EP1373129A2 - Verfahren zur herstellung von mikromechanischen sensoren und damit hergestellte sensoren - Google Patents

Verfahren zur herstellung von mikromechanischen sensoren und damit hergestellte sensoren

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EP1373129A2
EP1373129A2 EP02729780A EP02729780A EP1373129A2 EP 1373129 A2 EP1373129 A2 EP 1373129A2 EP 02729780 A EP02729780 A EP 02729780A EP 02729780 A EP02729780 A EP 02729780A EP 1373129 A2 EP1373129 A2 EP 1373129A2
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EP
European Patent Office
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openings
cavity
substrate
semiconductor substrate
doping
Prior art date
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Ceased
Application number
EP02729780A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Hubert Benzel
Heribert Weber
Hans Artmann
Frank Schaefer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Ceased legal-status Critical Current

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    • B81C2203/0707—Monolithic integration, i.e. the electronic processing unit is formed on or in the same substrate as the micromechanical structure
    • B81C2203/0742—Interleave, i.e. simultaneously forming the micromechanical structure and the CMOS circuit

Definitions

  • the invention is based on a method for producing micromechanical sensors or of micromechanical sensors produced therewith according to the category of the independent claims. From an article by Mizushir ⁇ a et al. Applied Physics Letter, Vol. 77, No. 20, November 13, 2000, page 3290 ff. A method is already known in which cavities are created in the semiconductor substrate by introducing openings and a subsequent temperature treatment. However, these structures should only be used for the use of integrated circuits. A large number of other manufacturing processes, in particular the so-called sacrificial layer technology, are known for the production of sensors. A silicon layer is created on a sacrificial layer. The sacrificial layer is then removed again after structuring the silicon layer.
  • the method according to the invention with the features of the independent patent claim has the advantage, that a particularly simple method for producing micromechanical sensors is specified.
  • the micromechanical sensors form sensor elements that are formed from single-crystal silicon.
  • the method is also suitable for integrating circuit elements.
  • the openings made should be deeper than the diameter, preferably have a diameter of less than 1 ⁇ m and be deeper than 2 ⁇ m. Adequate mobility of the silicon atoms on the substrate is ensured by sufficiently high temperatures.
  • the actual sensor elements are then formed by further processing steps. The deposition of an epitaxial layer and the introduction of dopants are particularly advantageous.
  • FIGS. 1 to 4 show a first process sequence and FIGS. 5 to 8 a further process sequence for creating cavities
  • FIG. 9 shows a first example of a sensor according to the invention.
  • FIG. 10 to 12 further process steps for generating a second example of a sensor according to the invention, FIG. 13 another example of a sensor according to the invention and FIG. 14 another sensor according to the invention. description
  • FIGS. 1 to 4 A process sequence is shown in FIGS. 1 to 4, which clarifies the method according to the invention.
  • 1 shows a cross section through a silicon substrate 1, into which an opening 2 is made.
  • the opening 2 is designed as a long, thin blind hole, which typically has a diameter of less than 1 ⁇ m and extends more than 1 ⁇ m into the depth of the silicon substrate 1.
  • the silicon substrate 1 is, in particular, a single-crystalline silicon substrate.
  • Such openings 2 can be etched by reactive ion, i.e. Irradiating the surface of the silicon substrate 1 with ions of a gas which form a gaseous chemical compound with the
  • the silicon substrate 1, as shown in cross section in FIG. 1, is then subjected to a temperature treatment. Temperatures are selected at which silicon atoms can overlap, i.e. Temperatures of more than 900 ° C. A temperature treatment of 1100 ° C. is particularly suitable, for example. Such a temperature treatment is preferably carried out in a hydrogen atmosphere, because so
  • Oxides that form on the surface of silicon 1 can be removed from the surface of silicon 1 or from the walls of opening 2.
  • the mobility of the silicon atoms is increased by the high temperatures, so that a rearrangement takes place in such a way that the surface of the Silicon is reduced.
  • the surface of the silicon substrate 1 still has a recess 4 and the cavity 3 still has an oval shape.
  • this state is changed even further and an almost spherical cavity 3 is formed from which no recess 4 is also arranged. This state is shown in FIG. 4.
  • the process according to the invention is not only limited to single-crystalline silicon, but can also be used in other semiconductor materials such as, for. Eg GaAs are carried out. Polycrystalline semiconductor material can also be widely used. Semiconductors have the advantage that conductive and non-conductive areas can be produced by further processing steps, as is necessary for the production of sensors.
  • FIGS. 5 to 8 show how this method can be used to produce a membrane that overlies a membrane
  • FIG. 5 shows a cross section through a silicon substrate 1, in which a multiplicity of openings 2, which are designed as narrow deep blind holes, are made.
  • FIG. 7 shows a top view of the substrate according to FIG. 5. As can be seen in FIG. 7, a multiplicity of openings 2 are arranged at a close distance from one another, the distance between the openings 2 roughly corresponding to the diameter of the openings 2. If a temperature treatment is carried out on the basis of FIGS. 5 and 7, silicon atoms are rearranged from each of the openings 2, as described for FIGS. 1 to 4. The result is a coherent, large-area cavity 3, as shown in FIG.
  • membrane area 4 which consists of a thin layer of silicon. If the silicon substrate 1 is a single-crystalline silicon substrate, then this membrane 4 is also formed by single-crystal silicon, since the silicon atoms are rearranged at the corresponding crystal lattice sites. The monocrystalline structure of the silicon substrate 1 is thus also retained in the membrane region 4 above the cavity 3.
  • a plan view is shown in FIG. 8, the cavity 3, of course, not being visible in a plan view.
  • the planar cavity 3 shown in FIG. 8 is therefore not visible in the top view, but it is nevertheless shown in FIG. 8 to give an idea of how, starting from the openings 2 visible in FIG Depth of the silicon substrate is formed.
  • FIG. 9 shows a first example of a sensor according to the invention, which is provided by a
  • Silicon substrate 1 goes out.
  • the silicon substrate 1 has a cavity 3 and a membrane region 4 arranged above it.
  • an epitaxial layer 11 is applied, which covers the entire upper side of the silicon substrate 1 including the membrane region 4. Since the silicon substrate 1 is single-crystal and the single-crystal silicon structure is also present in the area of the membrane 4, the epitaxial layer 11 grows single-crystal. Typical thicknesses for such an epitaxial layer 11 are of the order of a few ⁇ m to a few 10 ⁇ m. Dopants are then introduced onto the top of the epitaxial layer 11 by customary processes.
  • doping zones 12 for piezoresistive resistance elements can be introduced, which are then connected to contact openings 14 of a passivation layer 15 by means of heavily doped supply zones 13.
  • the piezoresistive resistance elements 12 are arranged in such a way that they are arranged in the epitaxial layer 11 in the edge regions of the cavity 3.
  • the heavily doped lead elements 13 can then be used to tap electrical signals at the contact openings 14 via metal conductor tracks (not shown), in particular the electrical signals
  • the piezoresistive elements 13 can be measured. Because of their arrangement relative to the cavity 3, the piezoresistive elements 12 are located in areas in which strong mechanical stresses occur if the epitaxial layer 11 and the membrane area 4 are deformed comes over the cavity 3. Such a deformation can arise, for example, in that the ambient pressure deviates from the pressure enclosed in the cavity 3. A device is thus created which detects a change in the ambient pressure relative to the pressure in the cavity 3, ie it is a pressure sensor.
  • the electrical signals of the piezoresistive elements 12 can be fed to an evaluation circuit 20, which is likewise formed in the epitaxial layer 11 and in the silicon substrate 1, by means of metallic conductive layers on the upper side of the passivation layer 15.
  • the metallic conductor tracks on the upper side of the passivation layer 15 are not shown.
  • the electrical evaluation circuits are only indicated by the diffusion zones 21, 22 and 23 and in no way correspond to real circuit elements.
  • dopant has already been introduced into the top of the silicon substrate 1 before the epitaxial layer 11 is deposited.
  • the doping zones 22 and 23 are customary doping zones as are introduced in the production of conventional semiconductor elements. Processes are used that are also used to manufacture the piezoresistive elements 12 and the heavily doped leads 13.
  • the method according to the invention for producing the cavity 3 can be used without problems with the usual methods for producing semiconductor structures, so that both the cavities 3 and conventional circuit elements 20 in and. same process sequence can be created.
  • FIGS. 10, 11 and 12 A further production method for a pressure sensor is shown in FIGS. 10, 11 and 12.
  • dopant is introduced into the silicon substrate 1.
  • the starting point is a homogeneously doped silicon substrate, for example a p-doped silicon substrate, in which a doping 30 of the opposite type, for example an n-doping, is then introduced.
  • the openings 2 are then introduced as in FIGS. 5 to 7, the region in which openings 2 are arranged extending both in the p-doped substrate 1 and in the introduced n-doping 30.
  • the depth of the openings 2 is less than the depth of the doping 30, so that the doping 30 is still below the openings 2.
  • FIG. 10a This state is shown in FIG. 10a.
  • the temperature treatment then creates a cavity 3, which extends in the interior of the substrate 1 and which cuts through the introduced n-doping 30 horizontally, so that the silicon has an n-doping above and below the cavity 3.
  • the cavity 3 cuts through the doping region in a horizontal direction, so to speak.
  • An upper doping 31 and a lower doping 32 are thus created.
  • FIG. 10 b shows a cross section through the silicon substrate 1 created in this way, in which an upper n-doping 31 is electrically insulated from the lower n-doping 32 by the cavity 3 and the redoping zone 33.
  • a top view of FIG. 10b is shown in FIG.
  • the redoping 33 is arranged such that it is arranged electrically between the n-doping 32 and the n-doping 31.
  • the redoping 33 can also be arranged such that it completely encompasses the upper n-doping 31.
  • FIGS. 10 and 11 another doping zone 21 for a buried doping zone is shown, as is customary for the production of bipolar circuits.
  • n-doped epitaxial layer 11 Application of an n-doped epitaxial layer 11 in order to arrive at a sensor element.
  • Deep contacts 35 and 36 which are also n-doped, are introduced into the epitaxial layer 11.
  • the depth contact 35 is arranged in such a way that the upper n-doping 31 is electrically contacted, the deep contact 36 in such a way that the lower n-doping 32 is electrically contacted.
  • p-doped insulation rings 37 are produced around the deep contact 36 and around the upper n-doping 31.
  • a passivation layer 15 is then again applied to the upper side, into which contact openings 14 are introduced.
  • the contact openings 14 are provided in such a way that contact is made with the deep contacts 35 by means of superficial metal films, not shown, so that a superficial electrical connection to circuit elements 20 likewise formed in the semiconductor substrate 1 and the epitaxial layer 11 can be established.
  • the semiconductor circuit elements 20 are in turn through the buried doping zone 21 and others
  • the device as shown in FIG. 12 represents a capacitive pressure sensor. If there is a pressure difference between the cavity 3 and an environment, the epitaxial layer 11 and the region of the semiconductor substrate 1 arranged above the cavity 3 are deformed. This changes the Distance between the upper doping zone 31 and the lower doping zone 32. Because these two zones are electrical insulated from one another, they form a plate capacitor, the capacitance of which depends on the distance between the doping zones 31 and 32. This capacitance can be detected by means of a corresponding evaluation circuit by means of the deep contacts 35 and 36. By measuring the capacitance, it can be concluded how much the deformation of the epitaxial layer 11 or the semiconductor substrate 1 is, and it can thus be determined how the ratio of the ambient pressure relative to the pressure in the cavity 3 is.
  • the capacitive measuring principle is particularly advantageous because it is particularly temperature-independent. Furthermore, the capacities can be evaluated particularly well by circuits arranged in the immediate vicinity.
  • FIG. 1 A further exemplary embodiment for a sensor according to the invention is shown in FIG.
  • a substrate 1 As shown in FIGS. 6 and 8, an epitaxial layer 11 is applied.
  • a region above the membrane 3 is provided with a strong doping 50, so that the epitaxial layer 11 is highly conductive in this region.
  • strong surface dopants 52 are introduced, which serve as electrical leads to contact holes 14 in a passivation layer 15. Then there is a
  • Trenches 51 are introduced by an etching process which extends from the top of the epitaxial layer 11 into the cavity 3. Beam structures 55 are created in this way, which can be designed geometrically such that they can be accelerated parallel to, for example
  • FIG. 14 shows a further example of a sensor which starts from a substrate according to FIGS. 6 and 8.
  • a movable element has been structured from an upper silicon layer, which is either formed only from the membrane layer 4, as shown in FIG. 6, or from a corresponding epitaxial layer 11, in which trenches 51 are introduced, which extend to cavity 3.
  • the boundaries of the cavity 3 are represented by the dashed line 62 in the top view of the silicon substrate 1 in FIG. 14.
  • a trench 51 has formed a seismic mass 71 from the upper silicon layer, which is suspended from four beam elements 72.
  • Piezoresistive elements 73 are arranged on each of the bar elements 72. These piezoresistive elements 73 can be used to detect an action of a force, in particular an acceleration force, which acts on the seismic mass 71.
  • the suspension arms 72 When a force acts on the mass 71, the suspension arms 72 are deformed and corresponding changes in resistance can be detected in the piezoresistive elements 73. Both forces that are perpendicular to the substrate 1 and forces that are parallel to the surface of the substrate can be detected here.
  • An advantage of the sensors as shown in FIGS. 9 to 14 is that the sensor structures all consist of single-crystal silicon. Piezoresistive resistance elements can thus be introduced with high precision and long-term durability. Furthermore, movable elements made of single-crystal silicon are of particularly high quality and show only slight signs of aging. Furthermore, the method according to the invention can be fully integrated with conventional semiconductor manufacturing processes, so that both bipolar circuits and CMOS circuits can be integrated on the same substrate. In this way, sensor elements and semiconductor circuit elements can be integrated together on one substrate. Furthermore, only conventional semiconductor manufacturing processes are used.

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung von mikromechanischen Sensoren und damit hergestellte Sensoren vorgeschlagen, bei denen in ein Halbleitersubstrat (1) Öffnungen (2) eingebracht werden. Nach dem Einbringen der Öffnungen (2) in das Halbleitersubstrat (1) erfolgt eine Temperaturnachbehandlung, bei der die öffnungen (2) zu Hohlräumen in der Tiefe des Substrats (1) umgewandelt werden.

Description

Verfahren zur Herstellung von mikromechanischen Sensoren und damit hergestellte Sensoren
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Herstellung von mikromechanischen Sensoren bzw. von damit hergestellten mikromechanischen Sensoren nach der Gattung der unabhängigen Patentansprüche. Aus einem Artikel von Mizushirαa et al . Applied Physics Letter, Vol. 77, Nr. 20, 13. November 2000, Seite 3290 ff. ist bereits ein Verfahren bekannt, bei dem durch Einbringen von Öffnungen und einer nachfolgenden Temperaturbehandlung Hohlräume im Halbleitersubstrat erzeugt werden. Diese Strukturen sollen jedoch nur zur Verwendung von integrierten Schaltungen Verwendung finden. Für die Herstellung von Sensoren sind eine Vielzahl von anderen Herstellungsprozessen, insbesondere die sogenannte Opferschichttechnik bekannt. Dabei wird eine Siliziumschicht auf einer Opferschicht erzeugt. Die Opferschicht wird dann nach einer Strukturierung der Siliziumschicht wieder entfernt.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass ein besonders einfaches Verfahren zur Herstellung mikromechanischer Sensoren angegeben wird. Die mikromechanischen Sensoren bilden dabei Sensorelemente, die aus einkristallinem Silizium ausgebildet sind. Weiterhin ist das Verfahren zur Integration von Schaltungselementen geeignet.
Weitere Vorteile und Verbesserungen ergeben sich durch die Merkmale der abhängigen Patentansprüche. Um die sichere Erzeugung eines Hohlraums zu gewährleisten, sollten die eingebrachten Öffnungen tiefer sein als der Durchmesser, vorzugsweise einen Durchmesser von weniger als 1 μm aufweisen und tiefer als 2 μm sein. Durch ausreichend hohe Temperaturen wird eine ausreichende Beweglichkeit der Siliziumatome auf dem Substrat gewährleistet. Durch weitere Bearbeitungsschritte werden dann die eigentlichen Sensorelemente gebildet. Vorteilhaft ist dabei insbesondere das Abscheiden einer Epitaxieschicht und das Einbringen von Dotierstoffen.
Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen die Figuren 1 bis 4 eine erste Prozeßfolge und die Figuren 5 bis 8 eine weitere Prozeßfolge zur Erzeugung von Hohlräumen,
Figur 9 ein erstes Beispiel für einen erfindungsgemäßen Sensor,
Figuren 10 bis 12 weitere Prozeßschritte zur Erzeugung eines zweiten Beispiels eines erfindungsgemäßen Sensors, Figur 13 ein weiteres Beispiel für einen erfindungsgemäßen Sensor und Figur 14 einen weiteren erfindungsgemäßen Sensor. Beschreibung
In den Figuren 1 bis 4 wird eine Prozeßabfolge gezeigt, die das erfindungsgemäße Verfahren verdeutlicht. In der Figur 1 wird ein Querschnitt durch ein Siliziumsubstrat 1 gezeigt, in das eine Öffnung 2 eingebracht ist. Die Öffnung 2 ist als langes dünnes Sackloch ausgebildet, welches typischerweise einen Durchmesser von weniger als 1 μm hat und sich mehr als 1 μm in die Tiefe des Siliziumsubstrats 1 hinein erstreckt. Bei dem Siliziumsubstrat 1 handelt es sich insbesondere um ein einkristallines Siliziumsubstrat. Derartige Öffnungen 2 können durch reaktives lonenätzen, d.h. Bestrahlen der Oberfläche des Siliziumsubstrats 1 mit Ionen eines Gases, die eine gasförmige chemische Verbindung mit dem
Siliziummaterial eingehen, hergestellt werden. Üblicherweise wird dabei der Teil der Oberfläche des Siliziumsubstrats 1, der nicht geätzt werden soll, durch eine Maskierung beispielsweise aus Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Metallen oder Glasschichten geschützt. Alternativ können auch rein abtragende Plasmaätzverfahren verwendet werden.
Das Siliziumsubstrat 1, wie es in der Figur 1 im Querschnitt gezeigt wird, wird dann einer Temperaturbehandlung unterzogen. Dabei werden Temperaturen gewählt, bei denen es zu einer ümlagerung von Siliziumatomen kommen kann, d.h. Temperaturen von mehr als 900°C. Besonders geeignet ist beispielsweise eine Temperaturbehandlung von 1100°C. Vorzugsweise wird eine derartige Temperaturbehandlung in einer Wasserstoffatmosphäre durchgeführt, weil sich so
Oxide, die sich auf der Oberfläche des Siliziums 1 bilden, von der Oberfläche des Siliziums 1 bzw. von den Wänden der Öffnung 2 entfernen lassen. Durch die hohen Temperaturen wird die Beweglichkeit der Siliziumatome erhöht, so dass eine Ümlagerung so erfolgt, dass die Oberfläche des Siliziums verringert wird. Wie in der Figur 2 zu erkennen ist führt dies dazu, dass sich im oberen Bereich der Öffnung 2, d.h. in dem Bereich, der der Oberfläche des Siliziumsubstrats 1 sehr nahe ist, eine Verringerung des Durchmessers der Öffnung 2 ergibt und in einem unteren
Bereich der Öffnung 2 eine Ausbauchung. Wenn dieser Prozeß eine Weile fortgeführt wird, so ergibt sich die Situation wie sie in der Figur 3 gezeigt wird, d.h. auf der Oberfläche des Siliziumsubstrats 1 ist noch eine leichte Vertiefung vorhanden, während im Inneren des Siliziumsubstrats 1 ein Hohlraum 3 gebildet wird. Eine derartige Bildung eines Hohlraums 3 erfolgt jedoch nur, wenn die Öffnung 2, wie sie in der Figur 1 gezeigt wird, ausreichend tief und ausreichend eng ist. Andernfalls ist es zur Minimierung der Oberflächenspannung energetisch günstiger, wenn sich nur eine Vertiefung 4 bildet. Die Öffnung 2 muß somit ausreichend tief sein und der Querschnitt muß ausreichend gering sein. Mindestens ist es erforderlich, dass die Tiefe der Öffnung 2 in das Siliziumsubstrat 1 hinein größer ist als der Durchmesser der Öffnung 2 an der Oberfläche. In der Figur 3 ist bezüglich der Oberfläche noch nicht ein minimaler Zustand erreicht. Die Oberfläche des Siliziumsubstrats 1 weist immer noch eine Vertiefung 4 auf und der Hohlraum 3 weist noch eine ovale Gestalt auf. Durch Fortführung der Temperaturbehandlung wird dieser Zustand jedoch noch weiter verändert und es bildet sich dann ein nahezu kugelförmiger Hohlraum 3 aus über dem auch keine Vertiefung 4 mehr angeordnet ist. Dieser Zustand wird in der Figur 4 gezeigt.
Es ist somit möglich, durch Einbringen einer Öffnung 2 und einer nachfolgenden Temperaturbehandlung in einem Siliziumsubstrat 1 einen Hohlraum 3 zu schaffen. Der erfindungsbemäße Prozeß ist nicht nur auf einkristallines Silizium beschränkt, sondern kann ebenso in anderen Halbleitermaterialien wie z. Bsp. GaAs durchgeführt werden. Weithin kann auch polykristallines Halbleitermaterial verwendet werden. Halbleiter biten den Vorteil, dass durch weitere Bearbeitungsschriite leitende und nichtleitende Bereiche erzeugt werden können, wie dies für die Herstellung von Sensoren erforderlich ist.
Wenn in dem Hohlraum ausschließlich Wassserstoff eingeschlossen ist, so wird durch eine weitere Temperaturbehandlung ein gutes Vakuum erzeugt, da der Wasserstoff dann leicht durch das Silizium herausdiffundiert. Dies ist insbesondere für Drucksensoren interessant, da so ein Referenzvakuum geschaffen wird.
Weitere Temperaturbehandlungen ergeben sich z. Bsp. durch das Einbringen und Tempern von Dotierstoffen.
In den Figuren 5 bis 8 wird gezeigt, wie mit diesem Verfahren eine Membran erzeugt werden kann, die über einem
Hohlraum angeordnet ist. In der Figur 5 wird ein Querschnitt durch ein Siliziumsubstrat 1 gezeigt, in dem eine Vielzahl von Öffnungen 2, die als enge tiefe Sacklöcher ausgebildet sind, eingebracht sind. In der Figur 7 wird eine Aufsicht auf das Substrat nach der Figur 5 gezeigt. Wie in der Figur 7 zu erkennen ist, sind eine Vielzahl von Öffnungen 2 im engen Abstand zueinander angeordnet, wobei der Abstand der Öffnungen 2 in etwa dem Durchmesser der Öffnungen 2 entspricht. Wenn ausgehend von den Figuren 5 und 7 eine Temperaturbehandlung erfolgt, so erfolgt ausgehend von jeder der Öffnungen 2 eine Ümlagerung von Siliziumatomen, wie sie zu den Figuren 1 bis 4 beschrieben wurde. Das Ergebnis ist ein zusammenhängender großflächiger Hohlraum 3, wie er in der Figur 6 in einem Querschnitt durch das Siliziumsubstrat 1 gezeigt wird, über dem flächigen Hohlraum 3 ist ein Membranbereich 4 angeordnet, der aus einer dünnen Schicht Silizium besteht. Wenn es sich bei dem Siliziumsubstrat 1 um ein einkristallines Siliziumsubstrat handelt, so erfolgt auch die Bildung dieser Membran 4 wiederum durch einkristallines Silizium, da die Siliziumatome sich bei der Ümlagerung wieder an den entsprechenden Kristallgitterplätzen anordnen. Es bleibt somit die einkristalline Struktur des Siliziumsubstrats 1 auch in dem Membranbereich 4 über dem Hohlraum 3 erhalten. In der Figur 8 wird eine Aufsicht gezeigt, wobei in einer Aufsicht natürlich der Hohlraum 3 nicht zu erkennen ist. Der in der Figur 8 dargestellte flächige Hohlraum 3 ist daher in der Aufsicht nicht zu sehen, er ist aber in der Figur 8 trotzdem dargestellt, um eine Vorstellung zu geben, wie ausgehend von den in der Figur 7 sichtbaren Öffnungen 2 ein Hohlraum 3 in der Tiefe des Siliziumsubstrats ausgebildet wird.
Bei der Anordnung der Öffnungen 2, wie sie in den Figuren 5 und 7 gezeigt wird, besteht ein Zusammenhang zwischen Durchmesser der Öffnungen 2, Abstand der Öffnungen 2 zueinander und der Tiefe der Öffnungen 2. Je tiefer die Öffnungen 2 in das Siliziumsubstrat 1 eingebracht sind, umso weiter darf der Abstand zwischen benachbarten Öffnungen 2 in der Figur 7 sein, um noch einen durchgehenden Hohlraum 3 zu schaffen, wie er in der Figur 8 dargestellt ist. Die genauen Größenverhältnisse zwischen Durchmesser der Öffnungen 2, Abstand der Öffnungen 2 zueinander und Tiefe der Öffnungen 2 muß gegebenenfalls experimentell ermittelt werden und kann auch noch von weiteren Parametern beispielsweise der Temperatur der Temperaturbehandlung, eventuell eingebrachte Dotierstoffe, Zusammensetzung eines Schutzgases während der Temperaturbehandlung und dergleichen abhängen.
Um ausgehend von den in den Figuren 1 bis 8 geschilderten Verfahren zu Sensorstrukturen zu gelangen, ist jedoch noch eine weitere Bearbeitung des Siliziumsubstrats 1 erforderlich.
In der Figur 9 wird ein erstes Beispiel für einen erfindungsgemäßen Sensor gezeigt, der von einem
Siliziumsubstrat 1, wie es in den Figuren 6 und 8 dargestellt ist, ausgeht. Das Siliziumsubstrat 1 weist einen Hohlraum 3 und darüber angeordnet einen Membranbereich 4 auf. Ausgehend von dem Siliziumsubstrat 1, wie es beispielsweise in den Figuren 6 bis 8 gezeigt wird, wird eine Epitaxieschicht 11 aufgebracht, die die gesamte Oberseite des Siliziumsubstrats 1 inklusive des Membranbereichs 4 bedeckt. Da das Siliziumsubstrat 1 einkristallin ist und auch die einkristalline Silziumstruktur im Bereich der Membran 4 vorhanden ist, wächst die Epitaxieschicht 11 einkristallin auf. Typische Dicken für eine derartige Epitaxieschicht 11 liegen in der Größenordnung von einigen μm bis zu einigen 10 μm. Auf der Oberseite der Epitaxieschicht 11 werden dann durch übliche Prozesse Dotierstoffe eingebracht. Beispielsweise können Dotierungszonen 12 für piezoresistive Widerstandselemente eingebracht werden, die dann mittels stark dotierten Zuleitungszonen 13 mit Kontaktöffnungen 14 einer Passivierungsschicht 15 verbunden sind. Die piezoresistiven Widerstandselemente 12 werden dabei so angeordnet, dass sie in der Epitaxieschicht 11 in den Randbereichen des Hohlraums 3 angeordnet sind. Durch die stark dotierten Zuleitungselemente 13 können an den Kontaktöffnungen 14 dann über Metallleiterbahnen (nicht gezeigt) elektrische Signale abgegriffen werden, insbesondere kann der elektrische
Widerstand der piezoresistiven Elemente 13 gemessen werden. Aufgrund ihrer Anordnung relativ zum Hohlraum 3 sind die piezoresistiven Elemente 12 in Bereichen gelegen, in denen starke mechanische Spannungen auftreten, falls es zu einer Verformung der Epitaxieschicht 11 und des Membranbereichs 4 über dem Hohlraum 3 kommt. Eine derartige Verformung kann beispielsweise dadurch entstehen, dass der Umgebungsdruck von dem im Hohlraum 3 eingeschlossenen Druck abweicht. Es wird somit eine Vorrichtung geschaffen, die eine Änderung des Umgebungsdrucks relativ zum Druck im Hohlraum 3 nachweist, d.h. es handelt sich um einen Drucksensor. Durch metallische Leitschichten auf der Oberseite der Passivierungsschicht 15 können die elektrischen Signale der piezoresistiven Elemente 12 einer Auswerteschaltung 20 zugeführt werden, die ebenfalls in der Epitaxieschicht 11 und im Siliziumsubstrat 1 ausgebildet ist. Aus Vereinfachungsgründen sind die metallischen Leiterbahnen auf der Oberseite der Passivierungsschicht 15 nicht dargestellt. Ebenso sind die elektrischen Auswerteschaltungen durch die Diffusionszonen 21, 22 und 23 nur angedeutet und entsprechen in keiner Weise realen Schaltungselementen. Durch die vergrabene Dotierungszone 21 ist bereits vor der Abscheidung der Epitaxieschicht 11 Dotierstoff in die Oberseite des Siliziumsubstrats 1 eingebracht worden. Bei den Dotierungszonen 22 und 23 handelt es sich um übliche Dotierungszonen, wie sie bei der Herstellung von herkömmlichen Halbleiterelementen eingebracht werden. Dabei werden Prozesse genutzt, die auch zur Herstellung der piezoresistiven Elemente 12 und der stark dotierten Zuleitungen 13 genutzt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Erzeugung des Hohlraums 3 lässt sich problemlos mit den üblichen Verfahren zur Herstellung von Halbleiterstrukturen verwenden, so dass sowohl die Hohlräume 3 wie auch herkömmliche Schaltungselemente 20 in ein- und. derselben Prozeßfolge geschaffen werden können.
In den Figuren 10, 11 und 12 wird ein weiteres Herstellungsverfahren für einen Drucksensor gezeigt. In Ergänzung zu den Verfahrensschritten wie sie in den Figuren 1 bis 8 beschrieben wurden, wird jedoch zusätzlich noch vor und nach der Erzeugung des Hohlraumes 3 Dotierstoff in das Silizumsustrat 1 eingebracht. Ausgegangen wird dabei von einem homogen dotierten Siliziumsubstrat, beispielsweise einem p-dotierten Siliziumsubstrat, in dem dann eine Dotierung 30 vom entgegengesetzten Typ, beispielsweise eine n-Dotierung eingebracht wird. Es werden dann die Öffnungen 2 wie in den Figuren 5 bis 7 eingebracht, wobei sich der Bereich, in dem Öffnungen 2 angeordnet sind, sowohl in dem p-dotierten Substrat 1 wie auch in der eingebrachten n- Dotierung 30 erstreckt. Die Tiefe der Öffnungen 2 ist geringer als die Tiefe der Dotierung 30, so dass sich unter den Öffnungen 2 noch die Dotierung 30 befindet. Dieser Zustand wird in der Figur 10a gezeigt. Durch die Temperaturbehandlung wird dann ein Hohlraum 3 geschaffen, der sich im Inneren des Substrats 1 erstreckt und der die eingebrachte n-Dotierung 30 waagerecht durchschneidet, so dass das Silizium oberhalb und unterhalb des Hohlraums 3 eine n-Dotierung aufweist. Der Hohlraum 3 durchschneidet sozusagen den Dotierungsbereich in waagrechter Richtung. Es wird somit eine obere Dotierung 31 und eine untere Dotierung 32 geschaffen. Durch Einbringung einer Umdotierungszone 33 in die n-dotierten Zonen, d.h. durch Einbringen einer großen Anzahl von p-Dotierungsstoffen, können dann die obere n- Dotierung 31 und die untere n-Dotierung 32 elektrisch gegeneinander isoliert werden. In der Figur 10b wird ein Querschnitt durch das so geschaffene Siliziumsubstrat 1 gezeigt, bei dem eine obere n-Dotierung 31 durch den Hohlraum 3 und die Umdotierungszone 33 gegen die untere n- Dotierung 32 elektrisch isoliert ist. In der Figur 11 wird eine Aufsicht auf die Figur 10b gezeigt. Wie zu erkennen ist, ist die Umdotierung 33 so angeordnet, dass sie elektrisch zwischen der n-Dotierung 32 und der n-Dotierung 31 angeordnet ist. Alternativ kann die Umdotierung 33 auch so angeordnet werden, dass sie die obere n-Dotierung 31 vollständig umfasst. Weiterhin wird in den Figuren 10 und 11 noch eine Dotierungszone 21 für eine vergrabene Dotierungszone gezeigt, wie sie für die Herstellung von Bipolarschaltkreisen üblich ist.
Ausgehend von den Figuren 10 und 11 erfolgt dann das
Aufbringen einer n-dotierten Epitaxieschicht 11, um zu einem Sensorelement zu gelangen. Dabei werden in die Epitaxieschicht 11 tiefe Kontaktierungen 35 und 36 eingebracht, die ebenfalls n-dotiert sind. Die Tiefenkontaktierung 35 ist dabei so angeordnet, dass die obere n-Dotierung 31 elektrisch kontaktiert wird, die Tiefenkontaktierung 36 so, dass die untere n-Dotierung 32 elektrisch kontaktiert wird. Zur gegenseitigen elektrischen Isolierung werden um die Tiefenkontaktierung 36 und um die obere n-Dotierung 31 p-dotierte Isolationsringe 37 erzeugt. Auf der Oberseite wird dann wieder eine Passivierungsschicht 15 aufgebracht, in die Kontaktöffnungen 14 eingebracht sind. Die Kontaktöffnungen 14 sind so angebracht, dass durch nicht dargestellte Oberflächliche Metallfilme eine Kontaktierung der Tiefenkontaktierungen 35 erfolgt, so dass eine oberflächliche elektrische Verbindung zu ebenfalls in dem Halbleitersubstrat 1 und der Epitaxieschicht 11 ausgebildeten Schaltungselementen 20 hergestellt werden kann. Die Halbleiterschaltungselemente 20 sind wiederum durch die vergrabene Dotierungszone 21 und weitere
Dotierungszonen 22 und 23 nur schematisch dargestellt.
Die Vorrichtung wie sie in der Figur 12 gezeigt wird stellt einen kapazitiven Drucksensor dar. Bei einem Druckunterschied zwischen dem Hohlraum 3 und einer Umgebung kommt es zu einer Verformung der Epitaxieschicht 11 und des über dem Hohlraum 3 angeordneten Bereichs des Halbleitersubstrats 1. Dadurch ändert sich der Abstand zwischen der oberen Dotierungszone 31 und der unteren Dotierungszone 32. Da diese beiden Zonen elektrisch voneinander isoliert sind, bilden sie einen Plattenkondensator, dessen Kapazität von dem Abstand der Dotierungszonen 31 und 32 abhängt. Durch die Tiefenkontaktierungen 35 und 36 lässt sich diese Kapazität durch eine entsprechende Auswerteschaltung nachweisen. Es kann so durch Messung der Kapazität geschlossen werden, wie stark die Verformung der Epitaxieschicht 11 bzw. des Halbleitersubstrats 1 ist und es kann so festgestellt werden, wie das Verhältnis des Umgebungsdrucks relativ zum Druck im Hohlraum 3 ist. Das kapazitive Meßprinzip ist besonders vorteilhaft, da es besonders temperaturunabhängig ist. Weiterhin lassen sich die Kapazitäten durch unmittelbar in der Nähe angeordnete Schaltkreise besonders gut auswerten.
In der Figur 13 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Sensor gezeigt. Ausgehend von einem Substrat 1 wie es in den Figuren 6 und 8 dargestellt ist, wird eine Epitaxieschicht 11 aufgebracht. Dabei wird ein Bereich oberhalb der Membran 3 mit einer starken Dotierung 50 versehen, so dass die Epitaxieschicht 11 in diesem Bereich stark leitend ist. Weiterhin werden starke oberflächliche Dotierungen 52 eingebracht, die als elektrische Zuleitungen zu Kontaktlöchern 14 in einer Passivierungsschicht 15 dienen. Danach erfolgt ein
Einbringen von Gräben 51 durch einen Ätzprozeß, der sich von der Oberseite der Epitaxieschicht 11 bis in den Hohlraum 3 erstreckt. Es werden so Balkenstrukturen 55 geschaffen, die geometrisch so ausgelegt werden können, dass sie beispielsweise durch eine Beschleunigung parallel zur
Oberfläche des Substrats 1 bewegt werden können. Weiterhin können in nicht dargestellten Randbereichen auch Maßnahmen zur Isolierung dieser Balkenstrukturen 55 untereinander und relativ zur Epitaxieschicht 11 ausgebildet werden. Es ist so möglich, zwischen den Balkenstrukturen bzw. zwischen den Balkenstrukturen 55 und dem Rest der Epitaxieschicht 11 Kapazitäten zu messen, die davon abhängen, wie sehr die Balkenstrukturen 55 verformt sind. Diese kapazitiven Signale können dann über die oberflächlich dotierten Leitschichten 52 und Kontaktöffnungen 14 mittels nicht dargestellter metallisierter Leiterbahnen wiederum elektronischen Schaltungen 20 zugeführt werden, die ebenfalls in der Epitaxieschicht 11 ausgebildet sind. Es wird so ein kapazitiver Kraftsensor, beispielsweise ein Beschleunigungssensor, geschaffen.
In der Figur 14 wird ein weiteres Beispiel für einen Sensor gezeigt, der von einem Substrat nach den Figuren 6 und 8 ausgeht. Aus einer oberen Siliziumschicht, die entweder nur aus der Memb a schicht 4 gebildet ist, wie sie in der Figur 6 gezeigt wird, oder aber aus einer entsprechenden Epitaxieschicht 11 besteht, ist ein bewegliches Element herausstrukturiert worden, in dem Gräben 51 eingebracht sind, die bis zum Hohlraum 3 reichen. Die Grenzen des Hohlraums 3 werden durch die gestrichelte Linie 62 in der Aufsicht auf das Siliziumsubstrat 1 in der Figur 14 dargestellt. Durch die Gräben 51 ist aus der oberen Siliziumschicht eine seismische Masse 71 herausgebildet worden, die an vier Balkenelementen 72 aufgehängt ist. Auf jedem der Balkenelemente 72 sind piezoresistive Elemente 73 angeordnet. Durch diese piezoresistiven Elemente 73 lässt sich eine Einwirkung einer Kraft, insbesondere einer Beschleunigungskraft, die auf die seismische Masse 71 wirkt, nachweisen. Beim Einwirken einer Kraft auf die Masse 71 werden nämlich die Aufhängarme 72 verformt und es lassen sich entsprechende Widerstandsänderungen in den piezoresistiven Elementen 73 nachweisen. Es können hier sowohl Kräfte nachgewiesen werden, die senkrecht auf dem Substrat 1 stehen wie auch Kräfte, die parallel zur Oberfläche des Substrats sind. Vorteilhaft an den Sensoren wie sie in den Figuren 9 bis 14 gezeigt werden ist, dass die Sensorstrukturen alle aus einkristallinem Silizium bestehen. Es lassen sich somit piezoresistive Widerstandselemente mit hoher Präzision und Langzeitbeständigkeit einbringen. Weiterhin sind bewegliche Elemente aus einkristallinem Silizium besonders hochwertig und zeigen nur geringe Alterungserscheinungen. Weiterhin ist das erfindungsgemäße Verfahren vollständig mit üblichen Halbleiterherstellungsprozessen integrierbar, so dass auf dem gleichen Substrat sowohl Bipolarschaltkreise wie auch CMOS-Schaltkreise integriert werden können. Es lassen sich so auf einem Substrat Sensorelemente und Halbleiterschaltungselemente gemeinsam integrieren. Weiterhin werden nur übliche Halbleiterherstellungsprozesse verwendet.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von mikromechanischen Sensoren, bei dem in einem Halbleitersubstrat (1) Öffnungen (2) eingebracht werden und nachfolgend eine Temperaturbehandlung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die geometrischen Abmessungen der Öffnungen (2) und die Temperatur- und Zeitdauer der Temperaturbehandlung so gewählt werden, dass sich in der Tiefe des Substrats (1) ein Hohlraum (3) ausbildet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Öffnungen (2) ausgehend von einer Oberfläche des Halbleitersubstrats (1) mit einer Tiefe in das
Halbleitersubstrat (1) hinein erstrecken und dass die Seitenwände der Öffnungen (2) einen Abstand aufweisen, der geringer ist als die Tiefe der Öffnungen (2) .
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (2) an der Oberfläche des Halbleitersubstrats (1) in einer Richtung geringer sind als ein μm und eine Tiefe von mehr als 2 μm aufweisen.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturbehandlung mit Temperaturen von höher als 900 °C vorzugsweise von mehr als 1000°C erfolgt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Bearbeitungsschritte zur Ausbildung der Sensoren erfolgen.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als weiterer Prozeßschritt eine Epitaxieschicht (11) auf der Oberfläche des Halbleitersubstrats (1) abgeschieden wird.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass vor oder nach dem Abscheiden der Epitaxieschicht (11) Dotierstoffe zur Dotierung von Halbleitermaterial eingebracht werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass durch Dotierstoffe piezoresistive Elemente (12, 73) in einkristallinem Halbleitermaterial gebildet werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einbringen der Öffnungen (2) Dotierstoffe in das Halbleitersubstrat (1) eingebracht werden.
10. Sensorelement, welches nach einem der Verfahren 1 bis 9 hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass über dem Hohlraum (3) eine obere Dotierungsschicht (31) und unter dem Hohlraum (3) eine untere Dotierungsschicht (32) vorgesehen sind, die gegeneinander durch einen pn-Übergang isoliert sind.
11. Sensor, der nach einem Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9 hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass über dem Hohlraum (3) Grabenstrukturen (51) in den Halbleiter eingebracht sind, die sich von einer Oberfläche bis zum Hohlraum (3) erstrecken.
12. Sensor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Gräben (51) Balkenstrukturen (55) geschaffen werden, die parallel zur Oberfläche des Substrats (1) beweglich sind.
13. Sensor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Balkenstrukturen (55) Seitenwände aufweisen, die durch Einbringen von Dotierstoffen leitend ausgelegt sind.
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Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7294536B2 (en) * 2000-07-25 2007-11-13 Stmicroelectronics S.R.L. Process for manufacturing an SOI wafer by annealing and oxidation of buried channels
FR2823998B1 (fr) * 2001-04-25 2004-01-02 Centre Nat Rech Scient Matrice de biocapteurs et son procede de fabrication
EP2280412A3 (de) * 2002-11-29 2011-02-16 STMicroelectronics S.r.l. Halbleitersubstrat mit mindestens einem vergrabenen Hohlraum
DE10347215A1 (de) 2003-10-10 2005-05-12 Bosch Gmbh Robert Mikromechanischer Sensor
EP1577656B1 (de) 2004-03-19 2010-06-09 STMicroelectronics Srl Halbleiterdrucksensor und Verfahren zur Herstellung
US7157350B2 (en) * 2004-05-17 2007-01-02 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Method of forming SOI-like structure in a bulk semiconductor substrate using self-organized atomic migration
DE102004043356A1 (de) 2004-09-08 2006-03-09 Robert Bosch Gmbh Sensorelement mit getrenchter Kaverne
DE102004043357B4 (de) * 2004-09-08 2015-10-22 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen Sensorelements
EP1684079A1 (de) * 2005-01-25 2006-07-26 STMicroelectronics S.r.l. Piezoresistiver Beschleunigungssensor mit Masse auf einer Membran, und Herstellungsverfahren
EP1719993A1 (de) * 2005-05-06 2006-11-08 STMicroelectronics S.r.l. Integrierter Differenzdrucksensor und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102005060855A1 (de) 2005-12-20 2007-06-28 Robert Bosch Gmbh Mikromechanischer kapazitiver Druckwandler und Herstellungsverfahren
JP2007298407A (ja) * 2006-04-28 2007-11-15 Matsushita Electric Works Ltd 静電容量式センサ
DE102006028435A1 (de) 2006-06-21 2007-12-27 Robert Bosch Gmbh Sensor und Verfahren zu seiner Herstellung
FR2909368A1 (fr) * 2006-12-21 2008-06-06 Commissariat Energie Atomique Procede de realisation de micro-cavites
WO2010052682A2 (en) * 2008-11-10 2010-05-14 Nxp B.V. Mems with poly-silicon cap layer
US20100187572A1 (en) * 2009-01-26 2010-07-29 Cho Hans S Suspended mono-crystalline structure and method of fabrication from a heteroepitaxial layer
JP5426437B2 (ja) * 2010-03-11 2014-02-26 ローム株式会社 圧力センサおよび圧力センサの製造方法
CN102295266B (zh) * 2011-06-30 2015-03-04 西北工业大学 一种获得精密齐整棱边的mems划片方法
JP5935352B2 (ja) 2012-01-27 2016-06-15 富士電機株式会社 Ｓｏｎ構造を有する物理量センサの製造方法。
US9136328B2 (en) * 2012-10-09 2015-09-15 Infineon Technologies Dresden Gmbh Silicon on nothing devices and methods of formation thereof
US20150122039A1 (en) * 2013-11-06 2015-05-07 Honeywell International Inc. Silicon on nothing pressure sensor
US10364143B2 (en) 2014-12-18 2019-07-30 Stmicroelectronics S.R.L. Integrated micro-electromechanical device of semiconductor material having a diaphragm, such as a pressure sensor and an actuator
FR3049946B1 (fr) * 2016-04-06 2018-04-13 Centre National De La Recherche Scientifique Cnrs Procede de fabrication d’une structure micromecanique en carbure de silicium comportant au moins une cavite
US11473991B2 (en) * 2019-12-29 2022-10-18 Measurement Specialties, Inc. Low-pressure sensor with stiffening ribs

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0750789B2 (ja) * 1986-07-18 1995-05-31 日産自動車株式会社 半導体圧力変換装置の製造方法
US4993143A (en) * 1989-03-06 1991-02-19 Delco Electronics Corporation Method of making a semiconductive structure useful as a pressure sensor
US5241615A (en) 1992-06-18 1993-08-31 Corning Incorporated Optical waveguide fiber with very thin titania-silica outer cladding layer
DE4309206C1 (de) * 1993-03-22 1994-09-15 Texas Instruments Deutschland Halbleitervorrichtung mit einem Kraft- und/oder Beschleunigungssensor
DE4318466B4 (de) * 1993-06-03 2004-12-09 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen Sensors
US5616514A (en) * 1993-06-03 1997-04-01 Robert Bosch Gmbh Method of fabricating a micromechanical sensor
SE9304145D0 (sv) * 1993-12-10 1993-12-10 Pharmacia Lkb Biotech Sätt att tillverka hålrumsstrukturer
JP3478895B2 (ja) 1995-02-23 2003-12-15 株式会社東海理化電機製作所 加速度センサ及びその製造方法
CA2176052A1 (en) * 1995-06-07 1996-12-08 James D. Seefeldt Transducer having a resonating silicon beam and method for forming same
US6038928A (en) * 1996-10-07 2000-03-21 Lucas Novasensor Miniature gauge pressure sensor using silicon fusion bonding and back etching
GB2320571B (en) * 1996-12-20 2000-09-27 Aisin Seiki Semiconductor micromachine and manufacturing method thereof
JP3762136B2 (ja) * 1998-04-24 2006-04-05 株式会社東芝 半導体装置
EP1043770B1 (de) * 1999-04-09 2006-03-01 STMicroelectronics S.r.l. Herstellung von vergrabenen Hohlräumen in einer einkristallinen Halbleiterscheibe und Halbleiterscheibe
ITVA20000042A1 (it) * 2000-12-15 2002-06-15 St Microelectronics Srl Sensore di pressione monoliticamente integrato e relativo processo direalizzazione.

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO02076880A3 *

Also Published As

Publication number Publication date
US20040152228A1 (en) 2004-08-05
WO2002076880A2 (de) 2002-10-03
US7045382B2 (en) 2006-05-16
DE10114036A1 (de) 2002-10-02
JP2004531882A (ja) 2004-10-14
WO2002076880A3 (de) 2003-10-02

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