JP7105922B2 - 少なくとも1つの膜構成体の製造方法、マイクロメカニカルセンサ用の膜構成体、および部品 - Google Patents
少なくとも1つの膜構成体の製造方法、マイクロメカニカルセンサ用の膜構成体、および部品 Download PDFInfo
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Description
膜の周囲の湿度は、空気の熱伝導率を考察する際に同様に重要であり、追加的なセンサまたは測定データの比較的手間のかかる評価によって考慮されなければならない。
この課題は本発明により、独立請求項のそれぞれの対象によって解決される。本発明の有利な形態および変形形態は、それぞれ従属する従属請求項の対象であり、かつ明細書から明らかになる。
本発明による解決策の1つのプロセスステップでは、ウエハ状の基板が準備される。ウエハ状の基板が、ドープされたまたはドープされていない半導体であり得ることが好ましい。
このプロセスステップの代わりにまたはそれに加えて、少なくとも1つの基準体積部が、この基準体積部を少なくとも部分的に覆う基準膜を形成しながら、表側からウエハ状の基板内に、PorSiプロセスにより、その後の例えば乾式エッチングまたはクラウドトレンチ(Cloudtrench)による多孔質シリコンの除去を伴ってまたはそのような除去無しで施され得る。
基準体積部は、ガス測定のための基準として、例えば金属層内でホイートストンブリッジを使用する際に、使用され得る。
続いてこのウエハが複数のウエハ部分に分離され得る。それぞれのウエハ部分がセンサの製造に使用され得る。
これは、例えば湿式エッチング法の際に、接合部およびウエハ状のキャップ基板が損傷されないという利点を有する。
本方法のさらなる一実施形態によれば、ウエハ状のキャップ基板は、接着、はんだ付け、ウエハ接合、または溶接により、ウエハ状の基板の表側に施され、これに関しウエハ接合とは、ガラスフリット接合、共晶接合、または陽極接合のことであり得る。異なる接合法は、とりわけ、ウエハ状の基板とウエハ状のキャップ基板に存在している境界層での、別のプロセス管理を可能にする。異なる接合法はさらに、実現可能な構造幅との組合せで、異なる媒体抵抗性を有する。
本発明による方法のさらなる一実施形態によれば、ウエハ状の基板上にウエハ状のキャップ基板を施す際に、ウエハ状のキャップ基板の表側の方向に開いたまたは閉じた少なくとも1つの基準体積部が、少なくとも1つの基準膜とウエハ状のキャップ基板の間に、および/または少なくとも1つの測定膜とウエハ状のキャップ基板の間に形成される。このためにウエハ状のキャップ基板は、少なくとも1つの基準膜の領域内におよび/または少なくとも1つの測定膜の領域内に前もって施された溝を有し得る。この溝は、ウエハ状のキャップ基板の厚さを貫いて延びていることができ、したがってウエハ状のキャップ基板を貫通するガス通路を形成し得る。
本発明による方法のさらなる一実施形態に従えば、ウエハ状の基板の表側から、測定膜を形成しながらウエハ状の基板内に施された少なくとも1つの測定体積部が、ウエハ状の基板の裏側からガスを通すように開けられる。その際、測定体積部を、裏側に開くようにウエハ状の基板内に施すことができ、または追加的にウエハ状の基板内に施される開口部によりガスを通すように形成することができる。
ウエハ状の基板の表側からの基準体積部の生成の本発明によるプロセス管理の方式により、別途で例えば独立した台座ウエハによって封鎖する必要のない閉じた基準体積部が生じるので、ウエハ状の基板の裏側の方向での基準体積部の密封は省略され得る。
この膜構成体は、本発明による方法により加工され、続いて複数の部分に分離されたウエハ構成体の一部分であり得ることが好ましい。測定体積部および基準体積部の逆側に施された開口部により、ガス流が、技術的に簡単にそれぞれの体積部内に案内され得る。とりわけ、基準体積部の密閉遮蔽はキャップ基板部分によって実現され得る。密閉遮蔽は、基準体積部がガスを通すように開かれないかまたは基準ガスでの充填後に再び封鎖されることによっても実現され得る。これにより、例えば水素濃度の測定への外部影響を減らすことができ、それにより、この膜構成体をベースとするセンサを動作させるための制御電子機器が、技術的により簡単かつより費用効率よく形成され得る。
図1は、本発明の第1の実施形態による膜構成体1の概略的な断面を示している。この膜構成体1は、ここでは、分離工程により互いに分けられた複数の膜構成体1を備えた1つのウエハからの一部分である。
図2では、本発明の第2の実施形態による膜構成体1の概略的な断面を示している。第1の例示的実施形態による膜構成体1とは異なり、ここでは測定体積部14も、表面マイクロメカニカルもしくはバルクマイクロメカニカルプロセスまたはPorSiプロセスにより、ウエハ状の基板4の表側Vからウエハ状の基板4内に施された。この場合、いわゆるクラウドトレンチも適用され得る。理想的には、続いてONO膜および白金から成る包埋された金属構造によるコーティングが実施される。これにより、測定体積部14はウエハ状の基板4の表側および裏側Rに対して閉じており、その後のステップにより、例えばトレンチプロセスまたはそのほかのエッチングプロセスにより、ガスを通すように裏側Rに対して開かれた。これにより、測定体積部14は裏側に配置された開口部16を有し、この開口部16は、粒子および空気中の水分が測定体積部14内に達しないことを阻止することが好ましい。
第1のプロセスステップ20では、ウエハ状の基板4が準備される。
その代わりにこのステップは省略され得る。
Claims (13)
- ガスを熱量測定によって検出するためのマイクロメカニカルセンサ用の少なくとも1つの膜構成体(1)の製造方法(18)であって、
- ウエハ状の基板(4)が準備され(20)、
- 少なくとも1つの基準体積部(6)が、前記基準体積部(6)を少なくとも部分的に覆う基準膜(2)を形成しながら、一方の側(V)から前記ウエハ状の基板(4)内に、表面マイクロメカニカルプロセスまたはバルクマイクロメカニカルプロセスによって施され(22)、
- 前記少なくとも1つの基準体積部(6)に隣接する少なくとも1つの測定体積部(14)が、前記ウエハ状の基板(4)の他方の側(R)または前記一方の側(V)から、測定膜(10)を形成しながら、前記ウエハ状の基板(4)内に施され(25)、
- ウエハ状のキャップ基板(8)が、前記ウエハ状の基板(4)の前記一方の側(V)に施される(23)製造方法(18)であり、
前記少なくとも1つの測定体積部(14)が、前記他方の側(R)で、前記ウエハ状の基板(4)の前記他方の側(R)に施される複数の孔からなる開口部(16)を介して前記ガスを通すように形成される、製造方法(18)。 - 前記開口部(16)は、ガス状媒体が前記少なくとも1つの測定体積部(14)内に達することが可能であるようにサイジングされており、かつ、粒子およびエアロゾルはその粒径に基づき、前記開口部(16)を通って前記少なくとも1つの測定体積部(14)内に達することができないようにサイジングされている、請求項1に記載の方法。
- 前記ウエハ状のキャップ基板(8)が、前記基準体積部(4)の前記施し(22)の後で、前記ウエハ状の基板(4)上に施される(23)、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記ウエハ状のキャップ基板(8)が、前記少なくとも1つの測定体積部(14)の前記施し(25)の後で、前記ウエハ状の基板上に施される(23)、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの測定体積部(14)が、乾式エッチング、トレンチプロセス、または湿式エッチングプロセスにより、前記ウエハ状の基板(4)内に施される(25)、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ウエハ状のキャップ基板(8)が、陽極接合もしくは共晶接合、ガラスフリットによる接合、接着、はんだ付け、または溶接により、前記ウエハ状の基板(4)の前記一方の側(V)に施される(23)、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ウエハ状の基板(4)上に前記ウエハ状のキャップ基板(8)を施す際に、前記ウエハ状のキャップ基板(8)の前記一方の側(V)の方向に開いたまたは閉じた少なくとも1つの基準体積部(6)が、前記少なくとも1つの基準膜(2)と前記ウエハ状のキャップ基板(8)の間に、および/または前記少なくとも1つの測定膜(10)と前記ウエハ状のキャップ基板(8)の間に形成される、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ウエハ状の基板(4)の前記他方の側(R)に封止材(15)が配置される、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの基準膜(2)および前記少なくとも1つの測定膜(10)上に、少なくとも1つの抵抗および少なくとも1つの導電性接続部が配置され(21)、前記ウエハ状のキャップ基板(8)と結合した前記ウエハ状の基板(4)が、少なくとも2つの膜構成体(1)に分離される(26)、請求項1から8のいずれか一項に記載の方法。
- 少なくとも1つの基準体積部(6)が、前記基準体積部(6)を少なくとも部分的に覆う基準膜(2)を形成しながら、一方の側(V)から前記ウエハ状の基板(4)内に、多孔質シリコンを用いたプロセスにより、その後の多孔質シリコンの全てまたは一部の除去を伴って施される(22)、請求項1から9のいずれか一項に記載の方法。
- 少なくとも1つの基準体積部(6)が、前記基準体積部(6)を少なくとも部分的に覆う基準膜(2)を形成しながら、および最初は閉じている測定体積部(14)が、前記測定体積部を少なくとも一部で覆う測定膜(10)を形成しながら、一方の側(V)から前記ウエハ状の基板(4)内に、多孔質シリコンを用いたプロセスにより、その後の前記多孔質シリコンの全てまたは一部の除去を伴って施される(22)、請求項10に記載の方法。
- 請求項1から11のいずれか一項に記載の方法(18)に従って製造された、ガスを熱量測定によって検出するためのセンサ用の膜構成体(1)であって、
- 基板部分(4)と結合したキャップ基板部分(8)、
- 前記基板部分(4)内に施されており、前記キャップ基板部分(8)の方向に、基準膜(2)によって1つの側で画定されている少なくとも1つの基準体積部(6)、
- 前記基板部分(4)内に施されており、前記キャップ基板部分(8)の方向に、測定膜(10)によって1つの側で画定されている少なくとも1つの測定体積部(14)を有しており、
これに関し前記基準膜(2)が、少なくとも部分的に、前記キャップ基板部分(8)の一方の側(V)の方向に、および前記測定体積部(10)が、前記基板部分(4)の他方の側(R)の方向に流体を通すように形成されている膜構成体(1)。 - 請求項12に記載の膜構成体(1)を備えた部品。
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