DE10260859A1 - Strukturkörper mit einem porösen Bereich und dessen Verwendung sowie Verfahren zur Einstellung der Wärmeleitfähigkeit eines porösen Bereiches - Google Patents
Strukturkörper mit einem porösen Bereich und dessen Verwendung sowie Verfahren zur Einstellung der Wärmeleitfähigkeit eines porösen Bereiches Download PDFInfo
- Publication number
- DE10260859A1 DE10260859A1 DE10260859A DE10260859A DE10260859A1 DE 10260859 A1 DE10260859 A1 DE 10260859A1 DE 10260859 A DE10260859 A DE 10260859A DE 10260859 A DE10260859 A DE 10260859A DE 10260859 A1 DE10260859 A1 DE 10260859A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- orientation
- silicon
- porous silicon
- thermal conductivity
- edge surface
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000013078 crystal Substances 0.000 title claims abstract description 12
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 37
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims description 35
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims description 35
- 238000009413 insulation Methods 0.000 title description 2
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 13
- 229910021426 porous silicon Inorganic materials 0.000 claims description 50
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 12
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 11
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 19
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 7
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 7
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 6
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 4
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007743 anodising Methods 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001464 adherent effect Effects 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000002050 diffraction method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010421 standard material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
- C04B38/007—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof characterised by the pore distribution, e.g. inhomogeneous distribution of pores
-
- 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
- B81C1/00436—Shaping materials, i.e. techniques for structuring the substrate or the layers on the substrate
- B81C1/00444—Surface micromachining, i.e. structuring layers on the substrate
- B81C1/00492—Processes for surface micromachining not provided for in groups B81C1/0046 - B81C1/00484
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
- B81C2201/00—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems
- B81C2201/01—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems in or on a substrate
- B81C2201/0101—Shaping material; Structuring the bulk substrate or layers on the substrate; Film patterning
- B81C2201/0111—Bulk micromachining
- B81C2201/0115—Porous silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/20—Resistance against chemical, physical or biological attack
- C04B2111/28—Fire resistance, i.e. materials resistant to accidental fires or high temperatures
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- Micromachines (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
Abstract
Es wird ein Strukturkörper (5) mit einem Bereich (11, 11') aus porösem Silizium oder porösem Siliziumoxid vorgeschlagen, der über eine von einer Randfläche (15) des Bereiches (11, 11') ausgehenden Porosierung von zumindest weitgehend kristallinem Silizium erhalten worden ist. Dabei weist das kristalline Silizium bezogen auf die Randfläche (15) eine von einer <100>-Orientierung odr einer aus Symmetriegründen gleichwertigen Orientierung verschiedene Kristallorientierung auf. Dieser Strukturkörper (5) eignet sich zur Verwendung in einem Massenflusssensor, in einem Bauelement zur thermischen Entkopplung von Sensor- und/oder Aktorstrukturen oder in einem Gassensor. Weiter werden Verfahren zur Einstellung der Wärmeleitfähigkeit eines Bereiches (11, 11') aus porösem Silizium oder porösem Siliziumoxid eines Strukturkörpers (5) vorgeschlagen. Insbesondere wird bei einer von einer Randfläche (15) des Bereiches (11, 11') ausgehenden Porosierung von kristallinem Silizium die kristalline Orientierung des Siliziums bezogen auf die Randfläche (15) derart gewählt, dass sich entlang einer zu der Randfläche (15) senkrechten Richtung eine Wärmeleitfähigkeit einstellt, die verschieden, insbesondere kleiner ist, als die Wärmeleitfähigkeit, die sich in dieser Richtung bei einer ansonsten analogen Porosierung von kristallinem Silizium mit einer <100>-Orientierung oder äquivalenten Orientierung bezogen auf diese Randfläche (15) einstellt.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Strukturkörper mit einem Bereich aus porösem Silizium oder porösem Siliziumoxid und dessen Verwendung, sowie Verfahren zur Einstellung der Wärmeleitfähigkeit eines Bereiches aus porösem Silizium oder porösem Siliziumoxid eines Strukturkörpers nach den unabhängigen Ansprüchen.
- Stand der Technik
- Poröses Silizium oder poröses Siliziumoxid wird in der Mikrosystemtechnik insbesondere in Form einer dicken, schlecht wärmeleitenden Schicht zur thermischen Entkopplung von Sensorstrukturen oder Aktorstrukturen in Bauelementen wie thermischen, chemischen oder fluidischen Sensoren oder Gassensoren eingesetzt. Die Güte der thermischen Entkopplung und damit die Güte des Bauelementes hängt dabei wesentlich von der Wärmeleitfähigkeit des zur Entkopplung eingesetzten Materials ab. Minimale, an oxidiertem porösem Silizium noch vertretbarer mechanischer Stabilität gemessene Wärmeleitfähigkeit liegen im Bereich von 0,3 bis 0,5 W/mK.
- Zur Herstellung von porösem Silizium bzw. porösem Siliziumoxid nutzt man eine elektrochemische Reaktion zwischen Flusssäure und Silizium. Dabei wird eine Siliziumschicht oder ein Siliziumwafer gegenüber einem Flusssäureelektrolyten anodisch gepolt, so dass eine schwammartige Struktur in dem Silizium entsteht, die eine große innere Oberfläche und andere chemische und physikalische Eigenschaften wie eine geringere Wärmeleitfähigkeit als das umgebende Bulk-Silizium aufweist.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung war die Bereitstellung eines Strukturkörpers mit einem Bereich aus porösem Silizium oder porösem Siliziumoxid, der eine gegenüber dem Stand der Technik insbesondere verringerte Wärmeleitfähigkeit aufweist, und mit dem damit eine bessere thermische Entkopplung von auf diesem Bereich aufgebrachten Bauelementen von dem Strukturkörper erreichbar ist, so dass Verbesserungen in der Funktionalität von insbesondere thermischen Bauelementen erreicht werden können.
- Vorteile der Erfindung
- Bei dem erfindungsgemäßen Strukturkörper ist es vorteilhaft möglich, die Wärmeleitfähigkeit in Richtung einer zu einer Randfläche senkrechten Richtung durch Verwendung von kristallinem Silizium mit einer bezogen auf die Randfläche geeigneten Kristallorientierung, die von einer üblichen <100>-Orientierung verschieden ist, d.h. über die Wahl der Kristallorientierung des kristallinen Siliziums, zu verändern. Somit wird es möglich, die Wärmeleitfähigkeit in dieser zu der Randfläche senkrechten Richtung, d.h. die Tiefenwärmeleitfähigkeit, gegenüber der Wärmeleitfähigkeit in einer dazu senkrechten Richtung, d.h. einer lateralen Wärmeleitfähigkeit, auf einen gewünschten Wert einzustellen und insbesondere gegenüber dem Stand der Technik zu verringern.
- Dadurch wird insgesamt eine geringere Wärmeleitfähigkeit und damit verbunden eine bessere thermische Entkopplung von beispielsweise auf dem porösen Bereich angeordneten thermischen Bauelementen erzielt.
- Durch das mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahren erzwungene schräge Porenwachstum bezogen auf die Randfläche des porösen Bereiches wird vorteilhaft die effektive Länge der Siliziumkristallite in dem porösen Bereich vergrößert. Dies erlaubt ebenfalls die gezielte Einstellung einer gewünschten effektiven Wärmeleitfähigkeit in dem porösen Bereiches und bevorzugt eine Einstellung einer verringerten effektiven Wärmeleitfähigkeit des porösen Siliziums bzw. porösen Siliziumoxids.
- Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen.
- So ist vorteilhaft, wenn das kristalline Silizium bezogen auf die Randfläche eine <111>-Orientierung oder eine aus Symmetriegründen dazu gleichwertige Orientierung aufweist, da derartiges kristallines Silizium handelsüblich in Form von Wafern verfügbar ist. Weiter ist auch, bezogen auf die Randfläche, eine <118>-Orientierung, eine <113>-Orientierung, eine <511>-Orientierung, eine <5,5,12>-Orientierung oder eine dazu äqui valente oder aus Symmetriegründen gleichwertige Orientierung des kristallinen Siliziums vorteilhaft.
- Daneben ist vorteilhaft, wenn auf dem Bereich aus porösem Silizium oder porösem Siliziumoxid eine Deckschicht vorgesehen ist, die aus Siliziumnitrid, insbesondere siliziumreichem, nicht stöchiometrischem Siliziumnitrid, besteht. Eine derartige Deckschicht hat neben günstigen mechanischen Spannungseigenschaften den Vorteil, dass sie eine besonders gute und zuverlässige Haftung zu einem Platinschichtsystem vermitteln kann, aus dem beispielsweise auf der Deckschicht angebrachte Heizelemente und/oder Sensorelemente bestehen.
- Insbesondere werden durch einen Überschuss an Siliziumatomen in dem nicht stöchiometrischen Siliziumnitrid, die unbeweglich an die Siliziumnitrid-Oberfläche gebunden sind, sogenannte "Si dangling bonds" bereit gestellt, so dass Platin durch Ausbildung silizidartiger Bindungsverhältnisse chemisch sehr stabil an ein derartiges Siliziumnitrid angebunden ist.
- Im Gegensatz zu zusätzlichen Siliziumhaftschichten oder Silizidhaftschichten, die ebenfalls zur Haftverbesserung eingesetzt werden könnten, bietet der Einsatz von siliziumreichem Siliziumnitrid überdies den Vorteil, dass keine schädliche Interdiffusion zwischen Silizium und Platin mit der Folge elektrischer Drifterscheinungen auftritt. Dies beruht darauf, dass das Silizium in dem Siliziumnitrid nicht frei beweglich sondern chemisch eingebunden ist.
- Insbesondere ist es auf diese Weise nun vorteilhaft möglich, auf der Deckschicht direkt sogenannte Platin-Bondlands, d.h. Kontaktflächen aus Platin, vorzusehen, und auf diesen direkt beispielweise mit Golddraht und Standard-Ultraschallbondtechniken einen Draht zu bonden. Derartige Bondverbindungen zu einem Platin-Bondland sind mechanisch und chemisch widerstandsfähiger als eine Bondverbindung zu einem entsprechenden Aluminium-Bondland, d.h. einer Aluminiumkontaktfläche, da sie vor allem nicht unter Korrosionseffekten, die durch den Zutritt von Feuchte hervorgerufen werden, leiden.
- Zeichnung
- Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt
1 einen Strukturkörper mit einem porösen Bereich aus Silizium im Schnitt,2 in Weiterführung von1 einen Strukturkörper mit einem Bereich aus porösem Siliziumoxid,3 in Weiterführung von2 einen Strukturkörper mit einer zusätzlichen Deckschicht und4 in Weiterführung von3 einen Strukturkörper mit zusätzlichen Sensorelementen bzw. Platin-Leiterbahnen auf der Deckschicht. - Ausführungsbeispiele
- Die Erfindung beruht in erster Linie auf der Erkenntnis, dass in porösem Silizium oder porösem Siliziumoxid, das durch Porosieren eines Siliziumwafers oder einer Siliziumschicht mit einer <100>-Orientierung erhalten worden ist, eine Anisotropie in der Wärmeleitfähigkeit auftritt, d.h. die Wärmeleitfähigkeit parallel zu dem Normalenvektor einer Randfläche des Bereiches ("Tiefenwärmeleitfähigkeit"), von der die Porosierung in den Flusssäureelektrolyten durch anodisches Polen des Siliziumwafers ausgegangen ist, unterscheidet sich deutlich von der Wärmeleitfähigkeit in einer dazu senkrechten Richtung ("laterale Wärmeleitfähigkeit"). Diese Unterschiede können durchaus einen Faktor 2 und teilweise auch mehr erreichen. Die Nomenklatur <abc> bzw. <100> für die Orientierung entspricht im Übrigen der teilweise in der Kristallographie auch gebräuchlichen Bezeichnung [abc] bzw. [100].
- Konkret führt dies dazu, dass in dem porösen Bereich des Strukturkörpers "Vorzugswärmepfade" vorliegen, die zur Einstellung der Funktionalität des Strukturkörpers ausgenützt werden können bzw. die bei ungeschickter Einstellung die Funktionalität des Strukturkörpers beispielsweise hinsichtlich der thermischen Isolation von auf dem porösen Bereich aufgebrachten Bauelementen erheblich verschlechtern können.
- Daneben wurde beobachtet, dass die Richtung des Porenwachstums in dem porösen Silizium oder porösen Siliziumoxid bei der Porosierung dieses Bereiches neben dem Verlauf der Äquipotentiallinien während des Anodisierens auch von der Kristallorientierung des eingesetzten kristallinen Siliziums abhängig ist.
- Als Standardmaterial wird in der Siliziumtechnologie ein <100>-orientierter Siliziumwafer eingesetzt, so dass, ähnlich wie bei einem anisotropen Ätzen in alkalischen Ätzlösungen, das Silizium beim Porosieren vorzugsweise an (100)-Ebenen abgetragen wird, während (111)-Ebenen langsamere Ätzraten aufweisen. Daher ist die Ätztiefe in <111>-Richtung, d.h. in einer Richtung senkrecht zu einer (111)-Ebene, geringer, als die Ätztiefe in <100>-Richtung bei gleicher Ätzzeit. Meist liegt das Verhältnis der Ätzraten im erläuterten Beispiel bei ca. 0,7.
- Diese ausgeprägte Anisotropie im Porenwachstum spiegelt sich auch in den Materialeigenschaften des Bereiches aus porösem Silizium bzw. nach dessen Oxidation aus porösem Siliziumoxid wieder, und erklärt die oben genannten "Vorzugswärmepfade". Insbesondere wurden im Rahmen von Versuchen Wärmeleitfähigkeiten in einer Richtung senkrecht zu einer Randfläche des porösen Bereiches, d.h. Tiefenwärmeleitfähigkeiten, gemessen, die Wärmeleitfähigkeiten in einer Richtung parallel zu dieser Randfläche, d.h. laterale Wärmeleitfähigkeiten, um den Faktor 2,5 übersteigen.
- Diese Erkenntnisse über eine anisotrope Wärmeleitfähigkeit, die durch die Kristallorientierung des eingesetzten kristallinen Siliziums bzw. eine Vorzugsrichtung beim Porenwachstum beim Porosieren verursacht wird, bilden die Grundlage für die erfindungsgemäßen Verfahren zur Einstellung der Wärmeleitfähigkeit des Bereiches aus porösem Silizium bzw. aus porösem Siliziumoxid des Strukturkörpers.
- Wesentlicher Ausgangspunkt der Erfindung ist zunächst die Verwendung eines nicht <100>-orientierten Siliziumsubstrates oder -wafers bzw. einer entsprechenden Siliziumschicht, um ein bevorzugtes Porenwachstum beim Porosieren in einer Richtung senkrecht zu der Oberfläche des kristallinen Siliziumsubstrates zu vermeiden. Vielmehr wird nun durch ein über die Kristallorientierung des Siliziums induziertes, bevorzugt schräges Porenwachstum die effektive Länge der Kristallite in Richtung senkrecht zu der Oberfläche des kristallinen Siliziumsubstrates vergrößert, und damit die effektive Wärmeleitfähigkeit des porösen Siliziums bzw. porösen Siliziumoxids in Richtung senkrecht zu der Oberfläche des kristallinen Siliziumsubstrates ("Tiefenwärmeleitfähigkeit") verringert.
- So wachsen bei Verwendung eines anders als <100>-orientierten kristallinen Siliziumsubstrates, wobei darunter auch aus Symmetriegründen gleichwertige Orientierungen zu verstehen sind, die bei einem üblichen elektrochemischen Porosieren mit Hilfe eines Flusssäure-Elektrolyten sich bildenden Poren weiterhin bevorzugt senkrecht zu der (100)-Ebene in dem Siliziumsubstrat. Diese Ebene liegt nun aber nicht mehr in einem Winkel von 90° zu der Randfläche des zu bildenden porösen Bereiches, sondern beispielsweise im Fall einer (111)-Oberfläche des Siliziumsubstrates in einem Winkel von 55° zu dieser Randfläche.
- Da, wie erläutert, die Vorzugsrichtung des Porenwachstums und damit auch die Vorzugsrichtung des Siliziumskeletts in dem porösen Bereich eindeutig mit der Wärmeleitfähigkeit korrelierbar ist, sind die Richtung eines maximalen Porenwachstums und die Richtung einer maximalen Wärmeleitfähigkeit gleich orientiert, nämlich in <100>-Richtung.
- Daraus ergibt sich die Möglichkeit, über die Kristallorientierung des eingesetzten kristallinen Siliziums bezogen auf die Randfläche, von der die Porosierung ausgeht, die Tiefenwärmeleitfähigkeit des Bereiches aus porösem Silizium oder porösem Siliziumoxid insbesondere relativ zur lateralen Wärmeleitfähigkeit gezielt zu verändern.
- Bevorzugt wird kristallines Silizium mit einer <111>-Kristallorientierung eingesetzt, da dies im Handel verfügbar ist. Das derart erzeugte, in seinen thermischen Eigenschaften optimierte poröse Silizium oder poröse Siliziumoxid bzw. der Strukturkörper mit einem entsprechenden porösen Bereich kann dann zum Aufbau von thermischen Bauelementen wie beispielsweise besonders empfindlichen Massenflusssensoren oder auch in Bauelementen zur thermischen Entkopplung von Sensor- und/oder Aktorstrukturen oder Gassensoren eingesetzt werden.
- Die
1 erläutert einen Strukturkörper5 mit einer kristallinen Siliziumschicht10 oder einem Siliziumwafer, auf dem sich oberflächlich eine strukturierte Maskierschicht12 befindet, die eine frei zugängliche Oberfläche der Siliziumschicht10 definiert, die als Randfläche15 bezeichnet ist. Weiter zeigt1 , wie, ausgehend von der Randfläche15 , mit Hilfe eines elektrochemischen Anodisierens in einem Flusssäureelektrolyten, wobei der Strukturkörper5 anodisch gepolt war, ein poröser Bereich11 mit porösem Silizium erzeugt worden ist. - Die Siliziumschicht
10 weist im erläuterten Beispiel eine <111>-Kristallorientierung bezogen auf die Randfläche15 auf. Die Dicke der Siliziumschicht10 beträgt bevorzugt 1 μm bis 1000 μm, beispielsweise 100 μm bis 500 μm. - Die
2 zeigt in Weiterführung von1 , wie in dem porösen Bereich11 das dort vorhandene poröse Silizium durch einen Oxidationsprozess bei Temperaturen von 300°C bis 500°C in poröses Siliziumoxid überführt wurde, wodurch ein oxidierter poröser Bereich11' entstanden ist, der in seiner Struktur stabilisiert ist, und der eine gegenüber dem porösen Bereich11 weiter reduzierte Wärmeleitfähigkeit aufweist. Diese ist im Übrigen auch vom Grad der Porosität und der Kristallitgröße abhängig. - Die
3 zeigt dann, ausgehend von2 , wie der Bereich mit dein oxidierten porösen Silizium11' mit einer Deckschicht13 , beispielsweise einem über einen CVD-Prozess ("Chemical Vapour Deposition") abgeschiedenes Siliziumnitrid (SixNy), verschlossen wird. Bevorzugt wird siliziumreiches, nicht stöchiometrisches Siliziumnitrid abgeschieden. - Gemäß
4 werden danach auf der Deckschicht13 zusätzlich Sensorelemente14 und/oder nicht dargestellte Aktorelemente und/oder nicht dargestellte Leiterbahnelemente aufgebracht. - Beispielsweise sind die Sensorelemente
14 Platinwiderstandsleiterbahnen, die mit der Oberfläche der Deckschicht13 durch Ausbildung silizidartiger Bindungsverhältnisse chemisch sehr stabil und damit sehr gut haftend verbunden sind. - Alternativ oder zusätzlich können auch sogenannte Platin-Bondlands bzw. Platinkontaktflächen auf die Deckschicht
13 aufgebracht sein, so dass auf diese direkt drahtgebondet werden kann, was bevorzugt mit Hilfe von Golddraht und Standard-Ultraschallbondtechniken erfolgt.
Claims (14)
- Strukturkörper mit einem Bereich aus porösem Silizium oder porösem Siliziumoxid, der über eine von einer Randfläche (
15 ) des Bereiches (11 ,11' ) ausgehenden Porosierung von zumindest weitgehend kristallinem Silizium mit einer bezogen auf die Randfläche (15 ) von einer <100>-Orientierung oder einer aus Symmetriegründen gleichwertigen Orientierung verschiedenen Kristallorientierung erhalten worden ist. - Strukturkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich (
11 ,11' ), abgesehen von einer gegebenenfalls vorhandenen Deckschicht (13 ), insbesondere mit darauf aufgebrachen Bauelementen, zumindest bereichsweise die Oberfläche des Strukturkörpers (5 ) bildet. - Strukturkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich (
11 ,11' ) Poren aufweist, die zumindest teilweise, insbesondere weitgehend, entlang einer Vorzugsrichtung orientiert sind, wobei die Vorzugsrichtung zumindest näherungsweise parallel zu der Kristallorientierung des kristallinen Siliziums verläuft. - Strukturkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das kristalline Silizium bezogen auf die Randfläche (
15 ) eine <111>-Orientierung, eine <118>-Orientierung, eine <113>-Orientierung, eine <511>-Orientierung, eine <5,5,12>-Orientierung oder eine zu einer dieser Orientierungen aus Symietriegründen gleichwertige Orientierung aufweist. - Strukturkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitfähigkeit des Bereiches (
11 ,11' ) aus porösem Silizium oder porösem Siliziumoxid entlang einer zu der Randfläche (16 ) senkrechten Richtung kleiner ist als die Wärmeleitfähigkeit eines analogen Bereiches aus porösem Silizium oder porösem Siliziumoxid, der ü ber eine von der Randfläche (15 ) ausgehende analoge Porosierung von kristallinem Silizium mit einer bezogen auf die Randfläche (15 ) <100>-Orientierung oder einer aus Symmetriegründen gleichwertigen Orientierung erhalten worden ist. - Strukturkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich (
11 ,11' ), insbesondere auf der Randfläche (15 ), zumindest bereichsweise mit einer Deckschicht (13 ) versehen oder ist, und dass auf der Deckschicht (13 ) bereichsweise Sensorelemente (14 ) und/oder Aktorelemente und/oder Leiterbahnelemente angeordnet sind. - Strukturkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (
13 ) aus Siliziumnitrid (SixNY), insbesondere siliziumreichem, nichtstöchiometischem Siliziumnitrid, besteht. - Strukturkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Deckschicht (
13 ) eine Schicht, ein Schichtsystem oder ein Bauelement mit oder aus Platin angeordnet ist. - Verfahren zur Einstellung der Wärmeleitfähigkeit eines Bereiches aus porösem Silizium oder porösem Siliziumoxid eines Strukturkörpers, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer von einer Randfläche (
15 ) eines Bereiches (11 ,11' ) ausgehenden Porosierung von zumindest weitgehend kristallinem Silizium eine kristalline Orientierung des Siliziums bezogen auf die Randfläche (15 ) derart gewählt wird, dass sich entlang einer zu der Randfläche (15 ) senkrechten Richtung eine Wärmeleitfähigkeit des porösen Siliziums oder porösen Siliziumoxids einstellt, die verschieden ist, insbesondere kleiner ist, als die Wärmeleitfähigkeit, die sich in dieser Richtung bei einer ansonsten analogen Porosierung von zumindest weitgehend kristallinem Silizium mit einer <100>-Orientierung oder einer aus Symmetriegründen gleichwertigen Orientierung bezogen auf diese Randfläche (15 ) einstellt. - Verfahren zur Einstellung der Wärmeleitfähigkeit eines Bereiches aus porösem Silizium oder porösem Siliziumoxid eines Strukturkörpers, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer von einer Randfläche (
15 ) des Bereiches (11 ,11' ) ausgehenden Porosierung von zumindest weitgehend kristallinem Silizium Poren erzeugt werden, die zumindest teilweise, insbesondere zumindest weitgehend, eine Vorzugs richtung aufweisen, die nicht parallel zu einer Richtung senkrecht zu der Randfläche (16 ) orientiert ist. - Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass über die kristalline Orientierung des Siliziums und/oder die Einstellung der Vorzugsrichtung der Poren die Wärmeleitfähigkeit des porösen Siliziums oder porösen Siliziumoxids entlang der zu der Randfläche (
16 ) senkrechten Richtung auf einen vorgegebenen Wert eingestellt wird. - Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass über die kristalline Orientierung des Siliziums und/oder die Vorzugsrichtung der Poren das Verhältnis der Wärmeleitfähigkeit des porösen Siliziums oder porösen Siliziumoxids in der zu der Randfläche (
16 ) senkrechten Richtung zu der Wärmleitfähigkeit des porösen Siliziums oder porösen Siliziumoxids in einer zu der Randfläche (16 ) parallelen Richtung zumindest näherungsweise auf einen vorgegebenen Wert eingestellt wird. - Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Wert 1 ist, oder dass gezielt ein Wert ungleich 1, d.h. eine Anisotropie in der Wärmeleitfähigkeit in dem Bereich (
11 ,11' ), eingestellt wird. - Verwendung des Strukturkörpers nach einem der vorangehenden Ansprüche in einem Massenflusssensor, in einem Bauelement zur thermischen Entkopplung von Sensor- und/oder Aktorstrukturen, oder einem Gassensor.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10260859A DE10260859B4 (de) | 2002-12-23 | 2002-12-23 | Strukturkörper mit einem porösen Bereich und dessen Verwendung sowie Verfahren zur Einstellung der Wärmeleitfähigkeit eines porösen Bereiches |
| US10/742,055 US7709933B2 (en) | 2002-12-23 | 2003-12-18 | Structural element having a porous region at least regionally provided with a cover layer and its use as well as method for setting the thermal conductivity of a porous region |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10260859A DE10260859B4 (de) | 2002-12-23 | 2002-12-23 | Strukturkörper mit einem porösen Bereich und dessen Verwendung sowie Verfahren zur Einstellung der Wärmeleitfähigkeit eines porösen Bereiches |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE10260859A1 true DE10260859A1 (de) | 2004-07-15 |
| DE10260859B4 DE10260859B4 (de) | 2008-12-04 |
Family
ID=32519358
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE10260859A Expired - Fee Related DE10260859B4 (de) | 2002-12-23 | 2002-12-23 | Strukturkörper mit einem porösen Bereich und dessen Verwendung sowie Verfahren zur Einstellung der Wärmeleitfähigkeit eines porösen Bereiches |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7709933B2 (de) |
| DE (1) | DE10260859B4 (de) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104108677A (zh) * | 2014-07-18 | 2014-10-22 | 苏州能斯达电子科技有限公司 | 一种mems硅基微热板及其加工方法 |
| CN104176699A (zh) * | 2014-07-18 | 2014-12-03 | 苏州能斯达电子科技有限公司 | 一种具有绝热沟槽的mems硅基微热板及其加工方法 |
| CN104142359B (zh) * | 2014-07-18 | 2016-08-31 | 苏州能斯达电子科技有限公司 | 一种mems气体传感器及其加工方法 |
| CN104165902B (zh) * | 2014-07-18 | 2017-01-18 | 苏州能斯达电子科技有限公司 | 一种具有绝热沟槽的mems气体传感器及其加工方法 |
| DE102017116408A1 (de) * | 2017-07-20 | 2019-01-24 | Endress + Hauser Wetzer Gmbh + Co. Kg | Thermisches Durchflussmessgerät |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5430300A (en) * | 1991-07-18 | 1995-07-04 | The Texas A&M University System | Oxidized porous silicon field emission devices |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10032579B4 (de) * | 2000-07-05 | 2020-07-02 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements sowie ein nach dem Verfahren hergestelltes Halbleiterbauelement |
| US6825477B2 (en) * | 2001-02-28 | 2004-11-30 | Jan Sunner | Method and apparatus to produce gas phase analyte ions |
| GR1004040B (el) * | 2001-07-31 | 2002-10-31 | Μεθοδος για την κατασκευη αιωρουμενων μεμβρανων πορωδους πυριτιου και εφαρμογης της σε αισθητηρες αεριων | |
| US6970239B2 (en) * | 2002-06-12 | 2005-11-29 | Intel Corporation | Metal coated nanocrystalline silicon as an active surface enhanced Raman spectroscopy (SERS) substrate |
-
2002
- 2002-12-23 DE DE10260859A patent/DE10260859B4/de not_active Expired - Fee Related
-
2003
- 2003-12-18 US US10/742,055 patent/US7709933B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5430300A (en) * | 1991-07-18 | 1995-07-04 | The Texas A&M University System | Oxidized porous silicon field emission devices |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| J.-H. Sim et al., Sensors and Materials, Vol. 11, Nr. 8, S. 479-492, 1999 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE10260859B4 (de) | 2008-12-04 |
| US7709933B2 (en) | 2010-05-04 |
| US20040188808A1 (en) | 2004-09-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE10063991B4 (de) | Verfahren zur Herstellung von mikromechanischen Bauelementen | |
| DE60313715T2 (de) | Herstellungsverfahren für flexible MEMS-Wandler | |
| DE102005028704B4 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauteils mit in Kunststoffgehäusemasse eingebetteten Halbleiterbauteilkomponenten | |
| DE3851392T2 (de) | Halbleiteranordnung mit einer Leiterschicht. | |
| DE2931032A1 (de) | Halbleiteranordnung | |
| EP1440322A1 (de) | Mikrosensor | |
| DE3421922A1 (de) | Verbundgebilde aus einem keramischen material und einer aluminiumlegierung | |
| EP1105344A1 (de) | Mikromechanischer sensor und verfahren zu seiner herstellung | |
| WO2000012428A1 (de) | Mikromechanisches bauelement mit verschlossenen membranöffnungen | |
| DE10260859A1 (de) | Strukturkörper mit einem porösen Bereich und dessen Verwendung sowie Verfahren zur Einstellung der Wärmeleitfähigkeit eines porösen Bereiches | |
| DE19951595A1 (de) | Massenflusssensor mit verbesserter Membranstabilität und einstellbarer Wärmeleitfähigkeit der Membran | |
| DE102004006778A1 (de) | Gestapelte piezoelektrische Vorrichtung | |
| EP4045882B1 (de) | Sensorelement und verfahren zur herstellung eines sensorelements | |
| WO2008090023A1 (de) | Elektronisches bauteil | |
| EP1665371A1 (de) | Verfahren zur herstellung einer multifunktionellen dielektrikumsschicht auf einem substrat | |
| DE102019219641A1 (de) | Verfahren zur Herstellung einer mikromechanischen Vorrichtung mittels eutektischem Bonden und mikromechanische Vorrichtung | |
| DE3603785A1 (de) | Platinwiderstand | |
| DE102013200904A1 (de) | MEMS-Bauelement | |
| DE102014108740A1 (de) | MEMS-Mikrofon mit verbesserter Empfindlichkeit und Verfahren zur Herstellung | |
| DE102006004448B3 (de) | Dünnfilmkondensator mit strukturierter Bodenelektrode, Verfahren zum Herstellen des Dünnfilmkondensators und Verwendung des Dünnfilmkondensators | |
| DE19710375C2 (de) | Verfahren zum Herstellen von räumlich strukturierten Bauteilen | |
| EP0186655A2 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Verbundleiterplatte | |
| DE102016222913A1 (de) | Gassensor mit einem Halbleitersubstrat mit mindestens einer Isolationsschicht und einer Leiterbahn | |
| DE10106715A1 (de) | Mikromechanisches Bauelement und Verfahren zu seiner Herstellung | |
| DE102006043133A1 (de) | Anschlusspad zu einem Kontaktieren eines Bauelements |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |