DE10201054A1 - Drucksensor und Verfahren zum Herstellen eines Drucksensors - Google Patents
Drucksensor und Verfahren zum Herstellen eines DrucksensorsInfo
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Abstract
In einem Halbleitersubstrat (1) wird eine Öffnung (4) ausgeätzt, die sich von der Unterseite (2) des Substrats zu einer kapazitiven Messanordnung (6-12) an der Oberseite (3) erstreckt. Die Unterseite (2) ist von einer Glasplatte (5) verschlossen, die mit dem Substrat (1) anodisch verbunden wird und somit einen einfach herstellbaren, dauerhaften Verschluss bildet. Die Elektroden (7, 11) der Messanordnung sind auf der Oberseite (2) des Substrats (1) integriert und können somit ebenfalls einfach hergestellt werden. Die Öffnung (4) im Substrat bildet eine geschlossene Kavität mit definiertem Referenzdruck. Ein Hohlraum (13) zwischen den Elektroden steht mit einem Messraum (15) in Verbindung.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Drucksensor und ein Verfahren zum Herstellen eines Drucksensors gemäss Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.
- Drucksensoren dieser Art sind aus US 5 277 068 und US 5 332 469 bekannt. Sie sind einfach herstellbar, eignen sich aber nur für die Messung eines relativen Drucks.
- Zudem sind absolute Drucksensoren bekannt, die eine abgeschlossene Kavität besitzen, in der ein bekannter Referenzdruck herrscht. Die Kavität wird von einem becherförmigen Formteil aus Silizium gebildet, welcher mit einer anodisch daran befestigten Glasplatte verschlossen wird. Der Formteil wird auf der strukturierten Oberseite eines Halbleitersubstrats befestigt, auf dem eine Messanordnung zur Ausmessung einer Verformung des Becherbodens angeordnet ist. Eine derartige Lösung ist jedoch herstellungstechnisch aufwendig.
- Es stellt sich deshalb die Aufgabe, einen Drucksensor der eingangs genannten Art bereitzustellen, der eine absolute Druckmessung erlaubt und dennoch einfach hergestellt werden kann. Ebenso ist ein entsprechendes Verfahren bereitzustellen. Diese Aufgabe wird von den unabhängigen Ansprüchen gelöst.
- Erfindungsgemäss wird also im Halbleitersubstrat eine Öffnung ausgeätzt, die sich von der Unterseite des Substrats zu einer kapazitiven Messanordnung an der Oberseite, d. h. der Strukturseite des Halbleitersubstrats, erstreckt. Die Unterseite ist von einer Abschlussplatte, vorzugsweise aus Glas, verschlossen, die mit dem Substrat anodisch verbunden wird und somit einen einfach herstellbaren, dauerhaften Verschluss bildet. Die Elektroden der Messanordnung sind auf der Oberseite des Substrats integriert und können somit ebenfalls einfach hergestellt werden. Die Öffnung im Substrat bildet eine geschlossene Kavität mit definiertem Referenzdruck zwischen der Messanordnung und der Abschlussplatte, so dass eine absolute Druckmessung, d. h. eine Druckmessung gegen den bekannten Referenzdruck, möglich wird.
- In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist eine die Kavität überspannende Membran vorgesehen. Diese trägt eine der Elektroden. Eine zweite Elektrode kann z. B. oberhalb der ersten Elektrode in einer Schichtanordnung untergebracht werden, wobei zwischen der Schichtanordnung und der unteren Elektrode ein Hohlraum vorgesehen ist.
- Weitere, bevorzugte Ausführungsbeispiele ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie aus der nun folgenden Beschreibung anhand der Figuren. Dabei zeigen:
- Fig. 1 einen Schnitt durch eine erste, bevorzugte Ausführung eines Drucksensors entlang Linie I-I von Fig. 2,
- Fig. 2 einen Schnitt entlang Linie II-II von Fig. 1,
- Fig. 3 den Schnitt entsprechend Fig. 2 für eine zweite Ausführung des Sensors,
- Fig. 4 einen Schnitt durch eine dritte Ausführung eines Drucksensors entlang Linie IV-IV von Fig. 5 und 6,
- Fig. 5 einen Schnitt entlang Linie V-V von Fig. 4 und
- Fig. 6 einen Schnitt entlang Linie VI-VI von Fig. 4,
- Fig. 7 einen Schnitt durch eine vierte Ausführung des Drucksensors,
- Fig. 8 einen Schnitt durch eine fünfte Ausführung des Drucksensors und
- Fig. 9 einen Schnitt durch eine weitere Ausführung des Drucksensors.
- Zur besseren Sichtbarkeit sind in den Figuren die Beschichtungen in ihrer Dicke nicht massstabgetreu dargestellt.
- Eine erste Ausführung des Drucksensors ist in Fig. 1 und 2 dargestellt. Er weist ein Halbleitersubstrat 1 auf, vorzugsweise aus Silizium, mit einer Unterseite 2 und einer Oberseite 3.
- Im Halbleitersubstrat 1 ist von der Unterseite 2 her eine Öffnung 4 ausgeätzt, die sich bis zur Oberseite 3 erstreckt. Das untere Ende der Öffnung 4 ist durch eine Abdeckplatte 5 aus Glas hermetisch verschlossen. Die Abdeckplatte 5 ist durch anodisches Bonden ("anodic-bonding") an der Unterseite 2 des Halbleitersubstrats 1 befestigt.
- Auf der Oberseite 3 des Halbleitersubstrats 1 sind eine erste Oxidschicht 6, eine erste Metallschicht bzw. erste Elektrode 7 und eine zweite Oxidschicht 8 aufgebracht. Diese drei Schichten erstrecken sich als Membran 9 über das obere Ende der Öffnung 4 und schliessen diese hermetisch ab. Somit bildet die Öffnung 4 eine abgeschlossene Kavität. In dieser Kavität herrscht ein bekannter Referenzdruck p0.
- Oberhalb der zweiten Oxidschicht 8 befindet sich eine Schichtanordnung aus einer dritten Oxidschicht 10, einer zweiten Metallschicht bzw. zweiten Elektrode 11 und einer Deckschicht 12. Zwischen der zweiten und der dritten Oxidschicht 8 bzw. 10 befindet sich oberhalb der Membran 9 ein Hohlraum 13, dessen Geometrie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich ist. Der Hohlraum 13 steht über mehrere Öffnungen 14 mit einem Messraum 15 in Verbindung, in welchem sich ein flüssiges oder gasförmiges Medium befindet, dessen Druck gemessen werden soll.
- Im Drucksensor gemäss Fig. 1 und 2 bilden die Elektroden 7 und 11 eine Messkapaziät. Um den Druck p im Messraum 15 zu messen, wird die Kapazität zwischen den Elektroden 7 und 11 bestimmt. Während die Position der zweiten Elektrode 11 im wesentlichen unabhängig vom Druck p ist, wird sich die elastische Membran 9 mit der ersten Elektrode 7 abhängig vom Druckunterschied p-p0 nach oben oder unten durchbiegen, wodurch der Elektrodenabstand und somit die Kapazität geändert wird.
- Vorzugsweise ist auf dem Halbleitersubstrat 1 eine Schaltung integriert, welche die Kapazität zwischen den Elektroden 7 und 11 bestimmt und daraus über geeignete Eichtabellen bzw. Eichfunktionen den Druck p berechnet.
- Der Sensor gemäss Fig. 1 und 2 wird hergestellt, indem zuerst die Schichten 6 bis 8 auf das Halbleitersubstrat 1 aufgebracht werden. Sodann wird eine Opferschicht aus Metall auf die zweite Oxidschicht 8 aufgebraucht. Diese Opferschicht besitzt die Ausdehnung des späteren Hohlraums 13. Dann werden die übrigen Schichten 10-12 aufgewachsen, wobei diese die Opferschicht im Bereich der Öffnungen 14 frei lassen.
- Nach Aufbringen aller Schichten wird durch die Öffnungen 14 ein Ätzmedium eingeführt, und die Opferschicht wird weggeätzt, so dass der Hohlraum 13 entsteht.
- Nun wird durch anisotropes Ätzen die Öffnung 4 von der Unterseite 2 her bis zur ersten Oxidschicht 6 ausgeätzt. Schliesslich wird das Halbleitersubstrat 1 auf die Abdeckplatte 5 gelegt und durch anodisches Bonding mit dieser verbunden.
- Damit der Drucksensor möglichst verlässlich funktioniert, sollten die sich über die Öffnung 4 erstreckenden Schichten 6-8 und 10-12 unter Zugspannung stehen. Um dies unabhängig vom Herstellungsprozess der Schichten zu erreichen, wird vorzugsweise eine der Schichten, z. B. die Deckschicht 12, als tensile Zugschicht ausgestaltet. Die Zugschicht steht unter einer Zugspannung, die ausreicht, um eine allfällige Druckspannung in den übrigen Schichten zu kompensieren und die Membran 9 straff zu halten.
- Die Tensilität der Zugschicht kann z. B. durch geeignete Wahl der Herstellungsparameter gesteuert werden, siehe hierzu U. Münch et al., "Industrial Fabrication Technology for CMOS Infrared Sensor Arrays" in "Transducers '97, International conference an Solid State Sensors and Actuators", IEEE 1997, wo beschrieben wird, wie durch geeignete Wahl der Niederfrequenzleistung und des Drucks in einem PECVD-Verfahren die Zugspannung einer Schicht aus Silizium-Oxinitrid eingestellt werden kann. Eine Beschichtung unter Zugspannung kann auch hergestellt werden, indem ein Beschichtungsmaterial mit einem grösseren, thermischen Ausdehnungskoeffizienten als das Halbleitersubstrat 1 bei erhöhter Temperatur aufgebracht wird. Beim Abkühlen des Bausteins entsteht dabei zwangsläufig eine tensile Beschichtung.
- Vorzugsweise ist die Zugschicht eine Deckschicht des Sensors, d. h. sie wird nach den inneren Oxidschichten 6, 8, 10 und den Metallschichten 7, 11 aufgebracht. Dies erlaubt es, für diese Schichten konventionelle Prozessschritte zur Schaltungsherstellung zu verwenden, ohne dass dabei auf die Tensilität der Schichten geachtet werden muss.
- Eine dritte Ausführung des Drucksensors ist in Fig. 3 dargestellt. Diese Ausführung unterscheidet sich von jener gemäss Fig. 1 und 2 darin, dass die Membran 9 und der Hohlraum 13 im wesentlichen streifenförmig sind, d. h. ihre Länge L ist sehr viel grösser als die Breite B. Die Schichtstruktur des Sensors entspricht ansonsten jener gemäss Fig. 1.
- Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, die Biegeeigenschaften, die den messbaren Druckbereich festlegen, im wesentlichen durch den Parameter der Breite B bestimmt sind, während die Kapazität (und die Messauflösung) des durch die Elektroden gebildeten Kondensators ohne Beeinflussung der Biegeeigenschaften über die Länge L festgelegt werden kann. Dadurch wird die Berechnung der Dimensionen des Sensors vereinfacht.
- Eine weitere Ausführung des Sensors ist in den Fig. 4 bis 6 dargestellt.
- Bei dieser Ausführung wird die erste Elektrode durch eine n-dotierte Schicht 7' an der Oberseite 2des (hier p-dotierten) Substrats 1 gebildet. Die n-dotierte Schicht 7' bildet einen einstückig mit dem Halbleitersubstrat 1 verbundenen Träger aus Halbleitermaterial. Über der n-dotierten Schicht 7' befindet sich der Hohlraum 13; sodann folgen, wie bei der ersten Ausführung, die Oxidschicht 10, die zweite Elektrode 11 und die tensile Deckschicht 12.
- Unter der n-dotierten Schicht 7' befindet sich die Öffnung 4, die wiederum durch eine anodisch befestigte Glasplatte 5 abgeschlossen wird. Nach oben wird die Öffnung 4 durch die n-dotierte Schicht 7', welche die Membran 9 bildet, bedeckt. In der n-dotierten Schicht 7' sind Durchtrittsöffnungen 16 vorgesehen, die die von der Öffnung 4 gebildete Kavität mit dem Hohlraum 13 verbinden. Somit steht der Hohlraum 13 unter dem Referenzdruck p0.
- Um den Druck p im Messraum 15 zu messen, wird wiederum die Kapazität zwischen den Elektroden 7' und 11 bestimmt. Bei dieser Ausführung ist die Position der ersten Elektrode, d. h. der n-dotierten Schicht 7', im wesentlichen unabhängig vom Druck p, während sich die Schichtanordnung 10-12 mit der zweiten Elektrode 11 abhängig vom Druckunterschied p-p0 nach oben oder unten durchbiegt, wodurch der Elektrodenabstand und somit die Kapazität geändert wird.
- Der Sensor gemäss Fig. 4 bis 6 wird hergestellt, indem zuerst die Dotierung der n-dotierten Schicht 7' auf der Oberseite 3 in das Halbleitersubstrat 1 eingebracht wird. Wie aus Fig. 5 ersichtlich, erstreckt sich der von der Dotierung der Schicht 7' erfasste Oberflächenbereich über die ganze Öffnung 4 mit Ausnahme der Durchtrittsöffnungen 16.
- Sodann wird wiederum eine Opferschicht aus Metall aufgebraucht, die die Ausdehnung des späteren Hohlraums 13 besitzt. Dann werden die übrigen Schichten 10-12 aufgewachsen, die die Opferschicht in diesem Falle völlig bedecken.
- Nun wird wiederum durch anisotropes Ätzen die Öffnung 4 von der Unterseite 2 ausgeätzt. Dabei wird die n-dotierte Schicht 7' als elektrochemischer Ätzstopp verwendet, indem sie auf ein geeignetes Potential gelegt wird. Ein entsprechendes Verfahren wird von B. Kloeck et al. in "Study of Electrochemical Etch-Stop for High- Precision Thickness Control of Silicon Membranes" IEEE Transactions on Electron Devices, 36 (4), 663ff, 1989 beschrieben.
- Da die n-Dotierung sich nicht über die Durchtrittsöffnungen 16 erstreckt, werden diese ausgeätzt, und das Ätzmedium kann zur Opferschicht vordringen und auch diese entfernen.
- Schliesslich wird das Halbleitersubstrat 1 wiederum anodisch mit der Abdeckplatte 5 verbunden.
- Um die n-dotierte Schicht 7' auf ein Potential zu legen und auch um sie als Elektrode zu nutzen, ist eine geeignete Verbindungsleitung vorzusehen. Diese wird in den Figuren nicht gezeigt. Es ist auch denkbar, auf der n-dotierten Schicht 7' zusätzlich eine leitende Schicht, z. B. eine Metallschicht, vorzusehen, die die eigentliche Messelektrode bildet. In diesem Falle ist, wie in der Ausführung nach Fig. 1 und 2, die Metallschicht durch eine Oxidschicht von der Opferschicht bzw. dem Hohlraum 13 zu trennen.
- Eine weitere Ausführung des Sensors ist in Fig. 7 dargestellt. Auch hier ist, ähnlich wie in Fig. 1, auf der Oberseite 3 des Halbleitersubstrats 1 eine erste Oxidschicht 6 aufgebracht, sodann eine Metallschicht 7 bzw. 7" und eine zweite Oxidschicht 8. Diese Schichten überspannen als Membran 9 die nach unten durch die anodisch befestigte Glasplatte 5 verschlossene Öffnung 4.
- Die Metallschicht bildet eine erste Elektrode 7 und eine zweite Elektrode 7".
- Auf der zweiten Oxidschicht ist eine als Abstandshalter 17 dienende Schicht angeordnet, z. B. ebenfalls aus einem Oxid. Auf dem Abstandshalter 17 ist eine Platte 20, bestehend aus einer Halteanordnung 19 und einer dritten Elektrode 18, befestigt, z. B. durch Kleben. Zwischen der dritten Elektrode 18 und der Oxidschicht 8 bildet sich so ein Hohlraum 13, der über Öffnungen 14' in der Platte 20 mit dem Messraum 15 kommuniziert.
- Die Öffnungen 14' können auch realisiert werden, indem der Abstandshalter 17 zwecks Druckausgleichs unterbrochen wird.
- Die Funktionsweise dieses Sensors entspricht mechanisch jener des Sensors nach Fig. 1, indem die Platte 20 fest bleibt, während sich die Membran 9 mit den beiden Elektroden 7 und 7" abhängig vom Druckunterschied p-p0 durchbiegt.
- Zur Messung des Druckunterschieds wird in diesem Fall die Kapazität zwischen den Elektroden 7 und 7" gemessen, die mit der dritten Elektrode 18 zwei in Serie liegende Kondensatoren bilden. Die dritte Elektrode 18 kann dabei auf definiertes Potential gelegt oder hochohmig isoliert sein.
- Die Halteanordnung 19 besteht vorzugsweise aus dem gleichen Material wie das Halbleitersubstrat 1, so dass thermische Spannungen vermieden werden.
- Hergestellt wird der Sensor nach Fig. 7 wiederum, indem zuerst die Schichten 6 bis 8 aufgebracht werden, sowie der Abstandshalter 17. Die Platte 20 mit den Öffnungen 14 und der Elektrode 18 wird vorgefertigt und auf den Sensor geklebt. Die Öffnung 4 kann vor oder nach Aufbringen der Platte 20 ausgeätzt werden.
- Eine weitere Ausführung des Drucksensors ist in Fig. 8 dargestellt. Sie entspricht funktionell jener gemäss Fig. 4, wobei jedoch die erste Elektrode 7 durch eine Metallschicht gebildet wird, die auf einer ersten Oxidschicht 6 liegt und von einer zweiten Oxidschicht 8 bedeckt wird. Die Kavität der Öffnung 4 ist über eine Durchtrittsöffnung 21 mit dem Hohlraum 13 verbunden.
- Im Gegensatz zu den vorangehenden Ausführungen ist in dieser Ausführung die erste Elektrode 7 nicht auf einer Membran angeordnet, sondern sie liegt auf dem Halbleitersubstrat 1 auf. Die bewegliche Elektrode ist, wie in Fig. 4, die zweite Elektrode 11.
- Eine weitere Ausführung des Drucksensors ist in Fig. 9 dargestellt. Sie besteht aus zwei nebeneinander liegenden Kavitäten 4 und 4'. Die Kavität 4 ist durch die Abdeckplatte 5 verschlossen. Die Kavität 4' ist über eine Durchtrittsöffnung 14 in der Abdeckplatte 5 mit dem Messraum 15 verbunden. Wie in Fig. 4 wird die eine Elektrode durch eine n-dotierte Schicht 7' an der Oberseite 2 des Substrats 1 gebildet, wobei jedoch keine Öffnungen in der Schicht 7' vorgesehen sind. Der Hohlraum 13 erstreckt sich über beide Kavitäten 4 und 4' und ist mit der Kavität 4 verbunden. Somit trennt die n-dotierte Schicht 7 die beiden Kavitäten 4 und 4' und verbeult sich in Abhängigkeit des Druckunterschieds p-p0. Die zweite Elektrode wird wiederum durch eine Schichtanordnung, bestehend aus einer Oxidschicht 10, einer Metallschicht 11 und einer Deckschicht 12, gebildet. Damit die zweite Elektrode keine Auslenkung in Abhängigkeit des Druckunterschieds p-p0 erfährt, wird diese durch eine weitere Platte 19 verstärkt.
- Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass die Membran aus Silizium besteht und somit bessere Langzeitstabilität aufweist.
- Der Sensor gemäss Fig. 9 wird ähnlich wie jener gemäss Fig. 4-6 hergestellt, indem zuerst die Dotierung der n-dotierten Schicht 7' auf der Oberseite 3 in das Halbleitersubstrat 1 eingebracht wird. Sodann werden wiederum eine Opferschicht und die übrigen Schichten 10-12 aufgewachsen. Die Öffnungen 4 und 4' werden durch anisotropes Ätzen der Unterseite 2 ausgeätzt. Dabei wird die n-dotierte Schicht 7' als elektrochemischer Ätzstopp verwendet.
- Die vorangehend beschriebenen Beispiele können in verschiedener Weise ergänzt und kombiniert werden.
- In den Beispielen gemäss Fig. 1 und 7 steht der Hohlraum 13 mit dem Messraum 15 in Verbindung. Falls das zu messende Medium ein Gas ist, kann es je nach zu erwartenden Bedingungen sinnvoll sein, eine Heizung für den Hohlraum 13 vorzusehen, um allfällig darin kondensierende Flüssigkeit auszutreiben.
- In den beschriebenen Beispielen bilden die Elektroden jeweils kapazitive Messanordnungen, mit denen der Druck gemessen werden kann. Um die Genauigkeit der Messung zu erhöhen, können nebst den eigentlichen Messanordnungen noch Referenzzellen vorgesehen sein. Diese bestehen aus im wesentlichen gleich angeordneten Elektroden, die jedoch nicht gegeneinander beweglich sind, z. B. weil der dem Hohlraum 13 entsprechende Bereich ausgefüllt ist und weil die Elektroden nicht über der Membran 9, sondern neben dieser angeordnet sind. Die Messung wird sodann durchgeführt, indem die Kapazität die Messanordnung mit jener der Referenzzelle verglichen wird.
Claims (17)
1. Drucksensor mit einem Halbleitersubstrat
(1), in welchem eine durchgehende Öffnung (4) angeordnet
ist, welche sich von einer Unterseite (2) des
Halbleitersubstrats (1) zu einer kapazitiven Messanordnung (6-13)
an einer Oberseite (3) des Halbleitersubstrats (1)
erstreckt, wobei die Messanordnung (6-13) eine
Messkapazität aufweist, welche von mindestens zwei auf dem
Halbleitersubstrat (1) integrierten Elektroden (7, 7', 7",
11) gebildet wird, wobei eine relative Position der
Elektroden (7, 7', 7", 11) von einem Druckunterschied
zwischen der Öffnung (4) und einem Messraum (15) abhängt,
dadurch gekennzeichnet, dass auf der Unterseite (2) des
Halbleitersubstrats (1) eine anodisch mit dem
Halbleitersubstrat (1) verbundene Abschlussplatte (5) zum Abschluss
der Öffnung (4) angeordnet ist, derart, dass in der
Öffnung (4) zwischen der Messanordnung (6-13) und der
Abschlussplatte (5) eine geschlossene Kavität mit
definiertem Referenzdruck entsteht.
2. Drucksensor nach Anspruch 1, wobei
zwischen den Elektroden (7, 7', 7", 11) ein Hohlraum (13)
angeordnet ist.
3. Drucksensor nach Anspruch 2, wobei der
Hohlraum (13) mit der Kavität kommuniziert.
4. Drucksensor nach Anspruch 2, wobei der
Hohlraum (13) mit dem Messraum (15) kommuniziert.
5. Drucksensor nach einem der vorangehenden
Ansprüche, wobei an der Oberseite (3) des
Halbleitersubstrats (1) eine die Kavität überspannende Membran (9)
angeordnet ist, welche mindestens eine der Elektroden hält.
6. Drucksensor nach Anspruch 5, wobei über
der Membran (9) ein Hohlraum (13) und über dem Hohlraum
(13) eine Schichtanordnung (10-12) angeordnet sind und
mindestens eine der Elektroden in der Schichtanordnung
(10-12) angeordnet ist.
7. Drucksensor nach einem der Ansprüche 5
oder 6, wobei die Membran (9) einen einstückig mit dem
Halbleitersubstrat (1) verbundenen Träger (7') aus
Halbleiter aufweist, und insbesondere wobei der Träger (7')
eine der Elektroden bildet.
8. Drucksensor nach einem der Ansprüche 5 bis
7, wobei auf der Membran (9) mindestens zwei Elektroden
(7, 7") nebeneinander angeordnet sind, und wobei, in
einem Abstand von den zwei Elektroden (7, 7"), eine dritte
Elektrode (18) an einer Halteanordnung (19) gehalten und
an der Oberseite (3) des Halbleitersubstrats (1)
befestigt ist, wobei zwischen den zwei Elektroden (7, 7") und
der dritten Elektrode (18) sich ein mit dem Messraum (15)
in Verbindung stehender Hohlraum (13) befindet, und
insbesondere wobei die Halteanordnung eine aus dem gleichen
Material wie das Halbleitersubstrat (1) bestehende
Halteplatte umfasst.
9. Drucksensor nach einem der Ansprüche 5 bis
8, wobei bei der Membran (9) eine unter Zugspannung
stehende Zugschicht (12) angeordnet ist, welche die Membran
(9) straff hält, und insbesondere, dass die Zugschicht
(12) eine Deckschicht des Drucksensors ist.
10. Drucksensor nach einem der vorangehenden
Ansprüche, wobei die Abschlussplatte (5) aus Glas ist.
11. Drucksensor nach einem der vorangehenden
Ansprüche, wobei mindestens eine Elektrode (7, 7', 7",
11) durch den zu messenden Druck verformbar ist, und
wobei die verformbare Elektrode streifenförmig mit einer
Streifenlänge (L) viel breiter als die Streifenbreite (B)
ist.
12. Drucksensor nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im
Halbleitersubstrat (1) mindestens zwei durchgehende Öffnungen (4, 4')
vorgesehen sind, von denen eine die Kavität bildet und
die andere mit dem Messraum (15) verbunden ist, und dass
oberhalb der Kavitäten ein vom Messraum (15) getrennter
Hohlraum (13) angeordnet ist, der mit der einen der
Öffnungen (4, 4') verbunden und von der anderen über eine
Membran (9) getrennt ist, und insbesondere dass der
Hohlraum mit der Kavität verbunden ist und/oder dass die
Membran aus Halbleitermaterial und einstückig mit dem
Halbleitersubstrat verbunden ist.
13. Verfahren zur Herstellung eines
Drucksensors, insbesondere nach einem der vorangehenden
Ansprüche, umfassend die folgenden Schritte:
Integration einer kapazitiven Messanordnung (6-13) auf einer Oberseite (3) eines Halbleitersubstrats (1), wobei die Messanordnung (6-13) mindestens zwei Elektroden (7, 7', 7", 11) umfasst, und
Ausätzen einer sich von einer Unterseite des Halbleitersubstrats (1) zur Messanordnung (6-13) erstreckenden Öffnung,
dadurch gekennzeichnet, dass zum Verschliessen der Öffnung (4) eine Abschlussplatte (5) anodisch mit dem Halbleitersubstrat (1) verbunden wird.
Integration einer kapazitiven Messanordnung (6-13) auf einer Oberseite (3) eines Halbleitersubstrats (1), wobei die Messanordnung (6-13) mindestens zwei Elektroden (7, 7', 7", 11) umfasst, und
Ausätzen einer sich von einer Unterseite des Halbleitersubstrats (1) zur Messanordnung (6-13) erstreckenden Öffnung,
dadurch gekennzeichnet, dass zum Verschliessen der Öffnung (4) eine Abschlussplatte (5) anodisch mit dem Halbleitersubstrat (1) verbunden wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch
gekennzeichnet,
dass die Elektroden (7, 7', 7", 11) durch einen Hohlraum (13) getrennt sind, wobei der Hohlraum (13) durch Wegätzen einer auf dem Halbleitersubstrat (1) zwischen den Elektroden (7, 7', 7", 11) aufgebrachten Opferschicht gebildet wird, und insbesondere
dass zum Wegätzen ein Ätzmedium durch die Öffnung (4) in den Hohlraum (13) eingebracht wird.
dass die Elektroden (7, 7', 7", 11) durch einen Hohlraum (13) getrennt sind, wobei der Hohlraum (13) durch Wegätzen einer auf dem Halbleitersubstrat (1) zwischen den Elektroden (7, 7', 7", 11) aufgebrachten Opferschicht gebildet wird, und insbesondere
dass zum Wegätzen ein Ätzmedium durch die Öffnung (4) in den Hohlraum (13) eingebracht wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 14
oder 13, wobei auf der Oberseite (3) des
Halbleitersubstrats (1) eine die Kavität überspannende Membran (9)
angeordnet wird, welche mindestens eine der Elektroden
hält, wobei mindestens ein Teil der Membran (9) vor dem
Ausätzen der Öffnung (4) als Beschichtung auf das
Halbleitersubstrat (1) aufgebracht wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis
15, wobei während des Ausätzens der Öffnung (4) ein
Oberflächenbereich an der Oberseite (3) des
Halbleitersubstrats (1) auf ein definiertes, elektrisches Potential
gebracht wird, welches als Ätzstopp wirkt, derart, dass der
Oberflächenbereich nicht weggeätzt wird und mindestens
einen Teil (7') der Membran (9) bildet.
17. Verfahren nach den Ansprüchen 14 und 16,
wobei der Oberflächenbereich dotiert und so strukturiert
wird, dass Teile der Oberseite des Halbleitersubstrats
(1) weggeätzt werden, wobei die Opferschicht an diese
Teile angrenzt und ebenfalls weggeätzt wird, derart, dass
die weggeätzten Teile der Oberseite des
Halbleitersubstrats Durchtrittsöffnungen (16) zwischen der Öffnung (4)
und dem Hohlraum (13) bilden.
Applications Claiming Priority (1)
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