DE112018006201T5 - Halbleiterelement und Durchflussmengen-Messvorrichtung, die es verwendet - Google Patents

Halbleiterelement und Durchflussmengen-Messvorrichtung, die es verwendet Download PDF

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Abstract

Es werden eine Halbleitervorrichtung und ein thermischer Fluid-Durchflussmengensensor geschaffen, die eine Dehnung unterdrücken, die in einem Aluminiumfilm auftritt, und eine Trennung aufgrund einer wiederholten Materialermüdung des Metalls des Aluminiumfilms unterdrücken.Die Halbleitervorrichtung und der thermische Fluid-Durchflussmengensensor der vorliegenden Erfindung sind derart konfiguriert, dass die Höhen eines Siliziumfilms und eines Aluminiumfilms zwischen einer Durchflussmengen-Sensorkomponente (unmittelbar über einem Membranendabschnitt) D und einer Schaltungskomponente (LSI-Komponente) D1 die Beziehung D > D1 erfüllen.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Halbleiterelement und eine Durchflussmengen-Messvorrichtung unter Verwendung desselben.
  • Hintergrundgebiet
  • Derzeit wird eine Luftdurchflussmengen-Messeinrichtung verwendet, die in einer elektronisch gesteuerten Kraftstoffeinspritzvorrichtung einer Brennkraftmaschine wie etwa in einem Kraftfahrzeug vorgesehen ist und die Einlassluft misst. Als ein Fluid-Durchflussmengensensor, der in einer derartigen Luftdurchflussmengen-Messeinrichtung verwendet wird, ist ein thermischer Fluid-Durchflussmengensensor unter Verwendung eines Heizwiderstands zur hauptsächlich eingesetzten Lösung geworden, weil er die Luftmenge direkt messen kann. Von diesen hat ein durch eine MEMS-Technologie hergestellter thermischer Luft-Durchflussmengensensor unter Verwendung eines Halbleiters die Aufmerksamkeit auf sich gezogen, weil er Herstellkosten verringern kann und mit niedriger Leistung angesteuert werden kann.
  • Eine derartige Technik enthält z. B. eine Technik, die in PTL 1 beschrieben ist. PTL 1 offenbart einen thermischen Fluid-Durchflussmengensensor mit einem Detektor, der einen Heizwiderstand, der auf einem Halbleitersubstrat vorgesehen ist, und eine Schaltungskomponente (LSI-Komponente), die auf dem Halbleitersubstrat vorgesehen ist und eine Steuerschaltung enthält, die den Heizwiderstand steuert, enthält.
  • Entgegenhaltungsliste
  • Patentliteratur
  • PTL 1: JP 2012-202786 A
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • Ein thermoelektrischer Fluid-Durchflussmengensensor unter Verwendung einer MEMS-Technologie weist eine Membranstruktur auf. In dem Sensor, der die Durchflussmenge des Luftfluids misst, verformt sich die Membran aufgrund des Drucks durch den Luftstrom. Die Autoren haben durch eine Untersuchung entdeckt, dass auf die Aluminiumverdrahtung am Membranendabschnitt wiederholt eine Belastung aufgebracht wird, wenn sich die Membran verformt, wobei eine Materialermüdung des Metalls bewirkt wird, wobei die Möglichkeit eines Bruchs entsteht. Das obige Problem ist in PTL 1 nicht erwähnt. wodurch Raum zur Untersuchung gelassen wird.
  • Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf das obige Problem gemacht worden, und ihre Aufgabe ist, einen thermoelektrischen Fluid-Durchflussmengensensor zu schaffen, der eine Dehnung unterdrückt, die in einem Aluminiumfilm auftritt, und eine Trennung aufgrund einer wiederholten Materialermüdung des Metalls des Aluminiumfilms unterdrückt.
  • Lösung des Problems
  • Um die obige Aufgabe zu lösen, enthält ein thermoelektrischer Fluid-Durchflussmengensensor gemäß der vorliegenden Erfindung ein Halbleiterelement, das ein Halbleitersubstrat mit einer Hohlraumkomponente, eine Laminatkomponente, die auf das Halbleitersubstrat laminiert ist, und ein Thermoelement, das derart gebildet ist, dass es einen Endabschnitt einer Membrankomponente kreuzt, die ein Bereich ist, der die Hohlraumkomponente der Laminatkomponente abdeckt, enthält, wobei das Thermoelement einen Siliziumfilm und einen Aluminiumfilm aufweist, die auf der Laminatkomponente vorgesehen sind, der Siliziumfilm in Bezug auf eine neutrale Achse der Membrankomponente auf einer Seite des Substrats vorgesehen ist und der Aluminiumfilm in Bezug auf die neutrale Achse auf einer Seite, die dem Substrat gegenüberliegt, in einem Abschnitt vorgesehen ist, der den Endabschnitt der Membrankomponente kreuzt.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Da gemäß der vorliegenden Erfindung eine erzeugte Dehnung eines Aluminiumfilms, der ein Metallfilm ist, unterdrückt werden kann, kann unterdrückt werden, dass der Aluminiumfilm bricht.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine Draufsicht einer ersten Ausführungsform.
    • 2 ist eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie A-A in der ersten Ausführungsform aufgenommen ist.
    • 3 ist eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie A-A in einer zweiten Ausführungsform aufgenommen ist.
    • 4 ist eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie A-A in einer dritten Ausführungsform aufgenommen ist.
    • 5 ist eine Ansicht, die Vorgänge und Wirkungen der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
    • 6 ist eine Grafik, die eine Materialermüdungsfestigkeit eines Aluminiumfilms in einer vierten Ausführungsform darstellt.
    • 7 ist eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie A-A in der ersten Ausführungsform aufgenommen ist.
    • 8 ist eine Querschnittsansicht in einer fünften Ausführungsform.
  • Beschreibung der Ausführungsformen
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unten unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
  • [Erste Ausführungsform]
  • Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die 1, 2, 5 und 6 beschrieben.
  • Eine Durchflussmengen-Detektionskomponente 21 eines thermoelektrischen Fluid-Durchflussmengensensors misst eine Durchflussmenge unter Verwendung einer elektromotorischen Kraft, die an einer Verbindungskomponente 5 zwischen einem Siliziumfilm 4 und einem Aluminiumfilm 3, die auf einer Membran 7 gebildet sind, erzeugt wird.
  • Der thermoelektrische Fluid-Durchflussmengensensor enthält ein Siliziumsubstrat 1 und eine Membran 7, die derart gebildet ist, dass sie eine Hohlraumkomponente abdeckt, die im Siliziumsubstrat 1 vorgesehen ist, und ein Heizwiderstand 25 und eine Verbindungskomponente 5 des Thermoelements, das stromaufwärts und stromabwärts des Heizwiderstands 25 angeordnet ist, sind in der Membran 7 gebildet. Die vorliegende Ausführungsform stellt eine Struktur dar, in der ein Thermoelement stromaufwärts und stromabwärts des Heizwiderstands angeordnet ist, um die Temperatur stromaufwärts und stromabwärts des Heizwiderstands zu messen. Jedoch kann eine Thermosäule eingesetzt werden, in der mehrere Thermoelemente verbunden sind.
  • Die Membran 7 wird durch Laminieren eines Isolierfilms wie etwa eines Siliziumoxidfilms, eines Aluminiumfilms oder eines Siliziumfilms, die ein Thermoelement bilden, auf das Siliziumsubstrat 1 und anschließendes Entfernen eines Abschnitts einer Rückflächenseite des Siliziumsubstrats 1 durch Trockenätzen oder dergleichen gebildet.
  • Der Aluminiumfilm und der Siliziumfilm sind derart gebildet, dass sie einen Membranendabschnitt 2 kreuzen.
  • In dem Fluid-Durchflussmengensensor der vorliegenden Ausführungsform ist eine Schaltungskomponente 8 angeordnet, die eine Verarbeitung eines Signals von der Durchflussmengen-Detektionskomponente 21 durchführt.
  • Als nächstes wird eine Querschnittsstruktur unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. In dem Fluid-Durchflussmengensensor ist ein Transistor 22, der als die Schaltungskomponente 8 dient, außerhalb der Membran 7 angeordnet.
  • Der Fluid-Durchflussmengensensor enthält das Siliziumsubstrat 1, in dem die Hohlraumkomponente gebildet ist, und eine Laminatkomponente 18, die auf dem Siliziumsubstrat gebildet ist. Die Laminatkomponente 18 enthält den Siliziumfilm 4 und den Aluminiumfilm 3, die die Durchflussmengen-Detektionskomponente bilden, und einen Siliziumfilm 28 und einen Aluminiumfilm 14, die die Schaltungskomponente bilden. Der Siliziumfilm 4 ist über die Verbindungskomponente 5, die auf der Membran 7 gebildet ist, mit dem Aluminiumfilm 3 verbunden. Der Siliziumfilm 28, der den Transistor bildet, ist über eine Verbindungskomponente 27, die in der Schaltungskomponente 8 gebildet ist, mit einem zweiten Aluminiumfilm 14 verbunden. Beispiele für die Verbindungskomponenten 5 und 27 enthalten Durchgangslöcher.
  • Da in der Schaltungskomponente 8 zur Integration und Miniaturisierung mehrere Verdrahtungsschichten vorhanden sind, sind die Aluminiumfilme aus den Mehrfachschichten 3, 14 und 15 gebildet. Um die Verdrahtungsschichten voneinander zu isolieren, sind die Isolierfilme 12, 13 und 16 zwischen den jeweiligen Schichten gebildet. Ein Beispiel für eine einzelne Schicht ist als die Isolierfilme 12 und 13 beschrieben, jedoch können mehrere Arten von Isolierfilmen laminiert sein, wobei ein Siliziumoxidfilm, ein Siliziumnitridfilm oder dergleichen angewendet werden können.
  • In der vorliegenden Ausführungsform erfüllen eine Höhe D der Verbindungskomponente 5, die auf der Membran 7 gebildet ist, und eine Höhe D1 der Verbindungskomponente 27, die auf der Schaltungskomponente 8 gebildet ist, die Beziehung D > D1. Mit anderen Worten, der Aluminiumfilm 3 ist in Bezug auf den Aluminiumfilm 14 auf der Seite der Oberfläche angeordnet. In nochmals anderen Worten, der Abstand D in der Dickenrichtung zwischen dem Aluminiumfilm 3 und dem Siliziumfilm 4 am Membranendabschnitt 2 ist größer als der Abstand D1 in der Dickenrichtung zwischen dem Transistor 10 und dem Aluminiumfilm 14, der im Wesentlichen unmittelbar über dem Transistor 10 gebildet ist.
  • Als nächstes werden die Vorgänge und Wirkungen der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. 5 stellt eine Analyse der Belastung (Dehnung) des Aluminiumfilms dar, wenn die Membran mit Druck beaufschlagt wird, wobei der Aluminiumfilm in einem Laminatfilm aus einem Siliziumoxidfilm und einem Siliziumnitridfilm angeordnet ist. Die Analysebedingungen sind eine Membranbreite von 500 µm, eine Membrandicke von 1 µm und ein aufgebrachter Druck von 10 kPa, und der Aluminiumfilm ist aus einem elastoplastischen Material hergestellt. 5(a) stellt einen Fall dar, in dem sich der Aluminiumfilm am nächsten am Membranendabschnitt 2 befindet, 5(b) stellt einen Fall dar, in dem der Aluminiumfilm in der Mitte der Membrandicke angeordnet ist, und 5(c) stellt einen Fall dar, in dem der Aluminiumfilm in der Nähe der Oberfläche angeordnet ist. 5 gibt an, dass die erzeugte Dehnung des Aluminiumfilms verringert wird, indem der Aluminiumfilm vom Membranendabschnitt 2 entfernt gehalten wird. Es wird angenommen, dass ein derartiges Ergebnis erhalten wurde, weil der Einfluss des Membranendabschnitts aufgrund der Biegeverformung der Membran verringert wird, indem der Aluminiumfilm vom Membranendabschnitt 2 entfernt gehalten wird. Daher ist es wirksam, den Aluminiumfilm vom Membranendabschnitt 2 entfernt zu halten, um die Dehnung des Aluminiumfilms zu unterdrücken, die aufgrund der Membranverformung erzeugt wird.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist der Aluminiumfilm 3 unmittelbar über dem Membranendabschnitt 2 der Durchflussmengen-Detektionskomponente 21 in Bezug auf die Schaltungskomponente 8 auf der Seite der Oberfläche angeordnet, wodurch ermöglicht wird zu unterdrücken, dass die Belastung, die am Membranendabschnitt 2 erzeugt wird, den Aluminiumfilm 3 beeinflusst, und ermöglicht wird, die Dehnung, die im Aluminiumfilm 3 erzeugt wird, zu unterdrücken.
  • Der Siliziumfilm 4 der Schaltungskomponente 8 und jener der Durchflussmengen-Detektionskomponente 21 werden durch denselben Prozess hergestellt. Wenn ein thermischer Fluid-Durchflussmengensensor, der die Schaltungskomponente 8 aufweist, entworfen wird, ohne die vorliegenden Erkenntnisse zu wissen, werden der Aluminiumfilm 3 und der Aluminiumfilm 14 in derselben Schicht gebildet, wie im herkömmlichen Fall, und die Höhe des Durchgangslochs 5 und jene des Durchgangslochs 27 werden dieselbe. Daher befindet sich der Aluminiumfilm 3 verglichen mit der vorliegenden Erfindung näher am Membranendabschnitt 2, und daher wird die Dehnung des Aluminiumfilms, die erzeugt wird, wenn Druck aufgebracht wird, größer als jene in der vorliegenden Ausführungsform.
  • Der Siliziumfilm 4 ist auf der Seite der Oberfläche des Siliziumsubstrats 1 gebildet. Wenn der Aluminiumfilm 3 vom Membranendabschnitt 2 entfernt gehalten wird, wird die erzeugte Dehnung verringert. Da der Siliziumfilm 4 vorzugsweise in demselben Schritt wie dem Schritt des Bildens des Transistors 10 gebildet wird, ist der Siliziumfilm 4 auf der Seite des Siliziumsubstrats 1 vorgesehen. Wie in 7 dargestellt ist, ist stärker zu bevorzugen, dass der Siliziumfilm 4 in Bezug auf eine neutrale Achse 26 des Membranfilms auf der Seite des Siliziumsubstrats 1 angeordnet ist und der Aluminiumfilm 3 in Bezug auf die neutrale Achse 26 des Membranfilms auf der Seite angeordnet ist, die der Seite des Siliziumsubstrats gegenüberliegt (Oberflächenseite).
  • Als ein weiteres bevorzugtes Beispiel ist der Aluminiumfilm 3 in der Membran 7 aus dem Blickwinkel der Dehnungsunterdrückung vorzugsweise auf der Membranoberfläche angeordnet, jedoch muss der Aluminiumfilm 3 vor der äußeren Umwelt geschützt sein, und somit ist ein Schutzfilm 16 gebildet. Daher wird bevorzugt, den Aluminiumfilm 3, der das Thermoelement bildet, hinsichtlich sowohl des Schutzes des Aluminiumfilms 3 als auch der Dehnungsunterdrückung auf der zweiten Schicht von der Oberfläche aus anzuordnen.
  • [Zweite Ausführungsform]
  • Als nächstes wird die zweite Ausführungsform unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. Die Beschreibung derselben Konfiguration wie in der ersten Ausführungsform wird weggelassen.
  • In der zweiten Ausführungsform sind der Siliziumfilm 4 und der Aluminiumfilm 3, die das Thermoelement bilden, über einen Zwischenaluminiumfilm 29 verbunden.
  • Der Zwischenaluminiumfilm 29 wird durch denselben Prozess wie jener des zweiten Aluminiumfilms 14 gebildet und wird in derselben Schicht wie jene des zweiten Aluminiumfilms 14 gebildet. Der Zwischenaluminiumfilm 14 ist derart vorgesehen, dass er die Umgebung unmittelbar über dem Membranendabschnitt nicht kreuzt, und ist derart gebildet, dass der Einfluss der Belastung, die im Membranendabschnitt 2 gebildet wird, klein ist.
  • Der Aluminiumfilm 3 und der Zwischenaluminiumfilm 29 sind durch eine erste Verbindungskomponente 5a verbunden, und der Zwischenaluminiumfilm 29 und der Siliziumfilm 4 sind durch eine zweite Verbindungskomponente 5a verbunden. Beispiele für die Verbindungskomponenten 5a und 5b enthalten Durchgangslöcher.
  • Die Verbindungskomponente 5b und die Verbindungskomponente 27 werden durch denselben Prozess gebildet, die Verbindungskomponente 5a und die Verbindungskomponente 30 werden durch denselben Prozess gebildet, und es wird bewirkt, dass das Seitenverhältnis dasselbe ist, indem bewirkt wird, dass die Höhen gleich sind.
  • In der vorliegenden Ausführungsform wird durch Bilden des Zwischenaluminiumfilms 29 bewirkt, dass der Formunterschied zwischen den Verbindungskomponenten 5a und 5b, die in der Membran 7 gebildet sind, und den Verbindungskomponenten 30 und 27, die in der Schaltungskomponente 8 gebildet sind, kleiner als jener in der ersten Ausführungsform ist. Mehrere Metallschichten sind in der Schaltungskomponente 8 gebildet. Wenn die Aluminiumschicht 3 auf der Seite der Oberfläche gebildet ist, um sie vom Membranendabschnitt 2 entfernt zu halten, wie in der vorliegenden Erfindung, sind die Höhe der Verbindungskomponente 5, die auf der Membran 7 gebildet ist, und die Höhen der Verbindungskomponenten 27 und 30, die auf der Schaltungskomponente gebildet sind, voneinander verschieden. In diesem Fall ist ein komplizierter Prozess erforderlich, wenn Durchgangslöcher mit verschiedenen Höhen gebildet werden. Jedoch ist es in der vorliegenden Ausführungsform möglich, die Durchganglöcher durch einen einfachen Prozess zu bilden, weil lediglich erforderlich ist, Durchgangslöcher mit derselben Höhe zu bilden.
  • Als das Beispiel in der vorliegenden Ausführungsform weist die Durchflussmengen-Detektionskomponente 21 eine Struktur mit zwei Metallschichten auf, in der die Zwischenaluminiumschicht 29 in einer Schicht M1 gebildet ist und der Aluminiumfilm 3 in einer Schicht M2 gebildet ist, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf eingeschränkt. Zum Beispiel wird in dem Fall, in dem die Schaltungskomponente 8 eine Struktur mit n Metallschichten aufweist, dieselbe Wirkung erzielt, indem die Zwischenaluminiumschicht 29 in jeder der Schichten M1 bis Mn-1 gebildet wird und der Aluminiumfilm 3 in einer Schicht Mn gebildet wird.
  • [Dritte Ausführungsform]
  • Die dritte Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. Die Beschreibung derselben Konfiguration wie in der ersten Ausführungsform wird weggelassen.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist der Siliziumfilm 4 auf einem sechsten Isolierfilm 20 angeordnet, der auf einem ersten Isolierfilm 11 gebildet ist, Durch das Vorsehen des Isolierfilms 20 wird bewirkt, dass der Abstand d von der Oberfläche des Siliziumsubstrats 1 zur Oberfläche des Siliziumfilms 4 größer als der Abstand d1 von der Oberfläche des Siliziumsubstrats 1 zur Oberfläche des Siliziumfilms 28 ist.
  • Wenn die Höhe der Verbindungskomponente 5 zwischen dem Siliziumfilm 4 und dem Aluminiumfilm 3 größer oder gleich der Höhe der Verbindungskomponente 27 zwischen dem Siliziumfilm 28 und dem Aluminiumfilm 14 ist, wird der Aluminiumfilm 3 vom Membranendabschnitt 2 entfernt gehalten, und daher kann die Dehnung des Aluminiumfilms unterdrückt werden.
  • [Vierte Ausführungsform]
  • Die vierte Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 6 beschrieben. Die Beschreibung derselben Konfiguration wie in der ersten bis dritten Ausführungsform wird weggelassen. 6 stellt die Materialermüdungsfestigkeit (Abhängigkeit der Bruchdehnung von der Anzahl der Wiederholungen des Bruchs) des Aluminiumfilms dar, der eine Submikron-Dicke aufweist. Um eine Materialermüdungsfestigkeit eines üblichen Vollmaterials zu erhalten, wird an beiden Enden wiederholt gezogen, und die Anzahl der Wiederholungen und die Zugkraft werden verwendet. Jedoch ist es bei einer Probe mit einer Submikron-Dicke schwierig, eine unabhängige Verarbeitung in einen Film aus einer einzigen Schicht durchzuführen, und es ist notwendig, wiederholt an beiden Enden des Films zu ziehen, und daher ist es sehr schwierig, eine Materialermüdungsprüfung an sich durchzuführen. Daher wurde ein Materialermüdungsfestigkeits-Prüfverfahren für einen Film mit einer Submikron-Dicke entwickelt, und die Materialermüdungsfestigkeit eines Aluminiumfilms wurde gemessen. Das Ergebnis ist in 6 dargestellt.
  • Die Frequenz des Pulsationsdrucks vom Kraftfahrzeug wird als in etwa bei 100 Hz beim Maximum liegend betrachtet. Unter der Annahme, dass ein Fahrer ein Kraftfahrzeug für fünf Stunden am Tag auf der Grundlage von 365 Tagen für 11 Jahre fährt, wird die Anzahl der Wiederholungen etwa 1E10 betragen. Die Ermüdungsfestigkeitskurve, die in 6 dargestellt ist, gibt an, dass es wirksam ist, die erzeugte Dehnung auf 0,015 oder weniger zu unterdrücken, um zu verhindern, dass der Aluminiumfilm bricht. Mit anderen Worten, der Bruch des Aluminiumfilms kann unterdrückt werden, indem dieser derart entworfen wird, dass er dies nicht überschreitet.
  • [Fünfte Ausführungsform]
  • Die fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 8 beschrieben. Die Beschreibung derselben Konfiguration wie in der ersten bis vierten Ausführungsform wird weggelassen.
  • Im Fluid-Durchflussmengensensor der vorliegenden Ausführungsform ist die Arithmetikschaltung 8 nicht einteilig ausgebildet, und ein weiteres Halbleiterelement weist die Funktion auf. Außerdem ist in der vorliegenden Ausführungsform der Siliziumfilm 4 in Bezug auf die neutrale Achse 26 der Membran 7 auf der Seite des Substrats 1 vorgesehen, und der Aluminiumfilm 3 ist in Bezug auf die neutrale Achse 26 auf der Seite, die dem Substrat 1 gegenüberliegt, an einem Abschnitt vorgesehen, der den Membranendabschnitt 2 kreuzt, und daher ist der Aluminiumfilm 3 vom Membranendabschnitt 2 getrennt, wodurch dieselbe Wirkung wie in der ersten Ausführungsform erzielt wird.
  • In jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen ist der Fluid-Durchflussmengensensor als ein Beispiel für das Halbleiterelement mit einem Thermoelement beschrieben worden, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf eingeschränkt und kann auf diverse Sensoren wie etwa einen Temperatursensor und einen Feuchtigkeitssensor angewendet werden.
  • Das Halbleiterelement, das in jeder der Ausführungsformen beschrieben ist, kann auf eine Messvorrichtung für eine physikalische Größe wie etwa eine Durchflussmengen-Detektionsvorrichtung, die eine Durchflussmenge einer Brennkraftmaschine misst, und eine Feuchtigkeitsmessvorrichtung, die Feuchtigkeit misst, angewendet werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Siliziumsubstrat
    2
    Membranendabschnitt
    3
    Aluminiumfilm
    4
    Siliziumfilm
    5
    Verbindungskomponente
    5a
    erste Verbindungskomponente
    5b
    zweite Verbindungskomponente
    7
    Membran
    8
    Schaltungskomponente
    9
    Aluminiumkontaktfläche
    10
    Diffusionsschicht
    11
    erster Isolierfilm
    12
    zweiter Isolierfilm
    13
    dritter Isolierfilm
    14
    zweiter Aluminiumfilm
    15
    dritter Aluminiumfilm
    16
    vierter Isolierfilm
    17
    fünfter Isolierfilm
    18
    Laminatkomponente
    20
    Isolierfilm
    21
    Durchflussmengen-Detektionskomponente
    22
    Transistor
    23
    Abstand von der Oberfläche des Siliziumsubstrats zur Oberfläche des Siliziumfilms in der Schaltungskomponente
    24
    Abstand von der Oberfläche des Siliziumsubstrats zur Oberfläche des Siliziumfilms in der Durchflussmengen-Sensorkomponente
    25
    Heizwiderstand
    26
    neutrale Achse
    27
    Verbindungskomponente
    28
    Siliziumfilm
    29
    Zwischenaluminiumfilm
    30
    Verbindungskomponente
  • 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
    • JP 2012202786 A [0004]

Claims (9)

  1. Halbleiterelement, das Folgendes umfasst: ein Halbleitersubstrat mit einer Hohlraumkomponente; und eine Laminatkomponente, die auf das Halbleitersubstrat laminiert ist, wobei die Laminatkomponente eine Membran bildet, die die Hohlraumkomponente abdeckt, die Laminatkomponente einen Siliziumfilm und einen Aluminiumfilm, die ein Thermoelement bilden, und eine Verbindungskomponente, die zwischen dem Siliziumfilm und dem Aluminiumfilm verbindet, aufweist, die Verbindungskomponente in der Membran vorgesehen ist, der Siliziumfilm in Bezug auf eine neutrale Achse der Membran auf einer Seite des Substrats vorgesehen ist und der Aluminiumfilm in Bezug auf die neutrale Achse auf einer Seite, die einer Seite des Substrats gegenüberliegt, in einem Abschnitt vorgesehen ist, der einen Endabschnitt der Membran kreuzt.
  2. Halbleiterelement, das Folgendes umfasst: ein Halbleitersubstrat mit einer Hohlraumkomponente; und eine Laminatkomponente, die auf das Halbleitersubstrat laminiert ist, wobei die Laminatkomponente eine Membran bildet, die die Hohlraumkomponente abdeckt, die Laminatkomponente einen Siliziumfilm und einen Aluminiumfilm, die ein Thermoelement bilden, und eine Verbindungskomponente, die zwischen dem Siliziumfilm und dem Aluminiumfilm verbindet, aufweist, die Verbindungskomponente in der Membran vorgesehen ist, das Halbleiterelement eine Schaltungskomponente enthält, die einen Transistor, der außerhalb der Membran vorgesehen ist, eine erste Aluminiumschicht, die außerhalb der Membran in der Laminatkomponente gebildet ist, und eine zweite Aluminiumschicht, die über der ersten Aluminiumschicht gebildet ist, aufweist, und in dem Aluminiumfilm, der das Thermoelement bildet, ein Abschnitt, der einen Endabschnitt der Membran kreuzt, über der ersten Aluminiumschicht gebildet ist.
  3. Halbleiterelement, das Folgendes umfasst: ein Halbleitersubstrat mit einer Hohlraumkomponente; und eine Laminatkomponente, die auf das Halbleitersubstrat laminiert ist, wobei die Laminatkomponente eine Membran bildet, die die Hohlraumkomponente abdeckt, die Laminatkomponente einen Siliziumfilm und einen Aluminiumfilm, die ein Thermoelement bilden, und eine Verbindungskomponente, die zwischen dem Siliziumfilm und dem Aluminiumfilm verbindet, aufweist, die Verbindungskomponente in der Membran vorgesehen ist, das Halbleiterelement eine Schaltungskomponente aufweist, die einen Transistor enthält, der außerhalb der Membran vorgesehen ist, und ein Abstand D in einer Dickenrichtung zwischen dem Aluminiumfilm und dem Siliziumfilm an einem Endabschnitt der Membran größer als ein Abstand D1 in einer Dickenrichtung zwischen dem Transistor und einem Aluminiumfilm, der unmittelbar über dem Transistor gebildet ist, ist.
  4. Halbleiterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Zwischenschicht in der Membrankomponente gebildet ist, und der Siliziumfilm und der Aluminiumfilm über die Zwischenschicht elektrisch verbunden sind.
  5. Halbleiterelement nach Anspruch 2 oder 3, wobei eine Zwischenschicht in der Membran unter dem Aluminiumfilm und über dem Siliziumfilm gebildet ist, die Verbindungskomponente eine erste Verbindungskomponente und eine zweite Verbindungskomponente aufweist, der Aluminiumfilm und die Zwischenschicht durch die erste Verbindungskomponente verbunden sind, und die Zwischenschicht und der Siliziumfilm durch die zweite Verbindungskomponente verbunden sind.
  6. Halbleiterelement nach Anspruch 5, wobei die Zwischenschicht ein Aluminiumfilm ist, die erste und die zweite Verbindungskomponente Durchgangslöcher sind, und eine Höhe des Durchgangslochs, das zwischen dem Siliziumfilm und der Zwischenschicht verbindet, gleich einer Höhe des Durchgangslochs, das zwischen dem Transistor und einem Aluminiumfilm, der unmittelbar über dem Transistor gebildet ist, verbindet, ist.
  7. Halbleiterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Aluminiumfilm des Endabschnitts der Membrankomponente an einer Position vorgesehen ist, an der eine erzeugte Dehnung kleiner oder gleich 0,015 ist.
  8. Halbleiterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Aluminiumfilm, der das Thermoelement bildet, der unmittelbar über dem Endabschnitt der Membran gebildet ist, in einer zweiten Schicht von einer obersten Schicht der Laminatkomponente aus angeordnet ist.
  9. Durchflussmengen-Messvorrichtung, die das Halbleiterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7 umfasst.
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