TWI707822B - 具有懸置於封閉空腔中的金屬電阻的電子組件 - Google Patents

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Abstract

一種用以產生紅外線輻射的電子組件，包含第一元件及第二元件以組成真空的封閉空腔的方式排列，在封閉空腔中係懸置所述電子組件的至少一電阻性元件，所述至少一電阻性元件包含金屬。所述第一元件及第二元件藉由共晶焊接連接以供封閉空腔以密封方式封閉。所述電子組件包含多個連接端位於封閉空腔外且電性連接於懸置的電阻性元件。

Description

具有懸置於封閉空腔中的金屬電阻的電子組件
本發明關於紅外線輻射產生的領域，特別關於氣體偵測的領域。
在氣體偵測的領域中，非分散紅外線感測器為已知的使用手段。而非分散紅外線感測器也被稱作NDIR（Non-dispersive Infrared的縮寫）。
於下述中，所述紅外線感測器包含用以產生紅外線輻射的紅外線源（亦稱作電子組件）。於文獻中已使用了基於沉積於矽上或懸置的長絲的紅外線源。文件“Sensors and Actuators A: Physical”在標題為“Mid-IR source based on a free-standing microhotplate for autonomous CO2 sensing in indoor applications”且由P. Barritault等人發表於“Sensors and Actuators A 172 （2011） 379 – 385”的文章中特別地描述一種形成紅外線源的方法，所示製造方法係藉由懸臂懸置金屬電阻性元件於開放空腔上以形成紅外線源。於此文獻中所述的紅外線源在發射紅外線輻射時，同時限制紅外線源的功率消耗以達到合適的工作溫度。
如上所述的紅外線源在有足夠的光功率時是合適的。然而，現今係存在進一步地降低紅外線源操作所需電力的需求。
另一方面，文件US2003/0041649敘述配備有一空腔的裝置，其中所述空腔係由兩兩接合的三個獨立元件的集合所形成，特別是藉由共晶焊接。由於受操作的部件，大規模生產所述裝置是困難的，其可能因進一步增加空腔內部和外部之間洩漏的風險而引起問題。
此外，另一需求則是維持具有有限尺寸的紅外線源，且其係能夠藉由合適的生產率及成本製造。
本發明的目的是提供至少部分上述問題的解決方法。
所述目的可藉由用以產生紅外線輻射的電子組件以實現，所述電子組件包含第一元件及第二元件以組成真空的封閉空腔的方式排列，電子組件的至少一電阻性元件懸置於封閉空腔中，電阻性元件包含金屬，第一元件及第二元件係以共晶焊接連接緊密地密封封閉空腔，電子組件包含多個連接端，所述連接端位於封閉空腔外且電性連接於懸置的電阻性元件。
特別的是，共晶焊接係由矽及金、金及銦、銅及錫、金及錫、金及鍺，或鋁及鍺所組成。
較佳地是，封閉空腔的內壓少於10-2 毫巴（mbar），特別係介於10-3 mbar 與10-2 mbar之間。
特別的是，有殘餘氣阱位於封閉空腔中。
電阻性元件可以藉由多個屬於第一元件的懸臂懸置。
在第一例子中，第一元件包含連接端。
在第二例子中，第二元件包含連接端，且第一元件包含多個接合墊電性連接於電阻性元件，每一連接端電性接觸於至少一接合墊。
於一實施例中，電阻性元件包含至少一結構化部分的堆疊，堆疊依序包含下列層別：第一障壁層、金屬層及第二障壁層，其中第一障壁層及該第二障壁層用以屏蔽該金屬層的擴散，第一障壁層及第二障壁層以氧化鈦組成為佳，且金屬層特別係由鉑所組成。
此外，所述堆疊可組成電阻性元件的懸臂的一部分，且沿著連接端的方向延伸。
更佳的是，封閉空腔的封閉係由共晶焊接的單個帶所提供。
特別的是，封閉空腔至少部分地限界於第一元件形成的凹陷處，所述凹陷處包含面向電阻性元件的底板，且限界於同一材料的連續表面。
本發明亦關係於一種用以製造多個所述電子組件的方法，於此實施例中，所示製造方法包含下列步驟：用於提供包含基底的第一基板的步驟，其中基底較佳以矽板組成，其上形成多個第一凹陷處，所述第一基板包含多個包含金屬的懸置電阻性元件，且每一所述第一凹陷處關聯於所述懸置電阻性元件其中之至少一者，且懸置電阻性元件的所述至少一者係配置朝向所述第一凹陷處的底部；用於提供第二基板的步驟，其較佳係全部或部分地以矽組成，且包含多個第二凹陷處用以與所述第一凹陷處配合以組成所述電子組件的多個封閉空腔；用於組合所述第一基板與所述第二基板的步驟，包含於真空腔室中執行以供共晶焊接的步驟，其使得：於真空且密封的環境中形成所述封閉空腔；以及將所述電阻性元件的多個連接端設置於多個空室中，其中所述空室限界於所述第一基板及所述第二基板，且形成於所述封閉空腔之外；以及用於移除空室中的材料的步驟，以使所述連接端可觸及。
更進一步地，所述製造方法亦可包含藉由移除材料以分離電子組件的步驟。
特別的是，所述共晶焊接的步驟係使用接觸的金及矽、銅及錫、金及錫、金及鍺、鋁及鍺或金及銦。
於一實施例中，所述製造方法於組合步驟前包含對每一第一凹陷處形成封閉軌道，所述封閉軌道係由第一材料所製成，以金為佳，所述封閉軌道被設置於第一凹陷處的周圍，第二基板包含由第二材料所製成的多個承載面，以矽為佳，每一承載面在組合步驟期間接觸設置於對應的軌道7，且共晶焊接步驟包含在適於自該第一材料及該第二材料形成共晶焊接的溫度下使該第一基板及該第二基板向彼此推動。
在一例子中，第一基板包含連接端，且移除材料的步驟係藉由移除屬於第二基板的材料以執行。
特別的是，於此例子中，移除材料的步驟可選擇自下列技術：鋸切、磨光、蝕刻以執行。
此外，依據此例子，分離步驟可以包含去除屬於第一基板的材料，特別是藉由鋸切。
於另一例子中，所述製造方法為：連接端包含於第二基板；第一基板包含接合墊且每一接合墊電性連接於至少一電阻性元件，且第三凹陷處用以形成空室；組合步驟使得接合墊與對應的連接端間產生電性接觸，並形成包含連接端的空室。
特別的是，依據所述另一例子，移除材料的步驟係藉由移除空室中屬於該第一基板的材料以執行。
此外，於所述另一例子中，移除材料的步驟可選擇自下列技術：鋸切、磨光、蝕刻以執行。
最後，於所述另一例子中，分離步驟可以包含去除屬於第二基板的材料，特別是藉由鋸切。
本發明亦關係於用於氣體探測的紅外線輻射源的電子組件用途。
本發明亦關係於一種氣體感測器包含所述的電子組件以及用以量測來自於所述電子組件的紅外線輻射的感測裝置。
下述的電子組件與先前技術差別在於，電阻性元件係在真空中以密封的方式封裝在封閉空腔內。於存在與電阻性元件接觸的氣體時，在真空下的操作可避免由所述電阻性元件所發射的紅外線輻射的熱傳導，特別是可限制電力消耗。此解決方案會導致空腔的閉合及空腔緊密密封的問題。於此，為了獲得封閉空腔，我們提議在兩個元件（特別是支撐件和蓋子）之間使用不會降解（degrade）電子組件的焊點，特別是當電子組件包含電觸點（端子和/或接合墊）或吸收型（Getter type）的氣阱時。為了此目的，用以封閉空腔的解決方案包含共晶焊接型的低溫焊接製程，特別是金與矽間的焊接。除了解決降解的問題，共晶焊接亦提供空腔密封以及以合適生產率和成本大規模生產的解決方案。於本發明中，電子組件可被以加熱電阻性元件至溫度高於200°C的方式使用，以在範圍3微米（mm）到5mm內發射紅外線輻射。
於本敘述中，當術語「附近」與數值組合使用時，意指係所述數值的精確值或多於或少於所述數值10%的數值。
圖1及2係依據本發明兩個不同的實施例所繪示出的電子組件的橫切面示意圖。一般來說，用以產生紅外線輻射的電子組件包含第一元件1及第二元件2，第一元件1及第二元件2排列以組成真空的封閉空腔3，電子組件的至少一電阻性元件4懸置於封閉空腔3，也就是說，同一封閉空腔3中可以設置多個電阻性元件。因此，於本敘述中，所有關於每一封閉空腔3中的電阻性元件4的描述皆可實行於每一封閉空腔3中的至少一或多個電阻性元件4。電阻性元件係一個可加熱且發射紅外線輻射的電性電阻性元件，電阻性元件4包含金屬，特別是鉑。術語「電阻性元件包含金屬」意指電阻性元件包含至少一金屬層，所述金屬層被建構以形成電阻。電阻性元件4的工作溫度的最大值例如是650°C，任何介於室溫至最高溫度的溫度皆是允許的，然而，在低於300°C～350°C時，光功率會較小。所述第一及第二元件1、2由共晶焊接5所連接，使得封閉空腔3以密封的方式封閉。此外，電子組件包含連接端6a、6b，位於封閉空腔3外並電性連接至懸置的電阻性元件4。
術語「共晶焊接」意指共晶合金的存在，特別係由金及矽所組成，且特別係藉由熱壓縮所得到的共晶合金。共晶焊接亦可由金及銦、銅及錫、金及錫、金及鍺，或鋁及鍺所取得或組成。換句話說，共晶焊接5（亦稱作共晶接合）係共晶焊接步驟的產物，所述步驟形成第一材料與不同於第一材料的第二材料的合金，特別是金與矽。材料金與矽、金與鍺，或鋁與鍺係屬優選。為了此目的，第一元件1可以包含第一材料（特別是金）所製成的封閉軌道7，且第二元件2可以由第二材料（特別是矽）製成，或是包含第二材料。共晶焊接5（例如金矽合金）接著形成於第二元件2及第一元件1間的界面。依據情況，第二元件2亦可以包含附加軌道，軌道7與附加軌道藉由共晶合金連接，其中共晶合金係由軌道7及附加軌道的材料所製成。透過研究電子組件，特別是在第一及第二元件1、2間的界面，由於焊接處具有特定且可識別的特性，可以得知兩元件間的接合是否已經藉由共晶焊接良好地形成，例如可以看到矽是否正確地遷移至金中。這種共晶焊接的優點是可在低溫下形成，所謂「低溫」意指350°C至400°C間的溫度，又以等於350°C為佳，此溫度特別地避免組成連接端6a、6b的層或多個層的熔解，以及可能對於將描述於後之氣阱的熔解。在以下描述的部分中，通常以金矽合金作為共晶焊接的參考，但是也可以使用其他上述的合金（金及銦、銅及錫、金及錫、金及鍺，或鋁及鍺）取代金矽合金（SiAu）。因此所屬領域中具有通常知識者得以依據材料的各種可能性，改造電子組件的結構以及藉由焊接以封閉空腔的方法以達成形成共晶焊接的目的。
連接端6a、6b（自然導電） 使得電阻性元件4從封閉空腔3的外部被電性供電以升高溫度並發射需求的紅外線輻射。這些連接端6a、6b以及於後敘述相關的接合墊以包含金或鋁為佳。
電子組件特別用以在電阻性元件4被電性供電時，使得電阻性元件4發射的紅外線輻射散發至空腔3之外。為了此目的，封閉空腔3可以至少部分地以壁8a、8b為界 ，其中壁8a、8b是紅外線可穿透的壁，以矽組成為佳，特別是單晶或多晶矽，或者是其他紅外線可穿透的材料。「紅外線可穿透」的材料意指具有大約50%到60%間的紅外線穿透率的材料，特別是在它不作為抗反射塗層時。「其他紅外線可穿透材料」例如為鍺、硫化鋁鎵（AlGaS）、硫化鎵（GaS）或磷化銦（InP）。換句話說，為了使電阻性元件4所發射的紅外線輻射能夠從封閉空腔3的內部通過到外部，第一和第二元件1、2分別包含部件9、10，其中部件9、10是由矽或其他如上述的一或多個紅外線可穿透材料所組成。以矽來說，基於其紅外線穿透度，會使用單晶或多晶矽。更詳細來說，第一元件1 包含矽（特別是單晶或多晶矽）所組成的基底物9，而第二元件2包含矽（特別是單晶或多晶矽）所組成的蓋子10。
第一元件1可包含多個堆疊層（特別是自基底物9開始堆疊）以使在封閉空腔3之外的連接端6a、6b存在，值得注意的是，至少一金屬層可被設置於多個電性絕緣層之間。
一般來說，第一元件1可以如下述文件中的電子組件以相同的方式獲得，因此而具有相同的特徵，所述文件為“Sensors and Actuators A: Physical”在標題為“Mid-IR source based on a free-standing microhotplate for autonomous CO2 sensing in indoor applications”且由P. Barritault等人發表於“Sensors and Actuators A 172 （2011） 379 – 385”的文章。第一元件1上可以再添加封閉軌道7，尤其是由金製成的，以與第二元件2（特別是矽）形成共晶合金（特別是金/矽）。
更精確來說，如圖3所示，電阻性元件4可以包含至少一結構化部分的層堆疊，層堆疊依序包含下列層別：氮化鈦層11（厚度以10奈米（nm）至100nm為佳）、鉑層12（厚度以10nm至100nm為佳）及另一氧化鈦層13（厚度以10nm至100nm為佳）。一般來說，鉑層12是組成電阻性元件的電阻的金屬層，而氮化鈦11、13更通常組成第一及第二障壁層以屏蔽金屬層12（特別是鉑）的擴散。
所述層堆疊可以自用以緩和壓力的層別14延伸，其中層別14特別是氮化矽（Si3 N4 ）所構成，且厚度以介於100nm至500nm之間為佳，一方面形成電阻性元件4的支撐基座，另一方面則形成電阻性元件4的懸臂15、16的支撐基座（如圖1及2所示）。這些懸臂15、16 優選地固定於上述第一元件建1的矽基底物9，特別是藉由緩和層14及所述基底物9間的接觸。換句話說，電阻性元件4可藉由第一元件1的懸臂15、16懸置。所述懸臂15、16優選地藉由沉積於支撐件或基底物9上的鍵結原子固定至支撐件或基底物9。
上述以鉑形成電阻性元件4的一部分的優點在於，由於鉑在高溫環境下的機械性、化學性及電性皆穩定，因此此材料是形成熱電阻性元件的好選擇。而氮化鈦層使得： l    在含矽如Si3 N4 的層別上形成良好的接合層； l    當電阻性元件的溫度升高時，形成用以限制熱飄移的鉑擴散障壁層； l    它是良好的輻射發射器，因此兼容於光子的發射，特別是在紅外光譜帶，也因此能夠使發射最大化。
如圖3所示， 上述的層堆疊形成電阻性元件4的懸臂15、16的至少一部分，且沿著該些連接端6a、6b的方向（特別是電阻性元件4的任一側）延伸。換句話說， 關聯於電阻性元件4部分以外的部分堆疊因而形成電阻性元件4與連接端6a、6b間的電性連接。圖3示意性地呈現設置於空腔3內的電阻性元件4以及懸臂15、16。此外，這些懸臂延伸至封閉空腔外以便固定於基底物9上並形成接觸形成區域，所述接觸形成區域可以電性連接於連接端6a、6b或接合墊21a、21b，如下所述。需注意的是，儘管未顯示於圖中，上述結構亦可以包含不具電性連結的附加臂，用以提供電阻性元件4機械穩定性。舉例來說，這些附加臂可以將電阻性元件連接至空腔壁而不改變電阻性元件4的運作。
層堆疊可另受特別是具有介於50nm及500nm之厚度的氧化矽（SiO2 ）層覆蓋，以做為本身被特別是具有介於100nm及500nm之厚度的氮化矽（Si3 N4 ）層18覆蓋的鈍化層17，以供形成用於緩和壓力的另一層。特別來說，鈍化層17附蓋了層別11、12及13的側壁以及頂部（也就是堆疊的頂部），除了連接端的接觸形成區域之外。由於層別11、12及13是「埋在」鈍化層中，因此於圖3中，層別11、12及13是以虛線顯示。
優選地以金製成的軌道7，其中至少一部分用以形成上述的共晶體，且優選地位於圍繞封閉空腔3的Si3 N4 層上。
一般來說，封閉空腔3的內壓小於10-2 毫巴（mbar）（或1帕斯卡（Pascal）），特別是介於10-3 mbar （或0.1 Pascal）與10-2 mbar之間。因此，空腔3的緊密密封可被理解為空腔3中的壓力隨時保持如上述。特別的是，上述的內壓定義了空腔3的真空度。
製造這種電子組件的結果是，隨著時間，封閉空腔3的腔壁的材料中的分子可擴散至封閉空腔3中，這種分子位於封閉空腔3內，有害於電子組件的運作，因為它們冒著增加消耗功率的風險以達到電阻性元件4的工作溫度。為了解決上述問題，如圖1及2所示，將一氣阱19併入電子組件中。換句話說，電子組件包含了位於封閉空腔3內的殘餘氣阱19，其中氣阱19也被稱作「吸收劑（Getter）」。氣阱19可以吸收分子，使得分子不會干擾電阻性元件4溫度的上升，並且能夠保持封閉空腔3內的上述壓力。氣阱優選地設置於遠離電阻性元件4以及承載電阻性元件4的懸臂15、16的位置上。使用共晶焊接5（別是在金與矽之間）的另一優點在於，在形成共晶焊接的執行溫度下，共晶焊接會激活封閉空腔3內的Getter，且當空腔密封時，Getter不會降解。實際上，當氣阱的溫度高達400°C 時，氣阱可能會降解，因此，共晶焊接的使用特別適合這種氣阱。也因此，所屬領域中具有通常知識者能夠選擇適於生產電子組件的氣阱。特別來說，所選擇的氣阱屬於在共接焊接的執行溫度下會被激活但不會降解的類型。舉例來說，氣阱可包含金屬如鈦的混合物。
依據一具體的例子，電阻性元件4的直徑約介於150mm至250mm 間，且其高度的最大值介於100nm至1000 nm間，特別是300nm。承載電阻性元件4且連接電阻性元件4至封閉空腔內壁的懸臂15、16的尺寸介於10µm至100µm間，特別是40µm，而其高度最大值介於100nm與1000間，特別是300nm。封閉空腔3內壁與電阻性元件之間的長度則介於300µm至1000µm，特別是350µm。
封閉空腔3的內部尺寸為特別選擇的，以避免在空腔3內的電阻性元件4移動時（特別是熱膨脹所導致的移動），電阻性元件4及/或電阻性元件4的懸臂15、16接觸空腔3的內表面。正因如此，在空腔3內的電阻性元件4正常的配置中，電阻性元件4距離空腔3的壁至少5µm，特別是10µm到100µm。特別來說，空腔3兩個相對的內表面分別包含於第一平面及第二平面中，而第一及第二平面平行於包含電阻性元件4的平面。於此，所述的兩個相對內表面各自與電阻性元件的距離最小為約80µm，特別是介於50µm與80µm之間。實際上，電子組件的第一元件1可以包含第一凹陷處23而第二元件2則包含第二凹陷處24，其中第一凹陷處23與第二凹陷處24共同形成封閉空腔3（如圖1及2所示）。第一凹陷處23的深度可以介於50µm與100µm之間，特別是80µm。第一凹陷處23的深度特別是來自在第一元件1的製程中，位於電阻性元件4下的矽基底物的非等向蝕刻（在上述情況下，矽基底物為單晶矽）。第二凹陷處24的深度則可介於50µm與300µm之間，特別是80µm。除此之外，第一與第二凹陷處23、24的橫向尺寸可介於300µm至1000µm間，特別是350µm。通常來說，其結果是封閉空腔3的體積可以介於1x10-6 立方公分（cm3 ）與1x10-4 cm3 之間，特別是2x10-5 cm3 。
因此，凹陷處可以是設置於相關元件中的凹形部分（concave part）或低漥處（depression）。所述凹陷處包含底部以及能夠進入凹陷處中的開口。凹陷處在一組件中形成凹座（recess），於此舉例於相關元件中 。凹陷處的開口與底部藉由凹陷處的側壁連接。凹陷處的側壁可包含一或多個面。凹陷處是一盲孔（blind hole），換句話說，凹陷處並非通孔（through-hole）。
封閉空腔3可至少部分地被限界於第一元件1中所形成的凹陷處23，所述凹陷處23包含朝向電阻性元件4的底部，且所述凹陷處23限界於一連續表面，其中連續表面係由相同材料例如矽所構成。在空腔3亦可至少部分地被限界於第二元件2中所形成的第二凹陷處24的概念上，第一元件1中的凹陷處 23亦稱作第一凹陷處23，所述第二凹陷處24包含朝向電阻性元件4的底部，且所述第二凹陷處24限界於一連續表面，其中連續表面係由相同材料例如矽所構成。詳細來說，第一凹陷處23包含底部及側壁，其中側壁是由同一材料例如矽的連續表面所形成，而第二凹陷處24亦包含底部及側壁，其中側壁亦是由同一材料例如矽的連續表面所形成。
接著可被理解的是，第一元件1可以包含第一凹陷處23，且電阻性元件4 至少部分地朝向第一凹陷處23的底部延伸。因此，第一元件1的第一凹陷處23及第二元件2的協同關係形成了封閉空腔3，其中第二元件2藉由共晶焊接連接至第一元件1。針對文件US2003/0041649中的實施例，我們於此提出使用具有凹陷處的兩個元件及單個共晶焊接以包圍封閉空腔3。如此一來，由於單個共晶焊接的使用，較容易大規模的生產，且亦可限制洩漏的可能性。
依據一實施例，第一元件1包含一單件基底或基底物9，第一凹陷處23形成於所述基底，特別是在電阻性元件4下方，第一凹陷處23的底部朝向電阻性元件4。第二凹陷處24可形成於第二元件2，特別是在至少一部分的第二元件中。
優選地，在電子組件的架構中，封閉空腔3的閉合可以由共晶焊接的單個帶狀物所提供，以限制空槍3內部與外部間的洩漏的可能性。
如圖1所示的第一情況下，第一元件包含連接端6a、6b。由圖可知，第一元件1與第二元件2的組合可保持位於所述第一元件1之相同側的第一元件1的兩個部分20a、20b，且其係在第二元件2的任一側上自第一元件1與第二元件2間的界面區域朝相反的方向延伸。連接端6a、6b則自這兩個部分20a、20b延伸。
如圖2所示的第二情況下，第二元件2包含連接端6a、6b。於此情況下，第一元件1包含位於封閉空腔3外且電性連接於電阻性元件4的接合墊21a、21b（自然導電）。此外，每一連接端6a、6b電性接觸於至少一接合墊21a、21b。由圖可知，第一元件1與第二元件2的組合可保持位於所述第二元件2之相同側的第二元件2的兩個部分20a、20b，且其係在第一元件1的任一側上自第一元件1與第二元件2間的界面區域朝相反的方向延伸。因此，每一連接端6a、6b包含與接合墊21a、21b相連的電性接觸區域，也因此其他線路或元件無法觸及所述電性接觸區域，而在對應部分22a、22b上的可觸及區域便用以提供一接觸形式以自空腔3外部供電至電阻性元件4。
可被理解的是，實際上第一與第二情況的差別在於此二情況係在電子組件的兩個相對面（背面及正面）上呈現連接端6a、6b。因此，可依據電子組件的整合限制以在第一和第二情況間選擇適合的情況。
本發明自然也關係於一種製造多個如上述的電子組件的方法。基於前述理由，所示製造方法特別提供在低溫下於電子組件中空腔的形成。
於此方面，如圖4至圖13所示，製造多個上述電子組件的方法包含提供第一基板25的步驟（如圖4及圖8所示），其中所述第一基板25包含基底26，且以矽組成為佳（矽板或矽晶片），其上（特別是其中）形成多個第一凹陷處23。基底26因此可包含所述第一凹陷處23。也就是說第一凹陷處中的凹陷處23形成於第一基板25中，特別是在第一基板25的基底26中。較佳地是，基底26是由紅外線可穿透的材料所構成，為達此目的，由於矽為紅外線可穿透的，基底26優選地以矽構成，特別是單晶矽或多晶矽。然而如前述所提及的其他紅外線可穿透的材料亦可用以構成基底26。所述第一基板25包含多個懸置電阻性元件4，所述電阻性元件包含了金屬，且每一第一凹陷處23關聯於所述懸置電阻性元件4其中之至少一，且至少一懸置電阻性元件4朝向第一凹陷處23的底部27設置。第一凹陷處23的底部27特別是由基底26的表面所限界。因此，必須關閉第一凹陷處23以形成每一電子組件所需的空腔3。為達此目的，所示製造方法包含提供第二基板28（如圖4及圖8所示）的步驟，其中第二基板28包含多個第二凹陷處24用以與所述第一凹陷處23組合以形成電子組件的封閉空腔。由於矽為紅外線可穿透的，第二基板28較佳係全部或部分由矽組成（特別是單晶矽或多晶矽），然而如前述所提及的其他紅外線可穿透的材料亦可用以組成第二基板28。第二基板28亦可以是晶片。接著，所示製造方法包含組合第一及第二基板25、28的步驟，組合的步驟又包含在真空腔室29中執行的共晶焊接步驟，使得： l    於真空且密封的環境中形成封閉空腔3； l    設置電阻性元件4的多個連接端6a、6b於多個空室30（特別是封閉的）中，其中空室30係以第一及第二基板25、28為界，且形成於封閉空腔3之外。可被理解的是，連接端6a、6b可在組合步驟前形成於第一或第二基板25、28上。
依據上述應可理解的是，電子組件可僅以兩基板所組成，特別是以兩個例如由矽所構成的晶片。在第一晶片上形成電阻性元件以及第一凹陷處23，而在第二晶片上形成第二凹陷處24。於本敘述中，術語「晶片」意指半導體板。相較於多重共晶焊接（a multiplicity of eutectic soldering），也稱作接合處（junction），造成封閉空腔3的緊密密封的控制較為困難，使用兩個用於製造所述多個電子組件的基板，藉由每個空腔中的單一共晶焊接，最終可使空腔得以保持受控的真空狀態。
所示製造方法的架構中的第一及第二凹陷處23、24同樣於前述的凹陷處。特別是，每個第一凹陷處23包含了一個開口及一個底部，其中底部連接於所述第一凹陷處23的側壁。第一凹陷處23的側壁及底部限界於由同樣材料所組成的連續表面，例如是基底26的連續表面。此外，每個第二凹陷處24亦包含了一個開口及一個底部，其中底部連接於所述第二凹陷處24的側壁。第二凹陷處24 的側壁及底部限界於由同樣材料所組成的連續表面，例如是第二基板28的連續表面。
接著，所示製造方法包含（如圖6及圖10所示）移除空室30中材料的步驟，以使連接端6a、6b可被觸及（accessible）。如圖6及圖10所示，用於執行鋸切的刀片1000係可使材料移除，以露出6a、6b。空室30中材料的移除例如是自每個空室移除第一及第二基板之組合的一部分，其中第一及第二基板的組合限界了所述的空室30。
基於應用面，可以使多個組件各自獨立，或是將其劃分為多個形成單一實體的組別。為此，所示製造方法可在相關的情況下包含藉由移除材料以分離電子組件的步驟（如圖7及圖11所示）。
上述步驟的優點在於，它們能夠形成封閉空腔3，同時限制後續形成的電子組件的整個組合的升溫，且使得各種組件的空腔在相同的焊接步驟同時形成。如此一來，這樣的方法更能夠依據適合大規模生產的生產率來製造電子組件，並降低生產成本。
依據上述，可被理解的是，所述組合步驟更包含下列步驟（如圖5及圖9所示）：放置第一及第二基板25、28於腔室29中的步驟、對準第一及第二基板25、28的步驟（特別是使得每個第一凹陷處可與對應的第二凹陷處配合以形成對應的封閉空腔）、使包含對準好的第一及第二基板25、28的腔室29處於真空狀態（特別是壓力小於或等於預先指示的壓力且對應於空腔3的內壓）的步驟。一旦腔室29處於真空狀態，共晶焊接的步驟會藉由熱壓縮執行，詳細來說是在第一及第二基板25、28在組合時，個別加熱它們。第一及第二基板25、28的個別加熱特別能夠避免由於兩塊基板間的溫差而導致電阻性元件的劣化。舉例來說，可藉由將兩個加熱元件31、32分別接觸設置於第一基板25及第二基板28以執行個別加熱。
共晶焊接步驟可藉由使第一及第二基板25、28的組合經受介於350°C 與400°C 間（特別是30°C）的溫度執行。
共晶焊接步驟特別係使用接觸的金及矽，然而其他如上述的接觸的材料（金及銦、銅及錫、金及錫、金及鍺或鋁及鍺）亦可用以執行焊接步驟，而焊接步驟會形成共晶合金。對於矽/金的情況，優選地，矽是來自第二基板28，而金是來自第一基板25。依據一具體的示例性實施例，所述製造方法（如圖4及圖8所示）在第一凹陷處23的組合步驟前，包含形成位於所述第一凹陷處23周圍的封閉軌道7，其中所述封閉軌道7是由第一材料（特別是金）所製成。軌道7的厚度介於0.1µm與1µm間，特別是0.2µm，而寬度則介於100µm與300µm間，且特別是160µm。軌道7必須夠寬以吸收第一及第二基板之對準的潛在誤差，也就是說，對於200mm來說，多於或少於約0.1度至0.2度的誤差約係100µm。此外， 第二基板28包含由第二材料（特別是矽）所組成的承載面33 （如圖4及圖8所示）。在組合步驟期間，每個承載面33接觸設置於對應的軌道7（如圖5及圖9所示），也就是說每個軌道7將與第二基板28的相關承載面33接觸。第一與第二材料係特別選擇以形成下列材料組合的其中之一： 金及矽、銅及錫、金及錫、金及鍺、鋁及鍺或金及銦。依據一實施例，本發明所屬領域中具有通常知識者能夠在第一及第二基板25、28上修改第一及第二材料的存在，舉例來說，若有需要，可在第二基板28上沉積互補的軌道以形成承載面33。接著，共晶焊接的步驟包含使第一及第二基板25、28向彼此推動（如圖5及圖9中的箭頭方向F1及F2所示）的步驟，同時施加適於自第一及第二材料形成共晶焊接5的溫度。當軌道7係由金所組成，特別是位於前述的Si3 N4 層之上時，所述的Si3 N4 層形成障壁以阻擋軌道7的材料擴散到第一元件1的其他層。在組合步驟之後，軌道7（特別是由金所製成者）的厚度因共晶焊接而減少，其中共晶焊接形成了所有軌道7上的合金，特別是SiAu（如圖6及圖10所示）。
連接端6a、6b 的暴露（如圖6及圖10所示）使得連接端6a、6b得以連接至電源以激活電阻性元件4，也就是提升電阻性元件4的溫度至所需的操作溫度，以發射所需的紅外線輻射至相連的空腔3之外。連接端6a、6b 的暴露當然優選地在執行焊接的腔室29外執行。
連接端6a、6b 的暴露（從移除材料的步驟）可以多種方式執行，舉例來說，可藉由鋸切、蝕刻或磨光技術。若是以鋸切的方式，可使用刀片從組合步驟所形成的組件中移除材料。若是以反應性乾蝕刻（用於深層反應離子蝕刻的D-RIE）的方式，也可從組合步驟所形成的組件中移除材料，但在這種情況下，連接端6a、6b需在組合步驟前先以氧化物（未示出）覆蓋以保護它們，特別是當連接端6a、6b包含金時。而若是以磨光的方式，則可使用化學機械磨光的平面化技術，即係於所屬領域中為人所知的縮寫CMP。
設置連接端6a、6b 的第一與第二情況已於上述段落描述。圖4至圖7特別關聯於第一情況，而圖8至圖11則特別關聯於第二情況。這應當會影響提供第一及第二基板25、28的步驟，也就是說連接端6a、6b特別是在組合步驟之前，會被承載於第一基板25（如圖4-7所示）或被承載於第二基板28（如圖8-10所示）。這些連接端較佳以金或鋁製成。
如圖4-7所示，第一基板25包含電阻性元件4的連接端6a、6b，且移除材料以暴露出所述連接端6a、6b（圖6）的步驟係藉由移除屬於第二基板28的材料執行。為了更容易執行上述步驟，第二基板28包含多個第三凹陷處34（圖4），每個第三凹陷處用以與一部分的第一基板25形成空室30（圖5），其中至少一連接端6a、6b位於所述部分的第一基板25。每個第三凹陷處34（除了位於第二基版28邊緣的）位於兩鄰近的第二凹陷處24之間（圖4）。因此空室30位於兩鄰近的封閉空腔3之間（圖6），而移除材料的步驟便針對每個空室30實施於所述空室30的壁。值得注意的是，於圖12的例子中，磨光處理係根據箭頭方向F3執行，第三凹陷處34的深度應會深於第二凹陷處24的深度，也就是說磨光處理應使得空室30打開以使連接端6a、6b 可觸及，但不影響空腔3的各種電子元件的封閉，更具體來說，圖12中的虛線顯示應停止磨光處理的位置。依據圖4至圖7且如圖7具體繪示的實施例，分離步驟包含去除屬於第一基板25的材料，特別是例如以刀片1001來鋸切。
圖8至圖11繪示出在第二情況下，第二基板28承載連接端6a、6b（特別是在組合步驟執行前），而第一基板25包含接合墊21a、21b（特別是由金或鋁所製成且在組合步驟執行前受第一基板承載）各電性連接於至少一電阻性元件4以及第三凹陷處34（圖8及圖9）以形成空室30。第三凹陷處34各自用以與一部分的第二基板28形成空室30，其中至少一連接端6a、6b位於所述部分的第二基板28。每個第三凹陷處（除了位於第一基板25邊緣的）位於兩鄰近的第一凹陷處23之間。此外，組合步驟形成接合墊21a、21b 與對應的連接端6a、6b之間的電性接觸（圖9），以及包含連接端6a、6b的空室30。一般來說，組合步驟會形成接合墊與連接端之間的連結。為了暴露出連接端6a、6b，移除材料的步驟是以移除屬於第一基板25的材料來執行（圖10），例如使用刀片1000於空室30上。值得注意的是，如圖13所示，於使用磨光處理的例子中，第三凹陷處34的深度應會深於第一凹陷處23的深度，也就是說磨光處理應使得空室30打開以使連接端6a、6b 可觸及，但不影響空腔3的各種電子元件的封閉，更具體來說，圖13中的虛線顯示應停止磨光處理的位置。依據圖8至圖11且如圖11具體繪示的實施例，分離步驟包含去除屬於第二基板28的材料，特別是例如以刀片1001來鋸切。
一般來說，當移除材料以暴露連接端6a、6b 的步驟以及分離電子組件的步驟係以鋸切來執行時，移除材料的步驟包含使用具有第一寬度的第一刀片1000（圖6及圖10），而分離電子組件的步驟包含使用具有小於第一寬度的第二寬度的第二刀片1001（圖7及圖11）。
在所述的製造方法中，後續形成的電子組件特別是以空室30來間隔，其中空室30位於兩鄰近的封閉空腔3之間，且包含兩個不同的電子組件的連接端。如此一來便有可能最大化每一基板能夠製造的組件數量。
於一實施例中，氣阱19設置於空腔中，其中空腔是在組合步驟前於第一及/或第二凹陷處中形成（圖4及圖8），且特別地，焊接步驟伴隨地激活氣阱19，使得氣阱19得以將空腔3抽真空。
依據上述全部，可理解的是，在形成金軌道之前，第一基板可藉由自矽基形成多個源獲得，例如文件“Sensors and Actuators A: Physical”在標題為“Mid-IR source based on a free-standing microhotplate for autonomous CO2 sensing in indoor applications”且由P. Barritault等人發表於“Sensors and Actuators A 172 （2011） 379 – 385”的文章所述，接著再將第二基版放置並焊接於第一基板。舉例來說，如圖14至圖21所示，形成第一基板的步驟可以包含下列步驟： l    提供一基板/基座，以矽板26製為佳（圖14）； l    沉積緩和矽板26的壓力的第一層別14（圖15），例如藉由低壓下的化學氣相沉積（Low-Pressure Chemical Vapour Deposition，LPCVD），其中第一層別14特別是Si3 N4 ； l    於第一緩和層14上形成層堆疊35 ，層堆疊35包含位於兩障壁層間的金屬層，其中障壁層用以阻擋金屬層的擴散，所述堆疊特別由氮化鈦（TiN）層、鉑（Pt）層及TiN層依序形成，所述堆疊例如是藉由物理氣相沉積（Physical Vapour Deposition，PVD）所形成； l    結構化（圖16）層堆疊35，例如藉由離子或反應性蝕刻，以便於每一後續形成的電子組件中形成所述至少一關聯的電阻性元件4的一部分以及所述至少一關聯的電阻性元件的後續形成的懸臂的一部分，所述部分接著延伸達接觸形成面積，據此例子，前述的接合墊或連接端可以於所述接觸形成面積中形成，特別來說，懸臂的電導部分相較於電阻性元件4具有較小的電阻性； l    沉積（圖17）鈍化層17於結構化的堆疊35上，例如藉由電漿輔助化學器相沉積（Plasma-Enhanced Chemical Vapour Deposition，PECVD），其中鈍化層17特別是SiO2 層； l    沉積（圖17）用以緩和壓力的第二層別18於鈍化層17之上，例如藉由LPCVD，其中第二層別18特別是Si3 N4 ； l    於接觸形成區域Z1、Z2蝕刻（圖20）用以緩和壓力的第二層別18以及鈍化層17，例如藉由反應性（離子）蝕刻（Reactive-Ion Etching，RIE），以使堆疊35能夠被電性觸及； l    形成軌道7及接合墊21a、21b或相應的連接端6a、6b，特別是由金且特別是以蒸鍍（Evaporation）沉積製成（圖17 及圖20）。接合墊或連接端可自堆疊35的氮化鈦接著金沉積後形成。值得注意的是，為了加速所述方法，將以一般的金沉積以形成金軌道7及接合墊或連接端的至少金的部分。其中沉積會優選地藉由蒸鍍來執行（特別是金沉積），以限制在沉積期間困氣（trapped gas）的量； l    自用以緩和壓力的第二層別18蝕刻（以RIE為佳）至矽板26（圖18），以便將電阻性元件4（圖18）與關聯的懸臂15、16（圖20）一起限定於後續形成的封閉空腔中； l    蝕刻（圖19及圖21）矽基/板26，例如藉由非等向性化學蝕刻（特別是基於四甲基氫氧化銨（Tetramethylammonium Hydroxyde，TMAH）或氫氧化鉀（Potassium Hydroxide，KOH）方法，其中又以TMAH為佳，因為其與微電子有良好的兼容性），蝕刻使得第一凹陷處23形成並使電阻性元件4懸置，特別是藉由電阻性元件4的懸臂15、16懸置於第一凹陷處23之上。
一般而言，所述製造方法可以在提供第一基板25之前包含形成第一基板25的步驟，而形成第一基板25的步驟包含： l    提供基底26的步驟，其中基底26為一片體，例如是矽板或矽晶片； l    形成電阻性元件4於基底26之上的步驟，特別是形成於基底26的其中一面上，其中所述電阻性元件4用以形成紅外線輻射源； l    蝕刻基底26的所述之面的步驟，其中電阻性元件4形成於基底26的所述之面，所述蝕刻步驟得以於基底26中形成第一凹陷處23，也就是說，蝕刻步驟使得電阻性元件4在形成後被懸置。
上述步驟使得每個金軌道7置於Si3 N4 層上。圖14至圖21呈現單一電子組件的製程，然而藉由微電子技術，這些在整個矽板26上執行的步驟得以同時形成多個第一凹陷處，其中每一第一凹陷處連接於至少一懸置的電阻性元件。至於各層別的厚度則對應於以上於電子組件架構的段落中所描述的內容。就第二基板而言，可自矽板以合適的方式結構化以形成第二凹陷處24以及相應的第三凹陷處34所述的結構化可藉由例如化學性或反應性蝕刻以執行。
本發明使得具有金屬電阻發射器的紅外線源在封裝時，其連接端能夠容易地設置而不限於正或反面。所述方式具有下列性質： l    具有與金屬層的兼容性； l    能夠保證緊密密封的狀態及長時間的真空狀態； l    能夠以真空空腔外的連接端作為電阻的電源連接； l    能夠於電子組件的正面或反面提供連接端給電阻性元件。
此外，所述製造方法使得在個別切割電子組件時，在一般矽板上形成的具有金屬層的電阻性元件的組合能夠被保護於真空下。
本發明將電子組件的電阻性元件4設置於真空下所消耗的電力相較於同樣但其電阻性元件並非設置於真空之下的電子組件減少了10倍。
本發明亦關係於用於氣體探測的紅外線輻射源的電子組件用途。
不言而喻的是，本發明亦關係於包含所述電子組件101以及量測感測器102的氣體感測器100（圖22），其中量測感測器102能夠量測來自電子組件101的紅外線輻射。詳細來說，氣體感測器100包含容納電子組件101及感測器102的光共振腔103。氣體感測器可包含分析模組104，分析模組104連接於感測器102且能夠從擷取到的輻射強度判斷氣體的存在。其中氣體感測器特別能檢測的氣體有氟化氫（HF）、氯化氫（HCl ）、二氧化硫（SO2 ）、三氧化硫（SO3 ）、二氧化碳（CO2 ）、溴化氫（HBr）、硫化氫（H2 S）、乙烷（C2 H6 ）、丙烷（C3 H8 ）、丁烷（C4 H10 ）、氧化氮（NO）、碳醯氯（COCL2 ）、三氟化硼（BF3 ）、二氧化氮（NO2 ）、甲烷（CH4 ）、硝酸（HNO3 ）、揮發性有機物例如丙酮（CH3 COCH3 ）、乙硼烷（B2 H6 ）、一氧化碳（CO）、二硫化碳（CS2 ）、氰化氫（HCN）、六氟化鎢（WF6 ）、一氧化二氮（N2 O）、氨氣（NH3 ）、砷化氫（AsH3 ）、多苯環芳香烴（polycyclic aromatic hydrocarbon）、苯（benzene）、甲苯（toluene）、二甲苯的三種異構物、乙烯醇（C2 H4 O）、三氯化硼（BCl3 ）。
氣體感測器普遍應用於空調系統的動態管理以及預防與燃氣/燃料/目才加熱裝置的故障相關的家庭事故（氣體泄漏、煙囪阻塞、產生過量一氧化碳等等）。雖然二氧化碳的濃度是空氣佔有率和更新率的良好指標，然而一氧化碳是極毒的。於另一方面，一般作為家用氣體的丁烷、丙烷及甲烷在濃度超過特定百分比（丁烷及丙烷為2%，甲烷則為5%）時是具有爆炸性的。因此，氣體感測器的使用係屬必要。
氣體在紅外波長區域中具有明確的光譜特徵（分子的震動），因此得以透過氣體特徵的吸收光譜帶來偵測氣體，例如二氧化碳可以透過約4.25微米（µm）的吸收光譜帶來偵測。
電子組件具有併入過濾及/或抗反射元件的可能性。過濾元件能夠選擇光譜帶（也就是欲偵測的化合物的特徵），例如對二氧化碳來說，會採取4.25微米正負100奈米的特徵。至於反射元件，其能夠調整探測器架構中所使用的材料的光學指數，且反射元件例如包含一或多個層別（例如SiO2 、Si3 N4 ），層別的厚度依據波長而於幾十奈米至幾百奈米間變化。
1‧‧‧第一元件2‧‧‧第二元件3‧‧‧封閉空腔4‧‧‧電阻性元件5‧‧‧共晶焊接6a、6b‧‧‧連接端7‧‧‧軌道8a、8b‧‧‧壁9、10‧‧‧部件11‧‧‧第一障壁層12‧‧‧金屬層13‧‧‧第二障壁層14‧‧‧第一層別15、16‧‧‧懸臂17‧‧‧鈍化層18‧‧‧第二層別19‧‧‧氣阱20a、20b‧‧‧部分21a、21b‧‧‧接合墊22a、22b‧‧‧對應部分23‧‧‧第一凹陷處24‧‧‧第二凹陷處25‧‧‧第一基板26‧‧‧基底27‧‧‧底部28‧‧‧第二基板29‧‧‧腔室30‧‧‧空室31、32‧‧‧加熱元件33‧‧‧承載面34‧‧‧第三凹陷處35‧‧‧層堆疊1000‧‧‧第一刀片1001‧‧‧第二刀片F1、F2、F3‧‧‧箭頭方向100‧‧‧氣體感測器101‧‧‧電子組件102‧‧‧感測器103‧‧‧光共振腔104‧‧‧分析模組
本發明透過閱讀以下敘述將能更好地理解，而以下敘述僅係以非限制性的實施例以及圖式所呈現： 圖1繪示出本發明一實施例中的電子組件。 圖2繪示出本發明另一實施例中的電子組件。 圖3示意性地繪示出懸置於空腔中的電子組件的一部分。 圖4至7繪示出能夠製造圖1所示類型的多個電子組件的方法的多個步驟。 圖8至11繪示出能夠製造圖2所示類型的多個電子組件的方法的多個步驟。 圖12至13於另一方面繪示出上述兩種方法的各其中一步驟的兩種變化型。 圖14至21繪示出形成懸置電阻性元件的一種方式，所述懸置電阻性元件屬於本發明中所使用的類型；圖14至19呈現不包含懸臂的橫切面；另一方面，圖20及21呈現具有懸臂的橫切面。 圖22示意性地繪示出本發明一實施例中包含電子組件的氣體感測器。
於上列圖中，相同的圖式符號用以表示相同的元件。
此外，圖中所示的元件的比例並非按比例繪製。
1‧‧‧第一元件
2‧‧‧第二元件
3‧‧‧封閉空腔
4‧‧‧電阻性元件
5‧‧‧共晶焊接
6a、6b‧‧‧連接端
7‧‧‧軌道
8a、8b‧‧‧壁
9、10‧‧‧部件
15、16‧‧‧懸臂
19‧‧‧氣阱
20a、20b‧‧‧部分
23‧‧‧第一凹陷處
24‧‧‧第二凹陷處

Claims (18)

  1. 一種用以產生紅外線輻射的電子組件，特徵在於其包含一第一元件（1）及一第二元件（2）以組成真空的一封閉空腔（3）的方式排列，在該封閉空腔（3）中懸置有該電子組件的至少一電阻性元件（4），該至少一電阻性元件（4）包含金屬，該第一及第二元件 （1、2）係以共晶焊接（5）連接，使該封閉空腔（3）以密封方式封閉，該電子組件包含多個連接端（6a、6b）位於該封閉空腔（3）外且電性連接於懸置的該電阻性元件（4）。
  2. 如前一請求項所述的電子組件，特徵在於該共晶焊接（5）係由矽及金、金及銦、銅及錫、金及錫、金及鍺，或者鋁及鍺所組成。
  3. 如前述請求項之任一者所述的電子組件，特徵在於該封閉空腔（3）具有一內壓少於10-2 毫巴（mbar），特別係介於10-3 mbar 與10-2 mbar之間。
  4. 如請求項1所述的電子組件，特徵在於更包含一殘餘氣阱（19）位於該封閉空腔（3）中。
  5. 如請求項1所述的電子組件，特徵在於該電阻性元件（4）係由屬於該第一元件（1）的多個懸臂（15、16）懸置。
  6. 如請求項1所述的電子組件，特徵在於該第一元件（1）包含該些連接端（6a、6b）。
  7. 如請求項1所述的電子組件，特徵在於該第二元件（2）包含該些連接端（6a、6b），該第一元件（1）包含多個接合墊（21a、21b）電性連接於該電阻性元件（4），每一該些連接端（6a、6b）電性接觸於至少一該些接合墊（21a、21b）。
  8. 如請求項1所述的電子組件，特徵在於該電阻性元件（4）包含一堆疊的至少一結構化部分，該堆疊依序包含下列分層：一第一障壁層（11）用於屏蔽一金屬層（12）的擴散，該金屬層（12）特別係由鉑所組成，一第二障壁層（13）用於屏蔽該金屬層（12）的擴散，該第一及第二障壁層（11、13）較佳由氧化鈦組成。
  9. 如請求項8所述的電子組件，特徵在於該堆疊組成該電阻性元件（4）的該些懸臂（15、16）的一部分，且沿著該些連接端（6a、6b）的方向延伸。
  10. 如請求項1所述的電子組件，特徵在於該封閉空腔的封閉係由該共晶焊接的單個帶所提供。
  11. 如請求項1所述的電子組件，其中該封閉空腔（3）至少部分地限界於該第一元件形成的一凹陷處，該凹陷處包含一底板面向該電阻性元件（4），且該凹陷處限界於同一材料的一連續表面。
  12. 一種用以製造多個如請求項1所述的電子組件的方法，特徵在於該方法包含下列步驟： 用於提供包含一基底的一第一基板（25）的步驟，該基底較佳以矽板（26）組成，其上形成多個第一凹陷處（23），所述第一基板（25）包含多個包含金屬的懸置電阻性元件（4），且每一該些第一凹陷處（23）關聯於該些懸置電阻性元件（4）之至少一者，且該些懸置電阻性元件（4）的所述至少一者係配置朝向所述第一凹陷處（23）的底部； 用於提供一第二基板（28）的步驟，其較佳係全部或部分地以矽組成，且包含多個第二凹陷處（24）用以與所述第一凹陷處（23）配合以組成該些電子組件的多個封閉空腔（3）； 用於組合該第一及第二基板（25、28）的步驟，包含於一真空腔室（29）中執行以供共晶焊接的步驟，其係使得： 於真空且密封的環境中形成該些封閉空腔（3）；以及 將該些電阻性元件（4）的多個連接端（6a、6b）設置於多個空室（30）中，該些空室（30）限界於該第一及第二基板（25、28）且形成於該些封閉空腔（3）之外；以及 用於移除該些空室（30）中的材料的步驟，以使該些連接端（6a、6b）為可觸及。
  13. 如請求項12所述的方法，特徵在於該用於共晶焊接的步驟係使用接觸的金及矽、銅及錫、金及錫、金及鍺、鋁及鍺，或者金及銦。
  14. 如請求項12至13之任一者所述的方法，特徵在於在該組合的步驟前，針對每一該些第一凹陷處（23），係包含用於形成一封閉軌道的步驟，該封閉軌道係由較佳為金的一第一材料所製成，設置於所述第一凹陷處（23）的周圍，且在於該第二基板（28）包含由較佳為係的一第二材料所製成的多個承載面（33），每一該些承載面（33）在該組合步驟期間接觸設置於對應的該軌道7，該共晶焊接步驟包含一步驟用於在施以適當溫度下將該第一及第二基板（25、28）向彼此推動，以便由該第一材料及該第二材料形成該共晶焊接（5）。
  15. 如請求項12至13之任一者所述的方法，特徵在於該第一基板（25） 包含該些連接端（6a、6b），且在於該用於移除材料的步驟係藉由移除屬於該第二基板（28）的材料實施，且在於該用於移除材料的步驟係藉由選自鋸切、磨光、蝕刻技術之一實施。
  16. 如請求項12至13之任一者所述的方法，特徵在於該些連接端（6a、6b）由該第二基板（28）承載，該第一基板（25）包含多個接合墊（21a、21b）各電性連接於至少一電阻性元件（4），且多個第三凹陷處（34）用於形成該些空室（30），該組合步驟使得該些接合墊（21a、21b）與對應的該些連接端（6a、6b）之間產生電性接觸，並形成包含該些連接端（6a、6b）的該些空室（30）。
  17. 如前一請求項所述的方法，特徵在於用於移除材料的該步驟係藉由移除該空室（30）中屬於該第一基板（25）的該材料實施。
  18. 一種氣體感測器包含如請求項1所述的電子組件（101）以及能夠量測來自於該電子組件（101）的紅外線輻射的一感測器（102）。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109916848B (zh) * 2018-12-17 2021-09-07 西安航天化学动力有限公司 三氟化硼三乙醇胺中硼质量分数近红外检测方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030041649A1 (en) * 1999-07-08 2003-03-06 California Institute Of Technology Silicon micromachined broad band light source
US20050189622A1 (en) * 2004-03-01 2005-09-01 Tessera, Inc. Packaged acoustic and electromagnetic transducer chips
US20070259470A1 (en) * 2005-01-12 2007-11-08 Quenzer Hans J Method of Creating a Predefined Internal Pressure Within a Cavity of a Semiconductor Device
US20150221865A1 (en) * 2012-08-20 2015-08-06 Nec Corporation Variable resistance element and method for producing variable resistance element

Family Cites Families (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995017014A1 (en) * 1993-12-13 1995-06-22 Honeywell Inc. Integrated silicon vacuum micropackage for infrared devices
JP3613838B2 (ja) * 1995-05-18 2005-01-26 株式会社デンソー 半導体装置の製造方法
US6392232B1 (en) * 1995-07-21 2002-05-21 Pharmarcopeia, Inc. High fill factor bolometer array
US5955839A (en) 1997-03-26 1999-09-21 Quantum Vision, Inc. Incandescent microcavity lightsource having filament spaced from reflector at node of wave emitted
US6730541B2 (en) * 1997-11-20 2004-05-04 Texas Instruments Incorporated Wafer-scale assembly of chip-size packages
EP0951068A1 (en) * 1998-04-17 1999-10-20 Interuniversitair Micro-Elektronica Centrum Vzw Method of fabrication of a microstructure having an inside cavity
US6297511B1 (en) * 1999-04-01 2001-10-02 Raytheon Company High frequency infrared emitter
AU2003232085A1 (en) * 2002-05-09 2003-11-11 Harmonics, Inc Tapecast electro-conductive cermets for high temperature resistive heating systems
EP1517166B1 (en) * 2003-09-15 2015-10-21 Nuvotronics, LLC Device package and methods for the fabrication and testing thereof
NO321281B1 (no) * 2004-09-15 2006-04-18 Sintef Infrarod kilde
US7739900B2 (en) * 2004-12-07 2010-06-22 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foederung Der Angewandten Forschung E.V. Method for testing the leakage rate of vacuum encapsulated devices
FR2879819B1 (fr) * 2004-12-21 2007-02-23 Ulis Soc Par Actions Simplifie Composant de detection de rayonnements electromagnetiques notamment infrarouges
US7642205B2 (en) * 2005-04-08 2010-01-05 Mattson Technology, Inc. Rapid thermal processing using energy transfer layers
WO2007056602A2 (en) * 2005-11-09 2007-05-18 The Regents Of The University Of California Bonding metals and non-metals using inductive heating
DE102006016260B4 (de) * 2006-04-06 2024-07-18 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vielfach-Bauelement mit mehreren aktive Strukturen enthaltenden Bauteilen (MEMS) zum späteren Vereinzeln, flächiges Substrat oder flächig ausgebildete Kappenstruktur, in der Mikrosystemtechnik einsetzbares Bauteil mit aktiven Strukturen, Einzelsubstrat oder Kappenstruktur mit aktiven Strukturen und Verfahren zum Herstellen eines Vielfach-Bauelements
US20120132522A1 (en) * 2007-07-19 2012-05-31 Innovative Micro Technology Deposition/bonding chamber for encapsulated microdevices and method of use
US7799658B2 (en) * 2007-10-10 2010-09-21 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for manufacturing semiconductor substrate and method for manufacturing semiconductor device
FR2934044B1 (fr) * 2008-07-17 2014-08-15 Commissariat Energie Atomique Detecteur bolometrique d'ondes electromagnetiques.
US20100151676A1 (en) * 2008-12-16 2010-06-17 Applied Materials, Inc. Densification process for titanium nitride layer for submicron applications
EP2264765A1 (en) * 2009-06-19 2010-12-22 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Housing for an infrared radiation micro device and method for fabricating such housing
US8859303B2 (en) * 2010-01-21 2014-10-14 Cambridge Cmos Sensors Ltd. IR emitter and NDIR sensor
US9214604B2 (en) * 2010-01-21 2015-12-15 Cambridge Cmos Sensors Limited Plasmonic IR devices
US8395229B2 (en) * 2011-03-11 2013-03-12 Institut National D'optique MEMS-based getter microdevice
US9718679B2 (en) * 2011-06-27 2017-08-01 Invensense, Inc. Integrated heater for gettering or outgassing activation
US10638955B2 (en) * 2011-06-30 2020-05-05 Endotronix, Inc. Pressure sensing implant
US20130199730A1 (en) * 2012-02-08 2013-08-08 Innovative Micro Technology Wafer bonding chamber with dissimilar wafer temperatures
FR2994271B1 (fr) * 2012-08-03 2014-09-05 Commissariat Energie Atomique Systeme d'analyse de gaz
US8709868B2 (en) 2012-08-23 2014-04-29 Freescale Semiconductor, Inc. Sensor packages and method of packaging dies of differing sizes
US8659167B1 (en) 2012-08-29 2014-02-25 Freescale Semiconductor, Inc. Sensor packaging method and sensor packages
FR2999803B1 (fr) * 2012-12-17 2018-02-02 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Dispositif de detection infrarouge
US10677656B2 (en) * 2012-12-31 2020-06-09 Flir Systems, Inc. Devices and methods for infrared reference pixels
US9741591B2 (en) * 2012-12-31 2017-08-22 Flir Systems, Inc. Wafer level packaging of microbolometer vacuum package assemblies
US9580302B2 (en) * 2013-03-15 2017-02-28 Versana Micro Inc. Cell phone having a monolithically integrated multi-sensor device on a semiconductor substrate and method therefor
DE102014101657A1 (de) * 2014-02-11 2015-08-13 Ams Sensor Solutions Germany Gmbh Verfahren und Sensorsystem zur Messung der Konzentration von Gasen
GB201421102D0 (en) * 2014-11-27 2015-01-14 Cambridge Entpr Ltd Thermal conductivity sensing device, methods for operation and uses of the same
DE102015206745B4 (de) * 2015-04-15 2022-05-05 Infineon Technologies Dresden Gmbh Strahler und Verfahren zu dessen Herstellung
US10347814B2 (en) * 2016-04-01 2019-07-09 Infineon Technologies Ag MEMS heater or emitter structure for fast heating and cooling cycles

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030041649A1 (en) * 1999-07-08 2003-03-06 California Institute Of Technology Silicon micromachined broad band light source
US20050189622A1 (en) * 2004-03-01 2005-09-01 Tessera, Inc. Packaged acoustic and electromagnetic transducer chips
US20070259470A1 (en) * 2005-01-12 2007-11-08 Quenzer Hans J Method of Creating a Predefined Internal Pressure Within a Cavity of a Semiconductor Device
US20150221865A1 (en) * 2012-08-20 2015-08-06 Nec Corporation Variable resistance element and method for producing variable resistance element

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