DE102015116353A1 - Mikrointegrierter gekapselter MEMS-Sensor mit mechanischer Entkopplung und Herstellungsverfahren dafür - Google Patents
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Abstract
Der mikrointegrierte Sensor (50) weist einen Schichtstapel auf, der aus einer Sensorschicht (11) aus Halbleitermaterial, einer Deckschicht (20) aus Halbleitermaterial und einer Isolierschicht (4) gebildet ist. Die Sensorschicht (11) und die Deckschicht (20) haben jeweils einen Randbereich, der einen mittleren Bereich umgibt, und die Isolierschicht (4) erstreckt sich zwischen den Randbereichen der Sensorschicht und der Deckschicht. Ein Luftspalt (25) erstreckt sich zwischen den mittleren Bereichen der Sensorschicht (11) und der Deckschicht (20). Ein Durchgangsgraben (29) erstreckt sich in den mittleren Bereich der Sensorschicht (11) bis zu dem Luftspalt (25) und umgibt eine Plattform (30), die ein sensitives Element (5) aufnimmt. Die Deckschicht (20) hat Durchgangslöcher (23) in der Isolierschicht (4), die sich von dem Luftspalt (25) erstrecken und mit dem Luftspalt (25) und dem Durchgangsgraben (29) einen Fluidpfad bilden.
Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen mikrointegrierten gekapselten MEMS-Sensor mit mechanischer Entkopplung und auf ein Herstellungsverfahren dafür.
- Bekannterweise breiten sich durch MEMS-(mikroelektronische mechanische Systeme)-Technologie erlangte mikrointegrierte Sensoren dank ihrer ständig zunehmenden Zuverlässigkeit, der niedrigen Kosten und der sehr kleinen Abmessungen auf dem Markt aus.
EP 0 822 398 (ST Ref: 96-CA-081) beschreibt beispielsweise einen mikrointegrierten MEMS-Drucksensor vom piezoresistiven Typ und den Herstellungsprozess dafür.EP 1 577 656 (ST Ref: 03-CA-209) beschreibt einen weiteren mikrointegrierten Drucksensor, sowohl von einem piezoresistiven als auch von einem kapazitiven Typ. - Mikrointegrierte Sensoren haben im allgemeinen Gehäuse, die zum Schutz der inneren Strukturen des Sensors vor der äußeren Umgebung, beispielsweise zur Reduzierung von Störungen aufgrund von Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Partikeln oder Elementen, die deren Betrieb verhindern oder deren Leistungsfähigkeit verschlechtern, und/oder zur Verbesserung deren mechanischer Stärke vorgesehen sind.
- Andererseits kann das Einhäusen Belastungen bewirken, die die Eigenschaften hinsichtlich Leistungsfähigkeit, Stabilität und Zuverlässigkeit des Sensors beeinträchtigen können.
- Dies gilt insbesondere für Sensoren, die auf piezoresisitven Eigenschaften von Silizium basieren, wobei die Belastungen direkt im Transduktionsmechanismus wirken. In diesen Fällen ist dann eine Gestaltung des Gehäuses mit hoher Genauigkeit besonders wünschenswert, um die Auswirkungen von durch das Gehäuse und den Montageprozess bewirkten Belastungen zu begrenzen, mit besonderer Rücksichtnahme bezüglich der verwendeten Materialien und der bei dem mechanischen Koppeln zwischen dem Sensor und dem Gehäuse entstehenden Auswirkungen.
- Beispielsweise kann das Einhäusen durch Formgießen, was in der Mikroelektronik aufgrund der niedrigen Kosten und der hohen Verarbeitungsmenge am häufigsten verwendet wird, nicht einfach übernommen werden, da während der Harzeinspritzung und Kühlung hohe Belastungen erzeugt werden.
- Die vorstehend beschriebenen unerwünschten Wirkungen gewinnen zunehmend an Bedeutung, da die Größe des Chips und der Gehäuse zunimmt und die Verwendung von 3D-Gehäusungstechniken eingeschränkt ist.
- In der Vergangenheit wurden verschiedene Lösungen zum Kapseln mit niedriger Belastung vorgeschlagen und übernommen. Bei manchen weist das Gehäuse auch mechanische Strukturen auf, die zum Entkoppeln des Sensors von der Umgebung vorgesehen sind. Auch diese Lösungen können jedoch verbessert werden.
- Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines mikrointegrierten gekapselten MEMS-Sensors, der die Nachteile des Standes der Technik überwindet.
- Gemäß der vorliegenden Erfindung werden ein mikrointegrierter gekapselter MEMS-Sensor und ein Herstellungsverfahren dafür, wie in den Ansprüchen 1 beziehungsweise 9 definiert, bereitgestellt.
- Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung werden bevorzugte Ausführungsformen davon jetzt rein mittels nicht beschränkender Beispiele mit Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. In denen zeigen:
-
1 –4 Schnitte durch einen Wafer aus Halbleitermaterial in aufeinanderfolgenden Herstellungsschritten eines mikrointegrierten Sensors gemäß einer Ausführungsform des vorliegenden Prozesses; -
5 das Layout einer in dem Schritt aus4 verwendeten Maske; -
6 –8 Schnitte durch den Wafer aus Halbleitermaterial aus1 –4 in weiteren Herstellungsschritten; -
9 eine Draufsicht von oben auf einen Sensorbereich des Wafers aus8 ; -
10 einen Schnitt durch einen gekapselten Sensor, der durch den Prozess aus1 –10 erlangt wurde; -
11 einen Schnitt durch einen weiteren gekapselten Sensor, der durch den Prozess aus1 –8 erlangt wurde; und -
12 ein Blockdiagramm einer elektronischen Vorrichtung, die den mikrointegrierten Sensor aus10 und11 aufweist. -
1 zeigt einen Schnitt durch einen Wafer1 aus Halbleitermaterial in einem ersten Schritt des Prozesses. - Der Wafer
1 ist ein SOI(Silicon-On-Insulator-)Wafer, der eine erste und eine zweite Strukturschicht2 ,3 aus monokristallinem Silizium aufweist, die durch eine Isolierschicht4 aus Siliziumoxid getrennt sind. Die Strukturschichten2 und3 haben jeweilige Hauptoberflächen2A ,3A . Die jeweiligen Dicken der Strukturschichten2 und3 und der Isolierschicht4 betragen beispielsweise 50–100 μm, 400–600 μm, 2–3 μm, so dass die Gesamtdicke des Wafers1 ungefähr zwischen 450 und 700 μm betragen kann. - In einem sensitiven Bereich des Wafers
1 wird dann ein sensitives Element5 , beispielsweise ein piezoresistiver Drucksensor, gebildet, wie schematisch in2 dargestellt. Zu diesem Zweck wird eine Ausnehmung7 in der ersten Strukturschicht2 gebildet, die an der Unterseite einen Bereich der ersten Strukturschicht2 begrenzt, die eine Membran8 bildet. Die Membran8 kann beispielsweise eine Dicke zwischen 2 und 20 μm haben. - Die Ausnehmung
7 kann auf verschiedene bekannte Weisen hergestellt werden, außer durch volumenmäßige Bearbeitungsprozesse, die die zweite Strukturschicht3 umfassen. Sie kann beispielsweise ähnlich gebildet werden wie in dem vorstehend erwähnten Patent mit der NummerEP 1 577 656 für einen Standard-Wafer aus monokristallinem Silizium beschrieben. Insbesondere kann die zweite Strukturschicht2 auf eine nicht dargestellte Weise in dem Bereich des sensitiven Elements5 zum Bilden eines Gitters von von einem Graben umgebenen Säulen geätzt werden. Daraufhin wird ein epitaxiales Aufwachsen in einer deoxidierenden Umgebung ausgeführt, wodurch das Aufwachsen einer Epitaxieschicht10 auf der Hauptoberfläche2A der zweiten Strukturschicht2 bewirkt wird, die den die Säulen umgebenden Graben auf der Oberseite schließt. Am Ende des Aufwachsens ist die Epitaxieschicht10 tatsächlich nicht von der zweiten Strukturschicht2 zu unterscheiden und bildet mit letzterer eine Sensorschicht11 mit einer Oberfläche11A . Daraufhin wird eine Wärmebehandlung ausgeführt, um eine vollständige Migration der Siliziumatome der Säulen sowie die Bildung der Ausnehmung7 zu bewirken, die auf der Oberseite von der Membran8 geschlossen wird. Als Nächstes werden auf eine an sich bekannte, nicht gezeigte Weise die Kontakte in Randbereichen der Membran8 gebildet, um das sensitive Element5 von einem piezoresistiven Typ zu bilden. Daraufhin folgten weitere bekannte Schritte zum Bilden der elektrischen Verbindung auf eine bekannte, nicht dargestellte Weise. - Als Nächstes wird eine Passivierungsschicht
12 aus einem dielektrischen Material, beispielsweise Siliziumoxid, Siliziumoxinitrid oder Siliziumnitrid, auf der Oberfläche11A der Sensorschicht11 gebildet und wird vorzugsweise eine erste Schutzschicht13 auf der Passivierungsschicht12 gebildet, wobei die erste Schutzschicht13 aus einem Material ist, das widerstandsfähig gegen Fluorwasserstoffsäure ist, beispielsweise Siliziumkarbid oder Aluminiumoxid. Die erste Schutzschicht13 kann beispielsweise eine Dicke zwischen 100 und 300 nm haben. - Als Nächstes (
3 ) wird die zweite Strukturschicht3 dünner gemacht. Zu diesem Zweck wird eine zweite Schutzschicht16 , beispielsweise ein Polymerband, auf der Oberfläche der ersten Schutzschicht13 abgeschieden. Dann wird die zweite Strukturschicht durch einen mechanischen Schleifschritt dünner gemacht, um eine Dicke zwischen etwa 300 und 350 μm zu erreichen, wodurch eine Deckschicht20 mit einer Oberfläche20A gebildet wird. - Nach dem dünner Machen (
4 ) wird die Oberfläche20A der Deckschicht20 in Anwesenheit der zweiten Schutzschicht16 , die die Oberfläche2A schützt und deren Beschädigung verhindert, poliert. Daraufhin wird die zweite Schutzschicht16 entfernt. Mittels eines photolithographischen Prozesses wird eine Lochmaske21 mit einer Reihe von Öffnungen22 auf der Oberfläche20A der Deckschicht20 gebildet. Die Öffnungen22 der Lochmaske21 können jegliche Form haben, beispielsweise rechteckig, hexagonal, generisch polygonal oder sogar kreisförmig.5 zeigt beispielsweise ein Beispiel einer Lochmaske21 , bei der die Öffnungen22 eine Kreisform haben. Die Öffnungen22 sind so bemessen, dass die in der Deckschicht20 zu bildenden Löcher ein maximales Breite-Tiefe-Dimensionsverhältnis haben, das zwischen 1:5 und 1:20 beträgt. - Auf der Oberfläche
11A der Sensorschicht11 können Ausrichtungsmarkierungen vorhanden sein, um eine Ausrichtung der Lochmaske21 auf der entgegengesetzten Seite des Wafers1 (Oberfläche20A der Deckschicht20 ), beispielsweise durch Infrarotübertragungstechniken, zu ermöglichen. - Unter Verwendung der Lochmaske
21 wird Silizium geätzt (6 ). Beispielsweise kann eine Grabenätzung vom tief anisotropen Typ in einem SF6-Plasma ausgeführt werden. Die Ätzung endet an der Isolierschicht4 , die somit als ein Ätzanschlag fungiert, wodurch eine Mehrzahl von Löchern22 in der Deckschicht20 gebildet werden. - Nach Entfernung der Lochmaske
21 (7 ) wird ein Bereich der Isolierschicht4 entfernt. Die Isolierschicht4 kann beispielsweise durch das Leiten von HF-Dämpfen (Flusssäure-Dämpfen) durch die Löcher22 entfernt werden. In diesem Schritt ist die Sensorschicht11 immer noch durch die Passivierungsschicht12 geschützt und wird somit nicht beschädigt. Die Entfernung der Isolierschicht4 wird beispielsweise auf eine zeitgesteuerte Weise erlangt, um einen kontrollierten Bereich davon über die Membran8 und entlang ihrer Seiten in dem Bereich, wo Federn zum Entkoppeln des Sensorbereichs von dem Rest des Wafers1 erlangt werden müssen, zu entfernen, wie nachstehend erläutert. Dadurch wird ein Luftspalt25 zwischen der Sensorschicht11 und der Deckschicht20 gebildet, der breiter als die Membran8 ist. - Als Nächstes (
8 ) wird die erste Schutzschicht13 entfernt und werden Federn26 definiert, die eine Plattform30 von dem Rest der Sensorschicht11 entkoppeln. Zu diesem Zweck wird unter Verwendung von photolithographischen Standard-Techniken die Passivierungsschicht12 definiert, wodurch eine Hartmaske27 gebildet wird. Sollte dies für die vorgesehene Bearbeitungsmaschine nützlich sein, kann eine dritte Schutzschicht28 , beispielsweise ein Polymerband, über die Oberfläche20A der Deckschicht20 gelegt werden, um die Anwesenheit von Durchgangsöffnungen zu verhindern und die in manchen Typen von Maschinen vorgesehenen Vakuumbedingungen zu gewährleisten. Dann wird unter Verwendung der Hartmaske27 Siliziumätzen ausgeführt, beispielsweise über zeitgesteuertes anisotropes Siliziumtrockenätzen. Die freigelegten Bereiche der Sensorschicht11 werden somit über die gesamte Dicke entfernt, um die Federn26 , sowie auch einen Graben29 , der die Plattform30 umgibt, zu bilden (9 ). Auf diese Weise wird die Plattform durch den Graben29 physisch von dem Rest des Wafers1 getrennt, außer der Verbindung durch die Federn26 , die die Plattform30 halten und sie aufgrund ihrer Elastizität vom Rest des Wafer1 entkoppeln. - Der Wafer
1 aus8 kann dann zum Erlangen einer Mehrzahl von Chips in Chips, von denen jeder eine Plattform30 aufweist, geteilt werden, die dafür bereit sind, an anderen Chips oder Wafern befestigt zu werden oder an anderen Wafern befestigt zu werden und daraufhin geschnitten und mit einem Gehäuse versehen zu werden. - In jedem Fall kann die dritte Schutzschicht
28 auf der Oberfläche11A der Sensorschicht11 entweder stehen gelassen werden, um die Bearbeitung unter Verwendung von Nachfolgemaschinen (beispielsweise Testmaschinen) zu erleichtern, oder entfernt werden. - Beispielsweise gemäß einer in
10 gezeigten Ausführungsform (Flip-Chip-Gehäuse) wird der Wafer1 zum Erlangen eines Sensorchips31 in Chips geteilt, wobei der Sensorchip31 an einer ASIC (anwendungsspezifischen integrierten Schaltung)32 befestigt wird, wird die dritte Schutzschicht28 entfernt und wird die Anordnung unter Verwendung einer Vollformgusstechnik mit einem Gehäuse versehen, wobei ein Kapselungsbereich34 aus Harz an den Seiten des Sensorchips31 und der ASIC32 gebildet wird. Dadurch wird ein elektronischer Sensor50 erlangt. Das Formgießen wird unter Verwendung der Vollformgusstechnik in einer geeigneten Formgusskammer ausgeführt, die ermöglicht, dass das obere Silizium an der Oberfläche freiliegend bleibt. Auf diese Weise wird ein Bedecken des Bereichs mit den Löchern23 durch das Kapselungsharz34 verhindert. - Insbesondere wird der Sensorchip
31 hier über Mikrohöcker33 an der ASIC32 befestigt, die auch (durch Strukturen zur elektrischen Verbindung innerhalb und/oder auf der Oberseite der Sensorschicht11 und Öffnungen in der Passivierungsschicht12 ) elektrische Verbindungen zwischen dem Sensorelement5 und den in der ASIC32 integrierten Schaltungen gewährleisten. Hier bilden die Mikrohöcker33 außerdem Abstandselemente zwischen der ASIC32 und der Membran8 . Daraufhin wird ein Spalt35 zwischen ihnen gebildet und bildet, zusammen mit den Löchern23 , dem Luftspalt25 und dem Graben29 , einen Fluid-Pfad, der sich zwischen der Membran8 und der Außenseite des mikrointegrierten Sensors50 erstreckt. - In einer weiteren in
11 gezeigten Ausführungsform wird die dritte Schutzschicht28 entfernt, wird der Wafer1 an einem Schutzkörper37 , zum Beispiel einem Siliziumwafer, befestigt und dann in Chips geteilt und wird die Anordnung unter Verwendung einer Vollformgusstechnik zur Bildung eines mikrointegrierten Sensors51 mit einem Gehäuse versehen. Auf diese Weise wird auch in diesem Fall beim Formgießen des Kapselungsharzes34 das Sensorelement5 durch einen Schutzkörper37 geschützt, der eine zweite Abdeckung bildet. Ferner bewirkt hier das Material38 zum Befestigen des Wafers1 an dem Schutzkörper37 , dass der Spalt35 zwischen dem Schutzkörper37 und der Membran8 gebildet wird. - In beiden Lösungen weist der mikrointegrierte Sensor
50 oder51 einen Stapel auf, der eine erste Hauptoberfläche11A und eine zweite Hauptoberfläche20A hat und von der Sensorschicht11 aus Halbleitermaterial, die der ersten Hauptoberfläche11A zugewandt ist, der Deckschicht20 aus Halbleitermaterial, die der zweiten Hauptoberfläche20A zugewandt ist, und der Isolierschicht4 gebildet ist. Die Sensorschicht11 und die Deckschicht20 haben einen jeweiligen Randbereich, der einen Mittelbereich umgibt, und die Isolierschicht4 erstreckt sich zwischen den Randbereichen der Sensorschicht und der Deckschicht. Ein Luftspalt25 erstreckt sich zwischen den Mittelbereichen der Sensorschicht11 und der Schutzschicht20 . Ein Durchgangsgraben29 erstreckt sich in den Mittelbereich der Sensorschicht11 zwischen der ersten Hauptoberfläche11A und dem Luftspalt25 und umgibt eine Plattform30 , die ein sensitives Element5 aufnimmt. Die Deckschicht20 hat Durchgangslöcher23 , die sich zwischen dem Luftspalt25 und der zweiten Hauptoberfläche20A erstrecken und mit dem Luftspalt25 , dem Graben29 und dem Spalt35 einen Fluidpfad bilden. - In der Praxis ermöglichen in beiden gezeigten Ausführungsformen die Löcher
23 in der Deckschicht20 die Verbindung des Sensorelements5 mit der äußeren Umgebung und somit, durch den Luftspalt25 , den Graben29 und den Spalt35 , beispielsweise das Erfassen des Drucks in der Umgebung, die den mikrointegrierten Sensor50 oder51 umgibt. - In der vorstehend beschriebenen Struktur wird die Membran
8 an der Vorderseite mittels eines Körpers (ASIC32 oder Schutzkörper37 ) geschützt, ohne dass die Notwendigkeit besteht, dass dieser Körper perforiert oder bestimmten maschinellen Bearbeitungsvorgängen unterzogen wird, um eine Fluidverbindung der Membran8 mit der äußeren Umgebung zu ermöglichen. - Mit der gezeigten Lösung ist es außerdem möglich, Einhäusungstechniken mit hoher intrinsischer Belastung, wie beispielsweise Vollformgießen, zu verwenden, ohne den sensitiven Bereich in irgendeiner Weise zu beschädigen und/oder ohne dessen korrekten Betrieb zu gefährden.
- Tatsächlich können jegliche möglichen beispielsweise durch Formgießen hervorgerufenen auf den Chip
31 wirkenden Belastungen durch die Federn26 elastisch absorbiert werden, die somit die Plattform30 von dem Rest der Sensorschicht11 mechanisch entkoppeln. Folglich wird das sensitive Element5 nur bis zu einer ersten Annäherung den in dem Fluidmittel (im Allgemeinen Luft), in das der Sensor gegeben wird, übertragenen Kräften, ausgesetzt und kann somit die Wirkungen dieser Kräfte, beispielsweise den Umgebungsdruck, zuverlässig detektieren, ohne durch andere im Allgemeinen auf den Chip31 wirkende Kräfte sensibel gestört zu werden. - Mit der in
9 gezeigten Lösung zum Kapseln (Flip-Chip-Gehäuse) ist es außerdem möglich, jegliche durch den Kapselungsschritt bewirkten Belastungen aufgrund des Höckerlötprozesses zu erleichtern. - Die Ausführung des Ätzvorgangs zum Definieren der Plattform
30 und der Federn26 von hinten durch die Deckschicht20 ermöglicht gute Ergebnisse von Belastungserleichterung ohne Vorgänge zum Perforieren der Sensorschicht11 , was problematisch wäre, da der betrachtete mittlere Bereich die Membran8 und das Sensorelement5 aufnimmt, die nicht perforiert werden sollen, und ohne Passieren des Grabens29 , was keine guten Entfernungsergebnisse gewährleisten würde, da die Isolierschicht4 vor der vollständigen Freigabe der Plattform30 auch in der Nähe des Randbereichs des Sensors in einer bezüglich der Membran8 entfernten Position entfernt werden würde. Anstatt dessen ermöglicht das Entfernen durch eine Mehrzahl von Löchern23 von hinten die optimale Entfernung des Teils der Isolierschicht4 unter der Plattform30 und nur in einem kleinen Ausmaß außerhalb der letzteren. - Die zur Definition der Plattform und der Federn
26 verwendeten Schritte sind typisch für frontseitige maschinelle Bearbeitung, wie beispielsweise anisotrope tiefe Siliziumgrabenätzung und Entfernung von Isolierschichten mittels HF-Dämpfen, und sind somit gut bekannte und steuerbare Prozesse mit einer hohen Zuverlässigkeit und wiederholbaren Ergebnissen. - Die Verwendung von SOI-Substraten ermöglicht es, bereits eine Träger- und Schutzschicht (Deckschicht
20 ) ohne die Notwendigkeit von gezielt ausgelegten Befestigungsschritten zur Verfügung zu haben. - Die Kapselung kann mittels Flip-Chip-Prozessen und 3D-Stapelung ohne die Verwendung von Weichklebstoffen oder Pufferstrukturen ausgeführt werden, die normalerweise zur Reduzierung von Auswirkungen von Kapselungsprozessen verwendet werden.
-
12 zeigt ein Blockdiagramm einer elektronischen Vorrichtung100 , die mindestens einen mikrointegrierten Sensor50 oder51 , wie in10 oder11 gezeigt, aufweist. Die elektronische Vorrichtung100 weist ferner einen Mikroprozessor (CPU)104 auf, der mit der mikrointegrierten Vorrichtung50 oder51 gekoppelt ist. Die elektronische Vorrichtung100 kann ferner einen mit dem Mikroprozessor104 gekoppelten Speicher105 und eine auch mit dem Mikroprozessor104 gekoppelte Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle106 , wie beispielsweise ein Tastenfeld oder einen Bildschirm, aufweisen. Ferner kann die elektronische Vorrichtung100 eine Energieversorgungsquelle108 , wie beispielsweise eine Batterie, oder eine Struktur zum Koppeln mit einer externen Energieversorgungsquelle aufweisen. Die elektronische Vorrichtung100 kann jegliche elektronische Vorrichtung100 sein, die eine in10 oder11 gezeigte mikrointegrierte Vorrichtung aufweist. Die elektronische Vorrichtung100 kann beispielsweise ein Mobiltelefon, ein PDA (Personal Digital Assistent), eine tragbare Vorrichtung, ein Stimmen-Rekorder, ein Wecker oder Ähnliches sein. - Schließlich ist klar, dass Modifikationen und Variationen an dem hierin beschriebenen und gezeigten Sensor und Herstellungsprozess vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung, wie in den anhängenden Ansprüchen definiert, abzuweichen. Beispielsweise kann die Reihenfolge der Schritte zum Definieren der Plattform
30 und der Federn26 und zum Öffnen der Löcher23 umgekehrt werden, wenn es die verwendeten Bearbeitungsmaschinen ermöglichen, oder kann eine teilweise Entfernung der Isolierschicht4 nach Definieren der Plattform30 und der Federn26 ausgeführt werden. Wie vorstehend erwähnt, kann die Befestigung des Sensors31 an dem Schutzkörper37 oder an einem anderen Chip auf Waferebene oder nach dem Schneiden ausgeführt werden und kann die Befestigungstechnik den Anforderungen entsprechend variieren. - Die Membran
8 kann mittels eines geeigneten Prozesses erlangt werden, der keine maschinelle Bearbeitung der Deckschicht vorsieht; beispielsweise kann sie in einer auf der Sensorschicht abgeschiedenen oder aufgewachsenen Schicht erlangt werden. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- EP 0822398 [0002]
- EP 1577656 [0002, 0022]
Claims (16)
- Mikrointegrierter Sensor (
50 ;51 ), der einen Schichtstapel aufweist, der eine erste Hauptoberfläche (11A ) und eine zweite Hauptoberfläche (20A ) hat und aus einer Sensorschicht (11 ), die der ersten Hauptoberfläche (11A ) zugewandt ist, einer Deckschicht (20 ), die der zweiten Hauptoberfläche (20A ) zugewandt ist, und einer Isolierschicht (4 ) gebildet ist, wobei die Sensorschicht und die Deckschicht jeweils einen Randbereich haben, der einen mittleren Bereich umgibt, und die Isolierschicht (4 ) sich zwischen den Randbereichen der Sensorschicht und der Deckschicht erstreckt, wobei sich ein Luftspalt (25 ) zwischen den mittleren Bereichen der Sensorschicht (11 ) und der Deckschicht (20 ) erstreckt, sich ein Durchgangsgraben (29 ) in den mittleren Bereich der Sensorschicht (11 ) zwischen der ersten Oberfläche (11A ) und dem Luftspalt (25 ) erstreckt und eine Plattform (30 ) umgibt, die ein sensitives Element (5 ) aufnimmt, und die Deckschicht (20 ) Durchgangslöcher (23 ) hat, die sich zwischen dem Luftspalt (25 ) und der zweiten Hauptoberfläche (20A ) erstrecken und zusammen mit dem Luftspalt (25 ) und dem Durchgangsgraben (29 ) einen Fluidpfad zu dem sensitiven Element (5 ) bilden. - Sensor nach Anspruch 1, aufweisend elastische Verbindungsbereiche (
26 ), die sich in die Sensorschicht (11 ) zwischen der Plattform (30 ) und dem Randbereich der Sensorschicht (11 ) erstrecken. - Sensor nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Sensorschicht (
11 ) eine vergrabene Ausnehmung (7 ) und eine Membran (8 ) hat, die zwischen der vergrabenen Ausnehmung und der ersten Hauptoberfläche (11A ) angeordnet ist, wobei die Membran das sensitive Element (5 ) aufnimmt. - Sensor noch Anspruch 3, aufweisend einen Schutzbereich (
32 ;37 ), der an dem Randbereich der Deckschicht (11 ) befestigt ist und der Membran (8 ) mit einem Abstand davon zugewandt ist. - Sensor nach Anspruch 4, wobei der Schutzbereich (
32 ;37 ) eine ASIC oder eine Hilfsabdeckung ist. - Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend einen Kapselungsbereich (
34 ) aus Harz, der die Randbereiche der Sensorschicht (11 ) und der Deckschicht (20 ) sowie auch der Isolierschicht (4 ) umgibt. - Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der einen piezoresistiven Drucksensor bildet.
- Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schichtstapel ein SOI-Substrat ist.
- Verfahren zur Herstellung eines mikrointegrierten Sensors, das beinhaltet: Bilden einer Mehrzahl von Löchern (
23 ), die sich durch eine Deckschicht (20 ) eines Stapels erstrecken, der eine erste Hauptoberfläche (11A ) und eine zweite Hauptoberfläche (20A ) hat und aus einer Sensorschicht (20 ), einer Deckschicht (11 ) und einer Isolierschicht (11 ) gebildet ist; Bilden eines Luftspalts (25 ) zwischen mittleren Bereichen der Sensorschicht und der Deckschicht; und Bilden eines Durchgangsgrabens (29 ) in dem mittleren Bereich der Sensorschicht, wobei der Durchgangsgraben eine Plattform (30 ) begrenzt, die ein sensitives Element aufnimmt und sich zwischen dem Luftspalt und der ersten Hauptoberfläche erstreckt. - Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Stapel ein SOI-Substrat ist.
- Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, das das Bilden einer vergrabenen Ausnehmung (
7 ) und einer zwischen der vergrabenen Ausnehmung und der ersten Hauptoberfläche angeordneten Membran (8 ) in der Sensorschicht (11 ) beinhaltet, wobei die Membran das sensitive Element (5 ) aufnimmt. - Verfahren nach einem der Ansprüche 9–11, wobei das Bilden eines Durchgangsgrabens (
29 ) das Bilden von elastischen Verbindungsbereichen (26 ) beinhaltet, die sich in die Sensorschicht (11 ) zwischen der Plattform (30 ) und dem mittleren Bereich der Sensorschicht (11 ) erstrecken. - Verfahren nach einem der Ansprüche 9–12, wobei das Bilden einer Mehrzahl von Löchern (
23 ) das Entfernen von ausgewählten Teilen der Deckschicht (20 ) bis zur Isolierschicht (4 ) beinhaltet und das teilweise Entfernen der Isolierschicht das Ätzen eines mittleren Bereichs der Isolierschicht durch die Mehrzahl von Löchern beinhaltet. - Verfahren nach einem der Ansprüche 9–13, das ferner das Befestigen eines Schutzbereichs (
32 ;37 ) an dem Randbereich der Deckschicht (11 ) beinhaltet, wobei der Schutzbereich der Membran (8 ) mit einem Abstand davon zugewandt ist. - Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Schutzbereich eine ASIC (
32 ) oder eine Hilfsabdeckung (37 ) ist. - Verfahren nach einem der Ansprüche 10–15, das ferner das Bilden eines Kapselungsbereichs (
34 ) aus Harz um die Randbereiche der Sensorschicht (11 ) und der Deckschicht (20 ) sowie auch der Isolierschicht (4 ) beinhaltet.
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