JP4873659B2 - 流体の沸点をダイレクトに求める方法 - Google Patents
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Description
Binder, J. (Sensors and Actuators A, Band 31, (1992), 60-67)
a)シリコン基板2の両面にSiO2 層3、Si3N4 層22を被着;
b)基板裏面5上のSiO2 層3、Si3N4 層22を構造化(あとで行われる 膜エッチングの領域を規定する);
c)基板表面1上に固着・金属層(たとえばプラチナ)をスパッタリング;
d)加熱抵抗42と温度抵抗24を構造化;
e)加熱抵抗42と温度抵抗24の上に絶縁層100を析出;
f)温度係数を調整し安定化するためプラチナ抵抗の焼き戻し;
g)加熱抵抗42と温度抵抗24のため絶縁層100に接触領域150を開口;
h)絶縁層100に固着および直流めっき開始層110をスパッタリング;
i)交差配置形電極構造体4の電鋳として厚いレジスト層を構造化;
j)レジストトレンチを金属により直流めっき;
k)レジストマスクの除去および開始層のエッチング;
l)必要に応じて交差配置形電極構造体4内に感応層を析出;
m)基板裏面5からシリコン基板2の膜エッチング(異方性エッチング);
n)センサの個別化
シリコンの代わりにガラス、セラミクス、プラスチックのようなその他の基板材料を使用した場合、製造においてプロセスステップc)〜k)およびn)だけが行われる。
a)について:この方法は両面が研磨されたシリコン基板2によって始められ、まず最初に熱酸化によりこの基板上にSiO2 層3が形成される。その上にLPCVDにより薄いSi3N4 層22が析出される。酸化層および窒化層は基板2に対する絶縁として用いられ、あとで行われるステップにおいて基板裏面5のエッチマスクとして利用されることになる。これら両方の層の厚さは、シリコン基板2をあとでエッチングするとき(プロセスステップ1)に十分に安定した膜が形成され、層組織内部の引っ張り応力および圧縮ひずみが補償されるように選定する必要がある。
b)について:基板裏面5にホトリソグラフ領域が規定され、そこにおいてSi3N4 層がドライエッチングプロセスにより除去され、その下に位置するSiO2 層が湿式化学的に除去される。このようにしてマスクされていないシリコン領域において、あとで裏面5から膜がエッチングされる。
c)について:次に、基板表面1に固着層がスパッタリングされ、次に金属層有利にはプラチナがスパッタリングされる。プラチナに対する固着層としてたとえばシリコンを用いることができるが、たとえばチタンのような別の金属を使うこともできる。
d)について:プラチナ層上にスピン・オン(回転塗布)または積層によりレジスト材料が付着され、ホトリソグラフィステップにより構造化される。この場合、温度抵抗24のレイアウトも加熱抵抗42のレイアウトも含んでいるホトリソグラフマスクが用いられる。プラチナ層はレジストのない領域において、たとえば反応性イオンエッチングにより、あるいは湿式化学的な手法によりエッチングされる。これに続いてレジストマスクが除去される。
e)について:このようにして温度抵抗24と加熱抵抗42の設けられた構造化されたプラチナ層上に、絶縁層100が被着される。
f)について:固有の温度係数の設定と長期間の安定性を得るため、プラチナ層を高温で人工的に老化させる。
g)について:別のホトリソグラフィステップにより、絶縁層100においてウェットエッチングによってコンタクトパッドの領域に窓150が開けられる。次にホトレジストが除去される。
h)について:基板全面1に固着および直流めっき開始層110が付着される。この場合、典型的には、CrとAuから成る層組織またはTi,タングステンおよびAuから成る層組織を用いることができる。耐腐食性に対し著しく高い要求が課される場合、開始層として裏面5と同様にプラチナを付着することができる。
i)について:スピン・オン(回転塗布)または積層により厚いレジスト層が付着されて、リソグラフまたはエッチングにより構造化される。これにより電極構造体4はトレンチとして形成される。
j)について:レジストトレンチが直流めっきにより充填される。析出すべき材料は個々の適用事例に依存する。腐食作用の強い媒体の場合には電極材料としてプラチナおよび金が用いられるし、要求が低ければ銀、銅またはアルミニウムを使用できる。プロセスステップh)で付着される開始層は、直流めっきすべき金属にそれぞれ依存する。
k)について:レジスト層の除去後、開始層110は電極領域外で選択的にまたはディファレンシャルエッチングにより除去される。これにより、各電極間の電気接続が切られる。
l)について:たとえば湿度センサまたは化学的に感応するセンサにおいて適用される場合、このプロセスステップにおいて交差配置形電極4間に感応材料が析出される。これはたとえばスクリーン印刷、回転塗布またはCVDプロセスにより行える。場合によっては、エッチングステップまたはホトリソグラフ手法により感応層の構造化が必要である。
m)について:基板表面1がエッチング溶液により分離されて保護されるような特別なエッチング剤を使用することで、シリコンウェハが裏面5から異方性エッチングされる(KOHまたはTMAHエッチング)。このステップにより膜が実現される。マスクとしてステップb)で構造化された窒化層/酸化層3,22が用いられる。
n)について:エッチング完了後、ウェハ上のセンサがのこぎりびきにより個別化される。
b)このプロセスステップにおいて基板表面1上の窒化物層22と酸化物層3の領域に、あとに続くシリコン基板2の異方性エッチングのための窓が開けられる。
m)基板表面1上に残されていてステップb)において構造化された窒化物層22と酸化物層3はこの製造ステップにおいて、KOHまたはTMAHによるシリコンウェハのエッチング120のためのマスクとして用いられる。エッチングにあたりマスクの一部分も除去されるので、Si3N4 層22とSiO2 層3の層厚を十分なものにしておく必要がある。
2 基板
3 SiO2 層
4 交差配置形電極構造体
5 基板裏面
6 貫通されたエッチング領域
22 Si3N4 層
24 温度抵抗
42 加熱抵抗
Claims (2)
- 流体の沸点をダイレクトに求める方法において、
基板(2)に設けられた3次元の交差配置形電極構造体(4)内で液体容積体を、集積され微細構造化された加熱抵抗(42)により加熱し、やはり基板に集積され微細構造化された温度抵抗(24)を用いて、容量値および抵抗値の変化から流体の沸点を求めることを特徴とする方法。 - 前記基板(2)はシリコン、ガラス、セラミクスまたはプラスチックである、請求項1項記載の方法。
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