WO2019063404A1 - Drucksensorchip und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

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WO2019063404A1
WO2019063404A1 PCT/EP2018/075444 EP2018075444W WO2019063404A1 WO 2019063404 A1 WO2019063404 A1 WO 2019063404A1 EP 2018075444 W EP2018075444 W EP 2018075444W WO 2019063404 A1 WO2019063404 A1 WO 2019063404A1
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pressure chamber
pressure
etching
membrane
plate
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PCT/EP2018/075444
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Sebastian Pobering
Robert Täschner
Thomas Klein
Matthias Luleich
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CiS Forschungsinstitut für Mikrosensorik GmbH
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    • B81C2203/033—Thermal bonding
    • B81C2203/036—Fusion bonding

Definitions

  • the present invention relates to a pressure sensor chip, which can be produced using semiconductor process steps, consists of at least two sections or such sections and has a membrane, which acts on a pressure difference.
  • the pressure-induced diaphragm curvature leads to mechanical stresses in one of the two wafers, wherein these mechanical stresses change the electrical parameters of the sensor structure, so that the pressure change occurring at the diaphragm can be provided as a corresponding electrical signal.
  • the invention further relates to a method for producing such a pressure sensor chip, which comprises a plurality of etching steps to a
  • a pressure sensor which has a membrane extending over a recess, wherein the membrane is formed by back structuring, in particular etching of this recess in a semiconductor material.
  • This pressure sensor is characterized in that an undercut is formed within the recess.
  • an auxiliary ⁇ recess is first formed by an anisotropic dry etching.
  • an anisotropic wet etching step is carried out from the same side of the wafer, for example with a caustic solution (KOH or TMAH).
  • KOH or TMAH caustic solution
  • This proposed cross-sectional configuration of the recess is intended primarily to ensure that the size of the pressure sensor despite Compliance with the minimum dimensions for the membrane and the edge region surrounding the recess can be minimized.
  • Wall thickness known. Also in this case, the cross section of a pressure chamber is provided with an undercut. A first semiconductor layer and a second semiconductor layer are connected by a bonding surface. A pressure-sensitive membrane is formed on the first layer while the second layer has a through-hole to supply a pressurized fluid.
  • Electro-mechanical system microsystem
  • a membrane is produced in a monocrystalline substrate, which serves for pressure measurement.
  • an anisotropic dry etching process is performed to create an opening corresponding to the membrane on the back surface of the substrate.
  • the anisotropic dry etching is stopped, followed by an anisotropic wet etching process in a second step to etch the monocrystalline substrate along a specific lattice plane until the membrane is formed.
  • This semiconductor pressure sensor comprises a semiconductor body having a measuring diaphragm which has a ⁇ 100> plane.
  • the measuring diaphragm is formed by a recess in the semiconductor body, the recess being bounded laterally by Begrenzungsflä ⁇ surfaces which at least partially ⁇ 111> planes umfas ⁇ sen. Between the boundary surfaces and the measuring membrane Transition areas arise, which should have a radius of curvature of not less than 1 pm.
  • a depression is etched into the semiconductor body using an anisotropic etching process. Transition regions having a radius of curvature
  • an isotropic etching step is subsequently performed.
  • this procedure can be used to reduce the mechanical stresses occurring in the case of a sharp-angled transition between the boundary areas and the membrane, so that the risk of bursting at these transition areas is reduced. This serves above all to improve the overpressure resistance of such a sensor, because to measure smaller pressure ranges, the membrane on the one hand must be kept thin in order to achieve the required low rigidity, on the other hand increases the risk of bursting in the said transition regions with reduced membrane thickness.
  • a second weak point of such a semiconductor pressure sensor is formed, namely at the junction between the semiconductor body, in which the recess and the measuring membrane are formed, and a necessary reinforcing layer, which closes the Vertie ⁇ tion and the supply of a pressurized medium allowed.
  • the reinforcing ⁇ layers are designed as a wafer and the connection between these two bodies or wafers is preferably carried out by bonding. Increased mechanical stresses also form at the connection point, which in particular lead to tearing of the bond connection when an overpressure occurs, which in turn limits the overpressure resistance of the pressure sensor.
  • US Pat. No. 6,787,052 B1 shows a method for producing an absolute pressure sensor.
  • the constructive ⁇ tive structure of the pressure sensor chip is to be adjusted so that the mechanical stresses that occur in the load case, be reduced at the three named vulnerabilities in order to increase the breaking strength.
  • the above object is achieved by a method according to the beige ⁇ appended claim 1 and by a pressure sensor chip according to the appended claim. 7
  • the method according to the invention for producing a pressure sensor chip starts in a manner known per se with the provision of a first wafer, which is also referred to below as a sensor plate and in which a pressure chamber of the Pressure sensor chips to be formed.
  • a first wafer which is also referred to below as a sensor plate and in which a pressure chamber of the Pressure sensor chips to be formed.
  • Preference is given to using wafers as monocrystalline silicon wafers, it also being possible in principle to use other materials for the processing of which the corresponding technologies are available in the semiconductor industry. For the expert is too
  • the membrane thickness depends on the selected wafer material and above all on the pressure to which the pressure sensor chip to be produced is to be exposed during operation.
  • the diaphragm has to be strong enough to withstand the pressures occurring under operating conditions, including possible overpressures, and on the other hand to be flexible enough to experience a deflection of the pressure fluctuations to be detected which is sufficiently large to be one of downstream electronic processing units evaluable change of the electrical parameters of the
  • each of a membrane side opposite opening side of the sensor plate to form the pressure chamber is therefore only a one-sided processing of the sensor plate required, which facilitates the technological process.
  • anisotropic etching in particular anisotropic dry etching, is used whose depth progress is readily controllable and which permits the formation of cavities with sidewalls extending substantially perpendicularly to the main plane of extent in the afer materials.
  • the third sub-step mainly serves the optimum shaping in the transition regions to the membrane and in the region of the opening side of the pressure chamber.
  • a two ⁇ ter wafer which is hereinafter also referred to as a reinforcement plate is provided as a further step in the present process.
  • a passage opening is introduced, which serves in the subsequent operation of the supply of a pressurized medium to the pressure chamber.
  • the through-hole can be generated, for example, by means of an etching process, by laser drilling or the like.
  • the method according to the invention includes a step of connecting the sensor plate on its opening side with the Reinforcing plate, preferably by bonding, by gluing or other suitable process steps of semiconductor technology.
  • connecting the two afer or plates is to ensure that the plates are aligned with each other so that the passage opening opens into the pressure chamber, preferably coaxially aligned with the pressure chamber.
  • the resulting recess does not yet have the final volume of the pressure chamber to be produced.
  • the first structuring step can also be carried out in alternative embodiments by electrochemical etching, laser structuring,
  • the second patterning step that is, the anisotropic wet ⁇ chemical etching is performed for a predetermined time, so that after completion of the second etching step, at most 99% of the final depth of the pressure chamber are generated.
  • at least 4% of the total pressure chamber depth is etched by the second etching step.
  • Particularly preferably, about 65% of the total pressure chamber depth is etched by the second etching step, so that at the end of the second etching step, approximately 95% of the final pressure chamber depth are etched.
  • the pressure chamber depth is increased by the second etching step but also the cross section of the resulting
  • the different crystal planes of the first wafer i. H. preferably a Si crystal with
  • the time duration for the second structuring step is chosen such that the
  • the etching depth of the second etching step is less than the etching depth of the first etching step. This results in an octagonal structure of the pressure chamber.
  • the third etching step serves primarily to form radii of curvature in the corner regions of the recess, as a result of which mechanical stress peaks in them
  • Transition areas are reduced. This ultimately leads to the desired goal of increasing the bursting strength of the Clamping points of the membrane and in the area of the bond between the two contact layers.
  • the anisotropic dry etching is carried out in the first etching step by a reactive ion depth etching (DRIE).
  • DRIE reactive ion depth etching
  • other anisotropic plasma etching can be used, for example, Bosch process or cryogenic etching.
  • the known etching solutions can be used, for example KOH or TMAH.
  • the isotropic etching in the third structuring step can be carried out wet-chemically or dry-chemically, electrochemically or by gas-phase etching.
  • the bonding of the sensor plate to the reinforcing plate takes place by bonding.
  • the present invention makes it possible to avoid pressure regulating ⁇ levante vulnerabilities that could lead to a bursting of the pressure sensor.
  • Such weak points are on the one hand at the junction between the sensor plate, in which the pressure chamber and the measuring diaphragm are formed, and the reinforcing plate, which closes the pressure chamber and at the same time provides the passage opening for the supply of an overpressure avoided.
  • increased mechanical stresses develop at this connection point, which can lead to tearing of the bond connection, in particular when an overpressure occurs, as a result of which the overpressure resistance of the pressure sensor
  • the inventive method allows instead of which the creation of a continuous wall course with simple technological steps.
  • weak points at the transition between the side wall of the pressure chamber and the membrane are avoided by means of the same technological production steps.
  • the pressure chamber as a cavity is completely formed in the sensor plate, so that no pressure-critical regions are formed within this monolithic layer.
  • the pressure chamber is formed by simply assembling two plates (sensor plate and
  • a pressure sensor chip according to the invention thus consists of a sensor plate and a plate connected to this amplification ⁇ .
  • the pressure sensor chip is particularly suitable for on ⁇ construction of a differential pressure sensor. Both plates are out
  • Wafer material preferably formed monocrystalline silicon.
  • the same material is used for both wafers to prevent temperature-dependent voltages between the plates to ver ⁇ .
  • a pressure chamber is formed and in the reinforcing plate is a through hole, which opens into the pressure chamber.
  • the pressure chamber has on a membrane side a membrane of predetermined thickness, which closes the pressure chamber. On the side opposite to ⁇ opening side of the pressure chamber, this is closed by the reinforcing plate, apart from the leading-through opening.
  • the pitch curve is designed on all inner surfaces of the pressure chamber (formed in the sensor plate) without discontinuities.
  • shaped pressure chamber is thus there without discontinuities keitsstellen, d. H. formed without sudden directional change, where weak points in the material occur, ie in particular at the transition to the membrane and at the transition to the reinforcing plate.
  • weak points in the material ie in particular at the transition to the membrane and at the transition to the reinforcing plate.
  • radii and no edges are formed.
  • a discontinuous wall course for example in the region of the passage opening, is unproblematic, because the passage opening is completely formed in the reinforcement plate, so that there are no weak points in the material.
  • This shaping in the interior of the pressure chamber can be any shape.
  • FIG. 3 shows a sectional view of the pressure sensor chip according to FIG. 1 with regions in which the mechanical stresses have been reduced;
  • FIG. 4 shows a sectional view of the pressure sensor chip according to FIG. 2 with regions in which the mechanical stresses have been reduced.
  • Fig. 1 shows four basic illustrations of the essential steps of a method according to the invention for producing a pressure sensor chip and its main components.
  • the figures serve to illustrate the peculiarities of the method and the resulting pressure sensor chip and are therefore greatly simplified and not drawn to scale in all respects.
  • a sensor plate Ol which consists of a section of a first wafer of preferably monocrystalline linem silicon and which has a membrane side 02 and an opposite opening side 03.
  • Dry etching process was starting from the opening side 03 already a recess 04 with a substantially rectangular
  • the recess 04 is widened by anisotropic wet-chemical etching, whereby both the depth of the recess 04 increases and the side walls expand approximately triangularly into the material of the sensor plate 01, so that a Hexagonal cross section results.
  • extended etching regions 05 arise on all sides, which contribute to an enlargement of the recess 04.
  • the recess 04 is at most 99% of
  • Intended final pressure chamber depth deepened Preferably, about 80% to 95% of the pressure chamber depth is reached at the end of the second etching step.
  • Figure c) shows the result of the method after a third etching step in which isotropic etching is used.
  • the recess 04 is again slightly widened, with essentially the same removal of material in all directions, so that radii 06 are formed in the initially sharp-edged transition regions, all discontinuities in the course of the inner wall of the recess
  • the third etching step is carried out until the final pressure chamber depth is generated.
  • a membrane 07 generated, which merges at their edge regions in each case with the radii 06 in an angle to the main extension plane of the sensor plate 01 extending upper side walls 08.
  • the upper side walls 08 in turn pass with radii 06 into oppositely inclined lower side walls 09, which in turn pass over radii 06 into an opening 10 in the plane of the opening side 03.
  • Figure d shows a completed pressure sensor chip 11 produced in a final bonding step.
  • a second afer has previously been provided as a reinforcing plate 12, which is connected to the sensor plate 01 via a bonding surface 13.
  • a passage opening 14 which opens into a pressure chamber 15, which in turn is formed by the doubly enlarged recess 04.
  • the radii 06 in the region of the opening 10 again connect to the material of the reinforcing plate 12 without points of discontinuity.
  • the passage opening 14 may be formed without a pronounced edge radius on the opening side 03 facing surface of the reinforcing plate 12, since a pressure ⁇ critical vulnerability is not present here.
  • the wafer thickness of the sensor plate 01 and the reinforcing plate 12 is between 150 to
  • the thickness of the membrane 07 is in the range between 20 pm and about half the wafer thickness, preferably the membrane thickness is about 120 pm.
  • the membrane 07 has a diameter or an axial extent in the range between 200 and 4000 pm, preferably about 1000 pm. Other dimensions are possible, especially if this is expedient due to the particular application ⁇ if the pressure sensor chip.
  • Fig. 2 shows a slightly modified procedure in the production of the pressure sensor chip, again in four figures.
  • the essential difference from the steps described with reference to FIG. 1 is that a different etch depth is selected in the second patterning step, so that the etch depth of the second etch step is less than the etch depth of the first etch step.
  • the result is an octagonal structure of the recess 04, as shown in Figure b).
  • FIG. 3 shows a sectional view of the first embodiment of the pressure sensor chip 11, as it is the result of the method according to FIG. 1.
  • 4 shows a sectional view of the second embodiment of the pressure sensor chip 11, as it is the result of the method according to FIG. 2.
  • Reinforcing plate 12 This one by using the three successive structuring steps produced flat angle 19 at which the surface of the reinforcing plate passes into the wall of the sensor plate, and the length of the undercut 20, reduce the stresses occurring so far that the maximum load at least in the same
  • Ratio is below the breaking strength, as at the other two no longer vulnerable to breakage 16, 17.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Drucksensorchips (11). Es erfolgt zuerst das Bereitstellen eines ersten Wafers als Sensorplatte(01), in welcher eine Druckkammer (15) des Drucksensorchips ausgebildet werden soll. Es wird eine gewünschte Dicke einer Membran (07) festgelegt, die auf einer Membranseite (02) der Sensorplatte (01) über der Druckkammer (15) erzeugt werden soll. Sodann werden mindestens die folgenden Strukturierungsschritte von einer der Membranseite gegenüberliegenden Öffnungsseite (03) aus ausgeführt, zur Ausbildung der Druckkammer (15): ein erster Strukturierungsschritt, durch welchen im ersten Wafer Strukturen mit Seitenwänden mit einem Flankenwinkel im Bereich 90° ±20° erzeugbar sind, anisotropes nasschemisches Ätzen, sowie nachfolgen isotropes Ätzen. Schließlich wird ein zweiter Wafer als Verstärkungsplatte (12) bereitgestellt und eine Durchgangsöffnung (14) in diese eingebracht. Abschließend wird die Sensorplatte (01) auf der Öffnungsseite (03) mit der Verstärkungsplatte (12) verbunden, wobei die Durchgangsöffnung (14) in die Druckkammer (15) mündet. Die Erfindung betrifft außerdem einen Drucksensorchip (11).

Description

Drucksensorchip und Verfahren zu seiner Herstellung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drucksensorchip, der unter Anwendung halbleitertechnologischer Prozessschritte erzeugt werden kann, aus zumindest zwei afern bzw. Abschnitten solcher afer besteht und eine Membran aufweist, auf welche eine Druckdifferenz einwirkt. Die druckbedingte Membranwölbung führt dabei zu mechanischen Spannungen in einem der beiden Wafer, wobei diese mechanischen Spannungen die elektrischen Parameter der Sensorstruktur verändern, sodass die an der Membran auftretende Druckänderung als korrespondierendes elektrisches Signal bereitgestellt werden kann. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Drucksensorchips, welches mehrere Ätzschritte umfasst, um eine
Druckkammer im Wafer auszubilden.
Aus der DE 197 23 334 AI ist ein Drucksensor bekannt, der eine sich über einer Ausnehmung erstreckende Membran aufweist, wobei die Membran durch rückwärtiges Strukturieren, insbesondere Ätzen dieser Ausnehmung in einem Halbleitermaterial gebildet wird. Dieser Drucksensor zeichnet sich dadurch aus, dass innerhalb der Ausnehmung ein Hinterschnitt ausgeformt ist. Um diese Struktur in einem Wafer auszubilden, wird zunächst mit einem anisotropen Trockenätzprozess eine Hilfs¬ vertiefung erzeugt. Anschließend wird von derselben Seite des Wafers aus ein anisotroper Nassätzschritt durchgeführt, beispielsweise mit einer Laugenlösung (KOH oder TMAH) . Hierdurch bilden sich unter einem bestimmten Winkel schräg verlau- fende Ätzflächen aus, sodass der Hinterschnitt entsteht. Diese vorgeschlagene Querschnittsgestaltung der Ausnehmung soll vor allem dazu führen, dass die Baugröße des Drucksensors trotz Einhaltung der Mindestmaße für die Membran und den die Ausnehmung umgebenden Randbereich minimiert werden kann.
In der US 5,520,054 ist ein aus miteinander verbundenen Halb- leiterschichten hergestellter Drucksensor mit verstärkter
Wanddicke bekannt. Auch in diesem Fall ist der Querschnitt einer Druckkammer mit einem Hinterschnitt versehen. Eine erste Halbleiterschicht und eine zweite Halbleiterschicht sind durch eine Bondfläche verbunden. Eine druckempfindliche Membran ist an der ersten Schicht ausgebildet, während die zweite Schicht eine Durchgangsöffnung besitzt, um ein druckbeaufschlagtes Fluid zuzuführen.
In der US 7,514,287 B2 wird ein Verfahren zur Reduzierung der Abmessungen eines MEMS-Bauteils beschrieben (MEMS = Micro-
Electro-Mechanical-System = Mikrosystem) . Dabei wird in einem einkristallinen Substrat eine Membran erzeugt, welche der Druckmessung dient. In einem ersten Schritt wird ein anisotroper Trockenätzprozess durchgeführt, um eine zu der Membran korrespondierende Öffnung auf der Rückseite des Substrats zu erzeugen. Das anisotrope Trockenätzen wird gestoppt und es folgt in einem zweiten Schritt ein anisotroper Nassätzprozess , um das einkristalline Substrat entlang einer spezifischen Gitterebene zu ätzen, bis die Membran ausgebildet ist.
Die DE 10 2008 035 017 AI beschreibt einen Halbleiterdruck¬ sensor und ein Verfahren zu seiner Herstellung. Dieser Halbleiterdrucksensor umfasst einen Halbleiterkörper, der eine Messmembran aufweist, welche eine <100>-Ebene besitzt. Die Messmembran ist durch eine Vertiefung in dem Halbleiterkörper gebildet, wobei die Vertiefung seitlich durch Begrenzungsflä¬ chen begrenzt ist, die zumindest teilweise <111>-Ebenen umfas¬ sen. Zwischen den Begrenzungsflächen und der Messmembran entstehen Übergangsbereiche, die einen Krümmungsradius von nicht weniger als 1 pm besitzen sollen. Zur Herstellung des Drucksensors wird eine Vertiefung in den Halbleiterkörper geätzt, wobei ein anisotropes Ätzverfahren zum Einsatz kommt. Um einen Krümmungsradius aufweisende Übergangsbereiche
zwischen der Membran und den Begrenzungsflächen zu erzeugen, wird nachfolgend ein isotroper Ätzschritt ausgeführt. Tatsächlich lassen sich durch diese Vorgehensweise die bei einem scharfwinkligen Übergang zwischen den Begrenzungsbereichen und der Membran auftretenden mechanischen Spannungen reduzieren, so dass die Berstgefahr an diesen Übergangsbereichen reduziert wird. Dies dient vor allem der Verbesserung der Überdruckfestigkeit eines solchen Sensors, denn zur Messung kleinerer Druckbereiche muss die Membran einerseits dünn gehalten werden, um die erforderliche geringe Steifigkeit zu erzielen, andererseits steigt bei reduzierter Membrandicke die Berstgefahr in den genannten Übergangsbereichen.
Es hat sich allerdings gezeigt, dass eine zweite Schwachstelle eines derartigen Halbleiterdrucksensors entsteht, nämlich an der Verbindungsstelle zwischen dem Halbleiterkörper, in welchem die Vertiefung und die Messmembran ausgebildet sind, und einer notwendigen Verstärkungsschicht, welche die Vertie¬ fung verschließt und die Zuführung eines druckbeaufschlagten Mediums gestattet. Üblicherweise werden auch die Verstärkungs¬ schichten als Wafer ausgeführt und die Verbindung zwischen diesen beiden Körpern bzw. Wafern erfolgt bevorzugt durch Bonden. An der Verbindungsstelle bilden sich ebenfalls erhöhte mechanische Spannungen aus, die insbesondere beim Auftreten eines Überdrucks zum Aufreißen der Bondverbindung führen, womit wiederum die Überdruckfestigkeit des Drucksensors begrenzt ist. Die US 6 787 052 Bl zeigt ein Verfahren zur Herstellung eines Absolutdrucksensors. Bei dem Verfahren werden in einem ersten Schritt durch Ätzen in einen afer Strukturen mit Seitenwänden mit einem Flankenwinkel von 90° eingebracht. Anschließend erfolgt ein anisotropes nasschemisches Ätzen. Abschließend wird ein isotropes Ätzen durchgeführt. Dabei wird in einem zu verschließenden Hohlraum ein Referenzvakuum eingeschlossen. Der Sensor besitzt im fertigen Zustand keine Druckzuführungsleitung zum Hohlraum.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht ausgehend vom Stand der Technik darin, einen verbesserten Drucksensorchip sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung bereitzustellen, wodurch die Druckfestigkeit, insbesondere bei hohen Drücken oder auftretenden Überdrücken oberhalb des vorbestimmten Messbereichs erhöht wird, sowohl im Bereich der Membran, insbesondere in den Übergangsbereichen der Anbindung der Membran an die Seitenwände, als auch im Bereich der Verbindung zwischen den mindestens zwei Halbleiterschichten, aus denen der Druck- sensor zusammengesetzt wird. Insbesondere soll die konstruk¬ tive Struktur des Drucksensorchips so angepasst werden, dass die mechanischen Spannungen, die im Belastungsfall auftreten, an den drei benannten Schwachstellen reduziert werden, um die Bruchfestigkeit zu erhöhen.
Die genannte Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß dem beige¬ fügten Anspruch 1 sowie durch einen Drucksensorchip gemäß dem beigefügtem Anspruch 7 gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Drucksensorchips startet in an sich bekannter Weise mit dem Bereit¬ stellen eines ersten Wafers, der nachfolgend auch als Sensorplatte bezeichnet wird und in welchem eine Druckkammer des Drucksensorchips ausgebildet werden soll. Bevorzugt werden als Wafer einkristalline Silizium-Wafer verwendet, wobei grundsätzlich auch andere Materialien nutzbar sind, für deren Bearbeitung in der Halbleiterindustrie die entsprechenden Techno- logien zur Verfügung stehen. Für den Fachmann ist auch
verständlich, dass für die Herstellung eines miniaturisierten Drucksensorchips nicht eine komplette Substratscheibe sondern jeweils nur ein kleiner Abschnitt des Wafers benötigt wird, wobei im Regelfall auf einem Wafer gleichzeitig zahlreiche gleichartige Einheiten prozessiert werden und nach Abschluss sämtlicher Prozessschritte eine Vereinzelung der zahlreichen erzeugten Drucksensorchips erfolgt.
Vor der Ausführung der weiteren Prozessschritte ist festzule- gen, welche Dicke eine zu erzeugende Membran auf einer Membranseite der Sensorplatte aufweisen soll. Die Membrandicke ist abhängig vom gewählten Wafermaterial und vor allem vom Druck, dem der zu erzeugende Drucksensorchip im Betrieb ausgesetzt werden soll. Die Membran muss einerseits stabil genug sein, um die unter Betriebsbedingungen auftretenden Drücke, einschließlich eventueller Überdrücke auszuhalten, und andererseits flexibel genug sein, um bei den zu detektierenden Druckschwankungen eine Auslenkung zu erfahren, die hinreichend groß ist, um eine von nachgeordneten elektronischen Verarbeitungseinhei- ten auswertbare Änderung der elektrischen Parameter des
Sensormaterials hervorzurufen. Aus der Differenz zwischen der Dicke des ersten Wafers (Sensorplatte) und der Dicke der auszubildenden Membran ergibt sich die Druckkammertiefe, die als Hohlraum ausgehend von der der Membran gegenüber liegenden Seite des Wafers erzeugt werden muss.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren werden nunmehr mindestens drei Strukturierungsschritte, insbesondere Ätzschritte in der nachfolgend beschriebenen Reihenfolge ausgeführt, jeweils von einer der Membranseite gegenüber liegenden Öffnungsseite der Sensorplatte, um die Druckkammer auszubilden. Es ist somit nur eine einseitige Bearbeitung der Sensorplatte erforderlich, was den technologischen Ablauf erleichtert. Im ersten Teilschritt wird vorzugsweise anisotropes Ätzen, insbesondere anisotropes Trockenätzen angewendet, dessen Tiefenfortschritt gut kontrollierbar ist und welches in den afermaterialien das Ausbilden von Hohlräumen mit im Wesentlichen senkrecht zur Haupterstreckungsebene verlaufenden Seitenwänden gestattet. Im zweiten Teilschritt wird ein anisotropes nasschemisches Ätzen durchgeführt, welches als kostengünstiger und gut kontrollierbarer Prozess vor allem die Ausbildung einer Membran mit sehr konstanter Dicke über die Membranfläche gestattet. Schließlich schließt sich ein dritter Teilschritt an, in welchem isotropes
Ätzen durchgeführt wird, wobei sowohl nasschemisches als auch plasmachemisches oder elektrochemisches isotropes Ätzen nutzbar sind. Der dritte Teilschritt dient vor allem der optimalen Formgebung in den Übergangsbereichen zur Membran sowie im Bereich der Öffnungsseite der Druckkammer.
Neben der zuvor beschriebenen Ausbildung der Druckkammer wird als weiterer Schritt im erfindungsgemäßen Verfahren ein zwei¬ ter Wafer bereitgestellt, der nachfolgend auch als Verstär- kungsplatte bezeichnet wird. In die Verstärkungsplatte wird eine Durchgangsöffnung eingebracht, welche im späteren Betrieb der Zuführung eines druckbeaufschlagten Mediums zur Druckkammer dient. Die Durchgangsöffnung kann beispielsweise mit Hilfe eines Ätzprozesses, durch Laserbohren oder dergleichen erzeugt werden.
Schließlich gehört zum erfindungsgemäßen Verfahren ein Schritt des Verbindens der Sensorplatte an ihrer Öffnungsseite mit der Verstärkungsplatte, vorzugsweise durch Bonden, durch Verkleben oder andere geeignete Prozessschritte der Halbleitertechnologie. Beim Verbinden der beiden afer bzw. Platten ist sicherzustellen, dass die Platten so zu einander ausgerichtet sind, dass die Durchgangsöffnung in die Druckkammer mündet, bevorzugt koaxial ausgerichtet ist mit der Druckkammer.
Erfindungsgemäß wird der erste Strukturierungsschritt d. h. das anisotrope Ätzen, vorzugsweise anisotrope Trockenätzen über einen vorbestimmten Zeitraum ausgeführt, der zur
Erzeugung einer Ätztiefe von 10 % bis 95 % der insgesamt zu erzeugenden Druckkammertiefe führt. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn etwa 30% der Druckkammertiefe im ersten Ätzschritt erzeugt werden. In diesem Schritt wird somit ein im Wesentlichen rechteckiges Ätzprofil erzielt, wobei die
entstehende Ausnehmung aber noch nicht das endgültige Volumen der herzustellenden Druckkammer aufweist.
Der erste Strukturierungsschritt kann in alternativen Ausfüh- rungen auch durch elektrochemisches Ätzen, Laserstrukturieren,
Ultraschall-Schwingläppen, Funkenerodieren oder ein sonstiger Strukturierungsprozess sein, durch welchen im Substrat Struk¬ turen mit im Wesentlichen senkrechten Seitenwänden (Flanken¬ winkel 90° +20°) erzeugbar sind.
Der zweite Strukturierungsschritt, d. h. das anisotrope nass¬ chemische Ätzen wird über einen vorbestimmten Zeitraum ausgeführt, sodass nach Abschluss des zweiten Ätzschrittes höchstens 99% der endgültigen Druckkammertiefe erzeugt sind. Bevor- zugt werden durch den zweiten Ätzschritt mindestens 4% der gesamten Druckkammertiefe geätzt. Besonders bevorzugt werden durch den zweiten Ätzschritt etwa 65% der gesamten Druckkammertiefe geätzt, so dass am Ende des zweiten Ätzschrittes etwa 95% der endgültigen Druckkammertiefe geätzt sind. Durch den zweiten Ätzschritt wird aber nicht nur die Druckkammertiefe vergrößert sondern auch der Querschnitt der entstehenden
Ausnehmung geändert. Am Ende des zweiten Ätzschrittes liegt ein im wesentlicher sechseckiger Querschnitt vor mit stumpfen Winkeln zwischen der Membranseite und den Seitenwänden der Ausnehmung, einer Hinterschneidung im Bereich der Seitenwände und stumpfen Winkeln zwischen der Öffnungsseite und den
Seitenwänden .
Für den zweiten Strukturierungsschritt werden vorzugsweise nasschemische Ätzverfahren in alkalischen Lösungen wie z. B: KOH, TMAH, NaOH, Hydrazin, EDP (Ethylendiaminpyrocatechol ) verwendet. Damit werden die verschiedenen Kristallebenen des ersten Wafers, d. h. bevorzugt eines Si-Kristalls mit
verschiedener Geschwindigkeit geätzt (Anisotropie) und es bleiben die <111>-Ebenen mit geringer Ätzrate erhalten.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform wird die Zeitdauer für den zweiten Strukturierungsschritt so gewählt, dass die
Ätztiefe des zweiten Ätzschrittes geringer als ^ der Ätztiefe des ersten Ätzschrittes ist. Dadurch ergibt sich eine 8-eckige Struktur der Druckkammer. Mithilfe des dritten Strukturierungsschrittes , d. h. dem isotropen Ätzen, werden bevorzugt 1% bis 10% der gesamten Druckkammertiefe erzeugt, insbesondere etwa die letzten 5% der Druckkammertiefe. Der dritte Ätzschritt dient vor allem der Bildung von Krümmungsradien in den Eckbereichen der Ausneh- mung, wodurch mechanische Spannungsüberhöhungen in diesen
Übergangsbereichen reduziert werden. Dies führt letztlich zu dem angestrebten Ziel der Erhöhung der Berstfestigkeit an den Einspannstellen der Membran und im Bereich der Bondverbindung zwischen den beiden aferschichten .
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird das anisotrope Trockenätzen im ersten Ätzschritt durch ein reaktives Ionentiefenätzen (DRIE) ausgeführt. Alternativ dazu können auch andere anisotrope Plasmaätzverfahren eingesetzt werden, beispielsweise Bosch-Prozess oder Kryo-Ätzen. Für das anisotrope nasschemische Ätzen im zweiten Ätzschritt können die bekannten Ätzlösungen eingesetzt werden, beispielsweise KOH oder TMAH.
Das isotrope Ätzen im dritten Strukturierungsschritt kann nasschemisch oder trockenchemisch, elektrochemisch oder durch Gasphasen-Ätzen durchgeführt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Verbinden der Sensorplatte mit der Verstärkungsplatte durch Bonden. Durch die vorliegende Erfindung wird es ermöglicht, druckre¬ levante Schwachstellen, die zu einem Bersten des Drucksensors führen könnten, zu vermeiden. Solche Schwachstellen werden einerseits an der Verbindungsstelle zwischen der Sensorplatte, in welcher die Druckkammer und die Messmembran ausgebildet sind, und der Verstärkungsplatte, welche die Druckkammer verschließt und gleichzeitig die Durchgangsöffnung für die Zuführung eines Überdrucks bereitstellt, vermieden. An dieser Verbindungsstelle bilden sich bei unstetigem Wandungsverlauf (wie er im Stand der Technik bisher üblich ist) erhöhte mechanische Spannungen aus, die insbesondere beim Auftreten eines Überdrucks zum Aufreißen der Bondverbindung führen können, womit die Überdruckfestigkeit des Drucksensors
begrenzt ist. Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet statt- dessen die Erzeugung eines stetigen Wandungsverlaufs mit einfachen technologischen Schritten. Andererseits werden erfindungsgemäß auch Schwachstellen am Übergang zwischen der Seitenwandung der Druckkammer zur Membran vermieden, mithilfe derselben technologischen Herstellungsschritte. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird die Druckkammer als Hohlraum vollständig in der Sensorplatte ausgeformt, sodass innerhalb dieser monolithischen Schicht keine druckkritischen Bereiche entstehen. Die Druckkammer wird durch prozesstechnisch ein- faches Zusammenfügen von zwei Platten (Sensorplatte und
Verstärkungsplatte) fest verschlossen. Die Entschärfung der genannten Schwachstellen erfolgt durch Ausformen eines stetigen Kantenverlaufs u.a. an der Übergangsstelle zwischen den beiden Platten. Gleich-zeitig wird zur Erhöhung der Über- druckfestigkeit auch im Bereich der Membran, insbesondere in den Übergangsbereichen der Anbindung der Membran an die
Seitenwände ein stetiger Kantenverlauf realisiert.
Ein erfindungsgemäßer Drucksensorchip besteht somit aus einer Sensorplatte und einer mit dieser verbundenen Verstärkungs¬ platte. Der Drucksensorchip eignet sich insbesondere zum Auf¬ bau eines Differenzdrucksensors. Beide Platten sind aus
Wafermaterial vorzugsweise einkristallinem Silizium gebildet. Bevorzugt wird für beide Wafer dasselbe Material verwendet, um temperaturabhängige Spannungen zwischen den Platten zu ver¬ hindern. In der Sensorplatte ist eine Druckkammer ausgebildet und in der Verstärkungsplatte befindet sich eine Durchgangsöffnung, welche in die Druckkammer mündet. Die Druckkammer besitzt auf einer Membranseite eine Membran mit vorbestimmter Dicke, welche die Druckkammer abschließt. Auf der gegenüber¬ liegenden Öffnungsseite der Druckkammer wird diese durch die Verstärkungsplatte verschlossen, abgesehen von der einmündenden Durchgangsöffnung. Erfindungsgemäß ist der Steigungsverlauf am Übergang zwischen den Seitenwänden zur Membran und am Übergang zwischen den Seitenwänden und der mi der Öffnungsseite verbunden Fläche der Verstärkungsplatte durch Übergangsradien gebildet. Besonders bevorzugt ist der Steigungsverlauf an sämtlichen Innenflächen der Druckkammer (ausgeformt in der Sensorplatte) ohne Unstetigkeitsstellen gestaltet .
Der Wandungsverlauf im Inneren der in der Sensorplatte
geformten Druckkammer ist somit jedenfalls dort ohne Unstetig keitsstellen, d. h. ohne sprunghafte Richtungswechsel ausgebildet, wo Schwachstellen im Material auftreten, also insbesondere am Übergang zur Membran und am Übergang zur Verstärkungsplatte. Am Übergang zwischen den Seitenwänden der Sensorplatte und der mit der Öffnungsseite verbunden Fläche der Verstärkungsplatte sind somit Radien und keine Kanten ausgebildet. Gleiches trifft am Übergang zwischen den Seitenwänden der Sensorplatte und der Membran zu. Hingegen ist ein unstetiger Wandungsverlauf beispielsweise im Bereich der Durchgangsöffnung unproblematisch, denn die Durchgangsöffnung ist vollständig in der Verstärkungsplatte ausgebildet, sodass dort keine Schwachstellen im Material vorliegen.
Diese Formgebung im Inneren der Druckkammer lässt sich
vorzugsweise durch das oben beschriebene erfindungsgemäße Verfahren erzeugen.
Die Vermeidung scharfer Kanten und spitzer Winkel zumindest im Übergangsbereich zwischen den Seitenwänden der Druckkammer und der Membran sowie im Bereich der Öffnung der Druckkammer, die von der Verstärkungsplatte verschlossen ist, führt dazu, dass in diesen Übergangsbereichen keine im Vergleich zu anderen Wandungsbereichen drastisch erhöhten mechanischen Spannungen auftreten, die bei einer überhöhten Druckbelastung zu einer Zerstörung des Drucksensorchips führen könnten.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen des Drucksensorchips, unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:
Fig. 1 einen Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur
Herstellung eines Drucksensorchips gemäß einer ersten
Ausführungsform anhand wesentlicher Herstellungs- schritte ;
Fig. 2 einen Ablauf des abgewandelten Verfahrens zur Herstellung des Drucksensorchips gemäß einer zweiten Ausfüh- rungsform anhand wesentlicher Herstellungsschritte;
Fig. 3. eine Schnittansicht des Drucksensorchips gemäß Fig. 1 mit Bereichen, in denen die mechanischen Spannungen reduziert wurden;
Fig. 4 eine Schnittansicht des Drucksensorchips gemäß Fig. 2 mit Bereichen, in denen die mechanischen Spannungen reduziert wurden.
Fig. 1 zeigt anhand von vier Abbildungen die wesentlichen Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Drucksensorchips sowie dessen Hauptbestandteile. Die Abbildungen dienen der Verdeutlichung der Besonderheiten des Verfahrens und des sich daraus ergebenden Drucksensorchips und sind aus diesem Grund stark vereinfacht und nicht in jeder Hinsicht maßstabsgetreu gezeichnet.
In Abbildung a) ist eine Sensorplatte Ol dargestellt, die aus einem Abschnitt eines ersten Wafers aus bevorzugt einkristal- linem Silizium besteht und die eine Membranseite 02 sowie eine gegenüber liegende Öffnungsseite 03 besitzt. Während eines ersten Ätzschrittes unter Anwendung eines anisotropen
Trockenätzprozesses wurde ausgehend von der Öffnungsseite 03 bereits eine Ausnehmung 04 mit im Wesentlichen rechteckigem
Querschnitt in das Material der Sensorplatte 01 geätzt. In diesem ersten Ätz- oder Strukturierungsschritt werden 10% bis 95%, vorzugsweise 20% bis 80%, insbesondere etwa 30% der Tiefe einer zu erzeugenden Druckkammer als Ausnehmung 04 erzeugt.
In einem zweiten Ätzschritt, dessen Ergebnis in Abbildung b) dargestellt ist, wird durch anisotropes nasschemisches Ätzen die Ausnehmung 04 erweitert, wodurch sich sowohl die Tiefe der Ausnehmung 04 vergrößert als auch die Seitenwände sich etwa dreiecksförmig in das Material der Sensorplatte 01 erweitern, sodass ein sechseckiger Querschnitt resultiert. Es entstehen somit allseits erweiterte Ätzbereiche 05, die zu einer Vergrößerung der Ausnehmung 04 beitragen. In diesem zweiten Ätzschritt wird die Ausnehmung 04 auf höchstens 99% der
angestrebten endgültigen Druckkammertiefe vertieft. Bevorzugt werden am Ende des zweiten Ätzschritts etwa 80% bis 95% der Druckkammertiefe erreicht.
Die Abbildung c) zeigt das Ergebnis des Verfahrens nach Aus- führung eines dritten Ätzschrittes, in welchem isotropes Ätzen genutzt wird. Die Ausnehmung 04 wird nochmals geringfügig erweitert, mit in allen Richtungen im Wesentlichen gleichem Materialabtrag, so dass in den zunächst scharfkantigen Übergangsbereichen Radien 06 ausgebildet werden, die sämtliche Unstetigkeitsstellen im Verlauf der Innenwand der Ausnehmung
04 beseitigen. Der dritte Ätzschritt wird ausgeführt, bis die endgültige Druckkammertiefe erzeugt ist. Auf der Membranseite 02 ist nach Abschluss des dritten Ätzschrittes eine Membran 07 erzeugt, die an ihren Randbereichen jeweils mit den Radien 06 in schräg zur Haupterstreckungsebene der Sensorplatte 01 verlaufende obere Seitenwände 08 übergeht. Die oberen Seitenwände 08 gehen wiederum mit Radien 06 in gegenläufig schräg verlau- fende untere Seitenwände 09 über, die wiederum über Radien 06 in eine Öffnung 10 in der Ebene der Öffnungsseite 03 übergehen .
Abbildung d) zeigt einen komplettierten Drucksensorchip 11, der in einem abschließenden Verbindungsschritt erzeugt wurde.
Dazu wurde zuvor ein zweiter afer als eine Verstärkungsplatte 12 bereitgestellt, die über eine Bondfläche 13 mit der Sensorplatte 01 verbunden wird. In der Verstärkungsplatte 12 befindet sich eine Durchgangsöffnung 14, welche in eine Druckkammer 15 mündet, die ihrerseits durch die zweifach erweiterte Ausnehmung 04 gebildet ist. Es ist ersichtlich, dass die Radien 06 im Bereich der Öffnung 10 wiederum ohne Unstetigkeits- stellen an das Material der Verstärkungsplatte 12 anschließen. Hingegen kann die Durchgangsöffnung 14 ohne einen ausgeprägten Kantenradius an der zur Öffnungsseite 03 gewandten Oberfläche der Verstärkungsplatte 12 ausgebildet sein, da eine druck¬ kritische Schwachstelle hier nicht vorliegt.
In bevorzugten Ausführungsformen liegt die Waferdicke der Sensorplatte 01 und der Verstärkungsplatte 12 zwischen 150 bis
1000 pm, besonders bevorzugt beträgt sie etwa 400 pm. Die Dicke der Membran 07 liegt im Bereich zwischen 20 pm und etwa der Hälfte der Waferdicke, vorzugsweise beträgt die Membrandicke etwa 120 pm. Die Membran 07 hat einen Durchmesser oder eine axiale Erstreckung im Bereich zwischen 200 und 4000 pm, vorzugsweise etwa 1000 pm. Andere Abmessungen sind möglich, insbesondere wenn dies auf Grund des jeweiligen Anwendungs¬ falls des Drucksensorchips zweckmäßig ist. Fig. 2 zeigt eine leicht abgewandelte Vorgehensweise bei der Herstellung des Drucksensorchips, wiederum in vier Abbildungen. Der wesentliche Unterschied zu den in Bezug auf Fig. 1 beschriebenen Schritten besteht darin, im zweiten Strukturie- rungsschritt eine andere Ätztiefe gewählt wird, sodass die Ätztiefe des zweiten Ätzschrittes geringer als der Ätztiefe des ersten Ätzschrittes ist. Es ergibt sich eine achteckige Struktur der Ausnehmung 04, wie es in Abbildung b) gezeigt ist.
Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht der ersten Ausführungsform des Drucksensorchips 11, wie er das Ergebnis des Verfahrens gemäß Fig. 1 ist. Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht der zweiten Ausführungsform des Drucksensorchips 11, wie er das Ergebnis des Verfahrens gemäß Fig. 2 ist.
Besonders markiert sind in beiden Darstellungen die Bereiche, in denen durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise übermäßige Spannungen vermieden werden, sodass ein Bersten des
Sensorchips 11 auch bei hohen Drücken ausgeschlossen ist.
Solche nicht mehr bruchgefährdeten Bereiche befinden sich an der Position der Membraneinspannung 16 und in den abgerundeten Bereichen des Hinterschnitts 17. Die jeweils durch die
Anwendung der drei aufeinanderfolgenden Strukturierungs- schritte erzielten Radien (Verrundungen) in diesen Bereichen reduzieren die Kerbspannungen bei üblichen Belastungen auf ein Niveau unterhalb der Bruchfestigkeit des Sensor-Materials. Der dritte Bereich, in welchem die Bruchfestigkeit erfindungs¬ gemäß gesteigert wurde, befindet sich an der Verbindungsstelle 18 (Bondinterface) zwischen der Sensorplatte Ol und der
Verstärkungsplatte 12. Der hier durch Anwendung der drei aufeinanderfolgenden Strukturierungsschritte erzeugte flache Winkel 19, mit welchem die Oberfläche der Verstärkungsplatte ind die Wandung der Sensorplatte übergeht, und die Länge des Hinterschnitts 20, reduzieren die auftretenden Spannungen soweit, dass die maximale Belastung mindestens im gleichen
Verhältnis unterhalb der Bruchfestigkeit liegt, wie an den beiden anderen nicht mehr bruchgefährdeten Bereichen 16, 17.
Bezugs zeichenliste
Ol - Sensorplatte
02 - Membranseite
03 - Öffnungsseite
04 - Ausnehmung
05 - erweiterte Ätzbereiche
06 - Radien
07 - Membran
08 - obere Seitenwände
09 - untere Seitenwände
10 - Öffnung
11 - Drucksensorchip
12 - Verstärkungsplatte
13 - Bondfläche
14 - Durchgangsöffnung
15 - Druckkammer
16 - Bereich der Membraneinspannung
17 - Hinterschnitt
18 - Verbindungsstelle
19 - Übergangswinkel
20 - Hinterschnitt

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Drucksensorchips (11),
folgende Schritte umfassend:
Bereitstellen eines ersten Wafers als Sensorplatte ( 01 ) , in welcher eine Druckkammer (15) des Drucksensorchips ausgebildet werden soll;
Festlegen einer gewünschten Dicke einer Membran (07), die auf einer Membranseite (02) der Sensorplatte (01) über der Druckkammer (15) erzeugt werden soll, wobei die Druckkammertiefe der Differenz zwischen der Dicke des ersten Wafers und der Dicke der Membran entspricht;
Ausführen mindestens der folgenden
Strukturierungsschritte in der genannten Reihenfolge von einer der Membranseite gegenüberliegenden Öffnungsseite (03) aus, zur Ausbildung der Druckkammer (15) :
i) ein erster Strukturierungsschritt , durch welchen im ersten Wafer Strukturen mit Seitenwänden mit einem Flankenwinkel im Bereich 90° ±20° erzeugbar sind, wobei dieser erste Strukturierungsschritt ausgeführt wird, bis 10% - 95% der Druckkammer¬ tiefe erzeugt sind,
ii) anisotropes nasschemisches Ätzen, wobei dieser zweite Ätzschritt ausgeführt wird, bis höchstens 99% der Druckkammertiefe erzeugt sind,
iii) isotropes Ätzen, wobei dieser dritte Ätzschritt ausgeführt wird, bis die endgültige Druck¬ kammertiefe erzeugt ist;
Bereitstellen eines zweiten Wafers als
Verstärkungsplatte (12) und Einbringen einer
Durchgangsöffnung (14) in diese; Verbinden der Sensorplatte (Ol) auf der Öffnungsseite (03) mit der Verstärkungsplatte (12), wobei die
Durchgangsöffnung (14) in die Druckkammer (15) mündet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als erster und als zweiter Wafer einkristalline Silizium-Wafer, vorzugsweise mit einer <100> orientierten Oberfläche verwendet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Strukturierungsschritt i) ausgeführt wird, bis etwa 30% der Druckkammertiefe erzeugt sind, und der zweite Strukturierungsschritt ii) ausgeführt wird, bis etwa 95% der Druckkammertiefe erzeugt sind; oder dass der erste Strukturierungsschritt i) ausgeführt wird, bis etwa 80% der Druckkammertiefe erzeugt sind, und der zweite
Strukturierungsschritt ii) ausgeführt wird, bis etwa 95% der Druckkammertiefe erzeugt sind.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, dass im Strukturierungsschritt i) ein
Prozess angewendet wird, der ausgewählt ist aus der
folgenden Gruppe:
anisotropes Trockenätzen, insbesondere reaktives
Ionenätzen (DRIE) ,
elektrochemisches Ätzen,
Laserstrukturieren,
Ultraschall-Schwingläppen,
Funkenerodieren.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass das Verbinden der Sensorplatte (01) mit der Verstärkungsplatte (12) durch Bonden erfolgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, dass zahlreiche der genannten Strukturen parallel auf dem ersten und zweiten Wafer erzeugt werden und dass die daraus entstehenden zahlreichen
Drucksensorchips (11) nach dem Verbinden der beiden Wafer vereinzelt werden.
7. Drucksensorchip (11) bestehend aus einer Sensorplatte (Ol) und einer mit dieser verbundenen Verstärkungsplatte (12), die aus einem ersten und zweiten Wafer gebildet sind, wobei in der Sensorplatte (Ol) eine Druckkammer (15) ausgebildet ist und in der Verstärkungsplatte (12) eine in die
Druckkammer (15) mündende Durchgangsöffnung (14)
ausgebildet ist, wobei eine Membran (07) mit einer
vorbestimmten Membrandicke auf einer Membranseite (02) der Sensorplatte (01) über der Druckkammer (15) gebildet ist, wobei die Druckkammertiefe der Differenz zwischen der Dicke des ersten Wafers und der Membrandicke entspricht, dadurch gekennzeichnet, dass alle Flächen im Übergangsbereich zwischen den Seitenwänden der Druckkammer (15) und der Membran (07) und im Übergangsbereich zwischen der zur
Verstärkungsplatte (12) gerichteten Öffnung (10) der
Druckkammer (15) in Radien (06) ineinander übergehen.
8. Drucksensorchip (11) nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, dass der Steigungsverlauf der Innenflächen der Druckkammer (15) keine Unstetigkeitsstellen aufweist.
9. Drucksensorchip (11) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch
gekennzeichnet, dass er zur Messung eines Relativdrucks konfiguriert wird, wobei die Druckkammer (15) über die Durchgangsöffnung mit einem Überdruck belastbar ist.
10. Drucksensorchip (11) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass er durch ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 hergestellt ist.
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