FI115500B - Menetelmä kalvoanturin valmistamiseksi - Google Patents
Menetelmä kalvoanturin valmistamiseksi Download PDFInfo
- Publication number
- FI115500B FI115500B FI20000661A FI20000661A FI115500B FI 115500 B FI115500 B FI 115500B FI 20000661 A FI20000661 A FI 20000661A FI 20000661 A FI20000661 A FI 20000661A FI 115500 B FI115500 B FI 115500B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- layer
- cavity
- film
- differential pressure
- membrane
- Prior art date
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims description 42
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 19
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 46
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 32
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 30
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 22
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 9
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 7
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 4
- 238000007788 roughening Methods 0.000 claims 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 12
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 6
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 4
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 4
- WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M tetramethylammonium hydroxide Chemical compound [OH-].C[N+](C)(C)C WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000347 anisotropic wet etching Methods 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 3
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonia chloride Chemical compound [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 101100456282 Caenorhabditis elegans mcm-4 gene Proteins 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000019270 ammonium chloride Nutrition 0.000 description 1
- 235000014121 butter Nutrition 0.000 description 1
- 238000012258 culturing Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- SBEQWOXEGHQIMW-UHFFFAOYSA-N silicon Chemical compound [Si].[Si] SBEQWOXEGHQIMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L13/00—Devices or apparatus for measuring differences of two or more fluid pressure values
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
- B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
- B81C1/00015—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems
- B81C1/00134—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems comprising flexible or deformable structures
- B81C1/00158—Diaphragms, membranes
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
- G01L9/0072—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance
- G01L9/0073—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance using a semiconductive diaphragm
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R19/00—Electrostatic transducers
- H04R19/005—Electrostatic transducers using semiconductor materials
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R31/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of transducers or diaphragms therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
- B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
- B81B2201/02—Sensors
- B81B2201/0257—Microphones or microspeakers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
- B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
- B81B2201/02—Sensors
- B81B2201/0264—Pressure sensors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
- B81B2203/00—Basic microelectromechanical structures
- B81B2203/01—Suspended structures, i.e. structures allowing a movement
- B81B2203/0127—Diaphragms, i.e. structures separating two media that can control the passage from one medium to another; Membranes, i.e. diaphragms with filtering function
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R19/00—Electrostatic transducers
- H04R19/04—Microphones
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49002—Electrical device making
- Y10T29/49005—Acoustic transducer
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
- Electrostatic, Electromagnetic, Magneto- Strictive, And Variable-Resistance Transducers (AREA)
Description
115500
Menetelmä kalvoanturin valmistamiseksi Tämä keksintö liittyy kapasitiivisen kalvoanturin valmistamiseen mikromekaanisin valmistusmenetelmin. Kalvoanturilla tarkoitetaan tässä ha-5 kemuksessa yleisesti anturia, jonka avulla voidaan muodostaa sähköpiireillä käsiteltäviä signaaleja, jotka ovat vasteellisia anturin kalvon asennolle ja/tai liikkeille. Esimerkkejä kalvoantureista ovat paine-eroanturi sekä mikrofoni, joka on paine-eroanturin eräs akustisella alueella toimiva erikoistapaus. Seuraa-vassa keksintöä selostetaan esimerkinomaisesti ensisijaisesti paine-eroantu-10 reihin viittaamalla. On kuitenkin huomattava, että keksintöä voidaan hyödyntää myös muissa yhteyksissä.
Ennestään tunnetaan kuviossa 1 esitetty paine-eroanturi, jossa on hyödynnetty piisubstraattia paine-eroanturin revitettynä taustalevynä 1, joka muodostaa paine-eroanturin toisen elektrodin. Kuviossa 1 esitetään poikkileik-15 kaus paine-eroanturista. Kyseinen revitetty taustalevy 1 muodostuu suhteellisen paksusta kerroksesta yksikiteistä substraattipiitä, jota valmistuksen yhteydessä on revitetty diffusoimalla tai etsaamalla. Valmistuksen yhteydessä revitetyn taustalevyn 1 päälle on kasvatettu eristekerros 3 ja taipuva kerros 2.
Tämän tunnetun paine-eroanturin heikkoutena on se, että sen val-20 mistus vaatii useita vaiheita sekä maskitasoja. Muun muassa eristekerroksen kasvatus vaatii oman aikaa vievän työvaiheen. Lisäksi taustalevyn 1 reVitys on vaikea saada optimaalisen tiheäksi, koska tiheän reVityksen vaatimaa tarkkaa kuviointia on vaikea tehdä paksun piisubstraatin läpi (kuviossa 1 alapinnalta).
: Riittävän tiheän taustalevyn 1 reVitys voidaan kyllä saada aikaan etsaamalla : 25 ensimmäisenä vaiheena piisubstraattiin kuoppia (kuviossa 1 yläpinnalle) ja täyttämällä ne eristekerroksen 3 kasvatusvaiheessa, mutta tämä menetelmä asettaa erikoisvaatimuksia taustalevyn 3 reikien etsausprofiilille sekä eristekerroksen 3 kasvatusprosessin portaanpeitolle. Lisäksi tällä menetelmällä voidaan täyttää ainoastaan pieniä kuoppia.
: 30 Taustalevyn rei'ityksellä on erittäin suuri merkitys paine-eroanturin ominaisuuksille, koska kyseinen rei'itys määrää käytännössä sen miten hel-i posti ilma pääsee virtaamaan kuvion 1 kalvon 2 alapuoliseen tilaan. Mikäli il- : mavirtaus on huono kärsivät paine-eroanturin ominaisuudet tästä.
Ennestään tunnetaan lisäksi kahdesta tai useammasta piikiekosta 35 bondaamalla, eli liittämällä, valmistettu mikrofoni. Tämän tunnetun mikrofonin valmistus on kuitenkin hyvin hankalaa.
2 115500 Tämän keksinnön tarkoitus on ratkaista edellä selostetut ongelmat, ja saada aikaan menetelmä, joka mahdollistaa ominaisuuksiltaan entistä paremman kalvoanturin valmistuksen siten, että valmistus on helpompaa kuin tunnetuissa ratkaisuissa. Nämä päämäärät saavutetaan patenttivaatimuksen 1 5 mukaisella menetelmällä kalvoanturin, kuten paine-eroanturin tai mikrofonin valmistamiseksi. On huomattava, että keksinnön mukainen menetelmä ei edellytä menetelmään kuuluvien vaiheiden suorittamista patenttivaatimuksessa 1 luetellussa järjestyksessä, vaan menetelmävaiheet voidaan suorittaa poikkeavassa järjestyksessä, kuten ilmenee oheisten kuvioiden yhteydessä 10 selostetuista esimerkeistä.
Keksinnön mukaisessa menetelmässä kalvoanturi valmistetaan ker-rosrakenteisesta aihiosta, jossa on kaksi kerrosta, joiden välissä on eristema-teriaalikerros. Ensimmäinen ja toinen kerros voivat olla sähköä johtavia. Eräs soveltuva aihio on SOI-kiekko (Silicon-On-Insulator), jota on kaupallisesti 15 saatavana. Tällaisesta aihiosta kalvoanturin valmistus voidaan toteuttaa yksinkertaisesti poistamalla materiaalia aihiosta, jolloin ainoastaan taipuvan kalvon muodostaminen edellyttää uuden materiaalikerroksen kasvattamista. Keksinnön mukaisen kalvoanturin valmistus on näin ollen helpompaa kuin tunnetuissa ratkaisuissa.
20 Keksinnön kohteena on lisäksi patenttivaatimuksen 8 mukainen paine-eroanturi sekä patenttivaatimuksen 13 mukainen mikrofoni. Keksinnön ' ' : mukaisen paine-eroanturin ja mikrofonin rakenne mahdollistaa sen, että rei'i- : .·’ tetty levy voidaan revittää entistä tiiviimmin, mikä parantaa ilman kulkua ky- ; : seisten reikien läpi, jolloin lopputuloksena on ominaisuuksiltaan entistä pa- : 25 rempi paine-eroanturi ja vastaavasti mikrofoni. Lisäksi keksinnön mukaisen . paine-eroanturin ja mikrofonin rakenne mahdollistaa uuden valmistusmene telmän hyödyntämisen, jolloin paine-eroanturin ja vastaavasti mikrofonin valmistuskustannukset alenevat.
Eräässä keksinnön mukaisen paine-eroanturin ja vastaavasti mik- : 30 rofonin edullisessa suoritusmuodossa hyödynnetään siltatyyppistä rakennetta.
Tällöin toisena elektrodina toimivan rei'itetyn levyn pinta-ala on olennaisesti :: \! pienempi kuin substraatin läpi ulottuvan ontelon poikkileikkaus. Rei'itetyn levyn : rei'itetty alue on varsien avulla järjestetty ontelon keskiosan yläpuolelle siten, että rei'itetty alue käytännössä sijaitsee taipuisan kalvon liikkuvan alueen kes-’ ' ’ 35 kiosan yläpuolella. Tällä siltatyyppisellä rakenteella saavutetaan se etu, että rei'itetyn levyn elektrodialue on keskitetty kalvon eniten taipuvan keskialueen 3 115500 päälle. Näin ollen kalvon reuna-alueiden aiheuttamat parasiittiset reunakapa-sitanssit saadaan minimoitua, jolloin rakenteella saavutetaan entistä parempi erotuskyky ja herkkyys.
Eräässä keksinnön mukaisen paine-eroanturin ja mikrofonin edulli-5 sessa suoritusmuodossa rei'itetyn levyn päälle muodostetaan toinen eristeker-ros ja toinen kalvo. Tällöin rei'itetyn levyn keskiosaan on järjestetty liikkuva alue, joka eristekerrosten välityksellä liittää kalvot toisiinsa siten, että myös toinen kalvo liikkuu ontelossa sijaitsevan kalvon mukana. Toinen kalvo muodostaa kyseisessä rakenteessa lisäelektrodin, jonka ansiosta rakenteella saa-10 vutetaan entistä suurempi kapasitanssimodulaatio ja entistä parempi suorituskyky sekä herkkyys.
Keksinnön mukaisen menetelmän, paine-eroanturin, ja mikrofonin edulliset suoritusmuodot ilmenevät oheisista epäitsenäisistä patenttivaatimuksista 2 - 7, 9 -12 ja 14 -18.
15 Keksintöä selostetaan seuraavassa esimerkinomaisesti lähemmin viittaamalla oheisiin kuvioihin, joista: kuvio 1 esittää tekniikan tason mukaisen paine-eroanturin rakennetta, kuviot 2a - 2c esittävät keksinnön mukaisen paine-eroanturin en-20 simmäistä edullista suoritusmuotoa, kuvio 3 esittää keksinnön mukaisen paine-eroanturin toista edullista suoritusmuotoa, : : kuviot 4a - 4f havainnollistavat keksinnön mukaisen menetelmän . ensimmäistä edullista suoritusmuotoa, : : 25 kuviot 5a - 5d havainnollistavat keksinnön mukaisen menetelmän . toista edullista suoritusmuotoa, , , kuvio 6 havainnollistaa keksinnön mukaisen mikrofonin akustisen resistanssin pienentämistä, kuviot 7a - 7i havainnollistavat keksinnön mukaisen menetelmän ja : 30 paine-eroanturin kolmatta edullista suoritusmuotoa, kuvio 8 havainnollistaa keksinnön mukaisen paine-eroanturin nel-: : jättä edullista suoritusmuotoa, ja ; ; kuviot 9a - 9f havainnollistavat keksinnön mukaisen menetelmän ja paine-eroanturin neljättä edullista suoritusmuotoa.
35 Kuviot 2a - 2c esittävät keksinnön mukaisen paine-eroanturin en simmäistä edullista suoritusmuotoa. On huomattava, että mikrofoni on eräs 4 115500 paine-eroanturin suoritusmuoto, minkä vuoksi kuvioihin liittyvä kuvaus koskee myös mikrofonia, vaikka jatkossa keksintöä selostetaankin lähinnä paine-eroanturiin viittaamalla.
Kuviossa 2a keksinnön mukainen kapasitiivinen paine-eroanturi 5 nähdään sivusta leikattuna, kuviossa 2b päältä katsottuna ja kuviossa 2c alta katsottuna. Kuvioiden 2a - 2c paine-eroanturi on valmistettu SOI-kiekosta, jossa piisubstraatin 4 päällä on eristekerros 5 (1 - 2pm) ja sen päällä suhteellisen paksu piikerros, joka muodostaa rei'itetyn levyn 6 (5-50 pm). Yhdestä SOI-kiekosta tai SOI-aihiosta voidaan kerralla valmistaa jopa satoja paine-10 eroantureita, joiden koko on sellainen, että ne voidaan haluttaessa koteloida integroidun piirin koteloon. Näin ollen keksintö mahdollistaa sellaisen integroidun piirin valmistamisen, johon sisältyy paine-eroanturi tai mikrofoni.
Paine-eroanturissa on taipuva kalvo 7, joka on valmistettu moniki-teisestä piistä. Jotta paine-eroanturi voitaisiin liittää sähköpiiriin, on revitetylle 15 levylle 6 ja piisubstraatille 4 muodostettu metalloidut kontaktipadit 8. Piisubstraatin läpi on muodostettu paineentasauskapillaari 9, joka mahdollistaa mikrofonikäytössä paineentasauksen.
Kuvioiden 2a - 2c paine-eroanturin ensimmäinen elektrodi muodostuu taipuvasta kalvosta 7, joka on järjestetty piisubstraatin 4 läpi ulottuvaan 20 onteloon 10 siten, että kalvo liittyy ontelon seinämiin. Näin ollen kalvo muodostaa painevaihteluiden mukaisesti liikkuvan (taipuvan) väliseinän onteloon : 10. Kuvioiden 2a - 2c suoritusmuodossa kalvon 7 ja piisubstraatin 4 välillä on : : : lisäksi sähkökontakti. Näin ollen paine-eroanturissa on vain kaksi toisistaan : ; : eristettyä osaa, jolloin säästetään kontaktointivaiheita.
25 Kuvioiden 2a - 2c paine-eroanturin toisen elektrodin muodostaa . . rei'itetty levy 6. Kyseinen levy on selvästi jäykempi kuin kalvo 7. Näin ollen le- ,···. vy 6 ei liiku painevaihteluiden yhteydessä vaan se pysyy paikallaan ja sallii ilman (tai muun aineen) virtauksen reikiensä läpi. Ilmanpaineen muutokset aiheuttavat näin ollen sen, että etäisyys kalvon 7 ja rei'itetyn levyn 6 välillä : 30 muuttuu, jolloin kyseisestä etäisyyden muutoksesta voidaan synnyttää muu tokselle verrannollinen sähkösignaali sinänsä tunnetusti, kun paine-eroanturi kytketään sähköpiiriin kontaktipadien 8 välityksellä.
; > Kuvio 3 esittää keksinnön mukaisen paine-eroanturin toista edullista suoritusmuotoa. Kuvion 3 paine-eroanturi on siltatyyppinen paine-eroanturi.
35 Kyseinen paine-eroanturi vastaa muilta osin kuvioiden 2a - 2c suoritusmuotoa, : mutta kuvion 3 tapauksessa rei'itetyn levyn 6' reiät on kerätty alueelle, joka 5 115500 sijaitsee kalvon 7 keskiosan yläpuolella. Ainoastaan levyyn 6' kuuluvat varret 11 ulottuvat revitetystä alueesta ontelon 10 seinämien kuviteltujen jatkeiden ulkopuolelle, kuten kuviossa 3 nähdään.
Kuvion 3 siltatyyppisellä rakenteella saavutetaan se etu, että rei'i-5 tetyn levyn 6' elektrodialue on keskitetty kalvon 7 eniten taipuvan keskialueen päälle. Näin ollen kalvon reuna-alueiden aiheuttamat parasiittiset reunakapa-sitanssit saadaan minimoitua, jolloin rakenteella saavutetaan entistä parempi erotuskyky ja herkkyys.
Kuviot 4a - 4f havainnollistavat keksinnön mukaisen menetelmän 10 ensimmäistä edullista suoritusmuotoa.
Kuviossa 4a nähdään kerrosrakenteinen SOI-kiekko sivusta katsottuna, ja kuviossa 4b nähdään SOI-kiekko ontelon 10 muodostamisen jälkeen sivusta leikattuna (vasen kuva) ja alhaalta katsottuna (oikea kuva).
Ontelo 10 muodostetaan etsaamalla. Aluksi SOI-kiekon takapinta 15 kuvioidaan esimerkiksi litografisesti, jonka jälkeen piisubstraatti etsataan kunnes ontelo 10 ulottuu SOI-kiekon eristekerrokseen 5 asti. Piisubstraatin etsauksessa voidaan käyttää anisotrooppista märkäetsausta, esimerkiksi KOH (kalium hydroksidi) tai TMAH (tetra metyyli ammonium hydroksidi). Vaihtoehtoisesti voidaan käyttää plasmalla tehtävää syväetsausta (ICP, inductively 20 coupled plasma). ICP etsauksella saavutetaan se etu, että mikrofonikäytössä tarvittava paineentasaus voidaan toteuttaa kapealla uralla 9, joka etsataan samassa vaiheessa kuin piisubstraatin läpi ulottuva ontelo 10.
ICP etsauksen käyttö substraatin läpi ulottuvan ontelon muodostamiseen tuo mukaan myös sen edun, että taipuvan kalvon muoto voidaan opti-25 moida. Perinteisessä piin anisotrooppisessa märkäetsauksessa joudutaan ra- . joittumaan suorakaiteen muotoisiin kalvoihin. Esimerkiksi pyöreä kalvo taipuu . . kuitenkin 20% enemmän kuin neliönmuotoinen kalvo, jolla on sama pinta-ala.
Pyöreässä kalvossa myös reunaviiva on pinta-alan suhteen minimoitu, jolloin parasiittiset reunakapasitanssit pienenevät.
' / 30 Kuviossa 4c havainnollistetaan taipuisan kalvon 7 kasvatusta. Tai puisa kalvo voidaan valmistaa polypiistä (monikiteinen pii) kasvattamalla, esimerkiksi CVD-menetelmällä (chemical vapour deposition). Taipuisa kalvo 7 : kasvaa tasaisesti kaikille vapaille pinnoille. Sopivan polypiin paksuus on noin yksi mikrometri. Polypii kasvaa myös substraatin 4 alapinnalle sekä levyn 6 ’ ‘ ' 35 yläpinnalle, mutta sitä ei keksinnön mukaisesti tarvitse poistaa.
6 115500
Kuviossa 4c on esitetty, että taipuvan kalvon kasvatuksen yhteydessä polypii kasvaa ainoastaan onteloon ja substraatin alapinnalle. Todellisuudessa myös revitetyn levyn 6 yläpinnalle (käytetystä menetelmästä riippuen) voi kasvaa polypiitä kalvon 7 kasvatuksen yhteydessä. Kyseistä rei'itetyn 5 levyn pinnalle kasvanutta polypiitä ei tarvitse poistaa, vaan se voidaan jättää paikalleen, jolloin se muodostaa osan revitetystä levystä.
Ennen kalvon kasvatusta voidaan kuvioiden 4a - 4f suoritusmuodosta poiketen eristekerrosta karhentaa etsaamalla eristekerrosta ontelon kautta. Tällöin kalvon pinnasta tulee kasvatuksen jälkeen karhea. Tällä saa-10 vutetaan se etu, että kalvo ei tartu paineanturin käytön aikana revitettyyn levyyn yhtä herkästi kuin sileä kalvo. Kalvon 7 vetojännitystä voidaan säätää lämpökäsittelyllä ja seostusta voidaan tehdä johtavaksi kasvatusvaiheen aikana tai jälkeenpäin ioni-istuttamalla tai diffusoimalla. Kalvo 7 muodostaa sähköisen kontaktin substraatin 4 kanssa.
15 Mikäli paine-eroanturissa halutaan paksumpi ilmarako kalvon 7 ja rei'itetyn levyn 6 välillä kuin SOI-kiekon eristekerroksen 5 paksuus on, niin tällöin voidaan eristekerroksen paksuutta kasvattaa ontelon 10 kautta ennen kalvon 7 kasvatusta. Eristekerroksen paksuutta voidaan kasvattaa esimerkiksi CVD-oksidilla.
20 Kuviossa 4d on havainnollistettu reikien muodostamista revitettyyn levyyn 6. Kuviossa 4d aihio nähdään leikattuna sivusta (vasen kuva), ja yl-: : häältä katsottuna (oikea kuva).
Revitettyyn levyyn 6 muodostetaan reikiä etsaamalla. Aluksi haluttu kuvio kuvioidaan litograafisesti levyn pintaan käyttämällä kaksipuolista koh-25 distusta. Tämän jälkeen reiät etsataan levyyn 6 eristekerrokseen 5 asti. Etsauksessa voidaan käyttää anisotrooppista märkäetsausta tai ICP etsausta. ICP ^ etsauksella saavutetaan se etu, että reVitys voidaan tehdä optimaalisen tihe- äksi ja lisäksi etsauksessa voidaan hyödyntää ICP etsauksen "notching" ilmiötä, jolloin mikrofonin ilmaraon akustinen resonanssi pienenee (vertaa kuvio : 30 6). Lisäksi taipuvan kalvon tarttumisriski vähenee pienemmän kontaktipinta- alan ansiosta.
, : Kuvion 4d oikeasta kuvasta poiketen revitetystä taustalevystä 6 voi daan myös tehdä siltatyyppinen, kuten kuviossa 3 on esitetty.
Kuvio 4e havainnollistaa eristekerroksen poistamista. Eristekerros 35 poistetaan etsaamalla sellaisessa liuoksessa, joka syövyttää pois eristekerrok-.,.: sen kalvon ja rei'itetyn levyn väliseltä alueelta, mutta joka ei olennaisesti poista 7 115500 materiaalia substraatista tai revitetystä levystä. SOI-kiekossa eristekerroksen materiaali voi olla esimerkiksi piidioksiidia, jolloin esimerkiksi HF-liuos (fluori-vetyhappo) tai PSG-liuos (ammoniumfloridi, etikkahappo, vesi) soveltuvat sen poistamiseen.
5 Eristekerroksen poistamiseen liittyä etsaus etenee myös revitetyn levyn ulkoreunojen alle sivusuunnassa saman verran kuin taipuvan kalvon alueella, mutta koska revitetyn levyn reikien väli on vain muutama mikrometri, niin ilmiöstä ei ole haittaa. Eristekerroksen poistamisen jälkeen kalvo 7 vapautuu siten, että se voi liikkua (venyä) ontelossa.
10 Kuvio 4f havainnollistaa keksinnön mukaisella menetelmällä val mistetun paine-eroanturin metallointia. Koska revitettynä levynä 6 käytetään suhteellisen paksua SOI-kiekon kerrosta, niin metallointi voidaan tehdä viimeisenä vaiheena ilman maskia. Metallointi voidaan tehdä sputteroimalla ohut kerros metallia (esim. alumiinia) ilman, että metallin jännityksestä tai lämpö-15 laajenemisesta aiheutuu haittaa. Sopiva metallin paksuus on puolet eristekerroksen paksuudesta, jolloin metallointi ei pysty oikosulkemaan revitettyä levyä 6 ja substraattia 4. Revitetyn levyn reikien kohdille muodostuu myös kalvolle 7 metallitäpliä, mutta koska metallitäplät eivät muodosta yhtenäistä kalvoa, niin ne eivät aiheuta merkittäviä jännityksiä.
20 Metallointi voidaan edellisestä poiketen suorittaa maskilla, jolloin kalvolle ei muodostu metallitäpliä, ja metallikerroksen paksutta voidaan kasvattaa ilman riskiä, että se oikosulkisi levyn 6 ja substraatin 4. Ainakin silta-tyyppisen revitetyn levyn yhteydessä on syytä käyttää mekaanista maskia, jol-: loin kontaktimetallia kertyy ainoastaan kontaktipadien 8 alueella.
. 25 Kuviot 5a - 5d havainnollistavat keksinnön mukaisen menetelmän , , toista edullista suoritusmuotoa. Kuvioiden 5a - 5d suoritusmuoto vastaa muilta osin kuvioiden 4a - 4f suoritusmuotoa, mutta kuviossa 4b toteutettu ontelon muodostamisen sijasta ontelo muodostetaan kuvioiden 5a - 5d välivaiheiden kautta.
: 30 Kuviossa 5a substraattiin etsataan useita sisäkkäisiä renkaita 12 siten, että ne ulottuvat substraatin 4 läpi eristekerrokseen 5 asti. Renkaat voi-; ; daan etsata esimerkiksi ICP etsausta käyttämällä.
Kuviossa 5b on eristekerroksen 5 paksuutta ohennettu etsaamalla, jolloin materiaalia on poistunut renkaiden 12 kautta. Tämän jälkeen siirrytään 35 kuvion 5c mukaiseen vaiheeseen, jossa märkäetsaamalla poistetaan renkai- 8 115500 den 12 välillä ollet seinämät, siten, että substraattiin muodostuu yhtenäinen ontelo 10.
Kuviosta 5c havaitaan, että eristekerroksen pintaan 5 on muodostunut uria. Kun seuraavassa valmistusvaiheessa kasvatetaan kalvo 7 eriste-5 kerroksen 5 pintaan (vastaavasti kuin kuvion 4c yhteydessä on selostettu) saadaan aikaan korrugoitu, eli mutkitteleva kalvo 7. Kun kalvo tämän jälkeen vapautetaan sen yläpuolella sijaitsevasta eristekerroksesta syövyttämällä pois kyseinen eristekerros kuvion 4e yhteydessä selostetulla tavalla on lopputuloksena se, että kuvioiden 5a - 5d mukaisella suoritusmuodolla saadaan aikaan 10 kalvo, jossa on pienempi jännitys, kuin mitä kuvioiden 4a - 4f mukaisesti valmistetun paine-eroanturin kalvossa.
Kuvio 6 havainnollistaa keksinnön mukaisen mikrofonin akustisen resistanssin pienentämistä. Kuviossa 6 nähdään rei'itetyn levyn 6 alaosa sekä kalvo 7. Kuviossa 6 on nuolilla havainnollistettu ilman virtausta levyn 6 ja kal-15 von 7 välisessä raossa. Vasemmassa kuvassa rei'itetyn levyn 6 reikien välisten seinämien kulmat ovat teräviä, jolloin ilmavirtaus on huonompaa kuin oikeanpuoleisessa kuvassa, jossa kulmat 14 on pyöristetty.
Kulmien 14 pyöristys perustuu kuvion 4d yhteydessä mainittuun notching ilmiöön. Notching ilmiö tarkoittaa, että ylietsauksen seurauksena 20 syntyviä sivusuuntaisia onkalolta. Kyseiset onkalot saadaan aikaan kun kuvion 4d ICP etsausta, jossa revitettyyn levyyn muodostetaan reikiä jatketaan riittä-‘ ·: vän kauan, eli vielä senkin jälkeen kun reiät jo ulottuvat eristekerrokseen asti.
Kuviot 7a - 7i havainnollistavat keksinnön mukaisen menetelmän ja : paine-eroanturin kolmatta edullista suoritusmuotoa. Kuvioiden 7a - 7i suori- ·. 25 tusmuoto poikkeaa kuvioiden 4a - 4f mukaisesta suoritusmuodosta sikäli, että ·. kuvioiden 7a - 7i tapauksessa suoritetaan lisätyövaiheita, joita on havainnoi- • listettu kuvioiden 7b - 7c yhteydessä, ja joiden ansiosta saadaan aikaan lisä-elektrodi paine-eroanturiin.
Kuviossa 7a on esitetty kerrosrakenteinen SOI-kiekko, jota voidaan '· 30 hyödyntää paine-eroanturin valmistuksessa. Kyseessä on näin ollen vastaava .: aihio kuin kuvioiden 4a - 4f mukaisessa suoritusmuodossa.
Kuvio 7b työvaiheessa paine-eroanturin valmistus aloitetaan reVit-·. tämällä paine-eroanturin revitetty levy 6" etsaamalla, vastaavasti kuin kuvion ’ 4d yhteydessä on selostettu. Kuvion 7b vasemmassa kuvassa SOI-kiekko : 35 nähdään sivusta leikattuna, ja oikeassa kuvassa päältä katsottuna. Revitettyyn • levyyn 6" muodostetaan kuvion 7b tapauksessa sellainen kuvio, johon kuuluu 115500 g rei'itetyn levy 6" keskiosassa sijaitseva muusta kerroksesta uralla erotettu ank-kurialue 15.
Kuvion 7c työvaiheessa rei'itetyn levyn 6" reiät ja ankkurialuetta 15 ympäröivä ura kasvatetaan umpeen esim. CVD oksidilla. Oksidi muodostaa 5 samalla toisen eristekerroksen 16 rei'itetyn levyn 6" päälle.
Toisen eristekerroksen 16 kasvattamisen jälkeen paine-eroanturin valmistusta jatketaan vastaavilla työvaiheilla mitä on selostettu kuvioiden 4b -4f yhteydessä. Aluksi etsataan ontelo 10 kuvion 7d työvaiheessa. Kuvion 7d vasemmassa kuvassa nähdään paine-eroanturi sivusta leikattuna, ja oikeassa 10 kuvassa alhaalta katsottuna.
Mikrofonin valmistuksen yhteydessä (joka on paine-eroanturin erityinen sovellutusmuoto) tulee rakenteeseen järjestää paineentasausaukko, joka avautuu onteloon 10. Kyseinen paineentasausaukko 9 voidaan ontelon 10 etsauksen yhteydessä etsata ontelosta 10 substraatin 4 läpi substraatin 15 ulkopintaan kuten kuviossa 7d on esitetty. Vaihtoehtoisesti, mikäli paineenta-sausaukkoa ei haluta järjestää substraatin läpi kuten kuvioissa on esitetty, voidaan se keksinnön mukaisesti toteuttaa siten, että kalvoon 7 muodostetaan reikä, joka sallii ilman virtauksen kalvon ylä- ja alapuolen välisten tilojen välillä. Tällainen kalvoon tehtävä paineentasausreikä voidaan valmistaa esimerkiksi 20 laserilla puhkaisemalla tai vaihtoehtoisesti etsaamalla kalvon ylä- tai alapuolelta fotoresististä maskia käyttämällä.
i Kuvion 7e työvaiheessa kasvatetaan taipuva kalvo 7 polypiistä : vastaavasti kuin kuvion 4c yhteydessä on selostettu. Kuviossa 7e nähdään, että taipuvan kalvon 7 kasvatuksen yhteydessä kasvaa samalla toinen kalvo *. 25 17 polypiistä toisen eristekerroksen 16 päälle.
Kuvion 7f työvaiheessa kuvioidaan etsaamalla toisen eristekerrok-^ sen 16 päälle kasvanut toinen taipuva kalvo 17 siten, että toisesta taipuvasta ‘ kalvosta 17 muodostuu rei'itetty lisäelektrodi. Kuvion 7f vasemmassa kuvassa paine-eroanturi nähdään sivusta leikattuna, ja oikeassa kuvassa ylhäältä kat-'· 30 sottuna.
Kuvion 7g työvaiheessa poistetaan eristekerrokset 5 ja 16 esimer-; : kiksi etsaamalla HF-liuoksessa, vastaavasti kuin kuvion 4e yhteydessä on se- , \ lostettu. Näin ollen eristekerrokset 5 ja 16 saadaan poistetuksi reikien ja onte- ’ lon 10 väliseltä alueelta siten, että ankkurialueen 15 keskelle jää eristettä 5 ja 35 16. Tällöin toinen taipuva kalvo 17, eli lisäelektrodi jää kytketyksi ankkurialu- f » 10 115500 een 15 välityksellä taipuvaan kalvoon 7 ja ankkurialue 15 puolestaan tulee erotetuksi revitetystä levystä 6".
Lopuksi kuvion 7h työvaiheessa tehdään kontaktimetallointi mekaanisella maskilla, jolloin paine-eroanturiin saadaan muodostetuksi kontaktipadit 5 8. Kuviossa 7h nähdään vasemmassa kuvassa paine-eroanturi sivusta leikattuna, ja oikeassa kuvassa päältä katsottuna.
Toisen taipuvan kalvon 17 muodostaman lisäelektrodirakenteen muuttuva kapasitanssi Cmeas mitataan revitetyn levyn 6” ja toisen taipuvan kalvon 7 väliltä kontaktipadeista 8 kuvion 7i mukaisesti. Koska toinen taipuva kal-10 vo 17 on kytketty ankkurialueen 15 välityksellä taipuvan kalvon 7 keskelle, liikkuu se tasomaisena laattana yhtä paljon kuin taipuvan kalvon 7 eniten taipuva keskiosa. Näin saavutetaan suurempi kapasitanssimodulaatio ja entistä parempi erotuskyky ja herkkyys.
Sähköisen kontaktin muodostamiseksi toisen taipuvan kalvon 17 15 muodostama lisäelektrodi on kuvioitu siten, että sen revitetyltä alueelta johtaa kontaktipadille ohut johdinvarsi 18, joka nähdään esimerkiksi kuviossa 7h. Johdinvarren 18 tulee olla hento, jotta se estäisi mahdollisimman vähän toisen taipuvan kalvon 17 liikettä. Väännön estämiseksi johdinvarsia kannattaa olla symmetrisesti. Kuviossa 7h esitetty toisen taipuvan kalvon 17 muoto ja sen 20 neljän johdinvarren asetelma on esimerkinomainen, muunkin muotoisia varsia voidaan käyttää.
Kuvio 8 havainnollistaa keksinnön mukaisen paine-eroanturin nel-: jättä edullista suoritusmuotoa. Kuvion 8 suoritusmuoto poikkeaa aikaisemmista suoritusmuodoista sikäli, että siinä on käytetty substraattia 4', joka ei johda 25 sähköä. Näin ollen taipuva kalvo 7 on kytketty sähköä johtavaan alustaan 8', joka muodostaa kuvion 8 mukaisen kalvoanturin ensimmäisen kontaktipadin. Toinen kontaktipadi 8 on sitävastoin järjestetty revitetyn levyn pinnalle, kuten aikaisempien suoritusmuotojen yhteydessä on selostettu.
Vaikka paine-eroanturin aikaisemmin selostettujen suoritusmuoto-30 jen yhteydessä on selostettu, että paine-eroanturissa käytetään johtavaa : substraattia, on huomattava, että tämä on ainoastaan eräs vaihtoehto. Johta- ; van substraatin sijasta kyseisissä aikaisemmin selostetuissa suoritusmuodois sa voidaan käyttää kuvion 8 kaltaista johtavaa alustaa, joka on kytketty taipuisaan kalvoon, ja näin ollen myös sellaista substraattia, joka ei johda sähköä.
35 Kuviot 9a - 9f havainnollistavat keksinnön mukaisen menetelmän ja paine-eroanturin neljättä edullista suoritusmuotoa. Kuvioiden 9a - 9f suoritus- 11 115500 muoto vastaa hyvin pitkälle kuvioiden 4a - 4f suoritusmuotoa. Merkittävin ero on siinä, että kuvioiden 9a - 9f tapauksessa osa menetelmään liittyvistä työvaiheista suoritetaan poikkeavassa järjestyksessä, jonka lisäksi suoritetaan muutama ylimääräinen työvaihe tarttumisenestokaulusten muodostamiseksi.
5 Kuvioiden 9a - 9f suoritusmuodossa paine-eroanturi voidaan val mistaa vastaavanlaisesta SOI-kiekosta kuin mitä kuvioiden 4a - 4f yhteydessä on selostettu. Kuvion 9a työvaiheessa on rei'itettyyn levyyn 6 valmistettu reiät etsaamalla.
Kuvion 9b työvaiheessa esimerkiksi piidioksiidista muodostuvaa 10 eristekerrosta 5 etsataan lyhyesti, eli siten, että siihen muodostuu kuoppia vastaaviin kohtiin kuin revitetyssä levyssä 6 on reikiä.
Kuvion 9c työvaiheessa etsataan substraattiin 4 ontelo 10, kuten aikaisempien suoritusmuotojen yhteydessä on selostettu.
Kuvion 9d työvaiheessa kasvatetaan ontelon 10 kautta eristeker-15 rokselle taipuva kalvo 7 esimerkiksi polypiistä. Samalla myös revitetylle levylle 6 sekä kuviossa 9d näkyvälle eristekerroksen 5 yläpinnalle kasvaa kerros 19 polypiitä. Eristekerroksen yläpinnalle kasvaa polypiikerros 19 ainoastaan revitetyn levyn 6 reikien kohdalle.
Kuvion 9e työvaiheessa etsataan pois polypiikerros 19 revitetyn le-20 vyn 6 kuviossa 9e näkyvältä yläpinnalta. Etsaus voidaan toteuttaa plasmaet-sauksella. Plasmaetsaus etsaa tyypillisesti vaakasuoria pintoja huomattavasti : nopeammin kuin pystysuoria pintoja. Näin ollen polypiitä jää jäljelle revitetyn : levyn 6 reikien sivupinnoille.
Kuvion 9f työvaiheessa eristekerros 5 on poistettu, esimerkiksi et-*. 25 saamalla. Kuviosta 9f havaitaan, että revitetyn levyn 6 reikien sivupinnoille ·, jäänyt polypiikerros 19 ulkonee jonkin verran revitetystä levystä 6 kohti kalvoa l 7. Kyseiset polypiikerroksen 19 ulkonemat muodostavat näin ollen kauluksia, jotka vähentävät kalvon 7 tarttumisherkkyyttä, eli ne estävät kalvoa tarttumasta rei'itettyyn levyyn 6.
• : : 30 On ymmärrettävä, että edellä oleva selitys ja siihen liittyvät kuviot on ainoastaan tarkoitettu havainnollistamaan esillä olevaa keksintöä. Alan . : ammattimiehelle tulevat olemaan ilmeisiä erilaiset keksinnön variaatiot ja muunnelmat ilman että poiketaan oheisissa patenttivaatimuksissa esitetyn keksinnön suojapiiristä ja hengestä.
» 1 |
Claims (18)
1. Menetelmä kalvoanturin, kuten paine-eroanturin tai mikrofonin, valmistamiseksi, tunnettu siitä, että 5 valitaan käyttöön kerrosrakenteinen aihio, johon kuuluu ensimmäi nen kerros, toinen johtavaa materiaalia oleva kerros, ja ensimmäisen ja toisen kerroksen välissä oleva eristekerros, poistetaan ensimmäisestä kerroksesta materiaalia etsaamalla ensimmäiseen kerrokseen ontelo, joka ulottuu ensimmäisen kerroksen läpi eris-10 tekerrokseen asti, kasvatetaan ensimmäiseen kerrokseen muodostetun ontelon kautta eristekerrokselle johtavasta materiaalista kalvo, joka liittyy ontelon seinämiin muodostaen tiiviin seinämän ontelossa, poistetaan toisesta johtavasta kerroksesta materiaalia etsaamalla 15 toiseen johtavaan kerrokseen reikiä, jotka ulottuvat toisen johtavan kerroksen läpi eristekerrokseen asti, ja jotka sijaitsevat valmiissa kalvoanturissa ontelon kohdalla, mutta eristekerroksen vastakkaisella puolella, ja poistetaan eristekerros reikien ja ontelon väliseltä alueelta.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 20 että ensimmäinen kerros on johtavaa materiaalia, ja että menetelmässä lisäksi metalloidaan alue ensimmäisessä ja toisessa kerroksessa sähkökytkentöjä ·:· : mahdollistavien kontaktipadien muodostamiseksi.
: , 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä valitaan käyttöön kerrosrakenteinen SOI-aihio, jonka 25 ensimmäinen kerros muodostuu piisubstraatista, jonka päälle on järjestetty eristekerros, ja jonka toinen johtava kerros muodostuu piikerroksesta.
4. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 3 mukainen menetelmä, t u n - t n e 11 u siitä, että kasvatetaan mainittu kalvo monikiteisestä piistä.
5. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 4 mukainen menetelmä, tun-30 n e 11 u siitä, että koteloidaan kalvoanturi integroidun piirin koteloon.
: 6. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 5 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että menetelmässä karhennetaan eristekerrosta etsaamalla ontelon kautta ennen kalvon kasvattamista.
7. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 6 mukainen menetelmä, tun-35 n e 11 u siitä, menetelmässä: 115500 reikien etsaaminen toiseen kerrokseen suoritetaan ennen materiaalin poistamista ensimmäisestä kerroksesta, jolloin toisen kerroksen keskiosaan muodostetaan toisen kerroksen muista osista uralla erotettu ankkurialue, kasvatetaan toinen eristekerros toisen kerroksen päälle kun toinen 5 kerros on rei'itetty, ja ontelon muodostamisen jälkeen kasvatetaan johtavan kalvon kasvattamisen yhteydessä toinen johtava kalvo toisen eristekerroksen päälle, ja etsataan mainittuun toiseen kalvoon aukkoja, jotka ulottuvat toisen kalvon läpi toiseen eristekerrokseen, jolloin eristekerroksen poistamisen yhteydessä 10 poistetaan myös toinen eristekerros siten, että saadaan aikaan paine-eroanturi, jossa on kaksi toisiinsa ankkurialueen välityksellä yhdistettyä taipuvaa kalvoa.
8. Paine-eroanturi, johon kuuluu: johtavasta materiaalista valmistettu taipuisa kalvo (7), joka muo-15 dostaa paine-eroanturin ensimmäisen elektrodin, ja johtavasta materiaalista valmistettu rei'itetty levy (6, 6', 6"), joka levy on olennaisesti jäykempi kuin mainittu kalvo (7), joka levy on järjestetty välimatkan päähän kalvosta, ja joka levy muodostaa paine-eroanturin toisen elektrodin, tunnettu siitä, 20 että paine-eroanturiin lisäksi kuuluu substraatti (4, 4'), jonka läpi ulottuu ontelo (10), jonka seinämät muodostuvat mainitusta substraatista (4, ! 4'), : : että kalvo (7) on tiiviisti liitetty ontelon (10) seinämiin, jolloin kalvo : muodostaa tiiviin seinämän mainitussa ontelossa, ja 25 että mainittu rei'itetty levy (6, 6', 6") on kiinnitetty substraattiin eris- tekerroksella (5).
. 9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen paine-eroanturi, tunnettu siitä, että paine-eroanturi on valmistettu kerrosrakenteisesta SOI-aihiosta, jolloin substraatti (4) muodostuu SOI-aihion piisubstraatista, eristekerros (5) on * 30 valmistettu SOI-aihion eristekerroksesta, ja rei'itetty levy (6, 6', 6") on valmis tettu SOI-aihion piikerroksesta.
10. Patenttivaatimuksen 8 tai 9 mukainen paine-eroanturi, tunnettu siitä, että mainittu kalvo (7) on valmistettu monikiteisestä piistä.
11. Jonkin patenttivaatimuksen 8-10, mukainen paine-eroanturi, 35 tunnettu siitä, 115500 että rei'itetyn levyn (6') pinta-ala on olennaisesti pienempi kuin ontelon (10) poikkileikkauksen pinta-ala, ja että paine-eroanturia tarkasteltaessa rei'itetyn levyn (6') suunnasta sijaitsee rei'itetyn levyn (6') rei'itetty alue taipuisan kalvon (7) liikkuvan alueen 5 keskiosan yläpuolella, ja mainitusta revitetystä alueesta ulottuu ontelon (10) sivuseinien kuviteltujen jatkeiden ohi ainoastaan mainittua revitettyä aluetta kannattavia varsia (11).
12. Jonkin patenttivaatimuksen 8-11 mukainen paine-eroanturi, tunnettu siitä, 10 että revitettyyn levyyn (6") on substraatin (4) suhteen vastakkaiselle puolelle toisella eristekerroksella (16) kiinnitetty toinen taipuva kalvo (17), joka on rei'itetty, ja että rei'itetyn levyn (6") keskiosaan on muodostettu rei'itetyn levyn muista osista uralla erotettu ankkurialue (15), joka on liitetty taipuvaan kalvoon 15 (7) ja toiseen taipuvaan kalvoon (17) siten, että taipuvan kalvon (7) liike välittyy ankkurialueen (15) kautta toiselle taipuvalle kalvolle (17), joka liikkuu kalvon (7) mukana.
13. Mikrofoni, johon kuuluu: johtavasta materiaalista valmistettu taipuisa kalvo (7), joka muo-20 dostaa mikrofonin ensimmäisen elektrodin, ja johtavasta materiaalista valmistettu rei'itetty levy (6, 6', 6"), joka levy * : on olennaisesti jäykempi kuin mainittu kalvo (7), joka levy on järjestetty väli- matkan päähän kalvosta, ja joka levy muodostaa mikrofonin toisen elektrodin, tunnettu siitä, : : 25 että mikrofoniin lisäksi kuuluu substraatti (4, 4'), jonka läpi ulottuu ontelo (10), jonka seinämät muodostuvat mainitusta substraatista (4, 4'), ·. että kalvo (7) on tiiviisti liitetty ontelon (10) seinämiin, jolloin kalvo muodostaa seinämän mainitussa ontelossa (10), että mainittu rei'itetty levy (6, 6') on kiinnitetty substraattiin (4, 4') 30 eristekerroksella (5).
’ 14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen mikrofoni, tunnettu siitä, i että mikrofoni on valmistettu kerrosrakenteisesta SOI-aihiosta, jolloin : substraatti (4) muodostuu SOI-aihion piisubstraatista, eristekerros (5) on val mistettu SOI-aihion eristekerroksesta, ja rei'itetty levy (6, 6', 6") on valmistettu 35 SOI-aihion piikerroksesta. 115500
15. Patenttivaatimuksen 13 tai 14 mukainen mikrofoni, tunnettu siitä, että mainittu kalvo (7) on valmistettu monikiteisestä piistä.
16. Jonkin patenttivaatimuksen 13-15, mukainen mikrofoni, tunnettu siitä, 5 että rei'itetyn levyn (6') pinta-ala on olennaisesti pienempi kuin on telon (10) poikkileikkauksen pinta-ala, ja että mikrofonia tarkasteltaessa rei'itetyn levyn (6') suunnasta sijaitsee rei'itetyn levyn rei'itetty alue taipuisan kalvon (7) liikkuvan alueen keskiosan yläpuolella, ja mainitusta revitetystä alueesta ulottuu ontelon (10) sivu-10 seinien kuviteltujen jatkeiden ohi ainoastaan mainittua revitettyä aluetta kannattavia varsia (11).
17. Jonkin patenttivaatimuksen 13-16 mukainen mikrofoni, tunnettu siitä, että onteloon (10) avautuu paineentasausaukko, joka paineenta-sausaukko (9) ulottuu ontelosta (10) substraatin (4) läpi substraatin ulkosei- 15 nämään, tai joka paineentasausaukko muodostuu kalvossa (7) olevasta reiästä, joka yhdistää kalvon (7) yläpuolisen tilan kalvon (7) alapuoliseen tilaan.
18. Jonkin patenttivaatimuksen 13-17 mukainen mikrofoni, tunnettu siitä, että revitettyyn levyyn (6") on substraatin (4) suhteen vastakkaiselle 20 puolelle toisella eristekerroksella (16) kiinnitetty toinen taipuva kalvo (17), joka on rei'itetty, ja : että rei'itetyn levyn (6") keskiosaan on muodostettu rei'itetyn levyn : muista osista uralla erotettu ankkurialue (15), joka on liitetty taipuvaan kalvoon : (7) ja toiseen taipuvaan kalvoon (17) siten, että taipuvan kalvon (7) liike välit- : 25 tyy ankkurialueen (15) kautta toiselle taipuvalle kalvolle (17), joka liikkuu kal von (7) mukana. • ♦ ί I I 115500
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20000661A FI115500B (fi) | 2000-03-21 | 2000-03-21 | Menetelmä kalvoanturin valmistamiseksi |
| US10/239,320 US6901804B2 (en) | 2000-03-21 | 2001-03-20 | Method of manufacturing a membrane sensor |
| KR1020027012486A KR100809674B1 (ko) | 2000-03-21 | 2001-03-20 | 박막 센서를 제조하는 방법 |
| AU2001248395A AU2001248395A1 (en) | 2000-03-21 | 2001-03-20 | Method of manufacturing a membrane sensor |
| EP01921399.0A EP1273203B1 (en) | 2000-03-21 | 2001-03-20 | Differential pressure sensor or microphone |
| JP2001575768A JP5123457B2 (ja) | 2000-03-21 | 2001-03-20 | 膜型センサの製造方法 |
| PCT/FI2001/000278 WO2001078448A1 (en) | 2000-03-21 | 2001-03-20 | Method of manufacturing a membrane sensor |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20000661A FI115500B (fi) | 2000-03-21 | 2000-03-21 | Menetelmä kalvoanturin valmistamiseksi |
| FI20000661 | 2000-03-21 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI20000661A0 FI20000661A0 (fi) | 2000-03-21 |
| FI20000661A FI20000661A (fi) | 2001-09-22 |
| FI115500B true FI115500B (fi) | 2005-05-13 |
Family
ID=8557994
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI20000661A FI115500B (fi) | 2000-03-21 | 2000-03-21 | Menetelmä kalvoanturin valmistamiseksi |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6901804B2 (fi) |
| EP (1) | EP1273203B1 (fi) |
| JP (1) | JP5123457B2 (fi) |
| KR (1) | KR100809674B1 (fi) |
| AU (1) | AU2001248395A1 (fi) |
| FI (1) | FI115500B (fi) |
| WO (1) | WO2001078448A1 (fi) |
Families Citing this family (40)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6715359B2 (en) * | 2001-06-28 | 2004-04-06 | Tactex Controls Inc. | Pressure sensitive surfaces |
| US7146016B2 (en) * | 2001-11-27 | 2006-12-05 | Center For National Research Initiatives | Miniature condenser microphone and fabrication method therefor |
| US7592239B2 (en) | 2003-04-30 | 2009-09-22 | Industry University Cooperation Foundation-Hanyang University | Flexible single-crystal film and method of manufacturing the same |
| JP2004356707A (ja) * | 2003-05-27 | 2004-12-16 | Hosiden Corp | 音響検出機構 |
| DE102004011145B4 (de) * | 2004-03-08 | 2006-01-12 | Infineon Technologies Ag | Mikrophon und Verfahren zur Herstellung eines Mikrophons |
| US7412763B2 (en) * | 2005-03-28 | 2008-08-19 | Knowles Electronics, Llc. | Method of making an acoustic assembly for a transducer |
| US7449356B2 (en) * | 2005-04-25 | 2008-11-11 | Analog Devices, Inc. | Process of forming a microphone using support member |
| DE102006023165B4 (de) * | 2006-05-17 | 2008-02-14 | Infineon Technologies Ag | Verfahren zur Herstellung eines akustischen Spiegels aus alternierend angeordneten Schichten hoher und niedriger akustischer Impedanz |
| WO2008044910A1 (en) * | 2006-10-11 | 2008-04-17 | Mems Technology Bhd | Ultra-low pressure sensor and method of fabrication of same |
| JP4144640B2 (ja) | 2006-10-13 | 2008-09-03 | オムロン株式会社 | 振動センサの製造方法 |
| DE102006055147B4 (de) * | 2006-11-03 | 2011-01-27 | Infineon Technologies Ag | Schallwandlerstruktur und Verfahren zur Herstellung einer Schallwandlerstruktur |
| US8661910B2 (en) * | 2007-01-19 | 2014-03-04 | Ipg, Llc | Capacitive sensor |
| DE102007010913A1 (de) * | 2007-03-05 | 2008-09-11 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Drucksensor |
| DE102008040521A1 (de) * | 2008-07-18 | 2010-01-21 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines Bauelements, Verfahren zur Herstellung einer Bauelementanordnung, Bauelement und Bauelementanordnung |
| US8345895B2 (en) | 2008-07-25 | 2013-01-01 | United Microelectronics Corp. | Diaphragm of MEMS electroacoustic transducer |
| CN102301746B (zh) * | 2009-01-27 | 2015-12-02 | 惠普开发有限公司 | 声能换能器 |
| US8334159B1 (en) * | 2009-03-30 | 2012-12-18 | Advanced Numicro Systems, Inc. | MEMS pressure sensor using capacitive technique |
| CN101534466A (zh) * | 2009-04-15 | 2009-09-16 | 无锡市纳微电子有限公司 | 一种硅麦克风芯片及其制作方法 |
| CN201467442U (zh) * | 2009-05-15 | 2010-05-12 | 瑞声声学科技(常州)有限公司 | 电容麦克风 |
| US8617960B2 (en) * | 2009-12-31 | 2013-12-31 | Texas Instruments Incorporated | Silicon microphone transducer |
| JP4947220B2 (ja) * | 2010-05-13 | 2012-06-06 | オムロン株式会社 | 音響センサ及びマイクロフォン |
| US8316718B2 (en) * | 2010-08-23 | 2012-11-27 | Freescale Semiconductor, Inc. | MEMS pressure sensor device and method of fabricating same |
| US8794075B2 (en) * | 2011-08-11 | 2014-08-05 | Nxp, B.V. | Multilayered NONON membrane in a MEMS sensor |
| EP2674392B1 (en) | 2012-06-12 | 2017-12-27 | ams international AG | Integrated circuit with pressure sensor and manufacturing method |
| WO2014094831A1 (en) * | 2012-12-18 | 2014-06-26 | Epcos Ag | Top-port mems microphone and method of manufacturing the same |
| KR101346583B1 (ko) * | 2013-05-23 | 2014-01-03 | (주)에스엠인스트루먼트 | Ｍｅｍｓ 마이크로폰을 이용한 유연 기판 부착형 음향 측정 장치 및 그 제조 방법 |
| TWI523808B (zh) * | 2014-01-29 | 2016-03-01 | 先技股份有限公司 | 微機電氣體感測裝置 |
| CN105142092A (zh) * | 2015-07-21 | 2015-12-09 | 合肥鑫晟光电科技有限公司 | 基板及制作方法、显示装置 |
| WO2017105351A1 (en) * | 2015-12-15 | 2017-06-22 | Agency For Science, Technology And Research | Method and deployable multi-spine apparatus for catheter-based renal denervation |
| CN107690115B (zh) * | 2016-08-04 | 2023-03-17 | 山东共达电声股份有限公司 | 微机电麦克风及其制造方法 |
| GB2557364B (en) * | 2016-11-29 | 2020-04-01 | Cirrus Logic Int Semiconductor Ltd | MEMS devices and processes |
| US12075223B2 (en) * | 2016-12-29 | 2024-08-27 | Gmems Tech Shenzhen Limited | Process of fabricating capacitive microphone comprising movable composite conductor and stationary single conductor |
| US11601763B2 (en) * | 2016-12-29 | 2023-03-07 | Gmems Tech Shenzhen Limited | Lateral mode capacitive microphone including a capacitor plate with sandwich structure for ultra high performance |
| US11765534B2 (en) * | 2016-12-29 | 2023-09-19 | Gmems Tech Shenzhen Limited | Capacitive microphone with two signal outputs that are additive inverse of each other |
| US12075222B2 (en) * | 2016-12-29 | 2024-08-27 | Gmems Tech Shenzhen Limited | Process of fabricating capacitive microphone comprising moveable single conductor and stationary composite conductor |
| US12069455B2 (en) * | 2016-12-29 | 2024-08-20 | Gmems Tech Shenzhen Limited | Process of fabricating lateral mode capacitive microphone including a capacitor plate with sandwich structure |
| US10798508B2 (en) * | 2016-12-29 | 2020-10-06 | Gmems Tech Shenzhen Limited | Process of fabricating lateral mode capacitive microphone |
| US11765533B2 (en) * | 2016-12-29 | 2023-09-19 | Gmems Tech Shenzhen Limited | Capacitive microphone with two signal outputs that are additive inverse of each other |
| FR3061558B1 (fr) | 2017-01-04 | 2019-08-16 | Rubix | Microphone comprenant des moyens de mesure de gaz et procede de mesure de gaz a l’aide d’un tel microphone |
| GB2563091A (en) * | 2017-05-31 | 2018-12-05 | Cirrus Logic Int Semiconductor Ltd | MEMS devices and processes |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT392182B (de) | 1989-07-31 | 1991-02-11 | Akg Akustische Kino Geraete | Elektrisch leitender traeger fuer eine gegenelektrode eines kondensatormikrophons |
| AT399230B (de) * | 1992-04-02 | 1995-04-25 | Avl Verbrennungskraft Messtech | Einrichtung zur wahlweisen beschickung eines analysengerätes |
| FR2695787B1 (fr) * | 1992-09-11 | 1994-11-10 | Suisse Electro Microtech Centr | Transducteur capacitif intégré. |
| US5369544A (en) * | 1993-04-05 | 1994-11-29 | Ford Motor Company | Silicon-on-insulator capacitive surface micromachined absolute pressure sensor |
| US5949118A (en) | 1994-03-14 | 1999-09-07 | Nippondenso Co., Ltd. | Etching method for silicon substrates and semiconductor sensor |
| FI100918B (fi) * | 1995-02-17 | 1998-03-13 | Vaisala Oy | Pintamikromekaaninen, symmetrinen paine-eroanturi |
| DE19648424C1 (de) | 1996-11-22 | 1998-06-25 | Siemens Ag | Mikromechanischer Sensor |
| US5944970A (en) | 1997-04-29 | 1999-08-31 | Honeywell Inc. | Solid state electrochemical sensors |
| DE19741046C1 (de) * | 1997-09-18 | 1999-05-06 | Sennheiser Electronic | Verfahren zur Herstellung eines Ein-Chip-Mikrophons |
-
2000
- 2000-03-21 FI FI20000661A patent/FI115500B/fi not_active IP Right Cessation
-
2001
- 2001-03-20 US US10/239,320 patent/US6901804B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2001-03-20 WO PCT/FI2001/000278 patent/WO2001078448A1/en active Application Filing
- 2001-03-20 KR KR1020027012486A patent/KR100809674B1/ko active IP Right Grant
- 2001-03-20 EP EP01921399.0A patent/EP1273203B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-03-20 AU AU2001248395A patent/AU2001248395A1/en not_active Abandoned
- 2001-03-20 JP JP2001575768A patent/JP5123457B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2001078448A1 (en) | 2001-10-18 |
| US6901804B2 (en) | 2005-06-07 |
| KR20030053467A (ko) | 2003-06-28 |
| US20030094047A1 (en) | 2003-05-22 |
| FI20000661A (fi) | 2001-09-22 |
| EP1273203B1 (en) | 2013-07-10 |
| AU2001248395A1 (en) | 2001-10-23 |
| EP1273203A1 (en) | 2003-01-08 |
| FI20000661A0 (fi) | 2000-03-21 |
| JP2003530717A (ja) | 2003-10-14 |
| JP5123457B2 (ja) | 2013-01-23 |
| KR100809674B1 (ko) | 2008-03-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI115500B (fi) | Menetelmä kalvoanturin valmistamiseksi | |
| US7545012B2 (en) | Capacitive micromachined ultrasound transducer fabricated with epitaxial silicon membrane | |
| CN111591952B (zh) | 一种mems压阻式压力传感器及其制备方法 | |
| US5470797A (en) | Method for producing a silicon-on-insulator capacitive surface micromachined absolute pressure sensor | |
| US6546804B2 (en) | Method of making a pressure sensor comprising a resonant beam structure | |
| US5332469A (en) | Capacitive surface micromachined differential pressure sensor | |
| EP1920229B1 (en) | Pressure sensors and methods of making the same | |
| JP3305516B2 (ja) | 静電容量式加速度センサ及びその製造方法 | |
| CA2338374C (en) | Method of manufacturing a capacitive ultrasound transducer | |
| EP0500234A2 (en) | Method for making diaphragm-based sensors and apparatus constructed therewith | |
| US20020151100A1 (en) | Pressure sensor monolithically integrated and relative process of fabrication | |
| JP3506932B2 (ja) | 半導体圧力センサ及びその製造方法 | |
| JPH04326033A (ja) | 圧力または加速度センサ | |
| JP2004505269A (ja) | マイクロマシン化された絶対圧センサ | |
| US7478562B2 (en) | High temperature LC pressure transducer and methods for making the same | |
| KR100348177B1 (ko) | 단결정 실리콘의 마이크로머시닝 기법에서의 깊은 트렌치절연막을 이용한 절연 방법 | |
| US6242276B1 (en) | Method for fabricating micro inertia sensor | |
| US6357299B1 (en) | Micromechanical sensor and method for producing the same | |
| TW457580B (en) | Micro-mechanical sensor and its production method | |
| KR20000028948A (ko) | 각속도 센서 제조방법 | |
| JP2008517523A (ja) | シリコンマイクロホン | |
| KR100442824B1 (ko) | 마이크로구조물소자및그제조방법 | |
| CN113545108B (zh) | 为达更高信噪比的电容式麦克风传感器设计及制造方法 | |
| JPH04102066A (ja) | 加速度センサ及びその製造方法 | |
| JP2000124471A (ja) | 静電容量型圧力センサの製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG | Patent granted |
Ref document number: 115500 Country of ref document: FI |
|
| MA | Patent expired |