DE102020120259A1

DE102020120259A1 - Gas- oder Druck-Sensormodul mit einem miniaturisierten Aufbau nach dem Prinzip des Franck-Hertz-Experiments

Info

Publication number: DE102020120259A1
Application number: DE102020120259.8A
Authority: DE
Inventors: Klaus Elian; Matthias Eberl; Stefan Kolb; Rainer Markus Schaller
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2020-07-31
Filing date: 2020-07-31
Publication date: 2022-02-03
Anticipated expiration: 2040-08-01
Also published as: DE102020120259B4

Abstract

Ein Gas- oder Druck-Sensormodul (100) umfasst ein erstes Substrat (10), einen oder mehrere auf einer Hauptoberfläche des ersten Substrats (10) ausgebildete Elektronenemitter (20), ein zweites Substrat (30), und ein erstes Beschleunigungsgitter (40), welches zwischen den Elektronenemittern (20) und dem zweiten Substrat (30) angeordnet ist, wobei dem ersten Substrat (10), dem zweiten Substrat (30) und dem Beschleunigungsgitter (40) elektrische Potentiale zuführbar sind, und wobei das Sensormodul (100) für die Aufnahme von einem oder mehreren Gasen in einem räumlichen Bereich zwischen den Elektronenemittern (20) und dem zweiten Substrat (30) ausgebildet ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Gas- oder Druck-Sensormodul und ein Verfahren zur Herstellung eines Gas- oder Druck-Sensormoduls.
HINTERGRUND
Im Laufe der Zeit sind eine Reihe verschiedener Gas- oder Druck-Sensoren entwickelt worden, die auf der Basis verschiedener Prinzipien arbeiten. Bei resistiven Messprinzipien modifiziert das Messgas die Leitfähigkeit einer gassensitiven Schicht. Die Messung des modifizierten spezifischen Widerstandes liefert das Messsignal. Beispiele für gasempfindliche Schichten sind anorganische Metalloxid-Halbleiter oder organisches Phthalocyanin oder Graphen. Bei kapazitiven Gassensoren wird die Kapazität eines gassensitiven Dielektrikums durch das Gas modifiziert. Bei potentiometrischen Prinzipien erzeugt ein Festkörper-Ionenleiter ein bestimmtes Potential wie z.B. die Lambda-Sonde im Auto. Gas-Sensoren auf der Basis von Thermosensoren messen die Wärmekapazität, die gasabhängig ist. Weitere Messprinzipien sind können amperometrisch, optisch, gravimetrisch oder biochemisch genannt werden.
Ein Nachteil all dieser Messverfahren ist die fehlende Querempfindlichkeit gegen verschiedene Gase. Dies erfordert Verfahren zur Absorption nur des relevanten Messgases. Eine Detektion und Analyse von Gasgemischen ist nicht möglich. Dies würde große Analysegeräte, z.B. Massenspektrometer, erfordern.
Aus diesen und anderen Gründen besteht die Notwendigkeit der vorliegenden Offenbarung.
KURZDARSTELLUNG
Verschiedene Aspekte betreffen ein Gas- oder Druck-Sensormodul. Das Gas- oder Druck-Sensormodul enthält ein erstes Substrat, einen oder mehrere auf einer Hauptoberfläche des ersten Substrats ausgebildete Elektronenemitter, ein zweites Substrat, und ein erstes Beschleunigungsgitter, welches zwischen den Elektronenemittern und dem zweiten Substrat angeordnet ist, wobei dem ersten Substrat, dem zweiten Substrat und dem Beschleunigungsgitter elektrische Potentiale zuführbar sind, und wobei das Sensormodul für die Aufnahme von einem oder mehreren Gasen in einem räumlichen Bereich zwischen den Elektronenemittern und dem zweiten Substrat ausgebildet ist.
Verschiedene Aspekte betreffen ein Verfahren zur Herstellung eines Gas- oder Druck-Sensormoduls. Das Verfahren enthält das Bereitstellen eines ersten Substrats, welches eine oder mehrere auf einer Hauptoberfläche ausgebildete Elektronenemitter aufweist, das Bereitstellen eines zweiten Substrats, das Bereitstellen eines ersten Beschleunigungsgitters, und das Anordnen des ersten Substrats, des zweiten Substrats und des ersten Beschleunigungsgitters relativ zueinander derart dass die Elektronenemitter dem zweiten Substrat gegenüber stehen und das erste Beschleunigungsgitter zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat angeordnet ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Vorrichtungen und Verfahren gemäß der Offenbarung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Die in den Zeichnungen gezeigten Elemente sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu relativ zueinander wiedergegeben. Identische Bezugszeichen können identische Komponenten bezeichnen.
Die Elemente der Zeichnungen sind nicht unbedingt maßstabsgetreu relativ zueinander. Gleiche Referenznummern bezeichnen entsprechende gleiche oder ähnliche Teile.

1 zeigt eine schematische seitliche Querschnittsansicht eines beispielhaften Gas- oder Druck-Sensormoduls, welches eine einzelne am zweiten Substrat befestigte Beschleunigungselektrode aufweist.
2 zeigt eine schematische seitliche Querschnittsansicht eines beispielhaften Gas- oder Druck-Sensormoduls, welches eine einzelne am ersten Substrat befestigte Beschleunigungselektrode aufweist.
3 zeigt eine perspektivische Querschnittsansicht eines beispielhaften Gas- oder Druck-Sensormoduls, welches ein erstes am ersten Substrat befestigtes Beschleunigungsgitter und ein zweites am zweiten Substrat befestigtes Beschleunigungsgitter aufweist.
4 zeigt ein weiteres Beispiel eines Gas- oder Druck-Sensormoduls mit zwei Beschleunigungsgittern und einer mit Durchgangsöffnungen versehenen umlaufenden Seitenwand in einer perspektivischen, teilweise aufgeschnittenen Draufsicht (A) und einer Querschnittsansicht eines Teilabschnitts davon (B) .
5 zeigt ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Herstellung eines Gas- oder Druck-Sensormoduls.
6 umfasst die 6A und 6B und zeigt seitliche Querschnittsansichten zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Herstellung eines Gas- oder Druck-Sensormoduls.
7 umfasst die 7A bis 7D und zeigt seitliche Querschnittsansichten zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Herstellung eines Gas- oder Druck-Sensormoduls.
8 umfasst die 8A und 8B und veranschaulicht, wie ein Gas- oder Druck-Sensormodul gemäß der vorliegenden Offenbarung eine Mehrzahl verschiedener Gase gleichzeitig messen kann.
9 umfasst die 9A und 9B und zeigt den Versuchsaufbau des Franck-Hertz-Versuchs (A) und den Verlauf des durch die Röhre geflossenen Stroms in Abhängigkeit von der Spannung am Beispiel von Quecksilber (B).

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
In der folgenden detaillierten Beschreibung wird auf die beiliegenden Zeichnungen verwiesen, die einen Teil dieser Beschreibung bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt werden, in denen die Offenbarung praktiziert werden kann. Dabei wird eine richtungsweisende Terminologie wie „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „führend“, „nachlaufend“ usw. in Bezug auf die Ausrichtung der zu beschreibenden Figur(en) verwendet. Da die Bestandteile von Ausführungsformen in verschiedenen Orientierungen positioniert werden können, wird die Richtungsbezeichnung zur Veranschaulichung verwendet und ist in keiner Weise einschränkend. Es ist zu verstehen, dass auch andere Ausführungsformen verwendet und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne dass der Umfang der vorliegenden Offenbarung überschritten wird. Die folgende detaillierte Beschreibung ist daher nicht einschränkend zu verstehen, und der Umfang der vorliegenden Offenbarung wird durch die beigefügten Ansprüche definiert.
Es ist zu verstehen, dass die Merkmale der verschiedenen hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben.
Wie in dieser Spezifikation verwendet, bedeuten die Begriffe „geklebt“, „befestigt“, „verbunden“, „gekoppelt“ und/oder „elektrisch verbunden/elektrisch gekoppelt“ nicht, dass die Elemente oder Schichten direkt miteinander kontaktiert werden müssen; zwischen den „geklebten“, „befestigten“, „verbundenen“, „gekoppelten“ und/oder „elektrisch verbundenen/elektrisch gekoppelten“ Elementen können Zwischenelemente oder -schichten vorgesehen werden. Gemäß der Offenbarung können die oben genannten Begriffe jedoch optional auch die spezifische Bedeutung haben, dass die Elemente oder Schichten direkt miteinander kontaktiert werden, d. h. dass keine Zwischenelemente oder -schichten zwischen den „geklebten“, „befestigten“, „verbundenen“, „gekoppelten“ und/oder „elektrisch verbundenen/elektrisch gekoppelten“ Elementen vorgesehen sind.
Ferner kann das Wort „über“, das in Bezug auf ein Teil, ein Element oder eine Materialschicht verwendet wird, die „über“ einer Oberfläche gebildet oder angeordnet ist, hierin bedeuten, dass das Teil, das Element oder die Materialschicht „indirekt“ auf der implizierten Oberfläche angeordnet (z. B. platziert, gebildet, abgeschieden usw.) wird, wobei ein oder mehrere zusätzliche Teile, Elemente oder Schichten zwischen der implizierten Oberfläche und dem Teil, dem Element oder der Materialschicht angeordnet werden. Das Wort „über“, das in Bezug auf ein Teil, ein Element oder eine Materialschicht verwendet wird, das/die „über“ einer Oberfläche gebildet oder angeordnet ist, kann jedoch optional auch die spezifische Bedeutung haben, dass das Teil, das Element oder die Materialschicht „direkt auf“, z.B. in direktem Kontakt mit der implizierten Oberfläche, angeordnet (z.B. platziert, geformt, abgeschieden usw.) wird.
9 umfasst die 9A und 9B und veranschaulicht noch einmal das der vorliegenden Offenbarung zugrunde liegende Franck-Hertz-Experiment.
9A zeigt einen Glaskolben, in welchem sich ein Gas, beispielsweise Quecksilberdampf, mit niedrigem Druck, typischerweise im Bereich von 10 bis 20 mbar, befindet. An einem Ende befindet sich eine Glühkathode K, die durch die Stromquelle Uh beheizt wird. Das Gitter G liegt durch die regelbare positive Spannung Ub (im Bereich einiger V) auf positivem Potential gegenüber der Kathode. Die Auffangelektrode A, an der der Strom gemessen wird, befindet sich direkt hinter dem Gitter und liegt gegenüber diesem auf leicht negativem Potential Ug von etwa 1 V. Elektronen werden zwischen K und G beschleunigt und stoßen mit den Quecksilberatomen zusammen. Das schwache Gegenfeld zwischen G und A schließt dann alle Elektronen von der Strommessung aus, die beim Durchtritt durch G nicht eine gewisse Mindestenergie haben. Die von der Kathode emittierten Elektronen werden beschleunigt und erreichen unmittelbar vor dem Gitter ihre höchste Geschwindigkeit. Die Elektronen, die auf dem Gitter landen, werden durch die Stromquelle Ub wieder zur Kathode zurücktransportiert. Die anderen passieren das Gitter und werden von dem schwachen elektrischen Feld zwischen Gitter und Auffangelektrode A abgebremst. Elektronen geringer Energie können das Gegenfeld nicht überwinden und landen schließlich auch auf dem Gitter. Nur die Elektronen mit genügender Energie treffen auf A und werden auf dem Rückweg mit Hilfe eines empfindlichen Amperemeters gemessen.
9B zeigt den sich daraus ergebenden Stromverlauf. Die Abstände zwischen den Maxima betragen jeweils 4.9 eV, welches dem Energiebetrag entspricht, welcher ein Außenelektron des Quecksilbers aufnehmen kann.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Offenbarung, einen Gas- oder Druck-Sensor anzugeben, welcher nach dem Prinzip des Frank-Hertz-Experiments arbeitet und in einer platzsparenden Weise aufgebaut ist.
1 zeigt eine schematische seitliche Querschnittsansicht eines beispielhaften Gas- oder Druck-Sensormoduls.
Das Gas- oder Druck-Sensormodul 100 gemäß 1 enthält ein erstes Substrat 10, eine Mehrzahl von auf einer Hauptoberfläche des ersten Substrats 10 ausgebildeten Elektronenemittern 20, ein zweites Substrat 30, und ein Beschleunigungsgitter 40, welches zwischen den Elektronenemittern 20 und dem zweiten Substrat 30 angeordnet ist, wobei dem ersten Substrat 10, dem zweiten Substrat 30 und dem Beschleunigungsgitter 40 elektrische Potentiale zuführbar sind, und wobei das Sensormodul 100 für die Aufnahme von einem oder mehreren Gasen in einem räumlichen Bereich zwischen den Elektronenemittern 20 und dem zweiten Substrat 30 ausgebildet ist.
Das Gas- oder Druck-Sensormodul 100 gemäß 1 weist eine Mehrzahl von Elektronenemittern 30 auf. Es ist jedoch ebenso möglich, lediglich einen Elektronenemitter vorzusehen.
Das Sensormodul 100 kann eine Leistungsversorgung 50 aufweisen, durch welche die elektrischen Potentiale bereitgestellt werden. Die Leistungsversorgung 50 kann insbesondere so einstellbar sein, dass die elektrischen Potentiale derart einstellbar sind, dass von den Elektronenemittern 20 emittierte Elektronen in Richtung auf das Beschleunigungsgitter 40 beschleunigt werden und in Richtung vom Beschleunigungsgitter 40 auf das zweite Substrat 30 abgebremst werden. Beispielsweise kann eine erste Spannung V₁₁ zwischen den Elektronenemittern 20 und dem Beschleunigungsgitter 40 im Bereich von +50V bis +100V, insbesondere ca. +100V, liegen, und eine zweite Spannung V₁₂ zwischen dem Beschleunigungsgitter 40 und dem zweiten Substrat kann in einem Bereich von -1V bis -5V, insbesondere ca. -IV, liegen.
Das Beschleunigungsgitter 40 weist eine metallischen Platte auf, die auf einer Isolationsschicht 60 aufgebracht ist, welche auf dem zweiten Substrat 30 aufgebracht ist. Wie am besten weiter unten in der 4A zu sehen ist, enthalten sowohl die metallische Platte als auch die Isolationsschicht 60 jeweils eine Vielzahl von Durchgangsbohrungen 40.1 und 60.1, die zueinander ausgerichtet sind und insbesondere matrixförmig angeordnet sein können. Die Isolationsschicht 60 kann einen Isolator wie ein Oxid oder einen Photoresist wie SU8 aufweisen.
Ein durch das Sensormodul 100 fließender elektrischer Strom kann durch eine Strommess-Einrichtung 51 messbar sein, hier gekennzeichnet durch ein Zeichen für ein Amperemeter. Schaltungstechnisch kann dies auf Chipebene beispielsweise durch eine einen Stromspiegel enthaltende Schaltung realisiert werden.
Das erste Substrat 10 und/oder das zweite Substrat 30 können durch ein Halbleitersubstrat, insbesondere ein siliziumbasiertes Substrat, ein Glassubstrat oder ein Keramiksubstrat gebildet sein.
Das zweite Substrat 30 kann entweder selbst elektrisch leitend sein oder es kann auf seiner unteren Hauptoberfläche eine leitfähige Schicht 31 aufweisen, welcher eines der elektrischen Potentiale zuführbar ist. Die leitfähige Schicht 31 kann eine hochdotierte Oberflächenschicht eines aus einem Halbleiter bestehenden zweiten Substrats 30 oder eine metallische Schicht sein.
Ebenso kann auch das erste Substrat 10 entweder selbst elektrisch leitend sein oder auf seiner oberen Hauptoberfläche eine leitfähige Schicht aufweisen, welcher eines der elektrischen Potentiale zuführbar ist. Ein Ausführungsbeispiel hierfür wird weiter unten noch gezeigt werden.
Die Elektronenemitter 20 können auf der Hauptoberfläche des ersten Substrats 10 regelmäßig, insbesondere matrixförmig oder mit gleichen wiederkehrenden Abständen voneinander, angeordnet sein. Insbesondere können die Elektronenemitter 20 in gezielter Weise durch spezielle Strukturierungsverfahren künstlich hergestellt sein. Es ist aber auch denkbar, dass die Elektronenemitter nicht regelmäßig angeordnet sind und insbesondere in der Form von porösem Silizium, Siliziumgras, oder dergleichen bereitgestellt werden.
Es wurde bereits erwähnt, dass ein Nachweis für die Existenz bestimmter Gase durch die Messung des durch das Modul fließenden Stroms erfolgen kann. Alternativ dazu oder zusätzlich kann dieser Nachweis auch durch die Messung von Licht erfolgen, welches von den Ionen der Gase emittiert wird. Zu diesem Zweck können ein oder mehrere Lichtdetektoren vorhanden sein, mit welchen das von dem einen oder den mehreren Gasen emittierte Licht detektierbar ist. Diese Lichtdetektoren können beispielsweise auf dem ersten Substrat 10 und/oder dem zweiten Substrat 30 angeordnet und dem räumlichen Bereich zwischen den Elektronenemittern 20 und dem zweiten Substrat 30 zugewandt sein.
2 zeigt eine schematische seitliche Querschnittsansicht eines weiteren beispielhaften Gas- oder Druck-Sensormoduls.
Das Gas- oder Druck-Sensormodul 200 gemäß 2 enthält ein erstes Substrat 10, eine Mehrzahl von auf einer Hauptoberfläche des ersten Substrats 10 ausgebildeten Elektronenemittern 20, ein zweites Substrat 30, und ein Beschleunigungsgitter 140, welches zwischen den Elektronenemittern 20 und dem zweiten Substrat 30 angeordnet ist, wobei dem ersten Substrat 10, dem zweiten Substrat 30 und dem Beschleunigungsgitter 40 elektrische Potentiale zuführbar sind, und wobei das Sensormodul 200 für die Aufnahme von einem oder mehreren Gasen in einem räumlichen Bereich zwischen den Elektronenemittern 20 und dem zweiten Substrat 30 ausgebildet ist.
Das Gas- oder Druck-Sensormodul 200 gemäß 2 weist somit wie das Sensormodul 100 der 1 ein einzelnes Beschleunigungsgitter 140 auf. Im Unterschied zu dem Sensormodul 100 der 1 ist jedoch das Beschleunigungsgitter 140 über eine Isolationsschicht 70 an dem ersten Substrat 10 befestigt.
Das Beschleunigungsgitter 140 weist eine metallischen Platte auf, die auf einer Isolationsschicht 70 aufgebracht ist, welche auf dem ersten Substrat 10 aufgebracht ist. Wie am besten weiter unten in der 4A zu sehen ist, enthält sowohl die metallische Platte als auch die Isolationsschicht 70 jeweils eine Vielzahl von Durchgangsbohrungen 140.1 und 70.1, die zueinander ausgerichtet sind und insbesondere matrixförmig angeordnet sein können. Die Durchgangsbohrungen 140.1 und 70.1. sind jedenfalls so angeordnet, dass sie sich direkt oberhalb der Elektronenemitter 20 befinden. Die Isolationsschicht 70 kann einen Isolator wie ein Oxid oder einen Photoresist wie SU8 aufweisen.
Auch beim Sensormodul 200 kann eine Leistungsversorgung 150 vorhanden sein, durch welche die elektrischen Potentiale bereitgestellt werden. Die Leistungsversorgung 150 kann insbesondere so konfiguriert sein, dass die elektrischen Potentiale derart einstellbar sind, dass von den Elektronenemittern 20 emittierte Elektronen in Richtung auf das Beschleunigungsgitter 140 beschleunigt werden und in Richtung vom Beschleunigungsgitter 140 auf das zweite Substrat 30 abgebremst werden. Beispielsweise kann eine erste Spannung V₂₁ zwischen den Elektronenemittern 20 und dem Beschleunigungsgitter 140 im Bereich von +50V bis +100V, insbesondere ca. +100V, liegen, und eine zweite Spannung V₂₂ zwischen dem Beschleunigungsgitter 140 und zweiten Substrat kann in einem Bereich von -1V bis -5V, insbesondere ca. -IV, liegen.
Ein durch das Sensormodul 200 fließender elektrischer Strom kann durch eine Strommess-Einrichtung 151 messbar sein, hier gekennzeichnet durch ein Zeichen für ein Amperemeter. Schaltungstechnisch kann dies auf Chipebene beispielsweise durch eine einen Stromspiegel enthaltende Schaltung realisiert werden.
3 zeigt eine seitliche Querschnittsansicht eines beispielhaften Gas- oder Druck-Sensormoduls.
Das Gas- oder Druck-Sensormodul 300 gemäß 3 enthält ein erstes Substrat 10, eine Mehrzahl von auf einer Hauptoberfläche des ersten Substrats 10 ausgebildeten Elektronenemittern 20, ein zweites Substrat 30, ein erstes Beschleunigungsgitter 241, welches zwischen den Elektronenemittern 20 und dem zweiten Substrat 30 angeordnet ist, und ein zweites Beschleunigungsgitter 242, welches zwischen dem ersten Beschleunigungsgitter 241 und dem zweiten Substrat 30 angeordnet ist. Dem ersten Substrat 10, dem zweiten Substrat 30, dem ersten Beschleunigungsgitter 241 und dem zweiten Beschleunigungsgitter 242 sind elektrische Potentiale zuführbar und das Sensormodul 300 ist für die Aufnahme von einem oder mehreren Gasen in einem räumlichen Bereich zwischen den Elektronenemittern 20 und dem zweiten Substrat 30 ausgebildet.
Auch beim Sensormodul 300 kann eine Leistungsversorgung 250 vorhanden sein, durch welche die elektrischen Potentiale bereitgestellt werden. Die Leistungsversorgung 250 kann insbesondere so einstellbar sein, dass die elektrischen Potentiale derart einstellbar sind, dass von den Elektronenemittern 20 emittierte Elektronen in Richtung auf das erste Beschleunigungsgitter 241 beschleunigt werden und in Richtung vom Beschleunigungsgitter 241 in Richtung auf das zweite Beschleunigungsgitter 242 beschleunigt werden und vom zweiten Beschleunigungsgitter 242 in Richtung auf das zweite Substrat 30 abgebremst werden. Beispielsweise kann eine erste Spannung V31 zwischen den Elektronenemittern 20 und dem ersten Beschleunigungsgitter 241 in einem Bereich von +50V bis +100V, insbesondere ca. +100V, liegen, eine zweite Spannung zwischen dem ersten Beschleunigungsgitter 241 und dem zweiten Beschleunigungsgitter 242 im Bereich von 0V bis +20V liegen, und eine dritte Spannung V33 zwischen dem zweiten Beschleunigungsgitter 242 und dem zweiten Substrat kann im Bereich zwischen -1V bis -5V, insbesondere ca. -IV, liegen.
Die beiden Beschleunigungsgitter 241 und 242 können jeweils so aufgebaut sein, wie es bereits anhand der Beschleunigungsgitter 40 und 140 der 1 und 2 erläutert wurde. Die metallischen Platten der Beschleunigungsgitter 241 und 242 sind jeweils auf Isolationsschichten 60 und 70 aufgebracht, welche ihrerseits auf den ersten und zweiten Substraten 10 und 30 aufgebracht sind.
Als eine weitere Besonderheit gegenüber den Ausführungsbeispielen der 1 und 2 weist bei dem Sensormodul 300 der 3 das erste Substrat 10 eine leitfähige Schicht 11 auf, die mit den Elektronenemittern 20 in Kontakt steht. Die leitfähige Schicht 11 kann eine hochdotierte Oberflächenschicht eines aus einem Halbleiter bestehenden ersten Substrats 10 oder eine metallische Schicht sein.
Auf das erste und/oder das zweite Beschleunigungsgitter kann außerdem eine Schutzschicht aufgebracht sein, um das Metall des Gitters vor Korrosion oder anderen schädlichen Einflüssen zu schützen, die insbesondere durch die zu analysierenden Gase verursacht sein können. Die Schutzschicht kann beispielsweise aus SiN oder aus Ti hergestellt sein.
Die 4 umfasst die 4A und 4B und zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Gas- oder Druck-Sensormoduls.
Das Gas- oder Druck-Sensormodul 400 gemäß 4 kann auf die gleiche Weise aufgebaut sein wie das Sensormodul der 3. Dementsprechend enthält das Sensormodul 400 ein erstes Substrat 10, eine Mehrzahl von auf einer Hauptoberfläche des ersten Substrats 10 ausgebildeten Elektronenemittern 20, ein zweites Substrat 30, ein erstes Beschleunigungsgitter 241, welches zwischen den Elektronenemittern 20 und dem zweiten Substrat 30 angeordnet ist, und ein zweites Beschleunigungsgitter 242, welches zwischen dem ersten Beschleunigungsgitter 241 und dem zweiten Substrat 30 angeordnet ist. Dem ersten Substrat 10, dem zweiten Substrat 30, dem ersten Beschleunigungsgitter 241 und dem zweiten Beschleunigungsgitter 242 sind elektrische Potentiale zuführbar und das Sensormodul 400 ist für die Aufnahme von einem oder mehreren Gasen in einem räumlichen Bereich zwischen den Elektronenemittern 20 und dem zweiten Substrat 30 ausgebildet. Zwischen dem ersten Beschleunigungsgitter 241 und dem zweiten Beschleunigungsgitter 242 ist eine Isolationsschicht 410 angeordnet (in 3 nicht gezeigt), welche Durchgangsöffnungen für den Durchtritt der Elektronen aufweist.
Darüber hinaus weist das Sensormodul 400 eine umlaufende Seitenwand 420 auf, welche das zweite Substrat 30 mit dem ersten Substrat 10 verbindet. Die umlaufende Seitenwand 420 kann aus einem Photolack wie SU8 hergestellt sein und Öffnungen 420.1 für den Durchtritt eines oder mehrerer zu analysierender Gase aus der Umgebung in das Sensormodul 400 aufweisen. Die Öffnungen 420.1 können wahlweise nur in einem Bereich, beispielsweise nur in einer der vier Teil-Seitenwände der Seitenwand 420, vorhanden sein, so dass das Gas oder die Gase nur von dieser Seite aus in das Sensormodul 400 eindringen können. Es können die Öffnungen aber auch durchgehend in allen Bereichen der Seitenwand 420 vorhanden sein, so dass das Gas oder die Gase aus jeder Richtung in das Sensormodul 400 eindringen können. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Öffnungen 420.1 durch eine Membran abgedeckt sind, welche so ausgebildet ist, dass sie einen selektiven Durchtritt eines oder mehrerer gewünschter Gase ermöglicht.
Das in 4 gezeigte Sensormodul 400 hat die Größe 1 mm × 1 mm und enthält 12 × 12 = 144 Elektronenemitter. Die Elektronenemitter haben eine Grundfläche mit einem Durchmesser von ca. 280 µm und sind um ca. 750 µm entlang einer Reihe voneinander beanstandet. Generell kann die Größe des Sensors in einem Bereich zwischen 0,5 mm x 0,5 mm und 2 mm x 2mm oder größer liegen. Ebenso kann die Anzahl der Elektronenemitter in einem Bereich zwischen 50 und 200 oder mehr liegen. Der Durchmesser der Grundfläche der Elektronenemitter kann zwischen 50 µm und 400 µm betragen und ihr Abstand voneinander kann in einem Bereich zwischen 200 µm und 1000 µm liegen.
Das Sensormodul kann mit einem kleinen Steuer- oder Controllerchip verbunden werden, welcher einerseits die elektrischen Potentiale bereitstellt, insbesondere eine variable Spannungsrampe liefert, und andererseits mittels der Strom-Messeinrichtung den Stromfluss durch das Modul misst. Zusätzlich kann eine Speichereinrichtung vorhanden sein, um die gemessenen Daten zu speichern. Controllerchip wie Speichereinrichtung können in dem ersten und/oder dem zweiten Substrat integriert sein, womit ein vollständig in Silizium integriertes Sensormodul bereitgestellt wird.
5 zeigt ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Herstellung eines Gas- oder Druck-Sensormoduls.
Das Verfahren 500 gemäß 5 umfasst das Bereitstellen eines ersten Substrats, welches einen oder mehrere auf einer Hauptoberfläche ausgebildete Elektronenemitter aufweist (510), das Bereitstellen eines zweiten Substrats (520), das Bereitstellen eines ersten Beschleunigungsgitters (530), und das Anordnen des ersten Substrats, des zweiten Substrats und des ersten Beschleunigungsgitters relativ zueinander derart dass die Elektronenemitter dem zweiten Substrat gegenüber stehen und das erste Beschleunigungsgitter zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat angeordnet ist (540).
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens gemäß 5 wird das erste Beschleunigungsgitter dadurch bereitgestellt, indem auf einer Hauptoberfläche des ersten oder des zweiten Substrats eine Struktur geformt wird, welche das erste Beschleunigungsgitter enthält. Eine derartige Struktur kann beispielsweise eine Isolationsschicht enthalten, die auf dem ersten oder zweiten Substrat abgeschieden wird. Auf die Isolationsschicht wird dann eine metallische Schicht abgeschieden und anschließend werden Durchgangslöcher in die metallische Schicht und die darunter liegende Isolationsschicht geformt. In dem Fall dass die Elektronenemitter auf dem ersten Substrat ausgebildet werden, werden die Durchgangslöcher oberhalb der Elektronenemitter geformt.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens gemäß 5 wird ein zweites Beschleunigungsgitters bereitgestellt und zwischen dem ersten Substrat und dem ersten Beschleunigungsgitter angeordnet. Das zweite Beschleunigungsgitter kann dadurch bereitgestellt werden, indem auf der Hauptoberfläche des zweiten oder des ersten Substrats eine Struktur geformt wird, welche das zweite Beschleunigungsgitter enthält. Das Formen dieser Struktur kann in der gleichen Weise erfolgen, wie es oben bezüglich der Formung des ersten Beschleunigungsgitters beschrieben wurde.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens gemäß 5 weist das Verfahren ferner das Bereitstellen einer umlaufenden Seitenwand auf, welche Öffnungen für den Durchtritt eines oder mehrerer zu analysierender Gase aus der Umgebung in das Sensormodul aufweist. Diese Öffnungen können wahlweise in die gesamte Seitenwand oder nur in Teilbereiche der Seitenwand, wie etwa eine der vier Teilwände der Seitenwand, geformt werden. Die Öffnungen können durch eine Membran abgedeckt werden, welche so ausgebildet ist, dass sie einen selektiven Durchtritt eines oder mehrerer gewünschter Gase ermöglicht. Die umlaufende Seitenwand kann das erste Substrat mit dem zweiten Substrat verbinden.
6 umfasst die 6A und 6B und zeigt seitliche Querschnittsansichten zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Herstellung eines Gas- oder Druck-Sensormoduls.
6A zeigt eine Situation kurz vor Fertigstellung eines Sensormoduls auf der Basis des in der 3 gezeigten Sensormoduls 300. Auf dem ersten Substrat 10 mit der leitfähigen Schicht 11 sind die Elektronenemitter 20, das erste Beschleunigungsgitter 241 und die Isolationsschicht 70 aufgebracht worden. Die Herstellung kann mittels klassischen Lithographie- Verfahren erfolgen. Des Weiteren ist dem ersten Substrat 10 bzw. auf der leitfähigen Schicht 11 die umlaufende Seitenwand 420 aufgebracht worden. Die Seitenwand 420 kann aus einem Photolack wie SU8 hergestellt sein und kann Durchgangslöcher für den Durchtritt von einem oder mehreren Gasen aufweisen. Auf dem zweiten Substrat mit der leitfähigen Schicht 31 ist das zweite Beschleunigungsgitter 242 und die Isolationsschicht 60 aufgebracht worden.
6B zeigt die Situation nach Befestigen des zweiten Substrats 30 an der umlaufenden Seitenwand 420, was beispielsweise durch Kleben erfolgen kann. Als Resultat erhält man ein Sensormodul, bei welchem erstes und zweites Substrat durch die umlaufende Seitenwand 420 miteinander verbunden sind.
7 umfasst die 7A bis 7D und zeigt seitliche Querschnittsansichten zur Veranschaulichung eines weiteren Verfahrens zur Herstellung eines Gas- oder Druck-Sensormoduls. Dieses Verfahren könnte man auch als „bottomup-Herstellung“ des Sensormoduls bezeichnen.
7A zeigt eine Situation kurz nach Fertigstellung des unteren ersten Substrataufbaus mit dem ersten Substrat 10, der leitfähigen Schicht 11, den Elektronenemittern 20, des ersten Beschleunigungsgitters 241 und der Isolationsschicht 70. Das rechte Teilbild zeigt eine Draufsicht, in welcher man die matrixförmige Anordnung der Durchgangsöffnungen durch die metallische Schicht des ersten Beschleunigungsgitters 241 und durch die Isolationsschicht 70 und die in den Durchgangsöffnungen angeordneten Elektronenemitter 20 erkennen kann.
7B zeigt ein Zwischenprodukt nach Aufbringen einer Photoresistschicht 710, vorzugsweise aus einem Material wie PMGI, welches nicht mit dem Photoresist der später aufzubringenden Photoresistschicht reagiert. Die Photoresistschicht 710 könnte zu diesem Zweck mit UV-Licht bestrahlt werden, damit ihre obere Schicht vernetzt und somit nicht mit dem späteren Photoresist reagieren kann.
7C zeigt ein Zwischenprodukt nach der Herstellung des zweiten Beschleunigungsgitters durch Aufbringen einer metallischen Schicht 720 auf die Photoresistschicht 710, danach Aufbringen einer Isolationsschicht, danach Aufbringen der Kollektorelektrodenschicht 740 und anschließend Aufbringen einer Deckschicht 750 aus einem Photoresist wie SU8. Die Deckschicht 750 weist eine obere horizontale Schicht sowie eine mit dieser verbundene umlaufende Seitenwandschicht auf.
7D zeigt ein Produkt nach der Entfernung der Photoresistschicht 710. In die umlaufende Seitenwandschicht können Durchgangsöffnungen 750.1 für den Durchtritt eines Gases oder mehrerer Gase geformt werden. Im rechten Teilbild sieht man eine Draufsicht auf das Produkt, aus der man erkennen kann, dass die Durchgangsöffnungen 750.1 nur in die longitudinalen Abschnitte der umlaufenden Seitenwandschicht geformt wurden.
8 umfasst die 8A und 8B und veranschaulicht, wie ein Gas- oder Druck-Sensormodul gemäß der vorliegenden Offenbarung eine Mehrzahl verschiedener Gase gleichzeitig messen kann.
8A zeigt beispielhaft schematisch, wie ein Sensormodul gemäß der vorliegenden Offenbarung die Konzentration der drei verschiedenen Gase N2, O2 und CO2 messen kann. Die Flugrichtung der Elektronen ist von links nach rechts und Stoßprozesse zwischen den Elektronen und den verschiedenen Molekülen sind symbolhaft dargestellt. Lediglich beispielhaft wurde in dieser Darstellung angenommen, die Anregungsenergien der drei Moleküle würden 4eV wurde das N2-Molekül, 5eV für das O2-Molekül und 6eV für das CO2-Molekül betragen.
8B zeigt demgemäß ein Messergebnis, wie es sich theoretisch bei dieser Konstellation der Anregungsenergien ergeben könnte. Man erhält Anregungspeaks bei den Spannungen 4V, 5V und 6V, wobei die Höhe der Peaks proportional zu der Gas-Konzentration des jeweiligen Moleküls ist. Die Summe aus diesen Peakhöhen ist wiederum proportional zu dem Gesamtdruck des Gasgemischs im Sensormodul. Somit erklärt sich auch, warum das Sensormodul der vorliegenden Offenbarung als Gas- oder Druck-Sensormodul eingesetzt werden kann.
BEISPIELE
Im Folgenden werden Vorrichtungen und Verfahren gemäß der Offenbarung anhand von Beispielen erläutert.
Beispiel 1 ist ein Gas- oder Druck-Sensormodul, welches aufweist ein erstes Substrat, einen oder mehrere auf einer Hauptoberfläche des ersten Substrats ausgebildete Elektronenemitter, ein zweites Substrat, und ein erstes Beschleunigungsgitter, welches zwischen der Mehrzahl von Elektronenemittern und dem zweiten Substrat angeordnet ist, wobei dem ersten Substrat, dem zweiten Substrat und dem ersten Beschleunigungsgitter elektrische Potentiale zuführbar sind, und wobei das Sensormodul für die Aufnahme von einem oder mehreren Gasen in einem räumlichen Bereich zwischen den Elektronenemittern und dem zweiten Substrat ausgebildet ist.
Beispiel 2 ist ein Sensormodul nach Beispiel 1, welches ferner aufweist eine Leistungsversorgung, durch welche die elektrischen Potentiale bereitgestellt werden.
Beispiel 3 ist ein Sensormodul nach Beispiel 1 oder 2, bei welchem die elektrischen Potentiale derart einstellbar sind, dass von den Elektronenemittern emittierte Elektronen in Richtung auf das erste Beschleunigungsgitter beschleunigt werden, und in Richtung vom ersten Beschleunigungsgitter auf das zweite Substrat abgebremst werden.
Beispiel 4 ist ein Sensormodul nach einem der vorherigen Beispiele, bei welchem ein durch das Sensormodul fließender elektrischer Strom durch eine Strom-Messeinrichtung messbar ist.
Beispiel 5 ist ein Sensormodul nach einem der vorherigen Beispiele, welches ferner aufweist eine erste leitfähige Schicht, welche auf dem ersten Substrat bereitgestellt ist und welcher eines der elektrischen Potentiale zuführbar ist.
Beispiel 6 ist ein Sensormodul nach einem der vorherigen Beispiele, welches ferner aufweist eine zweite leitfähige Schicht, welche auf dem zweiten Substrat bereitgestellt ist und welcher eines der elektrischen Potentiale zuführbar ist.
Beispiel 7 ist ein Sensormodul nach einem der vorherigen Beispiele, bei welchem das erste Substrat und/oder das zweite Substrat eines aus einer Gruppe enthaltend ein Halbleitersubstrat, ein siliziumbasiertes Substrat, ein Glassubstrat und ein Keramiksubstrat ist.
Beispiel 8 ist ein Sensormodul nach einem der vorherigen Beispiele, bei welchem das erste Beschleunigungsgitter von dem ersten Substrat oder von dem zweiten Substrat gehaltert wird.
Beispiel 9 ist ein Sensormodul nach einem der vorherigen Beispiele, welches ferner aufweist ein zweites Beschleunigungsgitter, welches zwischen den Elektronenemittern und dem ersten Beschleunigungsgitter angeordnet ist und welchem ein weiteres elektrisches Potential zuführbar ist.
Beispiel 10 ist ein Sensormodul nach Beispiel 9, bei welchem das weitere elektrische Potential derart einstellbar ist, dass von den Elektronenemittern Elektronen in Richtung auf das zweite Beschleunigungsgitter angezogen werden.
Beispiel 11 ist ein Sensormodul nach Beispiel 9 oder 10, bei welchem das zweite Beschleunigungsgitter von dem zweiten Substrat gehaltert wird.
Beispiel 12 ist ein Sensormodul nach einem der vorherigen Beispiele, bei welchem auf dem ersten und/oder dem zweiten Beschleunigungsgitter eine Schutzschicht aufgebracht ist.
Beispiel 13 ist ein Sensormodul nach einem der vorherigen Beispiele, bei welchem die Schutzschicht eine SiN- oder eine Ti-Schicht ist.
Beispiel 14 ist ein Sensormodul nach einem der vorherigen Beispiele, bei welchem die Elektronenemitter auf der Hauptoberfläche des ersten Substrats regelmäßig, insbesondere matrixförmig, angeordnet sind.
Beispiel 15 ist ein Sensormodul nach einem der vorherigen Beispiele, welches ferner aufweist ein oder mehrere Lichtdetektoren, mit welchen von dem einen oder den mehreren Gasen emittiertes Licht detektierbar ist.
Beispiel 16 ist ein Sensormodul nach Beispiel 14, bei welchem die ein oder mehreren Lichtdetektoren auf dem ersten Substrat und/oder dem zweiten Substrat angeordnet und dem räumlichen Bereich zwischen den Elektronenemittern und dem zweiten Substrat zugewandt sind.
Beispiel 17 ist ein Sensormodul nach einem der vorherigen Beispiele, welches ferner aufweist eine umlaufende Seitenwand, welche das erste Substrat und das zweite Substrat miteinander verbindet, und welche Öffnungen für den Durchtritt eines oder mehrerer zu analysierender Gase aus der Umgebung in das Sensormodul aufweist.
Beispiel 18 ist ein Sensormodul nach Beispiel 17, bei welchem die Öffnungen durch eine Membran abgedeckt sind, welche so ausgebildet ist, dass sie einen selektiven Durchtritt eines oder mehrerer gewünschter Gase ermöglicht.
Beispiel 19 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Gas- oder Druck-Sensormoduls, welches aufweist das Bereitstellen eines ersten Substrats, welches eine auf einer Hauptoberfläche ausgebildete Mehrzahl von Elektronenemittern aufweist, das Bereitstellen eines zweiten Substrats, das Bereitstellen eines ersten Beschleunigungsgitters, und das Anordnen des ersten Substrats, des zweiten Substrats und des ersten Beschleunigungsgitters relativ zueinander derart dass die Elektronenemitter dem zweiten Substrat gegenüber stehen und das erste Beschleunigungsgitter zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat angeordnet ist.
Beispiel 20 ist ein Verfahren nach Beispiel 19, bei welchem das erste Beschleunigungsgitter dadurch bereitgestellt wird indem auf einer Hauptoberfläche des zweiten Substrats eine Struktur geformt wird, welche das erste Beschleunigungsgitter enthält.
Beispiel 21 ist ein Verfahren nach Beispiel 19 oder 20, welches ferner aufweist das Bereitstellen eines zweiten Beschleunigungsgitters und Anordnen des zweiten Beschleunigungsgitters zwischen dem ersten Substrat und dem ersten Beschleunigungsgitter.
Beispiel 22 ist ein Verfahren nach Beispiel 21, bei welchem das zweite Beschleunigungsgitter dadurch bereitgestellt wird indem auf der Hauptoberfläche des ersten Substrats eine Struktur geformt wird, welche das zweite Beschleunigungsgitter enthält.
Beispiel 23 ist ein Verfahren nach einem der Beispiele 19 bis 21, welches ferner aufweist das Bereitstellen einer umlaufenden Seitenwand, welche das erste Substrat und das zweite Substrat miteinander verbindet und welche Öffnungen für den Durchtritt eines oder mehrerer zu analysierender Gase aus der Umgebung in das Sensormodul aufweist.
Beispiel 24 ist ein Verfahren nach einem der Beispiele 19 bis 23, bei welchem mikromechanische Herstellungsverfahren eingesetzt werden.
Obwohl hier spezifische Ausführungsformen illustriert und beschrieben wurden, werden diejenigen, die sich in der Kunst gewöhnlich auskennen, es zu schätzen wissen, dass eine Vielzahl von alternativen und/oder gleichwertigen Implementierungen können die gezeigten und beschriebenen spezifischen Ausführungsformen ersetzen, ohne dass der Umfang der vorliegenden Offenbarung überschritten wird. Dieser Antrag soll alle Anpassungen oder Variationen der hier besprochenen spezifischen Ausführungsformen abdecken. Es ist daher beabsichtigt, dass diese Offenbarung nur durch die Ansprüche und deren Äquivalente beschränkt wird.

Claims

Gas- oder Druck-Sensormodul (100), welches aufweist: ein erstes Substrat (10); einen oder mehrere auf einer Hauptoberfläche des ersten Substrats (10) ausgebildete Elektronenemitter (20); ein zweites Substrat (30); und ein erstes Beschleunigungsgitter (40; 140), welches zwischen der Mehrzahl von Elektronenemittern (20) und dem zweiten Substrat (30) angeordnet ist; wobei dem ersten Substrat (10), dem zweiten Substrat (30) und dem ersten Beschleunigungsgitter (40; 140) elektrische Potentiale zuführbar sind; und wobei das Sensormodul (100) für die Aufnahme von einem oder mehreren Gasen in einem räumlichen Bereich zwischen den Elektronenemittern (20) und dem zweiten Substrat (30) ausgebildet ist.
Sensormodul (100) nach Anspruch 1, welches ferner aufweist: eine Leistungsversorgung (50), durch welche die elektrischen Potentiale bereitgestellt werden.
Sensormodul (100) nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die elektrischen Potentiale derart einstellbar sind, dass von den Elektronenemittern (20) emittierte Elektronen in Richtung auf das erste Beschleunigungsgitter (40) beschleunigt werden, und in Richtung vom ersten Beschleunigungsgitter (40) auf das zweite Substrat (30) abgebremst werden.
Sensormodul (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei welchem ein durch das Sensormodul (100) fließender elektrischer Strom durch eine Strom-Messeinrichtung (51) messbar ist.
Sensormodul (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, welches ferner aufweist: eine erste leitfähige Schicht (11), welche auf dem ersten Substrat (30) bereitgestellt ist und welcher eines der elektrischen Potentiale zuführbar ist.
Sensormodul (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, welches ferner aufweist: eine zweite leitfähige Schicht (31), welche auf dem zweiten Substrat (10) bereitgestellt ist und welcher eines der elektrischen Potentiale zuführbar ist.
Sensormodul (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei welchem das erste Substrat (10) und/oder das zweite Substrat (30) eines aus einer Gruppe enthaltend ein Halbleitersubstrat, ein siliziumbasiertes Substrat, ein Glassubstrat und ein Keramiksubstrat ist.
Sensormodul (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei welchem das erste Beschleunigungsgitter (40; 140) von dem ersten Substrat (10) oder von dem zweiten Substrat (30) gehaltert wird.
Sensormodul (300) nach einem der vorherigen Ansprüche, welches ferner aufweist: ein zweites Beschleunigungsgitter (242), welches zwischen den Elektronenemittern (20) und dem ersten Beschleunigungsgitter (241) angeordnet ist und welchem ein weiteres elektrisches Potential zuführbar ist.
Sensormodul (300) nach Anspruch 9, bei welchem das weitere elektrische Potential derart einstellbar ist, dass von den Elektronenemittern (20) Elektronen in Richtung auf das zweite Beschleunigungsgitter (242) angezogen werden.
Sensormodul (300) nach Anspruch 9 oder 10, bei welchem das zweite Beschleunigungsgitter (242) von dem zweiten Substrat (30) gehaltert wird.
Sensormodul (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei welchem auf dem ersten (241) und/oder dem zweiten Beschleunigungsgitter (242) eine Schutzschicht aufgebracht ist.
Sensormodul (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei welchem die Schutzschicht eine SiN- oder eine Ti-Schicht ist.
Sensormodul (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei welchem die Elektronenemitter (20) auf der Hauptoberfläche des ersten Substrats (10) regelmäßig, insbesondere matrixförmig, angeordnet sind.
Sensormodul (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, welches ferner aufweist: ein oder mehrere Lichtdetektoren, mit welchen von dem einen oder den mehreren Gasen emittiertes Licht detektierbar ist.
Sensormodul (100) nach Anspruch 14, bei welchem die ein oder mehreren Lichtdetektoren auf dem ersten Substrat (10) und/oder dem zweiten Substrat (30) angeordnet und dem räumlichen Bereich zwischen den Elektronenemittern (20) und dem zweiten Substrat (30) zugewandt sind.
Sensormodul (400) nach einem der vorherigen Ansprüche, welches ferner aufweist: eine umlaufende Seitenwand (420), welche das erste Substrat (10) und das zweite Substrat (30) miteinander verbindet, und welche Öffnungen (420.1) für den Durchtritt eines oder mehrerer zu analysierender Gase aus der Umgebung in das Sensormodul (400) aufweist.
Sensormodul (100) nach Anspruch 17, bei welchem die Öffnungen (420.1) durch eine Membran abgedeckt sind, welche so ausgebildet ist, dass sie einen selektiven Durchtritt eines oder mehrerer gewünschter Gase ermöglicht.
Verfahren zur Herstellung eines Gas- oder Druck-Sensormoduls, welches aufweist: - Bereitstellen eines ersten Substrats, welches eine auf einer Hauptoberfläche ausgebildete Mehrzahl von Elektronenemittern aufweist; - Bereitstellen eines zweiten Substrats; - Bereitstellen eines ersten Beschleunigungsgitters; und - Anordnen des ersten Substrats, des zweiten Substrats und des ersten Beschleunigungsgitters relativ zueinander derart dass die Elektronenemitter dem zweiten Substrat gegenüber stehen und das erste Beschleunigungsgitter zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 19, bei welchem das erste Beschleunigungsgitter dadurch bereitgestellt wird indem auf einer Hauptoberfläche des zweiten Substrats eine Struktur geformt wird, welche das erste Beschleunigungsgitter enthält.
Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, welches ferner aufweist: - Bereitstellen eines zweiten Beschleunigungsgitters und Anordnen des zweiten Beschleunigungsgitters zwischen dem ersten Substrat und dem ersten Beschleunigungsgitter.
Verfahren nach Anspruch 21, bei welchem das zweite Beschleunigungsgitter dadurch bereitgestellt wird indem auf der Hauptoberfläche des ersten Substrats eine Struktur geformt wird, welche das zweite Beschleunigungsgitter enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21, welches ferner aufweist: - Bereitstellen einer umlaufenden Seitenwand, welche das erste Substrat und das zweite Substrat miteinander verbindet und welche Öffnungen für den Durchtritt eines oder mehrerer zu analysierender Gase aus der Umgebung in das Sensormodul aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 23, bei welchem mikromechanische Herstellungsverfahren eingesetzt werden.