構造化層（５）中に、支持エレメント（６）少なくとも１つが設けられていて、有利にはこれが中空部（７ａ）のほぼ中央に配置されている、請求項１から４までのいずれか１項に記載のマイクロメカニカル素子。
【請求項６】
基板（３）が約８０〜１５０μｍ、有利には約８０〜１００μｍの厚さを有する、請求項３から５までのいずれか１項に記載のマイクロメカニカル素子。
【請求項７】
接続領域（１４）が機能構造（７）の隣に、または支持エレメント（６）の下に、基板（３）内に配置されている、請求項１から６までのいずれか１項に記載のマイクロメカニカル素子。
【請求項８】
基板（３）および少なくとも基板（３）の１部の上に設けられ、かつ少なくとも部分的にキャップ（１）少なくとも１つで覆われている構造化層（５）を有する、ことには請求項１から７までのいずれか１項に記載のマイクロメカニカル素子において、キャップ（１）と基板（３）との間に、構造化層（５）を貫通し、かつことには構造化層（５）のフレーム構造（１５）の領域に配置されている導電性接合部（８）が設けられていることを特徴とする、マイクロメカニカル素子。
【請求項９】
導電性接合部（８）が、その底面および壁面（９ａ）に導電層（１０）を施与されている貫通部（９）もしくは袋状空孔部により形成されていて、その際、貫通部（９）および／または導電層（１０）が有利には絶縁層（２２）少なくとも１つにより、構造化層（５）に対面していない基板（３）の面（３ａ）の所で覆われている、請求項８に記載のマイクロメカニカル素子。
【請求項１０】
接続領域（１４）が基板（３）の、構造化層（５）に対面する面（３ｂ）の所で、導体路（１３）少なくとも１つと接触していて、かつ基板（３）の、構造化層（５）に対面していない面（３ａ）にメタライゼーション部（１２）が設けられていて、その際、メタライゼーション部（１２）と基板（３）との間に、絶縁層（２２）少なくとも１つが設けられている、請求項３または４に記載のマイクロメカニカル素子。
【請求項１１】
キャップ（１）、基板（３）および構造化層（５）が少なくとも部分的に、同じ材料、ことにはシリコンから製造されていて、その際、キャップ（１）および基板（３）は有利には単結晶シリコンから、かつ構造化層（５）は有利には多結晶シリコンから製造されている、請求項１から１０までのいずれか１項に記載のマイクロメカニカル素子。
【請求項１２】
構造化層（５）少なくとも１つを有し、その際、構造化層（５）を少なくとも部分的に覆い、かつ構造化層（５）の領域（４）と接合しているキャップ（１）少なくとも１つが設けられているマイクロメカニカル素子の製法において、キャップ（１）を構造化層（５）の領域（４）と接合するために接合層（２）を設け、その際、電圧を印加することにより、かつ／または温度作用により化学的接合が、一方で接合層（２）と構造化層（５）の領域（４）との間に、かつ／または他方で接合層（２）とキャップ（１）との間に生じるように、接合層（２）の材料を選択する、マイクロメカニカル素子の製法。
【請求項１３】
キャップ（１）と構造化層（５）の領域（４）との接合を２工程またはそれ以上の工程で行い、その際、第１の工程でキャップ（１）と接合層（２）とを化学的に接合し、かつ更なる工程で構造化層（５）の領域（４）と接合層（２）の、構造化された層（５）に対面している面とを化学的に接合し、その際、後者の接合工程とほぼ同時にガスまたは真空を、キャップ（１）と構造化層（５）との間に生じた中空部（７ａ）少なくとも１つに封入する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
接合層（２）のために、一定のイオン濃度を有するガラスまたはガラス様材料、例えばことにはアルカリシリケートまたはホウシリケートを選択する、請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１５】
構造化層（５）の領域（４）が接合面（４）を有し、その際、接合面（４）および、キャップ（１）の、接合層（２）に対面している面を接合の前に、化学的および／または機械的に処理して、これが、有利には約２〜４０ｎｍである比較的低い表面ラフネスを有するようにする、請求項１２から１４までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
構造化層（５）の接合面（４）と接合する前に接合層（２）を化学的および／または機械的に処理して、これが、有利には約２ｎｍまたはそれ未満の低い表面ラフネスを有するようにする、請求項１２から１５までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
約１０〜５０μｍまでその厚さを低減することによりガラスウェーハから、または有利にはアルカリシリケートまたはホウシリケートを有するシリケートガラス溶融物から、または有利には約３００ｎｍ〜２μｍの範囲のガラス層をスパッタリング施与することにより接合層（２）を形成する、請求項１２から１６までのいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、該当する独立請求項に記載の種類のマイクロメカニカル素子およびマイクロメカニカル素子の製法から出発している。
【背景技術】
【０００２】
ＤＥ１９５３７８１４Ａ１には、センサー−層系列の構造および表面マイクロマシーニングでセンサーを気密封止（hermetischen Verkappung）するための方法が記載されている。
【特許文献１】ＤＥ１９５３７８１４Ａ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
これに対して、該当する独立請求項に記載の特徴を有する本発明の素子ならびに本発明の方法はことには、コンパクトで長期安定な素子をコスト的に有利に製造しうるという利点を有する。従属請求項に記載されている処置により、該当する従属請求項に従い素子およびその方法の有利な更なる形成および改善が可能である。
【０００４】
本発明の素子は公知の素子に対して、頑丈な層構造において、かつ封止に必要な面積のかなりの低減において際立っており、このことは面積の節約の故に、著しいコスト削減を伴う。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の主なアスペクトは、キャップが機能構造を覆っていて、その際、このキャップが、陽極接合可能なガラスもしくはボンディングガラス（Bondglas）により構造化層と接合されていることにある。有利には、陽極接合可能なガラスにより本発明で形成される接合層は３００ｎｍ〜１００μｍの範囲の厚さ、殊には３００ｎｍ〜５０μｍの範囲の厚さを有する。陽極接合可能なガラスにより簡単に、従来技術に比べてかなり少ない接合面積で機械的に非常に安定な接合をキャップと構造化層との間に製造することができる。従って、１０００を上回る本発明のマイクロメカニカル素子が１枚のウェーハもしくは基板上に形成される大量製造では、かなりの面積節約もしくはかなり改善されたウェーハの有効利用が生じる。
【０００６】
本発明では有利には、３００ｎｍ〜１００μｍの範囲の厚さを有する陽極接合可能なガラスを選択するか、または特別にそれより厚いガラスウェーハから製造することで、本発明でウェーハ上に形成されたマイクロメカニカル素子を、マイクロメカニカル素子の全層構造全てを通して唯一のカッター切断でそれぞれ個々に分けることができる。ウェーハからマイクロメカニカル素子をダイシングするための従来のソーブレードはソーブレードまたは素子を損なうことなく、前記の厚さの陽極接合可能なガラスも分断することができるので、これが可能である。従来技術ではこれまで、第１のソーブレードで接合層までの切断を行い、第２のソーブレードで接合層を分断し、続いて新たに第１のソーブレードでマイクロメカニカル素子を完全に分断もしくは個々に分けることが必要であった。
【０００７】
本発明の有利な実施態様の１つでは、陽極接合が可能であるように一定のイオン濃度を有するボンディングガラスを使用する。このことは後記で詳細に記載する。ボンディングガラスとしてことに、アルカリシリケートおよび／またはホウシリケートを有するガラスが判明している。
【０００８】
本発明のもう１つの主なアスペクトは、マイクロメカニカル素子の基板中に機能構造を外部接続するための接続領域を設けることにある。有利にはこの接続領域は、トレンチにより形成されている絶縁フレームによって基板から電気的に絶縁されている。マイクロメカニカル素子に必要な基板面積もしくはその容量を、ことには経費的理由から最小限にするために、接続領域は支持エレメントの直ぐ隣またはその直ぐ下に、基板内に設けられていてよい。
【０００９】
キャップに設けられた、機能構造から延びる漏斗型の開口部を介して機能構造を外部接続させることは公知である。このような外部接続にはことには、マイクロメカニカル素子をウェーハから切断もしくは個別に分ける際に生じる削りかすが漏斗型入口開口部に達するという欠点がある。多大な手間をかけてしか、キャップの漏斗型入口開口部から削りかすを除去することはできない。除去されなかった削りかすの残りは分路をもたらし、これは該当するマイクロメカニカル素子の欠損をもたらしうる。
【００１０】
機能構造を外部接続するための接続領域を本発明では基板中に生じさせるので、殊には約８０〜１５０μｍ、有利には約８０〜１００μｍの範囲の基板厚では、プラズマエッチングもしくはトレンチエッチングの方法を使用することができる。これによって、垂直に基板下面から機能層へと延びる絶縁フレームを形成するために狭く、深いトレンチを製造することができる。基板の厚さの選択はことには、マイクロメカニカル素子に必要な機械的安定性によって、かつトレンチの最大可能な深さによって定め、例えばトレンチエッチングにより狭いトレンチまで製造することができる。このトレンチもしくはトレンチにより形成される絶縁フレームを本発明では誘電体を用いて基板下面の範囲で塞ぐが、これは基板の一部を形成する接続領域を基板に対して電気的に絶縁する。
【００１１】
本発明の別の主なアスペクトは、エッチングにより垂直に基板、構造化層および接合層を通ってキャップまで延びる袋状空孔部を形成し、その際、袋状空孔部の底面はキャップの領域に、かつ袋状空孔部の開口部は、機能構造に対面していない基板面に設けられていることにある。有利には袋状空孔部もしくは貫通部はその底面および壁面に導電層を備えていて、キャップと構造化された層と基板との間に電気的接合をもたらしている。有利には袋状空孔部もしくは貫通部を導電層の製造の後に充填層で完全に充填する。導電層を本発明では一定の電気的ポテンシャル、有利にはアースに設置するので、キャップと構造化された層と基板との間の電位差およびそれによりポテンシャル干渉電圧が回避される。
【００１２】
本発明のマイクロメカニカル素子の機械的安定性が不十分である場合には、基板とキャップとの間に支持エレメント少なくとも１つを設けることができ、その際、支持エレメントを有利には機能層のエッチングにより、有利にはキャップで覆われた中空部の中央に形成する。
【００１３】
本発明のもう１つのアスペクトは、機能構造を有する構造化層を接合層を介してキャップと接合する、マイクロメカニカル素子の製法の使用にある。有利には、マイクロメカニカル素子の基板とキャップとの間に電圧を印加することにより化学的接合を接合層と構造化層との間に、さらに接合層とキャップとの間に、有利にはことにキャップと機能構造との間に生じた中空部の片縁領域でもたらすように（陽極接合）、接合層の材料を選択する。有利にはこの場合、少なくとも接合領域を加熱する。キャップと、接合層の、キャップに対面している面との間の接合を有利には第１の工程で、かつ構造化層と接合層の、構造化層に対面している面との間の接合を別の第２の工程で行う。
【００１４】
有利には、陽極接合の前に接合部位を化学的かつ／または機械的に、ここが有利には約４０ｎｍまたはそれ未満の低い表面ラフネスを有するように予備処理する。最後に、本発明の素子は低いトポグラフィーにおいて際立っており、これにより例えば、素子を組み立てる際にいわゆるフリップチップ技術の使用が可能である。
【実施例】
【００１５】
本発明を次で、必ずしも拡大比の合ってない図面を用いて詳述するが、ここで、同じ符号は同じまたは同様の層または部分を示している。
【００１６】
図１には素子、例えば加速度センサが断面図で示されている。基板３の上方に構造化層５が配置されていて、ここには機能構造７および支持構造が形成されている。機能構造７は具体的な実施例では、構造化層５中で、静止電極および可動（ausgelenkbar）電極を有する互いにかみ合っているカム部もしくはくし型構造として構成されている。支持構造は機能構造７を囲むフレーム１５により、かつフレーム１５の内側、機能構造７の領域に配置されていて、かつ層系列の機械的安定性に貢献する支持エレメント６により構成されている。図１の具体的な実施例では単に、示されている機能構造７の両方の間に配置されている支持エレメント６が示されているにすぎない。しかし素子に必要な機械的安定性に応じて、機能構造の領域に支持エレメントが設けられてなくても、唯一の支持エレメント６が設けられていても、または相互に離れた複数の支持エレメントが設けられていてもよい。有利には、機能構造７の運動自由性を妨げないように、支持エレメントは配置される。
【００１７】
ほぼ平面のキャップ１は接合層２を介して、構造化層５の支持構造６および１５と接合していて、かつ機能構造７を覆っている。支持構造６および１５は機能構造７に比べて高く形成され（図３参照）、かつ有利には約４〜１０μｍほど機能構造７よりも突出しているので、中空部７ａが機能構造７の領域に生じるか、もしくは機能構造７とキャップ１との間に広がる。
【００１８】
もしくは、または補完的に、キャップの下面の上方に、即ちキャップの、機能構造７に対面している面に、凹部が機能構造の領域に設けられていて、この凹部が中空部７ａを、機能構造７の全面に、またはその部分に亙り形成する（図示されていない）。
【００１９】
接合層２は機能構造７の領域で除去されているので、相応して中空部７ａの張り高Ｈは拡げられている。垂直方向で、すなわちｚ−方向での機能構造７の障害的駆動が阻止される程度の中空部７ａの張り高が有利である。横方向での中空部７ａの全張り幅は有利には、約１００〜５００μｍである。しかし、数ｍｍまでの張り幅も可能である。
【００２０】
キャップ１に取り付けられる、支持エレメント６およびフレーム１５の第１の端部６ａおよび１５ａの所に、接合層２と接合するための接合面４が形成されている。接合面４は１５０μｍ未満の幅および高い表面グレードもしくは有利には約４０ｎｍまたはそれ未満の低い表面ラフネスを有する。支持エレメント６およびフレーム１５はその第２の端部６ｂおよび１５ｂで基板３と接合されている。
【００２１】
基板３と構造化層５との間に導体路１３が設けられていて、これは機能構造７の外部接続のために用いられる。導体路１３は機能構造７の下方の近縁領域に配置されていて、かつ支持構造６および１５の施行部６ｃおよび１５ｃを通って延びていて、その際、２つの犠牲層１６および１７（図２参照）は導体路１３を支持構造６および１５に対して絶縁している。
【００２２】
機能構造７の外部接続のために更に、基板３中、機能構造７の直ぐ隣に接続領域１４が形成されていて、これは構造化層５に対面する基板３の上面３ｂの所で、導体路１３の接続先端部１８に直接接続している。接続領域１４は完全に、絶縁フレームを形成するトレンチ１４ａに囲まれてる。トレンチ１４ａは基板下面から基板上面まで延びていて、これにより、形成された接続領域１４は基板３から電気的に絶縁されている。トレンチ１４ａは有利には高いアスペクト比、即ち高い深度および低い側方寸法を有する。接続領域１４には、構造化層５に対面していない基板３のその裏面３ａの所でメタライゼーション１２が施与されていて、これは有利には、ボンディングワイヤを固定するための導体路および接続パッドを形成していて、これを介して、機能構造７のための外部電気的接続が生じる。メタライゼーション１２は基板３の裏面３ａの所で、誘電層２２により基板３から絶縁されている。
【００２３】
メタライゼーション１２、これと共に導体路および接続パッドは有利には、接続領域１４から水平に機能構造７の方向に延びていて、これにより費用を節約して、素子の製造のために必要なウェーハ面積もしくは基板面積を低減することができる。
【００２４】
有利な実施態様の１つでは（図示されていない）、機能構造７を外部接続するための接続領域１４が支持エレメント６の下方中央に製造されている。このことは、素子の製造に必要なウェーハ面積もしくは基板面積の面積節減をもたらし、これは素子容量の経費節減的低減を伴う。パッケージ密度が高められる。
【００２５】
さらに、基板３とキャップ１との間の電位差を避けるために、基板３、構造化層５およびキャップ１の間に、導電性接合部８が設けられている。導電性接合部８には、導体路１３の領域の外側で基板３、フレーム１５を通り、キャップ１の一部へと延びる袋状空孔部もしくは貫通部９が含まれる。貫通部９のおよび壁面９ａの上に施与されている導電層１０、殊には金属層は基板３、構造化層５およびキャップ１を接合している。充填層１１は基板３の背面３ａの所で貫通部９を封じていて、かつトポグラフィーを平坦にしている。
【００２６】
図２から図１０により次いで、図１に示した素子を製造するための可能なプロセス順序を詳細に記載する。図２には、構造化層５の深部構造化前に示されるような素子の層構造が示されている。有利には単結晶シリコンから製造されている基板３に、例えば１つまたは複数のＳｉＯ２層からなっていてよい第１の犠牲層１６が施与されている。第１の犠牲層１６に、可能な限り大きな導電性のために十分に濃くドーピングされている多結晶シリコンからなる導体路１３が析出されている。第１の犠牲層１６は導体路１３の施与前に予備構造化され、その際、第１の犠牲層１６中に、導体路１３それぞれのために相応して成形された接続先端部１８のための接続開口部がエッチングされる。接続先端部１８のそれぞれは基板３に直接に接していて、かつそれぞれ基板３中に後に形成される接続領域１４と直接接合する。接続領域およびそのそれぞれの外部接続（図示されていない）の前記の製造は、明示された接続領域１４の製造および外部接続と同様に行う。
【００２７】
導体路１３上に、第１の犠牲層１６と同様に絶縁層として役立ち、かつＳｉＯ２からなる第２の犠牲層１７が析出されている。第２の犠牲層１７を製造するための有利な析出法は、テトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）を使用するようなＣＶＤ法である。第２の犠牲層１７の上に次いで、薄いスタート−ポリシリコン層（Start-Poly-Silizium-Shicht）５ａ、即ち核形成層の機能を有する多結晶シリコン層を析出させる。スタート−ポリＳｉ層５ａ上にエピタキシー法を用いて、後に形成される構造化層５である多結晶シリコン層を施与するが、その際、スタート−ポリＳｉ層は上の多結晶層に同化する。上部の多結晶層５の表面を更なるプロセス工程で平坦化する。これを化学的機械的研摩プロセス（ＣＭＰ）により行い、これにより、差動電圧の印加により表面が良好に接合層２と接合もしくは陽極接合しうる表面ラフネスを達成する。表面ラフネスはこのために有利には約２ｎｍ〜約５０ｎｍである。
【００２８】
犠牲層１６および１７を有利には、スタート−ポリＳｉ層５ａの析出前に構造化する。この際、第１および第２の犠牲層１６および１７を、後のプロセス工程で支持構造６および１５が形成される領域１６ａで部分的にまたは完全に除去して、支持構造６および１５を直接に基板に接合させる。第２の犠牲層１７に、機能構造７と導体路１３とを接続するための接続開口部１７ａを形成する。
【００２９】
図３に示されているように、ＣＶＤ法を用いて、酸化物マスク２０を接合面４に施与したが、その際、接合面４は後に形成される支持構造６および１５の領域にある。気相から析出した酸化物マスク２０はその良好なＳｉ／ＳｉＯ２選択性の故にパッシベーション層として役立ち、かつ接合面４が後のプラズマエッチング工程または化学的機械的研摩プロセス（ＣＭＰ）の際に攻撃されないことを保証する。ドライエッチング法または更なるＣＭＰ工程を用いて、後に機能構造７が構造化される構造化層５の領域７に、平坦な除去部２１をエッチングまたは形成する。続いて、酸化物マスク２０を除去する。
【００３０】
もしくは、または補完的に（図示されていない）、例えばプラズマエッチングにより機能構造上に中空部を完全にまたは部分的に形成するために、キャップの下面に１つまたは複数の除去部を製造することができる。
【００３１】
前記のプロセス工程では、構造化層５を機能構造７の領域で規定の値まで薄くすることで、支持構造６および１５を機能構造７に対して、その高さに関して（かつその幅に関して）予備構造化する。
【００３２】
もしくは、支持構造６および１５を高くするために単に、相応するより大きな厚さ寸法を有する接合層を使用する（図示されていないケース）。
【００３３】
キャップの下面に１つまたは複数の除去部が設けられている場合、この除去部が、構造化層５の１つまたは複数の支持エレメントに対して相補的である１つまたは複数の支持エレメントを有するようにこれを構造化することができる（図示されていない）。
【００３４】
図４に示した更なるプロセス工程で、機能構造７および支持エレメント６を深溝構造化法（Tiefenstrukurierungverfahren:トレンチエッチング）で構造化する。第２の犠牲層、さらに部分的に第１の犠牲層１６を機能構造７の下方で気相エッチング法で除去して、可動構造を生じさせる。
【００３５】
中間工程で、図５に示されているような素子−もしくはセンサ層系列の気密封止を行う。この場合、後で詳述するように、単結晶シリコンからなるキャップ１を支持構造６および１５の接合面４と接合層２を介して化学的に接合する。
【００３６】
接合層２は、有利には化学的および／または機械的処理によりより厚い、例えば５００μｍ厚のシリケートガラスウェーハから製造される約１０〜５０μｍ厚のシリケートガラスからなる。このシリケートガラスは一定の濃度の一価または多価カチオン、例えばＮａ＋またはＢ３＋および相応する濃度の弱結合酸素原子を有する。特に好適なシリケートはアルカリ−およびホウシリケートである。
【００３７】
キャップ１と接合層２との間の最適な接合のために高い表面品質を生じさせるために、キャップ１を、接合層２に対面する面で化学的機械的研摩する。表面ラフネスはＣＭＰ工程では典型的には２ｎｍ未満である。次いで、キャップと接合層２との間に電位差、典型的には約−１５０〜−１０００Ｖを印加することにより（この際、キャップ１をアースに置く）キャップ１と接合層２とを平坦に接合する。
【００３８】
付加的に接合工程の間に約３５０〜４５０℃の高温を接合層２に与えて、金属−またはホウ素−カチオンの移動性を高める。低いカチオン濃度は例えば、後から温度を付与することにより調整することができる。もしくは、または補足的にキャップ１と接合層２との接合の後に供給電圧を逆にして、接合層２とキャップ１との境界で生じた低いカチオン濃度を調整する。
【００３９】
もしくは、接合層２を溶融物の形でキャップ１の上に施与するが、その際、使用されるシリケートガラスの種類に応じて溶融−もしくは軟化温度は約６００〜８００℃の範囲内である。この温度範囲でも、キャップ１と接合層２との間に化学的接合が生じる。硬化の後に、接合層２を後記のように処理する。
【００４０】
キャップ１と接合層２との接合の後に、接合層２を前記の第１または第２の選択肢に従い、接合面４に対面する面の所で大きな機械で研摩するか、もしくは薄くし、引き続きＣＭＰ工程で研摩して、構造化層５の接合面４との良好な接合を生じさせる。
【００４１】
この処理の後に、接合層２は約１０〜５０μｍの厚さおよび２ｎｍまたはそれ未満の表面ラフネスを有する。
【００４２】
もう１つの有利な選択肢では、シリケートガラスのスパッタリング、例えば殊には電子ビームスパッタリングにより接合層を施与する。予めキャップを熱酸化させて、約１〜２μｍ厚のシリコン酸化物層を生じさせ、その上に、接合層をスパッタリングにより析出させる。シリコン酸化物層は陽極接合の際の電気的絶縁耐性を改善する。スパッタリングにより生じた接合層（アルカリ−またはホウシリケート）の有利な層厚は約３００ｎｍ〜２μｍの範囲内である。
【００４３】
接合層２を前記の選択肢３つ全てで、機能構造７の領域で除去するか、または構造化して、中空部７ａの張り高Ｈを拡げる。
【００４４】
加えて接合層２を、後で形成される導電接合８の貫通部９の領域で除去する。更なるプロセス工程で、構造化層５の接合面４と接合層２との接合を行う。接合面４および接合層２を相互に合わせ、かつ印加された供給電圧により、かつ／または温度付与下に化学的に接合する（陽極接合）。このためにキャップ１に、キャップ１と接合層２との接合に比較して低い電圧を印加して、接合電圧による機能構造７の過剰な駆動を回避する。これは典型的にはキャップ１のところで−１００Ｖであってよく、その際、基板３をアースに設置する。
【００４５】
封止の際に有利には、約１ミリバール〜１バールの圧力を有するガスを中空部７ａに封入するが、その際、圧力により、機能構造７の移動の制動が確定する。補足的に封止の後にも、閉鎖可能な開口部を介して中空部７ａに液体を入れることができ、この場合、その粘度が制動の程度を定めるが、ガスまたはもう１つのガスも可能である。
【００４６】
ｎ型ドーピングされた基板３のベースドーピング（Grunddotierung）は典型的には約５×１０１５／ｃｍ３を上回り、かつオーム抵抗は約１オーム×ｃｍ未満である（低オーム性）。ｎ型ドーピングされた機能層５のドーピングは約１０１７／ｃｍ３〜１０１９／ｃｍ３であり、これにより、機能構造７との低オーム性外部接続が可能である。
【００４７】
前記の陽極接合法で気密な接合が、一方ではキャップ１と接合層２との間に、ならびに他方で接合層２と接合面４もしくは構造化層５との間に生じる。前記の方法の利点の１つは特に、比較的少ない接合面４のみが必要であることにある。例えば、接合面の幅は僅か約３０〜１５０μｍである。
【００４８】
キャップ１と接合面４との接合の後に、基板３の裏面３ａの機械的裏面研摩を行う（図６参照）。これを有利には複数の工程で行う：初めに、基板３の裏面３ａを高い粒度のダイアモンド研摩ディスクを用いて粗く研摩し、引き続き低い粒度のダイアモンド研摩ディスクを用いて相応するより少ない除去で研摩する。もしくはこの研摩を唯一の工程で行うこともできる。表面ラフネスは微細研摩の後に、約０．１〜１μｍであり、かつ結晶転移の深さは約３〜５μｍである。
【００４９】
ＣＭＰプロセスを用いて、この結晶転移を除去し、かつ表面品質を更に改善する。この場合の除去は約１０μｍである。もしくは、いわゆるスピン−エッチングを用いて、基板３中の結晶転移を除去することができる。この除去はこの場合、典型的には５〜１０μｍである。引き続くＣＭＰ平坦化では、除去は更に典型的には３μｍである。
【００５０】
層系列の安定な強度が保証されるように、基板３の残りの厚さＫを選択するが、その際、支持エレメント６が静的強度を更に改善する。ことに低い張り幅の場合、支持エレメントを省くことができる。典型的には基板３の残りの厚さＫは約８０〜１５０μｍである。
【００５１】
更なるプロセス工程で（図６参照）、深溝構造化法（トレンチエッチング）を用いて接続領域１４のためのトレンチ１４ａを形成する。更に、貫通部９を公知の深溝エッチング法で形成するが、その際、貫通部９は基板３、構造化層５を通って、キャップ１の一部にまで延びている。
【００５２】
図７に示されているように、基板３の裏面３ａに析出させることにより、導電層１０をボンディング面および貫通部９もしくは袋状空孔部の壁面９ａに施与する。有利には金属層である導電層１０は基板３とキャップ１および構造化層５との低オーム性接合をもたらす。引き続き、貫通部９もしくは袋状空孔部に、貫通部９を埋め、かつ表面トポグラフィーを平坦化する充填層１１を入れる。充填層１１には有利には、シリコン−酸化物層が該当する。これは有利には、いわゆるスピン−オン法により、もしくはシリコン−酸化物を含有する充填物の導入および硬化により製造される。
【００５３】
図８に示されているようにプラズマエッチング法を用いて充填層１１をバックエッチングする。引き続き、基板３の裏面３ａの上の導電層１０を湿式化学的に除去する。この際、導電層１０がトレンチ１４ａの領域で完全に除去され、かつ貫通部９の領域ではオーバーエッチングされ過ぎず、それにより不所望なトポグラフィーが生じないように、気をつけるべきである。
【００５４】
図９に相応して、誘電層２２をＣＤＶ法を用いて基板３の裏面３ａに施与する。誘電層２２は絶縁層として役立ち、かつ後で施与されるメタライゼーション１２を基板３に対して絶縁する。接続領域１４の領域で、接続領域１４を外部接続するための接続開口部２３を誘電層２２に形成する。図１０に示されているように引き続き、メタライゼーション１２を誘電層２２の上、かつ接続領域１４の上の接続開口部２３の上方に施与し、かつ有利には湿式化学的に、導体路もしくは接続部に対して構造化するが、その際、接続パッドは有利には、素子の中央の方向に延びている。これにより、素子を製造するために必要な基板面積およびその容量を経費節減的に低減することができる。
【００５５】
例えば、センサ−もしくはアクチュエータ−構造を電子ストローブ回路（Auswerteschaltung：図示されていない）と共にキャップ１に、かつ／または構造化層５に集積することが可能である。
【００５６】
総じて、前記の素子はコンパクトかつ頑丈な設計において際立っており、これは多くの機能構造と同時に機能構造の優れた可動自由性をもたらす。
【００５７】
前記の方法により、気密封止を必要とする数多くの素子の製造が可能となる。この際、封止もしくは接合面積のために必要な工程は最小限まで低減される。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】基板、構造化層およびキャップを有する本発明の素子の断面図。
【図２】図１に示した素子の本発明による製法の１工程を示す図。
【図３】図１に示した素子の本発明による製法の、図２に示した工程に続く１工程を示す図。
【図４】図１に示した素子の本発明による製法の、図３に示した工程に続く１工程を示す図。
【図５】図１に示した素子の本発明による製法の、図４に示した工程に続く１工程を示す図。
【図６】図１に示した素子の本発明による製法の、図５に示した工程に続く１工程を示す図。
【図７】図１に示した素子の本発明による製法の、図６に示した工程に続く１工程を示す図。
【図８】図１に示した素子の本発明による製法の、図７に示した工程に続く１工程を示す図。
【図９】図１に示した素子の本発明による製法の、図８に示した工程に続く１工程を示す図。
【図１０】図１に示した素子の本発明による製法の、図９に示した工程に続く１工程を示す図。
【符号の説明】
【００５９】
１  キャップ、  ２  接合層、  ３  基板、  ３ａ  基板の裏面、  ３ｂ  基板の上面、  ４  接合面、  ５  センサの固定機能構造を有する構造化層、  ５ａ  スタート−ポリＳｉ層、  ６  支持エレメント、  ６ａ  支持エレメントの第１の末端（支持エレメント）、  ６ｂ  支持エレメントの第２の末端、  ６ｃ  支持エレメントの施工部、  ７  構造化層５中のセンサの可動機能構造、  ７ａ  中空部、  ８  導電性接合部、  ９  貫通部、  ９ａ  壁面、  １０  導電層、  １１  充填層、  １２  メタライゼーション、  １３  低オーム性ポリシリコンからなる導体路、  １４  接続領域、  １４ａ  トレンチもしくは絶縁トレンチ、  １５  フレーム、  １５ａ  フレームの第１の末端、  １５ｂ  フレームの第２の末端、  １５ｃ  フレームの施工部、  １６  第１の犠牲層、  １６ａ  第１の犠牲層の領域、  １７  第２の犠牲層、  １７ａ  第２の犠牲層の接続開口部、  １８  接続先端部、  ２０  酸化物マスク、  ２１  中空部７ａの一部を形成する除去部、  ２２  誘電層、  ２３  誘電層の接続開口部、  Ｈ  接合層２の全厚および除去部２１の部分により決定される張り高、  Ｋ  基板３の残り厚
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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