DE10100438A1 - Verfahren zur Herstellung eines Sensorelements und Sensorelement - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines Sensorelements und SensorelementInfo
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Sensorelements, bei welchem nach dem Bereitstellen eines Halbleiterkörpers (1) ein Hohlraum (2) in dem Halbleiterkörper (1) erzeugt wird und bei dem anschließend eine Isolationszone (30) zwischen einem den Hohlraum (2) teilweise umgebenden ersten Elektrodenbereich (14) und einem den Hohlraum (2) teilweise umgebenden zweiten Elektrodenbereich (12) des Halbleiterkörpers (1) hergestellt wird. Gegenstand der Erfindung ist des weiteren ein Sensorelement mit einer ersten und zweiten Elektrode (12, 14), wobei diese Elektrode (12, 14) aus einem einkristallinen Halbleitermaterial desselben Halbleiterkörpers gebildet sind.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel
lung eines Sensorelements, insbesondere zur Herstellung eines
Drucksensors oder eines Beschleunigungssensor.
Zur Herstellung eines Drucksensors ist es bekannt, in einem
Halbleiterkörper zwei elektrisch gegeneinander isolierte E
lektroden auszubilden, wobei eine der beiden Elektroden plat
tenförmig ausgebildet und an einer Oberfläche des Halbleiter
körpers zugänglich ist. Zwischen den beiden Elektroden befin
det sich ein Hohlraum, wobei der Abstand zwischen den beiden
Elektroden abhängig von einem mechanischen Druck auf die
plattenförmige Elektrode variieren kann. Ein derartiger Sen
sor funktioniert als Kondensator, dessen Kapazität sich ab
hängig von dem Abstand der beiden Elektroden, bzw. dem auf
die eine der beiden Elektroden wirkenden Druck ändert. Diese
Kapazitätsänderung kann mittels einer an die beiden Elektro
den anschließbaren Auswerteschaltung erfasst werden.
Problematisch bei derartigen Sensoren ist die Herstellung der
im Bereich der Oberfläche des Halbleiterkörpers angeordneten
Elektrode, die durch einen Hohlraum von der zweiten Elektro
de, die beispielsweise durch den übrigen Bereich des Halblei
terkörpers gebildet wird, getrennt ist. Diese bei Drucksenso
ren plattenförmige erste Elektrode muss in der Lage sein über
lange Zeit großen mechanischen Belastungen standzuhalten und
sollte im unbelasteten Fall idealerweise stressfrei und
stressgradientenfrei sein. Um möglichst hohe Integrations
dichten erzielen zu können, ist es ferner angestrebt, in der
sich unter Druck verformenden ersten Elektrode Halbleiterbau
elemente integrieren zu können. Dafür muss die erste Elektro
de aus einem einkristallinen Halbleitermaterial bestehen.
Aus Chr. Burrer, J. Esteve: "High-precison BESOI-based reso
nant accelerometer", In: Elsevier Science S. A. 1995, Seiten 7
bis 12 ist ein Verfahren zur Herstellung einer mechanisch
verformbaren Elektrode in SOI-Technologie (SOI = silicon an
insulator) beschrieben. Die daraus resultierende Elektrode
besteht aus einkristallinem Halbleitermaterial. Allerdings
sind die Materialkosten zur Durchführung dieses bekannten
Verfahrens vergleichsweise hoch.
Wird kein einkristallines Material zur Herstellung der Elekt
rode benötigt, besteht die Möglichkeit diese Elektrode aus
einem polykristalinen Halbleitermaterial, beispielsweise Po
lysilizium, herzustellen. Die Anforderungen an die Elektrode
hinsichtlich deren Ebenheit, Stressfreiheit und Stressgra
dientenfreiheit kann nur mit hohem technischen Aufwand durch
genaue Kontrolle bei der Abscheidung des polykristallinen Ma
terials, dessen Dotierung und der Temperatur während der Her
stellungsverfahrensschritte gewährleistet werden. Eine Integ
ration elektrischer Bauelemente in diese Elektrode ist auf
grund deren polykristallinen Aufbaus nicht möglich. Ein gra
vierender Nachteil derartiger Elektroden oder Membranen aus
polykristallinem Material besteht darin, dass durch Stress
konzentration an den Korngrenzen in dem polykristallinem Ma
terial und durch Oxid in den Korngrenzen die Gefahr von Mate
rialveränderungen unter Belastung und über der Zeit besteht.
Dabei besteht insbesondere die Gefahr einer Rissbildung an
den Korngrenzen.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren
zur Herstellung eines Sensorelements zur Verfügung zu stel
len, durch welches ein Sensorelement kostengünstig realisiert
werden kann und bei welchem das Sensorelement zwei einkri
stalline Elektroden aufweist.
Dieses Ziel wird durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des
Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand
der Unteransprüche.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Sensor
elements sieht vor, einen Halbleiterkörper bereitzustellen,
in dem Halbleiterkörper einen Hohlraum auszubilden und an
schließend eine Isolationszone zwischen einem ersten Elektro
denbereich, der den Hohlraum teilweise umgibt, und einem
zweiten Elektrodenbereich, der den Hohlraum teilweise umgibt,
herzustellen.
Bei einem nach diesem Verfahren hergestellten Sensorelement
bestehen die ersten und zweiten Elektrodenbereiche, welche
die späteren ersten und zweiten Elektroden bilden, aus einem
einkristallinen Material desselben Halbleiterkörpers. Damit
lassen sich in die mechanisch verformbare der beiden Elektro
den, die im Bereich der Oberfläche des Halbleiterkörpers an
geordnet ist, weitere Halbleiterbauelemente integrieren, um
eine hohe Integrationsdichte zu erreichen.
Zur Herstellung des Hohlraumes in dem Halbleiterkörper werden
ausgehend von einer Oberfläche des Halbleiterkörpers Ausneh
mungen erzeugt, wobei anschließend eine Wärmebehandlung des
Halbleiterkörpers in einer oxidationshemmenden Umgebung
durchgeführt wird. Im Verlauf der Wärmebehandlung kommt es zu
einem Materialtransport in dem Halbleiterkörper dahingehend,
dass sich die Ausnehmungen an der Oberfläche des Halbleiter
körpers schließen und dass sich die Ausnehmungen in seitli
cher Richtung unterhalb der Oberfläche des Halbleiterkörpers
ausdehnen. Durch dieses seitliche Ausdehnen wird das Halblei
termaterial zwischen benachbarten Ausnehmungen abgetragen und
es entsteht aus den ursprünglich mehreren Ausnehmungen ein
Hohlraum unterhalb der Oberfläche des Halbleiterkörpers. Der
Bereich oberhalb dieses Hohlraumes bildet eine Elektrode des
späteren Sensorelements. Dieser Bereich besteht auch dort, wo
die Ausnehmungen ursprünglich zur Oberfläche hin geöffnet wa
ren, aus einem einkristallinen Material.
Die Wärmebehandlung findet vorzugsweise in einer Wasserstoff
atmosphäre statt, welche eine Oxidation des Halbleiterkörpers
verhindert, bzw. in der bereits vorhandene Oxidschichten auf
dem Halbleiterkörper während der Wärmebehandlung abgetragen
werden. Die Wärmebehandlung erfolgt vorzugsweise bei Tempera
turen zwischen 960°C und 1150°C und dauert vorzugsweise etwa
30 Minuten.
Ein solches Verfahren zur Herstellung von Hohlräumen in einem
Halbleiterkörper ist beispielsweise in Sato, Aoki, Mizushima,
Tsungshima: "A new substrate engineering for the formation of
empty space in silicon (ESS) induced by silicon surface mig
ration", IEDM Washington 1999, Seite 517 bis 519, beschrie
ben.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen,
dass als Isolationszone eine dotierte Zone zwischen dem ers
ten und zweiten Elektrodenbereich hergestellt wird, die kom
plementär zu den ersten und zweiten Elektrodenbereichen do
tiert ist. Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht
zur Herstellung der Isolationszone vor, eine Zone aus Halb
leiteroxid zwischen dem ersten und zweiten Elektrodenbereich
auszubilden, um dadurch zwei elektrisch gegeneinander iso
lierte Elektroden des Sensorelements zu erhalten.
Das mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens realisierbare
Sensorelement mit einer ersten Elektrode im Bereich einer O
berfläche des Halbleiterkörpers, einer zweiten Elektrode und
mit einem zwischen der ersten und zweiten Elektrode ausgebil
deten Hohlraum, funktioniert als Kondensator, wobei sich die
Kapazität dieses Kondensators bei Druckbelastung der im Be
reich der Oberfläche angeordneten Elektrode ändert.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass
flexible Verbindungen zwischen dem zweiten Elektrodenbereich
und dem übrigen Halbleiterkörper hergestellt werden, welche
den plattenförmig ausgebildeten zweiten Elektrodenbereich be
weglich lagern. Ein Sensorelement mit einer auf diese Weise
beweglich gelagerten Elektrode funktioniert als Beschleuni
gungssensor, dabei verändert die zweite Elektrode ihre Lage
gegenüber der ersten Elektrode, wenn der Sensor Beschleuni
gungskräften ausgesetzt ist, woraus eine Änderung der Kapazi
tät des Kondensators resultiert.
Diese flexiblen Verbindungen zwischen der zweiten Elektrode
und dem übrigen Halbleiterkörper werden vorzugsweise durch
Herstellen von Aussparungen gebildet, welche die zweite E
lektrode bis zu dem Hohlraum durchdringen, wobei jeweils zwi
schen zwei benachbarten derartigen Aussparungen eine flexible
Verbindung gebildet ist.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist des weiteren ein
Sensorelement gemäß Patentanspruch 12, welches erste und
zweite in einem Halbleiterkörper gebildete Elektroden auf
weist, die durch einen Hohlraum und eine Isolationszone von
einander getrennt sind. Erfindungsgemäß bestehen die erste
und die zweite Elektrode aus einkristallinen Halbleiterberei
chen desselben Halbleiterkörpers.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbei
spielen anhand von Figuren näher erläutert. In den Figuren
zeigt:
Fig. 1 einen Halbleiterkörper während verschiedener Ver
fahrensschritte zur Herstellung eines Hohlraumes in
dem Halbleiterkörper;
Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Sensorelement in seitlicher
Ansicht im Querschnitt (Fig. 2A) und in Draufsicht
(Fig. 2B);
Fig. 3 ein erfindungsgemäßes Sensorelement gemäß einer
zweiten Ausführungsform in seitlicher Ansicht im
Querschnitt;
Fig. 4 ein erfindungsgemäßes Sensorelement gemäß einer
dritten Ausführungsform in seitlicher Ansicht im
Querschnitt;
Fig. 5 ein erfindungsgemäßes Sensorelement gemäß einer wei
teren Ausführungsform in Seitenansicht im Quer
schnitt (Fig. 5A) und in Draufsicht (Fig. 5B).
In den Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben,
gleiche Bezugszeichen gleiche Teile mit gleicher Bedeutung.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Sensor
elements sieht zunächst vor, einen Halbleiterkörper 1 bereit
zustellen und einen Hohlraum 2 in diesem Halbleiterkörper
herzustellen. Die Verfahrensschritte zur Herstellung des
Hohlraumes 2 sind in den Fig. 1A bis 1D veranschaulicht.
Fig. 1A zeigt einen Querschnitt durch einen in dem Ausfüh
rungsbeispiel n-dotierten Halbleiterkörper, in welchen in ei
nem nächsten Verfahrensschritt, dessen Ergebnis in den
Fig. 1B und 1C dargestellt ist, ausgehend von einer Oberfläche
11 Aussparungen 20, 22, 24, 26 eingebracht werden. Diese Aus
sparungen sind beispielsweise Löcher 20, 22, wie die im Ab
schnitt A des Halbleiterkörpers 1 in Fig. 1C veranschaulicht
ist, oder diese Aussparungen sind langgestreckte Gräben 24,
26, wie dies in dem Abschnitt B des Halbleiterkörpers 1 in
Fig. 1C veranschaulicht ist. Diese Aussparungen 20, 22, 24,
26 können mittels in der Halbleitertechnologie hinlänglich
bekannter Verfahren, beispielsweise mittels reaktivem Ionen
ätzen, hergestellt werden.
In nächsten Verfahrensschritten, deren Ergebnis in Fig. 1D
dargestellt ist, wird der Halbleiterkörper 1 in einer oxidationshemmenden
Atmosphäre, beispielsweise einer Wasserstoff
atmosphäre, einer Wärmebehandlung unterzogen. Diese Wärmebe
handlung findet vorzugsweise bei Temperaturen zwischen 960°C
und 1150°C und einer Dauer von etwa 30 Minuten statt. Im Rah
men dieses Wärmeprozesses kommt es zu einer Materialumlage
rung in dem Halbleiterkörper 1, die darauf gerichtet ist, die
Oberflächenenergie des Halbleiterkörpers 1 zu reduzieren. Da
durch werden die Aussparungen 20, 22, 24, 26 in der Oberflä
che 11 des Halbleiterkörpers 1 verschlossen und die Ausspa
rungen 20, 22, 24, 26 dehnen sich unterhalb der Oberfläche 11
des Halbleiterkörpers zur Seite hin aus. Der Abstand der ur
sprünglichen Aussparungen 20, 22, 24, 26 ist dabei derart ge
wählt, dass während des Wärmeprozesses das zwischen zwei be
nachbarten Aussparungen befindliche Material umgelagert wird,
so dass ein zusammenhängender Hohlraum 2 unterhalb der Ober
fläche 11 des Halbleiterkörpers 1 entsteht, wie in Fig. 1D
gezeigt ist. Dabei ist das den Hohlraum 2 umgebende Halblei
termaterial einkristallin.
Der Abstand zweier benachbarter Aussparungen 20, 22 mit
kreisförmigen Querschnitt beträgt vorzugsweise weniger als
das 3,76-fache des Radius der Aussparungen 20, 22, um zu ge
währleisten, dass die Aussparungen während des Wärmeprozesses
zusammenwachsen.
Fig. 2 zeigt den Halbleiterkörper 1 nach nächsten Verfah
rensschritten bei welchen ausgehend von der Oberfläche 11 des
Halbleiterkörpers 1 eine Isolationszone 30 hergestellt wird,
welche die den Hohlraum 2 umgebenden Bereiche des Halbleiter
körpers 1 in einen ersten Elektrodenbereich 12 und einen zwi
schen dem Hohlraum 2 und der Oberfläche 11 ausgebildeten
zweiten Elektrodenbereich 14 unterteilt. Die Isolationszone
30 besteht in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 aus einer
dotierten Halbleiterzone, welche komplementär zu dem ersten
und zweiten Elektrodenbereich 12, 14 dotiert ist. In dem Aus
führungsbeispiel gemäß Fig. 2 sind der Halbleiterkörper 1,
bzw. die ersten und zweiten Elektrodenbereiche 12, 14 n-
dotiert und die Isolationszone 30 ist p-dotiert. Fig. 2B
zeigt eine Draufsicht auf die Oberfläche 11 des Halbleiter
körpers 1 gemäß Fig. 2A. Hieraus ist ersichtlich, dass die
Isolationszone 30 als in sich geschlossene Zone entlang eines
Randes des Hohlraumes 2 ausgebildet ist. Die Isolationszone
30 wird beispielsweise mittels eines Diffusionsverfahrens
hergestellt, bei welchem p-Ladungsträger in den Halbleiter
körper 1 eindiffundiert werden. Die Diffusionstiefe ist dabei
derart eingestellt, dass die Isolationszone 30 bis an den
Hohlraum 2 reicht, um die ersten und zweiten Elektrodenberei
che 12, 14 voneinander zu trennen.
Das Sensorelement gemäß Fig. 2 funktioniert als kapazitiver
Sensor. Der erste Elektrodenbereich 12 und der zweite Elekt
rodenbereich 14, die durch die Isolationszone 30 elektrisch
voneinander isoliert sind und zwischen denen der Hohlraum 2
angeordnet ist, funktionieren als Kondensator, wobei der
Hohlraum 2 mit seiner Gasfüllung als Dielektrikum wirkt. Die
Dicke der zweiten Elektrode 14 ist dabei so gewählt, dass sie
sich unter Einwirken mechanischer Kräfte flexibel verformt,
wodurch sich der Abstand zwischen den Elektroden 12, 14 än
dert. Dadurch kommt es zu einer Änderung der Kapazität des
Kondensators, die sich mittels einer an Anschlussklemmen K1,
K2 anschließbaren und in den Figuren nicht näher dargestell
ten Auswerteschaltung erfassen und auswerten lässt. Eine ers
te Anschlussklemme K1 ist dabei an den ersten Elektrodenbe
reich 12 des Halbleiterkörpers 1 und eine zweite Anschluss
klemme K2 ist an den zweiten Elektrodenbereich 14 des Halb
leiterkörpers 1 angeschlossen. Ein derartiger Sensor gemäß
Fig. 2 ist beispielsweise als Drucksensor einsetzbar, wobei
der Sensor dabei so angeordnet ist, dass zu erfassende Druck
kräfte möglichst senkrecht auf die Oberfläche 11 im Bereich
der zweiten Elektrode 14 wirken.
Der als Ausgangsmaterial zur Herstellung des Sensors dienende
Halbleiterkörper 1 besteht vorzugsweise aus einem einkristal
linen Halbleitermaterial. Damit bestehen nach Herstellung des
Hohlraumes 2 der erste und zweite Elektrodenbereich 12, 14
und die Isolationszone 30 aus einem einkristallinen Halblei
termaterial desselben Halbleiterkörpers 1. Aufgrund des ein
kristallinen Aufbaus der zweiten Elektrode 14, die als flexi
bel verformbare Membran des Sensorelements dient, können in
dieser Membran 14 Halbleiterbauelemente, beispielsweise zur
Realisierung einer Auswerteschaltung für das Sensorelement,
ausgebildet werden. Diese ermöglicht eine hohe Integrations
dichte und erlaubt die Realisierung von Sensorschaltungen,
bei welchen die Abmessungen des Sensor und der zugehörigen
Auswerteschaltung nicht größer sind als die Abmessungen des
Sensors selbst.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Herstellung
kleinster einkristalliner Membrane 14 für Sensorelemente, wo
bei bezüglich der geometrischen Gestaltung der Membran 14
weitgehend Freiheit besteht, so sind kreisförmige oder mäan
derförmige Membranen oder Membranen in nahezu beliebiger Vie
leckform realisierbar.
Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines mittels
des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Sensorele
ments. Während bei dem Sensorelement gemäß Fig. 2 der erste
Elektrodenbereich 12 durch den Bereich des Halbleiterkörpers
1 gebildet ist, der sich ausgehend von dem Hohlraum 2 bis an
das unteres Ende des Halbleiterkörpers 1 erstreckt, ist bei
dem Sensorelement gemäß Fig. 3 als zweiter Elektrodenbereich
12 eine vergrabene dotierte Schicht in dem Halbleiterkörper 1
unterhalb des Hohlraums 2 ausgebildet. Die vergrabene Schicht
12 ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 n-dotiert,
der Halbleiterkörper 1 ist im übrigen p-dotiert. Die vergra
bene Schicht 12 wird dabei vorzugsweise vor dem Herstellen
der Aussparungen 20, 22, 24, 26 durch einen Diffusionsprozess
und/oder eine Implantationsprozess hergestellt, wobei ein
Diffusionsprozess mit einem auf die Tiefe des erforderlichen
Profils abgestimmten Implantationsprozess kombiniert sein
kann. Zudem muss zur Herstellung des Sensorelements gemäß
Fig. 3 nach Ausbildung des Hohlraumes 2 ein n-Dotierung des
Halbleiterbereiches zwischen der Oberfläche 11 und dem Hohl
raum 2 stattfinden, um die n-dotierte zweite Elektrode 14
auszubilden. Dabei bleiben Bereiche 30 zwischen der zweiten
Elektrode 14 und der ersten Elektrode 12 p-dotiert, um die
beiden Elektroden 12, 14 voneinander zu isolieren. Um die
erste Elektrode 12 kontaktieren zu können ist bei dem Sensor
element gemäß Fig. 3 ferner eine n-dotierte Kontaktzone 16
vorgesehen, die ausgehend von der Oberfläche 11 des Halblei
terkörpers 1 bis an die vergrabene n-dotierte Schicht reicht.
Figur. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfin
dungsgemäßen Sensorelements, bei welchem zur Isolation der
ersten Elektrode 12 gegenüber der zweiten Elektrode 14 eine
Oxidschicht 32 hergestellt wurde, die in der Tiefe bis an die
vergrabene n-dotierte Schicht 12 reicht. Das Herstellen die
ser Oxydschicht erfolgt vorzugsweise mittels eines thermi
schen Verfahrens.
Fig. 5a zeigt ein Ausführungsbeispiel eins mittels des er
findungsgemäßen Verfahrens hergestellten kapazitiven Sensor
elements, das als Beschleunigungssensor dient. Der Aufbau
dieses Sensorelements entspricht dem Sensorelement gemäß Fig.
2, wobei die oberhalb des Hohlraums 2 ausgebildete zweite E
lektrode 14 zu ihren Rändern hin nicht mehr vollständig mit
den übrigen Bereichen des Halbleiterkörpers 1 verbunden ist.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 ist die plattenför
mige zweite Elektrode 14 nur durch langgestreckte Stege 141,
142, 143, 144 mechanisch mit dem übrigen Halbleiterkörper
verbunden. Diese Stege 141, 142, 143, 144 sind ebenfalls aus
einkristallinem Halbleitermaterial gebildet und sind durch
Herstellen von Aussparungen 41, 42, 43, 44 hergestellt, wobei
diese Aussparungen ausgehend von der Oberfläche 11, des Halb
leiterkörpers bis in den Hohlraum 2 reichen und wobei die
Aussparungen 41, 42, 43, 44 jeweils zwei langgestreckte Be
reiche aufweisen, die wenigstens annäherungsweise senkrecht
zueinander angeordnet sind. Die Aussparungen 41, 42, 43, 44
sind dabei, wie aus Fig. 5b ersichtlich ist, so angeordnet,
dass ein langgestreckter Bereich jeweils einer Aussparung be
nachbart zu einem langgestreckten Bereich einer anderen Aus
sparung angeordnet ist, wobei zwischen diesen Aussparungen
jeweils ein Haltesteg gebildet ist. Diese vier Stege 141,
142, 143, 144 bewirken eine flexible Lagerung der zweiten E
lektrode 14 gegenüber der durch den übrigen Halbleiterkörper
1 gebildeten ersten Elektrode 12. Erfährt der Sensor dabei
eine Beschleunigungskraft senkrecht zu der zweiten Elektrode
14, so wird diese Elektrode ausgelenkt, wodurch sich der Ab
stand zwischen der ersten Elektrode 12 und der zweiten Elekt
rode 14 ändert, woraus eine Kapazitätsänderung resultiert,
die mittels einer an die Elektroden 12, 14 anschließbaren
Auswerteschaltung ausgewertet werden kann.
1
Halbleiterkörper
2
Hohlraum
11
Oberfläche des Halbleiterkörpers
12
erster Elektrodenbereich, erste Elektrode
14
zweiter Elektrodenbereich, zweite Eelektrode
20
,
22
,
24
,
26
Ausnehmung
30
Isolationszone
41
,
42
43
,
44
Aussparung
141
,
142
,
143
,
144
flexible mechanische Verbindung
K1, K2 Anschlussklemmen
K1, K2 Anschlussklemmen
Claims (15)
1. Verfahren zur Herstellung eines Sensors, das folgende
Merkmale aufweist:
- - Bereitstellen eines Halbleiterkörpers (1),
- - Erzeugen eines Hohlraumes (2) in dem Halbleiterkörper (1),
- - Herstellen einer Isolationszone (30) zwischen einem den Hohlraum (2) teilweise umgebenden ersten Elektrodenbereich (12) und einem den Hohlraum (2) teilweise umgebenden zweiten Elektrodenbereich (14) des Halbleiterkörpers (1).
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei die Ausbildung des Hohlrau
mes (2) folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden:
- - Erzeugen von Ausnehmungen (20, 22, 24, 26) ausgehend von einer Oberfläche (11) in dem Halbleiterkörper (1),
- - Durchführen einer Wärmebehandlung in einer oxidationshem menden Umgebung.
3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die oxidationshemmende
Umgebung eine Wasserstoffumgebung ist.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, bei dem die Wärmebehand
lung bei Temperaturen zwischen 960°C und 1150°C erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Wärmebehandlung un
gefähr 30 Minuten dauert.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem
als Isolationszone eine dotierte Zone (30) zwischen dem ers
ten und zweiten Elektrodenbereich (12, 14) hergestellt wird,
die komplementär zu dem ersten und zweiten Elektrodenbereich
(12, 14) dotiert ist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der zweite Elektroden
bereich (14) im Bereich der Oberfläche des Halbleiterkörpers
angeordnet ist und bei dem zur Herstellung der Isolationszone
(30) eine ringförmige, dotierte und bis an den Hohlraum (2)
reichende Zone um den zweiten Elektrodenbereich (14) herge
stellt wird.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem
zur Herstellung der Isolationszone eine Oxidschicht (32) zwi
schen dem ersten und zweiten Elektrodenbereich (12, 14) her
gestellt wird.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem
mechanisch flexible Verbindungen (141, 142, 143, 144) zwi
schen dem zweiten Elektrodenbereich (12) und dem übrigen
Halbleiterkörper (1) hergestellt werden.
10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem zur Herstellung der
mechanisch flexiblen Verbindungen (141, 142, 143, 144) Aus
sparungen (41, 42, 43, 44) in den zweiten Elektrodenbereich
(14) eingebracht werden, wobei zwischen zwei benachbarten
Aussparungen (41, 42; 43, 44; 41, 43; 42, 44) eine flexible
Verbindung (141, 142, 143, 144) gebildet ist.
11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die Aussparungen
(141, 142, 143, 144) jeweils zwei langgestreckte Bereiche
aufweisen, die wenigstens annäherungsweise rechtwinklig zu
einander angeordnet sind.
12. Sensorelement mit einer ersten und zweiten Elektrode (12,
14) die in einem Halbleiterkörper (1) gebildet sind und die
durch einen Hohlraum (2) und eine Isolationszone (30, 32)
voneinander getrennt sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste und zweite Elektrode (12, 14) einkristalline Halb
leiterbereiche desselben Halbleiterkörpers (10) sind.
13. Sensorelement nach Anspruch 12, bei dem die Isolationszo
ne (30) eine dotierte Zone (30) ist, die komplementär zu der
ersten und zweiten Elektrode (12, 14) dotiert ist.
14. Sensorelement nach Anspruch 12, bei dem die Isolationszo
ne (32) aus einem Oxid aus Halbleitermaterial besteht.
15. Sensorelement nach Anspruch 12, bei dem elektronische
Bauelemente in die zweite Elektrode (14) integriert sind.
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