DE4224518A1 - Strömungssensor und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents
Strömungssensor und Verfahren zu seiner HerstellungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Strömungssensor und ein Ver
fahren zu seiner Herstellung.
Zur Messung einer Gas- oder Flüssigkeitsströmung sind
Anemometer bekannt. Bei einem Anemometer werden ein oder
mehrere elektrisch beheizte Widerstandselemente in der
Strömung angeordnet. Diese Widerstandselemente können als
dünne Widerstandsdrähte oder auch als Dünnschicht-Wider
stände ausgebildet sein. Durch eine vorgegebene elektri
sche Heizleistung werden die Widerstandselemente beheizt
und es stellt sich im Wärmegleichgewicht eine bestimmte
Temperaturverteilung an den Widerstandselementen ein. Eine
Gas- oder Flüssigkeitsströmung verursacht nun durch er
zwungene Konvektion eine Änderung der Wärmeverteilung
und damit der Temperaturen an den Widerstandselementen,
die abhängig ist von der Fließgeschwindigkeit und der
Wärmekapazität des Gases oder der Flüssigkeit. Zum Erfas
sen dieser Temperaturänderung ist wenigstens ein Wider
standselement mit einem von Null verschiedenen Temperatur
koeffizienten als Detektor vorgesehen. Die Temperaturände
rung am Detektor bewirkt eine Änderung seines elektrischen
Widerstandes, die gemessen und ausgewertet wird.
Es sind Anemometer mit zwei Widerstandselementen bekannt,
die beide zugleich als Heizer und Detektor vorgesehen sind
und bezüglich der Strömungsrichtung hintereinander ange
ordnet sind. Die Strömung führt in dieser Anordnung Wärme
von dem stromaufwärts angeordneten Element ab und dem
stromabwärts angeordneten Element zu. Die detektierten
Temperaturänderungen an den beiden Widerstandselementen
sind somit unterschiedlich groß und ermöglichen deshalb
zusätzlich zur Messung des Flusses auch eine Aussage über
die Strömungsrichtung. Durch Abgleichen mit Hilfe einer
Brückenschaltung wird im allgemeinen der Grundwiderstand
der detektierenden Widerstandselemente eliminiert, so daß
nur die im Vergleich zum Grundwiderstand kleine strö
mungsabhängige Widerstandsänderung gemessen wird.
An ein ideales Anemometer sind bestimmte Anforderungen zu
stellen, die einander sogar zum Teil widersprechen können.
Um ein ausreichend großes Sensorsignal zu erhalten, muß
der Temperaturkoeffizient der detektierenden Widerstands
elemente hinreichend groß sein. Außerdem muß der elektri
sche Widerstand dieser Elemente der Auswerteelektronik
angepaßt sein und insbesondere größer als die Zuleitungs
widerstände sein. Dies entspricht einer Forderung nach
einer Mindestlänge der Widerstandselemente bei vorgegebe
nem Querschnitt und Material. Um einen hohen thermischen
Wirkungsgrad zu erreichen, sollen die Widerstandselemente
thermisch gut isoliert sein. Die Wärmekapazität der Wi
derstandselemente und ihrer Stützeinrichtungen ist über
dies klein zu halten, weil durch sie die Ansprechzeit des
Sensors auf Temperaturänderungen bestimmt wird. Schließ
lich soll das Anemometer auch noch mechanisch stabil und
vibrationsfest sein.
Es ist bekannt, daß diese Anforderungen durch die Inte
gration von Anemometer-Strukturen in Silizium mit Hilfe
der Mikrostrukturtechnik hinreichend erfüllt werden
können. In einer Ausführungsform eines solchen Anemometers
sind als Widerstandselemente zwei in einer Ebene angeord
nete Mäanderblöcke aus mehreren nebeneinanderliegenden,
langgestreckten Sensoreinheiten vorgesehen, die senkrecht
zur Strömungsrichtung angeordnet sind. Die Ebene, in der
die Widerstandselemente angeordnet sind, enthält die Strö
mungsrichtung, so daß die Strömung über die Mäanderblöcke
hinwegströmt und die einzelnen Sensoreinheiten jedes
Widerstandselements zeitlich nacheinander erfaßt. Beide
Mäanderblöcke dienen zugleich als Heizer und Detektor. Die
Widerstandsmäanderblöcke sind auf einer dielektrischen
Brückenstruktur abgestützt, die sich über eine Ausnehmung
in einem Siliziumkörper erstreckt. Die Ausnehmung dient
zur thermischen Isolation der Widerstandselemente gegen
den Siliziumkörper (EP-B-0 076 935).
Es ist ein Anemometer zur Messung einer schwachen Gasströ
mung in einem Gasanalysegerät bekannt, bei dem zwei ebene
Widerstandsgitter aus einem elektrisch leitenden, tempera
turempfindlichen Material in einem Rohr derart angeordnet
sind, daß ihre jeweiligen Ebenen senkrecht zur Strömungs
richtung ausgerichtet sind. Die Widerstandsgitter werden
somit von der Strömung durchströmt und der jeweilige de
tektierende Bereich jedes der beiden Widerstandsgitter
wird gleichzeitig von der Strömung erfaßt. Beide Wider
standsgitter sind als Heizer und Detektor zugleich vor
gesehen und sind in einem Abstand von etwa 0,15 mm an
geordnet. Die Durchmesser der Widerstandsgitter betragen
jeweils etwa 1 mm (DE-PS 15 73 098).
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, diese be
kannte Ausführungsform eines Strömungssensor so auszuge
stalten, daß sie einfach herzustellen und zu miniaturisie
ren ist.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst mit den
Merkmalen des Anspruches 1 bzw. des Anspruches 6. Es ist
ein Siliziumkörper aus einkristallinem Silizium vorgese
hen mit einer Vorderseite und einer Rückseite, die aus
zueinander parallelen (100)-Kristallflächen gebildet sind.
In vorbestimmten, einander gegenüberliegenden Sensorbe
reichen ist auf der Vorderseite und auf der Rückseite des
Siliziumkörpers jeweils eine temperaturempfindliche Wider
standsstruktur vorgesehen. Diese Widerstandsstruktur ist
wenigstens am Rand des jeweiligen Sensorbereiches auf
einer dielektrischen Stützstruktur angeordnet. Vorzugs
weise sind die Widerstandsstrukturen weitgehend freitra
gend ausgebildet, um ihre Meßempfindlichkeit zu erhöhen.
Die beiden Sensorbereiche sind durch einen durch den
Siliziumkörper hindurchgehenden Strömungskanal für die zu
messende Gas- oder Flüssigkeitsströmung miteinander ver
bunden. Das Gas oder die Flüssigkeit strömt bei der Mes
sung somit in vertikaler Richtung durch die beiden Wider
standstrukturen.
Ein solcher Strömungssensor wird vorzugsweise mit den
folgenden Verfahrensschritten hergestellt. Auf eine (100)-
Vorderseite und eine dazu parallele (100)-Rückseite eines
Siliziumkörpers wird jeweils eine dielektrische Schicht
aufgebracht und in vorbestimmten, einander gegenüberlie
genden Sensorbereichen strukturiert. Dann wird jeweils
eine elektrisch leitende Schicht auf die dielektrischen
Schichten aufgebracht. Die beiden elektrisch leitenden
Schichten bestehen dabei wenigstens in den Sensorbereichen
aus einem Material mit einem temperaturabhängigen elektri
schen Widerstand. Die elektrisch leitenden Schichten wer
den nun ebenfalls in den Sensorbereichen strukturiert. Die
beiden Strukturierungsschritte werden dabei so durchge
führt, daß Widerstandsstrukturen entstehen, die wenigstens
am Rand des jeweiligen Sensorbereiches von dielektrischen
Stützstrukturen gestützt werden. Anschließend wird in dem
Siliziumkörper ein durchgehender Strömungskanal für die zu
messende Gas- oder Flüssigkeitsströmung erzeugt, der die
beiden Sensorbereiche verbindet. Die Anzahl und Größe der
Öffnungen in den beiden Schichten bestimmen den Strömungs
widerstand und müssen zudem so gewählt werden, daß Reak
tionsprodukte, die beim Erzeugen des Strömungskanals ent
stehen können, abgeführt werden. Der Abstand der beiden
Widerstandsstrukturen wird in dieser Ausführungsform durch
die Dicke des Siliziumkörpers festgelegt.
In einer vorteilhaften Ausführungsform wird der Strömungs
kanal durch naßchemisches anisotropes Ätzen des Silizium
körpers vorzugsweise mit Kalilauge (KOH) erzeugt. Da der
Strömungskanal bei diesem Ätzverfahren durch die ätzstabi
len (111)-Kristallflächen des Siliziumkörpers begrenzt
wird, ist damit insbesondere der Querschnitt des Strö
mungskanals gut zu kontrollieren.
Zum Schutz der Widerstandsstrukturen ist in einer weiteren
Ausführungsform auf der Vorderseite und auf der Rückseite
des Siliziumkörpers jeweils ein entsprechender Deckchip
angeordnet, der vorzugsweise ebenfalls aus Silizium be
steht und eine Durchlaßöffnung aufweist, die vorzugsweise
einen mit dem jeweiligen Sensorbereich deckungsgleichen
Querschnitt hat. Die Durchlaßöffnung im Deckchip auf der
Vorderseite des Siliziumkörpers, der Strömungskanal im
Siliziumkörper und die Durchlaßöffnung im Deckchip auf
der Rückseite des Siliziumkörpers bilden somit einen ge
meinsamen Strömungskanal, in dem die beiden Widerstands
strukturen vertikal zur Strömungsrichtung angeordnet sind.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform werden
die Sensorbereiche durch die Böden von Ausnehmungen in der
Vorderseite und der Rückseite des Siliziumkörpers gebil
det. Dadurch liegen die Widerstandsstrukturen nicht mehr
direkt an den Oberflächen des Siliziumkörpers. Dazu werden
vorzugsweise vor dem Aufbringen der dielektrischen Schich
ten auf dem Siliziumkörper zunächst in dessen Vorderseite
und Rückseite in einander gegenüberliegenden Bereichen
Ausnehmungen erzeugt, vorzugsweise durch anisotropes
Ätzen. Auf den Böden der Ausnehmungen werden die
elektrisch leitenden Schichten zu Widerstandsstrukturen
strukturiert. Ein solcher Sensor ist mechanisch nicht so
empfindlich und ist beispielsweise beim Einbau leichter zu
handhaben.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind
wenigstens die Widerstandsstrukturen und vorzugsweise auch
die Stützstrukturen spiegelsymmetrisch bezüglich einer zu
der Vorderseite parallelen Mittelebene des Siliziumkörpers
angeordnet. Da die Widerstandsstrukturen in dieser Ausfüh
rungsform in Strömungsrichtung einander über ihre volle
Länge gegenüberliegen, erhält man einen Sensor mit einer
hohen Meßempfindlichkeit.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeich
nung Bezug genommen, in deren
Fig. 1 eine Ausführungsform eines Strömungssensors in
einer perspektivischen Darstellung,
Fig. 2 und 3 Verfahrensschritte zum Herstellen dieses
Strömungssensors,
Fig. 4 eine Ausführungsform eines Strömungssensors mit
Deckchips im Querschnitt und
Fig. 5 eine Ausführungsform mit versenkten Widerstands
strukturen im Querschnitt
schematisch dargestellt sind.
In der Ausführungsform eines Strömungssensors gemäß Fig. 1
sind ein Siliziumkörper aus einkristallinem Silizium mit
2, dessen aus einer (100)-Kristallfläche gebildete Vor
derseite mit 10 und die dazu parallele Rückseite mit 20,
eine auf der Vorderseite 10 angeordnete dielektrische
Schicht mit 11 und eine auf der Rückseite 20 angeordnete
dielektrische Schicht mit 21 bezeichnet. Auf der Vorder
seite 10 und der Rückseite 20 ist jeweils ein rechteckiger
Sensorbereich 15 bzw. 25 vorgesehen, dessen Seitenkanten
entlang der Spuren der (111)-Kristallflächen auf der je
weiligen (100)-Oberfläche in <110<-Kristallrichtung ver
laufen. Die beiden Sensorbereiche 15 und 25 sind durch
einen Strömungskanal 4 in dem Siliziumkörper 2 miteinander
verbunden. In den Sensorbereichen 15 und 25 ist nun je
weils eine mäanderförmige Widerstandsstruktur 14 bzw. 24
aus einem Material mit einem temperaturabhängigen elektri
schen Widerstand vorgesehen. Die Widerstandsstrukturen 14
und 24 erstrecken sich weitgehend freitragend über den
Strömungskanal 4 und sind in ihren Randbereichen auf in
die Sensorbereiche 15 bzw. 25 als Vorsprünge hineinragen
den und aus den dielektrischen Schichten 11 bzw. 21 ge
bildeten Stützstrukturen 13 bzw. 23 angeordnet. Auf der
dielektrischen Schicht 11 bzw. 21 sind außerhalb der Sen
sorbereiche 15 bzw. 25 Anschlüsse 19 bzw. 29 für die
Widerstandsstrukturen 14 bzw. 24 vorgesehen. Die Wider
standsstrukturen 14 und 24 können allerdings auch über
ihre gesamte Länge auf ihren zugehörigen dielektrischen
Stützstrukturen 13 und 23 angeordnet sein oder auch völlig
freitragend in den Sensorbereichen 15 bzw. 25 ausgebildet
sein und nur an derem Rand auf der Schicht 11 bzw. 21 ab
gestützt sein. Die rückseitig angeordneten Strukturen sind
in der perspektivischen Darstellung verdeckt und daher
ebenso wie der Strömungskanal 4 gestrichelt dargestellt.
Der Strömungskanal 4 wird durch (111)-Kristallflächen des
Siliziumkörpers 2 begrenzt und hat die Form zweier umge
kehrt aufeinandergestellter, rechteckiger Pyramidenstümp
fe.
In den Fig. 2 und 3 sind zwei Verfahrensschritte zur Her
stellung einer solchen Ausführungsform eines Strömungssen
sors erläutert. Ein Siliziumkörper 2 wird auf seiner aus
einer (100)-Kristallfläche gebildeten Vorderseite 10 und
seiner dazu parallelen Rückseite 20 jeweils mit einer
dielektrischen Schicht 11 bzw. 21 versehen. Das Aufbringen
der Schichten 11 und 21 kann gleichzeitig oder hinterein
ander erfolgen. Die Schichten 11 und 21 bestehen vorzugs
weise aus Siliziumdioxid (SiO2) oder Siliziumnitrid
(Si3N4) oder aus einer Sandwich-Struktur aus diesen beiden
Materialien. Die dielektrischen Schichten 12 und 22 werden
nun in einander gegenüberliegenden Sensorbereichen 15 bzw.
25 zu Stützstrukturen 13 bzw. 23 strukturiert. Anschlie
ßend werden auf die dielektrische Schicht 11 eine elek
trisch leitende Schicht 12 und auf die dielektrische
Schicht 21 eine leitende Schicht 22 aufgebracht. Wenig
stens in den Sensorbereichen 15 und 25 bestehen die elek
trisch leitenden Schichten 12 und 22 jeweils aus einem
Material mit einem temperaturabhängigen Widerstand und
vorzugsweise aus demselben Material. Diese Materialien
können Nickel, Gold, Platin, Tantal, Wolfram oder auch
polykristallines Silizium sein. Die elektrisch leitenden
Schichten 12 und 22 werden in den Sensorbereichen 15 und
25 so strukturiert, daß Widerstandsstrukturen 14 bzw. 24
entstehen, die wenigstens teilweise auf den Stützstruk
turen 13 bzw. 23 angeordnet sind. Fig. 2 zeigt die so
entstandene Anordnung im Querschnitt, wobei zur besseren
Verständlichkeit die leitenden Schichten 12 und 22 auch
außerhalb der Sensorbereiche 15 bzw. 25 dargestellt sind.
Im allgemeinen werden die Schichten 12 und 22 in diesen
Außenbereichen bei der Strukturierung gleich mitentfernt.
Will man in den Sensorbereichen 15 und 25 durchgehend von
Stützstrukturen 13 bzw. 23 unterstützte Widerstandsstruk
turen 14 bzw. 24 erzeugen, so kann man auch zunächst die
dielektrische Schicht 11 bzw. 21 und darauf direkt die
elektrisch leitende Schicht 12 bzw. 22 aufbringen und
dann beide Schichten gemeinsam strukturieren. Die mäander
förmigen Widerstandsstrukturen 14 und 24 sind in dieser
Ausführungsform auf entsprechend mäanderförmigen Stütz
strukturen 13 bzw. 23 abgestützt, die aus der dielektri
schen Schicht 11 bzw. 21 gebildet sind.
In einem nächsten Verfahrensschritt gemäß Fig. 3 wird der
Siliziumkörper 2 durch die bei der Strukturierung entstan
denen Öffnungen 16 und 26 in den entsprechenden Sensorbe
reichen 15 bzw. 25 von seiner Vorderseite 10 und seiner
Rückseite 20 in Richtung der dargestellten Pfeile naß
chemisch anisotrop geätzt, so daß ein seitlich von (111)-
Kristallflächen begrenzter Strömungskanal 4 entsteht. Da
bei sind die Sensorbereiche 15 und 25 in Abhängigkeit von
der Dicke D des Siliziumkörpers 2 groß genug zu wählen,
damit sich die beiden Ätzfronten in der Mitte des Sili
ziumkörpers 2 treffen können.
In der Ausführungsform gemäß Fig. 4 ist auf der Vorder
seite 10 des Siliziumkörpers 2 in einem Bereich um den
Sensorbereich 15 ein erster Deckkörper 30 und auf der
Rückseite 20 in einem Bereich um den Sensorbereich 25 ist
ein zweiter Deckkörper 40 angeordnet. In dem Deckkörper 30
ist eine Durchlaßöffnung 34 und in dem Deckkörper 40 ist
eine Durchlaßöffnung 44 vorgesehen. Beide Durchlaßöffnun
gen 34 und 44 bilden zusammen mit dem Strömungskanal 4 im
Siliziumkörper 2 einen gemeinsamen Strömungskanal und
schließen vorzugsweise mit den Sensorbereichen 15 bzw. 25
bündig ab. Vorzugsweise bestehen auch die Deckkörper 30
und 40 aus Silizium mit (100)-Oberflächen. Die Durchlaß
öffnungen 34 und 44 können dann durch anisotropes Ätzen
erzeugt werden durch rechteckige Fenster, deren Seiten
kanten parallel zu den <110<-Kristallrichtungen gerichtet
sind. Die Deckkörper 30 und 40 werden vorzugsweise durch
eine Isolationsschicht 32 bzw. 42 von der elektrisch
leitenden Schicht 12 bzw. 22 isoliert. Die Anschlüsse 19
und 29 für die Widerstandsstrukturen 14 bzw. 24 sind in
einem nicht von den entsprechenden Deckkörpern 30 bzw. 40
bedeckten Bereich der Vorderseite 10 bzw. Rückseite 20 des
Siliziumkörpers 2 auf der dielektrischen Schicht 11 bzw.
21 angeordnet. In dieser Ausführungsform mit Deckkörpern
sind die Widerstandsstrukturen vor Beschädigungen beim
Einbau des Sensors geschützt.
Ebenfalls zum Schutz der Widerstandsstrukturen werden in
der besonders vorteilhaften Ausführungsform gemäß Fig. 5
die Sensorbereiche 15 und 25 jeweils von dem Boden einer
Ausnehmung 18 bzw. 28 in der Vorderseite 10 bzw. der Rück
seite 20 des Siliziumkörpers 2 gebildet. Dadurch erhält
man nach der Strukturierung im Siliziumkörper 2 versenkte
Widerstandsstrukturen 14 bzw. 24.
Zum Herstellen einer solchen Ausführungsform werden vor
dem Aufbringen der dielektrischen Schichten 11 und 21 in
die Vorderseite und die Rückseite 20 des Siliziumkörpers 2
jeweils eine Ausnehmung 18 bzw. 28 eingearbeitet. Vorzugs
weise werden die Ausnehmungen 18 und 28 durch rechteckige
Fenster in der Vorderseite 10 bzw. der Rückseite 20 mit
entlang den <110<-Kristallrichtungen verlaufenden Seiten
kanten anisotrop geätzt. Dann werden die dielektrischen
Schichten 11 bzw. 21 und darauf die elektrischen Schichten
12 bzw. 22 aufgebracht und auf den Böden der Ausnehmungen
18 bzw. 28 strukturiert. Durch die beim Strukturieren ent
standenen Öffnungen in den beiden Schichten 11 und 12 bzw.
21 und 22 wird der Siliziumkörper 2 anisotrop weiterge
ätzt, so daß wieder ein von (111)-Kristallflächen begrenz
ter Strömungskanal 4 entsteht, dessen oberflächennahe Be
reiche von den Ausnehmungen 18 und 28 gebildet werden. Die
Widerstandsstrukturen 14 und 24 sind nun innerhalb des
Strömungskanals 4 zwischen der entsprechenden Ausnehmung
18 bzw. 24 und dem später weitergeätzten inneren Teil des
Strömungskanals 4 angeordnet. Vorzugsweise werden die in
der Fig. 5 noch dargestellten elektrisch leitenden Schich
ten 12 und 22 außerhalb der Ausnehmung 18 bzw. 28 bis auf
die entsprechenden Anschlüsse für die Widerstandsstruktu
ren 14 bzw. 24 entfernt.
Abweichend von den dargestellten Ausführungsbeispielen
können selbstverständlich auch andere Verfahren zur Erzeu
gung des Strömungskanals im Siliziumkörper angewandt wer
den. Für den Strömungskanal läßt sich auch eine andere
Gestalt vorsehen.
Claims (6)
1. Strömungssensor mit folgenden Merkmalen:
- a) Es ist ein Siliziumkörper (2) vorgesehen mit einer Vorderseite (10) und einer Rückseite (20), wobei die Vorderseite (10) und die Rückseite (20) aus zwei zueinander parallelen (100)-Kristallflächen des Siliziumkörpers (2) gebildet werden;
- b) in vorbestimmten, einander gegenüberliegenden Sensor bereichen (15 bzw. 25) ist auf der Vorderseite (10) und auf der Rückseite (20) des Siliziumkörpers (2) jeweils eine temperaturempfindliche Widerstandsstruktur (14 bzw. 24) vorgesehen, die wenigstens am Rand des ent sprechenden Sensorbereichs (15 bzw. 25) auf einer dielektrischen Stützstruktur (13 bzw. 23) angeordnet ist;
- c) die beiden Sensorbereiche (15 und 25) sind durch einen durch den Siliziumkörper (2) hindurchgehenden Strö mungskanal (4) für die zu messende Gas- oder Flüssig keitsströmung miteinander verbunden.
2. Strömungssensor nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Sensorbereiche (15
und 25) jeweils durch die Böden von Ausnehmungen (18 bzw.
28) in der Vorderseite (10) bzw. Rückseite (20) des Sili
ziumkörpers (2) gebildet sind.
3. Strömungssensor nach Anspruch 1 oder Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß auf
der Vorderseite (10) des Siliziumkörpers (2) ein erster
Deckkörper (30) mit einer Durchlaßöffnung (34) und auf
der Rückseite (20) des Siliziumkörpers (2) ein zweiter
Deckkörper (40) mit einer Durchlaßöffnung (44) derart
angeordnet sind, daß die beiden Durchlaßöffnungen (34 und
44) zusammen mit dem Strömungskanal (4) in dem Silizium
körper (2) einen gemeinsamen Strömungskanal für die zu
messende Gas- oder Flüssigkeitsströmung bilden.
4. Strömungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß be
züglich einer zur Vorderseite (10) parallelen Mittelebene
des Siliziumkörpers (2) spiegelsymmetrische Widerstands
strukturen (14 und 24) vorgesehen sind.
5. Strömungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Strömungskanal (4) von (111)-Kristallflächen des Silizium
körpers (2) begrenzt wird.
6. Verfahren zum Herstellen eines Strömungssensors nach
einem der Ansprüche 1 bis 5 mit folgenden Schritten:
- a) Es wird ein Siliziumkörper (2) mit einer Vorderseite (10) und einer Rückseite (20) bereitgestellt, wobei die Vorderseite (10) und die Rückseite (20) aus zwei zuein ander parallelen (100)-Kristallflächen des Silizium körpers (2) gebildet werden;
- b) auf die Vorderseite (10) und die Rückseite (20) wird jeweils eine dielektrische Schicht (11 bzw. 21) aufge bracht und in vorbestimmten, einander gegenüberliegen den Sensorbereichen (15 bzw. 25) strukturiert;
- c) auf die dielektrischen Schichten (11 und 21) wird je weils eine elektrisch leitende Schicht (12 bzw. 22) aufgebracht, wobei die beiden elektrisch leitenden Schichten (12 und 22) wenigstens in den Sensorbereichen (15 bzw. 25) jeweils aus einem Material mit einem tem peraturabhängigen elektrischen Widerstand bestehen, und in dem entsprechenden Sensorbereich (15 bzw. 25) struk turiert;
- d) die elektrisch leitenden Schichten (12 und 22) und die dielektrischen Schichten (11 bzw. 21) werden dabei der art strukturiert, daß aus den elektrisch leitenden Schichten (12 bzw. 22) jeweils eine temperaturempfind liche Widerstandsstruktur (14 bzw. 24) entsteht, die wenigstens am Rand des Sensorbereichs (15 bzw. 25) auf einer aus der entsprechenden dielektrischen Schicht (11 bzw. 21) gebildeten Stützstruktur (13 bzw. 23) angeord net ist;
- e) in den Sensorbereichen (15 und 25) wird nun das Sili zium derart entfernt, daß ein durch den Siliziumkörper (2) hindurchgehender Strömungskanal (4) für die zu messende Gas- oder Flüssigkeitsströmung entsteht.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19924224518 DE4224518C2 (de) | 1992-07-24 | 1992-07-24 | Strömungssensor und Verfahren zu seiner Herstellung |
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---|---|---|---|
DE19924224518 DE4224518C2 (de) | 1992-07-24 | 1992-07-24 | Strömungssensor und Verfahren zu seiner Herstellung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE4224518A1 true DE4224518A1 (de) | 1994-01-27 |
DE4224518C2 DE4224518C2 (de) | 1996-03-14 |
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DE19924224518 Expired - Fee Related DE4224518C2 (de) | 1992-07-24 | 1992-07-24 | Strömungssensor und Verfahren zu seiner Herstellung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4224518C2 (de) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5852308A (en) * | 1997-06-30 | 1998-12-22 | Honeywell Inc. | Micromachined inferential opto-thermal gas sensor |
US5869749A (en) * | 1997-04-30 | 1999-02-09 | Honeywell Inc. | Micromachined integrated opto-flow gas/liquid sensor |
WO2009153099A1 (de) * | 2008-05-27 | 2009-12-23 | Siemens Aktiengesellschaft | Silizium-basierter mikroströmungsfühler für die gasanalyse und verfahren zu dessen herstellung |
EP3546931A1 (de) | 2018-03-28 | 2019-10-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Thermoresistiver gassensor |
WO2024147737A1 (en) * | 2023-01-02 | 2024-07-11 | Berkin B.V. | Method for determining a flow rate of a fluid independent of the thermal properties of the fluid |
WO2024147736A1 (en) | 2023-01-02 | 2024-07-11 | Berkin B.V. | Thermal flow sensor for determining a flow rate of a fluid |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1239129B (de) * | 1963-06-21 | 1967-04-20 | Martin Hornig | Einrichtung zur Messung der Stroemungsgeschwindigkeit eines Mediums |
DE1573098C (de) * | 1972-08-03 | Siemens AG, 1000 Berlin u 8000 München | Einrichtung zur Messung schwacher Gasströmungen vorzugsweise in einem Gas analysegerat | |
DE1817500C3 (de) * | 1967-12-29 | 1979-07-12 | Charbonnages De France, Paris | Anemometer |
WO1989003512A1 (en) * | 1987-10-14 | 1989-04-20 | Rosemount Inc. | Fluid flow detector |
-
1992
- 1992-07-24 DE DE19924224518 patent/DE4224518C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1573098C (de) * | 1972-08-03 | Siemens AG, 1000 Berlin u 8000 München | Einrichtung zur Messung schwacher Gasströmungen vorzugsweise in einem Gas analysegerat | |
DE1239129B (de) * | 1963-06-21 | 1967-04-20 | Martin Hornig | Einrichtung zur Messung der Stroemungsgeschwindigkeit eines Mediums |
DE1817500C3 (de) * | 1967-12-29 | 1979-07-12 | Charbonnages De France, Paris | Anemometer |
WO1989003512A1 (en) * | 1987-10-14 | 1989-04-20 | Rosemount Inc. | Fluid flow detector |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5869749A (en) * | 1997-04-30 | 1999-02-09 | Honeywell Inc. | Micromachined integrated opto-flow gas/liquid sensor |
US5852308A (en) * | 1997-06-30 | 1998-12-22 | Honeywell Inc. | Micromachined inferential opto-thermal gas sensor |
WO2009153099A1 (de) * | 2008-05-27 | 2009-12-23 | Siemens Aktiengesellschaft | Silizium-basierter mikroströmungsfühler für die gasanalyse und verfahren zu dessen herstellung |
EP3546931A1 (de) | 2018-03-28 | 2019-10-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Thermoresistiver gassensor |
US11181408B2 (en) | 2018-03-28 | 2021-11-23 | Siemens Aktiengesellschaft | Thermoresistive gas sensor |
WO2024147737A1 (en) * | 2023-01-02 | 2024-07-11 | Berkin B.V. | Method for determining a flow rate of a fluid independent of the thermal properties of the fluid |
WO2024147736A1 (en) | 2023-01-02 | 2024-07-11 | Berkin B.V. | Thermal flow sensor for determining a flow rate of a fluid |
NL2033894B1 (en) * | 2023-01-02 | 2024-07-12 | Berkin Bv | Thermal flow sensor for determining a flow rate of a fluid |
NL2033895B1 (en) * | 2023-01-02 | 2024-07-12 | Berkin Bv | Method for determining a flow rate of a fluid independent of the thermal properties of the fluid |
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Publication number | Publication date |
---|---|
DE4224518C2 (de) | 1996-03-14 |
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