(57)【要約】  マイクロマシニング型の構造体、温度センサおよび／または放射線センサおよびマイクロマシニング型の構造体を製作するための方法が提案される。この場合、マイクロマシニング型の構造体（１０）が、基板（２０）と、基準コンタクト（３５）および測定コンタクト（３７）を有する熱電対（３０）とを有している。この場合、基板が、主基板平面（２１）を有している。この場合、熱電対が、基準コンタクトと測定コンタクトとの間に第１の材料（３６）を有していて、測定コンタクトと別の基準コンタクトとの間に第２の材料（３８）を有している。この場合、基準コンタクトと測定コンタクトとの間に、主基板平面に対して垂直な方向で、第１の材料が、第２の材料の上方に配置されているかまたは第２の材料が、第１の材料の上方に配置されている。
2009520961.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロマシニング型の構造体（１０）であって、基板（２０）と、基準コンタクト（３５）および測定コンタクト（３７）を有する熱電対（３０）とが設けられており、基板（２０）が、主基板平面（２１）を有しており、熱電対（３０）が、基準コンタクト（３５）と測定コンタクト（３７）との間に第１の材料（３６）を有していて、測定コンタクト（３７）と別の基準コンタクト（３５’）との間に第２の材料（３８）を有している形式のものにおいて、基準コンタクト（３５）と測定コンタクト（３７）との間に、主基板平面（２１）に対して垂直な方向（２２）で、第１の材料（３６）が、第２の材料（３８）の上方に配置されているかまたは第２の材料（３８）が、第１の材料（３６）の上方に配置されていることを特徴とする、マイクロマシニング型の構造体。
【請求項２】
熱電対（３０）が、基準コンタクト（３５）と測定コンタクト（３７）との間で、主基板平面（２１）に対して少なくとも部分的に平行な主延び方向（２３）に延びており、当該マイクロマシニング型の構造体（１０）が、さらに、複数の熱電対（３０，３１，３２，３３，３４）を有しており、該熱電対（３０，３１，３２，３３，３４）が、主延び方向（２３）に対して垂直に重なり合って少なくとも部分的に機械的に結合されずに設けられている、請求項１記載のマイクロマシニング型の構造体。
【請求項３】
熱電対（３０，３１，３２，３３，３４）の測定コンタクト（３７）が、ほぼ自由懸架して設けられている、請求項２記載のマイクロマシニング型の構造体。
【請求項４】
熱電対（３０，３１，３２，３３，３４）の測定コンタクト（３７）が、主基板平面（２１）に対して平行に互いにダイヤフラム状に結合されて設けられており、かつ／または熱電対（３０，３１，３２，３３，３４）の測定コンタクト（３７）が、主基板平面（２１）に対して垂直な方向（２２）で基板（２０）に機械的に結合されて設けられている、請求項１から３までのいずれか１項記載のマイクロマシニング型の構造体。
【請求項５】
第１の材料（３６）が、半導体材料を含有しており、第２の材料（３８）が、金属を含有しているかまたは第１の材料（３６）が、金属を含有しており、第２の材料（３８）が、半導体材料を含有しているかまたは第１の材料（３６）が、有利にはドーピングされた半導体材料を含有しており、第２の材料（３８）が、第１の材料（３６）に対して異なる型でドーピングされた半導体材料を含有している、請求項１から４までのいずれか１項記載のマイクロマシニング型の構造体。
【請求項６】
熱電対（３０）が、基準コンタクト（３５）と測定コンタクト（３７）との間で、主基板平面（２１）に比べて傾いて延びて設けられており、これによって、測定コンタクト（３７）が、基準コンタクト（３５）よりも十分に基板（２０）から遠ざけられている、請求項１から５までのいずれか１項記載のマイクロマシニング型の構造体。
【請求項７】
温度センサおよび／または放射線センサにおいて、請求項１から６までのいずれか１項記載のマイクロマシニング型の構造体が設けられていることを特徴とする、温度センサおよび／または放射線センサ。
【請求項８】
請求項１から６までのいずれか１項記載のマイクロマシニング型の構造体（１０）または請求項７記載の温度センサおよび／または放射線センサを製作するための方法において、第１のステップで、基板（２０）の上方に第１の材料（３６）または第２の材料（３８）を、基板（２０）の最も近くに位置する材料（４１）として被着し、第２のステップで、基板（２０）の最も近くに位置する材料（４１）の上方に第２の材料（３８）または第１の材料（３６）を、基板（２０）から遠くに位置する材料（４３）として被着することを特徴とする、マイクロマシニング型の構造体または温度センサおよび／または放射線センサを製作するための方法。
【請求項９】
基板（２０）の最も近くに位置する材料（４１）の被着と、基板（２０）から遠くに位置する材料（４３）との間で、第２の絶縁層（４２）を少なくとも部分的に第１の材料（３６）と第２の材料（３８）との間に被着する、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
時間的に第１のステップ前に、基板（２０）と、基板（２０）の最も近くに位置する材料（４１）との間に第１の絶縁層（４０）を被着し、該第１の絶縁層（４０）を、時間的に第１のステップ後に少なくとも部分的に再び除去する、請求項８または９記載の方法。
【請求項１１】
第１の絶縁層（４０）の除去の間または除去後、基板（２０）の、第１の絶縁層（４０）に隣接する少なくとも一部を除去する、請求項８から１０までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
背景技術
本発明は、マイクロマシニング型の構造体であって、基板と、基準コンタクトおよび測定コンタクトを有する熱電対とが設けられており、基板が、主基板平面を有しており、熱電対が、基準コンタクトと測定コンタクトとの間に第１の材料を有していて、測定コンタクトと別の基準コンタクトとの間に第２の材料を有している形式のものに関する。
【０００２】
さらに、本発明は、温度センサおよび／または放射線センサに関する。
【０００３】
さらに、本発明は、前述した形式のマイクロマシニング型の構造体または前述した形式の温度センサおよび／または放射線センサを製作するための方法に関する。
【０００４】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２４３０１２号明細書に基づき、熱検出のための装置、特に赤外線センサが公知である。この公知の赤外線センサでは、基板の上方において、熱センシングするエレメントがダイヤフラムに配置されている。この場合、熱センシングするエレメントとして、たとえばマイクロマシニング型の熱電対列の形の熱電対が設けられている。このような熱電対もしくは熱電対列は、一般的に、ダイヤフラム原理に基づいている。すなわち、高温のコンタクトが、熱的なかつ電気的な分離のために、ダイヤフラムに載置している。このダイヤフラムは比較的薄膜に設けられている。このことは、好ましくない安定性、不十分な亀裂認識および熱電対の僅かな厚さが付与されるという重大な欠点に結び付けられている。
【０００５】
発明の利点
本発明のマイクロマシニング型の構造体の構成によれば、基準コンタクトと測定コンタクトとの間に、主基板平面に対して垂直な方向で、第１の材料が、第２の材料の上方に配置されているかまたは第２の材料が、第１の材料の上方に配置されている。
【０００６】
本発明のマイクロマシニング型の構造体の有利な構成によれば、熱電対が、基準コンタクトと測定コンタクトとの間で、主基板平面に対して少なくとも部分的に平行な主延び方向に延びており、当該マイクロマシニング型の構造体が、さらに、複数の熱電対を有しており、該熱電対が、主延び方向に対して垂直に重なり合って少なくとも部分的に機械的に結合されずに設けられている。
【０００７】
本発明のマイクロマシニング型の構造体の有利な構成によれば、熱電対の測定コンタクトが、ほぼ自由懸架して設けられている。
【０００８】
本発明のマイクロマシニング型の構造体の有利な構成によれば、熱電対の測定コンタクトが、主基板平面に対して平行に互いにダイヤフラム状に結合されて設けられており、かつ／または熱電対の測定コンタクトが、主基板平面に対して垂直な方向で基板に機械的に結合されて設けられている。
【０００９】
本発明のマイクロマシニング型の構造体の有利な構成によれば、第１の材料が、半導体材料を含有しており、第２の材料が、金属を含有しているかまたは第１の材料が、金属を含有しており、第２の材料が、半導体材料を含有しているかまたは第１の材料が、有利にはドーピングされた半導体材料を含有しており、第２の材料が、第１の材料に対して異なる型でドーピングされた半導体材料を含有している。
【００１０】
本発明のマイクロマシニング型の構造体の有利な構成によれば、熱電対が、基準コンタクトと測定コンタクトとの間で、主基板平面に比べて傾いて延びて設けられており、これによって、測定コンタクトが、基準コンタクトよりも十分に基板から遠ざけられている。
【００１１】
本発明の温度および／または放射線センサの構成によれば、前述した形式のマイクロマシニング型の構造体が設けられている。
【００１２】
本発明の方法によれば、第１のステップで、基板の上方に第１の材料または第２の材料を、基板の最も近くに位置する材料として被着し、第２のステップで、基板の最も近くに位置する材料の上方に第２の材料または第１の材料を、基板から遠くに位置する材料として被着する。
【００１３】
本発明の方法の有利な実施態様によれば、基板の最も近くに位置する材料の被着と、基板から遠くに位置する材料との間で、第２の絶縁層を少なくとも部分的に第１の材料と第２の材料との間に被着する。
【００１４】
本発明の方法の有利な実施態様によれば、時間的に第１のステップ前に、基板と、基板の最も近くに位置する材料との間に第１の絶縁層を被着し、該第１の絶縁層を、時間的に第１のステップ後に少なくとも部分的に再び除去する。
【００１５】
本発明の方法の有利な実施態様によれば、第１の絶縁層の除去の間または除去後、基板の、第１の絶縁層に隣接する少なくとも一部を除去する。
【００１６】
独立請求項に記載した本発明によるマイクロマシニング型の構造体、温度センサおよび／または放射線センサおよびマイクロマシニング型の構造体を製作するための方法は従来のものに比べて、公知先行技術の公知の欠点が回避されるかまたは少なくとも減少させられ、にもかかわらず、比較的コンパクトなかつ廉価に製作可能なマイクロマシニング型の構造体が可能となるという利点を有している。これによって、特に有利には、マイクロマシニング型の構造体の熱電対もしくは熱電対列の領域に設けられた一貫して延びるダイヤフラムを省略することができることが提案されている。１つの熱電対の両脚部は、本発明によれば、相並んで位置していない、すなわち、主として、マイクロマシニング型の構造体の主基板平面に対して平行な１つの平面に位置しておらず、主基板平面に対してほぼ９０゜傾倒しており、すなわち、脚部が主基板平面に比べて鉛直方向で重なり合って位置しており、これによって、公知先行技術に比べて、（熱電対の脚部の主延びの方向で）ほぼ同じ材料横断面のまま、１つの熱電対の脚部（たとえば数μｍ〜数十μｍ、特に約１０μｍの多結晶シリコン脚部の厚さおよび数百ｎｍ〜数μｍ、特に約１．５μｍの幅）が、著しく減少させられた、主基板平面に対して平行な面需要を生ぜしめる。このような熱電対の両脚部は、主基板平面に対して垂直な方向でのより大きな厚さに基づき、機械的な負荷に対する著しく高い構造体安定性が付与されるという著しい利点を有している。故障、たとえば亀裂の事例では、各熱電対の電気的な特性に対する直接的な影響があり、これによって、直接的な欠陥認識が可能となる。このことは、本発明のマイクロマシニング型の構造体の運転確実性を劇的に高める。１つの熱電対列の脚部の、慣用の熱電対列設計に比べて高められた厚さによって、本発明のマイクロマシニング型の構造体による放射熱もしくは一般的に熱の著しく高い吸収が可能となり、これによって、付加的な熱吸収器の必要性が著しく減少させられている。両脚部を、以下、第１の材料もしくは第２の材料と呼ぶ（つまり、両脚部が基準コンタクトから測定コンタクトに向けられている（第１の材料）かまたは両脚部が測定コンタクトから別のもしくは次の基準コンタクトに向けられている（第２の材料）かどうかに関連して）かまたは基板の最も近くに位置する材料もしくは基板から離れて位置する材料とも呼ぶ（熱電対の構造に関連して）。
【００１７】
本発明によれば、熱電対が、基準コンタクトと測定コンタクトとの間で、主基板平面に対して少なくとも部分的に平行な主延び方向に延びており、マイクロマシニング型の構造体が、さらに、複数の熱電対を有しており、これらの熱電対が、主延び方向に対して垂直に重なり合って少なくとも部分的にもしくは区分的に機械的に結合されずに設けられていることが特に有利である。さらに、少なくとも部分的にダイヤフラムなしに設けられたこのような本発明による熱電対列は、より大きな規模で寄生熱導出可能性を回避する。
【００１８】
熱電対の測定コンタクトが、ほぼ自由に懸架して設けられていることが特に有利である。これによって、寄生熱導出のための可能性の更なる減少が達成される。これによって、全体的に温度センサおよび／または放射線センサとしてのマイクロマシニング型の構造体の精度を増大させることができる。さらに、本発明の別の構成では、熱電対の測定コンタクトが、主基板平面に対して平行に互いにダイヤフラム状に結合されて設けられており、かつ／または熱電対の測定コンタクトが、主基板平面に対して垂直な方向で基板に機械的に結合されて設けられていることが提案されていてよい。これによって、本発明によれば、マイクロマシニング型の構造体のより高い安定性を得ることが可能となる。さらに、これによって、本発明によれば、有利には、マイクロマシニング型の構造体を製作するためのプロセスステップの回数を減少させ、これによって、マイクロマシニング型の構造体の製作コストを減少させることが可能となる。
【００１９】
さらに、本発明によれば、第１の材料が、半導体材料を含有しており、第２の材料が、金属を含有しているかまたは第１の材料が、金属を含有しており、第２の材料が、半導体材料を含有しているかまたは第１の材料が、有利にはドーピングされた半導体材料を含有しており、第２の材料が、第１の材料に対して異なる型でドーピングされた半導体材料を含有していることが有利である。これによって、本発明によれば、有利には、熱電対の機能に対して重要となる材料コンビネーションをその都度の使用目的に適合させて設定することが可能となる。
【００２０】
さらに、本発明によれば、熱電対が、基準コンタクトと測定コンタクトとの間で、主基板平面に比べて傾いて延びて設けられており、これによって、測定コンタクトが、基準コンタクトよりも十分に基板から遠ざけられていることが有利である。これによって、本発明によれば、より良好な断熱を基板材料に対する測定コンタクトのより大きな間隔によって簡単にかつ廉価に、マイクロマシニング型の構造体の製作時の層厚さの増加なしに実現することが可能となる。
【００２１】
本発明の別の対象は、温度センサおよび／または放射線センサである。この温度センサおよび／または放射線センサは、本発明のマイクロマシニング型の構造体を有している。このようなセンサは、特に廉価にかつ頑丈に製作可能であり、さらに、特に高い感度を有している。本発明の別の対象は、本発明のマイクロマシニング型の構造体または本発明による温度センサおよび／または放射線センサを製作するための方法である。この場合、第１のステップで、基板の上方に第１の材料または第２の材料が、基板の最も近くに位置する材料として被着され、第２のステップで、基板の最も近くに位置する材料の上方に第２の材料または第１の材料が、基板から遠くに位置する材料として被着される。これによって、本発明によれば、主基板平面に対して垂直な方向に形成された熱電対を実現することが比較的簡単に可能となる。
【００２２】
さらに、基板の最も近くに位置する材料の被着と、基板から遠くに位置する材料との間で、第２の絶縁層が少なくとも部分的に第１の材料と第２の材料との間に被着されることが有利である。これによって、主基板平面の延びに対して垂直に形成された熱電対を実現することが特に簡単となると共に経済的となる。
【００２３】
さらに、本発明によれば、時間的に第１のステップ前に、基板と、基板の最も近くに位置する材料との間に第１の絶縁層が被着され、この第１の絶縁層が、時間的に第１のステップ後に少なくとも部分的に再び除去されることが有利である。これによって、基板と熱電対との間に、製作法の更なる経過において再び除去される犠牲層が設けられていることにより、基板に対する熱電対の特に簡単な絶縁が可能となる。
【００２４】
さらに、本発明によれば、第１の絶縁層の除去の間または除去後、基板の、第１の絶縁層に隣接する少なくとも一部が除去されることが有利である。これによって、基板に対する熱電対の絶縁の更なる改善が本発明により可能となる。
【００２５】
本発明の実施例を図面に示し、以下の説明において詳しく説明する。
【００２６】
図１〜図３には、本発明によるマイクロマシニング型の構造体１０の第１の実施態様が示してある。この場合、図１ｉ、図１ｌもしくは図２および図３にしか、完成した構造体１０は示しておらず、残りの図面には、マイクロマシニング型の構造体の早期構造体が示してある。図１ａ〜図１ｌには、図２に示した切断線Ｌ−Ｌに沿った断面図が示してある。特にシリコン基板または別の半導体基板として設けられた基板２０（図１ａ参照）に、適切な厚さの絶縁性の材料によるコーティング層が被着される（図１ｂ参照）。以下、この絶縁性の材料は、特に第１の絶縁層４０とも呼び、たとえばシリコン酸化物またはこれに類する材料、特に半導体酸化物もしくは半導体窒化物として設けられている。第１の絶縁層４０には、たとえばドーピングされた多結晶シリコンの形の、基板２０の最も近くに位置する材料４１が被着される（図１ｃ参照）。次いで、特に化学機械的なポリッシングステップが行われる。これに続き、基板２０の最も近くに位置する材料４１の、構造化されるエッチングが実施される（図１ｄ参照）。これに続き、エッチングにより形成された中間室が絶縁性の材料５０、たとえば酸化物もしくはシリコン酸化物で充填され、構造体が平坦化される（図１ｅ参照）。引き続き、後続のステップで、以下、第２の絶縁層４２と呼ぶ、絶縁性の材料から成る層が被着される。この絶縁性の材料は、第１の実施態様によれば、第１の絶縁層４０の材料に対して選択的にエッチング可能である（図１ｆ参照）。第２の絶縁層４２の材料は、たとえば、第１の絶縁層４０の材料がシリコン酸化物である場合には、シリコン窒化物である。引き続き、第２の絶縁層４２が構造化される（図１ｇ参照）。この場合、センサ縁部の防護体も残され得る。これに次いで、基板２０から遠くに位置する材料４３としてのメタライゼーション層が被着される（図１ｈ参照）。後続のステップでは、第１の絶縁層４０の材料と材料５０とが１回のエッチングステップ（たとえばガス相エッチング）によって除去される（図１ｉ参照）。これによって、マイクロマシニング型の構造体１０の第１の実施態様の第１の構成が完成させられている。
【００２７】
基板２０と、この基板２０の最も近くに位置する材料４１との間の間隔の増大のために、第１の実施態様の別の構成に対して、後続の１回のプロセスステップ（図１ｊ参照）でパッシベーション層５１が被着され得る。このパッシベーション層５１は、規定された箇所（符号５１ａ参照）で後続の１回のプロセスステップ（図１ｋ参照）において、たとえば酸化物ＲＩＥエッチングステップによって開放され、これによって、次いで、基板２０の一部の選択的なエッチングが、マイクロマシニング型の構造体の、予め製作された部分に対する影響なしに行われ得る。次いで、パッシベーション層５１が再び除去され、より大きな間隔５６が、基板２０と、この基板２０の最も近くに位置する材料４１との間に得られる（図１ｌ参照）。図１ｌによるステップでの基板２０の一部のエッチング除去は、たとえば１回のＣｌＦ３エッチング過程または１回のＸｅＦ２エッチング過程によって行われ得る。
【００２８】
絶縁性の材料（５０）による、エッチングにより形成された中間室の、図１ｅに示した充填は、予め、たとえば酸化物材料から成るパッシベーション層が、のちの熱電対の構造体を防護するために被着された限り、多結晶シリコン層によって行われてもよい（図示せず）。付加的に、基板２０への相応に直接的な（多結晶シリコン材料の）移行部が形成される場合には、引き続き、図１ｊ、図１ｋおよび図１ｌに示したステップが簡単となる。
【００２９】
図２には、マイクロマシニング型の構造体１０の第１の実施態様の第１の構成もしくは第２の構成の平面図が示してある。マイクロマシニング型の構造体１０は熱電対３０を有している。この熱電対３０は、基準コンタクト３５と、測定コンタクト３７と、基準コンタクト３５と測定コンタクト３７との間に設けられた第１の材料３６と、測定コンタクト３７と別の熱電対３１の別の基準コンタクト３５’との間に設けられた第２の材料３８とを有している。第１の材料３６と第２の材料３８とは、基準コンタクト３５；３５’と測定コンタクト３７との間の熱電対３０のそれぞれ１つの脚部を形成している。本発明によれば、脚部３６，３８が主基板平面２１に対して垂直な方向２２に重なり合って配置されている。これによって、図２の例では、基板２０の最も近くに位置する材料４１（図１参照）が第１の材料３６を形成しており、基板２０から遠くに位置する材料４３（図１参照）が第２の材料３８を形成している。熱電対３０および別の熱電対３１ならびに場合により複数の別の熱電対３２，３３，３４は、熱電対３０と同じ形式でもしくはほぼ同一に形成されているものの、主基板平面２１に対して平行に相並んで配置されている。マイクロマシニング型の構造体１０の第１の実施態様の、図２に示した構成では、熱電対３０〜３４の測定コンタクト３７が支持構造体５５（破線でのみ図示した）によって基板２０に機械的に結合されて設けられていることが提案されていてよい。支持構造体５５は、本発明によれば、特に窒化物層の形で、基板２０の最も近くに位置する材料４１（特に有利には多結晶シリコン材料）の下方に実現されている。これによって、支持構造体５５が、第１の絶縁層４０の、図１ｉに示したエッチングによって除去されないことが可能となる。支持構造体５５と基準コンタクト３５，３５’との間には、熱電対３０〜３４の脚部もしくは第１の材料３６もしくは第２の材料３８が少なくとも部分的に自由に懸架して設けられている。支持構造体５５が存在しない場合には、熱電対３０がほぼ完全に自由に懸架して基板２０の上方に配置されている。支持構造体５５の存在の事例では、この支持構造体５５が、（図２に示した切断線Ｌ−Ｌによる）図１ａ〜図１ｉの断面図において一緒に考慮されなければならない。図１ｉには、このことが、破線によって示してある。
【００３０】
図３には、マイクロマシニング型の構造体１０の第１の実施態様の別の構成が側面図で示してある。図３は、主として、熱電対３０の主延び方向２３に沿った断面図である。熱電対の脚部の測定コンタクト３７の側が、基板２０から離れる方向に撓められて設けられていることを認めることができる。このことは、層４１，４３（基板２０の最も近くに位置する材料もしくは基板２０から遠くに位置する材料）の被着によって行われるかもしくは第１の材料３６もしくは第２の材料３８による被着によって行われ、これにより、この層に機械的な応力が残されるようになっている。この応力は、基板２０から離れる方向への熱電対もしくは熱電対の一部の相応の撓みに繋がる。マイクロマシニング型の構造体１０の第１の実施態様のこの構成では、図１ｊ、図１ｋおよび図１ｌに示した、基板２０と測定コンタクト３７との間の間隔を増大させるためのステップが省略されてよい。なぜならば、熱電対の撓みによって、相応に大きな間隔がすでに実現されているからである。しかし、離れる方向への撓みの手段と、基板２０の一部のエッチング除去による間隔５６の増大の手段とが互いに組み合わされてもよい。
【００３１】
図４〜図７には、本発明によるマイクロマシニング型の構造体１０の第２の実施態様が示してある。この場合、図７もしくは図６ｄにしか、完成した構造体１０は示しておらず、残りの図面には、マイクロマシニング型の構造体１０の早期構造体が示してある。図４ａ〜図４ｇ、図５ａ〜図５ｆおよび図６ａ〜図６ｄには、図７に示した切断線Ｌ−Ｌに沿った断面図が示してある。この場合、図５ａ〜図５ｆには、付加的に（それぞれ右側の図面参照）、図７に示した熱電対３０の主延び方向２３に沿った断面図が示してある。第１の実施態様（図１〜図３参照）に相応して、第２の実施態様でも、基板２０（図４ａ参照）に第１の絶縁層４０（たとえばシリコン窒化物層）が被着され（図４ｂ参照）、この第１の絶縁層４０に、基板２０の最も近くに位置する材料４１（図４ｃ参照）が被着される。この材料４１は、特に第１の電荷キャリヤ種（すなわちｐ型またはｎ型）でドーピングされた多結晶シリコン材料である。次いで、特に化学機械的なポリッシングステップが行われる。基板２０の最も近くに位置する材料４１には、第２の絶縁層４２、たとえばシリコン窒化物が析出される（図４ｄ参照）。第１の実施態様と異なり、第２の絶縁層４２は第１の絶縁層４０に対して選択的にエッチング可能である必要はない。第２の絶縁層４２には、基板２０から遠くに位置する材料４３が析出される（図４ｅ参照）。この材料４３は、特に第２の電荷キャリヤ種（すなわちｎ型またはｐ型）でドーピングされた多結晶シリコン材料である。次いで、特に化学機械的なポリッシングステップが行われる。引き続き、たとえばトレンチエッチングステップによる、基板２０の最も近くに位置する材料４１と、基板２０から遠くに位置する材料４３との構造化のためのエッチングステップ（図４ｆ参照）が行われる。これに続いて、エッチングにより形成された中間室が絶縁性の材料５０、たとえばシリコン酸化物で充填され、構造体が平坦化される（図４ｇ参照）。この場合、第１の実施態様で図１ｅに対して説明したことに類似して、後続の多結晶シリコンによるパッシベーション層が使用されてもよい。その後、次いで、別の絶縁性の材料５０ａの層が構造化されて被着される（図５ａ参照）。この別の絶縁性の材料５０ａは、絶縁性の材料５０に対して選択的にエッチング可能でなければならない。塗料層５０ｂ（図５ｂ参照）と、基板２０から遠くに位置する材料４３ならびに第２の絶縁層４２を貫く後続のエッチング（図５ｃ参照）とによって、貫通コンタクティング部５０ｅにより測定コンタクト３７を実現することが可能となる。このためには、パッシベーション層、たとえば酸化物層５０ｄがコンタクト絶縁のために析出され（図５ｄ参照）、貫通コンタクティング部５０ｅの外部の領域で、たとえば酸化物ＲＩＥエッチングによって除去される（図５ｅ参照）。測定コンタクト３７を実現する（たとえばＡｌＳｉＣｕ層（アルミニウム−ケイ素−銅層）による）構造化されたコンタクトメタライゼーション層３７ａは、基板２０の最も近くに位置する材料４１を、基板２０から遠くに位置する材料４３に電気的に低オームで接続する（図５ｆ参照）。特にガス相エッチングステップによって、（図４ｈによる方法ステップで被着された）絶縁性の材料５０が除去される（図６ａ参照）。
【００３２】
基板２０の最も近くに位置する材料４１と、基板２０との間の設定可能な間隔５６を調整する（図６ｄ参照）ためには、（図６ａによる絶縁性の材料５０の除去に続いて）パッシベーション層５１が図１ｊ、図１ｋおよび図１ｌに類似して被着され（図６ｂ参照）、このパッシベーション層５１が選択的に除去され（るかまたは「開放」され、図６ｃ参照）、次いで、基板２０の一部の選択的なエッチングが、マイクロマシニング型の構造体１０の予め製作された部分に対する影響なしに実施され（図６ｄ参照）、最終的に、パッシベーション層５１が除去される。
【００３３】
図７には、マイクロマシニング型の構造体が、図２に類似して、熱電対３０の切断線Ｌ−Ｌと主延び方向２３とを備えた平面図で示してある。基準コンタクト３５と、貫通コンタクティング部５０ｅを有する測定コンタクト３７と、別の熱電対３１〜３４とを図２に類似して認めることができる。図７には、便宜上、図２による支持構造体５５は示していないものの、類似の形式で同じく可能である。
【００３４】
図８〜図１０には、本発明によるマイクロマシニング型の構造体１０の第３の実施態様が示してある。この場合、図９、図１０もしくは図８ｊ、図８ｉにしか、完成した構造体は示しておらず、残りの図面には、マイクロマシニング型の構造体１０の早期構造体が示してある。図８ａ〜図８ｊには、図９もしくは図１０に示した切断線Ｌ−Ｌに沿った断面図が示してある。第１の実施態様（図１〜図３参照）に相応して、第３の実施態様でも、基板２０（図８ａ参照）に第１の絶縁層４０（図８ｂ参照）が被着される。第３の実施態様では、第１の絶縁層４０が構造化されて被着され、これによって、少なくとも１つの箇所４０ａで開口が第１の絶縁層４０に残されるようになっている。第１の実施態様（図１〜図３参照）に相応して、第３の実施態様でも、第１の絶縁層４０に（かつ開口４０ａの領域で基板２０に）、基板２０の最も近くに位置する材料４１が被着される（図８ｃ参照）。この材料４１は、特に第１の電荷キャリヤ種（すなわち、ｐ型またはｎ型）でドーピングされた多結晶シリコン材料である。次いで、特に化学機械的なポリッシングステップが行われる。第１の実施態様による方法ステップ（図１ｄ〜図１ｈ参照）に類似して、マイクロマシニング型の構造体１０の第３の実施態様でも、構造化されるエッチング（図８ｄ参照）と、絶縁性の材料５０による充填および平坦化（図８ｅ参照）と、第２の絶縁層４２の被着（図８ｆ参照）と、この第２の絶縁層４２の構造化（図８ｇ参照）と、基板２０から遠くに位置する材料４３としてのメタライゼーション層の被着（図８ｈ参照）とが行われる。
【００３５】
箇所４０ａでの第１の絶縁層４０の中断によって、第３の実施態様では、基板２０の一部のエッチングを直接実施することが可能となる。なぜならば、このために、エッチング可能な材料の、一貫して延びる出入口４０ｂが箇所４０ａの上方に存在しているからである（図８ｈおよび図８ｉ参照）。この場合、たとえばＣｌＦ３エッチングまたはＸｅＦ２エッチングが使用される。プロセス経過におけるこの箇所では、それぞれ異なる熱電対３０，３１，３２，３３が、主延び方向２３に対して垂直な方向で（かつ基板２０の主延び平面２１に対して平行な方向で）まだ結合されている、すなわち、一貫して延びるダイヤフラムをある程度形成している。このことは、マイクロマシニング型の構造体１０の第３の実施態様の構成を成しており、図１０に平面図で示してある。
【００３６】
たとえばガス相エッチングによる後続のプロセスステップで、さらに、熱電対３０，３１，３２，３３を結合する材料部分（先の絶縁性の材料５０）が除去されると、各熱電対３０，３１，３２，３３に対して、片持ち式の構造体が得られる。このことは、図９に平面図で示してある。第１の実施態様（図２および図７参照）に類似して、同じく支持構造体５５（図９および図１０には、破線でしか示していない）を備えた構成または支持構造体５５なしの構成が可能となる。
【００３７】
図１１〜図１４には、本発明によるマイクロマシニング型の構造体１０の第４の実施態様が示してある。この場合、図１４もしくは図１３ｄにしか、完成した構造体１０は示しておらず、残りの図面には、マイクロマシニング型の構造体１０の早期構造体が示してある。図１１ａ〜図１１ｇ、図１２ａ〜図１２ｆおよび図１３ａ〜図１３ｄには、図１４に示した切断線Ｌ−Ｌに沿った断面図が示してある。この場合、図１２ａ〜図１２ｆには、付加的に（それぞれ右側の図面参照）、図１４に示した熱電対３０の主延び方向２３に沿った断面図が示してある。第１の実施態様（図１〜図３参照）に相応して、第４の実施態様でも、基板２０（図１１ａ参照）に第１の絶縁層４０（図１１ｂ参照）が被着される。第４の実施態様では、第３の実施態様と同様に、第１の絶縁層４０が構造化されて被着され、これによって、少なくとも１つの箇所４０ａで開口が第１の絶縁層４０に残されるようになっている。第１の実施態様（図１〜図３参照）に相応して、第４の実施態様でも、第１の絶縁層４０に（かつ開口４０ａの領域で基板２０に）、基板２０の最も近くに位置する材料４１が被着される（図１１ｃ参照）。この材料４１は、特に第１の電荷キャリヤ種（すなわち、ｐ型またはｎ型）でドーピングされた多結晶シリコン材料である。次いで、特に機械化学的なポリッシングステップが行われる。第２の実施態様に対する、図４ｄ〜図４ｇおよび図５ａ〜図５ｆに示したプロセスステップに類似して、基板２０の最も近くに位置する材料４１の被着後、第４の実施態様では、第２の絶縁層４２の析出（図１１ｄ参照）、基板２０から遠くに位置する材料４３の析出（図１１ｅ参照）、基板２０の最も近くに位置する材料４１だけでなく、基板２０から遠くに位置する材料４３も構造化するためのエッチング（図１１ｆ参照）、絶縁性の材料５０による充填（図１１ｇ参照）、別の絶縁性の材料５０ａの、構造化された被着（図１２ａ参照）、塗料層５０ｂの被着（図１２ｂ参照）、貫通コンタクティング部５０ｅのエッチング（図１２ｃ参照）、パッシベーション層５０ｄの析出（図１２ｄ参照）と部分的な除去（図１２ｅ参照）および測定コンタクト３７を実現する構造化されたコンタクトメタライゼーション層３７ａの被着（図１２ｆ参照）が行われる。
【００３８】
これに次いで、箇所４０ａの上方の箇所でしか開放されていない（図１３ａ参照）パッシベーション層５２（たとえば防護塗料層）によって、まず、基板２０から遠くに位置する材料４３を貫く（たとえばＲＩＥエッチング（反応性イオンエッチング）または酸化物ＲＩＥエッチングによる）エッチングが実施され（図１３ｂ参照）、次いで、図８ｉ〜図８ｊで第３の実施態様に対して説明した方法ステップに類似して、基板２０の一部のエッチングが実施され（図１３ｃ参照）、場合により、さらに、熱電対３０，３１，３２，３３の間に残された材料部分（主として絶縁層５０）が除去される（図１３ｄ参照）。このことは、平面図で図１４に示してある。第１の実施態様（図２参照）、第２の実施態様（図７参照）もしくは第３の実施態様（図１０参照）に類似して、同じく支持構造体５５（図１４には、破線でしか示していない）を備えた構成または支持構造体５５なしの構成が可能となる。
【００３９】
図１５〜図１７には、本発明によるマイクロマシニング型の構造体１０の第５の実施態様が示してある。この場合、図１７ｂにしか、完成した構造体１０は示しておらず、残りの図面には、マイクロマシニング型の構造体１０の早期構造体が示してある。図１５ａ〜図１５ｇ、図１６ａ〜図１６ｆおよび図１７ａ〜図１７ｄには、図１４に示した切断線Ｌ−Ｌに沿った断面図が示してある。この場合、図１６ａ〜図１６ｆには、付加的に（それぞれ右側の図面参照）、図１４に示した熱電対３０の主延び方向２３に沿った断面図が示してある。第５の実施態様に対する図１５ａ〜図１５ｇならびに図１６ａ〜図１６ｂは、第４の実施態様に対する図１１ａ〜図１１ｇならびに図１２ａおよび図１２ｂに相当している。したがって、これに対する説明が参照される。第４の実施態様に対する図１２ｃ〜図１２ｆに示した方法ステップに対して、第５の実施態様は１つの変更を有している。この場合、図１３ａおよび図１３ｂに示した方法ステップ（構造化されたパッシベーション層５２の被着および基板２０から遠くに位置する材料４３を貫く（たとえばＲＩＥエッチング（反応性イオンエッチング）または酸化物ＲＩＥエッチングによる）エッチング）を省略することができ、これによって、第５の実施態様による本発明による方法をより迅速にかつ廉価に実施することができる。このためには、塗料層５０ｂが構造化され（図１６ｂ参照）、これによって、この塗料層５０ｂが、基板２０から遠くに位置する材料４３を（図１２ｂと異なり）箇所４０ａの上方でも開放するようになっている。基板２０から遠くに位置する材料４３と、第２の絶縁層４２とを貫く後続のエッチング（図１６ｃ参照）の間、貫通コンタクティング部５０ｅだけでなく、図１３ｂに相応する、基板２０の一部をエッチングするための準備も実現することが可能となる。このことは、図１２ｄ〜図１２ｆによるマイクロマシニング型の構造体１０の第４の実施態様の方法ステップに相当する、図１６ｄ〜図１６ｆによる別の方法ステップによっても変更されない。したがって、図１７ａおよび図１７ｂに示した方法ステップ（もしくは図１７ｂによる断面図におけるマイクロマシニング型の構造体）が、図１３ｃおよび図１３ｄに示した方法ステップ（もしくは図１３ｄによる断面図におけるマイクロマシニング型の構造体）に相当している。
【００４０】
図１８には、本発明によるマイクロマシニング型の構造体１０の第６の実施態様が示してある。この場合、図１８ｎもしくは図１８ｑにしか、完成した構造体１０は示しておらず、残りの図面には、マイクロマシニング型の構造体１０の早期構造体が示してある。図１８ａ〜図１８ｑには、主として、第１の実施態様に相応の図２に示した切断線Ｌ−Ｌに沿った断面図が示してある。第１の実施態様（図１〜図３参照）に相応して、第６の実施態様でも、基板２０（図１８ａ参照）に第１の絶縁層４０（たとえばシリコン酸化物層）が被着され（図１８ｂ参照）、この第１の絶縁層４０に、基板２０の最も近くに位置する材料４１（図１８ｃ参照）が被着される。この材料４１は、特に第１の電荷キャリヤ種（すなわち、ｐ型またはｎ型）でドーピングされた多結晶シリコン材料である。次いで、特に化学機械的なポリッシングステップが行われる。基板２０の最も近くに位置する材料４１には、第２の絶縁層４２、たとえばシリコン窒化物が析出される（図１８ｄ参照）。これに続いて、基板２０の最も近くに位置する材料４１と、第２の絶縁層４２との、構造化されたエッチングが実施される（図１８ｅ参照）。これに次いで、のちに基板２０の一部をエッチング除去したい箇所（符号５３参照）でしか開放されていないパッシベーション層５２（たとえば防護塗料層）によって（図１８ｆ参照）、まず、第１の絶縁層４０を貫く（たとえば酸化物ＲＩＥエッチングによる）エッチングが実施され（図１８ｇ参照）、次いで、パッシベーション層５２が再び除去される（図１８ｈ参照）。（第１の実施態様に対する）図１ｊ〜図１ｌに示した方法ステップに対して類似して、引き続き、基板２０と、この基板２０の最も近くに位置する材料４１との間の間隔の増大のために、パッシベーション層５１が被着される。このパッシベーション層５１は、規定された箇所（符号５１ａ参照）で後続のプロセスステップ（図１８ｊ参照）において、たとえば酸化物ＲＩＥエッチングによって開放される。これに次いで、基板２０の一部の選択的なエッチングが、マイクロマシニング型の構造体の予め製作された部分に対する影響なしに行われ得る（図１８ｋ参照）。図１８ｋによるステップでの基板２０の一部のエッチング除去は、たとえばＣｌＦ３エッチング過程またはＸｅＦ２エッチング過程によって行われ得る。次いで、パッシベーション層５１が再び除去され、基板２０の最も近くに位置する材料４１の構造体の間で、エッチングにより形成された中間室が絶縁性の材料５０、たとえば酸化物もしくはシリコン酸化物によって充填され、構造体が平坦化される（図１８ｌ参照）。（第１の実施態様に対する）図１ｇ〜図１ｉに示した方法ステップに対して類似して、引き続き、第２の絶縁層４２が構造化される（図１８ｍ参照）。これに次いで、基板２０から遠くに位置する材料４３が被着され、構造化される（図１８ｎ参照）。このことは、たとえばＡｌＳｉＣｕ材料から成るメタライゼーション層の形で設けられている。
【００４１】
第３の実施態様（図１０もしくは図８ｉ参照）の説明に対して類似して、熱電対３０，３１，３２，３３はその主延び方向２３に対して垂直な方向で（かつ基板２０の主延び平面２１に対して平行な方向で）第６の実施態様のプロセス経過（図１８ｎ参照）のこの期間内にまだ結合されている。このことは、第６の実施態様の１つの構成に相当している。
【００４２】
本発明による構造体１０の第６の実施態様の別の構成の実現のためには、絶縁性の材料５０に対して選択的にエッチング可能な、絶縁性の材料から成る別の層（符号５４参照）が被着され（図１８ｏ参照）、構造化され（図１８ｐ参照）、これによって、熱電対３０，３１，３２，３３の間に位置する絶縁性の材料５０が、少なくとも部分的に開放して位置し、後続のプロセスステップ（図１８ｑ参照）で、たとえばトレンチエッチングプロセスによって除去され得る。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】マイクロマシニング型の構造体の第１の実施態様を示す図である。
【図２】マイクロマシニング型の構造体の第１の実施態様を示す図である。
【図３】マイクロマシニング型の構造体の第１の実施態様を示す図である。
【図４】マイクロマシニング型の構造体の第２の実施態様を示す図である。
【図５】マイクロマシニング型の構造体の第２の実施態様を示す図である。
【図６】マイクロマシニング型の構造体の第２の実施態様を示す図である。
【図７】マイクロマシニング型の構造体の第２の実施態様を示す図である。
【図８】マイクロマシニング型の構造体の第３の実施態様を示す図である。
【図９】マイクロマシニング型の構造体の第３の実施態様を示す図である。
【図１０】マイクロマシニング型の構造体の第３の実施態様を示す図である。
【図１１】マイクロマシニング型の構造体の第４の実施態様を示す図である。
【図１２】マイクロマシニング型の構造体の第４の実施態様を示す図である。
【図１３】マイクロマシニング型の構造体の第４の実施態様を示す図である。
【図１４】マイクロマシニング型の構造体の第４の実施態様を示す図である。
【図１５】マイクロマシニング型の構造体の第５の実施態様を示す図である。
【図１６】マイクロマシニング型の構造体の第５の実施態様を示す図である。
【図１７】マイクロマシニング型の構造体の第５の実施態様を示す図である。
【図１８】マイクロマシニング型の構造体の第６の実施態様の早期構造体を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０  マイクロマシニング型の構造体、  ２０  基板、  ２１  主基板平面、  ２２  方向、  ２３  主延び方向、  ３０  熱電対、  ３１  熱電対、  ３２  熱電対、  ３３  熱電対、  ３４  熱電対、  ３５  基準コンタクト、  ３５’  基準コンタクト、  ３６  第１の材料、  ３７  測定コンタクト、  ３７ａ  コンタクトメタライゼーション層、  ３８  第２の材料、  ４０  第１の絶縁層、  ４０ａ  開口、  ４０ｂ  出入口、  ４１  基板の最も近くに位置する材料、  ４２  第２の絶縁層、  ４３  基板から遠くに位置する材料、  ５０  絶縁性の材料、  ５０ａ  絶縁層の材料、  ５０ｂ  塗料層、  ５０ｄ  酸化物層、  ５０ｅ  貫通コンタクティング部、  ５１  パッシベーション層、  ５１ａ  箇所、  ５２  パッシベーション層、  ５３  箇所、  ５４  層、  ５５  支持構造体、  ５６  間隔
【図１ａ−ｈ】
2009520961.tif 000003
【図１ｉ−ｌ】
2009520961.tif 000004
【図２】
2009520961.tif 000005
【図３】
2009520961.tif 000006
【図４ａ−ｇ】
2009520961.tif 000007
【図５ａ−ｂ】
2009520961.tif 000008
【図５ｃ−ｆ】
2009520961.tif 000009
【図６ａ−ｄ】
2009520961.tif 000010
【図７】
2009520961.tif 000011
【図８ａ−ｉ】
2009520961.tif 000012
【図８ｊ】
2009520961.tif 000013
【図９】
2009520961.tif 000014
【図１０】
2009520961.tif 000015
【図１１ａ−ｇ】
2009520961.tif 000016
【図１２ａ−ｂ】
2009520961.tif 000017
【図１２ｃ−ｆ】
2009520961.tif 000018
【図１３ａ−ｄ】
2009520961.tif 000019
【図１４】
2009520961.tif 000020
【図１５ａ−ｇ】
2009520961.tif 000021
【図１６ａ−ｂ】
2009520961.tif 000022
【図１６ｃ−ｆ】
2009520961.tif 000023
【図１７ａ−ｂ】
2009520961.tif 000024
【図１８ａ−ｋ】
2009520961.tif 000025
【図１８ｌ−ｑ】
2009520961.tif 000026
【国際調査報告】
2009520961.tif 000027
2009520961.tif 000028
2009520961.tif 000029
2009520961.tif 000030