DE102008043299A1

DE102008043299A1 - Verfahren zur Fertigung eines Sensorelements und entsprechend gefertigtes Sensorelement

Info

Publication number: DE102008043299A1
Application number: DE200810043299
Authority: DE
Inventors: Markus Landtwing; Jiri Polak; Florian Krogmann
Original assignee: Innovative Sensor Technology IST AG
Current assignee: Innovative Sensor Technology IST AG
Priority date: 2008-10-29
Filing date: 2008-10-29
Publication date: 2010-05-06

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Fertigung eines Sensorelements. Die Erfindung sieht vor, dass auf einem Substrat mittels eines Dünnschicht- und/oder eines Dickschichtverfahrens eine Messstruktur, insbesondere eine Mäanderstruktur, eine Abgleichstruktur zum Abgleichen der Messstruktur und ein Kontaktierungsbereich aufgebracht werden, dass optional die Messstruktur über die Abgleichstruktur in Bezug auf eine Kenngröße der Messstruktur einem Grob-Ausgleich unterzogen wird, dass die Messstruktur, insbesondere über ein Einbrennverfahren, mit einer Passivierungsschicht passiert wird, wobei die Passivierung derartig vorgenommen wird, dass die Abgleichstruktur und der Kontaktierungsbereich frei von der Passivierungsschicht sind, dass die Messstruktur über die Abgleichstruktur in Bezug auf eine Kenngröße der Messstruktur abgeglichen wird, und dass mindestens oberhalb der Abgleichstruktur, insbesondere auch oberhalb des Kontaktierungsbereichs, mindestens eine Abdeckung aufgebracht wird. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein entsprechend gefertigtes Sensorelement.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Fertigung eines Sensorelements. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein entsprechend gefertigtes Sensorelement. Das Sensorelement dient beispielsweise der Bestimmung und/oder Überwachung der Temperatur oder der Feuchtigkeit.
Widerstandstemperatur-Sensoren werden üblicherweise im Stand der Technik mittels eines Lasers auf den gewünschten Widerstandswert getrimmt. Nach dem Trimmen folgen im Allgemeinen weitere Schritte, welche den Widerstandswert verändern. Dazu zählen insbesondere Prozesse unter Anwendung erhöhter Temperaturen. Beispiele dafür sind das Aufbringen einer Passivierung auf der zumeist als Mäanderstruktur ausgestaltete Mess- oder Widerstandstruktur oder das Erzeugen einer Abdeckung, welche ggf. vorhandene Kontaktierungsdrähte zur Kontaktierung der Messstruktur abdeckt. Daher ist es im Stand der Technik schwierig, solche Sensorelemente richtig auf den vorbestimmten Wert zu trimmen und die Streuung der Widerstandswerte klein zu halten. Üblicherweise hat die Passivierung einen höheren Einfluss auf den Widerstandswert als die Abdeckung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Fertigung vorzuschlagen, welches ein möglichst genaues Trimmen erlaubt. Weiterhin bezieht sich die Aufgabe auf ein entsprechend gefertigtes Sensorelement.
Die Erfindung löst die Aufgabe durch ein Verfahren, welches zumindest folgende Schritte umfasst: dass auf einem Substrat mittels eines Dünnschicht- und/oder eines Dickschichtverfahrens mindestens eine Messstruktur, insbesondere eine Mäanderstruktur, mindestens eine Abgleichstruktur zum Abgleichen der Messstruktur und mindestens ein Kontaktierungsbereich aufgebracht werden, dass optional die Messstruktur über die Abgleichstruktur in Bezug auf mindestens eine Kenngröße der Messstruktur einem Grob-Abgleich unterzogen wird, dass die Messstruktur, insbesondere über ein Einbrennverfahren, mit einer Passivierungsschicht passiviert wird, wobei die Passivierung derartig vorgenommen wird, dass mindestens ein Teil der Abgleichstruktur und mindestens ein Teil des Kontaktierungsbereichs frei von der Passivierungsschicht sind, dass die Messstruktur über die Abgleichstruktur in Bezug auf mindestens eine Kenngröße der Messstruktur abgeglichen wird, und dass mindestens oberhalb der Abgleichstruktur, insbesondere auch oberhalb des Kontaktierungsbereichs, mindestens eine Abdeckung aufgebracht wird. Bei der Messstruktur handelt es sich beispielsweise um eine Mäanderförmig ausgestaltete Widerstandsstruktur.
Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens beinhaltet, dass mindestens ein Leiterelement, insbesondere ein Draht, mit dem Kontaktierungsbereich verbunden, insbesondere verschweißt, wird. Dieser Schritt geschieht insbesondere vor dem Schritt, dass oberhalb der Abgleichstruktur die Abdeckung aufgebracht wird.
Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass auf dem Substrat mindestens zwei Kontaktierungsbereiche erzeugt werden. Es handelt sich beispielsweise um zwei sog. Kontaktpads zum Anschließen von Drähten.
Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens beinhaltet, dass auf dem Substrat die mindestens zwei Kontaktierungsbereiche und die Abgleichstruktur in Richtung des gleichen Randes des Substrats erzeugt werden.
Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Abgleichstruktur und die mindestens zwei Kontaktierungsbereiche derartig auf dem Substrat aufgebracht werden, dass die Abgleichstruktur im Wesentlichen zwischen den mindestens zwei Kontaktierungsbereichen angeordnet ist. Die Abgleichs- oder Trimmstruktur wird somit in dieser Ausgestaltung quasi von den beiden Kontaktierungsbereichen eingefasst.
Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens beinhaltet, dass auf dem Substrat die mindestens zwei Kontaktierungsbereiche und die Abgleichstruktur derartig aufgebracht werden, dass die mindestens zwei Kontaktierungsbereiche und die Abgleichstruktur auf einem im Wesentlichen rechteckförmigen Abschnitt der Oberfläche des Substrats angeordnet sind, wobei der im Wesentlichen rechteckförmige Abschnitt im Wesentlichen frei von der Messstruktur ist. Somit befinden sich die Abgleichstruktur und die Kontaktierungsbereiche im Wesentlichen in einem Bereich, welcher frei von der Messstruktur ist, wodurch die Trennung der Aufbringung der Passivierung und der Abdeckung erleichtert ist.
Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass auf dem Substrat mittels eines Dünnschicht- und/oder eines Dickschichtverfahrens mindestens ein Verbindungspfad zwischen der Messstruktur, der Abgleichstruktur und/oder dem Kontaktierungsbereich aufgebracht wird.
Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens beinhaltet, dass die Abdeckung derartig aufgebracht wird, dass die Passivierungsschicht frei von der Abdeckung ist.
Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Abdeckung derartig aufgebracht wird, dass die Passivierungsschicht zumindest teilweise von der Abdeckung bedeckt ist.
Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens beinhaltet, dass es sich bei der Kenngröße der Messstruktur um den elektrischen Widerstand der Messstruktur handelt, und dass der elektrische Widerstand der Messstruktur über die Abgleichstruktur abgeglichen wird.
Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass der Abgleich der Kenngröße der Messstruktur mittels eines Lasers vorgenommen wird.
Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Sensorelement zur Bestimmung und/oder Überwachung mindestens einer Prozessgröße, welches nach mindestens einer der vorhergehenden Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens gefertigt worden ist.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnung näher erläutert.
Es zeigt:
1: eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäß gefertigtes Sensorelement.
In der 1 ist eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Sensorelement dargestellt.
Auf einem Substrat 1 werden mit passenden Verfahren eine Messstruktur 2, eine Abgleichstruktur 3 und zwei Kontaktierungsbereiche 4 aufgebracht. Die Messstruktur 2 ist hier eine mäanderförmige Widerstandsstruktur, dessen Widerstandswert sich über die Abgleichstruktur 3 oder Trimmstruktur einstellen lässt. Zwischen der Messstruktur 2, der Abgleichstruktur 3 und den zwei Kontaktierungsbereichen 4 befinden sich Verbindungspfade 8, über welchen im Betrieb des Sensorelements entsprechend der Stromverlauf stattfindet.
Optional wird die Messstruktur 2 einem ersten Grob-Abgleich unterzogen, d. h. der Widerstandswert wird passend getrimmt, jedoch noch nicht unbedingt mit der erforderlichen Genauigkeit, da die sich anschließenden Verfahrensschritte den Widerstand noch verändern.
Anschließend wird die Messstruktur 2 beispielsweise über ein Einbrennverfahren passiviert, d. h. mit einer Passivierungsschicht 5 überzogen.
Wie in der Abbildung zu erkennen, ist diese Passivierungsschicht 5 rechteckförmig und erstreckt sich im Wesentlichen nur über die Messstruktur 2. Insbesondere werden die Abgleichstruktur 3 und die beiden Kontaktierungsbereiche 4 weitgehend frei von der Passivierung gehalten. Dann wird der Widerstandswert der Messstruktur 2 als deren Kenngröße über die noch frei zugängliche Abgleichstruktur 3 abgeglichen. Anschließend erfolgt die Verbindung eines Leiterelements, z. B. eines Drahts 6 mit den Kontaktierungsbereichen 4. Das Sensorelement ist somit prinzipiell funktionstüchtig und weist auch einen wohldefinierten Widerstandswert der Messstruktur 2 auf. Schließlich werden die Kontaktierungsbereiche 4 und die Abgleichstruktur 3 noch mit einer Abdeckung 7 versehen, die hier teilweise oberhalb der Passivierungsschicht 5 liegt. Bezugszeichenliste Tabelle 1

1 Substrat

2 Messstruktur

3 Abgleichstruktur

4 Kontaktierungsbereich

5 Passivierungsschicht

6 Draht

7 Abdeckung

8 Verbindungspfad

Claims

Verfahren zur Fertigung eines Sensorelements, dadurch gekennzeichnet, dass auf einem Substrat mittels eines Dünnschicht- und/oder eines Dickschichtverfahrens mindestens eine Messstruktur, insbesondere eine Mäanderstruktur, mindestens eine Abgleichstruktur zum Abgleichen der Messstruktur und mindestens ein Kontaktierungsbereich aufgebracht werden, dass optional die Messstruktur über die Abgleichstruktur in Bezug auf mindestens eine Kenngröße der Messstruktur einem Grob-Abgleich unterzogen wird, dass die Messstruktur, insbesondere über ein Einbrennverfahren, mit einer Passivierungsschicht passiviert wird, wobei die Passivierung derartig vorgenommen wird, dass mindestens ein Teil der Abgleichstruktur und mindestens ein Teil des Kontaktierungsbereichs frei von der Passivierungsschicht sind, dass die Messstruktur über die Abgleichstruktur in Bezug auf mindestens eine Kenngröße der Messstruktur abgeglichen wird, und dass mindestens oberhalb der Abgleichstruktur, insbesondere auch oberhalb des Kontaktierungsbereichs, mindestens eine Abdeckung aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Leiterelement, insbesondere ein Draht, mit dem Kontaktierungsbereich verbunden, insbesondere verschweißt, wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Substrat mindestens zwei Kontaktierungsbereiche erzeugt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Substrat die mindestens zwei Kontaktierungsbereiche und die Abgleichstruktur in Richtung des gleichen Randes des Substrats erzeugt werden.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgleichstruktur und die mindestens zwei Kontaktierungsbereiche derartig auf dem Substrat aufgebracht werden, dass die Abgleichstruktur im Wesentlichen zwischen den mindestens zwei Kontaktierungsbereichen angeordnet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Substrat die mindestens zwei Kontaktierungsbereiche und die Abgleichstruktur derartig aufgebracht werden, dass die mindestens zwei Kontaktierungsbereiche und die Abgleichstruktur auf einem im Wesentlichen rechteckförmigen Abschnitt der Oberfläche des Substrats angeordnet sind, wobei der im Wesentlichen rechteckförmige Abschnitt im Wesentlichen frei von der Messstruktur ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Substrat mittels eines Dünnschicht- und/oder eines Dickschichtverfahrens mindestens ein Verbindungspfad zwischen der Messstruktur, der Abgleichstruktur und/oder dem Kontaktierungsbereich aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung derartig aufgebracht wird, dass die Passivierungsschicht frei von der Abdeckung ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung derartig aufgebracht wird, dass die Passivierungsschicht zumindest teilweise von der Abdeckung bedeckt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Kenngröße der Messstruktur um den elektrischen Widerstand der Messstruktur handelt, und dass der elektrische Widerstand der Messstruktur über die Abgleichstruktur abgeglichen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgleich der Kenngröße der Messstruktur mittels eines Lasers vorgenommen wird.
Sensorelement zur Bestimmung und/oder Überwachung mindestens einer Prozessgröße, welches nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11 gefertigt worden ist.