DE19680763B4 - Verfahren zur Herstellung einer mikroelektromechanischen Vorrichtung - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Herstellen einer mikroelektromechanischen Vorrichtung (12) aus einem Substrat (38), wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
– Aufbringen wenigstens einer Schicht eines erodierbaren Materials (40) und wenigstens einer Schicht eines nicht-erodierbaren Materials (42, 44) auf das Substrat (38) unter Verwendung von CMOS-Herstellungsverfahren;
– anisotropes Ätzen, unter Verwendung der wenigstens einen Schicht von nicht-erodierbarem Material (42, 44) als Ätzmaske, derjenigen Bereiche der wenigstens einen Schicht erodierbaren Materials (40), die nicht durch die wenigstens eine Schicht nicht-erodierbaren Materials (42, 44) bedeckt sind, um Seitenwände für einen Balkenteil (22) der mikroelektromechanischen Vorrichtung (12) zu definieren und um Seitenwände eines Wandabschnitts (30, 32, 34, 36) der mikroelektromechanischen Vorrichtung (12) zu definieren;
– Ätzen eines Bereichs des Substrats (38) für eine Zeitperiode, die lang genug ist, um Substratmaterial unterhalb des Balkens (22) zu entfernen, um dadurch den Balkenteil (22) von dem Substrat (38) zu befreien; und wobei die Zeitperiode nicht lang...

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung ist im weiten Sinn auf mikroelektromechanische Systeme (MEMS) und insbesondere auf ein Verfahren zur Herstellung einer mikroelektromechanischen Struktur gerichtet, die insbesondere für Datenspeicherungsanwendungen nützlich ist.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • Die Eignung der Abtasttunnelmikroskopie ("STM") zum Verändern von Oberflächen im Nanometermaßstab ist in einer Vielzahl von Experimenten gezeigt worden, die auf die frühe Entwicklung der Vorrichtung zurückdatieren. Anfängliche Bemühungen haben sich auf die Aufbringung einer mechanischen Kraft zwischen der Oberfläche und der Spitze konzentriert. Die äußerste Auflösung der mechanischen Manipulation mit einem STM-Fühler wurde von Eigler und Schweizer demonstriert, die einzelne Xenonatome derart anordnen konnten, daß sie die Buchstaben "IBM" auf einer Nickeloberfläche in einer Tiefsttemperaturvakuumkammer bildeten. Wird eine STM-Spitze in einem Tunnel- oder Feldemissionsbereich gehalten, können Spannungsimpulse, die auf die Spitze aufgebracht werden, Oberflächenänderungen auf eine kontaktlose Art durch verschiedene physikalische Mechanismen induzieren, beispielsweise durch Erwärmung, Materialablagerung oder Feldbedampfung des Materials von der Spitze aus. Gasmoleküle, die vom starken elektrischen Feld an der Spitze ionisiert werden, werden zur Probe hin beschleunigt, wo sie mit einer ausreichenden kinetischen Energie aufstoßen, um Atome von den ersten einzelnen Atomlagen zu entfernen.
  • Die Eignung der STM zum Modifizieren von Oberflächen hat zur Untersuchung über die Verwendung dieser Technologie zum Speichern, Lesen und Schreiben von Datenbits geführt.
  • Einige der bislang erforschten Speicherungsverfahren sind überschreibbar gewesen, die meisten wurden jedoch einmal geschrieben. Fast alle der berichteten Techniken sind jedoch in ihrer Eignung äußerst beschränkt, Daten (in der Größenordnung von Kb/s) zu schreiben, da zum Erzeugen oder Erfassen der Bits eine detaillierte mechanische Bewegung erforderlich war.
  • Es existiert daher das Bedürfnis, notwendige Komponenten zu konstruieren, um eine mikroelektromechanische Speicherungsvorrichtung unter Verwendung von Standard-Herstellungstechniken zu schaffen, die wirtschaftlich lebensfähige Speicherkapazitäten erreichen kann, d. h. 10 GB in einem Volumen von 1 cm mal 1 cm mal 0,2 cm. Um eine derartige Vorrichtung zu erreichen, müssen mehrere Probleme einschließlich der Fähigkeit gelöst werden, einen freitragenden Balken genau herzustellen, der als STM-Fühler wirken kann. Es ist auch erforderlich, das Problem zu lösen, wie der Fühler für Lese- und Schreiboperationen genau positioniert werden kann.
  • Aus der US 5 235 187 A ist ein Verfahren zum Bilden von integrierten einander gegenüberliegenden selbst ausgerichteten Spitzten für Strukturen von elektronischen Bausteinen bekannt. Gemäß diesem bekannten Verfahren werden die herzustellenden Strukturen durch eine Vielzahl von sukzessiven Ätzvorgängen sowie durch mindestens einen nachgeschalteten Oxidationsprozess erreicht. Nachteilig bei diesem bekannten Verfahren ist insbesondere, dass dieses Verfahren aufgrund der Vielzahl von Bearbeitungsschritten aufwendig ist und zudem feinste Strukturen von unter 5 μm praktisch nicht erzielbar sind.
  • Ausgehend von diesem bekannten Stand der Technik ist es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, das den Herstellungsprozess von mikroelektromechanischen Vorrichtungen vereinfacht und gleichzeitig die Fertigungsgenauigkeit erhöht.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung ist auf die Herstellung einer mikroelektromechanischen Vorrichtung gerichtet, die einen freitragenden Balken umfaßt, der oberhalb eines Substrats und relativ zu diesem frei beweglich angeordnet ist. Der Balken trägt gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eine Vielzahl von Leitern, die voneinander isoliert sind. Auf dem Balken ist eine Spitze angeordnet, die mit einem der Leiter in elektrischem Kontakt steht. Ein derart ausgebildeter Balken bietet folgende Vorteile. Durch das Tragen einer Vielzahl von Leitern kann derjenige Leiter, der mit der Spitze in elektrischem Kontakt ist, für Lese/Schreiboperationen verwendet werden. Der Rest der Leiter kann eine Spannung haben, die auf diese derart angelegt wird, daß der freitragende Balken relativ zu feststehenden Strukturen positioniert werden kann, die auch angelegte Spannungen haben können.
  • Das Verfahren startet mit einem Substrat, das einem Standard-CMOS-Herstellungsverfahren derart ausgesetzt worden ist, daß es wenigstens eine Metallage trägt, welche die interessierende Einrichtung bildet, sowie wenigstens eine Oxidschicht. Die derartig hergestellte Einrichtung wird gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren einem anisotropen oder vertikalen Ätzen ausgesetzt. Das anisotrope Ätzen ätzt alle Oxide ab, die nicht durch Metall verschlossen sind. Dieser Schritt versieht die verschiedenen Strukturen, aus welchen die interessierende Vorrichtung aufgebaut ist, mit sehr exakten vertikalen Seiten. Auf den anisotropen Ätzschritt folgt ein Gasätzschritt, um das Substrat zu entfernen. Das Gasätzmittel kann beispielsweise ein Fluoridgas wie beispielsweise CF4NO2 sein. Die Breite der verschiedenen Strukturen wird derart gesteuert, daß der einseitig eingespannte Balken freigelegt wird, bevor das Substrat unter anderen Strukturen vollständig weggeätzt ist. Das erfindungsgemäße Verfahren beseitigt Haftreibung und schafft Vorrichtungen, die äußerst genau begrenzt sind.
  • Eine gemäß der erfindungsgemäßen Lehre hergestellte mikroelektromechanische Vorrichtung kann beispielsweise beim Aufbau einer Speicherungsvorrichtung verwendet werden. Eine derartige Speicherungsvorrichtung umfaßt eine Medienlage, die zum Speichern von Informationen geeignet ist. Ein freitragender Balken ist in der Nähe der Medienlage angeordnet, wobei der Balken wenigstens einen Leiter trägt. Es werden Einrichtungen vorgesehen, um den Balken in x- und y-Richtung, die senkrecht zueinander und parallel zur Medienlage sind, und in z- Richtung zu positionieren, die senkrecht zur Medienlage ist. Eine Vielzahl von Spitzen ist auf dem Balken und in elektrischem Kontakt mit den Leitern angeordnet. Eine Steuerschaltung erzeugt Steuersignale, die den Positioniereinrichtungen eingegeben werden, um die Spitzen gemäß den x-, y- und z-Koordinaten zu positionieren. Eine Lese/Schreibschaltung, die mit dem Leiter in elektrischer Verbindung steht, beliefert die Spitzen mit Signalen, um zu bewirken, daß die Spitzen dieser Signale in einem Schreibmodus auf die Medienlage schreiben und die früher geschriebenen Signale lesen, die von den Spitzen in einem Lesemodus abgefühlt werden.
  • Tragt der Balken einen einzigen Leiter, ist es erforderlich, die zu den Spitzen geleiteten Signale zu multiplexen, so daß zu einer gewissen Zeit lediglich eine Spitze reagiert. Ein derartiges Multiplexen kann durch Steuern der z-Koordinate einer jeden Spitze erreicht werden. Bei einer alternativen Ausführungsform können eine Mehrzahl von Leitern durch den einseitig eingespannten Balken getragen werden, wobei jede Spitze mit einem der Leiter in elektrischem Kontakt ist. Unter diesen Umständen ist kein Multiplexen erforderlich, da jede Spitze auf einem getrennten Leiter reagiert. Unter diesen Umständen mag das Positionieren in z-Richtung lediglich zum Aufrechterhalten des ordnungsgemäßen Abstandes zwischen jeder Spitze und der Medienlage erforderlich sein.
  • Eine Speichervorrichtung, die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist, liefert wirtschaftlich lebensfähige Speicherkapazitäten, d. h. 10 GB in einem Volumen von 1 cm mal 1 cm mal 0,2 cm, Zugriffszeiten im Bereich von einer Millisekunde mit Datentransfergeschwindigkeiten im Lesemodus von 10 MB/s und Datenübertragungsgeschwindigkeiten im Schreibmodus von 1 MB/s. Eine derartige Vorrichtung sollte im aktiven Zustand etwa 50 mW und in einem standby-Modus etwa 1 mW Strom ziehen. Ein Grund dafür, daß derartige Parameter erreichbar sind, liegt darin, daß sich jeder freitragende Balken lediglich über eine kurze Entfernung bewegt. Es ist daher weniger Energie erforderlich. Ein weiterer Vorteil der kleineren Balkenbewegungen liegt darin, daß weniger Zeit erforderlich ist, um irgendeine spezielle gespeicherte Aufzeichnung zu erreichen, was zusätzlich zur Tatsache, daß keine Rotationslatenz vorhanden ist, eine dramatische Verringerung der Gesamtlatenz des Zugriffs zur Folge hat. Derartige Parameter repräsentieren einen revolutionären Schritt nach vorne bezüglich der volumetrischen Dichte und der Energieanforderungen von Datenspeicherungssystemen für tragbare Anwendungen.
  • Die Herstellung mit parallelen Lithografietechniken gleicht die zusätzlichen Kosten für die Verwendung von drei Betätigungsmitteln, von denen eines für die x-Koordinate, eines für die y-Koordinate und eines für die z-Koordinate vorgesehen ist, anstelle von lediglich einem Betätigungsmittel aus. Die Verwendung paralleler Lithografieherstelltechniken ermöglicht die wirtschaftliche Herstellung von großen Reihen, die letztlich zu dramatisch niedrigeren Kosten für das Datenspeicherungssystem führen sollten, da fast keine manuelle mechanische Montage erforderlich ist.
  • Letztlich kann durch ein geeignetes Kodieren der Benutzerdaten über eine große Reihe hinweg die Wahrscheinlichkeit für einen unentdeckten Datenverlust, d. h. die Fehlerrate, dramatisch gesenkt werden. Aufgrund von Herstellfehlern können einige wenige Balken anfänglich ausfallen. Während des Betriebs können zusätzliche Balken ausfallen. Die Fähigkeit des Systems, mit der Lieferung der Daten fortzufahren, kann jedoch so lange sichergestellt werden, als eine geeignete Kodiermethodologie auf die Reihe aufgebracht wird. Diese und weitere Vorteile und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Für ein klares Verständnis und eine einfache Realisation der Erfindung wird diese im Zusammenhang mit den folgenden Figuren beschrieben; in diesen zeigen
  • 1 eine mikroelektromechanische Speicherungsvorrichtung, die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist,
  • 2 einen Abschnitt der Datenspeicherungslage,
  • 3 zwei Abtasttunnelmikroskopie(STM)einrichtungen, die gemäß der erfindungsgemäßen Lehre aufgebaut sind,
  • 4, 5 und 6 das erfindungsgemäße Verfahren, das zur Herstellung der freitragenden Balken verwendet werden kann,
  • 7 eine vereinfachte Seitendarstellung eines freitragenden Balkens, der in der Nähe einer Datenspeicherlage angeordnet ist,
  • 8 einen Querschnitt eines freitragenden Balkens, der eine Vielzahl von Leitern trägt,
  • 9 eine Draufsicht auf einen freitragenden Balken, der eine Mehrzahl von Spitzen hat und Verlängerungen zum Steuern der Balkenposition in z-Richtung aufweist, und
  • 10 ein einziges Segment einer in sich abgeschlossenen Balgfeder/BetätigungsMEMSeinrichtung, welche den Vielleiterbalken aufweist.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • 1 zeigt eine mikroelektromechanische Speichervorrichtung 10, die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist. Die mikroelektromechanische Speichereinrichtung 10 besteht aus einer Reihe Abtasttunnelmikroskopie(STM)einrichtungen 12. Jede STM-Einrichtung 12 ist mit ihrer eigenen Steuerelektronik 14 verbunden. Die Vorrichtung 10 besteht auch aus einer Lage von Medien 16, welche die physikalische Struktur darstellt, welche die Daten speichert. Die Unterseite 18 der Medienschicht 16 ist zur Reihe der STM-Einrichtungen 12 hin exponiert.
  • 2 zeigt die Unterseite 18 eines Abschnitts der Medienlage 16. Die Medienlage 16 kann beispielsweise ein dünner Kohlenstofffilm sein. Der Kohlenstofffilm kann durch Zersteuben (Sputtern) einer anfänglichen Kristallstruktur aufgebracht werden. Jeder in 2 dargestellte Bereich 20 entspricht einem Bereich, der durch eine STM-Einrichtung 12 beschrieben oder von dieser gelesen werden kann. Es ist ersichtlich, daß das Verhältnis der Bereiche 20 zur Gesamtoberfläche der Unterseite 18 relativ klein ist. Indem STM-Einrichtungen 12 vorgesehen werden, die auf relativ kleine Bereiche schreiben, ist eine kleine Bewegung erforderlich, wodurch schnelle Schreib- und Leseoperationen ermöglicht werden. Zusätzlich werden auch die Energieanforderungen bei einem Minimum gehalten, da nur eine kleine Bewegung erforderlich ist. Da die Bereiche 20 relativ klein sind, müssen jedoch die in jedem Bereich 20 gespeicherten Daten extrem kompakt sein. Beispielsweise hat ein "Pit", welches einem Logiklevel "eins" entspricht, einen Durchmesser von etwa drei bis zehn Nanometer, wobei der Abstand zwischen den Pits drei bis zehn Nanometer beträgt. Diese hohe Dichte, gekoppelt mit der großen Anzahl von Bereichen 20, ermöglicht es, daß die Speicherkapazität der Vorrichtung 10 10 GB erreicht.
  • In 3 sind zwei STM-Einrichtungen 12 zusammen mit einem Abschnitt ihrer jeweiligen Steuerelektronik 14 dargestellt. Jede STM-Einrichtung 12 und ihre entsprechende Steuerelektronik 14 ist in identischer Weise aufgebaut und arbeitet in identischer Weise, so daß die Beschreibung des Aufbaus und der Funktion einer STM-Einrichtung 12 und Steuerelektronik 14 ausreichend ist.
  • Die STM-Einrichtung 12 besteht aus einem freitagenden Balken 22, der in der in 3 dargestellten Ausführungsform im Wesentlichen L-förmig ist. Der Balken 22 ist oberhalb eines Substrats 24 angeordnet. Der Balken 22 ist in x- und y-Richtung frei beweglich, die zueinander senkrecht, zum Substrat 24 und der Medienlage 16 jedoch parallel sind. Der Balken 22 ist ebenfalls in z-Richtung frei bewegbar, die sowohl zum Substrat 24 als auch zur Medienlage 16 senkrecht ist. Der Balken trägt an seinem distalen Ende ein Kissen 26, das hier als z-Deflektor bezeichnet wird.
  • Der Balken 22 trägt wenigstens einen metallischen Leiter, der mit einer Spitze 28 in elektrischer Verbindung steht.
  • Die Position des freitragenden Balkens 22 hinsichtlich zu den x-Koordinaten wird durch ein Paar Wandstrukturen 30 und 32 gesteuert, die unter der Steuerung der Elektronik 14 einen parallelen Plattenkondensator bilden können, der den freitragenden Balken 22 entweder in Richtung zur Wand 32 oder zur Wandung 30 drängen kann. In gleicher Weise kann ein Paar Wandstrukturen 34 und 36 unter der Steuerung der Elektronik 14 einen parallelen Plattenkondensator bilden, um die Position des Balkens 22 und damit der Spitze 28 hinsichtlich der y-Koordinaten zu steuern. Wie am besten in 1 ersichtlich, kann die Steuerung in z-Richtung erreicht werden, indem eine Spannung auf den z-Deflektor 26 bezüglich der Medien 18 aufgebracht wird (wie am besten in 3 ersichtlich), um den Balken in Richtung zu den Medien 18 zu drängen. Auf diese Weise kann die Steuerelektronik 14 Spannungen erzeugen, die an den Wänden 30, 32, 34 und 36 sowie am z-Deflektor 26 anzulegen sind, um die Spitze 28 genau bezüglich der x-, y- bzw. z-Koordinaten zu positionieren.
  • Die Spitze 28 steht mit der Steuerelektronik 14 mittels des Leiters in elektrischer Verbindung, der durch den Balken 22 hindurch oder längs desselben verläuft. Unter der Steuerung der Elektronik 14 kann der Balken 22 somit genau hinsichtlich der x-, y- und z-Koordinaten positioniert werden, so daß elektrische Signale zur Spitze 28 geleitet werden können, um die Signale auf der Medienlage 16 zu schreiben. In einem Lesemodus streicht die Spitze 28 hinter einen vorbestimmten Abschnitt der Medienlage 16, und die Signale in Form von Einsen und Nullen können mittels der Spitze 28 gelesen werden.
  • Die Steuerelektronik 14, die zum Steuern der Position des Balkens 22 sowie des Modus, nämlich des Schreibmodus oder Lesemodus, der STM-Einrichtung 12 verwendet wird, sind bekannt und müssen hier nicht beschrieben werden. Der Leser, der bezüglich der Steuerelektronik 14 nähere Details wünscht, wird verwiesen auf: G. K. Fedder, Simulation of Microelectromechanical Systems, Ph. D. Thesis, Dept. of Electrical Engineering and Computer Science, University of California at Berkeley, Sept. 1994 und G. C. Fedder und R. T. Howe, Integrated Testbed for Multi-Mode Digital Control of Suspended Microstructures, Technical Digest, IEEE Solid-State Sensor and Actuator Workshop, Hilton Head Island, South Carolina, S. 63–68, was hiermit durch Bezugnahme umfaßt wird.
  • In den 4, 5 und 6 ist ein Verfahren dargestellt, das zur Herstellung der erfindungsgemäßen freitragenden Balken 22 sowie der gesamten STM-Einrichtung 12 verwendet werden kann. In 4 starte ich mit einem Substrat 38, auf dem eine erodierbare Schicht, wie beispielsweise eine isolierende Schicht, abgelagert worden ist. Ein Beispiel einer derartigen isolierenden Schicht ist eine Oxidschicht 40. Danach wird eine nichterodierbare Maskenlage, wie beispielsweise eine leitende Lage, beispielsweise eine Metallage, abgelegt, die nach einem Maskier- und Entfernungsschritt zu metallischen Bereichen 42 und 44 führen kann. Der metallische Bereich 42 kann letztlich beispielsweise einen Abschnitt der Wand 36 bilden, während der metallische Bereich 44 zu einem Leiter innerhalb des Balkens 22 wird.
  • Eine weitere isolierende Lage wie beispielsweise eine Oxidlage 46 wird abgelegt, gefolgt von einer weiteren leitenden Lage wie beispielsweise einer metallischen Lage, welche abgeätzt oder in anderer Weise entfernt wird, um metallische Bereiche 48 und 50 zu hinterlassen. Eine weitere isolierende Lage wie beispielsweise eine Oxidlage 52 kann aufgebracht werden.
  • Es ist von Bedeutung, daß alle Verarbeitungsschritte, die zum Aufbau der in 4 gezeigten Einrichtung gebraucht werden, bekannte Standard-CMOS-Verarbeitungsschritte sind. Es müssen nur die geeigneten Masken zugeführt werden, welche zum Ausbilden von Reihen der STM-Einrichtungen 12 sowie zur Herstellung der Steuerelektronik 14 erforderlich sind.
  • Das Substrat 38, welches die Oxid- und Metallagen trägt, wird einem anisotropen Prozeß ausgesetzt, der für ein vertikales Ätzen sorgt. Wie aus 5 ersichtlich, wird das gesamte Oxid entfernt, das nicht von einem Metall verschlossen ist. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwenden wir ein Reaktionsionenätzverfahren in einer sauerstoffreichen Atmosphäre. Es kann wünschenswert sein, die Metallagen derart zu stufen, daß es beispielsweise möglich ist, daß Mehrfachspitzen, die von einem freitragenden Balken getragen werden, mit einzelnen Leitern verbunden werden, welche vom Balken 22 getragen werden.
  • Letztlich wird das Substrat 38 einer Gasätzung ausgesetzt, welche das Substrat 38 ätzt. Die Ätzgeschwindigkeit ist bekannt und wird derart gesteuert, daß der Balken 22 vom Substrat befreit wird, das Ätzen wird jedoch beendet, bevor die Wand 36 vollständig unterschnitten ist. Auf diese Weise können eine Reihe von STM-Einrichtungen 12 und eine Steuerelektronik 14 in einer kostengünstigen Weise unter Verwendung von üblichen Verarbeitungsschritten hergestellt werden.
  • 7 ist eine vereinfachte Seitendarstellung eines freitragenden Balkens 22, welcher eine Spitze 28 trägt, die in der Nähe der Medienlage 16 angeordnet ist. Ein Ätzpit 54, das auch aus 6 ersichtlich ist, zeigt die Freiheit des Balkens 22 in z-Richtung.
  • Es ist zu beachten, daß die Technologie zum Gestalten der Spitzen 28 verfügbar ist. Beispielsweise ist es bekannt, ein Metall durch eine Oxidmaske hindurch aufzustäuben, die einen darin ausgebildeten Hohlraum aufweist. Wenn sich das zerstäubte Metall vom Boden des Hohlraums aus aufbaut, baut es sich auch von den Seiten um den Umfang der Hohlraumöffnung herum nach Innen auf, wodurch das Metall in den Hohlraum gesteubt wird, um die Form eines Konus einzunehmen.
  • 8 zeigt, was letztlich aus dem freitragenden Balken 22 wird, nachdem, wie aus 5 ersichtlich, eine isolierende Schicht, wie beispielsweise eine Oxidschicht 56, aufgebracht worden ist. Der Zweck des Vorsehens der Oxidschicht 56 besteht darin, daß bei Verwendung von Mehrfachspitzen jede Spitze vom oberen Leiter 50 elektronisch isoliert werden kann.
  • Eine weitere Ausführungsform ist in 9 dargestellt. In 9 hat ein Balken 58 vier Endabschnitte 60, 62, 64 und 66, von denen jeder eine Spitze 28 trägt. Hat der Balken 58 vier getrennte Leiter, können die Spitzen an den Enden eines jeden Arms 60, 62, 64 und 66 jeweils auf einen Leiter ansprechen. Unter diesen Umständen kann einer der Leiter bewirken, daß sich eine der Spitzen im Lese/Schreibmodus befindet, während keine Signale durch die anderen Leiter übertragen werden müssen. Alternativ können, falls der Balken 58 einen einzigen Leiter hat, einzelne z-Deflektoren 68 in der Nähe des Endes eines jeden Arms 60, 62, 64 und 66 ausgebildet werden. Wenn die Steuerelektronik 14 ein Signal längs des einzigen Leiters sendet, der alle Spitzen 28 in den Lese/Schreibmodus plaziert, kann somit der z-Deflektor 68 beispielsweise für die Arme 62, 64 und 66 verwendet werden, um diese Arme von der Medienlage 16 wegzubiegen, wodurch die Spitze 28 am Ende des Arms 60 als einzige Spitze übrig bleibt, welche physikalisch eng genug angeordnet ist, um die Lese/Schreiboperation auszuführen.
  • 9 zeigt auch z-Deflektorkissen 70. Die z-Deflektorkissen 70 können anstelle des großen z-Deflektorkissens 26, das in 3 dargestellt ist, in dem Fall verwendet werden, daß die Dimensionen des Kissens derart sind, daß die Wände 30, 32, 34 und 36 im Wesentlichen unterschieden werden, bevor das z-Kissen 26 vom Substrat losgelöst ist.
  • Eine weitere Ausführungsform ist in 10 vorgesehen, die ein einziges Segment 80 einer in sich abgeschlossenen Balgfeder/BetätigungsMEMS-Einrichtung zeigt, welche Vielleiterbalken aufweist. Die Federlängen sind in 10 nicht maßstabsgetreu gezeigt, wie durch die unterbrochenen Linien angegeben. Das Segment 80 besteht aus zwei Lagen von Leitern 81, 82 und 83. Eine Potentialdifferenz zwischen den Leitern 81 und 82 bewirkt, daß sich die Höhe der Feder (längs der Richtung gemessen, die als X angegeben ist) verringert. Die Lagen 81 und 84 sind wie die Lagen 82 und 83 durch einen Isolator getrennt. Die schwarzen Boxen geben die einzigen Punkte an, an denen zwei leitende Lagen elektrisch verbunden sind.
  • Die vorliegende Erfindung bietet gegenüber dem Stand der Technik wesentliche Vorteile. Beispielsweise hat eine gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Speichervorrichtung eine wesentlich reduzierte Größe und Gewicht und weist ungefähr die Dicke von einem oder zwei Siliziumwafern auf. Durch Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens können komplexe dreileitrige Balken hergestellt werden. Zusätzlich können die Verfahrensschritte der vorliegenden Erfindung auf den besten verfügbaren CMOS-Lithografieverfahren aufsetzen. Die Verwendung von Standard-CMOS-Lithografieverfahren ermöglicht eine kostengünstige Massenfertigung.
  • Die vorliegende Erfindung wurde in Verbindung mit bevorzugten Ausführungsbeispielen beschrieben. Die Fachleute auf dem Gebiet erkennen jedoch, daß vielerlei Modifikationen und Veränderungen vorgenommen werden können. Beispielsweise kann die STM-Technologie der vorliegenden Erfindung in dem Fall, daß sie in Verbindung mit einer amorphen magnetischen Spitze verwendet wird, submikronische magnetische Bitmuster auf doppellagigen magnetisierbaren Medien schreiben. Es wird auf Watanuki et al., "Small Magnetic Patterns Written With a Scanning Tunneling Microscope." IEEE Transactions an Magnetics, Band 27, Nr. 6, November 1991 verwiesen.

Claims (5)

  1. Verfahren zum Herstellen einer mikroelektromechanischen Vorrichtung (12) aus einem Substrat (38), wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: – Aufbringen wenigstens einer Schicht eines erodierbaren Materials (40) und wenigstens einer Schicht eines nicht-erodierbaren Materials (42, 44) auf das Substrat (38) unter Verwendung von CMOS-Herstellungsverfahren; – anisotropes Ätzen, unter Verwendung der wenigstens einen Schicht von nicht-erodierbarem Material (42, 44) als Ätzmaske, derjenigen Bereiche der wenigstens einen Schicht erodierbaren Materials (40), die nicht durch die wenigstens eine Schicht nicht-erodierbaren Materials (42, 44) bedeckt sind, um Seitenwände für einen Balkenteil (22) der mikroelektromechanischen Vorrichtung (12) zu definieren und um Seitenwände eines Wandabschnitts (30, 32, 34, 36) der mikroelektromechanischen Vorrichtung (12) zu definieren; – Ätzen eines Bereichs des Substrats (38) für eine Zeitperiode, die lang genug ist, um Substratmaterial unterhalb des Balkens (22) zu entfernen, um dadurch den Balkenteil (22) von dem Substrat (38) zu befreien; und wobei die Zeitperiode nicht lang genug ist, um den Wandabschnitt (30, 32, 34, 36) von dem Substrat (38) abzulösen, wobei das nicht-erodierbare Material (42, 44) ein Metall aufweist und das erodierbare Material (40) einen Isolator aufweist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das nicht-erodierbare Material (42, 44) Aluminium aufweist und das erodierbare Material (40) Siliziumoxid aufweist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ätzen des Bereichs des Substrats (38) isotropes Ätzen beinhaltet.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das isotrope Ätzen isotropes Ätzen mit einem fluoridhaltigen Gas beinhaltet.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das anisotrope Ätzen der Bereiche der wenigstens einen Schicht erodierbaren Materials (40) reaktives Ionenätzen beinhaltet.
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