FI111993B - Kapasitiivinen absoluuttisen paineen mittausilmaisin ja menetelmä useiden tällaisten ilmaisimien valmistamiseksi - Google Patents

Description

111993

Rapasitiivinen absoluuttisen paineen mittausilmaisin ja menetelmä useiden tällaisten ilmaisimien valmistamiseksi

Esillä olevan keksinnön kohteena on kapasitiivinen 5 absoluuttisen paineen mittausilmaisin ja erityisesti sellainen ilmaisin, joka on tarkoitettu mittaamaan absoluuttista painetta, ja joka aikaansaa laajan referenssivolyy-min minimoiden sisäistä jäännöspainetta.

Esillä olevan keksinnön kohteena on myös menetelmä 10 useiden tällaisten ilmaisimien valmistamiseksi käyttäen puolijohdemateriaalin hienotyöstöteknologiaa.

Painemittausilmaisimet, jotka on valmistettu puoli johdepohjaisesta materiaalista, ja joita yleisesti käytetään absoluuttisen paineen mittaamiseen, ovat piian-15 tureita, jotka ovat pietsoresistiivista tyyppiä.

Nämä pietsoresistiiviset ilmaisimet käsittävät yleensä piimembraanin, johon sisältyy pietsoresistiivisia elementtejä, eli elementtejä, joiden resistiviteetti vaih-telee paineen mukaan, jota niihin kohdistetaan.

20 Näillä ilmaisimilla, vaikkakin ne ovat yksinker taisia rakenteeltaan ja kooltaan pieniä, on kuitenkin haittapuolia.

’ Koska ne eivät ole lämpötilastabiileja, ne vaati- • » vat lämpötilan kompensointipiirin tarkan mittauksen ai- ·,· | 25 kaansaamiseksi. Näiden haittojen lisäksi esiintyy kes- : : kinäistä diffuusiota membraanin piin ja pietsoresistiivis- ··· ten elementtien välillä, joka nopeuttaa ilmaisimien van- • * * · henemisprosessia.

Tämä on syynä siihen, että kun tarvitaan kestäviä 30 ja lämpötilastabiileja ja hyvin herkkiä ja vähän kulutta- • · *..! via elementtejä, käytetään kapasitiivisia ilmaisimia abso- • » • » ·;* luuttisen paineen mittaamiseksi.

j | | Kapasitiiviseen ilmaisimeen kuuluu yleisesti en- simmäinen elementti, johon on sovitettu membraanin muodos-35 tava liikkuva elektrodi ja toinen elementti, johon on so- ♦ · » vitettu alueen muodostava kiinteä elektrodi, jota kutsu- • · 111993 2 taan myös vastaelektrodiksi. Eristävä kehys on sovitettu ensimmäisen ja toisen elementin väliin kammion muodostamiseksi, joka on eristetty ympäristöstä, ja jonka sisällä vallitsee 0-paine. Täten saadaan kapasitiivinen absoluut-5 tisen paineen ilmaisin, koska ulkoista painetta mitataan suhteessa O-paineeseen, tai lähes O-paineeseen, joka vallitsee kammion sisällä.

Näiden ilmaisimien haittana on jälkimmäisen valmistaminen, eli tässä tapauksessa puolijohdemateriaalin 10 hienotyöstöteknologia.

Valmistuksessa on huomattava, että kaasun poisto voi esiintyä rakenteen sisällä, joka aiheuttaa jäännöspai-neen syntymistä kammion sisällä. Tällöin ilmaisin ei anna tarkkaa absoluuttisen paineen lukemaa. Edelleen kammiossa 15 olevan kaasun tilavuus vaihtelee lämpötilan kanssa, jol loin lukemien stabiliteetti ja/tai toistettavuus kärsii.

Tunnettu ratkaisu tämän ongelman eliminoimiseksi käsittää ontelon sijoittamisen ensimmäiseen elementtiin nk. vertailutilavuuden aikaansaamiseksi. Tämän vertailuti-20 lavuuden tarkoituksena kammion tilavuuden yhteydessä on pienentää kaasunpoiston aiheuttamaa jäännöspainetta.

Kuitenkin tällä ratkaisulla on itsessään myös ' haittoja.

V ‘ Kun vertailutilavuus sijaitsee membraanin aktiivin ·,· · 25 pinnan ulkopuolella, eli ilmaisimen pinnan ulkopuolella, : : johon painetta kohdistetaan, ilmaisimen kokonaispinta li- ·;· sääntyy määrällä, joka vastaa pintaa, jossa vertailutila- vuus sijaitsee siten, että ilmaisimilla, jotka tuottavat aktiivista pintatietoa toteutettavien ilmaisimien lukumää-. 30 rä piilevyllä pienenee, joka lisää kunkin ilmaisimen hin- taa.

• * *;* Edelleen vertailutilavuuden sisällyttäminen ensim- ]t\ * mäiseen elementtiin vaatii jälkimmäisen työstämistä kahden pinnan osalta, joka huomattavasti hankaloittaa prosessia.

35 Koska näitä ilmaisimia valmistetaan erinä piisubs- • tl traatista, on ne prosessin lopussa erotettava toisistaan 111993 3 leikkaamalla ensimmäisen ja toisen substraatin läpi. Tällöin on välttämätöntä aikaansaada korvaava pinta membraa-nin kehälle, joka myös vähentää tuotettavien ilmaisimien lukumäärää. Edelleen leikkaus suoritetaan yleensä mekaani-5 sesti sahaamalla, joka aiheuttaa jännityksiä tai saattaa rikkoa ilmaisimien membraania.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on täten poistaa yllä mainitut haitat tunnetun tekniikan menetelmässä, ja toisaalta aikaansaada kapasitiivinen absoluutti-10 sen paineen mittausilmaisin, jossa on laajennettu vertai-lutilavuus aktiivilla alueellaan, ja joka on hyvin herkkä, samalla kun aikaansaadaan ilmaisin, joka on rakenteeltaan yksinkertainen, ja myös toisaalta keksinnön tarkoituksena on aikaansaada yksinkertainen ja taloudellinen menetelmä 15 useiden ilmaisimien valmistamiseksi, joka eliminoi ilmaisimien rikkoutumisvaaraa leikkauksen yhteydessä.

Keksinnön tarkoituksena on siksi aikaansaada kapasitiivinen absoluuttisen paineen mittausilmaisin, johon kuuluu ensimmäinen elementti, johon on sovitettu ensimmäi-20 nen liikkuva elektrodi, toinen elementti, johon on sovitettu kiinteä elektrodi siten, että se on suunnattu kohti liikkuvaa elektrodia ja eristetty tästä, yhdyskehys, joka v ‘ sijaitsee ensimmäisen ja toisen elementin välissä määrit- V,· täen kammion, joka on eristetty ympäristöstä ja jonka si- 1,; j 25 säliä vallitsee olennaisesti 0-paine, ja vertailutilavuus, : joka on kosketuksessa kammioon, joka ilmaisin on tunnettu ··· siitä, että ensimmäinen elementti on muodoltaan membraani, jolla on olennaisesti vakiopaksuus, ja että vertailutila-vuus on sovitettu ainakin osittain toiseen elementtiin.

30 Täten vertailutilavuuden suhde tämän pintaan li- sääntyy, ja ilmaisin tarjoaa lämpötilastabiilisuuden ja » · *;·’ herkkyyden koko ilmaisimen pinnalla, joka on olennaisesti jj *. sama kuin sen aktiivisen osan arvot.

Keksinnön tavoitteet saavutetaan patenttivaatimuk-35 sen 1 mukaisella menetelmällä. Keksinnön edulliset suori-**. tusmuodot ovat epäitsenäisten vaatimusten kohteena.

111993 4

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisesti vertai-lutilavuus muodostetaan uran muodossa, joka kulkee kiinteän elektrodin ympäri.

Tällöin saadaan se etu, että vähennetään mittaus-5 kapasitanssin aktiivisen osan kokoa ilman, että vähennetään ilmaisimen herkkyyttä siten, että keksinnön mukaisen ilmaisimen suhteellinen herkkyys lisääntyy.

Keksinnön tarkoituksena on myös aikaansaada menetelmä useiden kapasitiivisten absoluuttisen paineen mit-10 tausilmaisimien valmistamiseksi, johon kuhunkin kuuluu liikkuva elektrodi ja kiinteä elektrodi, joka menetelmä on tunnettu siitä, että siihen kuulu askeleet, joissa: toimitetaan ensimmäinen substraatti, joka on puolijohdemateriaalia, 15 toimitetaan toinen substraatti, joka on puolijoh demateriaalia, muodostetaan yhdistävä eristyskerros ainakin yhdelle ensimmäiselle pinnalle yhdestä mainituista ensimmäisestä ja toisesta substraatista, 20 valmistetaan yhdyskerros siten, että se paljastaa osan ensimmäisestä pinnasta muodostaen ainakin yhden yh-dyskehyksen, V ' muodostetaan ensimmäisen pinnan paljas osa siten, että se määrittää kiinteän elektrodin ja vertailutilavuu- : : : 25 den, • f * kootaan hitsaamalla tyhjössä ensimmäinen ja toinen substraatti käyttäen yhdyskehystä siten, että toisen subs-traatin ensimmäinen pinta sijaitsee vasten ensimmäistä substraattia ja siten, että määritetään kammio, joka on .. . 30 eristetty ympäristöstä, jonka sisällä paine on olennaises- ti nolla, joka kammio on kosketuksessa vertailutilavuuden kanssa, : : : ohennetaan toista substraattia siten, että saadaan membraani, joka muodostaa liikkuvan elektrodin, 35 valmistetaan toinen substraatti anisotrooppisen » t * syövytyksen kautta siten, että määritetään membraanin ra- 111993 5 jät, ja kullakin ilmaisimella, muodostetaan sähköinen kosketin kullekin kiin-teälle elektrodille ja liikkuvalle elektrodille.

Tavanomaisten puolijohdemateriaalisten hienotyös-5 tömenetelmien käyttö mahdollistaa ilmaisimien mahdollisimman hyvän pienentämisen lisäksi sisäisten jännitysten minimoinnin ja lämpötilan ryöminnän minimoimisen käyttämällä sarjaa hyvin yksinkertaisia askeleita.

Keksinnön muut edut ja ominaisuudet ilmenevät seulo raavasta selostuksesta keksinnön eräästä suoritusmuodosta, joka esitetään esimerkin muodossa viittaamalla oheisiin kuvioihin, joissa: kuvio 1 on osittain leikattu tasokuva esillä olevan keksinnön mukaisesta absoluuttisen paineen mittausil-15 maisimesta, kuviot 2 ja 3 ovat leikkauskuvia pitkin kuvion 1 viivaa II-II ja viivaa III-III, kuviot 4-10 ovat leikkauskuvia pitkin kuvion 1 viivaa II-II esillä olevan keksinnön mukaisesta kapasitii-20 visesta absoluuttisen paineen mittausilmaisimesta, joka on esitetty esillä olevan keksinnön mukaisen valmistusmenetelmän eri asteissa.

V · Ensin viitataan kuvioihin 1 - 3, joissa nähdään kapasitiivinen absoluuttisen paineen mittausilmaisin esil- : 25 lä olevan keksinnön mukaisesti, ja joka on esitetty viite- numerolla 1. Seuraavassa selostuksessa ilmaisimeen vii-tataan sanonnalla "ilmaisin".

Ilmaisin 1 on yleisesti suorakaiteen muotoinen ja siihen kuuluu tavanomainen ensimmäinen puolijohde-element-30 ti 2, johon kuuluu liikkuva elektrodi 4, toinen puolijoh- * · · • I* de-elementti 6, johon kuuluu kiinteä elektrodi 8, jota • · '···’ myös kutsutaan vastaelektrodiksi, joka sijaitsee enemmän ; tai vähemmän liikkuvaa elektrodia 4 vastapäätä. Elektrodin 4 pinta määrittää nk. aktiivisen pinnan ilmaisimessa 1, ·, 35 eli tämä pinta reagoi mitattavaan paineeseen.

111993 6

Elektrodi 4 on eristetty vastaelektrodista 8, ja täten ensimmäinen elementti 2 on erotettu toisesta elementistä 6 eristävän yhdyskehyksen 10 kautta.

Yhdyskehys 10 muodostaa myös erotuskehyksen, joka 5 aikaansaa dielektrisen tilan liikkuvan elektrodin 4 ja kiinteän elektrodin 8 välillä ja muodostaa täten tavanomaisen mittauskapasitanssin. Yhdyskehys 10 on suljettu ja määrittää membraanin 2 ja substraatin 6 kanssa kammion 12, joka on eristetty ympäristöstä, ja jonka sisällä paine on 10 nolla tai lähes nolla siten, että liikkuvan elektrodin 4 liike edustaa ulkoista painetta, tai ts. painetta, joka kohdistuu ilmaisimen aktiiviseen pintaan, ja siten, että tämä mittaa absoluuttisen paineen.

Ilmaisimeen kuuluu myös vertailutilavuus 14, joka 15 on kosketuksessa kammioon 12 kammiossa 12 olevan kaasun paineen vähentämiseksi, joka aiheutuu kaasun poistosta, joka tapahtuu ilmaisimen 1 valmistuksen yhteydessä.

Edelleen ilmaisimeen 1 kuuluu kosketuselimet 16, jotka aikaansaavat kosketuksen ulkoiseen mittauspiiriin 20 (ei esitetty), joka tavanomaisesti tulkitsee kapasitanssin muutokset, jotka aiheutuvat liikkuvan elektrodin 4 ja kiinteän elektrodin 8 kautta kun ulkoinen paine siirtää » · · ·' liikkuvaa elektrodia 4.

: : : Kosketuselimet 16 on muodostettu tässä esimerkissä ; 25 metalloinneista 16a, 16b, jotka on sijoitettu vastaavasti kosketusnastaan 18, joka on sovitettu liikkuvaan elektro-diin 4 ja paljaaseen osaan 20 toisessa elementissä 6. Tällöin on huomattava, että nasta 18 tuetaan kosketustuella : i i * • * · 22, joka on yhtä paksu kuin yhdyskehys 10.

... 30 Tässä esimerkissä ensimmäiset ja toiset elementit ·* on valmistettu monokristalliinista piistä ja yhdyskehys on oksidia.

• Edelleen ensimmäinen elementti 2, johon kuuluu liikkuva elektrodi 4, on muodoltaan membraani, joka on \ 35 olennaisesti tasapaksu koko pinnaltaan.

f « I

*·:·’ Tämä membraani on yleisesti neliön muotoinen ja on 111993 7 kosketuksessa yhdellä kulmallaan kosketusnastaan 18. Edelleen olennainen membraani ulottuu toisen elementin 6 reunan sisällä syistä, jotka ilmenevät tästä selostuksesta.

Täten on yksinkertaisesti ymmärrettävä, että il-5 maisimen vastaavalla kokonaispinnalla ilmaisimen aktiivinen pinta lisääntyy suhteessa tunnetun tekniikan ilmaisimien suhteen, joissa membraani tuotetaan kemiallisesti syövyttämällä ensimmäisen piielementin <100> pinnan osaa, joka aikaansaadaan kristallograafisillä tasoilla, 10 jotka sijaitsevat noin 57 % kallistettuna tämän pinnan suhteen, ja joka tällöin aikaansaa aktiivisen pinnan pienenemisen suhteessa ilmaisimen kokonaispintaan.

Membraanin paksuus voi vaihdella, ja sitä voidaan säätää mitattavan paineen herkkyyden ja/tai alueen mukaan.

15 Edelleen keksinnön mukaisessa ilmaisimessa on ver- tailutilavuus 14, joka sijaitsee toisessa elementissä 6. Erityisesti tilavuus 14 muodostuu urasta, joka ulottuu kiinteän elektrodin 8 ympäri, ja jonka seinämät 24 ovat kokoamissuppilon muotoisia.

20 Esillä olevan keksinnön mukaista menetelmää usei den ilmaisimien valmistamiseksi selostetaan seuraavassa kuvioiden 4-10 yhteydessä.

V ’ On huomattava, että huomioiden ilmaisimien pieniä :: : dimensioita ja käytännön syistä, jotka ovat helposti ym- :25 märrettäviä, esillä olevan keksinnön mukainen menetelmä ilmaisimien valmistamiseksi soveltuu valmistukseen, jossa samanaikaisesti valmistetaan hyvin monta ilmaisinta, joi-hin kuhunkin kuuluu kiinteä elektrodi 8 ja liikkuva elekt- ♦ » ♦ rodi 4, joita erottaa avoin tila 12, joka on paksuudeltaan . 30 pieni, kahdesta toisiaan täydentävästä levystä, jotka mää- • ·* rittävät ensimmäisen substraatin 30 ja toisen substraatin • # · *···' 32, kuten on esitetty kuviossa 4. Selostuksessa esitetään • :*; kuitenkin yksinkertaisuuden vuoksi ainoastaan yhden ilmai-» * · · simen 1 valmistusta.

35 On edelleen tärkeätä huomata, että eri parametrien arvot, kuten lämpötilan, aikojen, käytetyn syövytyksen, 111993 8 jne., jotka mainitaan alla, eivät rajoita keksintöä, vaan riippuvat etenkin käytetyistä materiaaleista ja laitteista. Alan ammattimies määrittää yksinkertaisesti nämä arvot .

5 Levyt (ei esitetty), jotka määrittävät ensimmäisen ja toisen substraatin 30, 32, joista ilmaisin 1 valmistetaan, ovat puolijohdemateriaalia, kuten monokristalliinia, piitä ja edullisesti niillä on suuntaus <100>.

Kuviossa 4 esitetään ensimmäinen substraatti 30 ja 10 toinen substraatti 32 sen jälkeen, kun ne on valmistettu ja muodostettu kosketuskerros 34 toisen substraatin 32 ensimmäisen pinnan 36 eristävään materiaaliin.

Substraattien valmistus käsittää esimerkiksi näiden pintojen puhdistuksen, kuten on esitetty julkaisussa 15 "RCA Review" No 31 sivu 187, 1970.

Kosketuskerrokseen 34 kuuluu alempi kerros 38 materiaalista, joka reagoi ensimmäiseen syövytykseen ja yläkerros 40, joka on materiaali, joka reagoi toiseen syövytykseen, mutta joka tuskin reagoi ensimmäiseen.

20 Tässä tapauksessa alempi kerros 38 on piioksidia (Si02) , ja yläkerros 40 on piinitridia (SiNx) .

Tässä esimerkissä alempi kerros 38 on muodostettu : : i lämpöhapettamalla toista substraattia 32 uunissa lämpöti- lassa noin 1 100 °C ja hapetus ympäristössä useita tunte- j 25 ja. Esimerkissä, kerroksen 3 8 aikaansaamiseksi, joka on .·*·. paksuudeltaan noin 2 000 Ä, substraatti 32 jätetään uuniin • · *’* noin 10 tunniksi.

» · ·

On huomattava, että toisen substraatin 32 toinen ti· pinta 42 on suojattu tämän kerroksen 38 muodostumisen 30 ajan. Tämän suojauksen läsnäololla tai poisjättämisellä ei kuitenkaan ole vaikutusta keksinnön mukaiseen prosessiin.

Eräässä suoritusmuodossa kerros 3 8 voidaan muodos-: taa kemiallisella tai fysikaalisella kaasufaasin deposi- /··[ tiolla (CVD tai PVD) .

35 Alempi kerros 40 sovitetaan tämän jälkeen deposi- tion kautta alemman kerroksen 38 pinnalle, esimerkiksi 111993 9 alipaineisen kemiallisen kaasufaasideposition kautta paksuuteen noin 0,15 mm.

Kuvioissa 5 - 7 esitetään kosketuskerroksen 34 muodostusaskel ja toisen substraatin 32 pinnan 36 osan 5 muodostusaskel yhdyskehyksen 10 ja uran 14 muodostamiseksi vastaavasti, jotka muodostavat vertailutilavuuden, ja jotka rajoittavat ilmaisimen 1 kiinteän elektrodin 8 muodot. Kuten esitetään kuviossa 1 yhdyskehys on yleisesti neliön muotoinen, ja kiinteä elektrodi 8 on neliöpinnan muotoi-10 nen, ulottuen samankeskeisesti yhdyskehykseen 10.

Tätä tarkoitusta varten ensimmäinen fotoresisti-kerros (ei esitetty) sovitetaan deposition kautta ylemmän kerroksen 40 koko pinnalle, joka ensimmäinen fotoresisti-kerros valotetaan maskin läpi (ei myöskään esitetty), joils loin ensimmäisen valoherkän kerroksen valotetut osat eliminoidaan, esimerkiksi käyttäen kosteaa syövytysainetta, ja yläkerroksen 40 paljaat pinnat syövytetään käyttäen ensimmäistä syövytysainetta alemman kerroksen 38 pintaan siten, että yläkerroksen 40 jäljelle jäävät osat 44 kehyksen 20 muodossa muodostavat maskin yhdyskehyksen 10 muodostamiseksi seuraavassa askeleessa, kuten esitetään kuviossa 5. Toinen fotoresisti kerros (ei esitetty) sovitetaan tä-/ ' män jälkeen deposition kautta jäljelle jääviin osiin 4 ja : ; alemman kerroksen 38 osat 46 paljastetaan seuraavassa as- :; 25 keleessa. Tämä fotoresistin toinen kerros valotetaan toi- sen maskin (myös ei esitetty) läpi, ja toisen fotoresisti-kerroksen valotetut osat eliminoidaan tavanomaisella ta- t valla, esimerkiksi käyttäen kosteaa syövytysainetta siten, » » » että ainoa fotoresisti, joka on jäljellä, sijaitsee enem-30 män tai vähemmän samankeskeisesti kehyksen 10 kanssa ja ·' peittää alemman kerroksen 38 neliön 48, jonka pinta vastaa t t · ·...· kiinteän elektrodin 8 pintaa. Käyttäen toista syövy- tysainetta alemman kerroksen 38 paljaat osat syövytetään kunnes toisen substraatin pinta 36 on paljas. Tämän jäl- • 35 keen eliminoidaan valoherkän kerroksen jäljelle jäävät osat.

* i 10 111993

Yläkerros 40 syövytetään esimerkiksi klooriplasman avulla samalla, kun aikaansaadaan syövytystoimenpide alakerrokseen 38, esimerkiksi käyttäen hydrofluorihappoliuos-ta (HF-liuos). Fotoresistin ensimmäisen ja toisen kerrok-5 sen jäljelle jäävien osien eliminointi aikaansaadaan tavanomaisella tavalla, esimerkiksi käyttäen kosteaa syövy-tysainetta sopivassa liuottimessa tai plasmalla happirik-kaassa ympäristössä.

Tällöin aikaansaadaan kuvion 6 rakenne, jossa toi-10 sen substraatin pinta 36 käsittää yhdyskehyksen 10 ja alakerroksen neliö 48 on fotoresistin suojaama erillisessä askeleessa.

Pinnan 36 osat, joita yhdyskehys ja neliö 48 eivät suojaa, syöpyvät seuraavassa askeleessa määrittäen uran 15 14, joka muodostaa keksinnön mukaisen ilmaisimen vertailu- tilavuuden.

Käyttämällä yhdyskehystä 10 ja alakerroksen muodostamaa neliötä 48 syövytysmaskina kuvion 7 esittämä askel käsittää pinnan 36 paljaiden osien anisotrooppisen 20 syövytyksen käyttäen kolmatta syövytysainetta, joka reagoi pääasiassa toisen substraatin materiaalin kanssa, mutta ei reagoi alemman ja ylemmän kerroksen materiaalien kanssa.

I : Neliö 48 eliminoidaan täten syövyttämällä käyttäen toista : syövytysainetta.

I · 25 Esimerkissä syövytysura 14 aikaansaadaan käyttäen kosteaa syövytysainetta KOH-liuoksessa, jonka uran syvyys on luokkaa 100 mm, ja neliön 48 eliminointi aikaansaadaan *!!! syövytyksellä käyttäen kosteaa syövytysainetta HF-liuok- * > i * sessa.

30 Kuten nähdään kuviosta 7 uran 14 sivuseinämät 24 : .* ovat kokoamissuppilon muotoisia ulospäin johtuen eri kris- * t * ·,,,· talliinitasojen syövytysnopeuden erosta substraattia syö- : vyttäessä.

Ilt * ,···, Toisen substraatin 32 tultua valmiiksi, seuraava • » ’!* 35 askel koostuu yläkerroksen 40 (SiNx) jäljellä olevien osi- en 44 eliminoimisesta, suhteessa kokoonpanon viimeiseen I i 111993 11 askeleeseen ensimmäisen substraatin 30 kanssa ja toisen elementin 6 muodostamisesta.

Tässä tapauksessa yläkerroksen 40 osien 44 eliminointi saavutetaan esimerkiksi plasmasyövytyksen avulla.

5 Seuraavassa askeleessa sovitetaan ensimmäinen sub straatti 30 paikalleen siten, että sen ensimmäinen pinta 50 sijaitsee toisen substraatin 32 tai toisen elementin 6 pintaa 36 vasten.

Kun molemmat substraatit 30, 32 on valmistettu, 10 jälkimmäinen kootaan kaasuhitsaama11a tyhjön vallitessa. Täten substraatit 30, 32 sijoitetaan uuniin, joka on esi-lämmitetty lämpötilaan, joka on noin 1 100 °C, ja jossa paine on olennaisesti nolla.

Kuviossa 8 esitetään seuraava askel, jossa ensim-15 mäinen substraatti 30 ohennetaan, eli tämän toisen substraatin 32 toinen pinta 52, joka on paljas, syövytetään, kunnes ensimmäinen substraatti 30 saavuttaa ennalta määrätyn paksuuden.

Tällöin molemmat substraatit 30 ja 32 kootaan yh-20 dyskehyksellä 10 ja sovitetaan syövytysaineliuokseen, jolla on tietty konsentraatio, tietyssä lämpötilassa ja tietyn ajan toivotun paksuuden aikaansaamiseksi, esimerkiksi ; : 80 mm selostetussa esimerkissä.

;Jotta vältytään toisen substraatin 32 pinnan 42 : 25 syövytykseltä tämän ensimmäisen substraatin 30 ohennusas- » , ·, keleen aikana, pinta 42 suojataan mekaanisesti siten, että ”! se ei tule kosketukseen syövytysaineen kanssa. Toisen suo- ritusmuodon mukaisesti suojaava materiaalikerros ei reagoi » i » ‘ syövytykseen kolmannen syövytysaineen kanssa, joka voidaan 30 sovittaa depositiolla.

i * > i *,* Kuviossa 9 esitetään ensimmäisen substraatin 30 » t * syövytysaskel, jossa määritetään elektrodin 4 muodostavan : membraanin muoto. Tässä askeleessa sovitetaan deposition t » » kautta suojaava kerros 54, joka muodostetaan tavanomaisel- * « 35 la fotolitograafisella menetelmällä ensimmäisen substraa-tin paljaiden pintojen syövyttämiseksi ja suojaavan ker- ♦ » * ♦ > t t t 111993 12 roksen 54 eliminoimiseksi.

Tässä esimerkissä sovitetaan deposition kautta piinitridia (SiNx) pinnan 52 koko pinnalle käyttäen esimerkiksi matalapaineista kemiallista kaasudepositiota.

5 Seuraavaksi sovitetaan deposition kautta kolmas kerros fotoresistia (ei esitetty) suojäävälle kerrokselle 54. Tämä fotoresistin kolmas kerros valotetaan kolmannen maskin kautta (myöskään ei esitetty), jolloin kolmannen kerroksen valotetut osat eliminoituvat tavanomaisesti, 10 käyttäen esimerkiksi kosteaa syövytysainetta, tässä tapauksessa liuskan osa, joka ulottuu pinnan 52 toista sivua pitkin, kuten myös mainitun pinnan 52 kapea raja elektrodin muodostamiseksi, kuten esitetään kuviossa 1.

Käyttäen syövytysainetta suojaavan kerroksen pal-15 jaat pinnat syöpyvät, jolloin fotoresistin jäljellä olevat osat eliminoituvat. Tämä aikaansaa kuvion 9 rakenteen, jossa pinta 52 on täysin suojaavan kerroksen 54 peittämä lukuun ottamatta liuskaa, joka ulottuu pitkin pinnan 52 reunaa ensimmäisessä substraatissa ja pinnan 52 kapeaa ra-20 jaa, jonka fotoresisti peitti.

Piinitridin suojaamattomat osat pinnassa 52 ensimmäisessä substraatissa 30 syövytetään tämän jälkeen koko paksuudeltaan esimerkiksi käyttäen samaa syövytysainetta, jota käytettiin ensimmäisen substraatin 30 ohennusaske- • 25 leessa.

,··*. Keksinnön erään valmistusprosessin suoritusmuodon .mukaisesti, kuten ilmenee kuviosta 10, jossa vierekkäinen ilmaisin on esitetty katkoviivoin, on huomattava, että * · · ‘ juuri suoritetun syövytyksen aikana ensimmäisen substraa- 30 tin 30 kehällä olevat osat, jonka muodostavat ensimmäinen ’ elementti 2, ja jotka itsessään muodostavat liikkuvan '...· elektrodin 4 kussakin ilmaisimessa 1, jotka sijaitsevat I erillään toisistaan siten, että yksittäiset ilmaisimet ,···, voidaan erottaa toisistaan yksinkertaisella sahaustoimen- * ♦ ’’’ 35 piteellä koko toisesta substraatista 32 tai elementistä 6.

* t I

* t I

111993 13

Seuraavassa askeleessa muodostetaan kosketuselimet vastaavasti ensimmäiselle ja toiselle elementille 2, 6.

Kuten ilmenee kuviosta 1 kosketin 16a muodostetaan ulokkeeseen 18, joka on kiinnitetty liikkuvaan elektrodiin 5 4, ja sovitetaan jälkimmäisen reunaa pitkin, ja kosketin 16b muodostetaan toisen elementin 6 paljaaseen reunaan 20. Kosketuspinnat 16a ja 16b aikaansaadaan tyhjö höyrystämäl-lä metallia, esimerkiksi alumiinia, maskin läpi (ei esitetty) . Tietenkin nämä kosketuspinnat 16a, 16b voidaan ai-10 kaansaada myös katodi-pölyynnyksen avulla.

Ilmaisimet muodostetaan täten siten, että kussakin on liikkuva elektrodi 4 ja kiinteä elektrodi 6, joka muodostuu vastaavasti osista 2 ja 6 ensimmäisessä substraatissa 30 ja toisessa substraatissa 32, jotka tämän jälkeen 15 erotetaan toisistaan aikana, jolloin sahaustoimenpide suoritetaan, ja sovitetaan pakkaukseen tai koteloon, (ei esitetty) , ja joka on sovitettu tätä tarkoitusta varten.

On huomattava, että kuvioissa ei esitetä eri elementtien täsmällisiä suhteellisia mittoja toistensa suh-20 teen, vaan mittoja voidaan huomattavasti vaihdella. Esimerkiksi esillä olevan keksinnön mukaisesti valmistettu ilmaisin voi olla mitaltaan 1,9 x 2,2 x 0,5 mm3, ja membraanin pinta voi olla esimerkiksi 1,7 x 1,7 mm2, jol-: : loin membraanin paksuus on noin 60 mm ja yhdyskehyksen . 25 paksuus on noin 2 mm. Näillä mitoilla mittauskapasitanssi ; ja parasiittikapasitanssi ovat vastaavasti luokkaa 6 pF ja 5 pF.

► t t i * * t * * * t * · * I 1 • · · • · # · · • · » » · • ( 1 • * *

Claims (7)

14 111993

1. Menetelmä useiden kapasitiivisten absoluuttisen paineen mittausilmaisimien valmistamiseksi, johon kuhunkin 5 kuuluu liikkuva elektrodi (4) ja kiinteä elektrodi (8) , joka menetelmä käsittää askeleet, joissa: toimitetaan ensimmäinen substraatti (30), joka on puolijohdemateriaalia, toimitetaan toinen substraatti (32), joka on puo-10 lijohdemateriaalia, muodostetaan yhdistävä eristyskerros (34) ainakin yhdelle ensimmäiselle pinnalle (36) yhdestä (32) mainituista ensimmäisestä ja toisesta substraatista, valmistetaan yhdyskerros (34) siten, että se pal-15 jastaa osan ensimmäisestä pinnasta muodostaen ainakin yhden yhdyskehyksen (10), muodostetaan ensimmäisen pinnan (36) paljas osa siten, että se määrittää kiinteän elektrodin (8) ja ver-tailutilavuuden (14), 20 kootaan hitsaamalla tyhjössä ensimmäinen (30) ja toinen (32) substraatti käyttäen yhdyskehystä (10) siten, että toisen substraatin ensimmäinen pinta sijaitsee vasten V · ensimmäistä substraattia ja siten, että määritetään kammio : ; : (12) , joka on eristetty ympäristöstä, jonka sisällä paine I : ; 25 on olennaisesti nolla, joka kammio on kosketuksessa ver- tailutilavuuden (14) kanssa, tunnettu siitä, että » < · ohennetaan toista substraattia siten, että saadaan I I t t membraani, joka muodostaa liikkuvan elektrodin (4), valmistetaan toinen substraatti anisotrooppisen ... 30 syövytyksen kautta siten, että määritetään membraanin ra- • ·’ jät, ja kullakin ilmaisimella, '*··' muodostetaan sähköinen kosketin (16a, 16b) kulle- • kin kiinteälle elektrodille (8) ja liikkuvalle elektrodil-le (4), ja että kosketuskerros (34) käsittää alakerroksen ·, 35 (38) , joka on ensimmäistä materiaalia, joka reagoi olen- naisesti ensimmäisen syövytysaineen kanssa, ja yläker- 111993 roksen (40), joka on toista materiaalia, joka reagoi olennaisesti toisen syövytysaineen kanssa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, t u n n e t t u siitä, että kosketuskerroksen (34) muodostami- 5 nen käsittää kosketuskerroksen yhden osan määrityksen, jonka tarkoituksena on toimia syövytysmaskina ensimmäisen pinnan (36) muodostusaskeleessa.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu osa kosketuskerroksesta 10 (34), joka muodostaa syövytysmaskin, ulottuu olennaisesti yhdyskehyksen (10) keskelle ja kiinteän elektrodin (8) yli.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ensimmäisen pinnan (36) muodos- 15 tusaskel käsittää uran (14) muodostamisen syövyttämällä, joka ulottuu kiinteän elektrodin (8) ympärille.

5. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ohennusaskel käsittää ensimmäisen substraatin paljaan pinnan tasaisen syövytyksen 20 tiettyyn paksuuteen.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että toisen substraa- V ·* tin (32) muodostusaskel käsittää membraanien (4) samanai- : : : kaisen erotuksen toisistaan. : 25

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se käsittää koskettimien (16a, 16b) muodostusaskeleen jälkeen erotusaskeleen, jossa yksittäiset ilmaisimet erotetaan sahaamalla toista sub- i « « straattia (32). • t » • · • » » · i * • · ♦ » I » · 111993