DE102018211280B4 - MEMS sensor and method for manufacturing a MEMS sensor - Google Patents
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Abstract
MEMS-Sensorelement (1b) mit einer auslenkbar angeordneten Membran (4), umfassendein Substrat (2),eine Trägerstruktur (9) für die auslenkbar angeordnete Membran (4), wobei die Trägerstruktur (9) mit dem Substrat (2) zumindest in einem Bereich (80) verbunden ist und wobei die Membran (4) teilweise mit der Trägerstruktur (9) verbunden ist, und wobei zwischen der Trägerstruktur (9) und der Membran (4) ein abgeschlossener Raum (40) gebildet ist, undeine Elektrodenstruktur (6), welche in dem abgeschlossenen Raum (40) beabstandet von Trägerstruktur (9) und Membran (4) angeordnet ist,wobei Trägerstruktur (9) und Substrat (2) über eine Federstruktur (15) miteinander verbunden sind.MEMS sensor element (1b) with a deflectably arranged membrane (4), comprising a substrate (2), a support structure (9) for the deflectably arranged membrane (4), the support structure (9) with the substrate (2) at least in one Area (80) is connected and wherein the membrane (4) is partially connected to the support structure (9), and wherein a closed space (40) is formed between the support structure (9) and the membrane (4), and an electrode structure (6 ), which is arranged in the closed space (40) at a distance from the support structure (9) and membrane (4), the support structure (9) and substrate (2) being connected to one another via a spring structure (15).
Description
Technisches GebietTechnical area
Die Erfindung betrifft ein MEMS-Sensorelement mit einer auslenkbar angeordneten Membran.The invention relates to a MEMS sensor element with a deflectably arranged membrane.
Die Erfindung betrifft weiter einen MEMS-Sensor.The invention also relates to a MEMS sensor.
Die Erfindung betrifft weiter einen Chip mit zumindest einem MEMS-Sensorelement.The invention further relates to a chip with at least one MEMS sensor element.
Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Herstellung eines MEMS-Sensorelements mit einer auslenkbar angeordneten Membran.The invention further relates to a method for producing a MEMS sensor element with a deflectably arranged membrane.
Stand der TechnikState of the art
Obwohl die vorliegende Erfindung allgemein auf beliebige Sensoren mit Sensorelementen mit einer aus lenkbar angeordneten Membran anwendbar ist, wird die vorliegende Erfindung mit Bezug auf einen MEMS-Sensor in Form eines kapazitiven Drucksensors beschrieben.Although the present invention is generally applicable to any sensors with sensor elements with a diaphragm arranged in a steerable manner, the present invention is described with reference to a MEMS sensor in the form of a capacitive pressure sensor.
Bekannt geworden sind Anordnungen und Verfahren zur Herstellung von kapazitiven Drucksensoren, wobei auf einem Substrat eine feststehende Elektrode angeordnet wird. Über der Elektrode wird dann eine isolierende Opferschicht aufgebracht und strukturiert. Darauf wird ein erster Teil einer Membranschicht aufgebracht und im späteren Membranbereich werden schmale Zugangslöcher angeordnet. Durch diese Löcher wird über ein Ätzverfahren die Opferschicht unter der Membran in Teilbereichen entfernt. Danach werden mit einer Abscheidung die Zugangslöcher verschlossen. Mit geeigneten Verfahren kann erreicht werden, dass in dem Hohlraum unter der Membran ein geringer Druck eingeschlossen wird. Weitere Schichtabscheidungen auf der Membran ermöglichen einen dichten Verschluss der Membran.Arrangements and methods for producing capacitive pressure sensors are known, a stationary electrode being arranged on a substrate. An insulating sacrificial layer is then applied and structured over the electrode. A first part of a membrane layer is applied to this and narrow access holes are arranged in the later membrane area. Through these holes, the sacrificial layer under the membrane is removed in partial areas using an etching process. The access holes are then closed with a deposit. With suitable methods it can be achieved that a low pressure is enclosed in the cavity under the membrane. Further layer deposits on the membrane enable the membrane to be sealed tightly.
Aus der Schrift
Aus der Schrift
Die
Weitere Schriften, die den Aufbau von MEMS Bauelementen unter Zuhilfenahme von Opferschicht Strukturen und Trägerstrukturen sind aus den Schriften
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
In einer Ausführungsform stellt die Erfindung ein MEMS-Sensorelement mit einer auslenkbar angeordneten Membran bereit, umfassend ein Substrat, eine Trägerstruktur für die auslenkbar angeordnete Membran, wobei die Trägerstruktur mit dem Substrat zumindest in einem Bereich verbunden ist und wobei die Membran teilweise mit der Trägerstruktur verbunden ist, und wobei zwischen der Trägerstruktur und der Membran ein abgeschlossener Raum gebildet ist, und eine Elektrodenstruktur, welche in dem abgeschlossenen Raum beabstandet von Trägerstruktur und Membran angeordnet ist, wobei Trägerstruktur und Substrat über eine Federstruktur miteinander verbunden sind.In one embodiment, the invention provides a MEMS sensor element with a deflectably arranged membrane, comprising a substrate, a support structure for the deflectably arranged membrane, wherein the support structure is connected to the substrate at least in one area and wherein the membrane is partially connected to the support structure and wherein a closed space is formed between the support structure and the membrane, and an electrode structure which is arranged in the closed space at a distance from the support structure and the membrane, the support structure and substrate being connected to one another via a spring structure.
In einer weiteren Ausführungsform stellt die Erfindung einen MEMS-Sensor bereit mit einem ersten MEMS-Sensorelement gemäß einem der Ansprüche 1-9, und mit einem zweiten MEMS-Sensorelement, welches als Referenz-Sensorelement für das erste MEMS-Sensorelement ausgebildet ist.In a further embodiment, the invention provides a MEMS sensor with a first MEMS sensor element according to one of claims 1-9, and with a second MEMS sensor element which is designed as a reference sensor element for the first MEMS sensor element.
In einer weiteren Ausführungsform stellt die Erfindung einen Chip mit zumindest einem MEMS-Sensorelement gemäß einem der Ansprüche 1-9 bereit.In a further embodiment, the invention provides a chip with at least one MEMS sensor element according to one of claims 1-9.
In einer weiteren Ausführung vom stellt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines MEMS-Sensorelements mit einer auslenkbar angeordneten Membran bereit, umfassend die Schritte
- - Bereitstellen eines Substrats,
- - Aufbringen einer ersten Opferschicht auf das Substrat, insbesondere wobei die erste Opferschicht nachfolgend strukturiert wird,
- - Aufbringen einer Membranschicht auf die erste Opferschicht, insbesondere wobei die Membranschicht nachfolgend strukturiert wird,
- - Aufbringen einer zweiten Opferschicht,
- - Bereitstellen zumindest einer Elektrodenstruktur auf der zweiten Opferschicht mittels Aufbringen zumindest einer Elektrodenschicht, welche anschließend strukturiert wird,
- - Aufbringen einer Isolationsschicht auf die Elektrodenstruktur, welche anschließend strukturiert wird,
- - Bereitstellen einer Trägerstruktur auf der Isolationsschicht mittels Aufbringen zumindest einer Trägerschicht, welche anschließend strukturiert wird,
- - Entfernen der Opferschichten mittels zumindest eines Zugangs zur jeweiligen Opferschicht, und
- - Verschließen des zumindest einen Zugangs.
- - providing a substrate,
- Applying a first sacrificial layer to the substrate, in particular wherein the first sacrificial layer is subsequently structured,
- Applying a membrane layer to the first sacrificial layer, in particular wherein the membrane layer is subsequently structured,
- - applying a second sacrificial layer,
- - Providing at least one electrode structure on the second sacrificial layer by applying at least one electrode layer, which is then structured,
- - Application of an insulation layer on the electrode structure, which is then structured,
- - Provision of a carrier structure on the insulation layer by applying at least one carrier layer, which is then structured,
- Removing the sacrificial layers by means of at least one access to the respective sacrificial layer, and
- - Closing the at least one access.
Einer der damit erzielten Vorteile ist, dass damit Stress und Verbiegung erheblich reduziert werden können, da Membran und Trägerstruktur vom Substrat entkoppelbar sind. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Membran an die Trägerschicht im Wesentlichen direkt angebunden ist und so die Membran-Spannweite beziehungsweise der Membrandurchmesser und damit die Empfindlichkeit des MEMS-Sensorelements sehr gut definiert ist.One of the advantages achieved in this way is that stress and bending can be reduced considerably, since the membrane and support structure can be decoupled from the substrate. Another advantage is that the membrane is essentially directly connected to the carrier layer and the membrane span or the membrane diameter and thus the sensitivity of the MEMS sensor element is very well defined.
Weitere Merkmale, Vorteile und weitere Ausführungsformen der Erfindung sind im Folgenden beschrieben oder werden dadurch offenbar.Further features, advantages and further embodiments of the invention are described below or become apparent thereby.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Membran beabstandet von Trägerstruktur und Substrat zwischen diesen angeordnet. Einer der damit erzielten Vorteile ist, dass die Membran durch die Anordnung zwischen Trägerschicht und Substrat gut geschützt ist.According to an advantageous development, the membrane is arranged at a distance from the support structure and substrate between them. One of the advantages achieved in this way is that the membrane is well protected by the arrangement between the carrier layer and the substrate.
Die Federstruktur kann dabei so ausgebildet werden, dass die Robustheit der Trägerstruktur erhöht wird, ohne die Empfindlichkeit des MEMS-Sensorelements, genauer die Verbiegungseigenschaften der Membran nicht zu stark zu beeinflussen. Damit kann die Robustheit der Trägerstruktur erhöht werden.The spring structure can be designed in such a way that the robustness of the carrier structure is increased without influencing the sensitivity of the MEMS sensor element, more precisely the bending properties of the membrane, too much. This can increase the robustness of the support structure.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist die Membran durchgehend ausgebildet und/oder Membran, Trägerstruktur und Elektrodenstruktur sind aus dem gleichen Material hergestellt. Wird die Membran durchgehend ausgebildet, wird eine einfache Herstellung der Membran sowie eine sehr gut definierte Empfindlichkeit des MEMS-Sensorelements ermöglicht. Sind die Membran, die Trägerstruktur und die Elektrodenstruktur aus dem gleichen Material hergestellt, hat ein derartiger Aufbau nahezu keinen intrinsischen Stress und insbesondere, wenn hierfür polykristallines Silizium als Material verwendet wird, weist dieser auch ein sehr gutes Temperaturverhalten auf.According to a further advantageous development, the membrane is designed to be continuous and / or the membrane, support structure and electrode structure are made from the same material. If the membrane is made continuous, the membrane can be manufactured easily and the sensitivity of the MEMS sensor element is very well defined. If the membrane, the support structure and the electrode structure are made of the same material, such a structure has almost no intrinsic stress and, in particular, if polycrystalline silicon is used as the material for this, it also has very good temperature behavior.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist die Elektrodenstruktur über zumindest einen Isolierschichtbereich mit der Trägerstruktur verbunden, insbesondere wobei der Isolierschichtbereich durch eine dielektrische Schicht gebildet ist. Insbesondere ist dabei der Isolierschichtbereich zur Bereitstellung von lediglich punktuellen Verbindungen zwischen Trägerstruktur und Elektrodenstruktur ausgebildet. Einer der damit erzielten Vorteile ist, dass damit auf zuverlässige Weise die Trägerstruktur mit der Elektrodenstruktur verbunden werden kann. Weiter kann damit eine Grundkapazität zwischen Elektrodenstruktur und Trägerstruktur verringert werden, wodurch eine genauere Auswertung einer Kapazitätsänderung möglich wird.According to a further advantageous development, the electrode structure is connected to the carrier structure via at least one insulating layer area, in particular wherein the insulating layer area is formed by a dielectric layer. In particular, the insulating layer region is designed to provide only punctiform connections between the carrier structure and the electrode structure. One of the advantages achieved in this way is that the carrier structure can be connected to the electrode structure in a reliable manner. Furthermore, a basic capacitance between the electrode structure and the carrier structure can be reduced, which enables a more precise evaluation of a change in capacitance.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung sind Trägerstruktur und Membran über eine umlaufende Verbindung miteinander verbunden, wobei eine Öffnung im Bereich zumindest einer Verbindung zwischen Trägerstruktur und Substrat angeordnet ist. Vorteil hiervon ist, dass damit zum einen eine zuverlässige Festlegung von Trägerstruktur und Membran aneinander, zum anderen eine einfache Herstellung ermöglicht wird. Ein weiterer Vorteil ist, dass damit die Elektronenstruktur auf einfache Weise elektrisch nach außen geführt werden kann, also kontaktiert werden kann und es dabei auch optional möglich, beispielsweise einen Ätzkanal und/oder einen Belüftungskanal in den Bereich der Membran hineinzuführen.According to a further advantageous development, the carrier structure and membrane are connected to one another via a circumferential connection, an opening being arranged in the region of at least one connection between the carrier structure and the substrate. The advantage of this is that, on the one hand, it enables the support structure and membrane to be reliably fixed to one another and, on the other hand, simple manufacture. Another advantage is that the electronic structure can thus be led electrically to the outside in a simple manner, that is to say contacted, and it is also optionally possible, for example, to lead an etching channel and / or a ventilation channel into the area of the membrane.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung beträgt ein Abstand zwischen Membran und Substrat weniger als ein Fünftel, vorzugsweise weniger als ein Zehntel des Membrandurchmessers. Dies hat den Vorteil, dass, wenn sich Wasser im Raum zwischen Membran und Substrat sammelt und dieses gefriert, die Ausdehnung des Wassers beim Gefrieren durch Bewegung der Membran und der Trägerstruktur kompensiert werden kann. Mit anderen Worten wird lediglich eine derart geringe Menge von Wasser in diesem Bereich zugelassen, sodass das MEMS-Sensorelement nicht beim Gefrieren des Wassers zerstört wird, sondern eine Kompensation durch Bewegung von Membran und Trägerstruktur erfolgt.According to a further advantageous development, a distance between membrane and substrate is less than a fifth, preferably less than a tenth of the membrane diameter. This has the advantage that if water collects in the space between the membrane and the substrate and this freezes, the expansion of the water during freezing can be compensated for by moving the membrane and the support structure. In other words, only such a small amount of water is allowed in this area that the MEMS sensor element is not destroyed when the water freezes, but compensation takes place through movement of the membrane and support structure.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist zumindest ein Überlastanschlag für die Membran, vorzugsweise an der Trägerstruktur, angeordnet. Damit kann auf zuverlässige Weise ein Kurzschluss der Membran mit der Elektrodenstruktur bei Überlast verhindert werden.According to a further advantageous development, at least one overload stop is arranged for the membrane, preferably on the support structure. A short circuit between the membrane and the electrode structure in the event of an overload can thus be prevented in a reliable manner.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist zumindest eine Durchkontaktierung zur elektrischen Kontaktierung der Elektrodenstruktur von der der Trägerstruktur abgewandten Seite des Substrats angeordnet. Mit anderen Worten können auf diese Weise die elektrischen Kontakte über die Substratrückseite geführt werden, was einen einfacheren Aufbau auf der Substratvorderseite ermöglicht.According to a further advantageous development, at least one through-contact for making electrical contact with the electrode structure is from arranged on the side of the substrate facing away from the support structure. In other words, in this way the electrical contacts can be routed over the back of the substrate, which enables a simpler construction on the front of the substrate.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des MEMS-Sensors weist das zweite MEMS-Sensorelement eine Membran und eine Elektrodenstruktur auf, wobei das erste MEMS-Sensorelement in seiner Ausgangslage in zumindest einem Teilbereich einen ersten Abstand zwischen seiner Membran und seiner Elektrodenstruktur aufweist und wobei das zweite MEMS-Sensorelement in seiner Ausgangslage in zumindest einem Teilbereich einen zweiten Abstand zwischen seiner Membran und seiner Elektrodenstruktur aufweist und wobei erster Abstand und zweiter Abstand unterschiedlich sind. Einer der damit erzielten Vorteile ist, dass damit auf einfache Weise Referenzkapazitäten definiert werden können. So kann beispielsweise bei gleicher Fläche einer Elektrode der Elektrodenstruktur eine Referenzkapazität bereitgestellt werden, die der einer bereits aus gelenkten Membran entspricht. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Einstellung eines gewünschten Abstands zwischen Membran und Elektrodenstruktur besonders genau möglich ist.According to an advantageous development of the MEMS sensor, the second MEMS sensor element has a membrane and an electrode structure, wherein the first MEMS sensor element in its starting position has a first distance between its membrane and its electrode structure in at least one partial area and wherein the second MEMS sensor element In its starting position, the sensor element has a second distance between its membrane and its electrode structure in at least one partial area, and the first distance and the second distance are different. One of the advantages achieved with this is that reference capacities can be defined in a simple manner. For example, with the same area of an electrode of the electrode structure, a reference capacitance can be provided which corresponds to that of a membrane that has already been deflected. Another advantage is that it is possible to set a desired distance between the membrane and the electrode structure in a particularly precise manner.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des MEMS-Sensors ist das zweite MEMS-Sensorelement gemäß einem der Ansprüche 1-9 ausgebildet und die Membran des zweiten MEMS-Sensorelements ist im Vergleich zu der des ersten MEMS-Sensorelements mindestens um einen Faktor 2 schwerer auslenkbar. Vorteil hiervon ist, dass der Messbereich des MEMS-Sensors insgesamt erhöht werden kann, da die MEMS-Sensorelemente für verschiedene Druckbereiche unterschiedlich empfindlich sind.According to an advantageous development of the MEMS sensor, the second MEMS sensor element is designed according to one of claims 1-9 and the membrane of the second MEMS sensor element is more difficult to deflect by at least a factor of 2 compared to that of the first MEMS sensor element. The advantage of this is that the measuring range of the MEMS sensor can be increased overall, since the MEMS sensor elements are differently sensitive for different pressure ranges.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des MEMS-Sensors weisen erstes und zweites MEMS-Sensorelement eine gemeinsame Trägerstruktur auf, wobei zumindest eines der beiden MEMS-Sensorelemente in seinem auslenkbaren Bereich über eine Versteifungseinrichtung mit der Trägerstruktur verbunden ist. Damit kann auf besonders einfache Weise eine Referenzkapazität zur Verfügung gestellt werden, was die Genauigkeit des MEMS-Sensors insgesamt erhöht.According to an advantageous development of the MEMS sensor, the first and second MEMS sensor elements have a common carrier structure, at least one of the two MEMS sensor elements being connected to the carrier structure in its deflectable area via a stiffening device. A reference capacitance can thus be made available in a particularly simple manner, which increases the accuracy of the MEMS sensor overall.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des MEMS-Sensors sind erstes und zweites MEMS-Sensorelement auf demselben Substrat angeordnet und geometrisch im Wesentlichen gleich ausgebildet sind. Damit ist man in der Lage auf einfache Weise ein zweites MEMS-Sensorelement herzustellen, welches auf das erste MEMS-Sensorelement gut abgestimmt werden kann. Das zweite MEMS-Sensorelement kann dann beispielsweise als Referenzelement mit sehr gut definierter Kapazität in Relation zur Grundkapazität des ersten MEMS-Sensorelements genutzt werden oder als Element zur Erweiterung des Messbereichs des MEMS-Sensors, wobei der Überlapp der beiden Messbereiche sehr genau definiert ist.According to an advantageous development of the MEMS sensor, the first and second MEMS sensor elements are arranged on the same substrate and are of essentially identical geometrical design. This enables a second MEMS sensor element to be produced in a simple manner, which can be well matched to the first MEMS sensor element. The second MEMS sensor element can then be used, for example, as a reference element with a very well-defined capacitance in relation to the basic capacitance of the first MEMS sensor element, or as an element for expanding the measuring range of the MEMS sensor, the overlap of the two measuring areas being very precisely defined.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird vor dem Aufbringen der Isolationsschicht eine dritte Opferschicht aufgebracht und insbesondere strukturiert. Dies ermöglicht eine besonders einfache Aufbringung der nachfolgenden Isolationsschicht. Damit kann die Aufhängung der Elektrodenstruktur an der Trägerstruktur nur an einzelnen Punkten vorgenommen werden. Dies ermöglicht wiederum die Menge an dielektrischem Material im Bereich der beweglichen Membran und der Elektrodenstruktur und der Trägerschicht zu reduzieren. Schädliche Effekte aufgrund beispielsweise unterschiedlicher Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem dielektrischen Material und den leitenden Materialien können damit deutlich verringert werden.According to a further advantageous development of the method, a third sacrificial layer is applied and in particular structured before the insulation layer is applied. This enables a particularly simple application of the subsequent insulation layer. This means that the electrode structure can only be suspended from the support structure at individual points. This in turn makes it possible to reduce the amount of dielectric material in the area of the movable membrane and the electrode structure and the carrier layer. Harmful effects due, for example, to different expansion coefficients between the dielectric material and the conductive materials can thus be significantly reduced.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird im Substrat und/oder in zumindest der ersten Opferschicht zumindest ein Zugang ausgebildet. Damit können die Opferschichten später auf besonders einfache Weise entfernt und die Membran freigestellt werden.According to a further advantageous development of the method, at least one access is formed in the substrate and / or in at least the first sacrificial layer. In this way, the sacrificial layers can later be removed in a particularly simple manner and the membrane exposed.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen, und aus dazugehöriger Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the invention emerge from the subclaims, from the drawings, and from the associated description of the figures on the basis of the drawings.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the respectively specified combination, but also in other combinations or alone, without departing from the scope of the present invention.
Bevorzugte Ausführungen und Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile oder Elemente beziehen.Preferred designs and embodiments of the invention are shown in the drawings and are explained in more detail in the following description, with the same reference symbols referring to the same or similar or functionally identical components or elements.
FigurenlisteFigure list
Dabei zeigen in schematischer Form und im Querschnitt
-
1 einen MEMS-Sensor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; -
2 einen MEMS Sensor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; -
3 einen MEMS-Sensor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; -
4 einen Chip gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; -
5-14 Schritte eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; -
15 Schritte eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und -
16 Schritte eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
-
1 a MEMS sensor according to an embodiment of the present invention; -
2 a MEMS sensor according to an embodiment of the present invention; -
3 a MEMS sensor according to an embodiment of the present invention; -
4th a chip according to an embodiment of the present invention; -
5-14 Steps of a method according to an embodiment of the present invention; -
15th Steps of a method according to an embodiment of the present invention; and -
16 Steps of a method according to an embodiment of the present invention.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
In
In der Elektrodenstruktur
In
In
In
Die
In
In
Hierbei ist die zweite Opferschicht
Bevorzugt wird eine Strukturierung verwendet, wie die, die in der
Optional wird nun eine dritte Opferschicht
Anschließend wird eine Isolationsschicht
Anschließend wird eine Trägerschicht
Anschließend werden die Opferschichten
Anschließend erfolgt, wie in
Weiterhin kann eine weitere Schutzstruktur über der Trägerstruktur
In
In einem ersten Schritt
In einem zweiten Schritt
In einem dritten Schritt
In einem vierten Schritt
In einem fünften Schritt
In einem sechsten Schritt
In einem siebten Schritt
In einem achten Schritt
In einem neunten Schritt
In
Hierbei erfolgt in einem ersten Schritt
In einem zweiten Schritt
In einem dritten Schritt
In einem vierten Schritt
In einem fünften Schritt
In einem sechsten Schritt
In einem siebten Schritt
In einem achten Schritt
In einem neunten Schritt
Mit anderen Worten stellt die vorliegende Erfindung in gleichen oder unterschiedlichen Ausführungsformen die folgenden Merkmale bereit:
Eine dünne Membran 4 wird mit einem definierten Abstand über einem Substrat2 angeordnet.Im Substrat 2 oder ineiner Opferschicht 3 zwischen Substrat 2 und Membran4 werden bevorzugt Ätzkanäle20 angeordnet, damit dieMembran 4 schnell und definiert unterätzt werden kann. Vorteilhaft ist einAbstand zwischen Membran 4 und Substrat2 , dergeringer ist als 1/10 des Membrandurchmessers. Sammelt sich Wasser inRaum zwischen Membran 4 und Substrat2 und gefriert, so kann die Ausdehnung des Wassers beim Gefrieren durch dieBewegung der Membran 4 und einer Trägerstruktur9 kompensiert werden.
- A thin membrane
4th is at a defined distance above asubstrate 2 arranged. In thesubstrate 2 or in asacrificial layer 3 betweensubstrate 2 and membrane4th etching channels are preferred20th arranged so the membrane4th can be undercut quickly and in a defined manner. A distance between the membrane is advantageous4th andsubstrate 2 that is less than1/10 of the diaphragm diameter. Water collects in the space between the membrane4th andsubstrate 2 and freezes, so can the expansion of water when it freezes due to the movement of the membrane4th and asupport structure 9 be compensated.
Alternativ kann auch von der Rückseite ein Zugang
Oberhalb der Membran
Die Elektrodenstruktur
Die Membran
Die Trägerstruktur
Der Referenzdruck im Hohlraum
Besonders vorteilhaft ist es aber, den Ätzzugang
Der Verschluss
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann auch ein Kappenwafer
Zur elektrischen Kontaktierung können elektrische Kontakte über TSVs, Durchkontaktierungen
Zusammenfassend weist zumindest eine der Ausführungsformen der Erfindung zumindest einen der folgenden Vorteile auf:
- • Vollständige Entkopplung von Membran und Trägerstruktur vom Substrat.
- • Stress-Unabhängigkeit, insbesondere kein intrinsischer Stress.
- • Gutes Temperaturverhalten.
- • Kostengünstige Herstellung.
- • Einfache Herstellung.
- • Hohe Genauigkeit und Empfindlichkeit.
- • Schutz der Membran.
- • Complete decoupling of membrane and support structure from the substrate.
- • Stress independence, especially no intrinsic stress.
- • Good temperature behavior.
- • Inexpensive to manufacture.
- • Easy to manufacture.
- • High accuracy and sensitivity.
- • Protection of the membrane.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.Although the present invention has been described on the basis of preferred exemplary embodiments, it is not restricted thereto, but rather can be modified in many ways.
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