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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dampfzelleneinrichtung für eine Sensorvorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer Dampfzelleneinrichtung für eine Sensorvorrichtung.
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Stand der Technik
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Quantensensoren können unter anderem in Atomuhren, Magnetometern, Gyroskopen, Quantenspeichern, Lichtquellen, oder weiteren Sensoreinheiten vorhanden sein, zur Präzisionsmessungen oder zur Bildgebung genutzt werden. Diese Quantensensoren können dabei auf einer Kontrolle eines präparierten atomaren Gases in einem abgeschlossenen Probenvolumen beruhen. Ein derartiges abgeschlossenes Probenvolumen kann in Dampfzellen eingefasst und realisiert sein, wobei in solchen Probevolumen beispielsweise Alkaliatome wie Kalium, Cäsium oder Rubidium gasförmig vorhanden sein können und unter einem definierten Druck stehen können.
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Historisch wurde das Gas mit den Alkaliatomen in Dampfzellen, die aus Glas geblasen wurden, eingeschlossen und kontrolliert. Aktuell kann die Miniaturisierung der Dampfzellen nun mit Hilfe von MEMS-Technologien realisiert werden.
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Ein Quantensensorsystem kann neben einer Dampfzelle auch einen optischen Aufbau zum Auslesen der Atome aufweisen, wobei die Quantensensoren auch mit Magnetfeldspulen, Heizsystemen oder Mikrowellenquellen ausgestatten sein können. Eine derartige Anwendung kann durch ein NMR-Gyroskop realisiert sein. Bei Magnetometern oder NMR-Gyroskopen ist die Anzahl der adressierten Achsen zum Auslesen der Alkaliatome relevant. Typische Waferstapel von MEMS-Dampfzellen erlauben das optische Auslesen der Alkaliatome mit einem Laser in einer Raumrichtung. Diese MEMS-Dampfzellen können durch eine vergleichsweise einfache und wohlbekannte Bearbeitungstechnologie von Silizium hergestellt werden.. Hierbei kann ein hermetisches Verschließen der Kavität mit transparenten Kappen erfolgen, wozu sich Borosilikatglaswafer mit einem an Silizium angepassten thermischen Ausdehnungskoeffizienten eignen können. Allerdings lässt sich meist bei solchen Aufbauten der Dampfzelle die Drehrate um lediglich eine Achse auslesen.
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Zur Messung von Drehraten um alle drei Raumrichtungen wird üblicherweise vorgeschlagen, drei der beschriebenen einachsigen Gyroskope in einem Sensorsystem zu verbauen. Es kann eine UV-Zersetzung einer Anfangssubstanz in der Ausnehmung zu einer Probesubstanz erfolgen, etwa zu einem Alkalimetall.
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Bei Quantensensoren mit Dampfzellen können Alkalimetallatomen von außen präpariert und per Laser ausgelesen werden. Die Erzeugung des Alkalimetallgases basiert auf der Zersetzung von Aziden wie beispielsweise CsN3 oder RbN3. Es hat sich bei der Herstellung von MEMS-Dampfzellen die photolytische Zersetzung mit UV-Licht als reproduzierbar erwiesen.
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Üblicherweise kann ein Bondverfahren zum hermetischen Verschließen der Ausnehmung angewandt werden. In üblichen Aufbauten kann vorrangig das anodische Bondverfahren eingesetzt werden. Das anodische Bondverfahren beruht auf lonenverschiebungen im Glaswafer, so dass speziell modifizierte Glaswafer, etwa Borosilikatglaswafer, eingesetzt werden können. Hierbei kann der Glaswafer in direkte Verbindung mit einem Siliziumwafer gebracht werden, und es kann dann auf weitere Bondmaterialien verzichtet werden.
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Bei der Dampfzellenherstellung kann jeweils ein Borosilikatglaswafer auf die Vorderseite und Rückseite eines Siliziumwafers gebondet werden. Borosilikatglaswafer können sich dadurch auszeichnen, dass der thermische Ausdehnungskoeffizient an jenen von Silizium angepasst wurde, wodurch eine hohe mechanische Spannung oder ein Waferbruch im Glas-Silizium(-Glas)-Schichtstapel vermieden oder zumindest die Gefahr dafür verringert werden kann.
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Ein wesentlicher Einflussfaktor auf die Langlebigkeit von MEMS-Dampfzellen, der auch die Frequenzstabilität begrenzt, kann die Veränderung der Lichtintensität in der Dampfzelle sein. Die Ursache der Intensitätsschwankungen sind Kondensationströpfchen des in der Dampfzelle enthaltenen Gases im optischen Pfad des Lasers. Nach bekannten Ansätzen um die Kondensation im Lichtpfad zu verhindern, kann etwa bei geblasenen Glaszellen in Bereich von Zentimetern das Bereitstellen eines kalten Bereiches erfolgen, an dem eine solche Kondensation stattfinden kann. Bei miniaturisierten MEMS-Dampfzellen dagegen können Kreisscheiben aus Gold im µm-Bereich auf dem transparenten Fenster der Dampfzelle hergestellt werden, wobei solche Kreisscheiben die Kondensation begünstigen können.
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In der
US 7,292,031 B2 wird ein Dampfzellen-Waferstapel, bestehend aus Silizium, Pyrex-Glas und Silizium, genannt.
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Offenbarung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung schafft eine Dampfzelleneinrichtung für eine Sensorvorrichtung nach Anspruch 1 und ein Verfahren zum Herstellen einer Dampfzelleneinrichtung für eine Sensorvorrichtung nach Anspruch 11.
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Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Vorteile der Erfindung
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Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin, eine Dampfzelleneinrichtung für eine Sensorvorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer Dampfzelleneinrichtung für eine Sensorvorrichtung anzugeben, wobei Kondensationsstrukturen in einem Randbereich einer Ausnehmung für die Probesubstanz realisiert werden können, ohne dabei den optischen Zugang signifikant zu verringern. Die Dampfzelleneinrichtung kann in mehr als nur einer Raumrichtung mit Licht einer oder mehrerer Wellenlängen, zu Analysezwecken und/oder zur Veränderung der Probesubstanz, in der Ausnehmung der Dampfzelleneinrichtung bestrahlt oder durchstrahlt werden.
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Erfindungsgemäß umfasst die Dampfzelleneinrichtung für eine Sensorvorrichtung, einen Grundwafer, welcher zumindest eine Ausnehmung umfasst, in welcher eine Probesubstanz eingefasst ist; einen oberen Kappenwafer, welcher auf einer Oberseite des Grundwafers angeordnet ist und zumindest die Ausnehmung vollständig abdeckt; und einen Boden, welcher die Ausnehmung von einer Unterseite vollständig abdeckt, wobei der Grundwafer die Ausnehmung lateral vollständig umläuft; und zumindest eine erste Bondschicht, welche sich zwischen dem oberen Kappenwafer und dem Grundwafer befindet, und mit welcher der obere Kappenwafer an dem Grundwafer gebondet ist, wobei sich die erste Bondschicht zumindest bereichsweise bis zur Ausnehmung erstreckt, wobei der obere Kappenwafer und der Boden für eine erste Strahlung durchlässig sind.
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Die erste Bondschicht kann sich bis zu jenem Bereich erstrecken, in dem der obere Kappenwafer die Ausnehmung des Grundwafers abdeckt und dadurch kann ein Kontakt des Materials der ersten Bondschicht mit einem Gas aus der Ausnehmung zustande kommen. In einer Draufsicht auf den Grundwafer kann die erste Bondschicht dabei die Ausnehmung lateral umlaufen.
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Der Wortlaut „Wafer“ kann hierbei alle anwendbaren Arten von Trägern, Platten, Balken oder Scheiben zur Ausformung der Dampfzelleneinrichtung umfassen, die zumindest für die oben genannte Strahlung durchlässig sein können. Die Ausnehmung kann sich vertikal vollständig durch den Grundwafer hindurch erstrecken. Die lateralen Richtungen können dabei einer Ebene der länglichen Haupterstreckungsrichtung des Grundwafers und des Bodens und der oberen Kappenwafers entsprechen.
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Mit der genannten Dampfzelleneinrichtung kann auch ein optischer Zugang für diese Dampfzelleneinrichtung aus allen drei Raumrichtungen realisiert sein, insbesondere zur Probesubstanz in der Ausnehmung, wodurch sich beispielsweise ein Gyroskop realisieren lässt, das die Messung der Drehraten um alle drei Drehachsen zugänglich machen kann.
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Es kann bei einer Anwendung eines Bondverfahrens zur Ausformung der Bondschicht auf die Verwendung eines vorteilhaften Bondverfahrens mit metallischen Schichten zurückgegriffen werden, etwa ein eutektisches Waferbonden mit den Materialsystemen Au-Sn (Gold-Zinn), Al-Ge (Aluminium-Germanium), Au-Al (Gold-Silber), Au-Si (Gold-Silizium), Au-Ge (Gold-Germanium), Au-In (Gold-Indium), Cu-Sn (Kupfer-Zinn) oder entsprechende. Es kann eine Ausnutzung der metallischen Bondschichten zur Erstellung von Kondensationsstrukturen erfolgen.
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Es kann dabei realisiert werden, dass die Kondensationsstrukturen, welche von den Bereichen der ersten (oder weiterer) Bondschicht(en) gebildet werden können und die an die Ausnehmung heranreichen, daher mit dem Gas der Probesubstanz in direktem Kontakt stehen können. Derartige Kondensationsstrukturen können sich dann vorteilhaft am äußersten Rand der Ausnehmung befinden, so dass flachere Einfallswinkel bezogen auf eine planare Oberfläche des oberen Kappenwafers oder des Bodens für das Laserlicht möglich sind, und eine Störung durch ansonsten üblich im Lichtpfad liegende Kondensationsstrukturen verringert oder vermieden werden kann, da auf im Lichtpfad liegende Kondensationsstrukturen verzichtet werden kann oder die Anzahl dieser verringert sein kann. Es resultiert auch eine freiere Materialwahl für alle Materialien der Dampfzelleneinrichtung. Es kann also ein toleranteres Bondverfahren (d.h. Potential für höhere Ausbeute) etwa gegenüber Partikeln und Unebenheiten erfolgen. Es ergibt sich eine erhöhte Kondensationseffizienz durch eine verbesserte Wärmeabfuhr über vollständig sich über den Wafer (Grundwafer oder Boden) erstreckende Bond-Grenzflächen. Vorteilhaft kann dabei eine Herstellung der Kondensationsstruktur in den Prozessfluss beim Herstellen der Dampfzelleneinrichtung integriert sein und auf einen separaten Prozess zur Erzeugung von Kondensationsstrukturen verzichtet werden.
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Es kann also eine oder mehrere Kondensationsstruktur(en) außerhalb oder am äußersten Rand der optisch zugänglichen Fläche der Ausnehmung realisiert werden. Die Kondensationsstruktur kann ein Teilbereich der ersten oder weiterer Bondschichten sein, welche die Ausnehmung erreichen, und diese zumindest teilweise umlaufen, also die Kondensationsstruktur diesem Teilbereich entsprechen oder nur Teile davon betreffen. Es kann so eine einzige Kondensationsstruktur oder mehrere Kondensationsstrukturen die Ausnehmung lateral umlaufen, teilweise oder vollständig. Somit kann durch die Anwendung einer derartigen Bondschicht eine Integration der Kondensationsstruktur in die Dampfzelleneinrichtung unter Ausnutzung eines vorteilhaften Bondverfahrens erfolgen.
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Es kann bei der Ausprägung der ersten Bondschicht auch auf ein anodisches Bondverfahren verzichtet werden. Daher kann die Auswahl aller Wafermaterialien freier sein und damit nicht beschränkt auf die Kombination von Silizium und Borosilikatglaswafer. Höhere Einfallswinkel des Laserlichtes auf den optischen Zugang der Ausnehmung können möglich sein, da auf Kondensationsstrukturen (übliche Gold-Kreisscheiben) im Strahlengang verzichtet werden kann.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Dampfzelleneinrichtung ist diese als mikroelektromechanisches System ausgeprägt.
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Durch eine besonders kleinskalige Bauweise kann die Dampfzelleneinrichtung als MEMS-Bauteil ausgeformt sein, und beispielsweise in tragbaren Geräten zum Einsatz kommen, etwa in Mobiltelefonen oder zur Unterstützung der Navigation bzw. der Bewegungsstabilität in Fahrzeugen oder Flugobjekten wie Drohnen verwendet werden.
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MEMS-Dampfzellen können aus drei bearbeiteten Wafern bestehen, die miteinander gebondet werden, etwa Borosilikatglas-Kappenwafer, Siliziumwafer, Borosilikatglas-Kappenwafer. Dieser Aufbau des Waferstapels lässt einerseits das Waferbonden mit geringer thermischer Fehlanpassung zu und erlaubt andererseits den optischen Zugang zu der Probesubstanz, etwa zu Alkaliatomen.
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Durch das anodische Bondverfahren kann Silizium für die Dampfzellenkavität verwendet werden. Um die Ausnehmung hermetisch abzuschließen bietet sich für Silizium ein Borosilikatglaswafer aufgrund des angepassten thermischen Ausdehnungskoeffizienten und der notwendigen optischen Transmissionseigenschaften an.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Dampfzelleneinrichtung ist der Boden und/oder der obere Kappenwafer in einer vertikalen Raumrichtung für eine zweite Strahlung und/oder für eine dritte Strahlung durchlässig, wobei die vertikale Raumrichtung senkrecht zu einer planaren Ausdehnung des oberen Kappenwafers und des Bodens verläuft. Der obere Kappenwafer und der Boden können entlang deren planaren Ausdehnung parallel zueinander sein und der Grundwafer kann sich zwischen deren beider planaren Ausdehnungsrichtungen befinden.
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Die dritte Strahlung kann vorteilhaft zur Bearbeitung, etwa zur Aktivierung oder zum Zersetzen einer Probesubstanz genutzt werden, und dabei vorteilhaft nur aus einer Richtung durchlässig sein.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Dampfzelleneinrichtung ist der Grundwafer in einer ersten lateralen Raumrichtung und/oder in einer zweiten lateralen Raumrichtung für eine erste Strahlung und/oder für eine dritte Strahlung durchlässig, wobei die erste laterale Raumrichtung und/oder die zweite laterale Raumrichtung parallel zu einer planaren Ausdehnung des oberen Kappenwafers und des Bodens verläuft.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Dampfzelleneinrichtung liegt die erste Strahlung im sichtbaren Wellenlängenbereich und die zweite Strahlung liegt im ultravioletten Wellenlängenbereich und die dritte Strahlung liegt im Infrarotbereich.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Dampfzelleneinrichtung sind der Grundwafer und der Boden einstückig ausgeformt.
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Durch eine derartige einstückige Ausformung kann ein besonders einfach herstellbares und robustes Bauteil hergestellt werden. Hierbei kann auf ein Bonden des Bodens an dem Grundwafer verzichtet werden, wodurch auf Schäden an einer Bondverbindung zwischen dem Boden und dem Grundwafer durch unterschiedliche thermische Ausdehnungseigenschaften des Grundwafers und des Bodens verzichtet werden kann.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Dampfzelleneinrichtung umfasst die Ausnehmung eine erste Ausnehmung und eine zweite Ausnehmung, die lateral voneinander beanstandet sind und jeweils lateral vom Grundwafer umgeben sind.
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Es kann sich in einer Ausnehmung eine erste Probesubstanz befinden und in der zweiten Ausnehmung eine andere Substanz oder die gleiche Probesubstanz oder ein Vakuum.
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Die beiden Ausnehmungen können durch einen Kanal verbunden sein oder getrennt voneinander sein.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Dampfzelleneinrichtung umfasst die Ausnehmung ein atomares Gas für eine Magnetfeldmessung und/oder eine gyroskopische Messung mit Laserlicht.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Dampfzelleneinrichtung umfasst die erste Bondschicht ein metallisches Bondmaterial.
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Das metallische Bondmaterial kann vorteilhaft als Kondensationsmaterial dienen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Dampfzelleneinrichtung ist der Boden mit einer zweiten Bondschicht mit dem Grundwafer verbunden, welche ein metallisches Bondmaterial umfasst und sich zwischen dem Grundwafer und dem Boden erstreckt und zumindest teilweise bis zur Ausnehmung erstreckt.
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So können auch, ähnlich zu den Kondensationsstrukturen an der ersten Bondschicht, eben solche an der zweiten Bondschicht und am unteren Rand der Ausnehmung erzeugt und positioniert werden.
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Erfindungsgemäß erfolgt bei dem Verfahren zum Herstellen einer Dampfzelleneinrichtung für eine Sensorvorrichtung ein Bereitstellen eines Bodens und Anordnen eines Grundwafers auf dem Boden, wobei eine zweite Bondschicht auf dem Boden ausgeformt wird und der Grundwafer auf dem Boden und der zweiten Bondschicht mit einem Bondverfahren angeordnet wird, wobei der Grundwafer zumindest eine Ausnehmung umfasst, oder ein Bereitstellen eines Grundwafers mit einem Boden, wobei der Grundwafer zumindest eine Ausnehmung umfasst, und wobei der Boden die Ausnehmung von einer Unterseite vollständig abdeckt, wobei der Grundwafer die Ausnehmung lateral vollständig umläuft; ein Einbringen einer Probesubstanz in die zumindest eine Ausnehmung; ein Anordnen eines oberen Kappenwafers, welcher auf einer Oberseite des Grundwafers angeordnet wird und zumindest die Ausnehmung vollständig abdeckt, wobei eine erste Bondschicht auf dem Grundwafer ausgeformt wird und der obere Kappenwafer auf der ersten Bondschicht angeordnet wird und mit dem Grundwafer durch die erste Bondschicht mit einem Bondverfahren verbunden wird, wobei sich die erste Bondschicht zumindest bereichsweise bis zur Ausnehmung erstreckt, und wobei der Boden und der obere Kappenwafer für eine erste Strahlung durchlässig sind.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird durch den Boden oder durch den Kappenwafer eine zweite Strahlung eingestrahlt und die Probesubstanz zumindest teilweise zersetzt und/oder verdampft.
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Das Verfahren kann sich vorteilhaft auch durch die bereits genannten Merkmale der Dampfzelleneinrichtung auszeichnen und umgekehrt.
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Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.
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Figurenliste
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1a eine schematische Darstellung einer Dampfzelleneinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 1b eine Draufsicht auf eine Ausführung einer Ausnehmung in einer Dampfzelleneinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 2 eine schematische Darstellung einer Dampfzelleneinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 3 eine schematische Darstellung einer Dampfzelleneinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einer Draufsicht; und
- 4 eine Blockdarstellung von Verfahrensschritten eines Verfahrens zum Herstellen einer Dampfzelleneinrichtung für eine Sensorvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente.
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1a zeigt eine schematische Darstellung einer Dampfzelleneinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Die Dampfzelleneinrichtung 10 für eine Sensorvorrichtung SV umfasst einen Grundwafer GF, welcher zumindest eine Ausnehmung A umfasst, in welcher eine Probesubstanz PS eingefasst ist; einen oberen Kappenwafer OKW, welcher auf einer Oberseite OS des Grundwafers GF angeordnet ist und zumindest die Ausnehmung A vollständig abdeckt; und einen Boden BD, welcher die Ausnehmung A von einer Unterseite vollständig abdeckt, wobei der Grundwafer GF die Ausnehmung A lateral vollständig umläuft; und zumindest eine erste Bondschicht BS1, welche sich zwischen dem oberen Kappenwafer OKW und dem Grundwafer GF befindet, und mit welcher der obere Kappenwafer OKW an dem Grundwafer GF gebondet ist, wobei sich die erste Bondschicht BS1 zumindest bereichsweise bis zur Ausnehmung A erstreckt, wobei der obere Kappenwafer OKW und der Boden BD für eine erste Strahlung durchlässig sind.
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Die Ausnehmung A kann ein atomares Gas für eine Magnetfeldmessung und/oder gyroskopische Messung mit Laserlicht umfassen. Die erste Bondschicht BS1 kann ein metallisches Bondmaterial umfassen, durch welches sich für die Probesubstanz an den Rändern der Ausnehmung A dann Kondensationsstrukturen KS ausbilden können, wenn die erste Bondschicht BS1 mit der, etwa von außen, aktivierten oder zersetzten Probesubstanz in Kontakt kommt. Das Gleiche kann dann für eine zweite Bondschicht BS2 gelten. Die Dampfzelleneinrichtung 10 kann daher so ausgeformt sein, dass der Boden BD mit einer zweiten Bondschicht BS2 mit dem Grundwafer GF verbunden ist, welche ein metallisches Bondmaterial umfasst und sich zwischen dem Grundwafer GF und dem Boden BD erstreckt und zumindest teilweise bis zur Ausnehmung erstreckt, wo sich dann Kondensationsstrukturen KS ausformen können.
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In der Ausnehmung A können sich so Sensor-Atome befinden, also für eine jeweilig erwünschte Sensierung geeignete, etwa für Drehratenmessungen. Die Atome werden mit Hilfe eines oder mehrerer Laserstrahlen kontrolliert und ausgelesen. Das einfallende Licht des Lasers kann unter verschiedenen Winkeln auf die Dampfzelle einfallen und austreten. Der Grundwafer kann Saphir, Glas oder Silizium aufweisen.
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Betreffend die Kondensationsstrukturen KS kann an den Grenzflächen der ersten und zweiten Bondschicht bevorzugt eine Kondensation stattfinden. Die Oberflächen des metallischen Bondmaterials können dabei in Größe und Effizienz den üblichen Gold-Kreisscheiben im Innenbereich des optischen Zugangs entsprechen.
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1b zeigt eine Draufsicht auf eine Ausführung einer Ausnehmung in einer Dampfzelleneinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Die Dampfzelleneinrichtung 10 der 1b kann jener der 1a entsprechen, wobei nur eine Draufsicht von einer Oberseite der oberen Kappenwafers OKW auf die Ausnehmung A zu sehen ist. Dabei ist zu erwähnen, dass eine Ansicht von einer Unterseite und den Boden mit der Ausnehmung dabei auch derart aussehen kann. Es können also eine kreisrunde Ausnehmung vorhanden sein, an deren Randbereich sich Kondensationsstrukturen KS ausbilden können, entweder durch die erste Bondschicht und/oder durch die zweite Bondschicht. Die Kondensationsstrukturen KS können Teilbereiche des Randes der Ausnehmung darstellen oder die Ausnehmung lateral vollständig umlaufen, es kann dabei pro erster und/oder zweiter Bondschicht auch nur eine einzelne lateral vollständig umlaufende Kondensationsstruktur KS sein. Die Geometrie des Randes der Ausnehmung kann dabei auch von einer Kreisform abweichen, etwa elliptisch, polygonal, rechteckig sein oder beliebige Formen aufweisen. Eine kreisrunde Ausnehmung kann einen Durchmesser von beispielsweise 2 mm aufweisen.
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2 zeigt eine schematische Darstellung einer Dampfzelleneinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Nach der 2 können der Grundwafer GF und der Boden BD als ein gemeinsames Bauteil ausgeformt sein, die Ausnehmung A umfassend. Der Grundwafer GF und der Boden BD können dabei einstückig ausgeformt sein.
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Es kann so der Boden BD und/oder der obere Kappenwafer OKW in einer vertikalen Raumrichtung R3 für eine zweite Strahlung und/oder für eine dritte Strahlung durchlässig sein. Der Grundwafer GF kann in einer ersten lateralen Raumrichtung R1 und/oder in einer zweiten lateralen Raumrichtung R2 für eine erste Strahlung und/oder für eine dritte Strahlung durchlässig sein. Die erste Strahlung kann im sichtbaren Wellenlängenbereich liegen und die zweite Strahlung im ultravioletten Wellenlängenbereich liegen und die dritte Strahlung im Infrarotbereich liegen.
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Nach der 2 kann also die Dampfzelleneinrichtung 10 aus nur zwei Wafern bestehen, etwa ein Waferbond als erste Bondschicht BS1 vorhanden sein. In einer derartigen Variante kann die Dampfzelleneinrichtung 10 aus einem strukturierten transparenten Grundwafer mit der Ausnehmung A bestehen. Es kann lediglich ein oberer Kappenwafer zum Abschließen des Probenvolumens gebondet werden.
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3 zeigt eine schematische Darstellung einer Dampfzelleneinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einer Draufsicht.
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In einer weiteren Ausführungsform kann die Dampfzelleneinrichtung 10 mit einer ersten Ausnehmung A1 und mit einer zweiten Ausnehmung A2 ausgeführt sein, welche mit einem Verbindungskanal VB verbunden sein können. Eine Ausnehmung kann dabei die Messkammer bilden, die andere die Reservoir-Kammer. Der Verbindungskanal VB kann dem Austausch von Gas und/oder der thermischen Anbindung dienen. Die Ausführung gemäß der 3 kann die Kondensation zusätzlich unterstützen, es können auch im Randbereich des Verbindungskanals VB solche Kondensationsstrukturen KS auftreten.
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4 zeigt eine Blockdarstellung von Verfahrensschritten eines Verfahrens zum Herstellen einer Dampfzelleneinrichtung für eine Sensorvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Bei dem Verfahren zum Herstellen einer Dampfzelleneinrichtung für eine Sensorvorrichtung erfolgt ein Bereitstellen Sla eines Bodens und Anordnen eines Grundwafers auf dem Boden, wobei eine zweite Bondschicht auf dem Boden ausgeformt wird und der Grundwafer auf dem Boden und der zweiten Bondschicht mit einem Bondverfahren angeordnet wird, wobei der Grundwafer zumindest eine Ausnehmung umfasst, oder Bereitstellen S1b eines Grundwafers mit einem Boden, wobei der Grundwafer zumindest eine Ausnehmung umfasst, und wobei der Boden die Ausnehmung von einer Unterseite vollständig abdeckt, wobei der Grundwafer die Ausnehmung lateral vollständig umläuft; ein Einbringen S2 einer Probesubstanz in die zumindest eine Ausnehmung; ein Anordnen S3 eines oberen Kappenwafers, welcher auf einer Oberseite des Grundwafers angeordnet wird und zumindest die Ausnehmung vollständig abdeckt, wobei eine erste Bondschicht auf dem Grundwafer ausgeformt wird und der obere Kappenwafer auf der ersten Bondschicht angeordnet wird und mit dem Grundwafer durch die erste Bondschicht mit einem Bondverfahren verbunden wird, wobei sich die erste Bondschicht zumindest bereichsweise bis zur Ausnehmung erstreckt, und wobei der Boden und der obere Kappenwafer für eine erste Strahlung durchlässig sind.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand des bevorzugten Ausführungsbeispiels vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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