JP4308520B2 - マイクロメカニックな構造エレメント及び相応する製法 - Google Patents
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Description
背景技術
本発明は、第1のドーピングを備えた基板材料と、基板内に設けられたマイクロメカニックな機能組織と、マイクロメカニックな機能組織を少なくとも部分的に覆うためのカバー層とを備えているマイクロメカニックな構造エレメントに関する。本発明はやはり相応する製法に関する。
【0002】
マイクロメカニックな機能とは、任意の能動的な機能、例えばセンサ機能、あるいは受動的な機能、例えば導体路機能を指すものとする。
【0003】
任意のマイクロメカニックな構造エレメント及び組織、特にセンサ及びアクチュエータ、に適用可能であるにもかかわらず、本発明並びにその根底をなす問題は、ケイ素表面マイクロメカニックの技術で製作可能なマイクロメカニックな構造エレメント、例えば加速センサに関して説明する。
【0004】
一般に、表面マイクロメカニック(OMM)において、一体的に集積された不活性のセンサであって、敏感な可動の組織が保護されずにチップ上にとりつけられているもの(アナログデバイス)は公知である。これによって、取り扱い及び梱包の際に高められた費用が生じる。
【0005】
この問題を、評価回路を別個のチップ上に備えているセンサによって迂回することができ、例えばこの場合、OMM組織は第2のキャップウェーハによって覆われている。この形式の梱包はOMM加速度センサの費用のかなりの部分を占める。これらの費用は、キャップウェーハとセンサウェーハとの間のシール面の高度の面需要によって、かつ、キャップウェーハの高価な組織(2−3マスク、ばらマイクロメカニック)に基づいて生じる。
【0006】
DE 195 37 814 A1には、機能的な層システムの構造及び表面マイクロメカニックでセンサを気密に覆う方法が記載されている。この場合、センサ組織の製作は公知の技術的な方法によって説明されている。前述の気密の梱包はケイ素から成る別個のキャップウェーハによって行われ、このキャップウェーハは、例えばKOHエッチングのような高価な組織化プロセスによって組織化される。キャップウェーハはガラスろう(シールガラス)により、センサを備えた基板(センサウェーハ)上に取り付けられる。このために、各センサチップの回りに幅広いボンディング枠が、キャップの充分な付着及びシール性を保証するために必要である。このことは、センサウェーハ当たりのセンサチップの数を著しく制限する。大きな所要スペース及びキャップウェーハの高価な製作費に基づいて、センサ梱包のために著しい費用が必要である。
【0007】
図10は公知のマイクロメカニックな構造エレメントの概略的な横断面図を示す。
【0008】
図10においては、10は半導体基板を、OSは犠牲層を、FEはマイクロメカニックな機能組織(例えば加速度センサ)を備えた機能平面を、SGはシールガラスを、HOは中空室を、かつ、KWはキャップウェーハを、示す。既に述べたように、相応する製作法は比較的に高価である。それは、2つのウェーハ、すなわち基板ウェーハ10及びキャップウェーハKWが必要であり、これらのウェーハは正確に互いに調節しなければならないからである。
【0009】
G. Lammel、P. Renaud著“自由に立つ、可動の3Dの気孔性ケイ素のマイクロ組織”「固体トランジスタの第13回ヨーロッパ会議の議事録」ユウロセンサーズXIII、ハーグ、1999年、ページ535〜536から、気孔性のケイ素層の下方に中空室を生ぜしめることが公知である。
【0010】
発明の利点
請求項1の特徴を備えた本発明によるマイクロメカニックな構造エレメント若しくは請求項15による製法は、マイクロメカニックな構造エレメント、例えば加速度センサ、マイクロポンプ、流動通路、逆止め弁、貫流標準などを気孔性の基板材料を使用して、簡単かつ安価に製作することを可能にする。
【0011】
このような気孔性の基板材料、特に気孔性のケイ素、を使用することによって、比較的に簡単に、1つのプロセスステップ内で、その上に位置するダイヤフラムを備えた中空室を製作することができる。同じプロセスステップ内で、マイクロメカニックな組織を製作することができる。本発明によるマイクロメカニックな構造エレメント及び相応する製法の重要な利点は要するに:
−マイクロメカニックな組織を製作すること、
−ただ1つのプロセスステップ内で、その上にダイヤフラムを備えている中空室内で、
−ウェーハ対ウェーハの調節を備えたキャップウェーハを必要としないこと、
−中空室内に真空を封入することが可能であること、
−複雑な深さプロフィールを備えた組織の製作が可能であること、
である。
【0012】
本発明の根底をなす思想は、マイクロメカニックな気能組織が、第2のドーピングタイプを備えた基板材料から成る範囲を有しており、これらの範囲は部分的に中空室により取り囲まれており、かつ、カバー層は基板材料から成る気孔性の層を有していることに存する。製作の際に、基板の陽極酸化の場合にpドーピングされた範囲が良好にエッチング可能であり、しかしながらnドーピングされた範囲は表面においてエッチング不能あるいは単にわずかにしかエッチング可能でないことが、利用される。
【0013】
従属請求項においては、本発明のその都度の対象の有利な展開及び改善が記載されている。
【0014】
好ましい1展開によれば、気孔性の層の気孔を閉鎖するための閉鎖層が設けられている。このようにして、ダイヤフラムの下側に所定の雰囲気を生ぜしめることができる。
【0015】
別の好ましい1展開によれば、閉鎖層は、気孔性の範囲上に形成された酸化物層を有している。
【0016】
別の好ましい1展開によれば、第2のドーピングタイプを備えた基板材料から成る範囲の少なくとも1つが、気孔性の範囲を支持するための支持範囲を有している。
【0017】
別の好ましい1展開によれば、第2のドーピングタイプを備えた基板材料から成る範囲の少なくとも1つが、完全にその周囲から離されている。
【0018】
別の好ましい1展開によれば、中空室が流動通路を有しており、この流動通路は、少なくとも2つの背面開口によって接続可能である。
【0019】
別の好ましい1展開によれば、背面開口がそれぞれの貫通開口を介して接続されており、この接続開口は範囲内に形成されている。
【0020】
別の好ましい1展開によれば、気孔性の層の気孔を閉鎖するための閉鎖層が設けられており、かつ、この閉鎖層上に、流動速度を圧電抵抗性に把握するための把握装置が設けられている。
【0021】
別の好ましい1展開によれば、流動通路の内部において逆止め弁装置が相応する貫通開口の上方に設けられており、この逆止め弁装置は、第2のドーピングタイプを備えた基板材料から成る範囲の少なくとも1つを有しており、この範囲は、完全にその周囲から離されているか、あるいはばね作用をもって基板と結合されている。
【0022】
別の好ましい1展開によれば、互いに異なる幾何条件の2つの逆止め弁装置が相応する貫通開口の上方に設けられており、その際気孔性の層の気孔を閉鎖するための閉鎖層が設けられており、かつ、気孔性の範囲が、ポンプダイヤフラムとしての閉鎖層により操作可能である。
【0023】
別の好ましい1展開によれば、中空室が円形の内側の流動通路と、同心的な外側の流動通路とを有しており、これらの流動通路は、第2のドーピングタイプを備えた基板材料から成る分離範囲内の半径方向の貫通開口によって互いに接続されており、その際内側の流動通路がウェブによって中断されており、かつ、ウェブの一方の側において背面入口開口が、また、ウェブの他方の側において第1の背面出口開口が設けられており、かつ、その際外側の流動通路内に第2の背面出口開口が設けられており、これにより、背面入口開口を通って流入した媒体が、遠心力によって、質量に特有に、第1及び第2の背面出口開口により分離可能である。
【0024】
別の好ましい1展開によれば、基板が少なくとも1つの溝を有しており、この溝は、部分的に第2のドーピングタイプのドーピング物質でかつ部分的に充てん材料で満たされている。
【0025】
別の好ましい1展開によれば、基板材料はケイ素である。
【0026】
別の好ましい1展開によれば、第2のドーピングタイプを備えた基板材料から成る範囲が基板内の種々の深さに設けられている。
【0027】
実施例の説明
本発明の実施例は図面に示されており、以下において詳説する。
【0028】
図面において、同じ符号は同じか又は機能が同じコンポーネントを示す。
【0029】
図1a〜cは、マイクロメカニックな構造エレメントを製作するための本発明による製法の1実施形を説明するための概略的な横断面図を示す。
【0030】
図1aにおいて、10はpドーピングされた、ケイ素から成るウェーハ基板を示し、15はnドーピングされた、基板10の範囲を示し、20は金属マスクを示し、かつ、21は金属マスク開口を示す。
【0031】
本実施形による方法では、基板10内のnドーピングされた範囲は、標準半導体プロセスにより、pドーピングされた基板10内に生ぜしめられる。このようなプロセスの例は、インプランテーション法であり、エネルギの調整によって浸入深さを相応する分配をもって固定することができる。nドーピングされた範囲15はこれにより基板表面の下側のある程度の深さのところにあり、かつ、可能ならば、図示されてはいないが、基板表面に配置されている。
【0032】
続くプロセスステップにおいて、基板表面の部分が金属マスク20でマスクされる。金属マスク20の代わりに、窒化物マスク、酸窒化物マスクあるいは類似物を使用することもできる。
【0033】
図1bに関して、マスク20によって規定された、基板10の範囲が、フッ化水素酸(HF)によって電気化学的に気孔性にエッチングされる。気孔性はこの場合電流密度によって制御される。最初はわずかな電流密度が印加され、これによって小さな気孔性を備えた層が生ぜしめられる。次いで電流密度が臨界値の上方に高められる。付加的にフッ化水素酸を減少させることができ、あるいは、H2の形成を阻止する他の溶液を使用することができる。これにより気孔性の層30の下側の範囲内の気孔は大きくなり、基板材料が完全にエッチングされ、かつ、中空室50が残りの気孔性の層30の下方に形成される。このことは、電解研磨と呼ばれる。材料除去はこの場合気孔性の層30を通して行われる。
【0034】
このようにして形成された、範囲15によって形成された機能平面内の組織は、解放された組織60と固定の組織70とを有しており、及び特に支持範囲40によって気孔性の層30と結合されている組織エレメントも、要するにいわばダイヤフラム支持体を形成している組織エレメントも、有している。nドーピングされた組織の幅に応じて、組織は要するに特にアンダーエッチングをすることもでき、かつ、これにより解放することができる(図1bにおける符号60を見よ)。
【0035】
この実施形による本発明による製法では、半導体基板内の種々異なるドーピング、ここではnとp、が電気化学的なエッチング攻撃に異なって反応することが利用される。特に、半導体基板10内のpドーピングされた範囲は極めて良好に陽極酸化せしめることができ、nドーピングされた範囲15はこれに対しエッチング攻撃に対して極めて良好に抵抗する。埋められた、nドーピングされた範囲15はしたがって陽極酸化中に攻撃されない。nドーピングされた範囲15上の、万一表面に形成される、気孔性のフィルムはH2内での温度処理によって、あるいはケイ素をエッチングする溶液、例えばTMAH、あるいはKOHを含有する溶液内に短く漬けることによって、取り除くことができる。エッチングフロントはこの場合、nドーピングされた範囲15の回りを延びる。
【0036】
図1cに関して、気孔性のケイ素範囲30の、中空室50を上方に向かって制限する気孔は、種々のプロセスによって閉じることができる。可能なのは、閉鎖層75の形成のための、気孔性の層30の、酸化物、窒化物、金属、エピタクシーあるいは酸化による層分離である。H2内での温度処理、例えば1000℃よりも上方の温度での温度処理も、真空密の閉鎖を生ぜしめることができる。閉鎖プロセス中の圧力比は中空室50内に生ずる内圧を定め、その際H2は温度処理によって拡散することができる。
【0037】
図1cに示した組織は加速度センサとして役立つことができる。公知の形式で、解放された組織60が横加速度の場合に振動することができ、これによって、周期的に、解放されている組織60と固定の組織70との間の間隔が変化する。間隔変化は公知の形式でインターデジタルコンデンサによって容量性に評価することができる。真空を閉鎖ダイヤフラムの下方で気孔性の範囲30と閉鎖層75との間に封入しておく場合には、これは前述の支持範囲40によって安定化することができる。
【0038】
オプションとして、この方法で制作されたすべてのマイクロメカニックな組織は相応する積層回路、例えば評価回路、と一緒に、製作することができる。このために、選択的に、気孔性の範囲上に、エピタクシー層を分離することができる。相応する回路要素は例えばCMOS、バイポーラプロセスあるいは混合プロセスで製作される。
【0039】
図2は、図1に示した本発明による製法の実施形の変化形を示す。
【0040】
図2において、符号200はドーピングマスクを示し、201はドーピングマスク開口を示す。図1a〜cによる金属マスク20と異なって、この実施形ではnドーピングがマスク200として使用される。もちろん、マスクとしての、nドーピングと、かつ、ドーピングされた基板表面上の付加的なマスク層、例えば窒化物、とを組み合わせることも、可能である。
【0041】
図3a、bは図1に示した本発明による製法の実施形の別の変化形を示す。
【0042】
図3の変化形では、nドーピングされた範囲15は種々の深さに設けられている。このことは、特に種々のインプランテーションエネルギを選択することによって可能である。これによって、極めて複雑な深さプロフールを備えた組織も製作することができる。図3a、bに示した例では、nドーピングされた範囲15aを備えた上方の機能平面を形成するため、及び、nドーピングされた範囲15cを備えた機能平面を製作するために、2つの異なったインプランテーションが行われている。その他の点では、方法ステップは、既に図1a〜cに関して詳細に説明したように、行われる。
【0043】
第2の機能平面を取り付ける別の可能性は、第1のインプランテーション後にエピタクシー層を取り付け、このエピタクシー層内に第2の機能平面をインプランテーションすることである。
【0044】
図4a〜dは図1に示した本発明による製法の実施形のなお別の変化形を示す。
【0045】
図4aにおいて、80は、既に導入された符号に対して付加的に、pドーピングされた半導体基板10内の溝を示す。これらの溝は普通の技術により、半導体基板10内に取り付けられ、例えば硬質マスクと結合したエッチング技術によって、取り付けられる。
【0046】
図4bに示すように、溝80を形成した後に、nドーピングされた被覆層90、例えばエピタクシーケイ素、により気相被覆が行われ、これによりnドーピングされた範囲15cが形成される。次いで、図4cに示すように、溝が充てん材料、例えばポリケイ素、によって満たされ、かつ、得られた組織が平面化される。最後に図4dに関連して、エピタクシーポリケイ素層150の分離が行われる。
【0047】
溝形成、ドーピング、充てん及びエピタクシー分離のこのやり方は、周期的に繰り返され、複雑な深さプロフィールが生ぜしめられる。特に、溝80及び被覆層90によってnドーピングされた範囲を生ぜしめるこの変化形は、高い観点比を備えた極めて鋭いドーピングプロフィールの形成を可能にする。充てんのために、例えばnドーピングされたポリケイ素の他に、酸化物、BPSG及び類似物も使用することができる。特に充てん材料100は、生ぜしめられる組織がどのように見えるかに応じて、nドーピング又はpドーピングされていることができる。
【0048】
図4dに続いて、図1b及びcに関連して説明した別のプロセスステップが行われる。
【0049】
図5a、bは、本発明の第1実施形によるマイクロメカニック並びに構造エレメントの概略的な横断面図及び平面図を示す。
【0050】
図5a、bは、規定された貫通開口を備えた、分岐した流動通路としての適用を示す。この実施形では、貫通開口は背面開口510として設けられているのに対し、気孔性の範囲30は閉鎖層75によって気密に閉鎖されている。nドーピングされた範囲15は中空室50aを下方に向かって制限するのに役立ち、かつ、これにより流動通路の底として役立つ。流動通路のy形の組織は適当なマスクがけによって達成することができる。
【0051】
特に図5a、bに示した組織においては、貫通開口520が設けられており、これはnドーピングされた範囲15内に設けられていて、かつ、背面開口510のエッチングの際に背面から、貫通がそれほど大きくないようにする。このことは、相応する萼形の背面エッチングプロフィールによって示されている。この限りにおいて、nドーピングされた範囲15は、背面からのエッチングのためのエッチングストップとしても作用する。
【0052】
図5a、bによる組織の図示していない1展開では、付加的なエピタクシー層が分離され、かつ、その上に出力構造エレメント、例えば出力トランジスタが実現される。その場合流動通路は冷却液体又は冷却ガス若しくは他の冷却媒体を導き、これにより出力構造エレメントは背面から良好な熱的な連結によって冷却することができる。このことは、前面からの冷却に対して、表面を冷却剤に対して保護する必要がないという利点を有している。好ましくは、この図示されていない適用のために、流動通路はジグザグ形にあるいは他の方向に入り組ませて構成されている。
【0053】
図6a、bは、本発明の第2実施形によるマイクロメカニックな構造エレメントの概略的な横断面図及び平面図を示す。
【0054】
図6a、bに示した組織は、図5a、bに示した組織の1展開である。この場合、圧電抵抗の抵抗エレメント630,630′が気孔性の範囲30の上方の閉鎖層75上に設けられている。流動方向STで流動速度が異なっている場合に、これにより異なった圧力が生じ、この圧力はダイヤフラム及びひいては圧電抵抗の抵抗630,630′に異なった強さの電圧を作用させる。これから生じた抵抗変化は評価することができる。可能なのは、従来の熱的な質量流センサに類似した温度感知器を備えた加熱組織も使用することである。
【0055】
有利にはこの場合、質量流を背面から供給することによって、抵抗エレメント630,630′の媒体保護が必要でないことである。
【0056】
図7a、bは、本発明の第3実施形によるマイクロメカニックな構造エレメントの、マイクロ閉鎖球又はマイクロ閉鎖プレートを備えた、横断面図を示す。
【0057】
図7a、bに示した実施形は逆止め弁に関するものである。この場合、730は図7aのマイクロ閉鎖球を示し、740は図7bのマイクロ閉鎖プレートを示し、これらはnドーピングされた範囲15b内の貫通開口720と共に、逆止め弁を形成している。この場合、マイクロ閉鎖球730若しくはマイクロ閉鎖プレート740は、陽極酸化プロセス中に貫通通路若しくは貫通開口720と同時に生ぜしめられ、かつ、逆流の際に貫通開口720のシールを行う。
【0058】
図8a、bは本発明の第4実施形によるマイクロメカニックな構造エレメントの概略的な横断面図及び平面図を示す。
【0059】
図8a、bに示した例は、マイクロポンプである。この例では、気孔性の範囲30及び閉鎖層75から成るダイヤフラムは薄く構成されていて、かつ、方向MAに変位可能である。
【0060】
このような変位は、例えば、磁気的な層が閉鎖層75として使用され、これが電磁石によって変位可能であるようにすることによって、実現することができる。同様に、ダイヤフラムを熱的に変位させること、あるいは静電的な変位も考えることができる。この場合、中空室50dが容積を増減し、かつ、2つの異なった逆止め弁830,830′を使用することによって、流動方向STを教え込むことができる。この例では逆止め弁830は球形に構成されていて、逆止め弁830′はだ円体の形に構成されており、このだ円体はだ円体形に細長い開口と協働する。
【0061】
ダイヤフラムが上方に向かって変位する場合、逆止め弁830′は右側の入口を閉じるのに対し、逆止め弁830は液体が流れることができる。これにより、左側の貫通開口を通って液体が吸い込まれる。下方に向かっての変位の際に、左側の逆止め弁830は円形の貫通開口を閉じるのに対し、右側の可逆止め弁830′を通って液体が流れることができる。これにより、吸い込まれた液体が右側の貫通開口を通って押し出される。
【0062】
図9a、bは、本発明の第5実施形によるマイクロメカニックな構造エレメントの概略的な横断面図及び平面図を示す。
【0063】
図9a、bに示した組織はガス遠心分離器である。ガス遠心分離器は円形の内側の流動通路50e及び同心的な外側の流動通路50fを有しており、これらの流動通路は基板材料から成る分離範囲15内の半径方向の貫通開口905によって、互いに接続されている。内側の流動通路はウェブ910によって中断されている。ウェブの一方の側には背面入口開口Eがあり、ウェブ910の他方の側には第1の背面出口開口A1が設けられている。外側の流動通路50f内には、第2の背面津口開口A2が端部に設けられている。これにより、背面入口開口Eを通って流入した媒体は遠心力によって質量に特有に第1の若しくは第2の背面出口開口A1,A2に導かれる。換言すれば、遠心力によって、より重いガス成分が外側の流動通路50fに押されるのに対し、より軽いガス成分は内側の流動通路50eに残る。当該の分離作用を強めるために、複数のこのようなガス遠心分離器を互いに直列に接続することができる。
【0064】
本発明は、以上、好ましい実施例によって説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、多様な形式で変形させることができる。
【0065】
特に、例えばゲルマニウムのような任意のマイクロメカニックな基礎材料を使用することができ、かつ、単に例として述べたケイ素基板に限定されるものではない。また任意のセンサ組織を形成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1a】 マイクロメカニックな構造エレメントを製作する、本発明による製法の1実施形を表すための横断面図である。
【図1b】 マイクロメカニックな構造エレメントを製作する、本発明による製法の1実施例を表すための横断面図である。
【図1c】 マイクロメカニックな構造エレメントを製作する、本発明による製法の1実施例を表すための横断面図を示す。
【図2】 図1aに示した本発明による製法の実施形の1変化形を示す。
【図3a】 図1に示した本発明による製法の実施形の別の変化形を示す。
【図3b】 図1に示した本発明による製法の実施形の別の変化形を示す。
【図4a】 図1の示した本発明による製法の実施形のなお別の変化形を示す。
【図4b】 図1の示した本発明による製法の実施形のなお別の変化形を示す。
【図4c】 図1の示した本発明による製法の実施形のなお別の変化形を示す。
【図4d】 図1の示した本発明による製法の実施形のなお別の変化形を示す。
【図5a】 本発明の第1の実施形によるマイクロメカニックな構造エレメントの概略的な横断面図を示す。
【図5b】 本発明の第1の実施形によるマイクロメカニックな構造エレメントの概略的な平面図を示す。
【図6a】 本発明の第2の実施形によるマイクロメカニックな構造エレメントの概略的な横断面図を示す。
【図6b】 本発明の第2の実施形によるマイクロメカニックな構造エレメントの概略的な平面図を示す。
【図7a】 本発明の第3の実施形の、マイクロ閉鎖球を備えた、マイクロメカニックな構造エレメントの概略的な横断面図を示す。
【図7b】 本発明の第3の実施形の、マイクロ閉鎖プレートを備えた、マイクロメカニックな構造エレメントの概略的な横断面図を示す。
【図8a】 本発明の第4実施形のマイクロメカニックな構造エレメントの概略的な横断面図を示す。
【図8b】 本発明の第4実施形のマイクロメカニックな構造エレメントの概略的な平面図を示す。
【図9a】 本発明の第1実施形のマイクロメカニックな構造エレメントの概略的な横断面図を示す。
【図9b】 本発明の第1実施形のマイクロメカニックな構造エレメントの概略的な平面図を示す。
【図10】 公知のマイクロメカニックな構造エレメントの概略的な横断面図を示す。
【符号の説明】
10 ウェーハ基板、 15 nドーピング範囲、 15a nドーピング範囲、 15b nドーピング範囲、 15c nドーピング範囲、 20 金属マスク、 21 金属マスク開口、 30 気孔性の層、 40 支持範囲、 50 中空室、 50a 中空室、 50d 中空室、 50e 流動通路、 50f 流動通路、 60 組織、 70 組織、 75 閉鎖層、 80 溝、 90 nドーピングの被覆層、 100 充てん材料、 150 エピタクシーポリケイ素層、 200 ドーピングマスク、 201 ドーピングマスク開口、 510 背面開口、 520 貫通開口、 630 抵抗エレメント、 630′ 抵抗エレメント、720 貫通開口、 730 マイクロ閉鎖球、 740 マイクロ閉鎖プレート、 830 逆止め弁、 830′ 逆止め弁、 905 貫通開口、 910 ウェブ、 E 背面入口開口、 A1 背面出口開口、 A2 背面出口開口、 FE 機能平面、 HO 中空室、 KW キャップウェーハ、 MA 方向、 OS 犠牲層、 SG シールガラス、 ST 流動方向
Claims (24)
- 第1のドーピングタイプ(p)を備えた基板材料から成る基板(10)と、基板(10)内に設けられたマイクロメカニックな機能組織と、マイクロメカニックな機能組織を少なくとも部分的に覆うカバー層とを有している形式のマイクロメカニックな構造エレメントにおいて、マイクロメカニックな機能組織が、第2の反対のドーピングタイプ(n)を備えた基板材料から成る範囲(15;15a;15c;730;740;830)を有しており、これらの範囲が少なくとも部分的に中空室(50;50a〜f)により取り囲まれており、カバー層が基板材料から成る気孔性の層(30)を有していることを特徴とする、マイクロメカニックな構造エレメント。
- 気孔性の層(30)の気孔を閉鎖するための閉鎖層(75)が設けられていることを特徴とする、請求項1記載のマイクロメカニックな構造エレメント。
- 閉鎖層(75)が、気孔性の範囲上に形成された酸化物層を有していることを特徴とする、請求項1又は2記載のマイクロメカニックな構造エレメント。
- 第2のドーピングタイプ(n)を備えた基板材料から成る前記範囲(15;15a;15b;15c;730;740;830)の少なくとも1つが、気孔性の層(30)を支持するための支持範囲(40)を有していることを特徴とする、請求項1から3までのいずれか1項に記載のマイクロメカニックな構造エレメント。
- 第2のドーピングタイプ(n)を備えた基板材料から成る前記範囲(15;15a;15b;15c;730;740;830)の少なくとも1つが、完全にその周囲から離されているか、あるいはばね作用をもって基板と結合されていることを特徴とする、請求項1から4までのいずれか1項に記載のマイクロメカニックな構造エレメント。
- 前記中空室(50a〜f)が流動通路を有しており、この流動通路は、少なくとも2つの背面開口(E、A、A2;510;610;710;810)によって接続可能であることを特徴とする、請求項1から5までのいずれか1項に記載のマイクロメカニックな構造エレメント。
- 前記背面開口(E、A1、A2;510;610;710;810)がそれぞれの貫通開口(520;620;720;820;820′)を介して接続されており、この貫通開口は前記範囲(15)内に形成されていることを特徴とする、請求項6記載のマイクロメカニックな構造エレメント。
- 気孔性の層(30)の気孔を閉鎖するための閉鎖層(75)が設けられており、かつ、この閉鎖層(75)上に、流動速度を圧電抵抗で検出するための検出装置(630;630′)が設けられていることを特徴とする、請求項6又は7記載のマイクロメカニックな構造エレメント。
- 前記流動通路の内部において逆止め弁装置が対応する貫通開口(520;620;720;820;820′)の上方に設けられており、この逆止め弁装置は、第2のドーピングタイプ(n)を備えた基板材料から成る前記範囲(730;740;830)の少なくとも1つを有しており、この範囲は、完全にその周囲から離されているか、あるいはばね作用をもって基板と結合されていることを特徴とする、請求項7又は8記載のマイクロメカニックな構造エレメント。
- 互いに異なる幾何条件の2つの逆止め弁装置が対応する貫通開口(820、820′)の上方に設けられており、気孔性の層(30)の気孔を閉鎖するための閉鎖層(75)が設けられており、かつ、気孔性の範囲(30)が、ポンプダイヤフラムとしての閉鎖層(75)により操作可能であることを特徴とする、請求項8記載のマイクロメカニックな構造エレメント。
- 前記中空室(50a〜f)が円形の内側の流動通路(50e)と、同心的な外側の流動通路(50f)とを有しており、これらの流動通路は、第2のドーピングタイプ(n)を備えた基板材料から成る分離範囲(15)内の半径方向の貫通開口(905)によって互いに接続されており、その際内側の流動通路(50e)がウェブ(910)によって中断されており、かつ、ウェブ(910)の一方の側において背面入口開口(E)が、また、ウェブ(910)の他方の側において第1の背面出口開口(A1)が設けられており、かつ、その際外側の流動通路(50f)内に第2の背面出口開口(A2)が設けられており、これにより、背面入口開口(E)を通って流入した媒体が、遠心力によって、質量に特有に、第1及び第2の背面出口開口(A1;A2)により分離可能であることを特徴とする、請求項1から10までのいずれか1項に記載のマイクロメカニックな構造エレメント。
- 基板(10)が少なくとも1つの溝(80)を有しており、この溝は、部分的に第2のドーピングタイプ(n)のドーピング物質でかつ部分的に充てん材料(100)で満たされていることを特徴とする、請求項1から11までのいずれか1項に記載のマイクロメカニックな構造エレメント。
- 基板材料がケイ素であることを特徴とする、請求項1から12までのいずれか1項に記載のマイクロメカニックな構造エレメント。
- 第2のドーピングタイプを備えた基板材料から成る前記範囲(15;15a;15b;15c;730;740;830)が基板(10)内の種々の深さに設けられていることを特徴とする、請求項1から13までのいずれか1項に記載のマイクロメカニックな構造エレメント。
- 次のステップ:すなわち、第1のドーピングタイプ(p)を備えた基板材料から成る基板(10)を準備するステップと、マイクロメカニックな機能組織を基板(10)内に設けるステップと、マイクロメカニックな機能組織を少なくとも部分的に覆うカバー層を設けるステップとを有している形式のマイクロメカニックな構造エレメントの製法において、第2の反対のドーピングタイプ(n)を備えた基板材料から成る範囲(15;15a;15b;15c;730;740;830)をマイクロメカニックな機能組織内に設け、マイクロメカニックな機能組織のためのマスク(20;200)を形成し、前記範囲(15;15a;15b;15c;730;740;830)を備えたマイクロメカニックな機能組織を、マスクを使用して陽極エッチングして、これにより前記範囲(15;15a;15b;15c;730;740;830)が少なくとも部分的に、中空室(50;50a〜f)により取り囲まれており、かつ、カバー層が基板材料から成る気孔性の層(30)として形成されているようにすることを特徴とする、マイクロメカニックな構造エレメントの製法。
- 気孔性の層(30)の気孔を閉鎖するための閉鎖層(75)を設けることを特徴とする、請求項15記載の製法。
- 閉鎖層(75)を気孔性の層(30)の酸化によって形成することを特徴とする、請求項15又は16記載の製法。
- 表面に形成された気孔性の層を前記範囲(15;15a;15b;15c;730;740;830)上で取り除くために温度処理を行うことを特徴とする、請求項15から17までのいずれか1項に記載の製法。
- マスク(200)を、第2のドーピングタイプ(n)の範囲を生ぜしめるために基板(10)の表面をドーピングすることによって、形成することを特徴とする、請求項15から18までのいずれか1項に記載の製法。
- 第2のドーピングタイプを備えた基板材料から成る前記範囲(15;15a;15b;15c;730;740;830)を、基板(10)内の種々の深さのところに設けることを特徴とする、請求項15から19までのいずれか1項に記載の製法。
- 前記範囲(15;15a;15b;15c;730;740;830)を、基板(10)のドーピングと基板材料のエピタキシャル析出との周期的な連続によって製作することを特徴とする、請求項20記載の製法。
- 前記範囲(15;15a;15b;15c;730;740;830)を、種々の侵入深さを備えた複数のインプランテーションによって製作することを特徴とする、請求項20記載の製法。
- 第2のドーピングタイプの基板材料から成る前記範囲(15;15a;15b;15c;730;740;830)を次のステップ;すなわち、基板(10)内に溝(80)を設けるステップ、第2のドーピングタイプ(n)のドーピング物質を溝(80)内に取り付けるステップ、溝を充てん材料(100)で満たすステップ、得られた組織を平面化するステップ、及び、基板材料をエピタキシャル析出するステップによって製作することを特徴とする、請求項15から22までのいずれか1項に記載の製法。
- 第2のドーピングタイプのドーピング物質を溝(80)内に取り付けることを、気相蒸着によって行うことを特徴とする、請求項23記載の製法。
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