DE102015103059B4

DE102015103059B4 - Sensorstruktur zum abfühlen von druckwellen und umgebungsdruck

Info

Publication number: DE102015103059B4
Application number: DE102015103059.4A
Authority: DE
Inventors: Alfons Dehe; Roland Helm
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2014-03-06
Filing date: 2015-03-03
Publication date: 2017-10-12
Anticipated expiration: 2035-03-04
Also published as: DE102015103059A1; US9670059B2; US9309105B2; US20160200567A1; KR101717837B1; KR20150105240A; CN104897314B; US20150251899A1; CN104897314A

Abstract

In verschiedenen Ausführungsformen ist eine Sensorstruktur (100) bereitgestellt. Die Sensorstruktur (100) kann eine erste leitfähige Schicht (104); ein Elektrodenelement (108); und eine auf einer der ersten elektrisch leitfähigen Schicht (104) entgegengesetzten Seite des Elektrodenelements (108) angeordnete zweite leitfähige Schicht (112) umfassen. Die erste leitfähige Schicht (104) und die zweite leitfähige Schicht (112) können eine Kammer (114) ausbilden. Der Druck in der Kammer (114) kann niedriger sein als der Druck außerhalb der Kammer (114).

Description

Verschiedene Ausführungsformen betreffen im Allgemeinen eine Sensorstruktur zum Abfühlen von Druckwellen und Umgebungsdruck. Die Sensorstruktur kann in der Lage sein, sowohl eine Änderung des Umgebungsdrucks als auch die Stärke der Druckwellen abzufühlen, die auf die Sensorstruktur auftreffen können.
Viele elektronische Vorrichtungen verwenden eine Reihe verschiedener Sensoren, z. B. Beschleunigungsmesser, Gyroskope, Magnetfeldsensoren, Mikrofone und Drucksensoren. Viele dieser Sensoren können in ein einziges Sensorgehäuse integriert sein. Diese Sensorgehäuse umfassen typischerweise eine über den Sensoren ausgebildete Schutzharz- oder Epoxidschicht, um erhöhte Haltbarkeit und Beständigkeit gegenüber verschiedenen Umweltfaktoren bereitzustellen. Um jedoch richtig zu funktionieren, dürfen manche Sensoren nicht durch eine Schutzschicht verkapselt sein, z. B. Mikrofone und Drucksensoren. Ein typisches Mikrofon weist ein Diaphragma auf, das einfallenden Druckwellen ausgesetzt ist. Diese Druckwellen verursachen, dass das Diaphragma ausgelenkt wird, und diese Auslenkung wird durch verschiedene Übertragungsmechanismen detektiert und in ein messbares elektrisches Signal umgewandelt. In einem Mikrofon eines mikroelektromechanischen Systems (MEMS) können herkömmliche Übertragungsmechanismen peizoelektrische, piezoresistive, optische und kapazitive Mechanismen umfassen. Viele MEMS-Drucksensoren arbeiten mit diesen Arten von Übertragungsmechanismen ebenso, um eine Änderung im Umgebungsdruck abzufühlen.
Aus dem Dokument DE 10 2014 212 340 A1 ist ein MEMS-Mikrofon bekannt, aufweidend ein erstes Membranelement, ein Gegenelektrodenelement und einen Niederdruckbereich zwischen dem ersten Membranelement und dem Gegenelektrodenelement. Der Niederdruckbereich hat einen Druck, der kleiner als ein Umgebungsdruck ist.
Aus dem Dokument DE 10 2014 200 512 A1 ist eine mikromechanische Drucksensorvorrichtung bekannt, aufweisend einen ASIC-Wafer mit einer Vorderseite und einer Rückseite und eine auf der Vorderseite des ASIC-Wafers gebildeten Umverdrahtungseinrichtung mit einer Mehrzahl von gestapelten Leiterbahnebenen und Isolationsschichten. Weiterhin umfasst sie einen MEMS-Wafer mit einer Vorderseite und einer Rückseite, eine über der Vorderseite des MEMS-Wafers gebildeten ersten mikromechanischen Funktionsschicht und eine über der ersten mikromechanischen Funktionsschicht gebildeten zweiten mikromechanischen Funktionsschicht. In einer der ersten und zweiten mikromechanischen Funktionsschicht ist ein Membranbereich als eine auslenkbare erste Druckdetektionselektrode ausgebildet, welcher über eine Durchgangsöffnung im MEMS-Wafer mit Druck beaufschlagbar ist. In der anderen der ersten und zweiten mikromechanischen Funktionsschicht ist eine feststehende zweite Druckdetektionselektrode beabstandet gegenüberliegend dem Membranbereich ausgebildet.
Aus dem Dokument EP 2 700 928 A2 ist ist Drucksensor bekannt. Eine integrierte Schaltungs weist eine Membran auf, die über einem Hohlraum aufgehängt ist, wobei die Membran und der Hohlraum eine Kammer definieren. Die Membran weist eine Vielzahl von Öffnungen auf, durch die hindurch Gas in die und aus der Kammer strömen kann. Wenn die Membran betätigt wird, ändert sich das Volumen der Kammer, um einen Druck innerhalb der Kammer zu erzeugen, der sich von einem Druck außerhalb der Kammer unterscheidet. Ein Sensor detektiert eine frequenzbasierte Charakteristik der Membran in Abhängigkeit von der Volumenänderung und liefert einen Hinweis auf den Druck außerhalb der Kammer.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Sensorstruktur bereitzustellen, die geeignet ist, eine Änderung des Umgebungsdrucks sowie die Stärke von Druckwellen abzufühlen, die auf die Sensorstruktur auftreffen können.
Die Erfindung schafft eine Sensorstruktur mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Sensorstrukturanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 12. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
In verschiedenen Ausführungsformen ist eine Sensorstruktur bereitgestellt. Die Sensorstruktur weist eine erste leitfähige Schicht; ein Elektrodenelement; und eine auf einer der ersten leitfähigen Schicht entgegengesetzten Seite des Elektrodenelements angeordnete zweite leitfähige Schicht auf. Die erste leitfähige Schicht und die zweite leitfähige Schicht bilden eine erste Kammer, wobei die erste leitfähige Schicht und die zweite leitfähige Schicht die erste Kammer vertikal begrenzen. Der Druck in der Kammer kann niedriger sein als der Druck außerhalb der Kammer. Von einem weiteren Teil der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht und einem Teil des Elektrodenelements wird eine zweite Kammer ausgebildet, indem diese die zweite Kammer in vertikaler Richtung begrenzen. Der Druck in der zweiten Kammer ist niedriger als der Druck außerhalb der zweiten Kammer.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Sensorstruktur ferner eine über einem Teil der ersten elektrisch leitfähigen Schicht ausgebildete erste Abstandsschicht; eine über einem Teil der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht ausgebildete zweite Abstandsschicht; eine in der ersten Kammer zwischen der ersten elektrisch leitfähigen Schicht und der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht ausgebildete erste Säulenstruktur; und eine in der zweiten Kammer zwischen der ersten elektrisch leitfähigen Schicht und dem Elektrodenelement ausgebildete zweite Säulenstruktur umfassen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Elektrodenelement zumindest teilweise in der ersten Kammer angeordnet sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist der Druck in der ersten Kammer im Wesentlichen ein Vakuumdruck und der Druck in der zweiten Kammer im Wesentlichen ein Vakuumdruck.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist die erste Abstandsschicht so angeordnet, dass sie die erste elektrisch leitfähige Schicht an dem Elektrodenelement befestigt, und ist die zweite Abstandsschicht so angeordnet, dass sie die zweite elektrisch leitfähige Schicht an dem Elektrodenelement befestigt.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist die erste Säulenstruktur zum elektrischen Koppeln der ersten elektrisch leitfähigen Schicht mit der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht konfiguriert.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen schneidet die erste Säulenstruktur die erste Kammer.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist die zweite Säulenstruktur zum elektrischen Isolieren der ersten elektrisch leitfähigen Schicht von dem Elektrodenelement konfiguriert.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen schneidet die zweite Säulenstruktur die zweite Kammer.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Sensorstruktur ferner einen in der Trägerstruktur ausgebildeten Hohlraum; und eine durch die erste elektrisch leitfähige Schicht, die erste Abstandsschicht, das Elektrodenelement, die zweite Abstandsschicht und die zweite elektrisch leitfähige Schicht ausgebildete Lücke umfassen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist zumindest ein Teil der ersten elektrisch leitfähigen Schicht durch den Hohlraum in der Trägerstruktur aufgehängt.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist die Lücke zum elektrischen Isolieren eines Teils der Sensorstruktur, der die erste Kammer enthält, von einem Teil, der die zweite Kammer enthält, konfiguriert.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Sensorstruktur als mikroelektromechanisches System implementiert sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist eine Sensorstrukturanordnung offenbart. Die Sensorstrukturanordnung weist die vorgenannte Sensorstruktur und eine Schaltung auf, die zum Detektieren von zumindest einem von einem durch eine Auslenkung der ersten Kammer erzeugten Signal und einem durch eine Verformung der zweiten Kammer erzeugten Signal konfiguriert sein kann, zusammengesetzt sein kann.
Ferner ist ein Chip offenbart. Der Chip kann einen Drucksensor und ein Mikrofon umfassen, wobei der Drucksensor und das Mikrofon zumindest eine gemeinsame Schicht eines Substrats auf dem Chip aufweisen. In verschiedenen Ausführungsformen können das Mikrofon und der Drucksensor zumindest eine Schicht teilen, die im Substrat des Chips monolithisch ausgebildet ist.
Ferner ist eine elektronische Vorrichtung offenbart. Die elektronische Vorrichtung kann einen ersten Chip umfassen. Der erste Chip kann einen Drucksensor, ein Mikrofon und eine Schaltung, die zum Verarbeiten zumindest eines durch zumindest einen von dem Drucksensor und dem Mikrofon bereitgestellten Signals konfiguriert ist, umfassen. Die elektronische Vorrichtung kann als Kommunikationsvorrichtung konfiguriert sein. Die elektronische Vorrichtung kann ferner einen zweiten Chip umfassen, der zum Empfangen des zumindest einen Signals aus der Schaltung konfiguriert ist. Der zweite Chip kann als Signalverarbeitungsvorrichtung implementiert sein. Der zweite Chip kann als Teilnehmeridentifizierungsmodul (SIM) implementiert sein. In verschiedenen Ausführungsformen kann der zweite Chip in verschiedenen elektronischen Vorrichtungen, wie z. B. einem Mobiltelefon, implementiert sein. Der zweite Chip kann als beliebige elektronische Vorrichtung implementiert und/oder in eine solche integriert sein, wie das für eine bestimmte Anwendung erstrebenswert sein kann.
Ferner kann ein Verfahren zur Ausbildung einer Sensorstruktur Folgendes umfassen: das Bereitstellen einer Trägerstruktur mit einer ersten Seite; das Ausbilden einer ersten elektrisch leitfähigen Schicht auf der ersten Seite der Trägerstruktur; das Anordnen eines Elektrodenelements über der ersten leitfähigen Schicht; das Anordnen einer zweiten elektrisch leitfähigen Schicht auf einer der ersten elektrisch leitfähigen Schicht entgegengesetzten Seite des Elektrodenelements; wobei ein Teil der ersten elektrisch leitfähigen Schicht und ein Teil der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht zum Ausbilden einer ersten Kammer konfiguriert sind, wobei der Druck in der ersten Kammer niedriger ist als der Druck außerhalb der ersten Kammer, und ein weiterer Teil der ersten elektrisch leitfähigen Schicht und ein Teil des Elektrodenelements zum Ausbilden einer zweiten Kammer konfiguriert sind, wobei der Druck in der zweiten Kammer niedriger ist als der Druck außerhalb der zweiten Kammer.
Das Verfahren kann ferner Folgendes umfassen: das Ausbilden einer ersten Abstandsschicht über einem Teil der ersten elektrisch leitfähigen Schicht; das Ausbilden einer zweiten Abstandsschicht über einem Teil der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht; das Anordnen einer ersten Säulenstruktur in der ersten Kammer zwischen der ersten elektrisch leitfähigen Schicht und der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht; und das Anordnen einer zweiten Säulenstruktur in der zweiten Kammer zwischen der ersten elektrisch leitfähigen Schicht und dem Elektrodenelement.
Die erste Abstandsschicht kann so angeordnet werden, dass sie die erste elektrisch leitfähige Schicht an dem Elektrodenelement befestigt, und ist die zweite Abstandsschicht so angeordnet, dass sie die zweite elektrisch leitfähige Schicht an dem Elektrodenelement befestigt.
Die erste Säulenstruktur kann so angeordnet werden, dass die erste elektrisch leitfähige Schicht mit der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht gekoppelt wird, und ist die zweite Säulenstruktur so angeordnet, dass die erste elektrisch leitfähige Schicht von dem Elektrodenelement isoliert wird.
Das Verfahren ferner Folgendes umfassen: das Ausbilden eines Hohlraums in der Trägerstruktur; und das Ausbilden einer Lücke durch die erste elektrisch leitfähige Schicht, die erste Abstandsschicht, das Elektrodenelement, die zweite Abstandsschicht; und die zweite elektrisch leitfähige Schicht.
Zumindest ein Teil der ersten elektrisch leitfähigen Schicht wird durch den Hohlraum in der Trägerstruktur aufgehängt.
Die Lücke zum elektrischen Isolieren eines Teils der Sensorstruktur, der die erste Kammer enthält, wird von einem Teil, der die zweite Kammer enthält, konfiguriert.
In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen im Allgemeinen in sämtlichen der unterschiedlichen Ansichten die gleichen Teile. Die Zeichnungen sind nicht zwangsläufig maßstabgetreu, stattdessen liegt die Betonung auf der Veranschaulichung der Grundsätze der Offenbarung. In der nachstehenden Beschreibung werden verschiedene Ausführungsformen der Offenbarung unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen beschrieben, wobei:
1A gemäß verschiedenen Ausführungsformen eine perspektivische Querschnittsansicht einer Sensorstruktur mit einer Region zum Abfühlen einer Änderung im Umgebungsdruck und einer Region zum Abfühlen der Stärke einer einfallenden Druckwelle zeigt;
die 1B und 1C eine stark abstrahierte perspektivische Querschnittsansicht einer einzelnen Kammer, die in der Sensorstruktur aus 1A implementiert werden kann, zum Abfühlen der Stärke einer einfallenden Druckwelle zeigen; und
2 verschiedene mögliche Aspekte eines Teils der Sensorstruktur aus 1A zeigt, der zum Abfühlen einer Änderung im Umgebungsdruck verwendet werden kann;
die 3A und 3B graphisch die Ergebnisse von Berechnungen der Diaphragmaauslenkung unter 1 bar Druck (Umgebungsdruck) eines quadratischen Einheitssegments eines belastungsfreien Polysiliciumdiaphragmas für unterschiedliche Dicken und Seitenlängen darstellen;
die 4 bis 15 verschiedene beispielhafte Vorgänge zeigen, die in einem Herstellungsvorgang zur Herstellung der Sensorstruktur aus 2A eingesetzt werden;
die 16A und 16B perspektivische Querschnittsansichten und Draufsichten einer möglichen Ausführungsformen der in den 4 bis 15 gezeigten Sensorstruktur zeigen;
17 eine Querschnittsansicht einer möglichen Ausführungsform der in den 4 bis 15 gezeigten Sensorstruktur zeigt;
18 eine Blockdiagrammdarstellung der Sensorstruktur aus 1A integriert in eine Mobiltelefonvorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsformen zeigt;
die 19A bis 19C in Flussbildform verschiedene Verfahren zeigen, die zur Herstellung der in den 1 bis 17 dargestellten Sensorstruktur implementiert werden können.
Die folgende ausführliche Beschreibung bezeichnet die beiliegenden Zeichnungen, die auf dem Wege der Veranschaulichung konkrete Details und Ausführungsformen zeigen, in denen die Offenbarung angewandt werden kann.
Das Wort „beispielhaft” wird hierin mit der Bedeutung „als Beispiel, Exemplar oder zur Veranschaulichung dienend” verwendet. Eine hierin als „beispielhaft” beschriebene Ausführungsform oder Konzeption ist nicht zwangsläufig als bevorzugt oder im Vorteil gegenüber anderen Ausführungsformen oder Konzeptionen auszulegen.
Das hierin zur Beschreibung der Ausbildung eines Merkmals, z. B. einer Schicht, „über” einer Seite oder Oberfläche verwendete Wort „über” kann dazu verwendet werden, zu bezeichnen, dass das Merkmal, z. B. die Schicht, „direkt auf”, z. B. in direktem Kontakt mit, der jeweiligen Seite oder Oberfläche ausgebildet sein kann. Das hierin zur Beschreibung der Ausbildung eines Merkmals, z. B. einer Schicht, „über” einer Seite oder Oberfläche verwendete Wort „über” kann dazu verwendet werden, zu bezeichnen, dass das Merkmal, z. B. die Schicht, „indirekt auf” der jeweiligen Seite oder Oberfläche ausgebildet ist, wobei eine oder mehrere zusätzliche Schichten zwischen der jeweiligen Seite oder Oberfläche und der ausgebildeten Schicht angeordnet sind.
In verschiedenen Ausführungsformen kann ein Diaphragma eine Platte oder eine Membran umfassen. Eine Platte lässt sich als Diaphragma unter Druck verstehen. Zudem lässt sich eine Membran als Diaphragma unter Zugspannung verstehen. Wenngleich verschiedene Ausführungsformen weiter unten unter Bezugnahme auf eine Membran detailgenauer beschrieben werden, kann diese alternativ dazu mit einer Platte oder allgemein mit einem Diaphragma versehen sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist eine Sensorstruktur 100 bereitgestellt. Wie in 1A veranschaulicht, kann die Sensorstruktur 100 eine Trägerstruktur 102 mit einer an einer Oberfläche der Trägerstruktur 102 ausgebildeten ersten elektrisch leitfähigen Schicht 104, einem Elektrodenelement 108 und einer auf einer der ersten elektrisch leitfähigen Schicht 104 entgegengesetzten Seite des Elektrodenelements 108 angeordneten zweiten elektrisch leitfähigen Schicht 112 sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Sensorstruktur 100 ferner einen Teil der ersten elektrisch leitfähigen Schicht 104 und einen Teil der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht 112 umfassen, die konfiguriert sind, eine erste Kammer 114 auszubilden. Der Druck in der ersten Kammer 114 kann niedriger sein als der Druck außerhalb der ersten Kammer 114. Der Druck in der ersten Kammer 114 kann im Bereich von etwa 0,5 mbar bis etwa 10 mbar liegen, z. B. im Bereich von etwa 0,5 mbar bis etwa 1 mbar, z. B. im Bereich von etwa 1 mbar bis etwa 1,5 mbar, z. B. im Bereich von etwa 2 mbar bis etwa 2,5 mbar, z. B. im Bereich von etwa 2,5 mbar bis etwa 3 mbar, z. B. im Bereich von etwa 3 mbar bis etwa 5 mbar, z. B. im Bereich von etwa 5 mbar bis etwa 10 mbar.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein weiterer Teil der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht 112 und ein Teil des Elektrodenelements 108 eine zweite Kammer 116 ausbilden und kann der Druck in der zweiten Kammer 116 niedriger sein als der Druck außerhalb der zweiten Kammer 116. Der Druck in der zweiten Kammer 116 kann im Bereich von etwa 0,5 mbar bis etwa 10 mbar liegen, z. B. im Bereich von etwa 0,5 mbar bis etwa 1 mbar, z. B. im Bereich von etwa 1 mbar bis etwa 1,5 mbar, z. B. im Bereich von etwa 2 mbar bis etwa 2,5 mbar, z. B. im Bereich von etwa 2,5 mbar bis etwa 3 mbar, z. B. im Bereich von etwa 3 mbar bis etwa 5 mbar, z. B. im Bereich von etwa 5 mbar bis etwa 10 mbar.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Sensorstruktur 100 ferner eine in der ersten Kammer 114 zwischen der ersten elektrisch leitfähigen Schicht 104 und der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht 112 angeordnete erste Säulenstruktur 118 umfassen. Die Sensorstruktur 100 kann auch eine in der zweiten Kammer 116 zwischen der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht 112 und dem Elektrodenelement 108 angeordnete zweite Säulenstruktur 120 umfassen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Sensorstruktur 100 einen in der Trägerstruktur 102 ausgebildeten Hohlraum 122 umfassen. Der Hohlraum 122 kann in der Trägerstruktur 102 angeordnet sein, sodass ein Teil der ersten elektrisch leitfähigen Schicht 104 über den gesamten Hohlraum 122 aufgehängt sein kann.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Sensorstruktur 100 eine durch einen Teil der ersten elektrisch leitfähigen Schicht 104, der ersten Abstandsschicht 106, des Elektrodenelements 108, der zweiten Abstandsschicht 110 und der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht 112 ausgebildete Lücke 124 umfassen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Lücke 124 durch einen Teil der ersten elektrisch leitfähigen Schicht 104, der ersten Abstandsschicht 106, des Elektrodenelements 108 und der zweiten Abstandsschicht 110 ausgebildet sein, ohne sich durch die zweite leitfähige Schicht 112 zu erstrecken. Die Lücke 124 kann so angeordnet sein, dass der Teil der Sensorstruktur, der die erste Kammer 114 enthalten kann, und der Teil der Sensorstruktur 100, der die zweite Kammer 116 enthalten kann, voneinander elektrisch isoliert sein können.
Die 1B und 1C zeigen eine isolierte Ansicht eines Abschnitts der ersten Kammer 114, wobei gemäß verschiedenen Ausführungsformen Schallwellen 110, die auf die zweite elektrisch leitfähige Schicht 112 einfallen, verursachen können, dass die Kammer relativ zum Elektrodenelement 108 auslenkt. Da die erste Kammer 114 aufgrund der Schallwellen 110 auslenken kann, kann die zweite elektrisch leitfähige Schicht 112 in eine Richtung im Wesentlichen auf das Elektrodenelement 108 zu auslenken, während die erste elektrisch leitfähige Schicht 104 gleichzeitig im Wesentlichen in dieselbe Richtung wie die zweite elektrisch leitfähige Schicht ausgelenkt werden und sich daher von dem Elektrodenelement 108 wegbewegen kann. Da die erst elektrisch leitfähige Schicht 104 an der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht 112 durch die erste Säulenstruktur 118 befestigt sein kann, kann die Stärke der Auslenkung der ersten und der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht 104 und 112 im Wesentlichen gleich sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können durch die Bewegung der ersten und der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht 104 und 112 Signale erzeugt werden. Die Signale können dann mit durch eine oder mehrere Verarbeitungsschaltungen, z. B. durch eine optionale Verarbeitungsschaltungsanordnung 132, verglichen und in brauchbare Informationen umgewandelt werden, wie sie für eine bestimmte Anwendung, z. B. das Abfühlen einer Änderung des Drucks, z. B. das Detektieren der Stärke von Druckwellen, die auf die erste und die zweite elektrisch leitfähige Schicht 104 und 112 einfallen, erstrebenswert sein können. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Änderung der Entfernung zwischen der ersten und der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht 104 und 112 eine Änderung der zwischen der ersten und der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht 104 und 112 erzeugten Kapazität verursachen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann diese Änderung der Kapazität durch eine oder mehrere Verarbeitungsschaltungen, z. B. durch die optionale Schaltungsanordnung 132, detektiert werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Trägerstruktur 102 ein Halbleitersubstrat, wie z. B. ein Siliciumsubstrat, sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Trägerstruktur 102 andere Halbleitermaterialien, z. B. Germanium, Siliciumgermanium, Siliciumcarbid, Galliumnitrid, Indium, Indiumgalliumnitrid, Indiumgalliumarsenid, Indiumgalliumzinkoxid oder andere elementare und/oder Verbindungshalbleiter (z. B. einen III-V-Verbindungshalbleiter, wie z. B. Galliumarsenid oder Indiumphosphid, oder einen II-VI-Verbindungshalbleiter oder einen ternären Verbindungshalbleiter oder einen quaternären Verbindungshalbleiter) umfassen oder im Wesentlichen aus diesen bestehen, wie das für eine bestimmte Anwendung angestrebt werden kann. Die Trägerstruktur 102 kann andere Materialien oder Materialkombinationen, z. B. verschiedene Dielektrika, Metalle und Polymere, umfassen oder im Wesentlichen aus diesen bestehen, wie das für eine bestimmte Anwendung angestrebt werden kann. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Trägerstruktur 102 z. B. Glas und/oder verschiedene Polymere umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Die Trägerstruktur 102 kann eine Silicon-on-Insulator-(SOI-)Struktur sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Trägerstruktur 102 eine Leiterplatte sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Hohlraum 122 in der Trägerstruktur 120 mithilfe verschiedener Verfahren ausgebildet werden, z. B. durch isotropes Gasphasenätzen, Dampfätzen, Nassätzen, isotropes Trockenätzen, Plasmaätzen, Laserbohren, verschiedene Schleifverfahren etc.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Hohlraum 122 eine quadratische oder im Wesentlichen quadratische Form annehmen. Der Hohlraum 122 kann eine rechteckige oder im Wesentlichen rechteckige Form annehmen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Hohlraum 122 eine Kreisform oder im Wesentlichen eine Kreisform annehmen. Der Hohlraum 122 kann eine ovale oder im Wesentlichen ovale Form annehmen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Hohlraum 122 eine dreieckige oder im Wesentlichen dreieckige Form annehmen. Der Hohlraum 122 kann eine Kreuzform oder im Wesentlichen eine Kreuzform annehmen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Hohlraum 122 in jeder beliebigen Form ausgebildet sein, die für eine bestimmte Anwendung angestrebt werden kann. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Entfernung 126 durch den Hohlraum 122 z. B. im Bereich von etwa 0,5 mm bis etwa 5 mm liegen, z. B. im Bereich von etwa 0,5 mm bis etwa 1 mm, z. B. im Bereich von etwa 1 mm bis etwa 1,5 mm, z. B. im Bereich von etwa 1,5 mm bis etwa 2 mm, z. B. im Bereich von etwa 2 mm bis etwa 2,5 mm, z. B. im Bereich von etwa 2,5 mm bis etwa 3 mm, z. B. im Bereich von etwa 3 mm bis etwa 5 mm. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die erste elektrisch leitfähige Schicht 104 mithilfe verschiedener Fertigungsverfahren, wie z. B. physikalischer Gasphasenabscheidung, elektrochemischer Abscheidung, chemischer Gasphasenabscheidung und Molekularstrahlepitaxie, über einer oberen Oberfläche 102a der Trägerstruktur 102 ausgebildet werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die erste elektrisch leitfähige Schicht 104 eine Dicke T1 im Bereich z. B. von etwa 300 nm bis etwa 10 μm, z. B. im Bereich von etwa 300 nm bis etwa 400 nm, z. B. im Bereich von etwa 400 nm bis etwa 500 nm, z. B. im Bereich von etwa 500 nm bis etwa 1 μm, z. B. im Bereich von etwa 1 μm bis etwa 3 μm, z. B. im Bereich von etwa 3 μm bis etwa 5 μm, z. B. im Bereich von etwa 5 μm bis etwa 10 μm, aufweisen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die erste elektrisch leitfähige Schicht 104 ein Halbleitermaterial, z. B. Silicium, umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die erste elektrisch leitfähige Schicht 104 andere Halbleitermaterialien, z. B. Germanium, Siliciumgermanium, Siliciumcarbid, Galliumnitrid, Indium, Indiumgalliumnitrid, Indiumgalliumarsenid, Indiumgalliumzinkoxid oder andere elementare und/oder Verbindungshalbleiter (z. B. einen III-V-Verbindungshalbleiter, wie z. B. Galliumarsenid oder Indiumphosphid, oder einen II-VI-Verbindungshalbleiter oder einen ternären Verbindungshalbleiter oder einen quaternären Verbindungshalbleiter) umfassen oder im Wesentlichen aus diesen bestehen, wie das für eine bestimmte Anwendung angestrebt werden kann. Die erste elektrisch leitfähige Schicht 104 kann zumindest eines von einem Metall, einem dielektrischen Material, einem piezoelektrischen Material, einem piezoresistiven Material und einem ferroelektrischen Material, umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die erste elektrisch leitfähige Schicht 104 als Membranstruktur implementiert sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die erste elektrisch leitfähige Schicht 104 als Diaphragmastruktur implementiert sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Abstandsschicht 106 mithilfe verschiedener Fertigungsverfahren, wie z. B. physikalischer Gasphasenabscheidung, elektrochemischer Abscheidung, chemischer Gasphasenabscheidung und Molekularstrahlepitaxie, über zumindest einem Teil einer oberen Oberfläche 104a der ersten elektrisch leitfähigen Schicht 104 ausgebildet werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann zumindest ein Teil der ersten Abstandsschicht 106 zwischen einer unteren Oberfläche 108b des Elektrodenelements 108 und der oberen Oberfläche 104a der ersten elektrisch leitfähigen Schicht 104 angeordnet werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Abstandsschicht 106 verschiedene Dielektrika, wie z. B. ein Siliciumoxid, Siliciumnitrid, Tetraethylorthosilicat, Borphosphosilicatglas und verschiedene Plasmaoxide, umfassen oder aus diesen bestehen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Abstandsschicht 106 eine Dicke im Bereich z. B. von etwa 300 nm bis etwa 10 μm aufweisen, z. B. im Bereich von etwa 300 nm bis etwa 400 nm, z. B. im Bereich von etwa 400 nm bis etwa 500 nm, z. B. im Bereich von etwa 500 nm bis etwa 1 μm, z. B. im Bereich von etwa 1 μm bis etwa 3 μm, z. B. im Bereich von etwa 3 μm bis etwa 5 μm, z. B. im Bereich von etwa 5 μm bis etwa 10 μm.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zweite Abstandsschicht 110 mithilfe verschiedener Fertigungsverfahren, wie z. B. physikalischer Gasphasenabscheidung, elektrochemischer Abscheidung, chemischer Gasphasenabscheidung und Molekularstrahlepitaxie, über zumindest einem Teil einer oberen Oberfläche 108a des Elektrodenelements 108 ausgebildet werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann zumindest ein Teil der zweiten Abstandsschicht 110 zwischen der oberen Oberfläche 108a des Elektrodenelements 108 und einer unteren Oberfläche 112b der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht 112 angeordnet sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zweite Abstandsschicht 110 verschiedene Dielektrika, wie z. B. ein Siliciumoxid, Siliciumnitrid, Tetraethylorthosilicat, Borphosphosilicatglas und verschiedene Plasmaoxide, umfassen oder aus diesen bestehen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zweite Abstandsschicht 110 eine Dicke im Bereich z. B. von etwa 300 nm bis etwa 10 μm aufweisen, z. B. im Bereich von etwa 300 nm bis etwa 400 nm, z. B. im Bereich von etwa 400 nm bis etwa 500 nm, z. B. im Bereich von etwa 500 nm bis etwa 1 μm, z. B. im Bereich von etwa 1 μm bis etwa 3 μm, z. B. im Bereich von etwa 3 μm bis etwa 5 μm, z. B. im Bereich von etwa 5 μm bis etwa 10 μm.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die erste Abstandsschicht 106 und die zweite Abstandsschicht 110 aus demselben Material zusammengesetzt sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zweite elektrisch leitfähige Schicht 112 eine Dicke T2 im Bereich z. B. von etwa 300 nm bis etwa 10 μm aufweisen, z. B. im Bereich von etwa 300 nm bis etwa 400 nm, z. B. im Bereich von etwa 400 nm bis etwa 500 nm, z. B. im Bereich von etwa 500 nm bis etwa 1 μm, z. B. im Bereich von etwa 1 μm bis etwa 3 μm, z. B. im Bereich von etwa 3 μm bis etwa 5 μm, z. B. im Bereich von etwa 5 μm bis etwa 10 μm.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zweite elektrisch leitfähige Schicht 112 ein Halbleitermaterial, z. B. Silicium, umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zweite elektrisch leitfähige Schicht 112 andere Halbleitermaterialien, z. B. Germanium, Siliciumgermanium, Siliciumcarbid, Galliumnitrid, Indium, Indiumgalliumnitrid, Indiumgalliumarsenid, Indiumgalliumzinkoxid oder andere elementare und/oder Verbindungshalbleiter (z. B. einen III-V-Verbindungshalbleiter, wie z. B. Galliumarsenid oder Indiumphosphid, oder einen II-VI-Verbindungshalbleiter oder einen ternären Verbindungshalbleiter oder einen quaternären Verbindungshalbleiter) umfassen oder im Wesentlichen aus diesen bestehen, wie das für eine bestimmte Anwendung angestrebt werden kann. Die zweite elektrisch leitfähige Schicht 112 kann zumindest eines von einem Metall, einem dielektrischen Material, einem piezoelektrischen Material, einem piezoresistiven Material und einem ferroelektrischen Material, umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zweite elektrisch leitfähige Schicht 112 als Membranstruktur implementiert sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zweite elektrisch leitfähige Schicht 112 als Diaphragmastruktur implementiert sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die erste elektrisch leitfähige Schicht 104, das Elektrodenelement 108, die zweite elektrisch leitfähige Schicht 112 und die Abstandsschichten 106 und 110 in einer Stapelstruktur angeordnet sein. Die erste elektrisch leitfähige Schicht 104, das Elektrodenelement 108, die zweite elektrisch leitfähige Schicht 112 und die Abstandsschichten 106 und 110 können als eine Art Laminatstruktur implementiert sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann, wie in 1B veranschaulicht, das Elektrodenelement 108 ein erstes leitfähiges Element 108c, ein elektrisches Isolierungselement 108d und ein zweites leitfähiges Element 108e umfassen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können das erste leitfähige Element 108c und das zweite leitfähige Element 108e das gleiche leitfähige Material umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können das erste leitfähige Element 108c und das zweite leitfähige Element 108e unterschiedliche leitfähige Materialien umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das erste leitfähige Element 108c des Elektrodenelements 108 verschiedene Metalle umfassen oder im Wesentlichen aus diesen bestehen, z. B. Aluminium, Silber, Kupfer, Nickel und verschiedene Legierungen, wie z. B. Aluminium-Silber und Kupfernickel.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das erste leitfähige Element 108c des Elektrodenelements 108 verschiedene Halbleitermaterialien umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen, die so dotiert sein können, dass sie elektrisch leitfähig sind, z. B. eine Polysiliciumschicht, die stark mit Bor, Phosphor oder Arsen dotiert ist. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das erste leitfähige Element 108c des Elektrodenelements 108 eine Dicke im Bereich von etwa 500 nm bis etwa 5 μm aufweisen, z. B. im Bereich von etwa 500 nm bis etwa 1 μm, z. B. im Bereich von etwa 1 μm bis etwa 2 μm, z. B. im Bereich von etwa 2 μm bis etwa 3 μm, z. B. im Bereich von etwa 3 μm bis etwa 4 μm, z. B. im Bereich von etwa 4 μm bis etwa 5 μm.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das elektrische Isolierungselement 108d des Elektrodenelements 108 verschiedene dielektrische Materialien wie z. B. ein Siliciumoxid, Siliciumnitrid, Tetraethylorthosilicat, Borphosphosilicatglas und verschiedene Plasmaoxide, umfassen oder aus diesen bestehen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das elektrische Isolierungselement 108d verschiedene Halbleitermaterialien, z. B. Siliciumdioxid, Germanium, Siliciumgermanium, Siliciumcarbid, Galliumnitrid, Indium, Indiumgalliumnitrid, Indiumgalliumarsenid, Indiumgalliumzinkoxid oder andere elementare und/oder Verbindungshalbleiter (z. B. einen III-V-Verbindungshalbleiter, wie z. B. Galliumarsenid oder Indiumphosphid, oder einen II-VI-Verbindungshalbleiter oder einen ternären Verbindungshalbleiter oder einen quaternären Verbindungshalbleiter) umfassen oder im Wesentlichen aus diesen bestehen, wie das für eine bestimmte Anwendung angestrebt werden kann. Das elektrische Isolierungselement 108d kann eine Dicke im Bereich z. B. von etwa 100 nm bis etwa 1 μm aufweisen, z. B. im Bereich von etwa 100 nm bis etwa 200 nm, z. B. im Bereich von etwa 200 nm bis etwa 500 nm, z. B. im Bereich von etwa 500 nm bis etwa 1 μm.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann zweite leitfähige Element 108e des Elektrodenelements 108 verschiedene Metalle umfassen oder im Wesentlichen aus diesen bestehen, z. B. Aluminium, Silber, Kupfer, Nickel und verschiedene Legierungen, wie z. B. Aluminium-Silber und Kupfernickel.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das zweite leitfähige Element 108e des Elektrodenelements 108 verschiedene Halbleitermaterialien umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen, die so dotiert sein können, dass sie elektrisch leitfähig sind, z. B. eine Polysiliciumschicht, die stark mit Bor, Phosphor oder Arsen dotiert ist. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das zweite leitfähige Element 108e des Elektrodenelements 108 eine Dicke im Bereich von etwa 500 nm bis etwa 5 μm aufweisen, z. B. im Bereich von etwa 500 nm bis etwa 1 μm, z. B. im Bereich von etwa 1 μm bis etwa 2 μm, z. B. im Bereich von etwa 2 μm bis etwa 3 μm, z. B. im Bereich von etwa 3 μm bis etwa 4 μm, z. B. im Bereich von etwa 4 μm bis etwa 5 μm.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Entfernung zwischen der oberen Oberfläche 108a des Elektrodenelements 108 und einer unteren Oberfläche 112b der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht 112 als erster Abfühlspalt S1 definiert werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der erste Abfühlspalt S1 im Bereich z. B. von etwa 300 nm bis etwa 10 μm liegen, z. B. im Bereich von etwa 300 nm bis etwa 400 nm, z. B. im Bereich von etwa 400 nm bis etwa 500 nm, z. B. im Bereich von etwa 500 nm bis etwa 1 μm, z. B. im Bereich von etwa 1 μm bis etwa 3 μm, z. B. im Bereich von etwa 3 μm bis etwa 5 μm, z. B. im Bereich von etwa 5 μm bis etwa 10 μm.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Entfernung zwischen der oberen Oberfläche 108b des Elektrodenelements 108 und einer oberen Oberfläche 104a der ersten elektrisch leitfähigen Schicht 104 als zweiter Abfühlspalt S2 definiert werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der zweite Abfühlspalt S2 im Bereich z. B. von etwa 300 nm bis etwa 10 μm liegen, z. B. im Bereich von etwa 300 nm bis etwa 400 nm, z. B. im Bereich von etwa 400 nm bis etwa 500 nm, z. B. im Bereich von etwa 500 nm bis etwa 1 μm, z. B. im Bereich von etwa 1 μm bis etwa 3 μm, z. B. im Bereich von etwa 3 μm bis etwa 5 μm, z. B. im Bereich von etwa 5 μm bis etwa 10 μm.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Säulenstruktur 118 zwischen der unteren Oberfläche 112b der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht 112 und der oberen Oberfläche 104a der ersten elektrisch leitfähigen Schicht 104 angeordnet sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Säulenstruktur 118 durch verschiedene Fertigungstechniken, z. B. physikalische Gasphasenabscheidung, elektrochemische Abscheidung, chemische Gasphasenabscheidung und Molekularstrahlepitaxie, über der oberen Oberfläche 104a der ersten elektrisch leitfähigen Schicht 104 ausgebildet werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Säulenstruktur 118 zwischen der unteren Oberfläche 112b der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht 112 und der oberen Oberfläche 104a der ersten elektrisch leitfähigen Schicht 104 angeordnet sein, um die zweite elektrisch leitfähige Schicht 112 mit der ersten elektrisch leitfähigen Schicht 104 zu koppeln.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Säulenstruktur 118 zwischen der unteren Oberfläche 112b der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht 112 und der oberen Oberfläche 104a der ersten elektrisch leitfähigen Schicht 104 angeordnet sein, um die zweite elektrisch leitfähige Schicht 112 von der ersten elektrisch leitfähige Schicht 104 elektrisch zu isolieren.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann, wie in 1B veranschaulicht, die erste Säulenstruktur 118 eine Höhe H1 z. B. im Bereich von etwa 1 μm bis etwa 10 μm aufweisen, z. B. im Bereich von etwa 1 μm bis etwa 2 μm, z. B. im Bereich von etwa 2 μm bis etwa 2,5 μm, z. B. im Bereich von etwa 2,5 μm bis etwa 5 μm, z. B. im Bereich von etwa 5 μm bis etwa 7 μm, z. B. im Bereich von etwa 7 μm bis etwa 10 μm. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Dicke T3 der ersten Säulenstruktur 208 z. B. im Bereich von etwa 300 nm bis etwa 10 μm liegen, z. B. im Bereich von etwa 300 nm bis etwa 400 nm, z. B. im Bereich von etwa 400 nm bis etwa 500 nm, z. B. im Bereich von etwa 500 nm bis etwa 1 μm, z. B. im Bereich von etwa 1 μm bis etwa 3 μm, z. B. im Bereich von etwa 3 μm bis etwa 5 μm, z. B. im Bereich von etwa 5 μm bis etwa 10 μm.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Säulenstruktur 118 ein Halbleitermaterial, wie z. B. Silicium, umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Säulenstruktur 118 andere Halbleitermaterialien, z. B. Germanium, Siliciumgermanium, Siliciumcarbid, Galliumnitrid, Indium, Indiumgalliumnitrid, Indiumgalliumarsenid, Indiumgalliumzinkoxid oder andere elementare und/oder Verbindungshalbleiter (z. B. einen III-V-Verbindungshalbleiter, wie z. B. Galliumarsenid oder Indiumphosphid, oder einen II-VI-Verbindungshalbleiter oder einen ternären Verbindungshalbleiter oder einen quaternären Verbindungshalbleiter) umfassen oder im Wesentlichen aus diesen bestehen, wie das für eine bestimmte Anwendung angestrebt werden kann. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Säulenstruktur 118 zumindest eines von einem Metall, einem dielektrischen Material, einem piezoelektrischen Material, einem piezoresistiven Material und einem ferroelektrischen Material, umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann, wie in den 1A bis 1C veranschaulicht, die erste Säulenstruktur 118 als Trägerstruktur implementiert sein, die sich zwischen der unteren Oberfläche 112b der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht 112 und der oberen Oberfläche 104a der ersten elektrisch leitfähigen Schicht 104 erstreckt. Die erste Säulenstruktur 118 kann als Vielzahl von Säulen implementiert sein, die sich zwischen der unteren Oberfläche 112b der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht 112 und der oberen Oberfläche 104a der ersten elektrisch leitfähigen Schicht 104 erstrecken. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen, wonach die erste Säulenstruktur 118 als Vielzahl von Säulen 118 implementiert sein kann, kann jede der einzelnen Säulen eine Trägerstruktur sein, die in der Lage ist, einen Teil der zweiten leitfähigen Schicht zu unterstützen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kontaktiert und/oder berührt die erste Säulenstruktur 118 das Elektrodenelement 108 nicht, sondern durchläuft das Elektrodenelement 108 vielmehr durch Öffnungen oder Löcher 130, die in dem Elektrodenelement 108 ausgebildet sein können.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen, wonach die erste Säulenstruktur 118 als Vielzahl von Säulen implementiert sein kann wie in den 1A bis 1C veranschaulicht, kann der Abstand L1 zwischen den Säulen 118 z. B. im Bereich von 1 μm bis 50 μm liegen, z. B. im Bereich von etwa 1 μm bis etwa 5 μm, z. B. im Bereich von etwa 5 μm bis etwa 10 μm, z. B. im Bereich von etwa 10 μm bis etwa 20 μm, z. B. im Bereich von etwa 20 μm bis etwa 25 μm, z. B. im Bereich von etwa 25 μm bis etwa 50 μm.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Säulenstruktur 118 mit der ersten und der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht 104 bzw. 112 einstückig ausgebildet sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die erste elektrisch leitfähige Schicht 104, die zweite elektrisch leitfähige Schicht 112 und die erste Säulenstruktur 118 eine aus demselben Material, wie z. B. Silicium, ausgebildete einstückige Struktur sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die erste elektrisch leitfähige Schicht 104, die zweite elektrisch leitfähige Schicht 112 und die erste Säulenstruktur 118 jeweils in gesonderten Schritten während des Fertigungsvorgangs der Sensorstruktur 100 ausgebildet werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Säulenstruktur 118 ein anderes Material umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen als die erste und die zweite elektrisch leitfähige Schicht 104 bzw. 112.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann, wie in 1C veranschaulicht, das Elektrodenelement 108 eine optionale Verkapselungsschicht 132 umfassen, um zu unterbinden, dass die erste elektrisch leitfähige Schicht 104 und/oder die zweite elektrisch leitfähige Schicht 112 in physischen Kontakt mit dem Elektrodenelement 108 gelangen. Die Verkapselungsschicht 132 kann verschiedene Dielektrika, wie z. B. verschiedene dielektrische Materialien, wie z. B. ein Siliciumoxid, Siliciumnitrid, Tetraethylorthosilicat, Borphosphosilicatglas und verschiedene Plasmaoxide, umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Verkapselungsschicht 132 verschiedene Halbleitermaterialien, z. B. Siliciumdioxid, Germanium, Siliciumgermanium, Siliciumcarbid, Galliumnitrid, Indium, Indiumgalliumnitrid, Indiumgalliumarsenid, Indiumgalliumzinkoxid oder andere elementare und/oder Verbindungshalbleiter (z. B. einen III-V-Verbindungshalbleiter, wie z. B. Galliumarsenid oder Indiumphosphid, oder einen II-VI-Verbindungshalbleiter oder einen ternären Verbindungshalbleiter oder einen quaternären Verbindungshalbleiter) umfassen oder im Wesentlichen aus diesen bestehen, wie das für eine bestimmte Anwendung angestrebt werden kann.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann, wie in 2A veranschaulicht, die Lücke 124 in der Sensorstruktur 100 so angeordnet werden, dass die Lücke 124 zumindest teilweise einen Teil der Sensorstruktur 100, der die erste Kammer 114 enthalten kann, von einem Teil der Sensorstruktur 100, der die zweite Kammer 116 enthalten kann, trennt. Eine Entfernung 202 durch die Lücke 124 kann z. B. im Bereich von etwa 1 μm bis etwa 10 μm liegen, z. B. im Bereich von etwa 1 μm bis etwa 2 μm, z. B. im Bereich von etwa 2 μm bis etwa 3 μm, z. B. im Bereich von etwa 3 μm bis etwa 5 μm, z. B. im Bereich von etwa 5 μm bis etwa 10 μm. Die Lücke 124 kann in der Sensorstruktur 100 mittels verschiedener Verfahren ausgebildet werden, z. B. durch isotropes Gasphasenätzen, Dampfätzen, Nassätzen, isotropes Trockenätzen, Plasmaätzen, Laserbohren, verschiedene Schleifverfahren etc.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine zweite Säulenstruktur 120 in der zweiten Kammer 116 zwischen einem Teil der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht 112 und einem Teil des Elektrodenelements 108 angeordnet sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zweite Säulenstruktur 120 durch verschiedene Fertigungstechniken, z. B. physikalische Gasphasenabscheidung, elektrochemische Abscheidung, chemische Gasphasenabscheidung und Molekularstrahlepitaxie, über der oberen Oberfläche 108a des Elektrodenelements 108 ausgebildet werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zweite Säulenstruktur 120 zwischen der unteren Oberfläche 112b der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht 112 und der oberen Oberfläche 108a des Elektrodenelements 108 ausgebildet werden, um die zweite elektrisch leitfähige Schicht 112 mit dem Elektrodenelement 108 zu koppeln. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zweite Säulenstruktur 120 zwischen der unteren Oberfläche 112b der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht 112 und der oberen Oberfläche 108a des Elektrodenelements 108 ausgebildet werden, um die zweite elektrisch leitfähige Schicht 112 von der oberen Oberfläche 108a des Elektrodenelements 108 elektrisch zu isolieren.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann, wie in 2A veranschaulicht, die zweite Säulenstruktur 120 eine Höhe H2 z. B. im Bereich von etwa 1 μm bis etwa 10 μm aufweisen, z. B. im Bereich von etwa 1 μm bis etwa 2 μm, z. B. im Bereich von etwa 2 μm bis etwa 2,5 μm, z. B. im Bereich von etwa 2,5 μm bis etwa 5 μm, z. B. im Bereich von etwa 5 μm bis etwa 7 μm, z. B. im Bereich von etwa 7 μm bis etwa 10 μm. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Dicke T3 der zweiten Säulenstruktur 120 z. B. im Bereich von etwa 300 nm bis etwa 10 μm liegen, z. B. im Bereich von etwa 300 nm bis etwa 400 nm, z. B. im Bereich von etwa 400 nm bis etwa 500 nm, z. B. im Bereich von etwa 500 nm bis etwa 1 μm, z. B. im Bereich von etwa 1 μm bis etwa 3 μm, z. B. im Bereich von etwa 3 μm bis etwa 5 μm, z. B. im Bereich von etwa 5 μm bis etwa 10 μm.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zweiten Säulenstruktur 120 ein Halbleitermaterial, wie z. B. Silicium, umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Die zweite Säulenstruktur 120 kann Halbleitermaterialien, wie z. B. Germanium, Siliciumgermanium, Siliciumcarbid, Galliumnitrid, Indium, Indiumgalliumnitrid, Indiumgalliumarsenid, Indiumgalliumzinkoxid oder andere elementare und/oder Verbindungshalbleiter (z. B. einen III-V-Verbindungshalbleiter, wie z. B. Galliumarsenid oder Indiumphosphid, oder einen II-VI-Verbindungshalbleiter oder einen ternären Verbindungshalbleiter oder einen quaternären Verbindungshalbleiter) umfassen oder im Wesentlichen aus diesen bestehen, wie für eine bestimmte Anwendung angestrebt.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zweite Säulenstruktur 120 zumindest eines von einem Metall, einem dielektrischen Material, einem piezoelektrischen Material, einem piezoresistiven Material und einem ferroelektrischen Material, umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zweite Säulenstruktur 120 als Vielzahl von Säulen implementiert sein, die sich zwischen der unteren Oberfläche 112b der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht 112 und der oberen Oberfläche 108a des Elektrodenelements 108 erstrecken. In verschiedenen Ausführungsformen, wobei die zweite Säulenstruktur 120 als Vielzahl von Säulen implementiert sein kann, kann der Abstand L2 zwischen den Säulen 120 z. B. im Bereich von 1 μm bis 50 μm liegen, z. B. im Bereich von etwa 1 μm bis etwa 5 μm, z. B. im Bereich von etwa 5 μm bis etwa 10 μm, z. B. im Bereich von etwa 10 μm bis etwa 20 μm, z. B. im Bereich von etwa 20 μm bis etwa 25 μm, z. B. im Bereich von etwa 25 μm bis etwa 50 μm.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zweite Säulenstruktur 120 mit der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht 112 einstückig ausgebildet sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die zweite elektrisch leitfähige Schicht 112, die zweite Säulenstruktur 120 und das Elektrodenelement 108 eine aus demselben Material, wie z. B. Silicium, ausgebildete einstückige Struktur sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die zweite elektrisch leitfähige Schicht 112, die zweite Säulenstruktur 120 und das Elektrodenelement 108 jeweils in gesonderten Schritten während des Herstellungsvorgangs der Sensorstruktur 100 ausgebildet werden und können alles jeweils unterschiedliche Materialien sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Sensorstruktur 100 durch den beispielhaften Vorgang wie in den 4 bis 17 veranschaulicht hergestellt werden. Die Teile der Sensorstruktur 100, die die Druckwellenstärkenabfühlstruktur bzw. die Umgebungsdruckabfühlstruktur enthalten können, können durch den in den 4 bis 17 veranschaulichte beispielhaften Vorgang hergestellt werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Teil der Sensorstruktur 100, der in der Lage sein kann, eine Stärke einer einfallenden Druckwelle abzufühlen, durch den beispielhaften Vorgang wie in den 5 bis 10 veranschaulicht hergestellt werden. Ein Teil der Sensorstruktur 100, der in der Lage sein kann, eine Änderung des Umgebungsdrucks abzufühlen, kann durch den beispielhaften Vorgang wie in den 11 bis 17 veranschaulicht hergestellt werden. Der Vorgang kann, wie in 4A veranschaulicht, das Bereitstellen eines Substrats 402 und das Ausbilden einer Ätzstoppschicht 404 auf einer Oberfläche des Substrats 402 umfassen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Substrat 402 ein Halbleitermaterial, wie z. B. Silicium, umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Substrat 402 Halbleitermaterialien, wie z. B. Germanium, Siliciumgermanium, Siliciumcarbid, Galliumnitrid, Indium, Indiumgalliumnitrid, Indiumgalliumarsenid, Indiumgalliumzinkoxid oder andere elementare und/oder Verbindungshalbleiter (z. B. einen III-V-Verbindungshalbleiter, wie z. B. Galliumarsenid oder Indiumphosphid, oder einen II-VI-Verbindungshalbleiter oder einen ternären Verbindungshalbleiter oder einen quaternären Verbindungshalbleiter) umfassen oder im Wesentlichen aus diesen bestehen, wie für eine bestimmte Anwendung angestrebt. Das Substrat 402 kann andere Materialien oder Materialkombinationen, z. B. verschiedenen Dielektrika, Metallen und Polymeren umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen, wie sie für eine bestimmte Anwendung erstrebenswert sind. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Substrat 402 z. B. Glas und/oder verschiedene Polymere umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Das Substrat 402 kann eine Silicon-on-Insulator-(SOI-)Struktur sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Substrat 402 eine Leiterplatte sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Ätzstoppschicht 404 eine Oxidschicht, z. B. eine Siliciumoxidschicht, sein. Die Ätzstoppschicht 404 kann verschiedene andere Dielektrika, wie z. B. Siliciumnitrid, Tetraethylorthosilicat, Borphosphosilicatglas und verschiedene Plasmaoxide, umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Ätzstoppschicht 404 eine Dicke z. B. im Bereich von etwa 100 nm bis etwa 1 μm aufweisen, z. B. im Bereich von etwa 100 nm bis etwa 200 nm, z. B. im Bereich von etwa 200 nm bis etwa 500 nm, z. B. im Bereich von etwa 500 nm bis etwa 1 μm.
Wie in 4B veranschaulicht, kann der Herstellungsvorgang der Sensorstruktur 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen ferner das Ausbilden einer ersten leitfähigen Schicht 406 über einer Oberfläche der Ätzstoppschicht 404 umfassen. Die erste leitfähige Schicht 406 kann ein Halbleitermaterial umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen, das so dotiert wurde, dass es leitfähig ist, z. B. eine dotierte Polysiliciumschicht. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die erste leitfähige Schicht 406 andere Halbleitermaterialien, z. B. Siliciumdioxid, Germanium, Siliciumgermanium, Siliciumcarbid, Galliumnitrid, Indium, Indiumgalliumnitrid, Indiumgalliumarsenid, Indiumgalliumzinkoxid oder andere elementare und/oder Verbindungshalbleiter (z. B. einen III-V-Verbindungshalbleiter, wie z. B. Galliumarsenid oder Indiumphosphid, oder einen II-VI-Verbindungshalbleiter oder einen ternären Verbindungshalbleiter oder einen quaternären Verbindungshalbleiter), umfassen oder im Wesentlichen aus diesen bestehen, wie für eine bestimmte Anwendung angestrebt. Die erste leitfähige Schicht 406 kann andere Materialien oder Materialkombinationen, z. B. verschiedenen Dielektrika, Metallen und Polymeren umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen, wie sie für eine bestimmte Anwendung erstrebenswert sein können. Die erste leitfähige Schicht 406 kann eine Dicke z. B. im Bereich von 100 nm bis etwa 2 μm aufweisen, z. B. im Bereich von etwa 100 nm bis etwa 200 nm, z. B. im Bereich von etwa 200 nm bis etwa 500 nm, z. B. im Bereich von etwa 500 nm bis etwa 1 μm, z. B. im Bereich von etwa 1 μm bis etwa 2 μm.
Wie in 4C veranschaulicht, kann der Herstellungsvorgang der Sensorstruktur 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen ferner das Ausbilden einer Opferschicht 408 über einer Oberfläche der ersten leitfähigen Schicht 406 und einer Oberfläche der Ätzstoppschicht 404 umfassen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Opferschicht 408 und die Ätzstoppschicht 404 im Wesentlichen die erste leitfähige Schicht 406 verkapseln. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Opferschicht 408 eine Oxidschicht, z. B. eine Siliciumoxidschicht, sein. Die Opferschicht kann verschiedene andere Dielektrika, wie z. B. Siliciumoxid, Siliciumnitrid, Tetraethylorthosilicat, Borphosphosilicatglas und verschiedene Plasmaoxide, umfassen oder aus diesen bestehen. Die Opferschicht 408 und die Ätzstoppschicht 404 können das gleiche Material umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Opferschicht 408 eine Dicke z. B. im Bereich von etwa 100 nm bis etwa 5 μm aufweisen, z. B. im Bereich von etwa 100 nm bis etwa 200 nm, z. B. im Bereich von etwa 200 nm bis etwa 500 nm, z. B. im Bereich von etwa 500 nm bis etwa 1 μm, z. B. im Bereich von etwa 1 μm bis etwa 3 μm, z. B. im Bereich von etwa 3 μm bis etwa 5 μm.
Wie in 4D veranschaulicht, kann der Herstellungsvorgang der Sensorstruktur 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen ferner das Ausbilden eines Mehrschichtelektrodenelements 410 über einer Oberfläche der Opferschicht 408 umfassen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Mehrschichtelektrodenelement 410 eine erste Leiterschicht 410a, eine Isolierungsschicht 410b und eine zweite Leiterschicht 410c umfassen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die erste Leiterschicht 410a und die zweite Leiterschicht 410c das gleiche leitfähige Material umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die erste Leiterschicht 410a und die zweite Leiterschicht 410c unterschiedliche leitfähige Materialien umfassen oder im Wesentlichen aus diesen bestehen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Leiterschicht 410a ein Halbleitermaterial umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen, das so dotiert wurde, dass es leitfähig ist, z. B. eine dotierte Polysiliciumschicht. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Leiterschicht 410a andere Halbleitermaterialien, z. B. Germanium, Siliciumgermanium, Siliciumcarbid, Galliumnitrid, Indium, Indiumgalliumnitrid, Indiumgalliumarsenid, Indiumgalliumzinkoxid oder andere elementare und/oder Verbindungshalbleiter (z. B. einen III-V-Verbindungshalbleiter, wie z. B. Galliumarsenid oder Indiumphosphid, oder einen II-VI-Verbindungshalbleiter oder einen ternären Verbindungshalbleiter oder einen quaternären Verbindungshalbleiter), umfassen oder im Wesentlichen aus diesen bestehen oder zusammengesetzt sein, wie für eine bestimmte Anwendung angestrebt. Die erste Leiterschicht 410a kann andere Materialien oder Materialkombinationen, z. B. verschiedenen Dielektrika, Metallen und Polymeren umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen, wie sie für eine bestimmte Anwendung erstrebenswert sein können. Die erste Leiterschicht 410a kann eine Dicke z. B. im Bereich von etwa 100 nm bis etwa 1 μm aufweisen, z. B. im Bereich von etwa 100 nm bis etwa 200 nm, z. B. im Bereich von etwa 200 nm bis etwa 500 nm, z. B. im Bereich von etwa 500 nm bis etwa 1 μm.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Isolierungsschicht 410b verschiedene Halbleitermaterialien, z. B. Siliciumnitrid, Siliciumdioxid, Germanium, Siliciumgermanium, Siliciumcarbid, Galliumnitrid, Indium, Indiumgalliumnitrid, Indiumgalliumarsenid, Indiumgalliumzinkoxid oder andere elementare und/oder Verbindungshalbleiter (z. B. einen III-V-Verbindungshalbleiter, wie z. B. Galliumarsenid oder Indiumphosphid, oder einen II-VI-Verbindungshalbleiter oder einen ternären Verbindungshalbleiter oder einen quaternären Verbindungshalbleiter), umfassen oder im Wesentlichen aus diesen bestehen, wie für eine bestimmte Anwendung angestrebt. Die Isolierungsschicht 410b kann eine Dicke z. B. im Bereich von etwa 100 nm bis etwa 1 μm aufweisen, z. B. im Bereich von etwa 100 nm bis etwa 200 nm, z. B. im Bereich von etwa 200 nm bis etwa 500 nm, z. B. im Bereich von etwa 500 nm bis etwa 1 μm.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zweite Leiterschicht 410c ein Halbleitermaterial umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen, das so dotiert wurde, dass es leitfähig ist, z. B. eine dotierte Polysiliciumschicht. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zweite Leiterschicht 410c andere Halbleitermaterialien, z. B. Germanium, Siliciumgermanium, Siliciumcarbid, Galliumnitrid, Indium, Indiumgalliumnitrid, Indiumgalliumarsenid, Indiumgalliumzinkoxid oder andere elementare und/oder Verbindungshalbleiter (z. B. einen III-V-Verbindungshalbleiter, wie z. B. Galliumarsenid oder Indiumphosphid, oder einen II-VI-Verbindungshalbleiter oder einen ternären Verbindungshalbleiter oder einen quaternären Verbindungshalbleiter), umfassen oder im Wesentlichen aus diesen bestehen oder zusammengesetzt sein, wie für eine bestimmte Anwendung angestrebt. Die zweite Leiterschicht 410c kann andere Materialien oder Materialkombinationen, z. B. verschiedenen Dielektrika, Metallen und Polymeren umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen, wie sie für eine bestimmte Anwendung erstrebenswert sein können. Die zweite Leiterschicht 410c kann eine Dicke z. B. im Bereich von etwa 100 nm bis etwa 1 μm aufweisen, z. B. im Bereich von etwa 100 nm bis etwa 200 nm, z. B. im Bereich von etwa 200 nm bis etwa 500 nm, z. B. im Bereich von etwa 500 nm bis etwa 1 μm.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Teil der Sensorstruktur 100, der in der Lage sein kann, eine Stärke einer einfallenden Druckwelle abzufühlen, durch den unten stehend beschriebenen Vorgang und wie in den 5 bis 10 veranschaulicht hergestellt werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wie in 5A veranschaulicht kann der Herstellungsvorgang der Sensorstruktur 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen ferner das Strukturieren des Mehrschichtelektrodenelements 410 mithilfe verschiedener Ätzverfahren umfassen, z. B. durch isotropes Gasphasenätzen, Dampfätzen, Nassätzen, isotropes Trockenätzen, Plasmaätzen etc. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Mehrschichtelektrodenelement 410 so strukturiert werden, dass zumindest eine Lücke 502 in dem Mehrschichtelektrodenelement 410 ausgebildet werden kann, sodass zumindest ein Teil der Opferschicht 408 freiliegt.
Wie in 5B veranschaulicht, kann der Herstellungsvorgang der Sensorstruktur 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen ferner das Ausbilden einer Abdeckungsschicht 504 über dem Mehrschichtelektrodenelement 410 und dem durch die Ausbildung der zumindest einen Lücke 502 freiliegenden Teil der Opferschicht 408 umfassen. Die Abdeckungsschicht 504 kann eine Oxidschicht, z. B. eine Siliciumoxidschicht, sein. Die Abdeckungsschicht 504 kann aus verschiedenen Dielektrika zusammengesetzt sein oder diese umfassen, z. B. Siliciumnitrid, Tetraethylorthosilicat, Borphosphosilicatglas und verschiedene Plasmaoxide. Die Abdeckungsschicht 504, die Opferschicht 408 und die Ätzstoppschicht 404 können das gleiche Material umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Abdeckungsschicht 504 eine Dicke z. B. im Bereich von etwa 100 nm bis etwa 5 μm aufweisen, z. B. im Bereich von etwa 100 nm bis etwa 200 nm, z. B. im Bereich von etwa 200 nm bis etwa 500 nm, z. B. im Bereich von etwa 500 nm bis etwa 1 μm, z. B. im Bereich von etwa 1 μm bis etwa 3 μm, z. B. im Bereich von etwa 3 μm bis etwa 5 μm.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Herstellungsvorgang der Sensorstruktur 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen ferner, wie in 6A veranschaulicht, das Ausbilden einer Maskierungsschicht 602 umfassen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Maskierungsschicht 602 nur den Teil der Abdeckungsschicht 504 abdecken, der nicht in und/oder über der zumindest einen Lücke 502 angeordnet ist. Die Maskierungsschicht 602 kann z. B. Fotolack umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen.
Der Herstellungsvorgang der Sensorstruktur 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ferner, wie in 6B veranschaulicht, das Strukturieren der Opferschicht 408 umfassen, sodass der Teil der Opferschicht 408, der in und/oder über der zumindest einen Lücke 502 angeordnet sein kann, entfernt werden kann. In anderen Worten kann die Opferschicht 408 so strukturiert sein, dass die erste leitfähige Schicht 406 durch den Strukturierungsvorgang freigelegt wird. Der Teil der Opferschicht 408, der im Strukturierungsvorgang entfernt werden kann, kann mithilfe verschiedener Verfahren entfernt werden, z. B. durch isotropes Gasphasenätzen, Dampfätzen, Nassätzen, isotropes Trockenätzen, Plasmaätzen, Laserbohren, verschiedene Schleifverfahren etc. Der beispielhafte Herstellungsvorgang der Sensorstruktur 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ferner, wie in 7A veranschaulicht, das Entfernen der Maskierungsschicht 602 umfassen.
Der Herstellungsvorgang der Sensorstruktur 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ferner, wie in 7B veranschaulicht, das Ausbilden einer ersten Säulenstruktur 702 und einer zweiten leitfähigen Schicht 704 umfassen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Säulenstruktur 702 andere Halbleitermaterialien, z. B. Germanium, Siliciumgermanium, Siliciumcarbid, Galliumnitrid, Indium, Indiumgalliumnitrid, Indiumgalliumarsenid, Indiumgalliumzinkoxid oder andere elementare und/oder Verbindungshalbleiter (z. B. einen III-V-Verbindungshalbleiter, wie z. B. Galliumarsenid oder Indiumphosphid, oder einen II-VI-Verbindungshalbleiter oder einen ternären Verbindungshalbleiter oder einen quaternären Verbindungshalbleiter) umfassen oder im Wesentlichen aus diesen bestehen, wie für eine bestimmte Anwendung angestrebt. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Säulenstruktur 702 aus zumindest einem von einem Metall, einem dielektrischen Material, einem piezoelektrischen Material, einem piezoresistiven Material und einem ferroelektrischen Material zusammengesetzt sein oder dieses umfassen. Die erste Säulenstruktur 702 kann so angeordnet sein, dass die erste leitfähige Schicht 406 mit der zweiten leitfähigen Schicht 704 elektrisch gekoppelt wird. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Säulenstruktur 702 so angeordnet sein, dass die erste leitfähige Schicht 406 von der zweiten leitfähigen Schicht 704 elektrisch isoliert wird. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Säulenstruktur 702 mit der zweiten leitfähigen Schicht 704 einstückig ausgebildet sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die erste Säulenstruktur 702 und die zweite leitfähige Schicht 704 in gesonderten Vorgängen ausgebildet werden.
Der Herstellungsvorgang der Sensorstruktur 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ferner, wie in den 8A und 8B veranschaulicht, das Entfernen zumindest eines Teils der Abdeckungsschicht 504 und eines Teils der Opferschicht 408 umfassen. Ein Teil der Opferschicht 408 kann rund um das Mehrschichtelektrodenelement 410 entfernt werden, sodass zumindest ein Teil des Mehrschichtelektrodenelements 410 oberhalb und/oder über einem Teil der erste leitfähigen Schicht 406 aufgehängt wird. Zumindest ein Teil der Abdeckungsschicht 504 kann aus der näheren Umgebung der ersten Säulenstruktur 702 entfernt werden, sodass der zumindest eine Teil der ersten Säulenstruktur 702 danach im Wesentlichen freisteht. Das Entfernen zumindest eines Teils der Abdeckungsschicht 504 kann dazu führen, dass ein Teil der zweiten leitfähigen Schicht 704 oberhalb und/oder über einem Teil des Mehrschichtelektrodenelements 410 aufgehängt wird. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Entfernen zumindest eines Teils der Abdeckungsschicht 504 eine erste Kammer 802 definieren, die durch die erste leitfähige Schicht 406, die zweite leitfähige Schicht 704, das Mehrschichtelektrodenelement 410, die Opferschicht 408 und die Abdeckungsschicht 504 umschlossen ist. Die erste Kammer 802 kann durch die erste Säulenstruktur 702 und das Mehrschichtelektrodenelement 410 schneidet und/oder zumindest teilweise unterteilt werden.
Der Herstellungsvorgang der Sensorstruktur 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ferner, wie in den 9A und 9B veranschaulicht, das Ausbilden einer Metallschicht 902 über zumindest einem Teil der ersten leitfähigen Schicht 406, der zweiten leitfähigen Schicht 704, dem Mehrschichtelektrodenelement 410 und der ersten Säulenstruktur 702 umfassen. Die Metallschicht 902 kann zumindest teilweise das Mehrschichtelektrodenelement 410 verkapseln. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Metallschicht 902 über zumindest einem Teil der Oberfläche der ersten Kammer 802 ausgebildet werden. Die Metallschicht 902 kann verschiedene Metalle umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen, z. B. Aluminium, Silber, Kupfer, Nickel und verschiedene Legierungen, wie z. B. Aluminium-Silber und Kupfernickel.
Der Herstellungsvorgang der Sensorstruktur 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ferner, wie in 9B veranschaulicht, das Ausbilden zumindest einer Kontaktanschlussstelle 904 umfassen. Die zumindest eine Kontaktanschlussstelle 904 kann über zumindest einem Teil einer Oberfläche der zweiten leitfähigen Schicht 704 ausgebildet werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zumindest eine Kontaktanschlussstelle 904 so angeordnet sein, dass sie mit der zweiten leitfähigen Schicht 704 elektrisch gekoppelt ist. Die zumindest eine Kontaktanschlussstelle 904 kann verschiedene Metalle umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen, z. B. Aluminium, Silber, Kupfer, Nickel und verschiedene Legierungen, wie z. B. Aluminium-Silber und Kupfernickel. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zumindest eine Kontaktanschlussstelle 904 mithilfe verschiedener Fertigungsverfahren, wie z. B. physikalischer Gasphasenabscheidung, elektrochemischer Abscheidung, chemischer Gasphasenabscheidung, Elektroplattieren, stromlosem Plattieren, Molekularstrahlepitaxie und verschiedenen anderen Fertigungsverfahren, wie sie für eine bestimmte Anwendung erstrebenswert sein können, über einer Oberfläche der zweiten leitfähigen Schicht 704 ausgebildet werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann, wie in 10 veranschaulicht, ein Hohlraum 1000 in dem Substrat 402 ausgebildet sein. Der Hohlraum 1000 kann durch das Entfernen eines Teils des Substrats 402 ausgebildet werden, sodass ein Teil der ersten leitfähigen Schicht 406 über den Hohlraum 1000 aufgehängt wird. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Hohlraum 1000 mithilfe verschiedener Verfahren ausgebildet werden, z. B. durch isotropes Gasphasenätzen, Dampfätzen, Nassätzen, isotropes Trockenätzen, Plasmaätzen, Laserbohren, verschiedene Schleifverfahren etc. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Entfernung 1002, die der Hohlraum 1002 misst, z. B. im Bereich von etwa 0,5 mm bis etwa 5 mm liegen, z. B. im Bereich von etwa 0,5 mm bis etwa 1 mm, z. B. im Bereich von etwa 1 mm bis etwa 1,5 mm, z. B. im Bereich von etwa 1,5 mm bis etwa 2 mm, z. B. im Bereich von etwa 2 mm bis etwa 2,5 mm, z. B. im Bereich von etwa 2,5 mm bis etwa 3 mm, z. B. im Bereich von etwa 3 mm bis etwa 5 mm.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Teil der Sensorstruktur 100, der in der Lage sein kann, eine Änderung des Umgebungsdrucks abzufühlen, durch Verfolgen des Vorgangs wie unten stehend beschrieben und wie in den 11 bis 17 veranschaulicht hergestellt werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann, wie in 11A veranschaulicht, zumindest eine zweite Lücke 1102 in dem Mehrschichtelektrodenelement 410 ausgebildet werden, sodass zumindest ein Teil der Opferschicht 408 freiliegt. Der gleiche Vorgang wie oben zum Ausbilden der zumindest einen Lücke 502 in dem Mehrschichtelektrodenelement 410 beschrieben kann eingesetzt werden, um die zumindest zweite Lücke 1102 auszubilden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die zumindest eine Lücke 502 und die zumindest eine zweite Lücke 1102 sich hauptsächlich durch ihrer Größe, Form und/oder jeweilige Position auf der Sensorstruktur 100 unterscheiden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann sich, wie in 11B veranschaulicht, die Abdeckungsschicht 504, wie oben im Detail beschrieben, über den durch die Ausbildung der zumindest einen zweiten Lücke 1102 freigelegten Teil der Opferschicht 408 erstrecken.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann, wie in 12A veranschaulicht, die Maskierungsschicht 602, wie oben im Detail beschrieben, einen Teil der Abdeckungsschicht 504, der nicht in und/oder über der zumindest einen zweiten Lücke 1102 angeordnet ist, abdecken kann.
Der Herstellungsvorgang der Sensorstruktur 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ferner, wie in 12B veranschaulicht, das Strukturieren der Opferschicht 408 umfassen, sodass der Teil der Opferschicht 408, der in und/oder über der zumindest einen zweiten Lücke 1102 angeordnet ist, entfernt werden kann. In anderen Worten kann die Opferschicht 408 so strukturiert werden, dass die erste leitfähige Schicht 406 durch den Strukturierungsvorgang freigelegt wird. Der Teil der Opferschicht 408, der im Strukturierungsvorgang entfernt werden kann, kann mithilfe verschiedener Verfahren entfernt werden, z. B. durch isotropes Gasphasenätzen, Dampfätzen, Nassätzen, isotropes Trockenätzen, Plasmaätzen, Laserbohren, verschiedene Schleifverfahren etc. Der beispielhafte Herstellungsvorgang der Sensorstruktur 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ferner das Entfernen der Maskierungsschicht 602 umfassen.
Der Herstellungsvorgang der Sensorstruktur 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ferner, wie in 13A veranschaulicht, das Ausbilden einer zweiten Säulenstruktur 1300 umfassen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Herstellungsvorgang der Sensorstruktur 100 ferner, wie in 13A veranschaulicht, das Ausbilden einer zweiten Säulenstruktur 1300 umfassen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zweite Säulenstruktur 1300 im Wesentlichen mit der zweiten Säulenstruktur 120 identisch sein und mithilfe der oben im Detail beschriebenen Vorgänge ausgebildet werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Herstellungsvorgang der Sensorstruktur 100 ferner das Ausbilden der zweiten leitfähigen Schicht 704 über zumindest einem Teil der zweiten Säulenstruktur 1300 umfassen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können mehrere Ätzlöcher 704a in der zweiten leitfähigen Schicht 704 ausgebildet werden. Die zweite leitfähige Schicht 704 kann mit der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht 112 im Wesentlichen identisch sein und durch die oben im Detail beschriebenen Vorgänge ausgebildet werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Herstellungsvorgang der Sensorstruktur 100 ferner, wie in 13B veranschaulicht, das Ausbilden einer Maskierungsschicht 1302 über zumindest einem Teil der zweiten leitfähigen Schicht 704 umfassen. Die Maskierungsschicht 1302 kann an einem Randteil der zweiten leitfähigen Schicht 704 angeordnet sein. Die Maskierungsschicht 1302 kann auf der zweiten leitfähigen Schicht 704 so angeordnet sein, dass die Ätzlöcher 704a nicht durch die Maskierungsschicht 1302 abgedeckt sind. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Maskierungsschicht 1302 z. B. Fotolack umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Herstellungsvorgang der Sensorstruktur 100 ferner, wie in 13B veranschaulicht, das Strukturieren der Opferschicht 408 und der Abdeckungsschicht 504 umfassen, sodass ein Teil der zweiten leitfähigen Schicht 704 oberhalb zumindest eines Teils des Mehrschichtelektrodenelements 410 aufgehängt wird. Das Strukturieren der Opferschicht 408 und der Abdeckungsschicht 504 kann dazu führen, dass zumindest ein Teil der ersten leitfähigen Schicht 406 freiliegt. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Strukturieren der Opferschicht 408 und der Abdeckungsschicht 504 dazu führen, dass ein Teil des Mehrschichtelektrodenelements 410 oberhalb der ersten leitfähigen Schicht 406 aufgehängt wird. Der Teil des Mehrschichtelektrodenelements 410, der oberhalb der ersten leitfähigen Schicht 406 aufgehängt wird, kann durch einen Teil der Opferschicht 408 unterstützt werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Herstellungsvorgang der Sensorstruktur 100 ferner, wie in 14A veranschaulicht, das Entfernen der Maskierungsschicht 1302 umfassen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Herstellungsvorgang der Sensorstruktur 100 ferner, wie in 14B, das Ausbilden einer Metallschicht 1402 über zumindest einem Teil der zweiten leitfähigen Schicht 704 umfassen. Die Metallschicht 1402 kann in zumindest einem der mehreren Ätzlöcher 704a angeordnet sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Anordnen der Metallschicht 1402 in zumindest einem der mehreren Ätzlöcher 704a zumindest eine umschlossene Kammer 1404 rund um einen Teil des Mehrschichtelektrodenelements 410 erzeugen. Die Metallschicht 1402 kann aus verschiedenen Metallen zusammengesetzt sein oder diese umfassen, z. B. Aluminium, Silber, Kupfer, Nickel und verschiedene Legierungen, wie z. B. Aluminium-Silber und Kupfernickel.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Herstellungsvorgang der Sensorstruktur 100 ferner, wie in 15A veranschaulicht, das Ausbilden zumindest einer Kontaktanschlussstelle 1502 umfassen. Die zumindest eine Kontaktanschlussstelle 1502 kann über zumindest einem Teil einer Oberfläche der zweiten leitfähigen Schicht 704 ausgebildet werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zumindest eine Kontaktanschlussstelle 1502 so angeordnet werden, dass sie mit der zweiten leitfähigen Schicht 704 elektrisch gekoppelt ist. Die zumindest eine Kontaktanschlussstelle 1502 kann verschiedene Metalle umfassen oder im Wesentlichen aus diesen bestehen, z. B. Aluminium, Silber, Kupfer, Nickel und verschiedene Legierungen, wie z. B. Aluminium-Silber und Kupfernickel. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zumindest eine Kontaktanschlussstelle 1502 mithilfe verschiedener Fertigungsverfahren, wie z. B. physikalischer Gasphasenabscheidung, elektrochemischer Abscheidung, chemischer Gasphasenabscheidung, Elektroplattieren, stromlosem Plattieren, Molekularstrahlepitaxie und verschiedenen anderen Fertigungsverfahren, wie sie für eine bestimmte Anwendung erstrebenswert sein können, über einer Oberfläche der zweiten leitfähigen Schicht 704.
15B zeigt eine Draufsicht gemäß verschiedenen Ausführungsformen auf die Sensorstruktur 100, die durch den oben beschriebenen Vorgang und wie in den 4 bis 15A veranschaulicht hergestellt wurde.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die mithilfe des oben beschriebenen Vorgangs und wie in den 4 bis 15A veranschaulicht hergestellte Sensorstruktur 100 wie in den 16A und 16B dargestellt implementiert werden. Die in den 16A und 16B abgebildete Ausführungsform unterscheidet sich von der in den 4 bis 15A abgebildeten Ausführungsform hauptsächlich dadurch, dass das Volumen der zumindest einen umschlossenen Kammer durch den zum Ausbilden der zumindest einen umschlossenen Kammer 1404 eingesetzten Ätzvorgang definiert werden kann.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die mithilfe des oben beschriebenen Vorgangs und wie in den 4 bis 15A veranschaulicht hergestellte Sensorstruktur 100 wie in 17 dargestellt implementiert werden. Die in 17 abgebildete Ausführungsform kann zwei elektrisch leitfähige Schichten 1702 bzw. 1708 enthalten. Die leitfähigen Schichten 1702 und 1708 können voneinander durch eine Säulenstruktur 1710 elektrisch isoliert sein. Die Säulenstruktur 1710 kann so angeordnet sein, dass sie die leitfähigen Schichten 1702 und 1708 mechanisch miteinander verbindet. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Säulenstruktur 1710 als Vielzahl von Säulenstrukturen implementiert werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Sensorstruktur 100 wie in 17 abgebildet ein Elektrodenelement 1706 umfassen. Das Elektrodenelement 1706 kann zwischen den leitfähigen Schichten 1702 und 1708 angeordnet sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Elektrodenelement 1706 durch eine Isolierungsschicht 1704 zwischen den leitfähigen Schichten 1702 und 1708 befestigt sein. Die Isolierungsschicht 1704 kann zumindest teilweise das Elektrodenelement 1706 verkapseln. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Säulenstruktur 1710 und die leitfähigen Schichten 1702 und 1708 zumindest eine Kammer 1712 definieren. Zumindest ein Teil des Elektrodenelements 1706 kann in der zumindest einen Kammer 1712 enthalten sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist, wie in 18 veranschaulicht, eine Sensorstrukturanordnung 1810 offenbart. Die Sensorstrukturanordnung 1810 kann die Sensorstruktur 100 und die optionale Verarbeitungsschaltungsanordnung 132 umfassen. Die Sensorstrukturanordnung 1810 kann in verschiedenen elektronischen Vorrichtungen implementiert sein, wie z. B. in einem Mobiltelefon 1800. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Sensorstruktur 100 Informationen über die optionale Verarbeitungsschaltungsanordnung an das Mobiltelefon 1800 senden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Sensorstruktur 100 zum Senden zumindest eines ersten Signals 1812 und eines zweiten Signals 1814 an die optionale Verarbeitungsschaltungsanordnung 132 konfiguriert sein. Das erste Signal 1812 kann durch den Teil der Sensorstruktur 100 erzeugt werden, der die oben beschriebene Druckwellenstärkenabfühlstruktur enthalten kann. Das zweite Signal 1814 kann durch den Teil der Sensorstruktur 100 erzeugt werden, der die oben beschriebene Umgebungsdruckabfühlstruktur enthalten kann. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die optionale Verarbeitungsschaltungsanordnung 132 zum Senden eines ersten Signals 1812 an weitere Verarbeitungsschaltungsanordnung konfiguriert sein, z. B. an einen Mikroprozessor 1802, der der Hauptverarbeitungschip des Mobiltelefons 1800 sein kann. Zusätzlich dazu kann die optionale Verarbeitungsschaltungsanordnung 132 ebenso zum Senden des zweiten Signals 1814 an den Mikroprozessor 1802 konfiguriert sein. Ferner kann die optionale Verarbeitungsschaltungsanordnung 132 zum Senden sowohl des ersten als auch des zweiten Signals 1812 bzw. 1814 an den Mikroprozessor 1802 konfiguriert sein. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Sensorstrukturanordnung 1810 zum Bereitstellen eines Signals, das zum Bestimmen der relativen Höhe des Mobiltelefons 1800 über dem Meeresspiegel eingesetzt werden kann, an den Mikroprozessor 1802 konfiguriert sein. Das Signal, das es dem Mobiltelefon 1800 ermöglicht, seine relative Höhe über dem Meeresspiegel zu bestimmen, kann durch den Teil der Sensorstruktur 100 erzeugt werden, der die Umgebungsdruckabfühlstruktur enthalten kann.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die optionale Verarbeitungsschaltungsanordnung 132 zum Senden jeder beliebigen Kombination von Signalen an eine Vielzahl zusätzlicher Verarbeitungsvorrichtungen konfiguriert sein, wie das für eine bestimmte Anwendung angestrebt werden kann. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Sensorstrukturanordnung 1810 in verschiedenen anderen elektronischen Vorrichtungen implementiert sein, wie z. B. in globalen Positionsbestimmungssystem-(GPS-)Vorrichtungen, Teilnehmeridentifizierungsmodul-(SIM-)Karten, digitalen Bilderfassungsvorrichtungen und verschiedenen anderen Vorrichtungen, wie das für eine bestimmte Anwendung erstrebenswert sein kann.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist, wie in den 19A–19C veranschaulicht, ein Verfahren 1900 zur Ausbildung einer Sensorstruktur offenbart. Das Verfahren kann das Bereitstellen einer Trägerstruktur mit einer ersten Seite wie in 1902 dargestellt; das Ausbilden einer ersten elektrisch leitfähigen Schicht auf der ersten Seite der Trägerstruktur wie in 1904 dargestellt; das Anordnen eines Elektrodenelements über der ersten leitfähigen Schicht wie in 1906 dargestellt; das Anordnen einer zweiten elektrisch leitfähigen Schicht auf einer der ersten elektrisch leitfähigen Schicht gegenüberliegenden Seite des Elektrodenelements wie in 1908 dargestellt; umfassen, und, wie in 1910 dargestellt, können ein Teil der ersten elektrisch leitfähigen Schicht und ein Teil der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht zum Ausbilden einer ersten Kammer konfiguriert sein, wobei der Druck in der ersten Kammer niedriger sein kann als der Druck außerhalb der ersten Kammer, und können ein weiterer Teil der ersten elektrisch leitfähigen Schicht und ein Teil des Elektrodenelements zum Ausbilden einer zweiten Kammer konfiguriert sein, wobei der Druck in der zweiten Kammer niedriger sein kann als der Druck außerhalb der zweiten Kammer. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren ferner das Ausbilden einer ersten Abstandsschicht über einem Teil der ersten elektrisch leitfähigen Schicht wie in 1912 dargestellt; das Ausbilden einer zweiten Abstandsschicht über einem Teil der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht wie in 1914 dargestellt; das Anordnen einer ersten Säulenstruktur in der ersten Kammer zwischen der ersten elektrisch leitfähigen Schicht und der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht wie in 1916 dargestellt; das Anordnen einer zweiten Säulenstruktur in der zweiten Kammer zwischen der ersten elektrisch leitfähigen Schicht und dem Elektrodenelement wie in 1918 dargestellt; umfassen; ferner kann, wie in 1920 dargestellt, die erste Abstandsschicht so angeordnet sein, dass sie die erste elektrisch leitfähige Schicht an dem Elektrodenelement befestigt, und kann die zweite Abstandsschicht so angeordnet sein, dass sie die zweite elektrisch leitfähige Schicht an dem Elektrodenelement befestigt; und kann, wie in 1922 dargestellt, die erste Säulenstruktur so angeordnet sein, dass die erste elektrisch leitfähige Schicht mit der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht gekoppelt wird, und kann die zweite Säulenstruktur so angeordnet sein, dass die erste elektrisch leitfähige Schicht von dem Elektrodenelement isoliert wird. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren ferner, wie in 1924 dargestellt, das Ausbilden eines Hohlraums in der Trägerstruktur; und das Ausbilden einer Lücke durch die erste elektrisch leitfähige Schicht, die erste Abstandsschicht, das Elektrodenelement, die zweite Abstandsschicht und die zweite elektrisch leitfähige Schicht umfassen; kann, wie in 1926 dargestellt, zumindest ein Teil der ersten elektrisch leitfähigen Schicht über den Hohlraum in der Trägerstruktur aufgehängt sein; und kann, wie in 1928 dargestellt, die Lücke so angeordnet sein, dass ein Teil der Sensorstruktur, der die erste Kammer enthält, von einem Teil, der die zweite Kammer enthält, elektrisch isoliert wird. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist eine Sensorstruktur bereitgestellt, die eine Trägerstruktur mit einer ersten Seite; eine auf der ersten Seite der Trägerstruktur ausgebildete elektrisch leitfähige Schicht und ein über der ersten leitfähigen Schicht angeordnetes Elektrodenelement; und eine auf einer der ersten elektrisch leitfähigen Schicht entgegengesetzten Seite des Elektrodenelements angeordnete zweite elektrisch leitfähige Schicht umfasst; wobei ein Teil der ersten elektrisch leitfähigen Schicht und ein Teil der zweiten elektrisch leitfähige Schicht eine erste Kammer ausbilden, wobei der Druck in der ersten Kammer niedriger ist als der Druck außerhalb der ersten Kammer, und ein weiterer Teil der ersten elektrisch leitfähigen Schicht und ein Teil des Elektrodenelements eine zweite Kammer ausbilden, wobei der Druck in der zweiten Kammer niedriger ist als der Druck außerhalb der zweiten Kammer.
Obwohl die Erfindung mit Bezugnahme auf spezifische Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurde, ist es für Fachleute klar, dass verschiedenste Änderungen in Form und Detail daran vorgenommen werden können, ohne vom Grundgedanken und Umfang der Erfindung abzuweichen, wie durch die beigeschlossenen Ansprüche definiert. Der Umfang der Erfindung wird somit durch die beigeschlossenen Ansprüche angezeigt, und alle Änderungen, die in die Bedeutung und den Äquivalenzbereich der Ansprüche fallen, sollen daher umfasst sein.

Claims

Sensorstruktur (100), die Folgendes aufweist: eine Trägerstruktur (102) mit einer ersten Seite; eine auf der ersten Seite der Trägerstruktur (102) ausgebildete erste elektrisch leitfähige Schicht (104); ein über der ersten leitfähigen Schicht (104) angeordnetes Elektrodenelement (108); und eine auf einer der ersten elektrisch leitfähigen Schicht (104) entgegengesetzten Seite des Elektrodenelements (108) angeordnete zweite elektrisch leitfähige Schicht (112); wobei ein Teil der ersten elektrisch leitfähigen Schicht (104) und ein Teil der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht (112) eine erste Kammer (114) ausbilden und die erste Kammer (114) in vertikaler Richtung begrenzen, wobei der Druck in der ersten Kammer (114) niedriger ist als der Druck außerhalb der ersten Kammer (114), und ein weiterer Teil der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht (112) und ein Teil des Elektrodenelements (108) eine zweite Kammer (116) ausbilden und die zweite Kammer (116) in vertikaler Richtung begrenzen, wobei der Druck in der zweiten Kammer (116) niedriger ist als der Druck außerhalb der zweiten Kammer (116).
Sensorstruktur (100) nach Anspruch 1, die ferner Folgendes aufweist: eine über einem Teil der ersten elektrisch leitfähigen Schicht (104) ausgebildete erste Abstandsschicht (106); eine über einem Teil der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht (112) ausgebildete zweite Abstandsschicht (110); eine in der ersten Kammer (114) zwischen der ersten elektrisch leitfähigen Schicht (104) und der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht (112) angeordnete erste Säulenstruktur (118); und eine in der zweiten Kammer (116) zwischen der ersten elektrisch leitfähigen Schicht (104) und dem Elektrodenelement (108) angeordnete zweite Säulenstruktur (120); wobei optional das Elektrodenelement (108) zumindest teilweise in der ersten Kammer (114) angeordnet ist.
Sensorstruktur (100) nach Anspruch 2, wobei der Druck in der ersten Kammer (114) ein Vakuumdruck ist und der Druck in der zweiten Kammer (116) im Wesentlichen ein Vakuumdruck ist.
Sensorstruktur (100) nach Anspruch 2 oder 3, wobei die erste Abstandsschicht (106) so angeordnet ist, dass sie die erste elektrisch leitfähige Schicht (104) an dem Elektrodenelement (108) befestigt, und die zweite Abstandsschicht (110) so angeordnet ist, dass sie die zweite elektrisch leitfähige Schicht (112) an dem Elektrodenelement (108) befestigt.
Sensorstruktur (100) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die erste Säulenstruktur (118) zum elektrischen Koppeln der ersten elektrisch leitfähigen Schicht (104) mit der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht (112) konfiguriert ist.
Sensorstruktur (100) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die erste Säulenstruktur (118) die erste Kammer (114) schneidet.
Sensorstruktur (100) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei die zweite Säulenstruktur (120) zum elektrischen Isolieren der ersten elektrisch leitfähigen Schicht (104) von dem Elektrodenelement (108) konfiguriert ist.
Sensorstruktur (100) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei die zweite Säulenstruktur (120) die zweite Kammer (116) schneidet.
Sensorstruktur (100) nach einem der Ansprüche 2 bis 8, die ferner Folgendes aufweist: einen in der Trägerstruktur (102) ausgebildeten Hohlraum (122); und eine durch die erste elektrisch leitfähige Schicht (104), die erste Abstandsschicht (106), das Elektrodenelement (108), die zweite Abstandsschicht (110) und die zweite elektrisch leitfähige Schicht (112) ausgebildete Lücke (124); wobei optional zumindest ein Teil der ersten elektrisch leitfähigen Schicht (104) über den Hohlraum (122) in der Trägerstruktur (102) aufgehängt ist.
Sensorstruktur (100) nach Anspruch 9, wobei die Lücke (124) zum elektrischen Isolieren eines Teils der Sensorstruktur (100), der die erste Kammer (114) enthält, von einem Teil, der die zweite Kammer (116) enthält, konfiguriert ist.
Sensorstruktur (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Sensorstruktur (100) ein mikroelektromechanisches System aufweist.
Sensorstrukturanordnung, die Folgendes aufweist: eine Sensorstruktur (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, und eine Schaltung, die zum Detektieren zumindest eines von einem durch eine Auslenkung der ersten Kammer (114) erzeugten Signal und einem durch eine Verformung der zweiten Kammer (116) erzeugten Signal konfiguriert ist.