DE639760T1 - Halbleiter für Differentialdruck-Messapparat und Verfahren zu seiner Herstellung. - Google Patents

Claims (1)

113 215.3-2213

Yokogava Electric Corporation

Ansprüche

1. Halbleiter-Differentialdruck-Meßapparat mit einer Meßmembran, die auf ihren beiden Seiten mit Meßkammern ausgestattet ist, gekennzeichnet durch weiterhin enthaltend:

• eine erste, durch einen vorbestimmten Abstand bzw. Raum definierte Kammer, die zwischen einem Siliziumsubstrat und einer auf dem Siliziumsubstrat gebildeten Membran vorgesehen ist; ein erstes auf bzw. in dem Siliziumsubstrat vorgesehenes Verbindungsloch, dessen eines Ende mit der ersten Kammer in Verbindung steht; einen konkaven Teil, der auf der Membran auf einer Seite gegenüber der, auf der sich die erste Kammer befindet, vorgesehen ist;

eine zweite Kammer, die auf bzw. in dem Siliziumsubstrat mit einem Überhang bzw. Vorsprung versehen ist, wobei die zweite Kammer mit dem konkaven Teil verbunden und in ringförmiger Weise um die Membran, außer beim ersten Verbindungsloch, befestigt ist; ein zweites auf bzw. in dem "Siliziumsubstrat vorgesehenes Verbindungsloch, dessen eines Ende mit dem Vorsprung verbunden ist;

ein Spannungsdetektorelement, das auf der Membran auf einer Seite, auf der der konkave Teil befestigt ist, vorgesehen ist; und

ein Trägersubstrat, das seine eine Oberfläche mit einer Oberfläche des Siliziumsubstrats mit dem darauf befindlichen konkaven Teil zusammengefügt hat, wobei das Trägersubstrat zusammen mit dem konkaven

Teil die zweite Kammer und eine andere Kammer definiert .

2. Halbleiter-Differentialdruck-Meßapparat nach Anspruch 1, wobei der Träger aus Pyrex hergestellt ist.

3. Halbleiter-Differentialdruck-Meßapparat nach Anspruch 1, wobei der Träger aus Silizium hergestellt ist.

4. Halbleiter-Differentialdruck-Meßapparat nach Anspruch 1, wobei der Träger aus Polysilizium hergestellt ist.

. Halbleiter-Differentialdruck-Meßapparat nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch weiterhin enthaltend:

eine Verbindung, die aus einem Leiter hergestellt und durch Einbringen von Verunreinigungen in die zusammengefügte Oberfläche zwischen dem Siliziumsubstrat und dem Trägersubstrat gebildet ist, die an ihrem einen Ende mit dem Spannungsdetektorelement verbunden ist;

einen Kontakt, der auf dem Trägersubstrat auf einer mit dem Siliziumsubstrat zusammengefügten Seite vorgesehen und an ein Ende der Verbindung angeschlossen ist; und

eine Aussparung, die auf bzw. in dem Siliziumsubstrat in der Nähe des Kontakts ausgebildet ist, die für eine geeignete abstoßende Kraft auf den Kontaktteil zwischen dem Siliziumsubstrat und dem Kontakt sorgt.

Halbleiter-Differentialdruck-Meßapparat nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch weiterhin enthaltend:

Filter, die jeweils an einem Spalt d an den gegenüberliegenden Enden der ersten und zweiten Verbindungslöcher vorgesehen sind, wobei der Spalt d hinreichend klein ist, um der Bedingung d < (A- B) zu genügen, wobei A die Stärke bzw. Ausdehnung der ersten Kammer 21 und B die Auslenkung der Membran darstellen.

Halbleiter-Differentialdruck-Meßapparat mit einer Meßmembran, die an ihren beiden Seiten mit Meßkammern ausgestattet ist, gekennzeichnet durch weiterhin enthaltend:

eine erste, durch einen vorbestimmten Abstand bzw. Raum definierte Kammer, die zwischen einem Siliziumsubstrat und einer auf dem Siliziumsubstrat ausgebildeten Membran vorgesehen ist; ein erstes auf bzw. in dem Siliziumsubstrat vorgesehenes Verbindungsloch, dessen eines Ende mit der ersten Kammer in Verbindung steht; einen konkaven Teil, der auf der Membran auf einer Seite gegenüber der, auf der sich die erste Kammer befindet, vorgesehen ist;

eine zweite Kammer, die auf dem Siliziumsubstrat mit einem Vorsprung vorgesehen ist, wobei die zweir te Kammer mit dem konkaven Teil in Verbindung steht und in ringförmiger Weise rund um die Membran, außer beim ersten Verbindungsloch, befestigt ist; ein zweites auf bzw. in dem Siliziumsubstrat vorgesehenes Verbindungsloch, dessen eines Ende mit dem Vorsprung in Verbindung steht;

ein Spannungsdetektorelement, das auf der Membran auf der Seite vorgesehen ist, auf der der konkave Teil befestigt ist;

ein Trägersubstrat, das eine Oberfläche mit einer Oberfläche des Siliziumsubstrats mit dem darauf vorgesehenen konkaven Teil zusammengefügt hat, wobei das Trägersubstrat zusammen mit dem konkaven Teil die zweite Kammer und eine andere Kammer definiert ;

ein erstes Spannungsdetektorelement, das sich auf einem Randteil der Membran auf der Seite befindet, auf der der konkave Teil ausgebildet ist; ein zweites Spannungsdetektorelement, das sich auf der Meßmembran auf der Seite, auf der der konkave Teil ausgebildet ist, und in einer geringfügig aus dem Zentrum der Meßmembran verschobenen Position befindet, wobei das zweite Spannungsdetektorelement derartig positioniert ist, daß es zumindest innerhalb der erlaubten Meßgrenze ein Signal mit umgekehrter Phase bezüglich des Ausgangssignals des ersten Spannungsdetektorelements ausgeben kann, vorausgesetzt, daß sich das Differential- bzw. Differenzsignal der Ausgabesignale der ersten und der zweiten Spannungsdetektorelemente wie eine einwertige Funktion des angelegten Drucks verhält; und eine Einrichtung zum Detektieren einer Überspannung, die entscheidet, ob eine Überspannung anliegt oder nicht, indem die Differenz bzw. das Differential der Ausgangssignale der ersten und der zweiten Spannungsdetektorelemente detektiert wird.

8. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiter-Differentialdruck-Meßapparats mit einer Meßmembran, die auf beiden Seiten mit Meßkammern ausgestattet ist, enthaltend :

a) Ätzen vorbestimmter Teile des Siliziumoxids und des Siliziums auf einem SOI-Wafer;

b) Ermöglichen, daß sich eine epitaktisch gewachsene Schicht auf der Oberfläche des SOI-Wafers ausbildet;

c) Ausbilden zunächst einer Siliziumoxidschicht auf der Oberfläche der ep'itaktisch gewachsenen Schicht und nachfolgendes Ätzen der vorbestimmten Teile davon;

d) weiterhin Ermöglichen, daß sich eine epitaktisch gewachsene Schicht in einer vorbestimmten Dicke auf der Oberfläche der zuvor ausgebildeten epitaktisch gewachsenen Schicht ausbildet, wobei eine Polysiliziumschicht auf der' Oberfläche der Oberfläche des Siliziumoxidfilms wachsen gelassen wird;

e) Durchführen selektiven Verfeinerns oder Abschleifens der resultierenden Struktur mit dem Siliziumoxidfilm als Stopper;

f) Ausbilden eines konkaven Teils auf der Oberfläche der epitaktisch gewachsenen Schicht;

g) Ausbilden eines Lochs in der epitaktisch gewachsenen Schicht für den Gebrauch beim Ätzen der Siliziumoxidschicht auf dem SOI-Wafer (SOI = Silizium auf Isolator) entweder durch RIE-Ätzen (Reaktives Ionen-Ätzen) oder durch einen Ätzprozeß mit Hilfe einer alkalischen Lösung ;

h) Ätzen der Siliziumoxidschicht auf dem SOI-Wafer mit Hilfe einer wäßrigen Fluorwasserstofflösung oder einem Fluorwasserstoffgas; und

i) anodisches Zusammenfügen eines Trägersubstrats mit dem SOI-Wafer.

Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Differentialdruck-Meßapparats mit einer Meßmembran, die auf ihren beiden Seiten mit Meßkammern ausgestattet ist, enthaltend:

a) Ätzen vorbestimmter Teile des Siliziumoxids und des Siliziums auf dem SOI-Wafer mit Hilfe von RIE-Ätzen;

b) Ermöglichen, daß sich eine epitaktisch gewachsene Schicht auf der Oberfläche des SOI-Wafers ausbildet;

c) Verfeinern bzw. Abschleifen der Oberfläche der epitaktisch gewachsenen Oberfläche, um eine spiegelglatte Oberfläche zu erhalten;

d) Ausbilden eines konkaven Teils auf der Oberfläche der epitaktisch gewachsenen Schicht durch RIE-Ätzen;

e) Ausbilden eines Lochs für den Gebrauch beim Ätzen der verborgenen Siliziumoxidschicht entweder durch RIE-Ätzen oder durch einen Ätzprozeß mit Hilfe einer alkalischen Lösung;

f) Dampfphasenätzen der resultierenden Struktur in einem Gas, das Fluorwasserstoffgas und Wasserdampf enthält, mit Hilfe der Siliziumoxidschicht als geopferte Schicht; und

g) anodisches Zusammenfügen eines Trägersubstrats mit dem SOI-Wafer.